车辆及混合动力系统的制作方法

[0001]
本发明实施例涉及混合动力技术领域，尤其涉及一种车辆及混合动力系统。


背景技术：

[0002]
目前全球范围内乘用车最主流的混动系统主要有：单电机并联、双电机串并联(混联)、以及动力分流三种混动结构。
[0003]
以动力分流式混合动力系统为例，在低速时，行星齿轮组将内燃发动机产生的机械动力划分为两个动力流动路径。一部分动力传输到驱动轮，其余的动力被引导至电机并被转换为电力，从而在车辆速度较低时，发动机仍然可以在其最佳效率区运行。动力分流的混动结构由于可以通过两个电机解耦地对发动机转速和扭矩进行调整，使其始终工作在最佳油耗区域，因此其相较传统混动结构无疑具有较高的混动效率。
[0004]
然而，在高速时，内燃发动机仍然要产生比车速实际所需更多的能量，而剩余的能量要带动电机发电，发电后再通过另一电机驱动车辆，经过多次能量转换存在能量损失，与发动机直驱相比，混动效率不佳。


技术实现要素：

[0005]
本发明实施例解决的技术问题是如何降低混合动力系统的能耗。
[0006]
为解决上述问题，本发明实施例提供一种混合动力系统，包括：
[0007]
第一行星齿轮组，包括第一齿圈，第一行星架以及第一太阳轮；
[0008]
发动机，包括发动机输出轴，所述发动机输出轴与所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的任一者抗扭矩连接；
[0009]
第一电机，包括第一电机输出轴，所述第一电机输出轴与所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的另一者抗扭矩连接；
[0010]
差速器，包括差速器输入轴，所述差速器输入轴与所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的再一者抗扭矩连接；
[0011]
第一离合器，包括第一离合片和第二离合片，所述第一离合片与所述第一电机输出轴抗扭矩连接，所述第二离合片固定，所述第一离合片能够与所述第二离合片结合。
[0012]
可选地，所述混合动力系统，还包括：
[0013]
第二电机，包括第二电机输出轴，所述第二电机输出轴与所述差速器输入轴直接或间接的抗扭矩连接。
[0014]
可选地，所述混合动力系统，还包括：
[0015]
第二行星齿轮组，包括第二齿圈，第二行星架以及第二太阳轮，其中，所述第二齿圈、所述第二行星架以及所述第二太阳轮三者中的一者固定，所述第二离合片固定于所述第二齿圈、所述第二行星架以及所述第二太阳轮三者中的固定的一者，所述第二电机输出轴与所述第二齿圈，所述第二行星架以及所述第二太阳轮三者中的另一者抗扭矩连接；
[0016]
所述第二齿圈，所述第二行星架以及所述第二太阳轮三者中的再一者与所述第一
齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的与所述差速器输入轴抗扭矩连接的一者抗扭矩连接。
[0017]
可选地，所述混合动力系统，还包括：
[0018]
第二离合器，设置于所述发动机输出轴和所述第一行星齿轮组间，所述第二离合器能够将所述发动机的动力传递给所述第一行星齿轮组。
[0019]
可选地，所述第二离合器为单向离合器。
[0020]
可选地，所述发动机输出轴与所述第一齿圈抗扭矩连接，所述第一电机输出轴与所述第一太阳轮抗扭矩连接。
[0021]
可选地，所述第二行星架固定，所述第二电机输出轴与所述第二太阳轮抗扭矩连接，所述第二齿圈与所述第一行星架抗扭矩连接。
[0022]
为解决上述问题，本发明实施例还提供一种车辆，包括前述的混合动力系统。
[0023]
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
[0024]
本发明实施例所提供的混合动力系统，通过将第一离合器的第一离合片与所述第一电机输出轴抗扭矩连接，并将第一离合器的第二离合片固定，所述第一离合片能够与所述第二离合片结合，当车辆在低速运行时，第一离合器的第一离合片和第二离合片不结合，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动第一电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，第一离合器的第一离合片和第二离合片结合，因第二离合片固定，第一电机输出轴与第一离合片抗扭矩连接，因此第一电机输出轴固定，也即所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的与第一电机输出轴抗扭矩连接的一者固定，从而第一行星齿轮组的剩余二者以固定传动比转动，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加第一离合器即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]
图1是本发明实施例所提供的混合动力系统的结构示意图。
[0027]
其中：10-第一电机；100-第一电机输出轴；20-第二电机；200-第二电机输出轴；30-第一行星齿轮组；301-第一齿圈；302-第一行星架；303-第一太阳轮；40-发动机；400-发动机输出轴；50-第一离合器；51-第一离合片；52-第二离合片；60-第二行星齿轮组；601-第二齿圈；602-第二行星架；603-第二太阳轮；70-差速器；700-差速器输入轴；80-第二离合器。
具体实施方式
[0028]
由背景技术可知，当前混合动力系统的能源利用率不佳。
[0029]
为了降低混合动力系统的能耗，本发明实施例提供了一种混合动力系统，通过将
