混合动力车辆的动力装置及混合动力车辆的制作方法

本发明涉及混合动力车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力车辆的动力装置及混合动力车辆。

背景技术：

目前，越来越多的新能源汽车进入消费者的视野，然而新能源的道路漫长且坎坷，低碳生活，节能减排，也不是一夕之间的事情。受充电不方便、续航里程短等主客观因素的影响，纯电动汽车带来的实际用户体验并不是很好，而同为新能源汽车领域的混合动力汽车，则以其优越的节能减排以及较为出色的用户体验，逐渐得到了市场的青睐。因为高效的混合动力汽车的变速传动系统，可以大幅提高整车的动力性何燃油经济性，减少排放，满足法规要求，国内各大车企都在积极研发混动系统，尤其关键技术混合动力专用变速箱结构的开发。

但是，目前市场上的混合动力专用变速箱结构基本都是基于传统变速箱开发，结构复杂，造成不必要结构以及动力损失。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种混合动力车辆的动力装置，优化掉传统的同步器结构，有效的减少了动力装置的零部件数量。

本发明还提出一种应用上述动力装置的混合动力车辆，优化结构，减少动力装置的零部件数量。

根据本发明实施例的一种混合动力车辆的动力装置，包括：驱动轮；动力轴，所述动力轴与所述驱动轮传动联动；发动机；第一离合器，所述第一离合器的一端连接所述发动机的输出端，所述第一离合器的另一端连接所述动力轴；第一行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构的太阳轮形成在所述动力轴上；第二离合器，所述第二离合器的一端传动联动所述发动机的输出端，所述第二离合器的另一端连接所述第一行星齿轮机构的齿圈；第一电机，所述第一电机传动联动所述发动机的输出端；电池，所述电池电连接所述第一电机。

根据本发明实施例的混合动力车辆的动力装置，通过与第一离合器配合与动力轴实现动力接合或切断，通过发动机、第二离合器和第一行星齿轮机构配合与动力轴实现动力接合或切断，以及通过第一电机与发动机的输出端传动联动，能够根据实际工况调节至不同的动力传递模式，实现动力源和档位切换，整个装置结构简单，取消了繁杂的齿轮结构，可避免中高速工况时液压油供大于求的问题，确保节油率。

一些实施例中，动力装置还包括：第二电机，所述第二电机电连接所述电池，所述第二电机传动联动所述动力轴。

一些实施例中，动力装置还包括：设在所述第二电机和所述动力轴之间的第二行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构的太阳轮形成在所述动力轴上，所述第二行星齿轮机构的齿圈传动联动所述第二电机。

一些实施例中，动力装置还包括：设在所述第二电机和所述第二行星齿轮机构之间的第三离合器，所述第三离合器的一端连接所述第二电机且另一端连接所述第二行星齿轮机构的齿圈。

一些实施例中，动力装置还包括：逆变器，所述第一电机和所述第二电机通过所述逆变器连接所述电池，其中，所述发动机可带动所述第一电机发电，以将电能通过所述逆变器供给所述第二电机。

一些实施例中，所述第二电机被配置为，当所述混合动力车辆倒车时，所述第二电机驱动所述驱动轮反转。

一些实施例中，所述发动机可带动所述第一电机发电，以将电能储存在所述电池内。

一些实施例中，动力装置还包括：设在所述动力轴和所述驱动轮之间的中间轴，所述中间轴的一端传动联动所述动力轴且另一端传动联动所述驱动轮。

一些实施例中，动力装置还包括：设在所述中间轴和所述驱动轮之间的差速器，所述差速器的一端传动联动所述中间轴且另一端传动联动所述驱动轮。

根据本发明实施例的一种车辆，包括上述动力装置。

根据本发明实施例的车辆，通过发动机、第一电机的连接，实现动力源的切换需求，同时紧凑结构；通过第二离合器与第一行星齿轮机构的配合，实现档位切换的需求，提高动力装置的适应性，同时优化动力装置的的结构，优化成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中混合动力车辆的动力装置在高速工况下的动力传输示意图；

