CN108556614A - 混合动力模块、混合动力驱动系和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力模块、混合动力驱动系和车辆，所述混合动力模块用于混合动力驱动系统，在混合动力驱动系统中将混合动力模块安置在内燃机和变速器之间，混合动力驱动系统能够择一地将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的输入轴或者直接输出到变速器的输出轴，其中，混合动力模块包括电机、离合器装置、输入轴、第一输出轴和第二输出轴，离合器装置由第一离合器和第二离合器，第一离合器与第一输出轴抗扭连接，第二离合器与第二输出轴抗扭连接，并且第一离合器和第二离合器具有共同的与输入轴连接的摩擦片支架。本发明还涉及的混合动力驱动系包括上述混合动力模块，所涉及的车辆种包括上述混合动力驱动系。

Description

混合动力模块、混合动力驱动系和车辆

技术领域

本发明涉及一种用于混合动力驱动系统的混合动力模块，其中，在该混合动力驱动系统中将所述混合动力模块安置在内燃机和变速器之间，混合动力驱动系统能够择一地将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的变速器输入轴或者直接输出到变速器的变速器输出轴。本发明还涉及一种混合动力驱动系，其包括上述混合动力模块。本发明还涉及一种车辆，其包括上述混合动力驱动系。

背景技术

混合动力汽车通常是指使用两种以上能量来源的车辆。最常见的混合动力驱动系统具有利用化学能的发动机和利用电能的电机。在这种混合动力驱动系统中还需要设置一种混合动力模块，其在混合动力驱动系统中被安置在内燃机和变速器之间，使得混合动力驱动系统能够择一地将所述混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的输入轴或者直接输出到变速器的输出轴。

结合混合动力P2模块的混合动力双离合变速箱具有非常复杂的设计，在电机转子内部设有三个离合器。由于具有较多的零部件，整个结构的集成较为困难，并且混合模块的尺寸有所增加，特别是在一些小型车中，混合动力模块的布置格外困难，与此同时，由于复杂的结构，产品成本也较高。

侧置电机式混合动力双离合变速器是根据现有的6速双离合变速箱、通过增加空转齿轮和的混合动力模块改装成的混合动力双离合变速器。与现有的6速双离合变速器相比，该混合动力双离合变速器的高度方向尺寸增加112mm，这会导致该混合动力双离合变速器在车辆中的布置问题，特别是对于一些小型车辆，这个问题尤其严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的混合动力模块，以克服上述现有技术中的缺陷。

该技术问题根据本发明被一种用于混合动力系统的混合动力模块所解决，其中，该混合动力模块被安置在内燃机和变速器之间，该混合动力模块包括电机、离合器装置、与所述内燃机相连接的输入轴、与所述变速器相连接的第一输出轴和第二输出轴，其中，混合动力驱动系统能够择一地将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的变速器输入轴或者直接输出到变速器的变速器输出轴，根据本发明的技术方案离合器装置由两个离合器构成，优选仅由两个离合器构成，即第一离合器和第二离合器，所述第一离合器与所述第一输出轴抗扭连接，所述第二离合器与所述第二输出轴抗扭连接，并且所述离合器装置和电机被装配在共同的壳体内。通过这样的设计方案，能够省去根据现有技术的第三离合器以及空转齿轮等部件；与上述的现有侧置电机式混合动力双离合变速器相比，由于将离合器装置与电机整合在一个壳体内，使得整混合动力模块结构紧凑，大大缩减了径向长度，使得其易于插入混和动力驱动系，并且成本低廉。

根据本发明的一种优选实施方式，离合器装置被容纳在电机的转子内。在该混合动力模块中，电机和所述离合器装置被装配在共同的壳体内。电机包括定子和转子，并且电机优选是内转子式的。由于将两个离合器，即整个离合器装置都安装在电机的转子内，从而极大地节省了空间。此外，在定子和壳体之间设置有用于冷却电机的冷却套。电机的转子的被安置在两个离合器径向外侧，以缩短模块的总轴向长度。另外优选的是，离合器装置的执行机构也被容纳在共同的壳体内。离合器装置的执行机构是指操作离合器装置断开或闭合的装置，优选为具有活塞的液压装置。将执行机构和离合器装置一起安装在共同的壳体内，能够节省空间。

