CN209738800U - 一种混合动力驱动***及其车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合动力驱动***，包括发动机、驱动电机、专用混动变速器，所述专用混动变速器包括第一输入轴、第二输入轴、变速器输出轴、6组齿轮副和3个同步啮合机构。本实用新型采用驱动电机传动方案，即驱动电机通过一组齿轮副可以直接与第一输入轴进行动力耦合，此方案有利于驱动电机的布置，驱动电机安装可利用的空间位置大大提高，使得该混合动力驱动***成本低，同时减少了动力在传输过程中的损耗，大大降低了油耗和排放，另外也提高驾驶性和舒适性。本实用新型还提供一种包含混合动力驱动***的车辆。

Description

一种混合动力驱动***及其车辆

技术领域

本实用新型属于混合动力车辆领域，涉及一种混合动力驱动***，本实用新型还涉及一种包含该混合动力***的车辆。

背景技术

混合动力车辆使用内燃机和驱动电机的组合来提供动力。混合动力驱动***需要分配和耦合内燃机和驱动电机的动力，并且通常包括内燃机、驱动电机、离合器和变速器等。当前已知一种基于双离合变速器的混合动力驱动*** (P2.5结构)，其在离合器之后将发动机的 动力和驱动电机的动力传递到变速器的输入轴或输出轴。

但是，现有的这种基于双离合变速器的混合动力驱动***通常结构设计复杂，占用空间大，制造难大，成本高，且不利于动力使用效率。

混动驱动***的节油效果，不仅与混动策略相关，而且与混动电机的动力性能直接相关，强混的节油率明显高于弱混，强混意味着需要更大功率的驱动电机，电机的功率越大，电机体积越大，而电机的体积受到布置结构空间限制。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型提供一种混合动力驱动***，采用驱动电机传动方案，即驱动电机通过一组齿轮副可以直接与第一输入轴进行动力耦合，此方案有利于驱动电机的布置，驱动电机安装可利用的空间位置大大提高，使得该混合动力驱动***成本低，降低了油耗和排放的同时，提高驾驶性和舒适性。

包括发动机、驱动电机、专用混动变速器，所述发动机、驱动电机分别与专用混动变速器传动联接，所述专用混动变速器包括第一输入轴、第二输入轴、变速器输出轴、6组齿轮副和3个同步啮合机构，所述发动机通过离合器与第一输入轴传动联接，所述驱动电机与第二输入轴传动联接，所述第二输入轴通过一组齿轮副与第一输入轴传动联接，第一输入轴为发动机的动力输入轴，第二输入轴为驱动电机的动力输入轴，变速器输出轴为发动机或驱动电机动力输出轴，所述变速器输出轴上刚性连接有减速器主动齿轮，所述减速器主动齿轮通过减速器从动齿轮与差速器传动联接，第一输入轴、第二输入轴、变速器输出轴通过6组齿轮副和3个同步啮合机构能够选择性地传动联接，通过变速器输出轴将动力传递至减速器主动齿轮，再经差速器传递至车轮轴。

进一步的，所述6组齿轮副分别为，第1组齿轮副：由位于第一输入轴上的1档主动齿轮和位于变速器输出轴上的1档从动齿轮啮合成，第2组齿轮副：由位于第一输入轴上2档主动齿轮和位于变速器输出轴上的2档从动齿轮啮合成，第3组齿轮副：由位于第一输入轴上3档主动齿轮和位于变速器输出轴上的3档从动齿轮啮合成，第4组齿轮副：由位于第一输入轴上4档主动齿轮和位于变速器输出轴上的4档从动齿轮啮合成，第5组齿轮副：由位于第二输入轴上P3主动齿轮和位于第一输入轴上P3惰齿轮以及位于变速器输出轴上的P3从动齿轮啮合成，第6组齿轮副：由位于第二输入轴上P2主动齿轮和位于第一输入轴上P2从动齿轮啮合成。