图2为本发明实施例中混合动力车辆的动力装置在低速工况下的动力传输示意图；

图3为本发明实施例中混合动力车辆的动力装置在纯电动模式下的动力传输示意图；

图4为本发明实施例中混合动力车辆的动力装置在混合动力模式下的动力传输示意图；

图5为本发明实施例中混合动力车辆的动力装置在最佳动力模式下的动力传输示意图。

附图标记：

100、混合动力车辆的动力装置；

10、驱动轮；11、动力轴；12、发动机；13、第一离合器；

20、第一行星齿轮机构；201、太阳轮；202、齿圈；21、第二离合器；22、第一电机；23、电池；24、第二电机；

30、第二行星齿轮机构；31、第三离合器；32、逆变器；33、中间轴；34、差速器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图描述本发明实施例的混合动力车辆的动力装置100。

如图1至图2所示，根据本发明实施例的一种混合动力车辆的动力装置100，包括：驱动轮10、动力轴11、发动机12、第一离合器13、第一行星齿轮机构20、第二离合器21、第一电机22、电池23。

动力轴11与驱动轮10传动联动，动力轴11将动力传递至驱动轮10上，使驱动轮10转动，实现混合动力车辆行走。第一离合器13的一端连接发动机12的输出端，第一离合器13的另一端连接动力轴11，通过第一离合器13的开启或关闭，使发动机12与动力轴11之间的动力接合或切断，如第一离合器13开启时，能够实现由发动机12直接驱动动力轴11，使动力装置100处于高速挡，实现驱动轮10高速运动(参见图1，图中箭头为动力传递方向)；反之，第一离合器13关闭，发动机12与驱动轮10之间动力切断。

第一行星齿轮机构20的太阳轮201形成在动力轴11上，第二离合器21的一端传动联动发动机12的输出端，第二离合器21的另一端连接第一行星齿轮机构20的齿圈202。第二离合器21开启，发动机12将动力传递至第一行星齿轮机构20的齿圈202上，再将动力通过太阳轮201传递到动力轴11上，最后驱动驱动轮10运动，此时动力装置100处于低速挡，能够驱使驱动轮10低速运动(参见图2，图中箭头为动力传递方向)，该传动过程能够实现车辆的增扭减速，提高混合动力车辆的负载、加速以及爬坡越野能力；反之，第二离合器21关闭，发动机12与驱动轮10之间动力切断。

第一电机22传动联动发动机12的输出端，电池23电连接第一电机22，除了发动机12驱使驱动轮10运动，也可通过第一电机22驱使驱动轮10运动。如上文所述，第一离合器13开启时，电池23对第一电机22供电，第一电机22的动力直接传递至动力轴11上，使动力装置100处于高速挡，实现驱动轮10高速运动；当第二离合器21开启时，第一电机22的动力经由第一行星齿轮机构20传递至动力轴11上，同样可实现增扭减速，使动力装置100处于低速挡，实现驱动轮10低速运动。

可以理解的是，车辆起步阶段，需要满足转速较低和扭矩较大，发动机12或第一电机22通过与第二离合器21结合，经第一行星齿轮机构20，将扭矩传递至动力轴11和驱动轮10，有利于车辆起步加速。而且发动机12与第一电机22可单独工作或混合使用，纯电动模式下由第一电机22直接驱动，有利于节能减排，提高用户体验；混动模式下由发动机12与第一电机22共同驱动。例如，高速工况下，电机工作功耗较高，可由发动机12直接驱动达到降低功耗的效果。一般道路工况下，可以通过控制策略，在纯电动模式和混动模式下之间切换驱动车辆行走。

根据本发明实施例的动力装置100，通过发动机12与第一离合器13配合与动力轴11实现动力接合或切断，通过发动机12、第二离合器21和第一行星齿轮机构20配合与动力轴11实现动力接合或切断，以及通过第一电机22与发动机12的输出端传动联动，能够根据实际工况调节至不同的动力传递模式，实现动力源和档位切换，取消掉了传统的同步器结构，整个装置结构简单，取消了繁杂的齿轮结构，可避免中高速工况时液压油供大于求的问题，确保节油率。

