混合动力装置的制作方法

本发明涉及车辆驱动技术领域，尤其涉及一种混合动力装置。

背景技术：

混合动力汽车由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点。在现有混合动力车辆上应用的混合动力装置中，有一类是在amt变速箱的基础上通过添加一个驱动电机而形成的。

为了避免在换挡时，出现动力的中断，在上述的混合动力装置中，驱动电机会通过一套换挡机构接到变速输入轴上，从而使得换挡时可以通过驱动电机进行动力补偿以避免动力中断。

但新增加的换挡机构提高了混合动力装置的复杂性。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种混合动力装置，以克服现有技术中为了达到在换挡时避免动力中断的目的，而使得混合动力装置的复杂性提高的问题。

本发明提供一种混合动力装置，包括：

发动机、电动机、离合器、第一变速输入轴、第二变速输入轴、变速输出轴、包括至少一个档位的第一变速机构和包括至少一个档位的第二变速机构；

所述第一变速输入轴与所述电动机相连接；

所述第一变速输入轴通过所述离合器与所述发动机相连接；

所述第二变速输出轴与所述发动机相连接；

所述第一变速机构设置在所述第一变速输入轴与所述变速输出轴之间；

所述第二变速机构设置在所述第二变速输入轴与所述变速输出轴之间。

可选的，若所述第一变速机构包括低速档、高速挡和倒挡，则所述第一变速机构包括：低速挡主动齿轮、高速挡主动齿轮、倒挡主动齿轮、低速挡被动齿轮、高速挡被动齿轮、倒挡被动齿轮、第一换挡元件；若所述第二变速机构包括：中速挡，则所述第二变速机构包括：中速挡主动齿轮、中速挡被动齿轮、第二换挡元件；

所述低速挡主动齿轮、所述高速挡主动齿轮和所述倒挡主动齿轮均固定在所述第一变速输入轴上，所述低速挡被动齿轮、高速挡被动齿轮和倒挡被动齿轮均可转动地设置在所述变速输出轴上，所述低速挡主动齿轮与所述低速挡被动齿轮常啮合，所述高速挡主动齿轮与所述高速挡被动齿轮常啮合，所述倒挡主动齿轮与所述倒挡被动齿轮常啮合，所述第一换挡元件设置在所述变速输出轴上，所述第一换挡元件可使所述低速挡被动齿轮或所述高速挡被动齿轮与所述变速输出轴固定联接；以及

所述中速挡主动齿轮固定在所述第二变速输入轴上，所述中速挡被动齿轮可转动地设置在所述变速输出轴上，所述中速挡主动齿轮与所述中速挡被动齿轮常啮合，所述第二换挡元件设置在所述变速输出轴上，所述第二换挡元件可使所述中速挡被动齿轮与所述变速输出轴固定联接，或使所述倒挡被动齿轮与所述变速输出轴固定联接。

可选的，所述第一变速输入轴同轴套设在所述第二变速输入轴上。

可选的，所述混合动力装置还包括：中间传动齿轮，

所述电动机设置在与所述第一变速输入轴平行的轴线上，所述电动机通过所述中间传动齿轮与所述第一变速输入轴相连接。

可选的，所述电动机同轴设置在所述第一变速输入轴上，所述离合器设置在所述电动机的内腔里。

可选的，从所述第一变速机构的挡位升到所述第二变速机构的挡位时的换挡包括：

所述离合器分离后，所述电动机继续挂所述第一变速机构的挡位并增大转矩以提供驱动车辆所需动力，所述发动机转矩减小以降速，当所述发动机的转速降低到与所述第二变速机构的挡位相匹配的转速时，所述第二变速机构挂挡，所述发动机转矩增大以提供驱动车辆所需动力，所述电动机转矩减小以降速，所述第一变速机构摘挡，当所述第一变速输入轴的转 速与所述第二变速输入轴的转速相当时，所述离合器接合，所述电动机和所述发动机共同驱动车辆。

可选的，从所述第二变速机构的挡位升到所述第一变速机构的挡位包括：

所述离合器分离后，所述发动机继续挂在所述第二变速机构的挡位并增大转矩以提供驱动车辆所需动力，所述电动机转矩减小以降速，当电动机转速降低到使所述第一变速输入轴的转速与所述第一变速机构的挡位相匹配的转速时，所述第一变速机构挂挡，所述电动机转矩增大以提供驱动车辆所需动力，所述发动机转矩减小以降速，所述第二变速机构摘挡，当所述第二变速输入轴的转速与所述第一变速输入轴的转速相当时，所述离合器接合，所述发动机和所述电动机共同驱动车辆。

可选的，减小所述发动机的进气量以使所述发动机的转矩减小；

增加所述发动机的进气量以使所述发动机的转矩增大。

可选的，减少所述发动机的燃油喷射量以使所述发动机的转矩减小；

增加所述发动机的燃油喷射量以使所述发动机的转矩增大。

可选的，减小所述电动机的驱动电流以使所述电动机的转矩减小；

增加所述电动机的驱动电流以使所述电动机的转矩增大。

本发明提供的混合动力装置，包括：第一变速输入轴与电动机相连接；第一变速输入轴通过离合器与发动机相连接；第二变速输入轴与发动机相连接；第一变速机构设置在第一变速输入轴与变速输出轴之间；第二变速机构设置在第二变速输入轴与变速输出轴之间，从而可实现换挡时不会出现动力中断的情况，且降低了混合动力装置的复杂性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1所示为本发明实施例一提供的混合动力装置的结构示意图；

