一种混合动力系统及混合动力车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力系统及混合动力车辆。


背景技术：

2.随着生态环境的日益恶化和传统能源的逐渐枯竭,节能环保新技术已经成为汽车行业发展的趋势。如今,混合动力汽车已经成为各大汽车厂商重点发展的方向。插电式混合动力方案可以实现车辆的动力性和经济性指标的最优组合,成为整车节油方案的最佳选择。
3.随着环保标准的不断提高，传统内燃机汽车的排放指标愈发难以适应新要求。在保证动力性和经济性的前提下，如何减少汽车的排放成为行业亟待解决的问题。为此，以发动机和电动机为动力源的混合动力汽车，以电动机为动力源、燃料电池等为能量源的纯电动汽车成为行业的研究热点。与纯电动汽车相比，混合动力汽车对电池的性能要求比较低，而且内燃机技术的发展已经很成熟，只需要在传统内燃机汽车的基础上进行改进就可实现，所以混合动力汽车成为适应现阶段环保标准的最合适车型。
4.现阶段的混合动力系统大多采取p2混动模式即电动机安放在变速器的输入轴上。该混动变速器系统主要基于目前成熟的双离合变速器技术和电动机控制技术，通过变换档位可使驱动电动机和发动机长期工作在高效区；同时，可以执行发动机单独驱动、电动机单独驱动、发动机和电动机同时驱动、电动机制动充电等操作模式。
5.现有技术中,动力系统驱动方式主要有电机动力耦合行星齿轮换档、电机动力藕合同步器换档和轮边驱动等。其中,行星齿轮架的材料和加工精度要求高,电机动力藕合同步器换档存在换档动力中断,轮边驱动电动机的分散安装提出了结构布置、热管理、电磁兼容以及振动控制等多方面的技术难题。同时，变速器设计方案存在很多缺陷，如：相邻档位之间的速比阶较大、传动比范围小、经济性和动力性优势不明显；而且，现有的双离合器式自动变速器多为采用双主箱输出轴或者单主箱输出轴且采用共用主动齿轮或者线性布置齿轮组，造成其轴向尺寸较长。目前国内的纵置dct变速器档位数多为六档和七档，无法满足整车经济性和动力性不断提升的需求。
6.所以，亟需一种混合动力系统及混合动力车辆，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.基于以上所述，本发明的目的在于提供一种混合动力系统及混合动力车辆，档位多，结构简单，经济性和动力性更好。
8.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
9.一种混合动力系统，包括：
10.动力组件，包括发动机和驱动电机；
11.双离合器组件，包括奇数档离合器和偶数档离合器，动力能由所述发动机和/或所述驱动电机输入至所述奇数档离合器或所述偶数档离合器；
12.减速主箱组件，包括奇数档输入轴和偶数档输入轴，所述奇数档离合器选择性将动力输入所述奇数档输入轴，或所述偶数档离合器能选择性将动力输入所述偶数档输入轴，所述奇数档输入轴与动力主箱输出轴之间设置有第一两级齿轮档位机构；
13.所述减速主箱组件还设置有中间轴，所述中间轴用于在所述偶数档输入轴和所述动力主箱输出轴之间传递动力，所述中间轴和所述动力主箱输出轴之间设置有第二两级齿轮档位机构；
14.所述减速主箱组件还设置有惰轮轴，所述惰轮轴用于在所述偶数档输入轴和所述中间轴之间传递动力，所述惰轮轴和所述动力主箱输出轴之间设置有第三两级齿轮档位机构；
15.减速副箱组件，所述主箱输出轴能将动力输入所述减速副箱组件，所述减速副箱组件包括行星排机构和副箱同步器，以实现所述主箱输出轴的高速档和低速档之间的转换。
16.作为一种混合动力系统的优选方案，所述动力组件还包括电机支架和第一离合器，所述第一离合器能将动力传递至所述双离合器组件；所述驱动电机包括电机转子和电机定子，所述电机转子设置于所述电机支架上；当仅所述发动机工作时，动力经由所述电机支架、所述电机转子传至所述第一离合器；当仅所述驱动电机工作时，动力经由所述电机转子传至所述第一离合器。
