CN111546873A - 一种两档双离合混合动力系统及混合动力车辆 - Google Patents

一种两档双离合混合动力系统及混合动力车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两档双离合混合动力系统及混合动力车辆，包括内输入轴、外输入轴、中间轴、差速器以及电机，中间轴上固联有一档从动齿轮、二档从动齿轮和常啮合齿轮，内输入轴通过第一离合器与发动机连接，外输入轴通过第二离合器与发动机连接，外输入轴上固联有一档主动齿轮，一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，内输入轴上固联有二档主动齿轮，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，常啮合齿轮与差速器的主减速齿轮啮合，电机与差速器之间设有电机传递机构，用于将电机的动力传递至差速器。本发明使用两个档位，取消同步器，利用双离合器进行档位切换，电机在换挡过程中进行补扭，保证换挡平顺、传动效率高，且空间小，整车易于布置。

Description

一种两档双离合混合动力系统及混合动力车辆
技术领域
本发明属于混合动力领域，特别涉及一种两档双离合混合动力系统及混合动力车辆。
背景技术
随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，新能源汽车的开发和利用已逐渐成为一种趋势。其中，新能源汽车中的混合动力汽车，混合动力汽近年来得到飞速发展，电池技术日益提高，控制系统越来越成熟，各大汽车厂商也进一步加大研发力度。国内主机厂使用基于双离合变速器形成P2和P2.5构型。但因为双离合变速器由于档位较多，会占用比较长的轴向空间，控制方面也比较复杂，导致整车布置较困难，通常还需要专门开发新的机舱，所以整车适用性较差，开发成本较高，而P2.5构型轴系比较复杂，档位较多，需要多个换挡执行机构进行换档，整体成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种两档双离合混合动力系统及混合动力车辆，使用两个档位，取消同步器，利用双离合器进行换挡操作，具有轴系结构简单紧凑，空间要求小，方便整车布置，换挡平顺，成本较低等优点。
本发明是这样实现的：本发明公开了一种两档双离合混合动力系统，包括内输入轴、外输入轴、中间轴、差速器以及电机，所述中间轴上固联有一档从动齿轮、二档从动齿轮和常啮合齿轮，所述内输入轴通过第一离合器与发动机连接，所述外输入轴通过第二离合器与发动机连接，所述外输入轴上固联有一档主动齿轮，所述一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，形成一档齿轮副，所述内输入轴上固联有二档主动齿轮，所述二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，形成二档齿轮副，所述常啮合齿轮与差速器的主减速齿轮啮合，所述电机与差速器之间设有电机传递机构，所述电机传递机构用于将电机的动力传递至差速器。
进一步地，电机传递机构包括惰轮轴，所述惰轮轴上固联有电机介入齿轮、电机输出齿轮，所述电机介入齿轮与电机的电机轴上固联的电机齿轮啮合，所述电机输出齿轮与主减速齿轮啮合；惰轮轴的轴心线与中间轴的轴心线平行。
进一步地，电机用于给差速器提供动力或用于对电池进行充电。
进一步地，所述外输入轴与第二离合器的内毂固定连接，所述外输入轴是空心轴，所述内输入轴穿过外输入轴的空心后与第一离合器的内毂固定连接，第二离合器的外毂、第一离合器的外毂连接后再与发动机连接。
进一步地，第一离合器的外毂、第二离合器的外毂连接后再与发动机的飞轮连接。
进一步地，所述内输入轴与外输入轴之间使用轴承支撑；所述内输入轴的轴心线与外输入轴的轴心线位于同一直线上；中间轴的轴心线与内输入轴的轴心线平行。
本发明的两档双离合混合动力系统还包括发电机，所述发电机的发电机轴上固联有发电机输入齿轮，所述发电机输入齿轮与二档主动齿轮啮合。
本发明的两档双离合混合动力系统还包括发电机，所述发电机的发电机轴上固联有发电机输入齿轮，所述发电机输入齿轮与一档主动齿轮啮合。
进一步地，发电机用于对电池进行充电或用于启动发动机或用于给差速器提供动力。
本发明公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆采用上述两档双离合混合动力系统。
本发明具有如下优点：
本发明的两档双离合的混合动力系统使用两个档位，取消同步器，利用双离合器进行换挡操作，具有换挡平顺、传动效率高、结构紧凑、重量轻等许多优点，在发动机单独驱动、混合驱动模式中因为继承了DCT换挡迅速的特性，所以换挡几乎没有动力中断，具有良好的驾驶舒适性。制动和滑行过程中，能量通过电机进行回收，能力回收率高，降低车辆油耗和污染物排放。
附图说明
图1为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例一的结构示意图；
图2为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例一的轴系布置图；
图3为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的结构示意图；
图4为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的纯发动机模式（一档）传递路线图；
图5为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的纯发动机模式（二档）传递路线图；
图6为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的纯电机模式传递路线图；
图7为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的混动模式（一档）传递路线图；
图8为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的混动模式（二档）传递路线图；
图9为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的充电模式传递路线图（一档）；
图10为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的充电模式传递路线图（二档）；
图11为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的启动发动机模式传递路线图；
图12为本发明的两档双离合混合动力系统的实施例二的能量回收模式传递路线图。
具体实施方式