图2所示为本发明实施例二提供的混合动力装置的结构示意图；

图3所示为本发明实施例三提供的混合动力装置的结构示意图；

图4所示为本发明实施例四提供的混合动力装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明实施例一提供的混合动力装置的结构示意图。如图1所示，上述的混合动力装置包括：发动机1、电动机2、离合器3、第一变速输入轴4、第二变速输入轴5、变速输出轴6、包括至少一个档位的第一变速机构7和包括至少一个档位的第二变速机构8。

其中，第一变速输入轴4与电动机2相连接；第一变速输入轴4通过离合器3与发动机1相连接；第二变速输入轴5与发动机1相连接；第一变速机构7设置在第一变速输入轴4与变速输出轴6之间；第二变速机构8设置在第二变速输入轴5与变速输出轴6之间。

进一步的，第一变速机构7可以具有至少一个奇数挡位；第二变速机构8可以具有至少一个偶数挡位。

图1中用于连接电动机2与第一变速输入轴4的虚线，是指电动机2可以与第一变速输入轴4直接连接，也可以通过中间传动齿轮对与第一变速输入轴4连接，以将电动机2的动力传递到第一变速输入轴4上。

本发明中，通过设置两个变速机构，电动机与发动机分别与其中一个变速机构连接，且电动机通过离合器与发动机相连接，因此在离合器结合后电动机与发动机可以共用所有挡位，从而保证了混合动力装置的结构较简单，而在离合器分离后发动机和电动机可以各自挂在其变速机构挡位上，因此可以实现边换挡边加速，从而提高了车辆动力性。

本实施例提供的混合动力装置，包括：第一变速输入轴与电动机相连接；第一变速输入轴通过离合器与发动机相连接；第二变速输入轴与发动机相连接；第一变速机构设置在第一变速输入轴与变速输出轴之间；第二 变速机构设置在第二变速输入轴与变速输出轴之间，从而可实现换挡时不会出现动力中断的情况，且降低了混合动力装置的复杂性。

图2所示为本发明实施例二提供的混合动力装置的结构示意图。如图2所示，若第一变速机构7包括低速档、高速挡和倒挡，则第一变速机构7包括：低速挡主动齿轮71、高速挡主动齿轮73、倒挡主动齿轮75、低速挡被动齿轮72、高速挡被动齿轮74、倒挡被动齿轮76、第一换挡元件77；若第二变速机构8包括中速挡，则第二变速机构8包括：中速挡主动齿轮81、中速挡被动齿轮82、第二换挡元件83。

低速挡主动齿轮71、高速挡主动齿轮73和倒挡主动齿轮75均固定在第一变速输入轴4上，低速挡被动齿轮72、高速挡被动齿轮74和倒挡被动齿轮76均可转动地设置在变速输出轴6上，低速挡主动齿轮71与低速挡被动齿轮72常啮合，高速挡主动齿轮73与高速挡被动齿轮74常啮合，倒挡主动齿轮75与倒挡被动齿轮76常啮合，第一换挡元件77设置在变速输出轴6上，第一换挡元件77可使低速挡被动齿轮72与变速输出轴6固定联接，或使高速挡被动齿轮74与变速输出轴6固定联接；以及

中速挡主动齿轮81固定在第二变速输入轴5上，中速挡被动齿轮82可转动地设置在变速输出轴6上，中速挡主动齿轮81与中速挡被动齿轮82常啮合，第二换挡元件83设置在变速输出轴6上，第二换挡元件83可使中速挡被动齿轮82与变速输出轴6固定联接，或使倒挡被动齿轮76与变速输出轴6固定联接。

为了控制混合动力装置的复杂性，其变速机构的挡位可以比常规变速箱的挡位少。例如，可以取消1挡，借助于电动机2和发动机1提供的动力，完全可以实现常规1挡提供的爬坡所需动力；可以将常规的4挡和5挡合并成一个挡位，作为3挡，其速比的数值可以介于常规4挡和5挡速比之间；由于只采用了单个电动机2，因此保留倒挡，以满足较长距离的倒车，这也带来了另一方面的好处，电动机2的转子上的磁钢可以采用非对称设计，只需要保证单向驱动时的要求，由此可以进一步提高电动机2的效率。更多的挡位显然有助于将发动机1的工作区控制在较窄的区间内，从而提高燃油经济性，但这将使得换挡机构较复杂，因此，优选地，采用3个前进挡和1个倒挡，即第一变速机构7和第二变速机构8共可实现3个前进挡和1 个倒挡。