第一离合器的第一离合片与所述第一电机输出轴抗扭矩连接，并将第一离合器的第二离合片固定，所述第一离合片能够与所述第二离合片结合，当车辆在低速运行时，第一离合器的第一离合片和第二离合片不结合，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动第一电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，第一离合器的第一离合片和第二离合片结合，因第二离合片固定，第一电机输出轴与第一离合片抗扭矩连接，因此第一电机输出轴固定，也即所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的与第一电机输出轴抗扭矩连接的一者固定，从而第一行星齿轮组的剩余二者以固定传动比转动，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加第一离合器即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。
[0030]
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，所描述的实施例仅仅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。
[0031]
需要说明的是，本说明书所涉及到的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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，以特定的方位构造，因此不能理解为对本发明的限制。
[0032]
需要说明的是，除另有说明，本发明实施例提到的抗扭矩地连接，既可以是直接抗扭矩地连接，也可以是间接抗扭矩地连接。
[0033]
请参考图1，图1是本发明实施例所提供的混合动力系统的结构示意图。
[0034]
如图1所示，本发明实施例所提供的混合动力系统，包括：
[0035]
第一行星齿轮组30，包括第一齿圈301，第一行星架302以及第一太阳轮303；
[0036]
发动机40，包括发动机输出轴400，所述发动机输出轴400与所述第一齿圈301，所述第一行星架302以及所述第一太阳轮303三者中的任一者抗扭矩连接；
[0037]
第一电机10，包括第一电机输出轴100，所述第一电机输出轴100与所述第一齿圈301，所述第一行星架302以及所述第一太阳轮303三者中的另一者抗扭矩连接；
[0038]
差速器70，包括差速器输入轴700，所述差速器输入轴700与所述第一齿圈301，所述第一行星架302以及所述第一太阳轮303三者中的再一者抗扭矩连接；
[0039]
第一离合器50，包括第一离合片51和第二离合片52，所述第一离合片51与所述第一电机输出轴100抗扭矩连接，所述第二离合片52固定，所述第一离合片51能够与所述第二离合片52结合。
[0040]
需要说明的是，本实施例中，为了更好地实现第一行星齿轮组30的减速增扭的作用，所述发动机输出轴400与所述第一齿圈301抗扭矩连接，所述第一电机输出轴100与所述第一太阳轮303抗扭矩连接。当然，在其他实施例中，本领域技术人员可以根据本实施例对连接关系进行变形，比如，发动机输出轴400还可以是与第一太阳轮303抗扭矩连接，第一电机输出轴100与第一行星架302抗扭矩连接，变速箱输出轴与第一齿圈301抗扭矩连接；或者，发动机输出轴400还可以是与第一齿圈301抗扭矩连接，第一电机输出轴100与第一行星架302抗扭矩连接，变速箱输出轴与第一太阳轮303抗扭矩连接等等。以上仅列举出部分具
体连接关系，而不应成为对本发明实施例的具体限制。
[0041]
需要说明的是，所述第一离合片51能够与所述第二离合片52结合，指的是在混合动力系统工作过程中，第一离合片和第二离合片可以结合，也可以不结合，结合状态与根据工作模式相关。
[0042]
通过将第一离合器的第一离合片与所述第一电机输出轴抗扭矩连接，并将第一离合器的第二离合片固定，所述第一离合片可与所述第二离合片结合，当车辆在低速运行时，第一离合器的第一离合片和第二离合片不结合，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动第一电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，第一离合器的第一离合片和第二离合片结合，因第二离合片固定，第一电机输出轴与第一离合片抗扭矩连接，因此第一电机输出轴固定，也即所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的与第一电机输出轴抗扭矩连接的一者固定，从而第一行星齿轮组的剩余二者以固定传动比转动，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加第一离合器即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。
[0043]
在一种具体实施例中，本发明实施例所提供的混合动力系统，还可以包括：第二电机20，包括第二电机输出轴200，所述第二电机输出轴200与所述差速器输入轴700直接或间接的抗扭矩连接。第二电机20可以直接作为动力源，驱动车辆。
[0044]
在一种具体实施例中，为了进一步提高传动比，本发明实施例所提供的混合动力系统，还可以包括：第二行星齿轮组60，包括第二齿圈601，第二行星架602以及第二太阳轮603，其中，所述第二齿圈601，所述第二行星架602以及所述第二太阳轮603三者中的一者固定，所述第二离合片固定于所述第二齿圈601，所述第二行星架602以及所述第二太阳轮603三者中的固定的一者，所述第二电机输出轴200与所述第二齿圈601，所述第二行星架602以及所述第二太阳轮603三者中的另一者抗扭矩连接；
[0045]
