CN111251863B - 混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请属于混合动力技术领域，涉及一种混合动力驱动系统及车辆，该混合动力驱动系统包括发动机、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构及主减速器，所述电机动力装置包括电机和动力分配机构；所述动力分配机构包括电机动力分配轴、模式选择装置、第一齿轮、第二齿轮、电机中间轴、第一中间齿轮、第二中间齿轮、第三中间齿轮及输入齿轮，所述电机动力分配轴独立于所述变速机构设置，且所述电机动力分配轴独立于所述电机设置，所述电机动力分配轴连接所述电机以接收所述电机的动力。本申请的混合动力驱动系统及车辆，具有多种运行模式，缩短电机驱动及发电时的传动路径，这样一定程度解决了传动效率与空间排布的矛盾。

Description

混合动力驱动系统及车辆
技术领域
本申请属于混合动力技术领域，特别是涉及一种混合动力驱动系统及车辆。
背景技术
随着能源的不断消耗，新能源车型的开发和利用己逐渐成为一种趋势。混合动力汽车作为新能源车型中的一种，通过发动机和/或电机进行驱动，具有多种模式，可以改善传动效率和燃油经济性。
同时，由于混合动力汽车中既设有发动机，又设有电机，使得空间排布成为混合动力汽车的设计要点。即，如何解决传动效率与空间排布的矛盾成为设计混合动力汽车的急需解决的问题。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是：提供一种混合动力驱动系统及车辆，以解决传动效率与空间排布的矛盾。
为解决上述技术问题，一方面，本申请实施例提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构及主减速器，所述电机动力装置包括电机和动力分配机构；其中，
所述变速机构包括离合装置、至少一个输入轴和至少一个输出轴，所述输入轴上设置有至少1个前进挡主动齿轮，所述输出轴上设置有与所述前进挡主动齿轮对应啮合的至少1个前进挡从动齿轮，所述离合装置的输入端与所述发动机连接，所述离合装置的输出端与所述输入轴连接，所述输出轴与所述主减速器连接以传输动力；
所述发动机与离合装置之间连接有飞轮；
所述动力分配机构包括电机动力分配轴、模式选择装置、第一齿轮、第二齿轮、电机中间轴、第一中间齿轮、第二中间齿轮及输入齿轮，所述电机动力分配轴连接所述电机以接收所述电机的动力；
所述第一齿轮及第二齿轮设置在所述电机动力分配轴上，所述第一中间齿轮及第二中间齿轮设置在所述电机中间轴上，所述输入齿轮设置在所述输入轴上，所述第二中间齿轮同时与所述第二齿轮及输入齿轮啮合，所述第一齿轮与飞轮动力耦合，所述第一中间齿轮与变速箱输出端动力耦合；其中，所述变速箱输出端包括输出轴、设置在所述输出轴上的输出齿轮及与所述输出齿轮啮合的主减速器的主减速器从动齿轮；
所述模式选择装置可选择性地连接所述电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端。
可选地，所述电机动力分配轴独立于所述变速机构设置，且所述电机动力分配轴独立于所述电机设置。
可选地，所述第一中间齿轮与主减速器从动齿轮啮合。
可选地，所述第一齿轮及第二齿轮空套在所述电机动力分配轴上，所述第一中间齿轮固定在所述电机中间轴上，所述第二中间齿轮空套在所述电机中间轴上，所述输入齿轮空套在所述输入轴上；
所述模式选择装置包括第一同步器、第二同步器及第三同步器，所述第一同步器设置在所述电机动力分配轴上且位于所述第一齿轮与第二齿轮之间，所述第一同步器可选择性地与第一齿轮及第二齿轮接合或断开，所述第二同步器设置在所述输入轴上且位于所述输入齿轮的轴向一侧，所述第二同步器可选择性地与输入齿轮接合或断开，所述第三同步器设置在所述电机中间轴上且位于所述第二中间齿轮的轴向一侧，所述第三同步器可选择性地与第二中间齿轮接合或断开；
所述第一同步器与所述第一齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮断开，所述第三同步器与所述第二中间齿轮断开，所述混合动力驱动系统切换至第一模式；所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮接合，所述第三同步器与所述第二中间齿轮断开，所述混合动力驱动系统切换至第二模式；所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮断开，所述第三同步器与所述第二中间齿轮接合，所述混合动力驱动系统切换至第三模式。
可选地，所述第二同步器单独设置或与变速箱的其中一个挡位同步器共用；
所述输入齿轮单独设置或所述输入轴上的其中一个前进挡主动齿轮复用为所述输入齿轮。
可选地，所述电机动力分配轴的一端固定连接在所述电机的转子组件上；或者是，
所述混合动力驱动系统还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴上且与所述电机主动齿轮直接啮合的电机从动齿轮；或者是，
所述混合动力驱动系统还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮以及固定在一惰轮轴上的惰轮，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴上的电机从动齿轮，所述惰轮同时与所述电机主动齿轮及电机从动齿轮啮合。
可选地，所述第一齿轮与飞轮直接啮合；或者是，
所述第一齿轮通过一空套在所述电机中间轴上的第三中间齿轮与所述飞轮动力耦合，所述第三中间齿轮同时与所述第一齿轮及飞轮啮合。
可选地，所述变速机构包括多个前进挡主动齿轮及多个前进挡从动齿轮，多个所述前进挡主动齿轮包括一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮、四挡主动齿轮及五挡主动齿轮，多个所述前进挡从动齿轮包括一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮、四挡从动齿轮及五挡从动齿轮；
所述一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮及四挡主动齿轮固定在输入轴上，所述五挡从动齿轮空套在所述输入轴上，所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮及四挡从动齿轮空套在所述输出轴上，所述五挡从动齿轮固定在所述输出轴上；所述一挡主动齿轮与一挡从动齿轮啮合，所述二挡主动齿轮与二挡从动齿轮啮合，所述三挡主动齿轮与三挡从动齿轮啮合，所述四挡主动齿轮与四挡从动齿轮啮合，所述五挡主动齿轮与五挡从动齿轮啮合；所述输出齿轮固定在所述输出轴上；
所述输入轴上设置有位于所述五挡主动齿轮的轴向一侧的5挡同步器，所述5挡同步器可选择性地与所述五挡主动齿轮接合或断开；
所述输出轴上设置有位于所述一挡从动齿轮与二挡从动齿轮之间的1/2挡同步器及位于所述三挡从动齿轮与五挡从动齿轮之间的3/4挡同步器，所述1/2挡同步器可选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开，所述3/4挡同步器可选择性地与所述三挡从动齿轮及四挡从动齿轮接合或断开。
可选地，所述变速机构还包括倒挡轴、倒挡主动齿轮、倒挡中间齿轮及倒挡从动齿轮，所述倒挡主动齿轮空套在所述输入轴上，所述倒挡从动齿轮固定在所述输出轴上，所述倒挡中间齿轮固定在所述倒挡轴上，所述倒挡中间齿轮同时与倒挡主动齿轮及倒挡从动齿轮啮合；所述倒挡主动齿轮与变速机构的其中一个挡位共用挡位同步器或单独设置倒挡同步器。
可选地，所述倒挡轴设置在变速机构远离发动机的一端，所述电机动力装置设置在变速机构靠近发动机的一端，所述电机在轴向上位于所述倒挡轴与电机动力装置之间。
可选地，所述倒挡中间齿轮为包括同轴连接的倒挡第一中间齿轮及倒挡第二中间齿轮的双联齿轮，所述倒挡第一中间齿轮与所述倒挡主动齿轮啮合，所述倒挡第二中间齿轮与所述倒挡从动齿轮啮合。
再一方面，本申请实施例还提供一种车辆，其包括上述的混合动力驱动系统。
