混合动力系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种混合动力系统及车辆。


背景技术：

2.混合动力车辆的动力系统指两种不同形式的动力组合共同驱动车辆前进的动力系统，其动力形式主要有发动机和电动机。
3.现有技术中，混合动力车辆的串联式混合动力系统的工作原理为：发动机启动，带动发电机给动力电池充电，然后动力电池将电能传递至电动机，电动机将其输出的动力通过差速器输出至驱动轴。
4.然而，串联式动力系统中发动机产生的机械能要通过发电机转换成电能，再通过发电机将该电能转换为机械能，即发动机产生的能量需经过两次转换后才能传递至驱动轴，两次能量转换会造成能量损失较大。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种混合动力系统，以解决现有技术中串联式动力系统中能量转换造成的能量损失较大的技术问题。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种混合动力系统，包括：发动机、第一传动机构、第二传动机构和由两个半轴组成的驱动轴，两个所述半轴通过所述第二传动机构相连；
8.所述发动机通过所述第一传动机构与所述第二传动机构相连，所述发动机用于将其输出的动力通过所述第一传动机构和所述第二传动机构传递至所述驱动轴，每个所述半轴上传动连接有对应的驱动件，所述驱动件用于将其输出的动力传递至所述驱动件对应的半轴。
9.可选的，所述第二传动机构包括第一差速器，两个所述半轴通过所述第一差速器相连，所述发动机通过所述第一传动机构与所述第一差速器相连。
10.可选的，所述第一传动机构包括第一行星排，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述发动机设置有发动机输出轴，所述发动机输出轴与所述第一行星架相连，所述第一齿圈与所述第一差速器相连。
11.可选的，还包括电动/发电机，所述电动/发电机设置有电动/发电机连接轴，所述电动/发电机连接轴与所述第一太阳轮相连，所述电动/发电机用于将其输出的动力通过所述第一行星排传递至所述第一差速器，所述发动机还用于将其输出的动力通过所述第一行星架和所述第一太阳轮传递至所述电动/发电机。
12.可选的，所述电动/发电机连接轴为第一空心连接轴，所述第一空心连接轴与所述第一太阳轮相连，所述第一空心连接轴套设在所述发动机输出轴上。
13.可选的，所述驱动件包括第一驱动电机和第二驱动电机，两个所述半轴包括第一半轴和第二半轴，所述第一驱动电机传动连接在所述第一半轴上的第一驱动电机连接位置
处，所述第二驱动电机传动连接在所述第二半轴的第二驱动电机连接位置处，所述第一差速器位于所述第一驱动电机连接位置与所述第二驱动电机连接位置之间。
14.可选的，还包括第一减速器和第二减速器，所述第一驱动电机通过所述第一减速器与所述第一半轴传动连接，所述第二驱动电机通过所述第二减速器与所述第二半轴传动连接。
15.可选的，还包括第二行星排和第三行星排，所述驱动件包括第三驱动电机和第四驱动电机，所述第三驱动电机通过所述第二行星排与所述第三驱动电机对应的半轴传动连接，所述第四驱动电机通过所述第三行星排与所述第四驱动电机对应的半轴传动连接。
16.可选的，还包括第五驱动电机、第三减速器、第二差速器和前轴，所述第五驱动电机设置有第五驱动电机输出轴，所述第三减速器设置有第三减速器输入轴和第三减速器输出轴，所述第五驱动电机输出轴与所述第三减速器输入轴相连，所述第三减速器输出轴通过所述第二差速器与所述前轴相连。
17.相对于现有技术，本实用新型所述的混合动力系统具有以下优势：
18.本实用新型实施例中，发动机将其输出的动力通过第一传动机构和第二传动机构传递至驱动轴，实现了发动机直驱，因发动机不需经过两次机械能和电能的转换，而是直接将动力传递至驱动轴，所以避免了能量转换过程中的能量损失，提高了能量利用效率。另通过发动机直驱能够实现发动机可从车辆的车速为零时参与驱动，全速域下发动机均可参与驱动。且本实用新型实施例中半轴上传动连接有对应的驱动件，即驱动件直接传动连接在半轴上，而不需通过第二传动机构再连接到半轴上，缩短了能量传递路径，进一步提高了能量利用效率。
