CN104626960A - 一种车辆及其混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合动力系统，包括发动机、耦合系统和变速器，所述耦合系统包括壳体、电机、转子支架、转子法兰、离合器系统和中轴；电机安装在壳体内，电机的定子与壳体固定连接；转子支架与电机的转子内圈固定连接；离合器系统位于转子支架内部，其对压盘与转子支架的固定连接，对压盘与变速器的输入轴连接；中轴一端与发动机的曲轴传动连接，另一端与离合器系统的离合器片固定连接。本混合动力系统中，耦合系统采用一个电机，将离合器系统设置在电机的转子内部，实现发动机和电机的并联驱动，布置结构简单紧凑，从而减小了尺寸。本发明还公开了一种应用该混合动力系统的车辆。

Description

一种车辆及其混合动力系统

技术领域

本发明涉及混合动力汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车的混合动力系统。还涉及一种应用该混合动力系统的车辆。

背景技术

混合动力汽车是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆。通常混合动力汽车采用内燃机和电动机作为车辆的动力源。混合动力汽车以其低能耗、低排放和价格相对较低等优点，已成为当前汽车动力系统技术研究的热点。

混合动力汽车的核心技术为混合动力系统，现有的混合动力系统主要有串联驱动、并联驱动和混联驱动三种驱动方式，目前混合动力系统均采用双电机驱动，则两个电机与发动机、变速器、离合器等的布置结构较为复杂，尺寸较大，而且双电机之间需要扭矩协调，控制复杂。

综上所述，如何解决现有混合动力系统结构布置复杂的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混合动力系统，以使其结构简单紧凑。

本发明的另一个目的在于提供一种应用该混合动力系统的车辆。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种混合动力系统，包括发动机、耦合系统和变速器，所述耦合系统包括：

壳体；

安装在所述壳体内的电机，所述电机的定子与所述壳体固定连接；

转子支架，为筒状结构，与所述电机的转子的内圈固定连接；

离合器系统，位于所述转子支架内部，其对压盘与所述转子支架的固定连接，所述对压盘与所述变速器的输入轴连接；

中轴，一端与所述发动机的曲轴传动连接，另一端与所述离合器系统的离合器片固定连接。

优选的，在上述的混合动力系统中，还包括与所述发动机的曲轴和所述中轴均连接的双质量飞轮，所述双质量飞轮的初级质量与所述发动机的曲轴连接，所述双质量飞轮的次级质量与所述中轴连接，所述中轴通过导向轴承与所述发动机的曲轴转动连接。

优选的，在上述的混合动力系统中，还包括挠性盘，所述挠性盘与所述对压盘固定连接，所述挠性盘与所述变速器的输入轴连接。

优选的，在上述的混合动力系统中，所述离合器系统包括：

离合器总成，包括压盘、所述对压盘、所述离合器片以及与所述压盘弹性接触的压盘弹簧组件；

离合器执行机构，固定在所述壳体中，且与所述压盘弹簧组件弹性抵接。

优选的，在上述的混合动力系统中，所述离合器执行机构包括：

固定在所述壳体上的电动滚珠丝杠组件；

套接在所述电动滚珠丝杠组件的外圈上的第一轴承，所述第一轴承的端部用于和所述压盘弹簧组件弹性抵接。

优选的，在上述的混合动力系统中，所述耦合系统还包括中央轴承和转子法兰，所述转子法兰固定在所述转子支架内，所述转子法兰的靠近所述中轴的一侧设置有套管，所述中央轴承套设在所述转子法兰的套管和所述壳体之间。

优选的，在上述的混合动力系统中，所述中轴的一端固定设置有支撑构件，所述离合器片固定连接在所述支撑构件上，所述支撑构件与所述转子法兰的套管的外圈之间设置有第二轴承，用于支撑所述中轴。

优选的，在上述的混合动力系统中，还包括冷却水套，所述冷却水套固定套接在所述定子上，且所述冷却水套固定连接在所述壳体内。

优选的，在上述的混合动力系统中，所述挠性盘为空心结构。

本发明还提供了一种车辆，包括混合动力系统，所述混合动力系统为上述任一项所述的混合动力系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的混合动力系统中，耦合系统采用一个电机，将离合器系统设置在电机的转子内部，实现发动机和电机的并联驱动，与现有技术中的双电机结构相比，布置结构简单紧凑，从而减小了尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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。