所述第二齿圈601，所述第二行星架602以及所述第二太阳轮603三者中的再一者与所述第一齿圈301，所述第一行星架302以及所述第一太阳轮303三者中的与所述差速器输入轴700抗扭矩连接的一者抗扭矩连连接。
[0046]
需要说明的是，所述第一齿圈301，所述第一行星架302以及所述第一太阳轮303三者中的与所述差速器输入轴700抗扭矩连接的一者，指的是第一行星齿轮组30的三个元件(第一齿圈301，所述第一行星架302以及所述第一太阳轮303)中作为动力输出的元件。
[0047]
因第二齿圈601，第二行星架602以及第二太阳轮603中的一者固定，因而第二行星齿轮组60的剩余二个元件(一个作为动力输出端，一个作为动力输出端)以固定传动比进行动力传输。同时，在一种具体实施例中，为了便于固定第二离合片52，可以将第二离合片52固定于第二行星齿轮组60的三个元件(第二齿圈601，第二行星架602以及第二太阳轮603)中的固定元件上。
[0048]
由于第一行星齿轮组30的与所述差速器输入轴700抗扭矩连接的元件(第一齿圈301，第一行星架302或者第一太阳轮303)同时与第二行星齿轮组60的非固定元件(动力输出端)抗扭矩连接，因此发动机40的动力和第二电机20的动力可以耦合输出至差速器输入轴700，以驱动车辆。
[0049]
请继续参考图1，在一种具体实施例中，为了提高第二行星齿轮组60的传动比，所述第二行星架602固定，所述第二电机输出轴200与所述第二太阳轮603抗扭矩连接，所述第二齿圈601与所述第一行星架302抗扭矩连接。
[0050]
继续参考图1，在一种具体实施例中，本发明实施例所提供的混合动力系统，还包括：
[0051]
第二离合器80，设置于所述发动机输出轴400和所述第一行星齿轮组30间，所述第二离合器80能够将所述发动机40的动力传递给所述第一行星齿轮组30。
[0052]
具体地，当发动机输出轴400与第一齿圈301抗扭矩连接时，所述第二离合器80可将所述发动机40的动力传递给所述第一齿圈301，但不会使第一齿圈301的动力传递给发动机输出轴400，防止发动机40倒转。在纯电动模式下，发动机40不工作，第二离合器80可防止发动机输出轴400倒转，第一电机10的动力不会通过第一行星齿轮组30传输至发动机40，从而第一电机10和第二电机20可将全部动力传递给车轮，提高车辆动态性能。
[0053]
在一种具体实施例中，所述第二离合器80为单向离合器。通过设置与所述发动机输出轴400抗扭矩连接且动力传输方向为从发动机40传递至变速箱的单向离合器，仅需结构简单成本较低的单向离合器即可实现动力传输的单向性，防止电机的动力传输至发动机40，在保证低成本的基础上提高了能源的利用率，同时，单向离合器的设置，简化了设备，从而可以减小所占用的空间，方便了设备的布置。
[0054]
前文对混合动力系统的结构进行了详细的描述，接下来以图1的连接关系为例，分别介绍混合动力系统的不同工作模式。在其他实施例中，本领域技术人员可以根据本实施例对连接关系进行变形。
[0055]
一、纯电动驱动模式：
[0056]
纯电动驱动模式下，第一离合器50的第一离合片51和第二离合片52不结合，第一电机10和第二电机20作为驱动车辆行驶的动力源。纯电动驱动模式下，发动机40处于不工作状态，第二离合器80配置为可将发动机40的动力传递至第一行星齿轮组30，而第一行星齿轮组30无法通过单向离合器将动力传输至发动机40，因此，第一电机10的动力经第一太阳轮303传递至第一行星架302，第二电机20的动力经第二电机输出轴200传递至第二太阳轮603，第二齿圈601，最终传递至车轮，实现混合动力系统的动力传输。
[0057]
二、动力分流驱动模式：
[0058]
动力分流驱动模式下，第一离合器50的第一离合片51和第二离合片52不结合，发动机40和第二电机20作为驱动车辆行驶的动力源。动力分流驱动模式下，第一电机10用于调整发动机40的转速，使其一直处于高效区间运行。
[0059]
三、并行驱动模式：
[0060]
并行驱动模式下，第一离合器50的第一离合片51和第二离合片52结合，第一太阳轮303锁住，第一电机10不工作，发动机40和第二电机20均作为动力源为车轮提供动力，发动机40的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机10导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。
[0061]
为了解决上述问题，本发明实施例还提供一种车辆，所述车辆包括前述的混合动力系统。
[0062]
本发明实施例所提供的车辆，由于包含上述的混合动力系统，通过将第一离合器
的第一离合片与所述第一电机输出轴抗扭矩连接，并将第一离合器的第二离合片固定，所述第一离合片能够与所述第二离合片结合，当车辆在低速运行时，第一离合器的第一离合片和第二离合片不结合，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动第一电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，第一离合器的第一离合片和第二离合片结合，因第二离合片固定，第一电机输出轴与第一离合片抗扭矩连接，因此第一电机输出轴固定，也即所述第一齿圈，所述第一行星架以及所述第一太阳轮三者中的与第一电机输出轴抗扭矩连接的一者固定，从而第一行星齿轮组的剩余二者以固定传动比转动，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加离合器即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。
[0063]
虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

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