混合动力系统和车辆的制作方法

1.本公开涉及车辆，具体地，涉及一种混合动力系统和车辆。


背景技术：

2.现有的车辆混合驱动方案中，由于涉及多种驱动方式，往往在驱动机构需要多级布置，导致驱动机构冗杂，导致车辆的重量与成本增大并占用过多空间，因此，急需一种新型驱动系统，可在保证车辆混合驱动的基础上，能够简化驱动机构冗杂结构。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种混合动力系统和车辆，以解决现有技术中存在的驱动机构结构复杂，占用车辆空间大的问题。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种混合动力系统，所述混合动力系统包括：
5.发动机；
6.主轴，连接在所述发动机的输出端；
7.驱动电机，所述驱动电机的电机轴空套在所述主轴上；
8.输出轴，与所述主轴同轴；
9.中间轴，平行间隔地设置在所述主轴的旁侧；
10.第一齿轮部，传动连接在所述主轴和所述中间轴之间；
11.第二齿轮部，传动连接在所述电机轴和所述中间轴之间；以及
12.第三齿轮部，传动连接在所述输出轴和所述中间轴之间。
13.可选地，所述混合动力系统还包括轴承，所述输出轴空套在所述主轴上，且通过所述轴承同轴连接所述主轴。
14.可选地，所述第一齿轮部包括速比不同的多个齿轮组。
15.可选地，所述第一齿轮部包括第一齿轮组和第二齿轮组，
16.其中，所述第一齿轮组包括空套在所述主轴上的第一主动齿轮和抗扭连接到所述中间轴上的第一从动齿轮，所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮啮合；所述第二齿轮组包括空套在所述主轴上的第二主动齿轮和抗扭连接到所述中间轴上的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮啮合，
17.并且其中，所述第一主动齿轮和所述第二主动齿轮分别选择性地抗扭连接到所述主轴。
18.可选地，还包括抗扭连接在所述主轴上并位于所述第一主动齿轮和所述第二主动齿轮之间的离合器，所述离合器为选择性地接合所述第一主动齿轮或所述第二主动齿轮的双离合器。
19.可选地，所述第一齿轮部包括第一齿轮组和第二齿轮组，
20.其中，所述第一齿轮组包括抗扭连接到所述主轴上的第一主动齿轮和空套在所述中间轴上的第一从动齿轮，所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮啮合；所述第二齿轮组
包括抗扭连接到所述主轴上的第二主动齿轮和空套在所述中间轴上的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮啮合，
21.并且其中，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮分别选择性地抗扭连接到所述中间轴。
22.可选地，所述混合动力系统还包括抗扭连接在所述中间轴上并位于所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮之间的离合器，所述离合器为选择性地接合所述第一从动齿轮或所述第二从动齿轮的双离合器。
23.可选地，所述第二齿轮部包括抗扭连接到所述电机轴上的第一齿轮和抗扭连接到所述中间轴上的第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合；
24.所述第三齿轮部包括抗扭连接到所述中间轴上的第三齿轮和抗扭连接到所述输出轴上的第四齿轮，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合。
25.可选地，还包括：
26.蓄电装置，用于为所述驱动电机供电；和
27.发电机，所述发电机的转轴同轴连接在所述主轴上，用于为所述蓄电装置供电，所述发电机为启动发电一体机。
28.根据本公开的再一个方面，还提供一种车辆，包括根据上述的混合动力系统。
29.通过上述技术方案，将输出轴与主轴同轴设置且驱动电机通过电机轴直接设置在主轴上，节省轴的数量与占用位置，简化传动结构，减少传动过程中的能量损失，节省混合动力系统的占用空间，从而降低系统部件的重量及成本，提高系统的工作效率。
30.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
31.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
32.图1是根据本公开一种实施方式的混合动力系统的示意图。
33.图2是根据本公开一种实施方式的混合动力系统纯电驱动模式的示意图。
34.图3是根据本公开一种实施方式的混合动力系统串联驱动模式的示意图。
35.图4是根据本公开第一种实施方式的混合动力系统并联驱动模式的示意图。