本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆，模式选择装置可选择性地连接电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端(输出轴、输出齿轮、主减速器从动齿轮)，使混合动力驱动系统的电机可以在第一模式、第二模式及第三模式之间切换。电机动力分配轴独立于变速机构设置，且电机动力分配轴独立于电机设置，单独设置的动力分配轴，合理利用了系统径向空间，不需要对原有的发动机的变速机构做很大的改动，动力分配机构可单独传动电机的动力到车轮端(主减速器)而不经过变速机构的传动路径(即无需借助变速机构的输入轴与输出轴)，电机端传动部分与传统变速机构部分的传动路径重合度较低(或者不重合)，缩短电机驱动及发电时的传动路径，这样使系统的控制更为简单且效率更高，且同时保证了电机的高效传动，一定程度解决了传动效率与空间排布的矛盾。动力分配机构与飞轮、变速机构的输入轴和变速箱输出端的传动都为直接传动，使混合动力驱动系统实现三种模式的同时，将传动路径做到最短，大大提高了系统的传动效率。此混合动力驱动系统可应用于双离合、AMT等混合动力技术。
此外，本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆还具有以下优点：
(1)模式选择装置可选择性地连接所述电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端，使混合动力驱动系统可以实现纯燃油驱动模式、第一模式、第二模式及第三模式，第一模式下具有混合动力驱动模式、行车发电模式及驻车发电模式，并可实现快速起动发动机；第二模式下具有纯电动驱动模式、混合动力驱动模式、行车发电模式及驻车发电模式；第三模式下具有纯电动驱动模式、混合动力驱动模式、行车发电模式及减速/制动能量回收模式。可见，该混合动力驱动系统能够实现较多的工作模式，对应于不同工况，选择合适的工作模式，在不降低动力性的情况下，有利于降低能耗。根据整车的不同需求目标可选择不同的运行模式，实现“一车多模”，丰富车辆的功能性。
(2)电机动力分配轴布置在变速机构的径向空间，电机动力分配轴不仅可以与电机紧凑排布，还能根据不同车身平台、不同空间灵活排布。
(3)第一模式下，发动机工作，离合装置接合，发动机挡位同步器做相应动作，电机用作驱动电机，电机通过电机动力分配轴、第一齿轮、第三中间齿轮、飞轮将电机的动力和发动机的动力耦合共同从离合装置输入，通过发动机各挡位共同驱动车轮，实现第一模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机和发动机的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(4)第一模式下，发动机工作，离合装置断开，电机用作发电机，可将发动机的动力通过飞轮、第三中间齿轮、第一齿轮、电机动力分配轴传送到电机端，实现驻车发电功能。通过增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
(5)第一模式下，离合装置断开时，电机作为驱动电机，将电机动力通过电机动力分配轴、第一齿轮、第三中间齿轮、飞轮传递到发动机从而实现快速启动发动机。
(6)第二模式下，发动机不工作，离合装置断开，发动机挡位同步器做相应动作，电机用作驱动电机，电机动力通过电机动力分配轴、第二齿轮、第二中间齿轮、输入齿轮输入到变速机构的输入轴，通过各挡位齿轮输出到主减速器，实现第二模式的全挡位纯电动输出。当系统处于第二模式时，电机可替代发动机实现全挡位驱动，对电机的选型要求也会降低。
(7)第二模式下，发动机工作，离合装置接合，发动机挡位同步器做相应动作，电机用作驱动电机，电机动力通过电机动力分配轴、第二齿轮、第二中间齿轮、输入齿轮与发动机动力在输入轴进行耦合，通过发动机各挡位共同驱动车轮，实现第二模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机和发动机的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(8)第二模式下，发动机工作，离合装置接合，发动机挡位同步器不动作，电机用作发电机，可将发动机的动力通过输入齿轮、第二中间齿轮、第二齿轮、电机动力分配轴传送到电机端，实现驻车发电功能。通过齿轮传动，实现增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
(9)第三模式下，电机动力通过动力分配轴、第二齿轮、第二中间齿轮、电机中间轴、第一中间齿轮和主减速器从动齿轮传送到主减速器，实现电机的第三模式输出。由于动力分配机构与主减速器从动齿轮直接传动，所以第三模式下电机端的传动路径非常短，大大提高传动效率。
(10)在第三模式的混合动力驱动模式下，当发动机换挡产生动力丢失而导致换挡顿挫时，可由电机补充发动机因换挡丢失的动力，以解决传统变速箱换挡时导致的换挡顿挫问题，使换挡过程更平顺，提升驾驶体验。
附图说明
图1是本申请实施例提供的混合动力驱动系统的框架图；
图2是本申请第一实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；
图3是本申请第二实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；
图4是本申请实施例提供的车辆的框架图。
说明书中的附图标记如下：
1000、车辆；
100、混合动力驱动系统；
1、电机；101、电机的输出轴；
2、发动机；
3、动力分配机构；301、电机动力分配轴；302、第一齿轮；303、第二齿轮；304、电机中间轴；305、第一中间齿轮；306、第二中间齿轮；307、第三中间齿轮；308、输入齿轮；S1、第一同步器；S2、第二同步器；S3、第三同步器；
4、变速机构；401、离合装置；402、输入轴；403、输出轴；404、一挡主动齿轮；405、二挡主动齿轮；406、三挡主动齿轮；407、四挡主动齿轮；408、五挡主动齿轮；409、一挡从动齿轮；410、二挡从动齿轮；411、三挡从动齿轮；412、四挡从动齿轮；413、五挡从动齿轮；414、输出齿轮；415、倒挡轴；416、倒挡主动齿轮；417、倒挡中间齿轮；4171、倒挡第一中间齿轮；4172、倒挡第二中间齿轮；418、倒挡从动齿轮；S4、1/2挡同步器；S5、3/4挡同步器；S6、5挡同步器；
5、主减速器；501、差速器；502、主减速器从动齿轮；
6、飞轮；
7、电机主动齿轮；
8、电机从动齿轮。
具体实施方式
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下接合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中的第一模式是指电机的动力输入到飞轮，第二模式是指电机的动力输入到变速箱输入端(输入轴)，第三模式是指电机的动力输入到变速箱输出端(输出轴、输出齿轮、主减速器从动齿轮)。
混合动力驱动系统中，一种是，将电机设置在离合器和变速箱之间，这样就会使轴向尺寸加长，使总成的空间布置变得更有难度。还有一种是，将离合器和电机集成于一体，这样就可以解决轴向尺寸过大的问题，不过这样又会对集成工艺提出较高要求，增加技术难度，提高加工成本。
另外，电机和发动机的动力都是通过离合器传递输出，不可避免的加重离合器的使用负担；并且，在混合驱动时，受限于离合器最大输入扭矩限制，需要对发动机和电机的耦合扭矩进行限制，降低了车辆的动力性能。
混合动力驱动系统中，将电机设置在变速箱的输出轴上，可通过单独的纯电动路径驱动车轮，其动力不经过离合器，不受离合器输入扭矩限制。当行驶换挡发动机的动力断开时，便可实现由电机的动力补充换挡过程丢失的发动机动力继续驱动车轮，从而保持车辆行驶过程中的平顺性。但是，由于空间因素影响，为了避让变速箱中的倒挡轴及输出轴等部件，混合动力变速箱中通常将电机设计为通过惰轮机构连接到变速箱，这样就会造成因惰轮的存在而使变速箱占用空间更大，不利于整车的空间布置和轻量化。并且，也会造成电机端到车轮端的传递路径加长，降低传递效率。另外，电机与主减速器无法实现动力解耦，当车辆静止时，电机无法运行。在停车等待时无法发电，会导致电量下降、无法平衡。
因此使系统可选择性地切换第一模式和第二模式两种运行模式，便可根据不同的需求目标从而选择不同的运行模式，使系统可以兼具第一模式和第二模式的特点。
