CN107599822A - 混合动力汽车和p2混合动力模块 - Google Patents

Abstract

一种混合动力汽车和P2混合动力模块，其中P2混合动力模块包括：电机、锁止离合器和液力元件，液力元件和电机轴向排布；液力元件包括具有液压腔的液压壳体，液力元件的输出端用于连接变速箱输入轴；锁止离合器设于液压腔内；液力元件具有发动机动力输入部，锁止离合器与发动机动力输入部可分离和结合设置；电机和锁止离合器均具有动力输出部。在本技术方案中，锁止离合器集成于液力元件的液压腔内，液力元件取代了双质量飞轮的位置。因此在轴向上，P2混合动力模块的轴向尺寸减小，P2混合动力模块在汽车上布局所需轴向空间显著减少，这给汽车布局带来便利。对于前轮驱动汽车，P2混合动力模块可以解决空间狭小的发动机舱带来的安装困难的问题。

Description

混合动力汽车和P2混合动力模块

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车和P2混合动力模块。

背景技术

参照图1，现有一种用于汽车的P2混合动力模块1包括：双质量飞轮2、电机3、锁止离合器4和液力变矩器5。双质量飞轮2、电机3和锁止离合器4均集成于同一壳体6内。双质量飞轮2、电机3和液力变矩器5沿轴向依次排布，锁止离合器4集成于电机3的径向内侧。

在轴向方向上，P2混合动力模块1设于发动机(图中未示出)与变速箱7之间。双质量飞轮2连接发动机输出部，用于输出发动机动力给变速箱输入轴。锁止离合器4可接合和分离地连接双质量飞轮2，并通过径向内端连接变速箱7的输入轴，发动机输出动力可通过锁止离合器4传递给变速箱7的输入轴。电机3的转子连接液力变矩器5，电机3输出动力通过液力变矩器5传递给变速箱7的输入轴。

现有的P2混合动力模块1中，双质量飞轮2、电机3和液力变矩器5沿轴向排布，使得P2混合动力模块1轴向尺寸较大，占用较大轴向空间，这给汽车布局造成困难。尤其是，对于前轮驱动汽车，发动机舱空间较小，给P2混合动力模块1的安装带来很大困难。

发明内容

本发明解决的问题是，现有P2混合动力模块轴向尺寸较大，占用较大轴向空间，这给汽车布局造成困难。

为解决上述问题，本发明提供一种P2混合动力模块，P2混合动力模块包括：电机、锁止离合器和液力元件，所述液力元件和所述电机轴向排布；所述液力元件包括具有液压腔的液压壳体，所述液力元件的输出端用于连接变速箱输入轴；所述锁止离合器设于所述液压腔内；所述液力元件具有发动机动力输入部，所述锁止离合器与所述发动机动力输入部可分离和结合设置；所述电机和所述锁止离合器均具有动力输出部，用于输出动力给变速箱输入轴。

可选地，所述发动机动力输入部设于所述液压壳体，所述锁止离合器与所述液压壳体在轴向上可分离和结合设置。

可选地，所述P2混合动力模块还包括：扭转减振器；所述锁止离合器连接所述扭转减振器的输入端；所述锁止离合器的所述动力输出部输出的动力通过所述扭转减振器的输出端输出给所述变速箱输入轴。

可选地，所述P2混合动力模块还包括：单向离合器，所述单向离合器的输入端连接所述液力元件的输出端，所述液力元件的输出端用于通过所述单向离合器的输出端连接变速箱输入轴，所述单向离合器用于从所述液力元件的输出端向所述变速箱输入轴单向传递动力。

可选地，所述P2混合动力模块还包括：扭转减振器，所述锁止离合器连接所述扭转减振器的输入端，所述锁止离合器的所述动力输出部输出的动力通过所述扭转减振器的输出端输出给所述变速箱输入轴；分离轴承，沿轴向设于所述扭转减振器与所述单向离合器之间。