36.图5是根据本公开第二种实施方式的混合动力系统并联驱动模式的示意图。
37.图6是根据本公开第三种实施方式的混合动力系统并联驱动模式的示意图。
38.图7是根据本公开第四种实施方式的混合动力系统并联驱动模式的示意图。
39.附图标记说明
40.1-发动机；2-主轴；21-输出轴；22-中间轴；23-轴承；3-驱动电机；31-电机轴；41-第一齿轮组；411-第一主动齿轮；412-第一从动齿轮；42-第二齿轮组；421-第二主动齿轮；422-第二从动齿轮；51-第一齿轮；52-第二齿轮；61-第三齿轮；62-第四齿轮；7-离合器；8-发电机。
具体实施方式
41.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描
述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
42.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“第一”、“第二”等词的使用目的在于区分不同的部件，并不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。
43.根据本公开的一种实施方式，如图1至图7所示，提供一种混合动力系统，混合动力系统可以包括发动机1、主轴2及驱动电机3，其中，主轴2可以连接在发动机1的输出端，驱动电机3的电机轴31可以空套在主轴2上。混合动力系统还可以包括输出轴21与中间轴22，输出轴21与主轴2同轴，中间轴22平行间隔地设置在主轴2的旁侧。另外，混合动力系统还可以包括第一齿轮部、第二齿轮部和第三齿轮部，其中，第一齿轮部传动连接在主轴2和中间轴22之间，第二齿轮部传动连接在电机轴31和中间轴22之间，第三齿轮部传动连接在输出轴21和中间轴22之间。需要说明的是，本公开中的混合动力系统可以为纵置后驱混合动力系统，可以平衡车身前后的配重，纵置的混合动力系统可以向后放置，以平衡车身的前后配重，相较于横置或前驱的布置，可以有效提升车辆的操控性。
44.通过上述技术方案，将输出轴21与主轴2同轴设置且驱动电机3通过电机轴31直接设置在主轴2上，节省轴的数量与占用位置，简化传动结构，减少传动过程中的能量损失，节省混合动力系统的占用空间，从而降低系统部件的重量及成本，提高系统的工作效率。
45.进一步地，如图1所示，混合动力系统还可以包括轴承23，输出轴21空套在主轴2上，且通过轴承23同轴连接主轴2，可以保证输出轴21与主轴2同轴以节省混合动力系统的布置空间，输出轴21空套在主轴2上的设置也可以保证输出轴21不跟随主轴2，独立转动。轴承23的作用是保证稳定性，起到支撑作用，防止输出轴21直接空套在主轴2上导致输出轴21输出不稳定。
46.进一步地，第一齿轮部可以包括速比不同的多个齿轮组，通过电机驱动换挡或通过下文中的多离合器换挡方案，可以使混合动力系统的驱动速度具有多挡位。
47.进一步地，如图4至图7所示，第一齿轮部可以包括第一齿轮组41和第二齿轮组42，其中，第一齿轮组41可以包括空套在主轴2上的第一主动齿轮411和抗扭连接到中间轴22上的第一从动齿轮412，第一主动齿轮411和第一从动齿轮412啮合；第二齿轮组42包括空套在主轴2上的第二主动齿轮421和抗扭连接到中间轴22上的第二从动齿轮422，第二主动齿轮421和第二从动齿轮422啮合。并且其中，第一主动齿轮411和第二主动齿轮421分别选择性地抗扭连接到主轴2。第一齿轮组41和第二齿轮组42之间可以连接有双离合器或多个单离合器的集成以选择性接合第一齿轮组41或第二齿轮组42，以完成不同挡位的驱动，具体方案在下面说明。其中，本实施例中，抗扭连接指的是相连接的二者能够同时转动，例如第一从动齿轮412可以一体成型地形成在中间轴22上，或者通过花键配合连接在中间轴22上。
48.进一步地，如图4至图7所示，还可以包括抗扭连接在主轴2上并位于第一主动齿轮411和第二主动齿轮421之间的离合器7，离合器7为选择性地接合第一主动齿轮411或第二主动齿轮421的双离合器。双离合器的设置可以使得换挡平顺，例如在离合器7接合第一主动齿轮411的情况下，主轴2的动力通过第一齿轮组41传递至中间轴22。由于第二从动齿轮422也随中间轴22转动，而第二主动齿轮421也因为与第二从动齿轮422啮合而转动，从而具有初速度。此时，如果离合器7切换至与第二主动齿轮421接合，由于第二主动齿轮421具有初速度，使得换挡过程非常平顺。