例如，一种混合动力驱动系统，电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，通过在一轴设置第一模式同步器，在二轴设置第二模式同步器，使车辆可以实现第一模式与第二模式两种模式的切换。不过电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，无论是第一模式还是第二模式运行时，电机到车轮端的传动路径都比较长，这会导致电机驱动时的传动效率较低。电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，电机输出时传动路径上会与发动机共用挡位齿轮的速比，这对第一模式、第二模式及发电模式时电机端齿轮的速比匹配及齿轮设计会带来一定难度。又有，无论是第一模式还是第二模式驱动，电机都会通过变速箱的5挡齿轮及变速箱的输出轴进行动力传递，考虑到还有发动机端的5挡齿轮及输出轴使用率，这会大大加大5挡齿轮及输出轴所承受的载荷，这就对5挡齿轮及输出轴的强度和寿命提出更高的要求，提高工艺成本。另外，电机主动齿轮通过惰轮耦合到5挡主动齿轮上，电机端与发动机端共用同一个输出轴及输出齿轮，并在一轴设置第一模式同步器，在二轴设置第二模式同步器，导致电机端传动部分与传统变速箱部分的传动路径重合度较高，两个传动部分无法相互独立，相互之间会有影响，比如，用户选择第二模式混合动力加速时，从混合动力4挡切换到混合动力5挡时，无法切换成第二模式混合动力5挡，而需要先选择切换到第一模式，实现混合动力5挡；还有第二模式EV高速行驶电量偏低想要切换5挡混合动力时，同样需要先切换到第一模式，实现切换到混合动力5挡输出，使系统的控制策略变得复杂，难度增加。
此外，在混合动力驱动系统中，电机端与发动机端共用同一个输出轴及输出齿轮，输出轴功率扭矩负载大，输出轴的强度要求更高且寿命受影响，输出轴的轴径需要更大，输出齿轮的直径及厚度均需要更大，系统成本较高，体积较大，重量较重，影响整车性能。
本申请实施例提供的混合动力驱动系统，包括发动机、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构及主减速器，所述电机动力装置包括电机和动力分配机构。
所述变速机构包括离合装置、至少一个输入轴和至少一个输出轴，所述输入轴上设置有至少1个前进挡主动齿轮，所述输出轴上设置有与所述前进挡主动齿轮对应啮合的至少1个前进挡从动齿轮，所述离合装置的输入端与所述发动机连接，所述离合装置的输出端与所述输入轴连接，所述输出轴与所述主减速器连接以传输动力。
所述发动机与离合装置之间连接有飞轮。飞轮可以是单质量飞轮或双质量飞轮。飞轮具有与下述的第三中间齿轮啮合的外齿圈。
所述动力分配机构包括电机动力分配轴、模式选择装置、第一齿轮、第二齿轮、电机中间轴、第一中间齿轮、第二中间齿轮及输入齿轮，所述电机动力分配轴独立于所述变速机构设置，且所述电机动力分配轴独立于所述电机设置，所述电机动力分配轴连接所述电机以接收所述电机的动力。
所述第一齿轮及第二齿轮设置在所述电机动力分配轴上，所述第一中间齿轮及第二中间齿轮设置在所述电机中间轴上，所述输入齿轮设置在所述输入轴上，所述第二中间齿轮同时与所述第二齿轮及输入齿轮啮合，所述第一齿轮与飞轮动力耦合，所述第一中间齿轮与变速箱输出端动力耦合；其中，所述变速箱输出端包括输出轴、设置在所述输出轴上的输出齿轮及与所述输出齿轮啮合的主减速器的主减速器从动齿轮。即，所述第一中间齿轮可与输出轴、输出齿轮及主减速器从动齿轮变的其中一个直接动力耦合。
在一些实施例中，第一中间齿轮与输出齿轮啮合。
在一些实施例中，第一中间齿轮与主减速器从动齿轮啮合。
所述模式选择装置可选择性地连接所述电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端。
离合装置为单一离合器、双离合器或其他合适的离合器，例如干式离合器及湿式离合器。
所述主减速器包括差速器及主减速器从动齿轮，所述主减速器从动齿轮集成在差速器的壳体上，所述主减速器从动齿轮与变速机构的输出轴上的输出齿轮啮合。
在一些实施例中，模式选择装置包括三个同步器，通过三个同步器实现第一模式、第二模式及第三模式。具体为，所述第一齿轮及第二齿轮空套在所述电机动力分配轴上，所述第一中间齿轮固定在所述电机中间轴上，所述第二中间齿轮空套在所述电机中间轴上，所述输入齿轮空套在所述输入轴上；所述模式选择装置包括第一同步器、第二同步器及第三同步器，所述第一同步器设置在所述电机动力分配轴上且位于所述第一齿轮与第二齿轮之间，所述第一同步器可选择性地与第一齿轮及第二齿轮接合或断开，所述第二同步器设置在所述输入轴上且位于所述输入齿轮的轴向一侧，所述第二同步器可选择性地与输入齿轮接合或断开，所述第三同步器设置在所述电机中间轴上且位于所述第二中间齿轮的轴向一侧，所述第三同步器可选择性地与第二中间齿轮接合或断开；所述第一同步器与所述第一齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮断开，所述第三同步器与所述第二中间齿轮断开，所述混合动力驱动系统切换至第一模式；所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮接合，所述第三同步器与所述第二中间齿轮断开，所述混合动力驱动系统切换至第二模式；所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮断开，所述第三同步器与所述第二中间齿轮接合，所述混合动力驱动系统切换至第三模式。
在一些实施例中，所述第二同步器单独设置。这样，控制更为简单。
在一些实施例中，所述第二同步器与变速箱的其中一个挡位同步器共用。可以缩短输入轴的轴向空间，减少一个挡位同步器。
在一些实施例中，所述电机动力分配轴的一端固定连接在所述电机的转子组件上。电机与电机动力分配轴之间直接传动，不需要中间传递机构，结构简单。
在一些实施例中，所述混合动力驱动系统还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴上且与所述电机主动齿轮直接啮合的电机从动齿轮。这样，电机动力分配轴经由电机主动齿轮及电机从动齿轮与电机连接，因而能够自由地设定发动机与电机的速度比，使发动机与电机用作发电机时的高效率区域匹配，能够实现发电效率的提高。
在一些实施例中，所述混合动力驱动系统还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮以及固定在一惰轮轴上的惰轮，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴上的电机从动齿轮，所述惰轮同时与所述电机主动齿轮及电机从动齿轮啮合。电机主动齿轮通过惰轮与电机动力分配轴上的电机从动齿轮动力连接，可在AMT变速箱结构改变较小的情况下实现电机的动力介入。
在一些实施例中，所述第一齿轮通过一空套在所述电机中间轴上的第三中间齿轮与所述飞轮动力耦合，所述第三中间齿轮同时与所述第一齿轮及飞轮啮合。通过设置第三中间齿轮，以满足尺寸较大的电机的空间布置问题。
在一些实施例中，所述第一齿轮与飞轮直接啮合。当电机尺寸较小时，可使用此方案，使系统空间更紧凑。
在一些实施例中，所述变速机构的输入轴上其中一个挡位主动齿轮复用为所述输入齿轮。这样，能够缩短变速机构的轴向空间，减少一个齿轮数量，间接的减重及降低成本。
在一些实施例中，所述输入齿轮单独设置在所述变速机构的输入轴上。相对于所述变速机构的输入轴上其中一个挡位主动齿轮复用为所述输入齿轮，控制策略更为简单，挡位齿轮的寿命及强度要求更低，加工成本降低。
在一些实施例中，所述变速机构包括多个前进挡主动齿轮及多个前进挡从动齿轮，多个所述前进挡主动齿轮包括一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮、四挡主动齿轮及五挡主动齿轮，多个所述前进挡从动齿轮包括一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮、四挡从动齿轮及五挡从动齿轮；所述一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮及四挡主动齿轮固定在输入轴上，所述五挡从动齿轮空套在所述输入轴上，所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮及四挡从动齿轮空套在所述输出轴上，所述五挡从动齿轮固定在所述输出轴上；所述一挡主动齿轮与一挡从动齿轮啮合，所述二挡主动齿轮与二挡从动齿轮啮合，所述三挡主动齿轮与三挡从动齿轮啮合，所述四挡主动齿轮与四挡从动齿轮啮合，所述五挡主动齿轮与五挡从动齿轮啮合；所述输出齿轮固定在所述输出轴上；所述输入轴上设置有位于所述五挡主动齿轮的轴向一侧的5挡同步器，所述5挡同步器可选择性地与所述五挡主动齿轮接合或断开；所述输出轴上设置有位于所述一挡从动齿轮与二挡从动齿轮之间的1/2挡同步器及位于所述三挡从动齿轮与五挡从动齿轮之间的3/4挡同步器，所述1/2挡同步器可选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开，所述3/4挡同步器可选择性地与所述三挡从动齿轮及四挡从动齿轮接合或断开。