根据本发明的一种优选实施方式，离合器装置的第一离合器和第二离合器能够与混合动力模块的输入轴连接的第一法兰与所述输入轴相连接。在该混合动力模块中，将第一离合器和第二离合器轴向布置，从而节省了径向空间。在轴向上将第一离合器和第二离合器与第一法兰连接，从而离合器装置能够通过第一法兰接收来自内燃机的扭矩。优选地，将离合器装置固定在第一法兰上，例如将摩擦片支架固定在第一法兰上。另外优选地是，将第一离合器和第二离合器轴向上相互偏离地安置在第一法兰的同一侧上，从而节省了径向空间。离合器优选被设计为多片式离合器。通过这种在径向上节省空间布置方式，能够减小混合动力模块的径向尺寸。

根据本发明的另外的优选实施方式，在该混合动力模块中，电机与第二输出轴抗扭连接。由此混合动力驱动系统能够在适当设计变速器的情况下，择一地将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的输入轴或者直接输出到所述变速器的输出轴。特别地，电机与第二离合器能够通过共同的第二法兰与所述第二输出轴抗扭连接。由此，电机的扭矩和由混合动力模块输入轴引入的扭矩均能够传递至第二输入轴。特别优选地，第一法兰和第二法兰在径向上相间隔，从而使得内燃机的扭矩流和电机的扭矩流能够互补干扰。

根据本发明的另外的优选实施方式，在该混合动力模块中，第一离合器通过第三法兰与第一输出轴抗扭连接，优选通过花键实现抗扭连接。因此，有利的是，第一离合器的摩擦副中的一个与第一法兰抗扭连接，则另一个与第三法兰抗扭连接。当第一离合器闭合时，能够将内燃机的扭矩传递到第一输出轴。

根据本发明的另外的优选实施方式，在该混合动力模块中，第三法兰通过一支承法兰支承在第一法兰上。优选的是，支承法兰与第三法兰固定连接且通过轴承支承在第一法兰上。通过利用支承法兰，使得在稳固整体结构的基础上尽量节省了部件，同时缩小了结构空间。

根据本发明的另外的优选实施方式，在该混合动力模块中，第一输出轴和所述第二输出轴同轴线地布置。特别优选地，第二输出轴是空心轴，第一输出轴被容纳在该空心轴内，即第一输出轴与第二输出轴同轴嵌套式安置。由此能够节省混合动力模块的空间，并且容易匹配现有的具有双输入端的变速器。

通过混合动力模块的上述设计方案，能够省去根据现有技术的第三离合器以及空转齿轮等部件，使得整混合动力模块结构紧凑，易于插入混和动力驱动系，克服噪声、振动和不平顺性的问题，并且成本低廉。

此外，本发明还通过一种混合动力驱动系统解决上述技术问题，其中，该混合动力系统包括具有上述特征的混合动力模块。由于混合动力模块设计紧凑，长度减小，在混合动力驱动系中能够配置相对大型的发动机。此外，通过这样的结构设计，并且结合适当配置变速器，混合动力模块通过连接输入端的发动机(例如内燃机)、电机、第一离合器、第二离合器的不同状态，提供以下八种工作模式：两种纯内燃机驱动模式、纯电机驱动模式、两种混合驱动模式、回收充电模式、内燃机起动模式和标准充电模式。

最后，本发明还涉及一种车辆，其包括具有上述特征的混合动力系统。

附图说明

下面将结合附图详细阐述本发明的实施例。附图为：

图1是根据本发明的混合动力模块的半剖视图，

图2是根据图1所示的混合动力模块的第一工作模式的示意图，

图3是根据图1所示的混合动力模块的第二工作模式的示意图，

图4是根据图1所示的混合动力模块的第三工作模式的示意图，

图5是根据图1所示的混合动力模块的第四工作模式的示意图，

图6是根据图1所示的混合动力模块的第五工作模式的示意图，

图7是根据图1所示的混合动力模块的第六工作模式的示意图，

图8是根据图1所示的混合动力模块的第七工作模式的示意图，

图9是根据图1所示的混合动力模块的第八工作模式的示意图，

图10是根据本发明的混合动力模块的在驱动系中应用的示意图，和

图11是根据本发明的混合动力模块结合6速变速器的应用的示意图。

在附图中，相同的附图标记表示相同的或者功能相同的部件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的混合动力模块，在本实施例中，混合动力模块主要包括电机、输入端11、第一输出轴22、第二输出轴21、第一离合器3、第二离合器15以及壳体1。

