混合动力汽车的动力总成以及车辆的制作方法

1.本公开涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车的动力总成以及车辆。


背景技术：

2.迫于能源和环保压力以及技术的限制，混合动力汽车越来越受到消费者和制造商的青睐。混合动力汽车作为向纯电动汽车发展的过渡方案兼有传统汽车和纯电动汽车的优势，是目前非常具有实用价值的新能源汽车。
3.混合动力汽车的动力总成一般是以行星齿轮机构结合发动机、第一电机和第二电机，将发动机和第一电机和第二电机的动力提供给汽车的驱动轴，从而实现以混合动力驱动汽车行驶。行星齿轮机构结构紧凑、传动效率高、传动比大，容易实现动力的合成和分配，非常适合用于混合动力汽车的动力耦合装置。
4.虽然电机在低转速时有较高的扭矩，但是目前所使用的动力总成在应用到商用车或需要经常爬坡的车辆上时往往存在低速时扭矩不够的情况，整个动力总成低速时扭矩不够高成为很多混合动力汽车的通病，现在往往使用通过更换大扭矩型号的第二电机来解决这个问题，但是成本过高，不实用。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种混合动力汽车的动力总成以及车辆。
6.第一方面，本公开提供了一种混合动力汽车的动力总成，包括：动力输出机构和变速机构；
7.所述变速机构包括变速机构输入轴、变速机构输出轴、第三行星排和换挡组件；
8.所述第三行星排的齿圈通过所述换挡组件分别与所述变速机构输入轴和变速器壳体连接，所述第三行星排的行星架与所述变速机构输出轴连接；
9.所述动力输出机构包括动力组件和动力输出机构输出轴，所述动力输出机构输出轴与所述变速机构输入轴连接，所述动力组件用于提供驱动力。
10.可选的，所述动力组件包括发动机、第一电机、第二电机和第一行星排；
11.所述发动机的传动轴与所述第一行星排的行星架连接，所述第一电机的传动轴与所述第一行星排的太阳轮连接，所述第一行星排的齿圈与所述变速机构输入轴连接；
12.所述第二电机的传动轴与所述变速机构输入轴连接。
13.可选的，所述动力组件包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星排和c0离合器；
14.所述发动机的传动轴与所述第一行星排的行星架连接，所述发动机的传动轴与所述变速机构输入轴通过所述c0离合器连接，所述第一电机的传动轴与所述第一行星排的太阳轮连接，所述第一行星排的齿圈与所述变速器壳体连接；
15.所述第二电机的传动轴与所述变速机构输入轴连接。
16.可选的，还包括第二行星排，所述第二行星排的太阳轮与所述第二电机的传动轴
连接，所述第二行星排的行星架与所述变速器壳体连接，所述第二行星排的齿圈与所述变速机构输入轴连接。
17.可选的，所述变速器壳体包括第一腔室和第二腔室，所述第一行星排和所述第二行星排设置在所述第一腔室内，所述变速机构设置在所述第二腔室内。
18.可选的，所述发动机的传动轴与所述第一行星排的行星架之间设有单向离合器。
19.可选的，所述换挡组件为同步器，所述同步器本体与所述第三行星排的齿圈连接，所述同步器的两侧分别与所述变速机构输入轴和所述变速器壳体连接。
20.可选的，所述换挡组件包括两个离合器，其中一个所述离合器用于连接所述变速机构输入轴和所述第三行星排的齿圈，另一个所述离合器用于连接所述第三行星排的齿圈和所述变速器壳体。
21.第二方面，本公开提供了一种车辆，包括如上所述的动力总成。
22.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
23.本公开提供的混合动力汽车的动力总成，通过变速机构的设置，能够在车辆在低速行驶时，利用被变速器壳体固定住的第三行星排的齿圈和被动力输出机构驱动的太阳轮，实现为第三行星排的行星架提供更大的扭矩的效果，从而为车辆在低速行驶时提供更大的扭矩。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
25.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为一种本公开实施例所述的混合动力汽车的动力总成的结构示意图；
27.图2为第二种本公开实施例所述的混合动力汽车的动力总成的结构示意图；
28.图3为第三种本公开实施例所述的混合动力汽车的动力总成的结构示意图；
29.图4为本公开实施例所述的混合动力汽车的动力总成内设有单向离合器的结构示意图；
30.图5为本公开实施例所述的混合动力汽车的动力总成的换挡逻辑图。