进一步的，所述3个同步啮合机构包括位于第一输入轴上的3/4档同步啮合机构，位于第二输入轴上的P2/P3档同步啮合机构和位于变速器输出轴上的1/2档同步啮合机构。

进一步的，3个同步啮合机构均包括同步器***和分别对应于两个挡位齿轮的结合齿圈，1/2档同步啮合机构的结合齿圈对应于1档从动齿轮和2档从动齿轮，3/4档同步啮合机构的结合齿圈对应于3档主动齿轮和4档主动齿轮，P2/P3档同步啮合机构的结合齿圈对应于P2档主动齿轮和P3档主动齿轮。

进一步的，所述3档主动齿轮、4档主动齿轮、P3惰齿轮均空套在第一输入轴上，所述1档主动齿轮、2档主动齿轮、3/4档同步啮合机构、P2从动齿轮均与第一输入轴刚性连接；所述P3主动齿轮、P2主动齿轮均空套在第二输入轴上，所述P2/P3档同步啮合机构与第二输入轴刚性连接；所述1档从动齿轮、2档从动齿轮均空套在变速器输出轴上，所述1/2档同步啮合机构、3档从动齿轮、4档从动齿轮、P3从动齿轮均与变速器输出轴刚性连接。

进一步的，混合动力***还包括控制模块，所述控制模块能够控制混合动力***使混合动力***实现并行驱动模式、纯驱动电机驱动模式和/或纯发动机驱动模式，以及换挡执行机构和离合器执行机构。换挡执行机构用于控制相应的同步啮合机构的结合与分离，离合器执行机构用于离合器的结合与分离。

有益效果：本实用新型通过专用混动变速器的设置，使驱动电机仅通过一组齿轮副就可以直接与第一输入轴进行动力耦合，大大提高了驱动电机的布置空间；通过6组齿轮副与3个同步啮合机构的设置，能够灵活地调节和选择发动机ICE、驱动电机EM的传动比，从而使得***获得最佳的组合效率，降低了油耗和排放，同时可以实现无动力中断换挡，提高了驾驶性和舒适性，另外采用AMT变速箱，且采用单驱动电机的混动方案，结构简单，成本低。

本实用新型还提供一种包括上述混合动力驱动***的车辆，其有益效果如上述所述。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

附图中：1-发动机 2-离合器 3- 第一输入轴 4-1档主动齿轮 5-2档主动齿轮 6-3档主动齿轮 7-3/4档同步啮合机构 8-4档主动齿轮 9-驱动电机 10-第二输入轴 11- P3主动齿轮 12-P2/P3档同步啮合机构 13-P2主动齿轮 14-P2从动齿轮 15-P3惰齿轮 16-变速器输出轴 17-P3从动齿轮 18-4档从动齿轮 19-3档从动齿轮 20-2档从动齿轮 21-1/2档同步啮合机构 22-1档从动齿轮 23-差速器 24-减速器从动齿轮25-减速器主动齿轮。

具体实施方式

以下将结合说明书附图详细说明本实用新型的具体实施方式。需要说明的是，在本实用新型中，“传动联接”是指两个部件之间能够直接传递驱动力/扭矩或者通过必要的齿轮传动机构或离合器传递驱动力/扭矩。

如图1所示，所述专用混动变速器包括三根传动轴，第一输入轴3为发动机1的动力输入轴，第二输入轴10为驱动电机9的动力输入轴，变速器输出轴16为发动机1或驱动电机9动力输出轴，其动力通过变速器输出轴16将动力传递至减速器主动齿轮25，再经差速器23传递至车轮轴。第一输入轴3上有离合器2、1档主动齿轮4、2档主动齿轮5、3档主动齿轮6、3/4档同步啮合机构7、4档主动齿轮8、P3惰齿轮15、P2从动齿轮14，其中3档主动齿轮6、4档主动齿轮8、P3惰齿轮15均空套在第一输入轴3上，其余与第一输入轴3刚性连接。第二输入轴10上有P3主动齿轮11、P2/P3档同步啮合机构12、P2主动齿轮13，其中P3主动齿轮11和P2主动齿轮13均空套在第二输入轴10上，P2/P3档同步啮合机构12与第二输入轴10刚性连接。变速器输出轴16上有1档从动齿轮22、1/2档同步啮合机构21、2档从动齿轮20、3档从动齿轮19、4档从动齿轮18、P3从动齿轮17，其中1档从动齿轮22和2档从动齿轮20均为空套在变速器输出轴16上，其余与变速器输出轴16刚性连接。所述发动机1经由离合器2与所述第一输入轴3传动联接；所述驱动电机9的输入/输出轴与所述第二输入轴10传动联接；其中各档位齿轮均为常啮合状态。