电机包括定子13和转子14并且电机是内转子式的，也就是说，转子14被安置在定子13的径向内侧。在这种情况下，定子13优选具有至少一个电磁线圈并且转子14具有至少一个永磁体。此外，在定子13和壳体1之间设置用于电机的冷却套12。用于传递转子扭矩的转子支架与转子14固定连接，并且位于转子14的径向内侧。转子支架还与第二法兰16固定连接，有利地，将转子支架与第二法兰16设计为一体。因此，电机的扭矩能够通过第二法兰16传递到与第二法兰16抗扭连接的第二输出轴21上。在壳体1内设有转速传感器18，用于测量转子14的转速。

在本实施例中，混合动力模块的输入端是与内燃机连接的法兰轴11。法兰轴11与第一法兰2抗扭连接或者固定连接或者设计为一体式。第一法兰2通过滚动轴承10支承在壳体1上。将第一离合器3和第二离合器15安置在第一法兰2的轴向部段上，且第一离合器3和第二离合器15轴向上相间隔地安置在第一法兰2的同侧。第一离合器3和第二离合器15被设计为多片式离合器并且均被安置在电机的转子14的径向内侧，以缩短模块的总轴向长度。

第一离合器3被第一执行器9操作，优选地将第一执行器9也安装在壳体1内。第一离合器3的摩擦副中的一个与第一法兰2抗扭连接或者固定连接或者设计为一体式，而摩擦副中的另一个则与第三法兰17抗扭连接或者固定连接或者设计为一体式。因而，第三法兰17的沿轴向延伸的部段能够被用作第一离合器3的离合器支架。支承法兰4用于支承第一离合器3和第一法兰2，并且支承法兰4通过轴承7能转动地被支承在第一法兰2的输入轴侧轴向部段上。第三法兰17与第一输出轴22抗扭连接，优选通过花键连接。当通过操作第一执行器9将第一离合器3接合时，与第一法兰2连接的摩擦片能和压板摩擦接合，由此内燃机的扭矩能够从法兰轴11传递到第一法兰2，再通过第一离合器3传递到第三法兰17。由于第三法兰17和被设计为中心轴的第一输出轴22通过花键抗扭地连接，因此内燃机的传递到第一法兰17的扭矩能够进一步传递至第一输出轴22。

第二离合器15被第二执行器6操作，优选地将第二执行器6也安装在壳体1内。第二离合器15的摩擦副中的一个与第一法兰2抗扭连接或者固定连接或者设计为一体式，而摩擦副中的另一个与第二法兰16抗扭连接或者固定连接或者设计为一体式。第二法兰16通过深沟球轴承20被支承在模块法兰19上。此外，该模块法兰19被固定在混合动力模块的壳体1上，优选地将上述转速传感器18固定在模块法兰19上。当通过操作第二执行器6接合第二离合器15时，与第二法兰16连接的摩擦片和第二离合器15的压板摩擦接合，由此内燃机的扭矩能够通过第二离合器15从法兰轴11、第一法兰2传递到第二法兰16上。由于第二法兰16与被设计为中空轴的第二输出轴21抗扭地、例如通过花键连接，因此能够将扭矩进一步被传递至第二输出轴21。

通过本实施例的上述的结构设计，混合动力模块通过内燃机、电机、第一离合器、第二离合器的不同状态，能够提供以下八种工作模式：

●第一纯内燃机驱动模式

●第二纯内燃机驱动模式

●纯电机驱动模式

●第一混合驱动模式

●第二混合驱动模式

●回收充电模式

●内燃机起动模式

●标准充电模式

在图2至9中分别对这八种工作模式做出进一步的阐释。由于其设计结构相同，因而不再赘述，在此仅针对扭矩的传递路径进行说明。

图2示出根据图1所示的混合动力模块的第一工作模式的示意图，其中，实现第一纯内燃机驱动模式。在该模式中，接合第一离合器3，并且同时保持第二离合器15断开，内燃机产生的扭矩如图2中虚线所示先后经过法兰轴11、第一法兰2、第一离合器3、第三法兰17以及第一输出轴22，最终被传递至与第一输出轴22连接的变速器。内燃机产生的扭矩由此经过混合动力模块和变速器驱动车轮，实现纯内燃机驱动模式。