31.其中，11、发动机；12、第一电机；13、第二电机；21、第一行星排；22、第二行星排；23、第三行星排；3、换挡组件；4、变速器壳体；5、单向离合器；6、c0离合器。
具体实施方式
32.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.迫于能源和环保压力以及技术的限制，混合动力汽车越来越受到消费者和制造商的青睐。混合动力汽车作为向纯电动汽车发展的过渡方案兼有传统汽车和纯电动汽车的优势，是目前非常具有实用价值的新能源汽车。
35.混合动力汽车的动力总成一般是以行星齿轮机构结合发动机、第一电机和第二电机，将发动机和第一电机和第二电机的动力提供给汽车的驱动轴，从而实现以混合动力驱动汽车行驶。行星齿轮机构结构紧凑、传动效率高、传动比大，容易实现动力的合成和分配，非常适合用于混合动力汽车的动力耦合装置。
36.虽然电机在低转速时有较高的扭矩，但是目前所使用的动力总成在应用到商用车或需要经常爬坡的车辆上时往往存在低速时扭矩不够的情况，整个动力总成低速时扭矩不够高成为很多混合动力汽车的通病，现在往往使用通过更换大扭矩型号的第二电机来解决这个问题，但是成本过高，不实用。
37.基于此，本实施例提供一种混合动力汽车的动力总成以及车辆，通过变速机构的设置，能够在车辆在低速行驶时，利用被变速器壳体固定住的第三行星排的齿圈和被动力输出机构驱动的太阳轮，实现为第三行星排的行星架提供更大的扭矩的效果，从而为车辆在低速行驶时提供更大的扭矩。下面通过具体的实施例对其进行详细说明：
38.参照图1至图5所示，本实施例提供的一种混合动力汽车的动力总成包括：动力输出机构和变速机构；变速机构包括变速机构输入轴、变速机构输出轴、第三行星排23和换挡组件3；第三行星排23的齿圈通过换挡组件3分别与变速机构输入轴和变速器壳体4连接，第三行星排23的行星架与变速机构输出轴连接；动力输出机构包括动力组件和动力输出机构输出轴，动力输出机构输出轴与变速机构输入轴连接，动力组件用于提供驱动力。
39.其中，通过变速机构的设置，能够在车辆在低速行驶时，利用被变速器壳体4固定住的第三行星排23的齿圈和被动力输出机构驱动的太阳轮，实现为第三行星排23的行星架提供更大的扭矩的效果，从而为车辆在低速行驶时提供更大的扭矩。
40.继续参照图1所示，动力组件可以包括发动机11、第一电机12、第二电机13和第一行星排21；发动机11的传动轴与第一行星排21的行星架连接，第一电机12的传动轴与第一行星排21的太阳轮连接，第一行星排21的齿圈与变速机构输入轴连接；第二电机13的传动轴与变速机构输入轴连接；这样设置能够在动力输出机构工作时，通过第一电机12来完成为发动机11调速的工作，从而使发动机11在工作时始终能够保持在经济转速区间，提高车辆的经济性。
41.继续参照图2所示，动力组件还可以包括发动机11、第一电机12、第二电机13、第一行星排21和c0离合器6；发动机11的传动轴与第一行星排21的行星架连接，发动机11的传动轴与变速机构输入轴通过c0离合器6连接，第一电机12的传动轴与第一行星排21的太阳轮连接，第一行星排21的齿圈与变速器壳体4连接；第二电机13的传动轴与变速机构输入轴连接；通过c0离合器6的设置，能够第二电机13单独工作时，断开发动机11以及第一电机12的动力传递路径，从而降低发动机11和第一电机12的控制难度，更容易实现第二电机13反转驱动车辆进行倒车的动作，显著地降低整套动力组件的成本。
42.该动力总成既可以通过第二电机13提供动力的纯电驱动方式，也可以通过发动机11提供动力的燃油驱动方式，还可以同时使用发动机11和第二电机13提供动力的混合驱动方式。
43.继续参照图1至图3所示，该混合动力汽车的动力总成还包括第二行星排22，第二行星排22的太阳轮与第二电机13的传动轴连接，第二行星排22的行星架与变速器壳体4连接，第二行星排22的齿圈与变速机构输入轴连接；通过第二行星排22的设置，能够利用第二行星排22的行星架与变速器壳体4连接，并且第二电机13的传动轴与第二行星排22的太阳轮连接，利用齿圈输出的方式，为第二电机13在工作时提供降速增扭的效果，从而可以选用扭矩更小的第二电机13，从而进一步降低整车成本，还能减小该动力总成的占用空间。
44.在一些实施例中，变速器壳体4包括第一腔室和第二腔室，第一行星排21和第二行星排22设置在第一腔室内，变速机构设置在第二腔室内；这样设置不仅能够防止第二腔室内部结构太过紧凑，影响变速机构内的离合器结构建立油压，同时也能更方便将整个动力总成的结构进行模块化生产，可以单独对第一腔室内的结构或第二腔室内的结构进行升级改造或替换，显著地提高该动力总成的普适性；需要说明的是，第一行星排21和第二行星排22可以在第一腔室内紧贴设置，这样设置能够减少用于连接第一行星排21和第二行星排22的结构的体积，从而使变速机构的结构更紧凑，降低生产成本。