在本实施方式中，发动机1为四缸发动机，但是该发动机1不限于四缸发动机，还可以是其它类型的发动机1，如图1所示，发动机1相对于离合器2位于与专用混动变速器所在侧的相反侧，并且发动机1的输出轴能够经由离合器2与专用混动变速器的第一输入轴3传动联接。当离合器2接合时，发动机1的输出轴与专用混动变速器的第一输入轴3实现传动联接；当离合器2分离时，发动机1的输出轴与专用混动变速器的第一输入轴3的传动联接断开。离合器2不是双离合器，而是具有一个离合单元的单独的传统离合器，该离合器2可以为例如干式离合器等的离合器2，在这里对该离合器2的结构不进行具体说明。

如图1所示，驱动电机9的输入/输出轴与专用混动变速器的第二输入轴10以同轴的方式直接连接，使得驱动电机9和专用混动变速器之间能够双向传递驱动力/扭矩，但是该驱动电机9的输入/输出轴与专用混动变速器的第二输入轴10的连接方式不限于直接连接，还可以通过增加必要的齿轮传动机构进行连接（尤其在电机体积较大的情况下，通过增加齿轮副传动，以增加电机输入/输出轴与第一输入轴3的中心距，以便于驱动电机9的布置），使得驱动电机9和专用混动变速器之间能够双向传递驱动力/扭矩。上述“以同轴的方式直接连接”表示驱动电机9的输入/输出轴与专用混动变速器的第二输入轴10可以为同一个轴或者驱动电机9的输入/输出轴与专用混动变速器的第二输入轴10两者之间直接连接。

在驱动电机9由电池(未示出)供给电能的情况下，驱动电机9作为电动机向专用混动变速器的第二输入轴10传递驱动力/扭矩，在驱动电机9获得来自专用混动变速器的第二输入轴10的驱动力/扭矩的情况下，驱动电机9对电池充电。

在本实施方式中，专用混动变速器包括彼此平行且间隔开设置的第一输入轴3、第二输入轴10、变速器输出轴16、用于构成6组齿轮副的挡位齿轮、用于输出驱动力/扭矩的输出齿轮以及3个同步啮合机构。

P2/P3档同步啮合机构12设置于第二输入轴10上，3/4档同步啮合机构7设置于第一输入轴3上，1/2档同步啮合机构21设置于变速器输出轴16上，各同步啮合机构均包括同步器***和分别对应于两个挡位齿轮的结合齿圈，具体地结合齿圈为，1/2档同步啮合机构21对应于1档从动齿轮22和2档从动齿轮20；3/4档同步啮合机构7对应于3档主动齿轮6和4档主动齿轮8；P2/P3档同步啮合机构12对应于P2档主动齿轮13和P3档主动齿轮11。

所述6组齿轮副由多个挡位齿轮构成，具体为：1档主动齿轮4位于第一输入轴3上，1档从动齿轮22位于变速器输出轴16上，并且该对齿轮始终处于啮合状态，构成第1组齿轮副。在向变速器输出轴16传递驱动力/扭矩时，第1组齿轮副对于发动机1和驱动电机9可用。