图3示出根据图1所示的混合动力模块的第二工作模式的示意图，其中，实现第二纯内燃机驱动模式。在该模式中，接合第二离合器15，并且同时保持第一离合器3断开，内燃机产生的扭矩如图3中虚线所示先后经过法兰轴11、第一法兰2、第二离合器15、第二法兰16以及第二输出轴21，最终被传递至与第二输出轴21连接的变速器。内燃机产生的扭矩由此经过混合动力模块和变速器驱动车轮，实现与图2中所示不同的纯内燃机驱动模式。

图4示出根据图1所示的混合动力模块的第三工作模式的示意图，其中，实现纯电机驱动模式。在该模式中，关闭内燃机并且断开第一离合器3和第二离合器15，由电机产生的扭矩经由第二法兰16和第二输出轴21，被传递到与第二输出轴21连接的变速器。由电机产生的扭矩由此经过变速器驱动车轮，实现纯电机驱动模式。

图5示出根据图1所示的混合动力模块的第四工作模式的示意图，其中，实现第一混合驱动模式。在该模式中，有两条扭矩传递支路。其中一条支路与图2所示的第一纯内燃机驱动模式的扭矩传递路径完全相同，即在接合第一离合器3并且断开第二离合器15的情况下，将内燃机产生的扭矩经过第一离合器3传递至第一输出轴22。其中另一条支路与图4中所示的纯电机驱动模式的扭矩传递路径完全相同，即由电机产生的扭矩经第二法兰16传递至第二输出轴21。第一输出轴22与第二输出轴21分别与变速器的两个输入端连接，由此由内燃机产生的扭矩和由电机产生的扭矩分别被传递至变速器并且被共同作用在驱动轮上，实现混合驱动模式。

图6示出根据图1所示的混合动力模块的第五工作模式的示意图，其中，实现第二混合驱动模式。在该模式中，同样有两条扭矩传递支路。其中一条支路与图3所示的第二纯内燃机驱动模式的扭矩传递路径完全相同，即在接合第二离合器15并且断开第一离合器3的情况下，将内燃机产生的扭矩经过第二离合器15传递至第二输出轴21。其中另一条支路依然与图4中所示的纯电机驱动模式的扭矩传递路径相同，即由电机产生的扭矩经第二法兰16传递至第二输出轴21。由于第二离合器15的第一法兰2与第二法兰16固定连接，所以由内燃机产生的扭矩流和由电机产生的扭矩流在第二法兰16上汇合，因此扭矩之和共同经过第二法兰16和第二输出轴21被传递至变速器，由此实现另外的混合驱动模式。

图7示出根据图1所示的混合动力模块的第六工作模式的示意图，其中，实现回收充电模式。在该模式中，扭矩传递路径与图4所示的纯电机驱动模式相反。在断开第一离合器3和第二离合器15并且关闭内燃机的情况下，惯性产生的动能带动第二输出轴21，然后经由第二法兰16传递至电机，由此带动电机。因此，电机能够借助传递来的机械功重新产生电功，并且储存在电池中。

图8示出根据图1所示的混合动力模块的第七工作模式的示意图，其中，实现内燃机起动模式。在该模式中，接合第二离合器15，电机的转子14带动第二法兰16转动，产生的扭矩再经过第二离合器15被传递至法兰轴11，最终起动与法兰轴连接的内燃机。

图9示出根据图1所示的混合动力模块的第九工作模式的示意图，其中，实现标准充电模式。在该模式中，扭矩传递路径与图8所示的内燃机起动模式相反，在接合第二离合器15的情况下，发动机动力能够经过法兰轴11、第二离合器15和第二法兰16被传递至电机的转子14，电机作为发电机方式对电池进行充电。