图1为本发明实施例提供的一种混合动力系统的原理示意图；

图2为本发明实施例提供的一种混合动力系统的半侧剖视图。

其中，1为发动机、2为双质量飞轮、3为耦合系统、4为变速器、401为输入轴、5为导向轴承、6为中轴、7为壳体、8为离合器执行机构、801为电动滚珠丝杠组件、802为第一轴承、9为电机、901为定子、902为转子、10为冷却水套、11为转子支架、12为压盘、13为挠性盘、14为离合器片、15为压盘弹簧组件、16为对压盘、17为转子法兰、18为第二轴承、19为支撑构件、20为中央轴承。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种混合动力系统，采用单电机并联结构，结构简单紧凑，减小了混合动力系统的尺寸。

本发明还提供了一种应用该混合动力系统的车辆，使混合动力系统布置更加合理。

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。

请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种混合动力系统，包括发动机1、耦合系统3和变速器4；其中，耦合系统3的一端与发动机1的曲轴连接，耦合系统3的另一端与变速器4的输入轴401连接。具体地，耦合系统3包括壳体7、电机9、转子支架11、离合器系统和中轴6；壳体7整体呈环形的U形槽结构，为了方便内部零件的安装，壳体7采用分体组装结构；电机9安装在壳体7内部，主要由定子901、转子902和旋变组成，且电机9的定子901与壳体7固定连接，定子901与壳体7之间不相对转动；转子支架11为筒状结构，并与电机9的转子902内圈固定连接，转子支架11随转子902一起转动；离合器系统位于转子支架11和壳体7之间；离合器系统的对压盘16与转子支架11的远离发动机1的一侧固定连接，且对压盘16与变速器4的输入轴401连接；中轴6穿过壳体7的中心孔，中轴6的一端与发动机1的曲轴传动连接，另一端与离合器系统的离合器片14(也称摩擦片)固定连接，发动机1带动中轴6转动，中轴6带动离合器片14转动。

上述混合动力系统的工作原理是：将一个电机9和发动机1并联设置，离合器系统安装在电机9的转子902内部。当纯电动驱动时，离合器系统脱离啮合，即压盘12、对压盘16和离合器片14之间不联动，则切断发动机1与变速器4之间的扭矩传递，启动电机9，转子902带动转子支架11转动，转子支架11带动对压盘16转动，由于对压盘16与变速器4的输入轴401连接，则电机9直接驱动变速器4的输入轴401转动，传递动力。当发动机1驱动时，离合器系统啮合，即压盘12、对压盘16和离合器片14联动，发动机1扭矩传递给中轴6，中轴6带动离合器片14转动，进而带动对压盘16转动，对压盘16驱动变速器4的输入轴401转动。发动机1和电机9可以同时驱动，只要离合器系统啮合，同时启动电机9即可。

可以看出，上述混合动力系统采用单电机并联驱动，将一个电机9和离合器系统集成在一起，与现有技术中的两个电机驱动方式相比，本发明中的混合动力系统结构简单紧凑，减小了尺寸，可以更合理地布置在车辆上。

如图1和图2所示，在本实施例中，混合动力系统还包括双质量飞轮2，双质量飞轮2与发动机1的曲轴和中轴6均连接。具体地，双质量飞轮2的初级质量与发动机1的曲轴连接，曲轴驱动双质量飞轮2转动，双质量飞轮2的次级质量与中轴6花键连接，双质量飞轮2驱动中轴6转动，且中轴6通过导向轴承5与发动机1的曲轴转动连接，中轴6的一端通过发动机1曲轴支撑，并通过导向轴承5实现中轴6的调心。设置双质量飞轮2的目的是为了隔振和减振。当然，也可以不采用双质量飞轮2，曲轴直接与中轴6连接，或者采用其他的隔振和减振部件。