可选地，所述分离轴承为推力轴承。

可选地，还包括模块壳体，所述电机和所述液力元件位于所述模块壳体内。

可选地，所述模块壳体具有轴向隔开的第一容纳部和第二容纳部，所述电机设于所述第一容纳部内，且所述液力元件设于所述第二容纳部内。

可选地，所述液力元件为液力变矩器或液力耦合器。

本发明还提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车包括：发动机、变速箱和上述任一所述的P2混合动力模块，在轴向上，所述P2混合动力模块位于发动机和变速箱之间，所述液力元件比所述电机靠近所述发动机；所述发动机动力输入部连接发动机输出部，所述液力元件的输出端以及所述电机和锁止离合器的所述动力输出部连接变速箱输入轴。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在P2混合动力模块中，锁止离合器集成于液力元件的液压腔内，液力元件取代了双质量飞轮的位置。P2混合动力模块省略了双质量飞轮，因此在轴向上，P2混合动力模块的轴向尺寸减小，P2混合动力模块在汽车上布局所需轴向空间显著减少，这给汽车布局带来便利。尤其是，对于前轮驱动汽车，P2混合动力模块可以解决空间狭小的发动机舱带来的安装困难的问题。

附图说明

图1是现有技术的P2混合动力模块示意图；

图2是本发明具体实施例的P2混合动力模块示意图；

图3是本发明具体实施例的P2混合动力模块的结构示意图；

图4-图7是本发明具体实施例的P2混合动力模块在各个工作模式下的动力传递方向示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

混合动力汽车包括发动机、变速箱和P2混合动力模块，在轴向上，P2混合动力模块位于发动机和变速箱之间，在发动机和变速箱之间传递动力。

参照图2并结合图3，P2混合动力模块10包括：电机12、锁止离合器14和液力元件15，液力元件15和电机12轴向排布。液力元件15包括具有液压腔16的液压壳体17，液力元件15的输出端用于连接变速箱输入轴8。

锁止离合器14设于液压腔16内。液力元件15具有发动机动力输入部170，锁止离合器14与发动机动力输入部170可分离和结合设置。电机12和锁止离合器14均具有动力输出部，用于将输出的动力传递给变速箱输入轴8。电机12具有动力输出部13，锁止离合器14具有动力输出部14a，均连接变速箱输入轴8以输出动力给变速箱输入轴8。

P2混合动力模块10中，液力元件15比电机12靠近发动机，电机12比液力元件15靠近变速箱9。发动机动力输入部170连接发动机输出部，液力元件15的输出端以及电机12的动力输出部13和锁止离合器14的动力输出部14a均连接变速箱输入轴8。

与现有技术相比，锁止离合器14集成于液力元件15的液压腔16内，液力元件15取代了原来双质量飞轮的位置。P2混合动力模块10省略了双质量飞轮，因此在轴向上，P2混合动力模块10的轴向尺寸减小，P2混合动力模块10在汽车上布局所需轴向空间显著减少，这给汽车布局带来便利。尤其是，对于前轮驱动汽车，P2混合动力模块10可以解决空间狭小的发动机舱带来的安装困难的问题。

P2混合动力模块10还包括模块壳体11，电机12和液力元件15位于模块壳体11内。电机12和液力元件15集成在同一模块壳体11内，使得P2混合动力模块10结构紧凑，集成度高。模块壳体11具有轴向隔开的第一容纳部111和第二容纳部112，电机12设于第一容纳部111内，且液力元件15设于第二容纳部112内。第一容纳部111靠近变速箱且第二容纳部112靠近发动机。这可以避免电机12与液力元件15之间发生干涉。

液力元件15还包括：位于液压腔16内的泵轮18和涡轮19，泵轮18和涡轮19组成循环腔。泵轮18的径向外端18a可以作为液力元件15的输入端，涡轮19的径向内端19a可以作为液力元件15的输出端。涡轮19的径向内端19a连接变速箱输入轴8，两者可以是直接连接，也可以借助其他零部件装配在变速箱输入轴8上。在应用P2混合动力模块10时，泵轮18的径向内端18b和变速箱输入轴8之间可以为密封设置。