19.本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，以解决现有技术中串联式动力系统中能量转换造成的能量损失较大的技术问题。
20.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
21.一种车辆，所述车辆包括上述任一项所述的混合动力系统。
22.所述车辆与上述的混合动力系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
23.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。在附图中：
24.图1为本实用新型实施例提供的一种混合动力系统的示意图；
25.图2为图1所示的本实用新型实施例提供的一种混合动力系统中发动机、电动/发电机和第一行星排的连接结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例提供的另一种混合动力系统的示意图。
27.图中标记：
28.1、第一差速器，2、第一驱动电机，3、第四减速器，4、第一减速器，5、驱动轴，501、第一半轴，502、第二半轴，6、第一行星排，601、第一太阳轮，602、第一行星架，603、第一齿圈，7、电动/发电机，701、第一空心连接轴，8、第五驱动电机，9、第三减速器，10、第二差速器，
11、发动机， 12、第二减速器，13、第二驱动电机，14、第三驱动电机，15、第一空心输出轴，16、第三半轴，17、第二行星排。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.第一方面，本实用新型的实施例涉及一种混合动力系统。参照图1，示出了本实用新型实施例中的一种混合动力系统的示意图。
31.本实用新型实施例提供了一种混合动力系统，包括发动机11、第一传动机构、第二传动机构和由两个半轴组成的驱动轴5，两个半轴通过第二传动机构相连；发动机11通过第一传动机构与第二传动机构相连，发动机11用于将其输出的动力通过第一传动机构和第二传动机构传递至驱动轴5，每个半轴上传动连接有对应的驱动件，驱动件用于将其输出的动力传递至驱动件对应的半轴。
32.具体的，驱动轴5为后桥驱动中的后驱动轴，驱动轴5包括第一半轴501 和第二半轴502，第一半轴501位于驱动轴5的左侧，即第一半轴501具体为左后半轴，第二半轴502位于驱动轴5的右侧，即第二半轴502具体为右后半轴。第一半轴501上远离第二传动机构的一端与左后车轮相连，第二半轴 502上远离第二传动机构的一端与右后车轮相连。第一半轴501和第二半轴 502上设置有对应的驱动件。第一半轴501和第二半轴502上都不设置离合机构，具体的，第一半轴501和第二半轴502上都不设置离合器。
33.本实施例中，通过驱动件能够向对应的半轴输入动力，即能将驱动件输出的动力通过对应的半轴传递至该半轴连接的车轮。驱动件设置有控制器，通过该控制器能控制驱动件输出不同大小的动力。
34.本实施例中，发动机11将其输出的动力通过第一传动机构和第二传动机构传递至驱动轴5，实现了发动机直驱，解决了串联式动力系统中发动机无法直接驱动驱动轴的问题。且因本实施例中发动机不需经过两次机械能和电能的转换，而是直接将动力传递至驱动轴，所以避免了能量转换过程中的能量损失，提高了能量利用效率。另通过发动机直驱能够实现发动机可从车辆的车速为零时参与驱动，全速域下发动机均可参与驱动。
35.本实施例不对驱动件、第一传动机构、第二传动机构进行限定，在实际应用中，驱动件可以为任意一种能够为与其对应的半轴提供驱动力的部件。第一传动机构可为任意一种能实现动力传递的部件，如圆柱齿轮传动机构。第二传动机构可为任意一种能实现动力传递的部件，如减速器传动机构。当然，在实际应用中，发动机也可只通过第二传动机构实现动力传递。
36.优选的，第二传动机构包括第一差速器1，两个半轴通过第一差速器1 相连，发动机11通过第一传动机构与第一差速器1相连。
37.第一差速器1包括一个动力输入端和两个动力输出端，第一半轴501和第二半轴502分别与第一差速器1的两个动力输出端传动连接，发动机11通过第一传动机构与第一差速器1的动力输入端相连。第一差速器1能将从动力输入端输入的动力分配至第一半轴501
