一种单电机混合动力车辆的驱动系统的制作方法

本发明属于混合动力汽车的技术领域，尤其涉及一种单电机混合动力车辆的驱动系统。

背景技术：

随着当今社会人们对节能环保的意识日渐增强，新能源汽车技术开始迅猛发展。混合动力车辆驱动技术是新能源汽车发展过程的核心阶段。现有技术中为了获得更多的功能、更高的效率，采用的结构比较复杂，成本较高。提高燃油经济性、降低排放是混合动力技术面临的重要课题。现有技术往往在结构上存在效率损失过大、功能模式较简单的缺陷。例如，在驱动电机单独驱动时，不能通过行星齿轮实现驱动电机两个速比的功能。也无法实现起步时驱动电机对发动机的扭矩补偿和功率分流的功能。需要额外设置齿轮副实现上述功能，结构复杂，占用空间大。因此，研发一种具有优异性价比的混合动力驱动系统，具有较强的参考意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种单电机混合动力车辆的驱动系统，结构更为紧凑，防止能量的损耗。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种单电机混合动力车辆的驱动系统，其特征在于，包括发动机、输入轴、输出轴、电机、电机轴、差速器、副输入轴，所述输入轴、输出轴、电机轴和副输入轴平行间隔设置，所述发动机通过扭转减振器与输入轴相连，输入轴上依次设有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮；输出轴上依次设有第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮，副输入轴上设有第八齿轮和第九齿轮，电机轴上设有第十齿轮，所述差速器上设有差速器齿轮，所述第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮分别与所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮及所述第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮相啮合；所述差速器齿轮与所述第四齿轮相啮合。

按上述方案，所述输入轴上还设有第一双边同步器，位于所述第一齿轮和第二齿轮之间。

按上述方案，所述输出轴上还设有第二双边同步器，位于所述第五齿轮和第六齿轮之间。

按上述方案，所述输入轴上设有第一离合器，位于所述第三齿轮后方。

按上述方案，所述输出轴上设有第二离合器，位于所述第六齿轮和第七齿轮之间。

按上述方案，所述副输入轴上设有第三离合器，位于所述第八齿轮和第九齿轮之间。

本发明的有益效果是：提供一种单电机混合动力车辆的驱动系统，通过设置2x2组合的档位齿轮，通过一个副轴实现了纯电驱动模式和发动机驱动模式下的四档驱动；通过将电动机输出轴从动齿轮与发动机直驱轴从动齿轮集成为一个齿轮，在无需额外增设齿轮副的情况下实现了纯电驱动模式下的多档位驱动，在保证结构紧凑的同时，实现了传动系统的多种驱动模式，可以丰富整车控制策略的选择，以降低车辆油耗，提高车辆经济型性；设置能量回收模式，在节省电能的同时，提高车辆的制动效能；省去传统变速箱发动机动力输入的耦合&脱开装置，如干/湿式离合器，降低系统成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例的分布示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种单电机混合动力车辆的驱动系统，包括发动机1、输入轴7、输出轴9、电机21、电机轴20、差速器15、副输入轴18，输入轴、输出轴、电机轴和副输入轴平行间隔设置，发动机通过扭转减振器2与输入轴相连，输入轴上依次设有第一齿轮3、第二齿轮5、第三齿轮23；输出轴上依次设有第四齿轮8、第五齿轮10、第六齿轮12、第七齿轮24，副输入轴上设有第八齿轮16和第九齿轮17，电机轴上设有第十齿轮19，差速器上设有差速器齿轮14，第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮分别与第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮及第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮相啮合；差速器齿轮与第四齿轮相啮合。

输入轴上还设有第一双边同步器4，位于第一齿轮和第二齿轮之间；输出轴上还设有第二双边同步器11，位于第五齿轮和第六齿轮之间。

输入轴上设有第一离合器6，位于第三齿轮后方；输出轴上设有第二离合器13，位于第六齿轮和第七齿轮之间；副输入轴上设有第三离合器22，位于第八齿轮和第九齿轮之间。通过设置第一、第二离合器使得驱动系统具备停车发电、行车发电和纯电驱动功能；同时还能够防止纯电驱动模式下发电机反拖发动机，减小了能量的损失；通过设置第三离合器，在使结构紧凑的同时，防止齿轮空转导致能量浪费。