在一些实施例中，所述变速机构还包括倒挡轴、倒挡主动齿轮、倒挡中间齿轮及倒挡从动齿轮，所述倒挡主动齿轮空套在所述输入轴上，所述倒挡从动齿轮固定在所述输出轴上，所述倒挡中间齿轮固定在所述倒挡轴上，所述倒挡中间齿轮同时与倒挡主动齿轮及倒挡从动齿轮啮合；所述倒挡主动齿轮与变速机构的其中一个挡位共用挡位同步器。
在一些实施例中，所述变速机构还包括倒挡轴、倒挡主动齿轮、倒挡中间齿轮及倒挡从动齿轮，所述倒挡主动齿轮空套在所述输入轴上，所述倒挡从动齿轮固定在所述输出轴上，所述倒挡中间齿轮固定在所述倒挡轴上，所述倒挡中间齿轮同时与倒挡主动齿轮及倒挡从动齿轮啮合；所述倒挡主动齿轮单独设置倒挡同步器。
单独设置的倒挡轴，可以减少共用齿轮的数量，系统空间布置更加灵活。
在一些实施例中，所述倒挡中间齿轮为包括同轴连接的倒挡第一中间齿轮及倒挡第二中间齿轮的双联齿轮，所述倒挡第一中间齿轮与所述倒挡主动齿轮啮合，所述倒挡第二中间齿轮与所述倒挡从动齿轮啮合。
在一些实施例中，所述变速机构不包含倒挡轴和倒挡相关齿轮，而是借助电机的反转直接实现倒挡。系统零件少，结构简单，成本低。
本申请实施例的混合动力驱动系统，模式选择装置可选择性地连接电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端(输出轴、输出齿轮、主减速器从动齿轮)，使混合动力驱动系统的电机可以在第一模式、第二模式及第三模式之间切换。电机动力分配轴独立于变速机构设置，且电机动力分配轴独立于电机设置，单独设置的动力分配轴，合理利用了系统径向空间，不需要对原有的发动机的变速机构做很大的改动，动力分配机构可单独传动电机的动力到车轮端(主减速器)而不经过变速机构的传动路径(即无需借助变速机构的输入轴与输出轴)，电机端传动部分与传统变速机构部分的传动路径重合度较低(或者不重合)，缩短电机驱动及发电时的传动路径，这样使系统的控制更为简单且效率更高，且同时保证了电机的高效传动，一定程度解决了传动效率与空间排布的矛盾。动力分配机构与飞轮、变速机构的输入轴和变速箱输出端的传动都为直接传动，使混合动力驱动系统实现三种模式的同时，将传动路径做到最短，大大提高了系统的传动效率。此混合动力驱动系统可应用于双离合、AMT等混合动力技术。
此外，本申请实施例的混合动力驱动系统及车辆还具有以下优点：
(1)模式选择装置可选择性地连接所述电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端，使混合动力驱动系统可以实现纯燃油驱动模式、第一模式、第二模式及第三模式，第一模式下具有混合动力驱动模式、行车发电模式及驻车发电模式，并可实现快速启动发动机；第二模式下具有纯电动驱动模式、混合动力驱动模式、行车发电模式及驻车发电模式；第三模式下具有纯电动驱动模式、混合动力驱动模式、行车发电模式及减速/制动能量回收模式。可见，该混合动力驱动系统能够实现较多的工作模式，对应于不同工况，选择合适的工作模式，在不降低动力性的情况下，有利于降低能耗。根据整车的不同需求目标可选择不同的运行模式，实现“一车多模”，丰富车辆的功能性。
(2)电机动力分配轴布置在变速机构的径向空间，电机动力分配轴不仅可以与电机紧凑排布，还能根据不同车身平台、不同空间灵活排布。
(3)第一模式下，发动机工作，离合装置接合，发动机挡位同步器做相应动作，电机用作驱动电机，电机通过电机动力分配轴、第一齿轮、第三中间齿轮、飞轮将电机的动力和发动机的动力耦合共同从离合装置输入，通过发动机各挡位共同驱动车轮，实现第一模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机和发动机的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(4)第一模式下，发动机工作，离合装置断开，电机用作发电机，可将发动机的动力通过飞轮、第三中间齿轮、第一齿轮、电机动力分配轴传送到电机端，实现驻车发电功能。通过增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
(5)第一模式下，离合装置断开时，电机作为驱动电机，将电机动力通过电机动力分配轴、第一齿轮、第三中间齿轮、飞轮传递到发动机从而实现快速启动发动机。
(6)第二模式下，发动机不工作，离合装置断开，发动机挡位同步器做相应动作，电机用作驱动电机，电机动力通过电机动力分配轴、第二齿轮、第二中间齿轮、输入齿轮输入到变速机构的输入轴，通过各挡位齿轮输出到主减速器，实现第二模式的全挡位纯电动输出。当系统处于第二模式时，电机可替代发动机实现全挡位驱动，对电机的选型要求也会降低。
(7)第二模式下，发动机工作，离合装置接合，发动机挡位同步器做相应动作，电机用作驱动电机，电机动力通过电机动力分配轴、第二齿轮、第二中间齿轮、输入齿轮与发动机动力在输入轴进行耦合，通过发动机各挡位共同驱动车轮，实现第二模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机和发动机的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(8)第二模式下，发动机工作，离合装置接合，发动机挡位同步器不动作，电机用作发电机，可将发动机的动力通过输入齿轮、第二中间齿轮、第二齿轮、电机动力分配轴传送到电机端，实现驻车发电功能。通过齿轮传动，实现增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
(9)第三模式下，电机动力通过动力分配轴、第二齿轮、第二中间齿轮、电机中间轴、第一中间齿轮和主减速器从动齿轮传送到主减速器，实现电机的第三模式输出。由于动力分配机构与主减速器从动齿轮直接传动，所以第三模式下电机端的传动路径非常短，大大提高传动效率。
(10)在第三模式的混合动力驱动模式下，当发动机换挡产生动力丢失而导致换挡顿挫时，可由电机补充发动机因换挡丢失的动力，以解决传统变速箱换挡时导致的换挡顿挫问题，使换挡过程更平顺，提升驾驶体验。
若电机的轴向较短，可将倒挡轴及倒挡相关齿轮(倒挡主动齿轮、倒挡中间齿轮、倒挡从动齿轮)置于远离发动机的变速机构的尾端，倒挡轴与电机在输入轴和输出轴所在平面的同一侧，将倒挡轴缩短，将倒挡轴上的两个齿轮(倒挡第一中间齿轮及倒挡第二中间齿轮)做成双联齿以将倒挡轴做到最短化，这样可将电机置于倒挡轴与动力分配机构之间，使总成空间更紧凑。若电机轴向较长，可能会出现电机与变速机构倒挡轴或齿轮干涉。一般情况下会选择增加惰轮机构来避免电机与倒挡轴或齿轮干涉，不过此种方法又会使总成的高度增加，重量增加，使系统在整车的空间布置难度增加。
在本申请中，选择将倒挡轴与电机分布在输入轴的轴线和输出轴的轴线所在平面的两侧，使电机不会与倒挡轴或倒挡相关齿轮产生干涉，这样，本申请的混合动力系统不需添加惰轮便可解决电机的空间布置问题，提高电机端的传动效率。
另外，通过倒挡轴一侧还需要布置电液模块，如果倒挡轴处于变速机构中间位置，则电液模块就无法布置。因此为了避让电液模块，选择将倒挡轴缩短，将倒挡轴上的倒挡从动齿轮做成包含倒挡第一中间齿轮与第二齿轮圈的双联齿轮以将倒挡轴做到最短化，并将倒挡轴及倒挡相关齿轮设置在远离发动机的变速机构的尾端，这样便可在倒挡轴和发动机之间留下空间布置电液模块，最大化地利用变速箱的有效空间，使轴向空间更紧凑。
以下接合图1至图3，详细描述本申请的多个实施例。
第一实施例
如图1及图2所示，本申请第一实施例提供的混合动力驱动系统100，包括发动机2、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构4及主减速器5，所述电机动力装置包括电机1和动力分配机构。