49.在本公开的另一种实施方式中，离合器7也可以设置在中间轴22上，此时第一主动齿轮411和第二主动齿轮421可以抗扭连接到主轴2上，第一从动齿轮412和第二从动齿轮422可以空套在中间轴22上，离合器7可以选择性地接合第一从动齿轮412或第二从动齿轮422。在离合器7接合第一从动齿轮412的情况下，主轴2的动力通过第一齿轮组41传递至中间轴22。由于第二主动齿轮421也随主轴2转动，而第二从动齿轮422也因为与第二主动齿轮421啮合而转动，从而具有初速度。此时，如果离合器7切换至与第二从动齿轮422接合，由于第二从动齿轮422具有初速度，同样使得换挡过程非常平顺。另外，第一齿轮部可以不仅有第一齿轮组41和第二齿轮组42，离合器7也可以为多个离合器的集成件，分别选择性地连接第一齿轮部的不同齿轮组，以使混合动力驱动系统可以具有更多挡位的选择。
50.根据本公开的一种实施方式，如图1所示，第二齿轮部可以包括抗扭连接到电机轴31上的第一齿轮51和抗扭连接到中间轴22上的第二齿轮52，第一齿轮51和第二齿轮52啮合。在完成电机轴31和中间轴22传动连接的同时，通过使用不同齿数比的第一齿轮51和第二齿轮52，以同时对电机轴31输出至中间轴22的速度进行加速或减速。
51.根据本公开的一种实施方式，如图1所示，第三齿轮部可以包括抗扭连接到中间轴22上的第三齿轮61和抗扭连接到输出轴21上的第四齿轮62，第三齿轮61与第四齿轮62啮合。在完成输出轴21和中间轴22传动连接的同时，通过使用不同齿数比的第三齿轮61和第四齿轮62，以同时对中间轴22输出至输出轴21的速度进行加速或减速。
52.根据本公开的一种实施方式，如图1和图3所示，混合动力系统还可以包括蓄电装置和发电机8，其中，蓄电装置用于为驱动电机3供电，发电机8的转轴可以同轴连接在主轴2上，用于为蓄电装置供电。在蓄电装置电量不足时，可以通过发电机8为蓄电装置供电，并带动驱动电机3转动，将动能传递至输出轴21。
53.进一步地，发电机8为启动发电一体机，发电机8的转子可以与发动机1的输出端同步连接，即发动机1运转时，发电机8同时发电至蓄电装置，简化控制程序与传动结构，节省空间，降低系统重量。
54.针对上文中的结构，在本公开的实施方式中，混合动力系统可以多种工作模式，下面结合图2-图7给出几种工作模式的示例说明。
55.纯电驱动模式，此模式可以用于车辆起步时或车辆处于低速时的工况，动能传递路线如图2中箭头方向所示，此时发动机1停止工作，离合器7断开连接，蓄电装置提供电力至驱动电机3，驱动电机3将动力从第二齿轮部传递至第三齿轮部，最后通过输出轴21将动力输出。
56.串联驱动模式，此模式中可以应用于蓄电装置电量低于设定阈值的情况，此时车辆一般处于中低速纯电行驶工况时，动能传递路线如图3中箭头方向所示，离合器7断开连接，发动机1工作并驱动发电机8进行发电，电力传输至蓄电装置，再由蓄电装置提供电力至驱动电机3，驱动电机3将动力从第二齿轮部传递至第三齿轮部，最后通过输出轴21将动力输出。
57.并联驱动模式，此模式可以用于车辆加速工况、爬坡工况或中高速巡航工况时，此时发动机1工作，在发电机8与发动机1刚性连接的情况下可以发电将电量储存至蓄电装置中，在发电机8空套在主轴2的方案中此时根据蓄电装置的电力情况也可以选择不发电，本公开对此不做限定。以第一齿轮部具有第一齿轮组41和第二齿轮组42为例，离合器7可以根
据需求选择与第一齿轮组41接合或选择第二齿轮组42接合(一般选择工况对应的发动机1可以更靠近最佳效率点的齿轮组，提高整车燃油效率)，以实现不同挡位的驾驶。当发动机1做功位于高效区间时，此时无需驱动电机3进行辅助驱动，动力传递路线可以如图4或图6中所示，由发动机1通过第一齿轮组41或第二齿轮组42传递动力至中间轴22，再由中间轴22通过第三齿轮部传递至输出轴21将动力输出。当发动机1做功不位于高效区间时，此时需要驱动电机3进行辅助驱动，根据需求输出动力，补偿在确保发动机1高效点工作输出动力的不足部分，动力传递路线可以如图5或图7所示，在发动机1通过第一齿轮组41或第二齿轮组42传递动力至中间轴22的基础上，驱动电机3将动力从第二齿轮部传递至中间轴22，最后通过第三齿轮部传递至输出轴21将动力输出。在第一齿轮部具有多个不同齿轮组时，在并联驱动模式下，可以拥有多挡位的速度选择，此时的工作优势是可以扩大发动机1工作在最佳效率区的转速范围，中低速运行工况可让发动机1提前介入驱动，从而实现发动机1和发电机8在高效率转速下工作，提升整车运行效率。
58.在以上模式中，各齿轮部中的齿轮组始终保持常啮合状态，挡位或模式切换过程中，可以依靠离合器7切换实现，无动力中断，提高车辆行驶过程中的驾驶舒适性。
59.在上述方案的基础上，本公开还提供一种车辆，该车辆包括上述混合动力系统，且该车辆具有上述混合动力系统所有有益效果，这里不再赘述。
60.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
61.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
62.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。