对混合动力系统进一步优化，如图2所示，在本实施例中，混合动力系统还包括挠性盘13，挠性盘13与对压盘16固定连接，挠性盘13与变速器4的输入轴401花键连接。设置挠性盘13是为了实现对压盘16与变速器4的输入轴401之间的柔性连接，减小传动阻尼，还具有调心作用。当然，对压盘16和变速器4的输入轴401可以通过其它连接部件进行连接，如刚性部件。

如图2所示，本实施例提供了一种具体的离合器系统，其包括离合器总成和离合器执行机构8；其中，离合器总成包括压盘12、对压盘16、离合器片14和压盘弹簧组件15等，压盘弹簧组件15一般由膜片弹簧、传感弹簧、叶片弹簧等组成。离合器总成与普通离合器结构类似，具有离合器盖、槽销、调节环、钢环等，在此不做赘述。离合器执行机构8固定在壳体7内，且与压盘弹簧组件15弹性抵接，用于驱动压盘弹簧组件15动作，进而实现压盘12、对压盘16和离合器片14的啮合和分离。

进一步地，离合器执行机构8包括电动滚珠丝杠组件801和第一轴承802；电动管柱丝杠组件801利用滚珠丝杠原理，能够将转动转化为直线移动；第一轴承802套接在电动滚珠丝杠组件801的外圈上，并随外圈一起移动，通过第一轴承802的一端推动压盘弹簧组件15变形，实现压盘12与离合器片14的分离。除了可以采用电机械进行压盘12控制之外，还可以采用液压构件进行控制，只要能够实现对离合器的分离和啮合进行控制即可。

如图2所示，在本实施例中，耦合系统3还包括中央轴承20和转子法兰17，转子法兰17固定在转子支架11内部，可通过销子固定，转子法兰17用于安装定位离合器系统的部分零件，如压盘弹簧组件15等；离合器系统的压盘12穿插在转子法兰17上，压盘12通过转子法兰17圆周方向定位在转子支架11内，不相对转子支架11转动，随转子支架11一起转动，且压盘12可相对转子法兰17轴向移动，以进行压盘12与离合器片14的分离和闭合；转子法兰17的靠近中轴6的一侧设置有套管，中央轴承20套设在转子法兰17的套管和壳体7之间。设置中央轴承20的作用是为了使转子法兰17与壳体7之间转动支撑，传动阻力小。当然，也可以不设置中央轴承20，直接将转子法兰17与转子支架11做成一体结构。为了实现压盘12与转子902一起转动，还可以设置功能上与转子法兰17相同的部件，只要能够允许压盘12可相对转子支架11轴向移动且周向定位在转子支架11内即可。

在设置有中央轴承20和转子法兰17的基础上，本实施例中的中轴6的一端固定设置有支撑构件19，支撑构件19可以与中轴6为一体结构，也可以是固定连接结构，支撑构件19具有径向段和轴向段，离合器片14固定连接在支撑构件19的轴向段上，支撑构件19与转子法兰17的套管外圈之间设置有第二轴承18。中轴6的一端通过支撑构件19和第二轴承18转动支撑在转子法兰17上，由于中轴6的另一端通过导向轴承5支撑在曲轴上，因此，中轴6被支撑固定。中轴6除了采用上述的支撑结构之外，还可以在壳体7与中轴6之间直接设置轴承，实现转动支撑固定。

对混合动力系统进一步优化，在本实施例中，混合动力系统还包括冷却水套10，冷却水套10固定套接在电机9的定子901上，且冷却水套10固定连接在壳体7内。通过冷却水套10对耦合系统3进行冷却降温。

在本实施例中，挠性盘13采用空心结构，质量轻，当然也可以采用实心结构。

下面介绍本发明中的混合动力系统的几种运行模式：

纯电动驱动：车辆起步阶段或低负荷或低速运行时，发动机1处于低负荷工况，其热效率低且尾气排放不佳。此时，在离合器执行机构8的控制下离合器系统自动处于分离状态，变速器4的主离合器闭合，电机9扭矩经挠性盘13传到变速器4，驱动车轮，实现零排放。由于离合器系统分离，避免了倒拖发动机1。

行进中启动发动机：纯电动行驶过程中，闭合耦合系统3的离合器系统，电机9倒拖启动发动机1，同时实现电机9扭矩经变速器4驱动车轮。

发动机单独驱动：耦合系统3的离合器系统闭合，变速器4主离合器闭合，发动机1扭矩经中轴6传递到离合器片14，扭矩经耦合系统3的离合器系统传递到变速器4，驱动车轮，此时电机9空转，无扭矩输出。