所述变速机构4包括离合装置401、输入轴402及输出轴403，所述输入轴402上设置有5个前进挡主动齿轮，即，一挡主动齿轮404、二挡主动齿轮405、三挡主动齿轮406、四挡主动齿轮407及五挡主动齿轮408。所述输出轴403上设置有与所述前进挡主动齿轮对应啮合的5个前进挡从动齿轮，即，一挡从动齿轮409、二挡从动齿轮410、三挡从动齿轮411、四挡从动齿轮412及五挡从动齿轮413。
所述动力分配机构包括电机动力分配轴301、模式选择装置、第一齿轮302、第二齿轮303、电机中间轴304、第一中间齿轮305、第二中间齿轮306、第三中间齿轮307及输入齿轮308，所述电机动力分配轴301独立于所述变速机构4设置，且所述电机动力分配轴301独立于所述电机1设置，所述电机动力分配轴301连接所述电机1以接收所述电机1的动力。
所述发动机2与离合装置401之间连接有飞轮6。飞轮6可以是单质量飞轮6或双质量飞轮6。飞轮6具有与第三中间齿轮307啮合的外齿圈。
所述主减速器5包括差速器501及主减速器从动齿轮502，所述主减速器从动齿轮502集成在差速器501的壳体上，所述主减速器从动齿轮502与变速机构4的输出轴403上的输出齿轮414啮合。
所述第一齿轮302及第二齿轮303空套在所述电机动力分配轴301上，所述第一中间齿轮305固定在所述电机中间轴304上，所述第二中间齿轮306空套在所述电机中间轴304上，所述输入齿轮308空套在所述输入轴402上，所述第二中间齿轮306同时与所述第二齿轮303及输入齿轮308啮合，所述第三中间齿轮307同时与所述第一齿轮302及飞轮6啮合，以使第一齿轮302与飞轮6动力耦合，所述第一中间齿轮305与主减速器从动齿轮502直接啮合，以使得所述第一中间齿轮305与变速箱输出端动力耦合。其中，所述变速箱输出端包括输出轴403、设置在所述输出轴403上的输出齿轮414及与所述输出齿轮414啮合的主减速器5的主减速器从动齿轮502。第一实施例中，所述第一中间齿轮305与变速箱输出端动力耦合，是指，所述第一中间齿轮305与主减速器从动齿轮502直接啮合。
第一实施例中，所述混合动力驱动系统100还包括固定在所述电机的输出轴101上的电机主动齿轮7，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴301上且与所述电机主动齿轮7直接啮合的电机从动齿轮8。这样，电机动力分配轴301经由电机主动齿轮7及电机从动齿轮8与电机1连接，因而能够自由地设定发动机2与电机1的速度比，使发动机2与电机1用作电机时的高效率区域匹配，能够实现发电效率的提高。
第一实施例中，所述模式选择装置包括第一同步器S1、第二同步器S2及第三同步器S3，所述第一同步器S1设置在所述电机动力分配轴301上且位于所述第一齿轮302与第二齿轮303之间，所述第一同步器S1可选择性地与第一齿轮302及第二齿轮303接合或断开，所述第二同步器S2设置在所述输入轴402上且位于所述输入齿轮308的轴向一侧，所述第二同步器S2可选择性地与输入齿轮308接合或断开，所述第三同步器S3设置在所述电机中间轴304上且位于所述第二中间齿轮306的轴向一侧，所述第三同步器S3可选择性地与第二中间齿轮306接合或断开。
所述第一同步器S1与所述第一齿轮302接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式；所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308接合，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式；所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306接合，所述混合动力驱动系统100切换至第三模式。
所述一挡主动齿轮404、二挡主动齿轮405、三挡主动齿轮406及四挡主动齿轮407固定在输入轴402上，所述五挡从动齿轮413空套在所述输入轴402上，所述一挡从动齿轮409、二挡从动齿轮410、三挡从动齿轮411及四挡从动齿轮412空套在所述输出轴403上，所述五挡从动齿轮413固定在所述输出轴403上；所述一挡主动齿轮404与一挡从动齿轮409啮合，所述二挡主动齿轮405与二挡从动齿轮410啮合，所述三挡主动齿轮406与三挡从动齿轮411啮合，所述四挡主动齿轮407与四挡从动齿轮412啮合，所述五挡主动齿轮408与五挡从动齿轮413啮合；所述输出齿轮414固定在所述输出轴403上。
所述输出轴403上设置有位于所述一挡从动齿轮409与二挡从动齿轮410之间的1/2挡同步器S4及位于所述三挡从动齿轮411与五挡从动齿轮413之间的3/4挡同步器S5，所述1/2挡同步器S4可选择性地与所述一挡从动齿轮409及二挡从动齿轮410接合或断开，所述3/4挡同步器S5可选择性地与所述三挡从动齿轮411及四挡从动齿轮412接合或断开。
第一实施例中，所述变速机构4还包括倒挡轴415、倒挡主动齿轮416、倒挡中间齿轮417及倒挡从动齿轮418，所述倒挡主动齿轮416空套在所述输入轴402上，所述倒挡从动齿轮418固定在所述输出轴403上，所述倒挡中间齿轮417固定在所述倒挡轴415上，所述倒挡中间齿轮417同时与倒挡主动齿轮416及倒挡从动齿轮418啮合。所述5挡同步器S6位于所述五挡主动齿轮408与倒挡主动齿轮416之间，所述5挡同步器S6可选择性地与所述五挡主动齿轮408及倒挡主动齿轮416接合或断开。
所述倒挡中间齿轮417为包括同轴连接的倒挡第一中间齿轮4171及倒挡第二中间齿轮4172的双联齿轮，所述倒挡第一中间齿轮4171与所述倒挡主动齿轮416啮合，所述倒挡第二中间齿轮4172与所述倒挡从动齿轮418啮合。将倒挡轴415上的两个齿轮(倒挡第一中间齿轮4171及倒挡第二中间齿轮4172)做成双联齿(即倒挡中间齿轮417)以将倒挡轴415做到最短化，这样可将电机1置于倒挡轴415与动力分配机构之间，使总成空间更紧凑。
第一实施例中，倒挡与5挡共用同步器，可以节省一个同步器，以缩减系统成本。
所述发动机2与所述输入轴402同轴布置，所述输入轴402、输出轴403及电机动力分配轴301均不在同一直线上。电机动力分配轴301布置在变速机构4的径向空间，电机动力分配轴301不仅可以与电机1紧凑排布，还能根据不同车身平台、不同空间灵活排布。
第一实施例中，当所述第一同步器S1与所述第一齿轮302接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式。分以下几种情况：
(1)第一模式下，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1通过电机动力分配轴301、第一齿轮302、第三中间齿轮307、飞轮6将电机1的动力和发动机2的动力耦合共同从离合装置401输入，通过发动机2各挡位共同驱动车轮，实现第一模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机1和发动机2的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(2)第一模式下，发动机2工作，离合装置401断开，电机1用作发电机1，可将发动机2的动力通过飞轮6、第三中间齿轮307、第一齿轮302、电机动力分配轴301传送到电机1端，实现驻车发电功能。通过增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
(3)第一模式下，离合装置401断开时，电机1作为驱动电机1，将电机1动力通过电机动力分配轴301、第一齿轮302、第三中间齿轮307、飞轮6传递到发动机2从而实现快速启动发动机2。
第一实施例中，当所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308接合，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式。分以下几种情况：
(1)第二模式下，发动机2不工作，离合装置401断开，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1动力通过电机动力分配轴301、第二齿轮303、第二中间齿轮306、输入齿轮308输入到变速机构4的输入轴402，通过各挡位齿轮输出到主减速器5，实现第二模式的全挡位纯电动输出。当系统处于第二模式时，电机1可替代发动机2实现全挡位驱动，对电机1的选型要求也会降低。