发动机直驱：

发动机具有4个前进档位，动力传递路径说明如下:

一档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是发动机直驱模式的一档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴，第三离合器断开，以中断副输入轴的动力传递。

二档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是发动机直驱模式的二档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

三档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是发动机直驱模式的三档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

四档：

第一离合器断开，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮v结合，此时是发动机直驱模式的四档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电模式有纯电直驱、纯电直驱4个档位的模式。分别如下：

纯电直驱-无级变速：

第一离合器断开，第二离合器闭合，在soc电量充足的情况，电机驱动，此时为电机直驱模式。动力源由电机依次经过电机轴、第十齿轮、第二离合器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电一档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在soc电量充足的情况，电机驱动，第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是纯电驱动模式的一档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第二离合器、第一离合器、输入轴、第一同步器s1、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电二档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在soc电量充足的情况，电机驱动，第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮i结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是纯电驱动模式的二档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第二离合器、第一离合器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电三档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在soc电量充足的情况，电机驱动，第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是纯电模式的三档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第二离合器、第一离合器、输入轴、第一同步器s1、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

纯电四档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，在soc电量充足的情况，电机驱动，第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是纯电模式的四档，动力依次由电机经过电机轴、第十齿轮、第二离合器、第一离合器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

当发动机运行在高效区间或者soc电量不足的情况下，电机进行发电，此时行车发电模式下有4个档位：

行车发电一档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是行车发电模式的一档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一离合器、第二离合器、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

行车发电二档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是行车发电模式的二档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一轮、第五齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一离合器、第二离合器、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

行车发电三档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是行车发电模式的三档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一离合器、第二离合器、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

行车发电四档：

第一离合器闭合，第二离合器断开，第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是行车发电模式的四档，一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。另外一部分动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一离合器、第二离合器、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

停车发电模式：

第一离合器闭合，第二离合器断开，此时车辆为停车怠速状态，动力全部由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一离合器、第二离合器、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

当soc充足的情况下，电机参与进行驱动，此时混动并联模式下有4个档位，可根据整车控制策略进行调整和选择。

制动能量回收模式：

通过整车控制策略，当车辆为纯电直驱、串联行车、混动并联驱动时，踩刹车制动，此时调整控制策略，第一离合器断开，第二离合器闭合，此时整车的拖曳力矩通过差速器传递至差速器齿轮,再经过第四齿轮、输出轴、第二离合器、第十齿轮、电机轴到电机，进行发电，补充电池电量。

混动并联一档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是混动并联模式的一档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

混动并联二档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器左侧接合端s1l与第一齿轮结合；第一离合器与第二离合器中同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是混动并联模式的二档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器左侧接合端s1l、第一齿轮、第五齿轮、第八齿轮、副输入轴、第九齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

混动并联三档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器左侧接合端s2l与第五齿轮结合，此时是混动并联模式的三档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第九齿轮、副输入轴、第八齿轮、第五齿轮、第二同步器左侧接合端s2l、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

混动并联四档：

电机驱动，第一离合器与第二离合器中一个闭合、另外一个关闭，除发动机外，电机辅助输出动力。第一同步器右侧接合端s1r与第二齿轮结合；第二同步器右侧接合端s2r与第六齿轮结合，此时是并联混动模式的四档，动力依次由发动机经过扭转减振器、输入轴、第一同步器、第一同步器右侧接合端s1r、第二齿轮、第六齿轮、第二同步器右侧接合端s2r、第二同步器、输出轴、第四齿轮传递到差速器齿轮，经由差速器把动力传递给车辆驱动轴。

换挡扭矩补偿：

发动机端进行任意换档时，电机驱动调速，避免动力因换挡而产生中断。且能够调节单向同步器输入端与输出端的转速差，使车辆起步平顺，冲击小。此时动力由电机经过电机轴、第十齿轮到达第二离合器及第一离合器。可根据整车的控制策略，选择第一离合器闭合、第二离合器打开或者第一离合器打开、第二离合器闭合的情况，进而使电机的产生的扭矩传递到同步器输入端。

停车发动机起动：

电机进行驱动，产生的驱动力电机经过电机轴、第十齿轮、第二离合器、第一离合器到达输入轴上，然后通过扭转减振器反拖发动机到合适转速以启动。

各模式下，换挡元件状态逻辑如下表一所示：

表一

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