45.继续参照图4所示，发动机11的传动轴与第一行星排21的行星架之间设有单向离合器5；通过单向离合器5的设置，能够在第二电机13工作时防止发动机11发生反转，从而防止发动机11由于空转发生磨损，同时还能降低整车的噪音水平。
46.在一些实施例中，换挡组件3为同步器，同步器本体与第三行星排23的齿圈连接，同步器的两侧分别与第二电机13的传动轴和变速器壳体4连接；使用同步器作为换挡组件3时，不需要在变速器壳体4内设置专门的液压系统，能够有效地降低成本，控制模式也更简单，显著地提高该动力总成的经济性和实用性。
47.继续参照图3所示，换挡组件3包括两个离合器，其中一个离合器用于连接第二电机13的传动轴和第三行星排23的齿圈，另一个离合器用于连接第三行星排23的齿圈和变速器壳体4；使用两个离合器来作为换挡组件3时，能够更精准更快速的实现换挡动作，明显提高换挡效率和挡位保持的可靠性。
48.继续参照图1所示，该动力总成还包括第二行星排22，第二行星排22的太阳轮与第二电机13的传动轴连接，第二行星排22的行星架与变速器壳体4连接，第二行星排22的齿圈通过换挡组件3与第三行星排23的齿圈连接；通过第二行星排22的设置，能够利用第二行星排22的行星架与变速器壳体4连接，并且第二电机13的传动轴与第二行星排22的太阳轮连接的方式，为第二电机13在工作时提供降速增扭的效果，同时还能够配合第三行星排23的设置，实现双重增扭的效果，继而可以利用该动力总成的设置方式，选用扭矩更小的第二电机13，从而进一步降低整车成本，还能减小该动力总成的占用空间。
49.通过第一电机12和第一行星排21能够带动发动机11完成启动。
50.继续参照图1至图5所示，其中，图5中的换挡元件切换到r结合状态即为换挡组件3切换到一挡状态，也就是使第三行星排23的齿圈和变速器壳体4连接；图5中的换挡元件切换到l结合状态即为换挡组件3切换到二挡状态，也就是使第三行星排23的齿圈和第二行星排22的齿圈连接。
51.当车速不大于10km/h时，切换换挡组件3到一挡状态，使第三行星排23的齿圈和变速器壳体4连接，使用第二电机13驱动车辆行驶，这个工况能够既利用到第二行星排22的增扭效果，又能利用到第三行星排23的增扭效果，提高车辆在低速行驶时的扭矩。
52.当车速大于10km/h并且不大于30km/h时，切换换挡组件3到二挡状态，使第三行星排23的齿圈和变速机构输入轴连接，使用第二电机13驱动车辆行驶，这个工况只通过第二行星排22实现增扭效果，第三行星排23不再实现增扭效果，从而提高整个车辆的行驶速度。
53.当车速大于30km/h并且不大于60km/h时，切换换挡组件3到一挡状态，使第三行星排23的齿圈和变速器壳体4连接，使用发动机11驱动车辆行驶，这个工况能够既利用到第二行星排22的增扭效果，又能利用到第三行星排23的增扭效果，发动机11的扭矩分流到第一电机12和第一行星排21的齿圈，其中第一电机12和第一行星排21的齿圈分到的扭矩比例为1:4。
54.当车速大于60km/h并且不大于120km/h时，切换换挡组件3到二挡状态，使第三行星排23的齿圈和变速机构输入轴连接，使用发动机11驱动车辆行驶，该工况只通过第二行星排22实现增扭效果，第三行星排23不再实现增扭效果，从而保证车辆在较高行驶速度下的稳定性和经济性。
55.当车辆需要加速超越前方障碍物时，此时可以将换挡组件3切换到一挡状态，使第三行星排23的齿圈和变速器壳体4连接，此时同时启动发动机11、第一电机12和第二电机13，通过混动模式提高车辆的扭矩，从而提高超车效率。
56.当车辆需要较高的速度时，此时可以将换挡组件3切换到二挡状态，使第三行星排23的齿圈和变速机构输入轴连接，此时同时启动发动机11、第一电机12和第二电机13，通过混动模式提高总的输出功率，从而显著提高车速。
57.第二方面，本公开提供了一种车辆，包括如上所述的动力总成。
58.具体实现方式和实现原理与上述实施例相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述混合动力汽车的动力总成实施例的描述。
59.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
60.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。