(2)第二模式下，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1动力通过电机动力分配轴301、第二齿轮303、第二中间齿轮306、输入齿轮308与发动机2动力在输入轴402进行耦合，通过发动机2各挡位共同驱动车轮，实现第二模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机1和发动机2的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(3)第二模式下，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器不动作，电机1用作发电机1，可将发动机2的动力通过输入齿轮308、第二中间齿轮306、第二齿轮303、电机动力分配轴301传送到电机1端，实现驻车发电功能。通过齿轮传动，实现增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
第一实施例中，当所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306接合，所述混合动力驱动系统100切换至第三模式。第三模式下，电机1动力通过动力分配轴、第二齿轮303、第二中间齿轮306、电机中间轴304、第一中间齿轮305和主减速器从动齿轮502传送到主减速器5，实现电机1的第三模式输出。由于动力分配机构与主减速器从动齿轮502直接传动，所以第三模式下电机1端的传动路径非常短，大大提高传动效率。
在第三模式的混合动力驱动模式下，当发动机2换挡产生动力丢失而导致换挡顿挫时，可由电机1补充发动机2因换挡丢失的动力，以解决传统变速箱换挡时导致的换挡顿挫问题，使换挡过程更平顺，提升驾驶体验。
第一实施例的混合动力驱动系统100，通过离合装置401和各个同步器的选择性接合，可实现以下驱动模式：
(1)纯燃油驱动模式
要实现纯燃油模式5个挡位的动力输出，变速机构4的各个挡位同步器的拨叉在各个挡位的左右运动关系如下表1所示(此处的左右仅指的是图中的左右方向，并不限定实际工作时的方位，下同)：
表1
Figure BDA0001887923050000221
(2)第一模式
当所述第一同步器S1与所述第一齿轮302接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式。分以下几种工况：
1、混合动力输出：混合动力输出：发动机2输出的同时，启动电机1，可实现电机1的动力介入，从而实现混合动力的各挡位输出，各个同步器动作如下表2所示：
表2
Figure BDA0001887923050000231
2、行车发电：行车过程中，第一同步器S1接合第一齿轮302，电机1作为发电机1，发动机2的动力从车轮输出的同时，将部分动力通过飞轮6、第三中间齿轮307、第一齿轮302、电机动力分配轴301传送到电机1，实现行车发电。
3、驻车发电：当第一同步器S1接合第一齿轮302时，发动机2工作，离合装置401断开，发动机2挡位同步器不动作，电机1用作发电机1，可将发动机2的动力通过飞轮6、第三中间齿轮307、第一齿轮302、电机动力分配轴301传送到电机1端，实现驻车发电功能。
(3)第二模式
当所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308接合，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式，分以下几种工况：
1、纯电动工况：发动机2不工作，离合装置401断开，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1动力通过动力分配轴、第二齿轮303、第二中间齿轮306、输入齿轮308输入到变速机构4的输入轴402，通过各挡位齿轮输出到主减速器5，实现第二模式的全挡位纯电动输出。各同步器的动作如下表3：
表3
Figure BDA0001887923050000241
2、混合动力输出：发动机2输出的同时，启动电机1，可实现电机1的动力介入，从而实现混合动力的各挡挡位输出，同步器动作如下表4：
表4
Figure BDA0001887923050000242
3、行车发电：行车过程中，第一同步器S1接合第二齿轮303，第二同步器S2接合输入齿轮308，电机1作为发电机1，发动机2的动力从输入轴402输入的同时，将部分动力通过输入轴402、输入齿轮308、第二中间齿轮306、第二齿轮303、电机动力分配轴301传送到电机1，实现行车发电。
4、驻车发电：第一同步器S1接合第二齿轮303，第二同步器S2接合输入齿轮308，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器不动作，电机1用作发电机1，可将发动机2的动力通过输入齿轮308、第二中间齿轮306、第二齿轮303、电机动力分配轴301传送到电机1端，实现驻车发电功能。
(4)第三模式
当所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306接合，所述混合动力驱动系统100切换至第三模式，分以下几种工况：
1、纯电动工况：发动机2不工作，离合装置401断开，电机1动力通过动力分配轴、第二齿轮303、第二中间齿轮306、电机中间轴304、第一中间齿轮305和主减速器从动齿轮502传送到主减速器5，实现电机1的第三模式输出。
2、混合动力输出：发动机2输出的同时，启动电机1，可实现电机1的动力介入，从而实现混合动力的各挡位输出，同步器动作如下表5：
表5
Figure BDA0001887923050000251
3、行车发电：行车过程中，第一同步器S1接合第二齿轮303，第三同步器S3接合第二中间齿轮306，电机1作为发电机1，发动机2的动力从车轮输出的同时，将部分动力通过主减速器从动齿轮502、第一中间齿轮305、电机中间轴304、第二中间齿轮306、第二齿轮303、电机动力分配轴301传送到电机1，实现行车发电。
4、减速/制动能回收：减速或制动时，第一同步器S1接合第二齿轮303，第三同步器S3接合第二中间齿轮306，电机1作为发电机1，能量从车轮通过主减速器从动齿轮502、第一中间齿轮305、电机中间轴304、第二中间齿轮306、第二齿轮303、电机动力分配轴301传送到电机1，实现动能回收。
第二实施例
图3示出了本申请第二实施例的混合动力驱动系统100，包括发动机2、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构4及主减速器5，所述电机动力装置包括电机1和动力分配机构。
所述变速机构4包括离合装置401、输入轴402及输出轴403，所述输入轴402上设置有5个前进挡主动齿轮，即，一挡主动齿轮404、二挡主动齿轮405、三挡主动齿轮406、四挡主动齿轮407及五挡主动齿轮408。所述输出轴403上设置有与所述前进挡主动齿轮对应啮合的5个前进挡从动齿轮，即，一挡从动齿轮409、二挡从动齿轮410、三挡从动齿轮411、四挡从动齿轮412及五挡从动齿轮413。
所述动力分配机构包括电机动力分配轴301、模式选择装置、第一齿轮302、第二齿轮303、电机中间轴304、第一中间齿轮305、第二中间齿轮306、第三中间齿轮307及输入齿轮308，所述电机动力分配轴301独立于所述变速机构4设置，且所述电机动力分配轴301独立于所述电机1设置，所述电机动力分配轴301连接所述电机1以接收所述电机1的动力。
所述发动机2与离合装置401之间连接有飞轮6。飞轮6可以是单质量飞轮6或双质量飞轮6。飞轮6具有与第三中间齿轮307啮合的外齿圈。
所述主减速器5包括差速器501及主减速器从动齿轮502，所述主减速器从动齿轮502集成在差速器501的壳体上，所述主减速器从动齿轮502与变速机构4的输出轴403上的输出齿轮414啮合。
所述第一齿轮302及第二齿轮303空套在所述电机动力分配轴301上，所述第一中间齿轮305固定在所述电机中间轴304上，所述第二中间齿轮306空套在所述电机中间轴304上，所述输入齿轮308空套在所述输入轴402上，所述第二中间齿轮306同时与所述第二齿轮303及输入齿轮308啮合，所述第三中间齿轮307同时与所述第一齿轮302及飞轮6啮合，以使第一齿轮302与飞轮6动力耦合，所述第一中间齿轮305与主减速器从动齿轮502直接啮合，以使得所述第一中间齿轮305与变速箱输出端动力耦合。其中，所述变速箱输出端包括输出轴403、设置在所述输出轴403上的输出齿轮414及与所述输出齿轮414啮合的主减速器5的主减速器从动齿轮502。第一实施例中，所述第一中间齿轮305与变速箱输出端动力耦合，是指，所述第一中间齿轮305与主减速器从动齿轮502直接啮合。