如图3、图4及图5所示，一些实施例中，动力装置100还包括：第二电机24，第二电机24电连接电池23，第二电机24传动联动动力轴11。可以理解的是，通过控制策略，可以实现第二电机24与第一电机22、发动机12协同配合使用，以增强动力。例如，一些示例中，电池23为第二电机24提供电力，第二电机24可以直接将动力传递至动力轴11，以驱动驱动轮10运动；另一示例中，电池23为第二电机24和第一电机22提供电力，第二电机24与第一电机22同时工作，实现双电机带动驱动轮10行走；或者，第二电机24、第一电机22、发动机12三者一起带动驱动轮10行走，从而能够在爬坡或大扭矩工况下，使车辆扭矩达到最大输出状态。其中，在城市工况下，可以使用第二电机24来驱动驱动轮10运动，以在拥堵以及停车等待过程中降低能源损耗。

如图3、图4及图5所示，一些实施例中，动力装置100还包括：设在第二电机24和动力轴11之间的第二行星齿轮机构30，第二行星齿轮机构30的太阳轮201形成在动力轴11上，第二行星齿轮机构30的齿圈202传动联动第二电机24，也就是说，通过第二行星齿轮机构30，动力传递过程中能够实现增扭减速，提高第二电机24驱动下动力装置100的负载、加速以及爬坡越野能力。而且这样也使得第二电机24和发动机12二者协同工作时整体动力更强劲。

如图3、图4及图5所示，一些实施例中，动力装置100还包括：设在第二电机24和第二行星齿轮机构30之间的第三离合器31，第三离合器31的一端连接第二电机24且另一端连接第二行星齿轮机构30的齿圈202。可以理解的是，第三离合器31用于实现第二电机24与第二行星齿轮机构30之间的动力接合，通过第三离合器31控制第二电机24与第二行星齿轮机构30的连接，在需要第二电机24与第二行星齿轮机构30连接时，控制第三离合器31将第二电机24的动力传输至第二行星齿轮机构30上；在不需要第二电机24与第二行星齿轮机构30连接时，控制第三离合器31将第二电机24与第二行星齿轮机构30的动力传输断开。

如图1至图5所示，一些实施例中，动力装置100还包括：逆变器32，第一电机22和第二电机24通过逆变器32连接电池23，逆变器32将电池23中的直流电转化为交流电，以驱动第一电机22和第二电机24工作。其中，发动机12可带动第一电机22发电，以将电能通过逆变器32供给第二电机24。也就是说，在电池23电量不足的工况下，可以通过发动机12以最佳功耗区工作来驱动第一电机22达到发电目的，从而将第一电机22发电产生的电力供给第二电机24使用，以驱动第二电机24。

如图3所示，一些实施例中，第二电机24被配置为，当混合动力车辆倒车时，第二电机24驱动驱动轮10反转，通过第二电机24实现倒车，去掉复杂的倒挡结构，减少动力装置100的零部件构成，降低成本。

一些实施例中，发动机12可带动第一电机22发电，以将电能储存在电池23内。

如图1至图5所示，一些实施例中，动力装置100还包括：设在动力轴11和驱动轮10之间的中间轴33，中间轴33的一端传动联动动力轴11且另一端传动联动驱动轮10，例如，中间轴33的一端与动力轴11之间可通过锥齿轮组的形式实现传动联动，中间轴33的另一端与驱动轮10之间可通过锥齿轮组的形式实现传动联动。

一些实施例中，动力装置100还包括：设在中间轴33和驱动轮10之间的差速器34，差速器34的一端传动联动中间轴33且另一端传动联动驱动轮10。

下面结合图1至图5，描述本发明混合动力车辆的动力装置100的一个具体实施例。

一种混合动力车辆的动力装置100，包括：驱动轮10、动力轴11、发动机12、第一离合器13、第一行星齿轮机构20、第二离合器21、第一电机22、电池23、第二电机24、第二行星齿轮机构30、第三离合器31、逆变器32、中间轴33、差速器34。

动力轴11与驱动轮10传动联动。第一离合器13的一端连接发动机12的输出端，第一离合器13的另一端连接动力轴11。第一行星齿轮机构20的太阳轮201形成在动力轴11上。第二离合器21的一端传动联动发动机12的输出端，第二离合器21的另一端连接第一行星齿轮机构20的齿圈202。第一电机22传动联动发动机12。其中，发动机12可带动第一电机22发电，以将电能储存在电池23内。电池23电连接第一电机22。