发动机动力输入部170可以设于液压壳体17。发动机动力输入部170设于液压壳体17外，发动机动力输入部170可以设计为与发动机输出部配合连接，以稳定输出动力。泵轮18的径向外端18a固定连接液压壳体17，发动机输出的动力可以经液压壳体17直接传递给泵轮18。发动机动力输入部170与发动机输出部的配合连接方式，可以是直接连接，也可以是独立的零部件将两者连接在一起。

锁止离合器14与液压壳体17在轴向上可分离和结合设置。当锁止离合器14与液压壳体17结合时，发动机输出的动力经液压壳体17传递给锁止离合器14，锁止离合器14通过动力输出部14a传递给变速箱输入轴8；当锁止离合器14与液压壳体17分离时，发动机不再经锁止离合器14传递动力。锁止离合器14的径向内端可以作为动力输出部14a。

锁止离合器14和液压壳体17接合和分离的控制策略为：

液压壳体17内具有液压腔16，向液压腔16内充入高压油，高压油可以轴向推动锁止离合器14至与液压壳体17接合；从液压腔16内释放高压油时，锁止离合器14所受液压减小，而与液压壳体17分离。因此，液压腔16内的液压油不仅可以在泵轮18和涡轮19之间循环流动以达到液力传动，还可以控制锁止离合器14和液压壳体17分离和接合。

因此，液力元件15提供液压腔16，来控制锁止离合器14的接合和分离，不需要再额外布置其他控制机构来控制锁止离合器14的接合和分离。

在液压腔16内，作为一种示例，锁止离合器14可以比涡轮19和泵轮18靠近发动机一侧。除此之外，作为改进，锁止离合器可以比泵轮和涡轮远离发动机一侧，这不会影响本技术方案的实施。

与现有技术相比，电机12的径向内侧不再集成锁止离合器14。因此，电机12的转子可以作为动力输出部13，转子通过转子支架21连接至变速箱输入轴8。电机12通过转子输出的动力经转子支架21传递给变速箱输入轴8。

P2混合动力模块10可以具有四种工作模式，下面结合汽车运行工况详细介绍P2混合动力模块10的工作原理。

参照图4，在发动机输出扭矩波动不大时，可以控制锁止离合器14与液压壳体17接合。如图4所示实线箭头A1所示，动力经液压壳体17和锁止离合器14传递至变速箱输入轴8。由于液力元件15中的泵轮18和锁止离合器14均连接液压壳体17，液力元件15的涡轮19连接变速箱输入轴8，因此锁止离合器14的转速与涡轮19逐渐同步，泵轮18和涡轮19之间的液压油不再循环流动，泵轮18和涡轮19之间液力传递停止工作。这种工作模式为纯发动机工作模式。

为降低锁止离合器14接合时，锁止离合器14对变速箱输入轴8的传动冲击，P2混合动力模块10还包括：扭转减振器20。锁止离合器14连接扭转减振器20的输入端，锁止离合器14的动力输出部14a输出的动力通过扭转减振器20的输出端连接变速箱输入轴8。扭转减振器20的径向外端20a可以作为输入端，扭转减振器20的径向内端20b可以作为输出端。扭转减振器20可以包括弹性元件和阻尼元件。在锁止离合器14接合时，锁止离合器14会受到瞬时较大扭转冲击。在这个过程中，扭转减振器20中的弹性元件可以发生变形以对扭转冲击起到抗扭减振的作用，大大减小冲击，防止冲击对变速箱输入轴8造成较大冲击，降低噪声和应变压力，改善锁止离合器14的接合平顺性。同时，扭转减振器20中的阻尼元件可以耗散振动能量。

结合图3，锁止离合器14与扭转减振器20沿轴向排布，锁止离合器14设有驱动板140，驱动板140连接扭转减振器20的径向外端20a。例如，驱动板140可以压紧扭转减振器20内的弹性元件。动力可以从锁止离合器14先传递给驱动板140，驱动板140驱动弹性元件发生抗扭变形。