第二实施例中，所述模式选择装置包括第一同步器S1、第二同步器S2及第三同步器S3，所述第一同步器S1设置在所述电机动力分配轴301上且位于所述第一齿轮302与第二齿轮303之间，所述第一同步器S1可选择性地与第一齿轮302及第二齿轮303接合或断开，所述第二同步器S2设置在所述输入轴402上且位于所述输入齿轮308的轴向一侧，所述第二同步器S2可选择性地与输入齿轮308接合或断开，所述第三同步器S3设置在所述电机中间轴304上且位于所述第二中间齿轮306的轴向一侧，所述第三同步器S3可选择性地与第二中间齿轮306接合或断开。
所述第一同步器S1与所述第一齿轮302接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式；所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308接合，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式；所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306接合，所述混合动力驱动系统100切换至第三模式。
所述一挡主动齿轮404、二挡主动齿轮405、三挡主动齿轮406及四挡主动齿轮407固定在输入轴402上，所述五挡从动齿轮413空套在所述输入轴402上，所述一挡从动齿轮409、二挡从动齿轮410、三挡从动齿轮411及四挡从动齿轮412空套在所述输出轴403上，所述五挡从动齿轮413固定在所述输出轴403上；所述一挡主动齿轮404与一挡从动齿轮409啮合，所述二挡主动齿轮405与二挡从动齿轮410啮合，所述三挡主动齿轮406与三挡从动齿轮411啮合，所述四挡主动齿轮407与四挡从动齿轮412啮合，所述五挡主动齿轮408与五挡从动齿轮413啮合；所述输出齿轮414固定在所述输出轴403上。
所述输出轴403上设置有位于所述一挡从动齿轮409与二挡从动齿轮410之间的1/2挡同步器S4及位于所述三挡从动齿轮411与五挡从动齿轮413之间的3/4挡同步器S5，所述1/2挡同步器S4可选择性地与所述一挡从动齿轮409及二挡从动齿轮410接合或断开，所述3/4挡同步器S5可选择性地与所述三挡从动齿轮411及四挡从动齿轮412接合或断开。
第二实施例中，所述变速机构4还包括倒挡轴415、倒挡主动齿轮416、倒挡中间齿轮417及倒挡从动齿轮418，所述倒挡主动齿轮416空套在所述输入轴402上，所述倒挡从动齿轮418固定在所述输出轴403上，所述倒挡中间齿轮417固定在所述倒挡轴415上，所述倒挡中间齿轮417同时与倒挡主动齿轮416及倒挡从动齿轮418啮合。所述5挡同步器S6位于所述五挡主动齿轮408与倒挡主动齿轮416之间，所述5挡同步器S6可选择性地与所述五挡主动齿轮408及倒挡主动齿轮416接合或断开。
所述倒挡中间齿轮417为包括同轴连接的倒挡第一中间齿轮4171及倒挡第二中间齿轮4172的双联齿轮，所述倒挡第一中间齿轮4171与所述倒挡主动齿轮416啮合，所述倒挡第二中间齿轮4172与所述倒挡从动齿轮418啮合。将倒挡轴415上的两个齿轮(倒挡第一中间齿轮4171及倒挡第二中间齿轮4172)做成双联齿(即倒挡中间齿轮417)以将倒挡轴415做到最短化，这样可将电机1置于倒挡轴415与动力分配机构之间，使总成空间更紧凑。
第二实施中，倒挡与5挡共用同步器，可以节省一个同步器，以缩减系统成本。
所述发动机2与所述输入轴402同轴布置，所述输入轴402、输出轴403及电机动力分配轴301均不在同一直线上。电机动力分配轴301布置在变速机构4的径向空间，电机动力分配轴301不仅可以与电机1紧凑排布，还能根据不同车身平台、不同空间灵活排布。
第二实施例中，当所述第一同步器S1与所述第一齿轮302接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第一模式。分以下几种情况：
(1)第一模式下，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1通过电机动力分配轴301、第一齿轮302、第三中间齿轮307、飞轮6将电机1的动力和发动机2的动力耦合共同从离合装置401输入，通过发动机2各挡位共同驱动车轮，实现第一模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机1和发动机2的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(2)第一模式下，发动机2工作，离合装置401断开，电机1用作发电机1，可将发动机2的动力通过飞轮6、第三中间齿轮307、第一齿轮302、电机动力分配轴301传送到电机1端，实现驻车发电功能。通过增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
(3)第一模式下，离合装置401断开时，电机1作为驱动电机1，将电机1动力通过电机动力分配轴301、第一齿轮302、第三中间齿轮307、飞轮6传递到发动机2从而实现快速启动发动机2。
第二实施例中，当所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308接合，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306断开，所述混合动力驱动系统100切换至第二模式。分以下几种情况：
(1)第二模式下，发动机2不工作，离合装置401断开，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1动力通过电机动力分配轴301、第二齿轮303、第二中间齿轮306、输入齿轮308输入到变速机构4的输入轴402，通过各挡位齿轮输出到主减速器5，实现第二模式的全挡位纯电动输出。当系统处于第二模式时，电机1可替代发动机2实现全挡位驱动，对电机1的选型要求也会降低。
(2)第二模式下，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器做相应动作，电机1用作驱动电机1，电机1动力通过电机动力分配轴301、第二齿轮303、第二中间齿轮306、输入齿轮308与发动机2动力在输入轴402进行耦合，通过发动机2各挡位共同驱动车轮，实现第二模式的全挡位混合动力输出，通过耦合电机1和发动机2的动力，可以增大系统的驱动力，提升动力性。
(3)第二模式下，发动机2工作，离合装置401接合，发动机2挡位同步器不动作，电机1用作发电机1，可将发动机2的动力通过输入齿轮308、第二中间齿轮306、第二齿轮303、电机动力分配轴301传送到电机1端，实现驻车发电功能。通过齿轮传动，实现增速比驻车发电，进一步提高发电效率。
第二实施例中，当所述第一同步器S1与所述第二齿轮303接合，所述第二同步器S2与所述输入齿轮308断开，所述第三同步器S3与所述第二中间齿轮306接合，所述混合动力驱动系统100切换至第三模式。第三模式下，电机1动力通过动力分配轴、第二齿轮303、第二中间齿轮306、电机中间轴304、第一中间齿轮305和主减速器从动齿轮502传送到主减速器5，实现电机1的第三模式输出。由于动力分配机构与主减速器从动齿轮502直接传动，所以第三模式下电机1端的传动路径非常短，大大提高传动效率。
在第三模式的混合动力驱动模式下，当发动机2换挡产生动力丢失而导致换挡顿挫时，可由电机1补充发动机2因换挡丢失的动力，以解决传统变速箱换挡时导致的换挡顿挫问题，使换挡过程更平顺，提升驾驶体验。
第一实施例的混合动力驱动系统100应用于插电式混合动力系统，电机1功率需求较大，需要选用的电机1尺寸较大，因而，电机1通过一级齿轮传动(电机主动齿轮7与电机从动齿轮8)连接到电机动力分配轴301上。
第二实施例中，系统中电机1的功率需求较小，选用小型电机，电机1的转子组件直接连接在电机动力分配轴301上。相对于第一实施例，减少电机主动齿轮7与电机从动齿轮8，成本更低。这样，电机1与电机动力分配轴301之间直接传动，不需要中间传递机构，结构简单。