和第二半轴502。在车辆直线行驶时，通过第一差速器1分配至第一半轴501和第二半轴502的动力相等。在车辆转弯时，第一差速器1根据转弯情况自动分配给第一半轴501和第二半轴502 不相等的动力。
38.本实施例中通过第一差速器1能够实现使左后车轮和右后车轮以不同转速转动，能够保证左后车轮和右后车轮作纯滚动运动。且通过两个驱动件对第一差速器1分配至第一半轴501和第二半轴502的动力分别进行调节，能够实现两侧车轮的扭矩矢量自由分配。
39.可选的，驱动件包括第一驱动电机2和第二驱动电机13，两个半轴包括第一半轴501和第二半轴502，第一驱动电机2传动连接在第一半轴501上的第一驱动电机连接位置处，第二驱动电机13传动连接在第二半轴502的第二驱动电机连接位置处，第一差速器1位于第一驱动电机连接位置与第二驱动电机连接位置之间。
40.具体的，本实施例提供的混合动力系统应用于混合动力车辆。第一驱动电机2设置有第一电机控制器，第二驱动电机13设置有第二电机控制器。第一电机控制器和第二电机控制器能通过主动工作来控制对应的驱动电机按照设定的方向和转速等参数运行。本实施例提供的混合动力系统还包括动力电池，第一驱动电机2和第二驱动电机13均与动力电池电连接，动力电池用于为第一驱动电机2和第二驱动电机13提供电能，第一驱动电机2和第二驱动电机13均用于将接收到的电能转换为机械能。在混合动力车辆中，第一电机控制器和第二电机控制器均用于根据档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为对应的驱动电机所需的电能。第一驱动电机2和第二驱动电机13均选用tm电机。
41.本实施例中，第一驱动电机2直接传动连接在第一半轴501上，第二驱动电机13直接传动连接在第二半轴502上，可避免驱动电机通过差速器连接在半轴上引起的驱动电机输出的动力受差速器分配的影响。同时，在发动机不运转时，即两个半轴只靠第一驱动电机2和第二驱动电机13提供动力，通过第一驱动电机2和第二驱动电机13能够实现纯电动模式。
42.本实施例不对驱动件、两个半轴及驱动件和两个半轴的对应关系进行限定，在实际应用中，驱动件可以为任意一种能够为与其对应的半轴提供动力的部件。一个驱动件可传动连接在任意一个半轴上，如第二驱动电机13还可以传动连接在第一半轴501上，相应的，第一驱动电机2可以传动连接在第二半轴502上。
43.参照图2，示出了图1所示的本实用新型实施例提供的一种混合动力系统中发动机11、电动/发电机7和第一行星排6的连接结构示意图。可选的，第一传动机构包括第一行星排6，第一行星排6包括第一太阳轮601、第一行星架602和第一齿圈603，发动机11设置有发动机输出轴，发动机输出轴与第一行星架602相连，第一齿圈603与第一差速器1相连。本实施例提供的混合动力系统还包括电动/发电机7，电动/发电机7设置有电动/发电机连接轴，电动/发电机连接轴与第一太阳轮601相连，电动/发电机7用于将其输出的动力通过第一行星排6传递至第一差速器1。
44.发动机11还用于将其输出的动力通过第一行星架602和第一太阳轮601 传递至电动/发电机7。第一太阳轮601、第一行星架602和第一齿圈603中的任一个元件都不固定。电动/发电机7为两用电机，其既能将机械能转换成电能，又能将电能转换成机械能，也就是说，电动/发电机7既可以作为电动机使用，在电力作用下输出动力；又可以作为发电机使用，在动力的驱动作用下进行发电，电动/发电机7具体选用gm电机。电动/发电机7与动力电
池电连接，用于为动力电池充电。电动/发电机连接轴具体为第一空心连接轴701，第一空心连接轴701与第一太阳轮601相连，第一空心连接轴701套设在发动机输出轴上，发动机输出轴从第一空心连接轴701穿过与第一行星架602 实现连接。
45.本实施例中混合动力系统还包括第一连接轴和第四减速器3，第四减速器 3设置有第四减速器输入端和第四减速器输出端，第一连接轴的一端与第一齿圈603相连，第一连接轴的另一端与第四减速器输入端相连，第四减速器输出端与第一差速器1相连。第四减速器3包括主动锥齿轮和与该主动锥齿轮传动连接的从动锥齿轮，主动锥齿轮通过第一连接轴与第一齿圈603的输出端相连，从动锥齿轮与第一差速器1的动力输入端相连。第四减速器3和第一差速器1的工作原理为：主动锥齿轮转动，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，并在主动锥齿轮的驱动下转动，并将动力输入至第一差速器1，第一差速器1 将动力分配至第一半轴501和第二半轴502。