2档主动齿轮5与1档主动齿轮4间隔开地位于第一输入轴3上，2档从动齿轮20与1档从动齿轮22间隔开地位于变速器输出轴16上，并且2档主动齿轮5与2档从动齿轮20始终处于啮合状态，构成第2组齿轮副。在向变速器输出轴16传递驱动力/扭矩时，该第2组齿轮副对于发动机1和驱动电机9可用。

3档主动齿轮6与2档主动齿轮5间隔开地位于第一输入轴3上，3档从动齿轮19与2档从动齿轮20间隔开地位于变速器输出轴16上，并且3档主动齿轮6与3档从动齿轮19始终处于啮合状态，构成第3组齿轮副。在向变速器输出轴16传递驱动力/扭矩时，该第3组齿轮副对于发动机1和驱动电机9可用。

4档主动齿轮8与3档主动齿轮6间隔开地位于第一输入轴3上，4档从动齿轮18与3档从动齿轮19间隔开地位于变速器输出轴16上，并且4档主动齿轮8与4档从动齿轮18始终处于啮合状态，构成第4组齿轮副。在向变速器输出轴16传递驱动力/扭矩时，该第4组齿轮副对于发动机1和驱动电机9可用。

P3档主动齿轮11位于第二输入轴10，P3惰齿轮15与4档从动齿轮18间隔开地位于第一输入轴3上，P3从动齿轮17与4档从动齿轮18间隔开地位于变速器输出轴16上，并且P3档主动齿轮11与P3惰齿轮15始终处于啮合状态，P3惰齿轮15与P3从动齿轮17始终处于啮合状态，构成第5组齿轮副。在向变速器输出轴16传递驱动力/扭矩时，该第5组齿轮副对于驱动电机9可用。

P2档主动齿轮13与P3档主动齿轮11间隔开地位于第二输入轴10上，P2档从动齿轮14与P3惰齿轮15间隔开地位于第一输入轴3上，并且P2档主动齿轮13与P2档从动齿轮14始终处于啮合状态，构成第6组齿轮副。在向变速器输出轴16传递驱动力/扭矩时，该第6组齿轮副对于驱动电机9可用。

具体地，当发动机1经由专用混动变速器的各轴输出驱动力/扭矩时，发动机1的驱动力/扭矩能够经由第1组齿轮副、第2组齿轮副、第3组齿轮副、第4组齿轮副进行传递。当驱动电机9经由专用混动变速器的各轴输出驱动力/扭矩时，驱动电机9的驱动力/扭矩能够先经由第6组齿轮副、再经由第1组齿轮副或第2组齿轮副或第3组齿轮副或第4组齿轮副进行传递；另外，以上四组齿轮副均用于传递驱动车辆前进的驱动力/扭矩，通过驱动电机9的转动方向改变实现车辆的前进和倒退，但是仍然可以在专用混动变速器中设置与倒挡对应的齿轮副，在此就不详细说明与倒挡挡位对应的齿轮副了。

3个同步啮合机构能够与对应的挡位齿轮接合或断开接合以实现换挡。当需要专用混动变速器进行换挡作业时，对应的同步啮合机构的同步器***进行动作以使得与各挡位对应的齿轮副在各轴之间实现传动联接或断开传动联接。也就是说，通过3个同步啮合机构与对应的挡位齿轮接合/断开接合能够选择性地使得各轴之间实现传动联接。另外，对于专用混动变速器，根据需要还可以设置其它的输出轴、中间轴和/或其它的齿轮副和同步啮合机构。

作为变速器输出轴16输出齿轮的减速器主动齿轮25位于变速器输出轴16上，并且与减速器从动齿轮24始终处于啮合状态，以实现变速器输出轴16与差速器23之间的传动联接，用于将来自专用混动变速器的驱动力/扭矩传递到车辆的车轮以用于驱动。差速器23可以包括在专用混动变速器中，也可以将差速器23独立于到专用混动变速器之外。