在挡位的选择上，申请人从经济性、动力性等方面对系统分别采用四个挡、五个挡、六个挡进行了仿真分析。经济性方面，五个挡比四个挡经济2％，六个挡比四个挡经济2％，五挡比六挡经济千分之一。动力性方面，纯发动机模式下，五个挡比四个挡快4.4％，六个挡比四个挡快10.2％，六个挡较五个挡快6.1％。HEV模式下，五个挡比四个挡快0.4％，六个挡比四个挡快1.7％，六个挡较五个挡快1.2％。综合考虑混合动力系统的动力性、经济性及能耗指标后，选择最优设计方案为五个挡，使系统结构趋于精简，动力性、经济性等方面也有优势。
因而，上述实施例中，变速机构4具有5个前进挡，即变速机构4采用5挡。
然而，在其它实施例中，也可以是1-4个或6-12个前进挡，即变速机构4也采用1-4挡或6-12挡。
本申请实施例还提供一种车辆1000，其包括上述实施例的混合动力驱动系统100。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括发动机、变速箱及电机动力装置，所述变速箱包括变速机构及主减速器，所述电机动力装置包括电机和动力分配机构；其中，
所述变速机构包括离合装置、至少一个输入轴和至少一个输出轴，所述输入轴上设置有至少1个前进挡主动齿轮，所述输出轴上设置有与所述前进挡主动齿轮对应啮合的至少1个前进挡从动齿轮，所述离合装置的输入端与所述发动机连接，所述离合装置的输出端与所述输入轴连接，所述输出轴与所述主减速器连接以传输动力；
所述发动机与离合装置之间连接有飞轮；
所述动力分配机构包括电机动力分配轴、模式选择装置、第一齿轮、第二齿轮、电机中间轴、第一中间齿轮、第二中间齿轮及输入齿轮，所述电机动力分配轴连接所述电机以接收所述电机的动力；
所述第一齿轮及第二齿轮设置在所述电机动力分配轴上，所述第一中间齿轮及第二中间齿轮设置在所述电机中间轴上，所述输入齿轮设置在所述输入轴上，所述第二中间齿轮同时与所述第二齿轮及输入齿轮啮合，所述第一齿轮与飞轮动力耦合，所述第一中间齿轮与变速箱输出端动力耦合；其中，所述变速箱输出端包括输出轴、设置在所述输出轴上的输出齿轮及与所述输出齿轮啮合的主减速器的主减速器从动齿轮；
所述模式选择装置可选择性地连接所述电机和飞轮、电机和输入轴或电机和变速箱输出端。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述电机动力分配轴独立于所述变速机构设置，且所述电机动力分配轴独立于所述电机设置。
3.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一中间齿轮与主减速器从动齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮及第二齿轮空套在所述电机动力分配轴上，所述第一中间齿轮固定在所述电机中间轴上，所述第二中间齿轮空套在所述电机中间轴上，所述输入齿轮空套在所述输入轴上；
所述模式选择装置包括第一同步器、第二同步器及第三同步器，所述第一同步器设置在所述电机动力分配轴上且位于所述第一齿轮与第二齿轮之间，所述第一同步器可选择性地与第一齿轮及第二齿轮接合或断开，所述第二同步器设置在所述输入轴上且位于所述输入齿轮的轴向一侧，所述第二同步器可选择性地与输入齿轮接合或断开，所述第三同步器设置在所述电机中间轴上且位于所述第二中间齿轮的轴向一侧，所述第三同步器可选择性地与第二中间齿轮接合或断开；
所述第一同步器与所述第一齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮断开，所述第三同步器与所述第二中间齿轮断开，所述混合动力驱动系统切换至第一模式；所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮接合，所述第三同步器与所述第二中间齿轮断开，所述混合动力驱动系统切换至第二模式；所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二同步器与所述输入齿轮断开，所述第三同步器与所述第二中间齿轮接合，所述混合动力驱动系统切换至第三模式。
5.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二同步器单独设置或与变速箱的其中一个挡位同步器共用；
所述输入齿轮单独设置或所述输入轴上的其中一个前进挡主动齿轮复用为所述输入齿轮。
6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述电机动力分配轴的一端固定连接在所述电机的转子组件上；或者是，
所述混合动力驱动系统还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴上且与所述电机主动齿轮直接啮合的电机从动齿轮；或者是，
所述混合动力驱动系统还包括固定在所述电机的输出轴上的电机主动齿轮以及固定在一惰轮轴上的惰轮，所述动力分配机构还包括固定设置在所述电机动力分配轴上的电机从动齿轮，所述惰轮同时与所述电机主动齿轮及电机从动齿轮啮合。
7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮与飞轮直接啮合；或者是，
所述第一齿轮通过一空套在所述电机中间轴上的第三中间齿轮与所述飞轮动力耦合，所述第三中间齿轮同时与所述第一齿轮及飞轮啮合。
8.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述变速机构包括多个前进挡主动齿轮及多个前进挡从动齿轮，多个所述前进挡主动齿轮包括一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮、四挡主动齿轮及五挡主动齿轮，多个所述前进挡从动齿轮包括一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮、四挡从动齿轮及五挡从动齿轮；
所述一挡主动齿轮、二挡主动齿轮、三挡主动齿轮及四挡主动齿轮固定在输入轴上，所述五挡从动齿轮空套在所述输入轴上，所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮及四挡从动齿轮空套在所述输出轴上，所述五挡从动齿轮固定在所述输出轴上；所述一挡主动齿轮与一挡从动齿轮啮合，所述二挡主动齿轮与二挡从动齿轮啮合，所述三挡主动齿轮与三挡从动齿轮啮合，所述四挡主动齿轮与四挡从动齿轮啮合，所述五挡主动齿轮与五挡从动齿轮啮合；所述输出齿轮固定在所述输出轴上；
所述输入轴上设置有位于所述五挡主动齿轮的轴向一侧的5挡同步器，所述5挡同步器可选择性地与所述五挡主动齿轮接合或断开；
所述输出轴上设置有位于所述一挡从动齿轮与二挡从动齿轮之间的1/2挡同步器及位于所述三挡从动齿轮与五挡从动齿轮之间的3/4挡同步器，所述1/2挡同步器可选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开，所述3/4挡同步器可选择性地与所述三挡从动齿轮及四挡从动齿轮接合或断开。
9.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述变速机构还包括倒挡轴、倒挡主动齿轮、倒挡中间齿轮及倒挡从动齿轮，所述倒挡主动齿轮空套在所述输入轴上，所述倒挡从动齿轮固定在所述输出轴上，所述倒挡中间齿轮固定在所述倒挡轴上，所述倒挡中间齿轮同时与倒挡主动齿轮及倒挡从动齿轮啮合；所述倒挡主动齿轮与变速机构的其中一个挡位共用挡位同步器或单独设置倒挡同步器。
10.根据权利要求9所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述倒挡轴设置在变速机构远离发动机的一端，所述电机动力装置设置在变速机构靠近发动机的一端，所述电机在轴向上位于所述倒挡轴与电机动力装置之间。
11.根据权利要求9所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述倒挡中间齿轮为包括同轴连接的倒挡第一中间齿轮及倒挡第二中间齿轮的双联齿轮，所述倒挡第一中间齿轮与所述倒挡主动齿轮啮合，所述倒挡第二中间齿轮与所述倒挡从动齿轮啮合。
12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-11任意一项所述的混合动力驱动系统。
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