17.作为一种混合动力系统的优选方案，所述第一两级齿轮档位机构为三、五档转换机构，所述第二两级齿轮档位机构为一、四档转换机构，所述第三两级齿轮档位机构为二、倒档转换机构。
18.作为一种混合动力系统的优选方案，所述三、五档转换机构设置有三、五档同步器；所述一、四档转换机构设置有一、四档同步器；所述二、倒档转换机构设置有二、倒档同步器。
19.作为一种混合动力系统的优选方案，二、倒档主动齿轮和四档主动齿轮设置于所述偶数档输入轴上；
20.一档从动齿轮、二挡从动齿轮、四挡从动齿轮、五档从动齿轮、倒挡从动齿轮、减速主动齿轮，以及一、四档同步器和二、倒档同步器均设置于所述中间轴上；
21.一档主动齿轮、五档主动齿轮和三、五档同步器设置于所述奇数档输入轴上；
22.减速被动齿轮设置于所述主箱输出轴上。
23.作为一种混合动力系统的优选方案，所述中间轴上的齿轮分别与所述偶数档输入轴和所述奇数档输入轴上的齿轮连接，且所述中间轴与所述减速被动齿轮连接；
24.所述惰轮轴上设置有惰轮，所述惰轮分别与所述二、倒档主动齿轮和所述倒挡从动齿轮连接。
25.作为一种混合动力系统的优选方案，所述惰轮轴设置于壳体上；所述惰轮包括主动惰轮和被动惰轮，且所述主动惰轮和所述被动惰轮采用双联齿轮结构。
26.作为一种混合动力系统的优选方案，所述行星排机构包括外齿圈、太阳轮、行星架和多个行星轮，所述主箱输出轴与所述太阳轮连接，总输出轴设置于所述行星架上。
27.作为一种混合动力系统的优选方案，所述偶数档输入轴为套设于所述奇数档输入轴外，且与所述奇数档输入轴同轴设置为空心套轴；所述偶数档输入轴通过偶数轴支撑轴
承设置于壳体上；所述奇数档输入轴通过奇数轴支撑轴承设置于所述壳体上；所述偶数档输入轴和所述奇数档输入轴分别通过花键与所述偶数档离合器和所述奇数档离合器连接。
28.一种混合动力车辆，包括以上任一方案所述的混合动力系统。
29.本发明的有益效果为：
30.本发明通过将动力组件设置为发动机和驱动电机，用于选择性对双离合器组件提供动力，能适应不同使用场景下的动力输出。通过设置双离合器组件，以及具有至少五档的减速主箱组件和具有两档的减速副箱组件，一方面共同实现至少十个前进档和一个倒档的转换，具有档位多、换档无动力中断的优点；另一方面还有效地缩小了轴向尺寸，减少了零部件的数量，降低了成本。当整车需要较好的动力性时，减速副箱组件可以处于低速档，当整车需要较高的经济性时，减速副箱组件可以处于高速档，有利于提高整车的动力性和高燃油经济性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明具体实施方式提供的混合动力系统的示意图。
33.图中：
34.100、动力组件；110、发动机；120、驱动电机；121、电机支架；122、电机转子；123、电机定子；130、第一离合器；
35.200、双离合器组件；210、奇数档离合器；220、偶数档离合器；230、离合器壳体；
36.300、减速主箱组件；
37.310、奇数档输入轴；311、一档主动齿轮；312、五档主动齿轮；313、三、五档同步器；
38.320、偶数档输入轴；321、二、倒档主动齿轮；322、四档主动齿轮；
39.330、中间轴；331、一档从动齿轮；332、二挡从动齿轮；333、四挡从动齿轮；334、五档从动齿轮；335、倒挡从动齿轮；336、减速主动齿轮；337、一、四档同步器；338、二、倒档同步器；
40.340、惰轮轴；341、惰轮；
41.350、主箱输出轴；351、减速被动齿轮；
42.361、偶数轴支撑轴承；362、奇数轴支撑轴承；363、球轴承；364、柱轴承；365、锥轴承；