电机助力：在车辆急加速或爬坡等需要较大车辆驱动扭矩或所需车辆驱动扭矩快速增大时，扭矩需求较大。耦合系统3的离合器系统闭合，变速器4主离合器闭合，发动机1扭矩经中轴6传递到离合器片14，扭矩经耦合系统3的离合器系统传递到变速器4，驱动车轮，同时电机9输出扭矩并传递给变速器4。

停车发电：耦合系统3的离合器系统闭合，变速器4主离合器分离，发动机1扭矩经耦合系统3的离合器系统驱动电机9，实现发电。

再生制动：在车辆减速过程中，耦合系统3的离合器系统分离，变速器4主离合器闭合，整车惯性经挠性盘13倒拖电机9，产生倒拖扭矩，实现再生制动及能量回收。

怠速启停：在车辆遇红灯或堵车等情况而停车时，需要快速起动发动机1，此时耦合系统3的离合器系统闭合，变速器4主离合器分离，电机9扭矩经耦合系统3的离合器系统启动发动机1。

本发明实施例还提供了一种车辆，包括混合动力系统，且混合动力系统为以上全部实施例所描述的混合动力系统。由于本发明中的混合动力系统结构简单紧凑，可以方便合理地安装在车辆中。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，包括发动机(1)、耦合系统(3)和变速器(4)，其特征在于，所述耦合系统(3)包括：

壳体(7)；

安装在所述壳体(7)内的电机(9)，所述电机(9)的定子(901)与所述壳体(7)固定连接；

转子支架(11)，为筒状结构，与所述电机(9)的转子(902)的内圈固定连接；

离合器系统，位于所述转子支架(11)内部，其对压盘(16)与所述转子支架(11)固定连接，所述对压盘(16)与所述变速器(4)的输入轴(401)连接；

中轴(6)，一端与所述发动机(1)的曲轴传动连接，另一端与所述离合器系统的离合器片(14)固定连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括与所述发动机(1)的曲轴和所述中轴(6)均连接的双质量飞轮(2)，所述双质量飞轮(2)的初级质量与所述发动机(1)的曲轴连接，所述双质量飞轮(2)的次级质量与所述中轴(6)连接，所述中轴(6)通过导向轴承(5)与所述发动机(1)的曲轴转动连接。

3.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括挠性盘(13)，所述挠性盘(13)与所述对压盘(16)固定连接，所述挠性盘(13)与所述变速器(4)的输入轴(401)连接。

4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述离合器系统包括：

离合器总成，包括压盘(12)、所述对压盘(16)、所述离合器片(14)以及与所述压盘(12)弹性接触的压盘弹簧组件(15)；

离合器执行机构(8)，固定在所述壳体(7)中，且与所述压盘弹簧组件(15)弹性抵接。

5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述离合器执行机构(8)包括：

固定在所述壳体(7)上的电动滚珠丝杠组件(801)；

套接在所述电动滚珠丝杠组件(801)的外圈上的第一轴承(802)，所述第一轴承(802)的端部用于和所述压盘弹簧组件(15)弹性抵接。

6.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述耦合系统(3)还包括中央轴承(20)和转子法兰(17)，所述转子法兰(17)固定于所述转子支架(11)内部，所述转子法兰(17)靠近所述中轴(6)的一侧设置有套管，所述中央轴承(20)套设在所述转子法兰(17)的套管和所述壳体(7)之间。

7.根据权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于，所述中轴(6)的一端固定设置有支撑构件(19)，所述离合器片(14)固定连接在所述支撑构件(19)上，所述支撑构件(19)与所述转子法兰(17)的套管的外圈之间设置有第二轴承(18)，用于支撑所述中轴(6)。

8.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括冷却水套(10)，所述冷却水套(10)固定套接在所述定子(901)上，且所述冷却水套(10)固定连接在所述壳体(7)内。

9.根据权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述挠性盘(13)为空心结构。

10.一种车辆，包括混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统为权利要求1-9任一项所述的混合动力系统。