46.本实施例提供的混合动力系统的动力模式包括混动模式。混动模式下还有以下两种工作模式：
47.工作模式一：发动机11、第一驱动电机2和第二驱动电机13工作输出动力时，发动机11输出的动力传递至第一行星架602，第一行星架602将动力传递至第一太阳轮601，第一太阳轮601将动力传递至电动/发电机7，电动/ 发电机7将输入的动力转换为电能并传递至动力电池，以为动力电池充电。第一行星架602还将动力传递至第一齿圈603，第一齿圈603通过第四减速器 3将动力传递至第一差速器1，第一差速器1将动力分配至第一半轴501和第二半轴502。第一驱动电机2输出的动力传递至第一半轴501，第一驱动电机 2传递至第一半轴501的动力和第一差速器1分配至第一半轴501的动力经过耦合后共同输出至左后车轮。第二驱动电机13输出的动力传递至第二半轴 502，第二驱动电机13传递至第二半轴502的动力和第一差速器1分配至第二半轴502的动力经过耦合后共同输出至右后车轮。
48.工作模式二：发动机11、第一驱动电机2、第二驱动电机13和电动/发电机7工作输出动力时，发动机11输出的动力传递至第一行星架602，电动/发电机7输出的动力传递至第一太阳轮601，通过第一行星架602和第一太阳轮 601将发动机11输出的动力和电动/发电机7输出的动力共同传递至第一齿圈 603，第一齿圈603通过第四减速器3将动力传递至第一差速器1，第一差速器1将动力分配至第一半轴501和第二半轴502。第一驱动电机2输出的动力传递至第一半轴501，第一驱动电机2传递至第一半轴501的动力和第一差速器1分配至第一半轴501的动力经过耦合后共同输出至左后车轮。第二驱动电机13输出的动力传递至第二半轴502，第二驱动电机13传递至第二半轴 502的动力和第一差速器1分配至第二半轴502的动力经过耦合后共同输出至右后车轮。
49.因此，通过第一行星排6和电动/发电机7的设置，既可以实现发动机11 通过电动/发电机7给动力电池充电，动力电池又将动能传递至第一驱动电机 2和第二驱动电机13，以使第一驱动电机2和第二驱动电机13驱动第一半轴501和第二半轴502，发动机11同时又通过第一行星排6直接驱动第一半轴 501和第二半轴502的工作模式一；又可以实现发动机11只通过第一行星架 602、第一齿圈603、第四减速器3和第一差速器1直接驱动第一半轴501和第二半轴502的工作模式二。工作模式可根据实际需要选择发动机11直驱或发动机11带动电动/发电机7发电的同时直驱，即可以据实际需要选择发动机 11全部直驱和部分直驱，以满足不同的驾驶需求。且发动机11全部直驱或部分直驱时，发动机11可从车辆的车速为
零时参与驱动，且全速域下发动机均可参与驱动。
50.本实施例提供的混合动力系统还包括第一减速器4和第二减速器12，第一驱动电机2通过第一减速器4与第一半轴501传动连接，第二驱动电机13 通过第二减速器12与第二半轴502传动连接。
51.第一驱动电机2设置有第一驱动电机输出轴，第一减速器4设置有第一减速器输出轴和第一减速器输入轴，第一驱动电机输出轴与第一减速器输入轴相连，第一减速器输出轴与第一半轴501相连。第二驱动电机13设置有第二驱动电机输出轴，第二减速器12设置有第二减速器输出轴和第二减速器输入轴，第二驱动电机输出轴与第二减速器输入轴相连，第二减速器输出轴与第二半轴502相连。
52.第一减速器4用于降低第一驱动电机输出轴的转速，第二减速器12用于降低第二驱动电机输出轴的转速。具体的，第一减速器4和第二减速器12为两级圆柱齿轮减速器。第一驱动电机输出轴的轴线与第一半轴501的轴线平行，第二驱动电机输出轴的轴线与第二半轴502的轴线平行。通过第一减速器4和第二减速器12的设置可实现对第一驱动电机输出轴的转速的和第二驱动电机输出轴的转速进行调节。
53.本实施例不对第一减速器4和第二减速器12进行限定，在实际应用中，第一减速器4和第二减速器12可以为任意一种能够降低转速的减速器。如第一减速器4和第二减速器12可选用单级圆柱齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器中的任意一种。