参照图4，扭转减振器20的径向内端20b具有沿轴向向锁止离合器14延伸的延伸部200，锁止离合器14套在延伸部200外，使得锁止离合器14的径向内端14a与扭转减振器20的径向内端20b连接。

参照图5，如果发动机输出扭矩波动较大，可以控制锁止离合器14打开以与液压壳体17分离，发动机输出的动力不再传递给锁止离合器14。如图5中实线箭头A2所示，发动机输出的动力依次经液压壳体17、泵轮18与涡轮19之间的循环液压油传递给变速箱输入轴8。泵轮18和涡轮19之间的液压油可以有效吸收动力振动以达到减振效果，保证动力平顺传输。这种工作模式为纯发动机工作模式。

另外，在控制汽车启动时，如果电机12的电池电量过低或者外部温度过低，可以控制P2混合动力模块10处于图5所示工作模式，依靠液力传动来启动汽车。由于液压油的作用，发动机启动造成的冲击可以被吸收而得到缓冲，以确保发动机平顺启动，避免熄火。

参照图6，发动机不工作且电机12单独输出动力，电机12的动力输出部13输出的扭矩传递给变速箱输入轴8。这是纯电机工作模式，图6所示箭头A3为动力传递方向。

通常，纯电机工作模式可以用来启动汽车，电机12在低转速下也可以稳定地输出较大扭矩以启动汽车。待汽车达到一定车速的情况下，启动发动机以切换至发动机工作模式，电机12可以不再工作。如果此时电机12的电量较低，发动机输出的一部分动力可以给电机12充电。

P2混合动力模块10还可以包括：单向离合器22，单向离合器22的输入端连接液力元件15的输出端，且液力元件15的输出端用于通过单向离合器22的输出端连接变速箱输入轴8，单向离合器22用于从液力元件15的输出端向变速箱输入轴8单向传递动力。反过来，动力不能从变速箱输入轴8向涡轮19传递。单向离合器22的径向外端22a可以作为输入端，单向离合器22的径向内端22b可以作为输出端。单向离合器22的径向外端22a连接涡轮19的径向内端19a。

一方面，在单向离合器22的作用下，变速箱输入轴8上的动力不能传递给涡轮19，进一步不会传递给发动机，动力传递方向可参考图6所示实线箭头A3。另一方面，在纯电机工作模式下，可以同时控制锁止离合器14与液压壳体17分离，变速箱输入轴8上的动力不会从锁止离合器14传递给发动机。因此，在纯电机工作模式时，变速箱输入轴8不会向发动机反输出动力，可以避免发动机空转而成为电机12的负载，降低电机2不必要的能量损耗。

另，当汽车发生紧急制动时，制动力反过来驱使变速箱输入轴8转动，这一过程可以给电机12充电，对制动力产生的能量进行回收，变速箱输入轴8的机械能充分转化为电机12的电能，提升充电效率和能量利用率。此时，发动机不会发生不必要的空转，这可以避免能量浪费，提升制动力回收效率。

单向离合器22通常包括内座圈、外座圈和位于内座圈与外座圈之间的楔块(图中未示出)。外座圈可以为单向离合器22的径向外端22a，内座圈可以为单向离合器22的径向内端22b。在涡轮19带动外座圈转动时，楔块锁止内座圈和外座圈，外座圈可以带动内座圈同步转动；在变速箱输入轴8带动内座圈转动时，楔块不会锁止内座圈和外座圈，内座圈和外座圈发生相对转动。

P2混合动力模块10还可以包括：分离轴承23，沿轴向设于扭转减振器20与单向离合器22之间，例如分离轴承23位于扭转减振器20的径向内端20b与单向离合器22的径向内端22b之间。一方面，分离轴承23可以承受扭转减振器20和单向离合器22施加的轴向载荷，可以对扭转减振器20和单向离合器22进行轴向定位，进一步对扭转减振器20和涡轮19进行轴向定位，保持扭转减振器20和涡轮19的轴向稳定。