图10示出了根据本发明的混合动力模块的在混合动力驱动系中应用的示意图。如图所示，在车辆驱动系中，混合动力模块100的法兰轴与内燃机101连接，优选在内燃机101和混合动力模块100之间设置双质量飞轮103。混合动力模块100的两个输出分别与变速器的输入端连接，电机或内燃机产生的扭矩通过混合动力模块和变速器传递至驱动轮104并且驱动驱动轮104。

根据本发明的混合动力模块能够用于任何一种具有两个输入轴，尤其是具有中空输入轴和中心输入轴的变速器，并且能够通过插入式混合动力模块方便地实现车辆的混合动力性能并且缩小了混合驱动系的尺寸。

新型混合动力驱动模块发明有两个输出轴空心输出轴和中心输出轴，所以它可以支持两个独立的输出功率的变速箱，使传动设计，如更好的优化。双离合变速器卸下双离合器部分或其他带有两个输入轴空心输入轴和中央输入轴的变速器。

图11示出了根据本发明的混合动力模块结合6速双离合变速器的应用的示意图。如图所示，根据本发明的混合动力模块被用在现有的6速双离合变速器混合动力车辆中，不同的是将原来的双离合变速器的两个离合器去掉，并且直接将混合动力模块的两个输出轴与变速器的两个输入连接，由此整合了混合动力模块与变速器。通过设定内燃机、电机、第一离合器、第二离合器、和四个同步器S1，S2，S3，S4的不同状态，提供以下功能：纯电机驱动，纯内燃机驱动，起动内燃机、混合驱动、换挡期间的扭矩补偿、回收充电和标准充电。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

Claims (14)

1.一种用于混合动力驱动系的混合动力模块，其中，在所述混合动力驱动系中将所述混合动力模块安置在内燃机和变速器之间，所述混合动力模块包括电机、离合器装置、与所述内燃机相连接的输入轴(11)、与所述变速器相连接的第一输出轴(22)和第二输出轴(21)，其中，所述混合动力驱动系能够将所述混合动力模块的电机扭矩输出到所述变速器的变速器输入轴或者直接输出到所述变速器的变速器输出轴，

其特征在于，所述离合器装置由两个离合器构成，即由第一离合器(3)和第二离合器(15)构成，所述第一离合器(3)与所述第一输出轴(22)连接，所述第二离合器(15)与所述第二输出轴(21)连接，并且所述离合器装置和所述电机被装配在共同的壳体(1)内。

2.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述离合器装置被容纳在所述电机的转子(14)内。

3.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述离合器装置的执行机构被容纳在所述共同的壳体(1)内。

4.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，在所述壳体(1)内设置与所述输入轴(11)抗扭连接的第一法兰(2)，且所述第一离合器(3)和所述第二离合器(15)与所述第一法兰(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的混合动力模块，其特征在于，将所述第一离合器(3)和所述第二离合器(15)轴向上相互偏离地安置在所述第一法兰(2)的同一侧。

6.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述电机与所述第二输出轴(21)抗扭连接。

7.根据权利要求6所述的混合动力模块，其特征在于，在所述壳体(1)内设置与所述第二输出轴(21)抗扭连接的第二法兰(16)，且所述电机与所述第二离合器(15)都通过所述第二法兰(16)与所述第二输出轴(21)抗扭连接。

8.根据权利要求6所述的混合动力模块，其特征在于，所述第二法兰(16)与所述第一法兰(2)在径向上相间隔。

9.根据权利要求4所述的混合动力模块，其特征在于，在所述壳体(1)内设置与所述第一输出轴(22)抗扭连接的第三法兰(17)，且所述第一离合器(3)通过所述第三法兰(17)与所述第一输出轴(22)抗扭连接。

10.根据权利要求9所述的混合动力模块，其特征在于，所述第三法兰(17)通过支承法兰(4)被支承在所述第一法兰(2)上。

11.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述第一输出轴(22)和所述第二输出轴(21)同轴线地布置。

12.根据权利要求11所述的混合动力模块，其特征在于，所述第二输出轴(21)是空心轴，所述第一输出轴(22)被容纳在所述空心轴内。

13.一种混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力系统包括根据上述权利要求中任一项所述的的混合动力模块。

14.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求13所述的混合动力系统。