一种典型的5挡变速箱的挡位1/2/3/4/5/r的速比依次为：3.583、2.105、1.379、1.030、0.820、-3.363，主减速比为3.722。在主减速比不变的情况下，本具体实施例的挡位1/2/3/r的速比可以设置为：2.105、1.379、0.903、-2.105。各挡位的速比也可以是其他数值，可根据实际需求选择设置，并不以此为限制。

为使得混合动力装置的结构紧凑，可以将第一变速输入轴4同轴套设在第二变速输入轴5上，类似于双离合器变速箱的轴系布置。由于本实施例中的第一变速机构7和第二变速机构8共可实现3个前进挡和1个倒挡，即4个挡位，而且电动机2和发动机1共用这些挡位，因此混合动力装置的结构较简单。此外，可以采用一个换挡电机通过换档鼓来控制第一换挡元件77和第二换挡元件83，以及一个离合器控制电机来控制离合器3，故换挡控制机构也较简单。

电动机2的布置可以有多种方式，可根据具体的电动机2的功率和体积大小而定。如果采用高速电机，则可以将电动机2安设在与第一变速输入轴4平行的轴线上，通过中间传动齿轮91与第一变速输入轴4相连接，可参见图2。如果采用中速电机，即电动机2的最高转速与发动机1的相当，则可以将电动机2同轴安设在第一变速输入轴4上，离合器3安设在电动机2的内腔里，可参见图3。其他的布置方式也是可以的，并不以此为限制。而离合器3可以采用干式或者湿式离合器来实现，并不以此为限制。

图4所示为本发明实施例四提供的混合动力装置的结构示意图。如图4所示，发动机1纵向布置，依次是离合器3、电动机2、第一变速机构6和第二变速机构7，变速输出轴6通过一对过渡齿轮92将动力再传递到与发动机1的轴线同轴的轴线上来，然后通过传动轴输出到驱动桥上。这种布置方式适用于发动机1纵置后轮驱动车辆，例如某些轿车、中巴或者公交客车等车辆。而对于某些在布置上允许发动机1偏置的场合，也可以不利用过渡齿轮92，变速输出轴6可以直接通过传动轴向驱动桥传递动力，并不以此为限制。

在车辆行驶过程中，升挡可能发生在从第一变速机构7的挡位升到第二变速机构8的挡位，也可能发生在从第二变速机构8的挡位升到第一变速 机构7的挡位，具体的升挡操作步骤如下所述。

从第一变速机构7的挡位升到第二变速机构8的挡位时的换挡操作包括以下步骤：

离合器3分离后，电动机2继续挂第一变速机构7的挡位并增大转矩以提供驱动车辆所需动力，发动机1转矩减小以降速，当发动机1的转速降低到与第二变速机构8的挡位相匹配的转速时，第二变速机构8挂挡，发动机1转矩增大以提供驱动车辆所需动力，电动机2转矩减小以降速，第一变速机构7摘挡，当第一变速输入轴4的转速与第二变速输入轴5的转速相当时，离合器3接合，电动机2和发动机1共同驱动车辆。

从第二变速机构8的挡位升到第一变速机构7的挡位时的换挡操作包括以下步骤：

离合器3分离后，发动机1继续挂在第二变速机构8的挡位并增大转矩以提供驱动车辆所需动力，电动机2转矩减小以降速，当电动机2转速降低到使第一变速输入轴4的转速与第一变速机构7的挡位相匹配的转速时，第一变速机构7挂挡，电动机2转矩增大以提供驱动车辆所需动力，发动机1转矩减小以降速，第二变速机构8摘挡，当第二变速输入轴5的转速与第一变速输入轴4的转速相当时，离合器3接合，发动机1和电动机2共同驱动车辆。

从上述换挡操作过程来看，在换挡过程中一个动力机可以临时提供驱动车辆所需的全部动力，因此并不苛求另一动力机的转速调整在很短的时间内完成。常规的换挡过程约1s甚至更短，即对于动力机的转速调整要求迅速。而本发明的实施例并不苛求这一时间指标，2～4s内完成即可，固然调整时间短些较好，但略长也并无甚影响。

如果发动机1为汽油机，则发动机1的转矩减小通过减小发动机1的进气量来进行；发动机1的转矩增大通过增加发动机1的进气量来进行。众所周知，通过调节节气门开度来调整发动机1转矩的响应速度较慢，因此并不建议使用，多采用延迟点火时刻的方法来降低发动机转矩。但在本实施例中，调节节气门开度的方法的缺点并不明显，完全可以采用。当然，同时配合其他方法来进行发动机1转矩调节也是可以的，并不以此为限制。

如果发动机1为柴油机，则发动机1的转矩减小通过减少发动机1的燃 油喷射量来进行；发动机1的转矩增大通过增加发动机1的燃油喷射量来进行。

由于电动机2的响应速度和精度都很高，电动机2的转矩减小通过减小电动机2的驱动电流来进行；电动机2的转矩增大通过增加电动机2的驱动电流来进行。

如上所述，发动机1或电动机2在换挡时的转速调节并不要求在极短的时间内完成，因此也可以在保证其他性能的前提下较缓慢地调节其输出转矩，从而进一步提高混合动力装置的综合性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。