第二电机24电连接电池23，第二电机24传动联动动力轴11。其中，当混合动力车辆倒车时第二电机24反转以驱动驱动轮10。

第二行星齿轮设在第二电机24和动力轴11之间，第二行星齿轮机构30的太阳轮201形成在动力轴11上，第二行星齿轮机构30的齿圈202传动联动第二电机24。第三离合器31设在第二电机24和第二行星齿轮机构30之间，第三离合器31的一端连接第二电机24且另一端连接第二行星齿轮机构30的齿圈202。

第一电机22和第二电机24通过逆变器32连接电池23；其中，发动机12可带动第一电机22发电，以将电能通过逆变器32供给第二电机24。

中间轴33设在动力轴11和驱动轮10之间，中间轴33的一端传动联动动力轴11且另一端传动联动驱动轮10。差速器34设在中间轴33和驱动轮10之间，差速器34的一端传动联动中间轴33且另一端传动联动驱动轮10。

本发明的混合动力车辆的动力装置100具有以下优点：

1、如图1所示，动力装置100具有高速挡模式：发动机12通过第一离合器13结合动力轴11，将扭矩传递至动力轴11经中间轴33传递至差速器34，驱使驱动轮10高速行走。

2、动力装置100具有低速挡模式：发动机12通过第二离合器21结合第一行星齿轮机构20，动力传递至动力轴11，将扭矩传递至动力轴11经中间轴33传递至差速器34，驱使驱动轮10低速行走。

3、如图3所示，动力装置100具有纯电动模式：电池23将电能通过逆变器32传递至第二电机24，第二电机24通过第三离合器31结合第二行星齿轮，经过第二行星齿轮将扭矩传递至动力轴11，在经过动力轴11将动力传递至差速器34。

4、如图4所示，动力装置100具有混合动力模式：通过发动机12驱动第一电机22进行发电，电能通过逆变器32储存至电池23的电池模拟器中，然后电池23向第二电机24供电，第二电机24驱使驱动轮10行走；或者第一电机22经过逆变器32直接给第二电机24供电，第二电机24驱使驱动轮10行走。

5、如图5所示，动力装置100具有最佳动力模式：发动机12通过第一离合器13连接动力轴11，将扭矩传递至动力轴11；电池23经过逆变器32将电能供给第一电机22，经过第一行星齿轮机构20将扭矩传递至动力轴11；电池23经过逆变器32将电能供给第二电机24，第二电机24通过第三离合器31连接第二行星齿轮机构30，经过第二行星齿轮机构30，将扭矩传递至动力轴11，动力轴11将三个动力源扭矩转速通过中间轴33传递至差速器34。

6、动力装置100具有倒挡模式：第二电机24直接反转来实现倒车功能。

值得说明的是，在车辆起步阶段，驱动轮10需求转速较低扭矩较大，现在发动机12通过第二离合器21连接第一行星齿轮机构20，经过第一行星齿轮机构20，将扭矩转速传递至动力轴11，再经过中间轴33将动力传递至差速器34。在一般道路工况下，可以通过控制策略，在纯电动模式以及混合动力模式进行切换。

此外，市场上的混合动力系统多是基于传统的自动变速箱开发的，将电机简单的集成在at、amt、cvt或者dct等变速箱的前端或者后端。虽然这种类型的混合动力系统技术难度较低，所需研发投入较少，但是这种类型混动系统有着明显的缺陷：1、齿轮结构较为繁杂，中高速工况时液压油供大于求，不能根据用户实际工况需求调节，影响节油率；2、低速工况ev模式下，一个机械泵不能满足电机的冷却油量需求，电机容易过热限功率，影响驾驶性。而本发明取消的繁杂的齿轮结构，可以通过发动机12以及第一电机22、第二电机24，以及第一离合器13、第二离合器21、第三离合器31实现动力源以及档位的切换需求,根据用户实际工况需求调节模式，提高节油率。

根据本发明实施例的一种车辆(图未示出)，包括上述动力装置100。

根据本发明实施例的车辆，通过发动机12、第一电机22的连接，实现动力源的切换，同时结构紧凑；通过第二离合器21与第一行星齿轮机构20的配合，实现档位切换，提高动力装置100的适应性，同时优化动力装置100的的结构，优化成本。

根据本发明实施例的混合动力车辆的动力装置100以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。