以上详细地说明了根据本实用新型的一实施方式的混合动力***的具体结构，以下将说明该混合动力***的控制方式。

当混合动力***处于并行驱动模式时，又分为两种模式：

P2混动模式：P2/P3档同步啮合机构12与P2主动齿轮13接合，驱动电机9运转，驱动电机9动力经第二输入轴10传递至第一输入轴3间，同时发动机1运转，离合器2接合，所述专用混动变速器的各同步啮合机构按需结合，驱动电机9和发动机1的动力共同通过第一输入轴3传递至变速器输出轴16，至减速器齿轮，差速器23，最后传递至车轮。

P3混动模式：P2/P3档同步啮合机构12与P3主动齿轮11接合，驱动电机9运转，通过第二输入轴10，再通过P3惰齿轮15，并经过P3从动齿轮17，最终驱动电机9动力从第二输出轴10传递至与变速器输出轴16，同时发动机1运转，离合器2接合，所述专用混动变速器的各同步啮合机构按需结合，驱动电机9和发动机1的动力共同通过变速器输出轴16传递至减速器齿轮，差速器23，最后传递至车轮。

当混合动力***处于纯发动机驱动模式时，所述发动机1处于运行状态且所述驱动电机9处于停止状态，所述离合器2接合，所述专用混动变速器的同步啮合机构与对应的挡位齿轮接合，使得所述发动机1向所述专用混动变速器传递扭矩以用于驱动。

当混合动力***处于纯电驱动模式时，又分为两种模式：

P2纯电模式：P2/P3档同步啮合机构12与P2主动齿轮13接合，驱动电机9运转，驱动电机9动力经第二输入轴10传递至第一输入轴3间，同时发动机1不运转，离合器2分离，所述专用混动变速器的各同步啮合机构按需结合，驱动电机9的动力通过第一输入轴3传递至输变速器出轴16，至减速器齿轮，差速器23，最后传递至车轮。

P3纯电模式：P2/P3档同步啮合机构12与P3主动齿轮11接合，驱动电机9运转，通过第二输入轴10，再通过P3惰齿轮15，并经过P3从动齿轮17，最终驱动电机9动力从第二输出轴10传递至与变速器输出轴16，同时发动机1不运转，离合器2分离，所述专用混动变速器的其余各同步啮合机构不结合，驱动电机9的动力通过变速器输出轴16传递至减速器齿轮，差速器23，最后传递至车轮。

所述混合动力***处于所述怠速充电模式时，P2/P3档同步啮合机构12与P2主动齿轮13接合，所述发动机1处于运行状态，所述离合器2接合，所述专用混动变速器的其余同步啮合机构不接合，使得所述发动机1向所述驱动电机9传递扭矩以用于充电。

所述混合动力***处于所述驱动电机9起动发动机1（E起动）模式时，P2/P3档同步啮合机构12与P2主动齿轮13接合，所述驱动电机9处于运行状态，所述离合器2接合，所述专用混动变速器的其余同步啮合机构不接合，使得所述驱动电机9向所述发动机1传递扭矩以用于起动发动机1。

所述混合动力***处于所述行进中充电模式时，P2/P3档同步啮合机构12与P2主动齿轮13接合，所述发动机1处于运行状态，所述离合器2接合，所述专用混动变速器的其余同步啮合机构按需接合，使得所述发动机1向所述驱动电机9传递扭矩以用于对驱动电机9充电。

所述混合动力***处于所述动力换挡模式（换档动力不中断）时，换挡前，P2/P3档同步啮合机构12与P3主动齿轮11接合，驱动电机9升扭，发动机1降扭直至扭矩输出为零，离合器2脱开，同步啮合机构分离，再与目标档位结合完成换挡，离合器2接合，驱动电机9降扭，发动机1升扭，P2/P3档同步啮合机构12退出与P3主动齿轮11接合。

另外，本实用新型还提供了一种混合动力车辆，该混合动力车辆包括具有以上结构的混合动力***。

Claims (6)