另一方面，在纯电机工作模式下、或者如图5所示的液力传动下，单向离合器22与扭转减振器20通过分离轴承23发生相对运动，防止单向离合器22与扭转减振器20的径向内端20b发生接触摩擦。

分离轴承23可以套在扭转减振器20的径向内端20b外。分离轴承23可以选择推力轴承。

参照图7，锁止离合器14与液压壳体17接合，电机12运转，电机12和发动机共同输出动力给变速箱输入轴8，动力传递路线如实线箭头A3和A1所示。P2混合动力模块10处于发动机和电机12同时工作的工作模式。

参照图3，液力元件15可以为液力变矩器和液力耦合器，液力变矩器相比于液力耦合器的主要区别点是具有导轮，导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出动力可高于或低于输入动力。在P2混合动力模块10中，液力元件15可以选择液力耦合器，其原因是：

1、在汽车启动后，可以控制锁止离合器14与液压壳体17接合，利用锁止离合器14通过滑摩配合向变速箱输入轴8传递动力。此时，液力元件15中泵轮18和涡轮19之间的液力传动变得非常低，这就不需要再对液压油进行导流。2、在大多数情况下，可以利用电机12来启动汽车，电机12可以提供较大输出扭矩来启动汽车，除非电机12的电量不足或外部温度较低，一般不需要借助液力元件15来启动汽车。3、液力耦合器相比于液力变矩器的成本较低。

虽然本发明披露如上，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。

Claims (10)

1.一种P2混合动力模块，包括：电机、锁止离合器和液力元件，所述液力元件和所述电机轴向排布；

所述液力元件包括具有液压腔的液压壳体，所述液力元件的输出端用于连接变速箱输入轴；

其特征在于，所述锁止离合器设于所述液压腔内；

所述液力元件具有发动机动力输入部，所述锁止离合器与所述发动机动力输入部可分离和结合设置；

所述电机和所述锁止离合器均具有动力输出部，用于输出动力给变速箱输入轴。

2.如权利要求1所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述发动机动力输入部设于所述液压壳体，所述锁止离合器与所述液压壳体在轴向上可分离和结合设置。

3.如权利要求1所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述P2混合动力模块还包括：扭转减振器；

所述锁止离合器连接所述扭转减振器的输入端；

所述锁止离合器的所述动力输出部输出的动力通过所述扭转减振器的输出端输出给所述变速箱输入轴。

4.如权利要求1所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述P2混合动力模块还包括：单向离合器，所述单向离合器的输入端连接所述液力元件的输出端，所述液力元件的输出端用于通过所述单向离合器的输出端连接变速箱输入轴，所述单向离合器用于从所述液力元件的输出端向所述变速箱输入轴单向传递动力。

5.如权利要求4所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述P2混合动力模块还包括：

扭转减振器，所述锁止离合器连接所述扭转减振器的输入端，所述锁止离合器的所述动力输出部输出的动力通过所述扭转减振器的输出端输出给所述变速箱输入轴；

分离轴承，沿轴向设于所述扭转减振器与所述单向离合器之间。

6.如权利要求5所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述分离轴承为推力轴承。

7.如权利要求1所述的P2混合动力模块，其特征在于，还包括模块壳体，所述电机和所述液力元件位于所述模块壳体内。

8.如权利要求7所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述模块壳体具有轴向隔开的第一容纳部和第二容纳部，所述电机设于所述第一容纳部内，且所述液力元件设于所述第二容纳部内。

9.如权利要求1所述的P2混合动力模块，其特征在于，所述液力元件为液力变矩器或液力耦合器。

10.一种混合动力汽车，其特征在于，包括：发动机、变速箱和权利要求1-9任一项所述的P2混合动力模块，在轴向上，所述P2混合动力模块位于发动机和变速箱之间，所述液力元件比所述电机靠近所述发动机；

所述发动机动力输入部连接发动机输出部，所述液力元件的输出端以及所述电机和锁止离合器的所述动`力输出部连接变速箱输入轴。