54.本实施例提供的混合动力系统还包括第五驱动电机8、第三减速器9、第二差速器10和前轴，第五驱动电机8设置有第五驱动电机输出轴，第三减速器9设置有第三减速器输入轴和第三减速器输出轴，第五驱动电机输出轴与第三减速器输入轴相连，第三减速器输出轴通过第二差速器10与前轴相连。
55.第五驱动电机8用于向前轴输入动力。本实施例提供的混合动力系统的动力模式还包括纯电动模式。纯电动模式下，发动机11不运转、电动/发电机 7不工作，第一驱动电机2、第二驱动电机13和第五驱动电机8工作。第一驱动电机2用于为第一半轴501提供动力，第二驱动电机13用于为第二半轴 502提供动力，第五驱动电机8用于为前轴提供动力。
56.本实施例中通过设置第五驱动电机8和第三减速器9，能够在路况恶劣时，通过第五驱动电机8可为前轴提供驱动力，即实现前轴驱动，以满足驾驶需求。
57.第二方面，本实用新型的实施例涉及另一种混合动力系统。参照图3，示出了本实用新型实施例中的另一种混合动力系统的示意图。
58.该另一种混合动力系统与本实用新型的第一方面提供的混合动力系统基本相同，即其中的第一差速器1、第四减速器3、第一行星排6、电动/发电机 7、发动机11、左后车轮、右后车轮、第五驱动电机8、第三减速器9、第二差速器10和前轴的结构相同，其区别在于，还包括第二行星排17和第三行星排，驱动件包括第三驱动电机14和第四驱动电机，第三驱动电机14通过第二行星排17与第三驱动电机14对应的半轴传动连接，第四驱动电机通过第三行星排与第四驱动电机对应的半轴传动连接。
59.具体的，驱动轴5包括第三半轴16和第四半轴，第三驱动电机14通过第二行星排17与第三半轴16传动连接，第四驱动电机通过第三行星排与第四半轴传动连接。第三驱动电机14设置有第三驱动电机输出轴，第三驱动电机输出轴的轴线与第三驱动电机14对应的半轴的轴线同轴，第四驱动电机设置有第四驱动电机输出轴，第四驱动电机输出轴的轴线与
第四驱动电机对应的半轴的轴线同轴。
60.第二行星排17包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，其中，第二行星架固定设置，第二齿圈的输出端与第三半轴16传动连接。第三驱动电机14 设置有第一空心输出轴15，第一空心输出轴15与第二太阳轮相连，第三半轴 16穿过第一空心输出轴15内部与右后车轮相连。第三驱动电机14工作时，第三驱动电机14输出的动力通过第一空心输出轴15传递至第二太阳轮，进而通过第二行星架和第二齿圈将动力传递至第三半轴16。
61.第三行星排包括第三太阳轮、第三行星架和第三齿圈，其中，第三行星架固定设置，第三齿圈的输出端与第四半轴传动连接。第四驱动电机设置有第二空心输出轴，第二空心输出轴与第三太阳轮相连，第四半轴穿过第二空心输出轴内部与左后车轮相连。第四驱动电机工作时，第四驱动电机输出的动力通过第二空心输出轴传递至第三太阳轮，进而通过第三行星架和第三齿圈将动力传递至第四半轴。
62.该实施例中通过第二行星排17可实现对第一空心输出轴15的转速的调节，通过第三行星排可实现对第二空心输出轴的转速的调节。
63.第三方面，本实用新型提供了一种车辆，该车辆设置有以上第一方面中任一种的混合动力系统，或，以上第二方面中任一种的混合动力系统。且因车辆包括上述混合动力系统，因此也具备上述混合动力系统的有益效果。
64.本实用新型实施例提供的车辆包括图1所示的实施例中混合动力系统的各个结构，或，如图2所示的实施例中的混合动力系统的各个结构，为避免重复，这里不再赘述。
65.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
66.尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。
67.最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
68.以上对本实用新型所提供的混合动力系统及车辆，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施例进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施例及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。