43.400、减速副箱组件；411、外齿圈；412、太阳轮；413、行星架；414、行星轮；420、副箱同步器；430、总输出轴；431、驻车齿轮。
具体实施方式
44.下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
46.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
48.如图1所示，本实施方式提供一种混合动力系统，该混合动力系统包括动力组件100、双离合器组件200、减速主箱组件300和减速副箱组件400，动力组件100包括发动机110和驱动电机120；双离合器组件200包括奇数档离合器210和偶数档离合器220，动力能由发动机110和/或驱动电机120输入至奇数档离合器210或偶数档离合器220；减速主箱组件300包括奇数档输入轴310和偶数档输入轴320，奇数档离合器210选择性将动力输入奇数档输入轴310，或偶数档离合器220能选择性将动力输入偶数档输入轴320，奇数档输入轴310与动力主箱输出轴350之间设置有第一两级齿轮档位机构；减速主箱组件300还设置有中间轴330，中间轴330用于在偶数档输入轴320和动力主箱输出轴350之间传递动力，中间轴330和动力主箱输出轴350之间设置有第二两级齿轮档位机构；减速主箱组件300还设置有惰轮轴340，惰轮轴340用于在偶数档输入轴320和中间轴330之间传递动力，惰轮轴340和动力主箱输出轴350之间设置有第三两级齿轮档位机构；主箱输出轴350能将动力输入减速副箱组件400，减速副箱组件400包括行星排机构和副箱同步器420，以实现主箱输出轴350的高速档和低速档之间的转换。
49.通过将动力组件100设置为发动机110和驱动电机120，用于选择性对双离合器组件200提供动力，能适应不同使用场景下的动力输出。通过设置双离合器组件200，以及具有至少五档的减速主箱组件300和具有两档的减速副箱组件400，一方面共同实现至少十个前进档和一个倒档的转换，具有档位多、换档无动力中断的优点；另一方面还有效地缩小了轴向尺寸，减少了零部件的数量，降低了成本。当整车需要较好的动力性时，减速副箱组件400可以处于低速档，当整车需要较高的经济性时，减速副箱组件400可以处于高速档，有利于提高整车的动力性和燃油经济性。
50.作为一种混合动力系统的可选方案，动力组件100还包括电机支架121和第一离合器130，第一离合器130能将动力传递至双离合器组件200；驱动电机120包括电机转子122和电机定子123，电机转子122设置于电机支架121上。当仅发动机110工作，驱动电机120不工作时，发动机110将动力经由电机支架121、电机转子122传递至第一离合器130，再经第一离合器130的从动盘将动力传递至双离合器组件200；当仅驱动电机120工作，发动机110不工作时，驱动电机120将动力经由电机转子122传至第一离合器130，再经第一离合器130的从动盘将动力传递至双离合器组件200。值得说明的是，混合动力系统还可以由驱动电机120
和发动机110共同提供动力。通过如上设置，实现了发动机110驱动车辆、驱动电机120驱动车辆、发动机110和驱动电机120同时驱动车辆的三种工作模式，实现了车辆的混合动力驱动。
51.具体地，在车辆起步和低速行驶的工况时，由于发动机110的燃油效率不高，且动力性差，所以此时宜采用发动机110不工作，仅驱动电机120工作驱动车辆，这样有利于提高车辆的动力性；当车辆运行在高速工况时，宜采用驱动电机120不工作，仅发动机110工作驱动车辆，这样有利于提高了车辆的燃油经济性。