1.一种混合动力驱动***，包括发动机（1）、驱动电机（9）、专用混动变速器，所述发动机（1）、驱动电机（9）分别与专用混动变速器传动联接，其特征在于，所述专用混动变速器包括第一输入轴（3）、第二输入轴（10）、变速器输出轴（16）、6组齿轮副和3个同步啮合机构，所述发动机（1）通过离合器（2）与第一输入轴（3）传动联接，所述驱动电机（9）与第二输入轴（10）传动联接，所述第二输入轴（10）通过一组齿轮副与第一输入轴（3）传动联接，第一输入轴（3）为发动机（1）的动力输入轴，第二输入轴（10）为驱动电机（9）的动力输入轴，变速器输出轴（16）为发动机（1）或驱动电机（9）动力输出轴，所述变速器输出轴（16）上刚性连接有减速器主动齿轮（25），所述减速器主动齿轮（25）通过减速器从动齿轮（24）与差速器（23）传动联接，第一输入轴（3）、第二输入轴（10）、变速器输出轴（16）通过6组齿轮副和3个同步啮合机构能够选择性地传动联接，通过变速器输出轴（16）将动力传递至减速器主动齿轮（25），再经差速器（23）传递至车轮轴。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动***，其特征在于，所述6组齿轮副分别为，第1组齿轮副：由位于第一输入轴（3）上的1档主动齿轮（4）和位于变速器输出轴（16）上的1档从动齿轮（22）啮合成，第2组齿轮副：由位于第一输入轴（3）上2档主动齿轮（5）和位于变速器输出轴（16）上的2档从动齿轮（20）啮合成，第3组齿轮副：由位于第一输入轴（3）上3档主动齿轮（6）和位于变速器输出轴（16）上的3档从动齿轮（19）啮合成，第4组齿轮副：由位于第一输入轴（3）上4档主动齿轮（8）和位于变速器输出轴（16）上的4档从动齿轮（18）啮合成，第5组齿轮副：由位于第二输入轴（10）上P3主动齿轮（11）和位于第一输入轴（3）上P3惰齿轮（15）以及位于变速器输出轴（16）上的P3从动齿轮（17）啮合成，第6组齿轮副：由位于第二输入轴（10）上P2主动齿轮（13）和位于第一输入轴（3）上P2从动齿轮（14）啮合成。

3.根据权利要求2所述的一种混合动力驱动***，其特征在于，所述3个同步啮合机构包括位于第一输入轴（3）上的3/4档同步啮合机构（7），位于第二输入轴（10）上的P2/P3档同步啮合机构（12）和位于变速器输出轴（16）上的1/2档同步啮合机构（21）。

4.根据权利要求3所述的一种混合动力驱动***，其特征在于，3个同步啮合机构均包括同步器***和分别对应于两个挡位齿轮的结合齿圈，1/2档同步啮合机构（21）的结合齿圈对应于1档从动齿轮（22）和2档从动齿轮（20），3/4档同步啮合机构（7）的结合齿圈对应于3档主动齿轮（6）和4档主动齿轮（8），P2/P3档同步啮合机构（12）的结合齿圈对应于P2档主动齿轮（13）和P3档主动齿轮（11）。

5.根据权利要求4所述的一种混合动力驱动***，其特征在于，所述3档主动齿轮（6）、4档主动齿轮（8）、P3惰齿轮（15）均空套在第一输入轴（3）上，所述1档主动齿轮（4）、2档主动齿轮（5）、3/4档同步啮合机构（7）、P2从动齿轮（14）均与第一输入轴（3）刚性连接；所述P3主动齿轮（11）、P2主动齿轮（13）均空套在第二输入轴（10）上，所述P2/P3档同步啮合机构（12）与第二输入轴（10）刚性连接；所述1档从动齿轮（22）、2档从动齿轮（20）均空套在变速器输出轴（16）上，所述1/2档同步啮合机构（21）、3档从动齿轮（19）、4档从动齿轮（18）、P3从动齿轮（17）均与变速器输出轴（16）刚性连接。

6.一种包含混合动力驱动***的车辆，其特征在于，包括上述任一项所述的混合动力驱动***。