52.进一步地，双离合器组件200还包括离合器壳体230，发动机110和驱动电机120的动力均通过离合器壳体230传递给奇数档离合器210和偶数档离合器220，进而相应地再传递给奇数档输入轴310和偶数档输入轴320。接下来奇数档输入轴310和偶数档输入轴320再通过中间轴330和惰轮轴340的各级齿轮将动力传递至主箱输出轴350。主箱输出轴350再将动力传递给减速副箱组件400的行星排机构，最终通过副箱同步器420实现二次减速增扭。总体上混合动力系统的传动比等于减速主箱组件300的传动比乘以减速副箱组件400的传动比，有效地提高了速比范围。
53.作为一种混合动力系统的可选方案，第一两级齿轮档位机构为三、五档转换机构，第二两级齿轮档位机构为一、四档转换机构，第三两级齿轮档位机构为二、倒档转换机构。通过将相邻的档位设置于不同的档位输入轴，使得在车辆更换档位时，松开离合踏板的同时，另一个离合器也预先挂上所需档，但保持该离合器分离状态；当车速满足换档条件，一个离合器分离的同时，另一个离合器也同时接合，此时所需档即刻开始工作，这样就省略了档位空置的时间，使动力传递更加连续。
54.具体地，偶数档输入轴320套设于奇数档输入轴310外，且与奇数档输入轴310同轴设置为空心套轴；偶数档输入轴320通过偶数轴支撑轴承361设置于壳体上；奇数档输入轴310通过奇数轴支撑轴承362设置于壳体上；偶数档输入轴320和奇数档输入轴310分别通过花键与偶数档离合器220和奇数档离合器210连接。
55.优选地，三、五档转换机构设置有三、五档同步器313；一、四档转换机构设置有一、四档同步器337；二、倒档转换机构设置有二、倒档同步器338。通过在每个档位转换机构上设置相应的同步器，以使得在转换相应的档位时，将要啮合的齿轮能达到一定的转速，保证啮合换档的顺利。
56.作为一种混合动力系统的可选方案，二、倒档共用一个主动齿轮，即为二、倒档主动齿轮321。二、倒档主动齿轮321和四档主动齿轮322设置于偶数档输入轴320上；一档从动齿轮331、二挡从动齿轮、四挡从动齿轮333、五档从动齿轮334、倒挡从动齿轮335、减速主动齿轮336，以及一、四档同步器337和二、倒档同步器338均设置于中间轴330上；一档主动齿轮311、五档主动齿轮312和三、五档同步器313设置于奇数档输入轴310上；减速被动齿轮351设置于主箱输出轴350上。
57.具体地，中间轴330上的齿轮分别与偶数档输入轴320和奇数档输入轴310上的齿轮连接，且中间轴330与减速被动齿轮351连接。示例性地，中间轴330通过两个球轴承363和一个柱轴承364支撑，以承受较大的轴向力，保证混合动力系统的传输动力的可靠性。
58.进一步地，惰轮轴340上设置有惰轮341，惰轮341分别与二、倒档主动齿轮321和倒挡从动齿轮335连接。惰轮341包括主动惰轮和被动惰轮，且主动惰轮和被动惰轮采用双联
齿轮结构，具有结构紧凑﹑承载能力大的优点。示例性地，惰轮轴340设置于壳体上。另外，主箱输出轴350采用两个锥轴承365支撑，以承受较大的轴向力。
59.作为一种混合动力系统的可选方案，行星排机构包括外齿圈411、太阳轮412、行星架413和多个行星轮414。主箱输出轴350与太阳轮412连接。可选地，可以将主箱输出轴350与太阳轮412设计为一体结构，具有传递扭矩稳定可靠和安装方便的特点。示例性地，总输出轴430设置于行星架413上，总输出轴430上还设置有驻车齿轮431，使得在减速副箱组件400可以具有高速档和低速档。
60.本实施方式还公开一种混合动力车辆，包括如上任一方案所述的混合动力系统。采用上述混合动力系统的混合动力车辆，能克服现有技术中的不足，具有档位多，结构简单，经济性和动力性更好等优点。
61.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。