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
参见图1至图2，本实施例提供了一种两档双离合混合动力系统，包括内输入轴4、外输入轴8、中间轴14、差速器以及驱动电机15，所述中间轴14上固联有一档从动齿轮12、二档从动齿轮11和常啮合齿轮13，所述内输入轴4通过第一离合器3-1与发动机1连接，所述外输入轴8通过第二离合器3-2与发动机1连接，所述外输入轴8上固联有一档主动齿轮9，所述一档主动齿轮9与一档从动齿轮12啮合，形成一档齿轮副，所述内输入轴4上固联有二档主动齿轮10，所述二档主动齿轮10与二档从动齿轮11啮合，形成二档齿轮副，所述常啮合齿轮13与差速器的差速器输出齿轮或主减速齿轮21啮合，所述驱动电机与差速器之间设有电机传递机构，所述电机传递机构用于将驱动电机的动力传递至差速器。主减速齿轮21与差速器壳体固定连接。
本实施例的第一离合器3-1、第二离合器3-2采用双离合器模块3。
进一步地，电机传递机构包括惰轮轴20，所述惰轮轴20上固联有电机介入齿轮18、电机输出齿轮19，所述电机介入齿轮18与驱动电机15的电机轴16上固联的电机齿轮17啮合，所述电机输出齿轮19与主减速齿轮21啮合；惰轮轴的轴心线与中间轴的轴心线平行。
进一步地，驱动电机15既可以驱动，也可以发电，均可以根据需要选择永磁同步电机或者交流异步电机。本实施例的驱动电机15用于给差速器提供动力或用于对电池进行充电。
进一步，所述发动机可以是三缸或四缸发动机,也可以是其他系列发动机。
进一步地，所述外输入轴8与第二离合器3-2的内毂3-2-1固定连接，所述外输入轴8是空心轴，所述内输入轴4穿过外输入轴8的空心后与第一离合器3-1的内毂3-1-1固定连接，第二离合器3-2的外毂3-2-2、第一离合器3-1的外毂3-1-2连接后再与发动机连接。
进一步地，所述第一离合器的外毂3-1-2和第二离合器的外毂3-2-2与飞轮2固联和发动机1固联在一起。
进一步地，所述内输入轴4与外输入轴8之间使用轴承支撑；所述内输入轴的轴心线与外输入轴的轴心线位于同一直线上；中间轴的轴心线与内输入轴的轴心线平行。
本实施例的两档双离合混合动力系统有纯发动机模式、纯电模式和混动模式。
本实施例的两档双离合混合动力系统的工作原理为：
纯发动机1模式（一档）：电机15停止运行，发动机1启动，第二离合器3-2处于接合状态，第一离合器3-1处于分离状态，其中第二离合器的外毂3-2-2和第二离合器的内毂3-2-1接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第二离合器的外毂-第二离合器的内毂-外输入轴8-一档主动齿轮9-一档从动齿轮12-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。
纯发动机1模式（二档）：所述电机15停止运行，所述第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器的外毂3-1-2和第一离合器的内毂3-1-1接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第一离合器的外毂-第一离合器的内毂-内输入轴4-二档主动齿轮10-二档从动齿轮11-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。
纯电机模式:所述电机15启动，所述发动机1停止运行，所述第一离合器3-1处于分离状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器的外毂3-1-2和第一离合器的内毂3-1-1分离、其中第二离合器的外毂3-2-2和第二离合器的内毂3-2-1分离。传递路线如下：电机15-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21。
混动模式（一档）：所述发动机1运行，电机15运行，所述第二离合器3-1处于接合状态，第一离合器3-1处于分离状态，其中第二离合器的外毂3-2-2和第二离合器的内毂3-2-1接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第二离合器的外毂-第二离合器的内毂-外输入轴8-一档主动齿轮9-一档从动齿轮12-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21；电机-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21。
混动模式（二档）：所述发动机1运行，电机15运行，所述第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器的外毂3-1-2和第一离合器的内毂3-1-1接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第一离合器的外毂-第一离合器的内毂-内输入轴4-二档主动齿轮10-二档从动齿轮11-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。电机15-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21。
充电模式（一档）：所述发动机1运行，电机15停止运行，所述第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器的外毂3-1-2和第一离合器的内毂3-1-1接合在一起，发动机1将动力传递到飞轮2-第一离合器的外毂-第一离合器的内毂-内输入轴4-一档主动齿轮9-一档从动齿轮12-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21-电机输出齿轮19-惰轮轴20-电机介入齿轮18-电机齿轮17-电机轴16-电机15，发动机1将动力传递给电机15，电机15对电池进行充电。
充电模式（二档）：所述发动机11运行，电机15停止运行，所述第二离合器3-2处于接合状态，第一离合器3-1处于分离状态，其中第二离合器的外毂3-2-2和第二离合器的内毂3-2-1接合在一起，发动机1将动力传递到飞轮2-第二离合器的外毂-第二离合器的内毂-外输入轴8-二档主动齿轮10-二档从动齿轮11-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21-电机输出齿轮19-惰轮轴20-电机介入齿轮18-电机齿轮17-电机轴16-电机15，发动机1将动力传递给电机15，电机15对电池进行充电。
动力回收模式：所述发动机1停止运行，电机15停止运行，所述第一离合器3-1处于分离状态，第二离合器3-2处于分离状态，制动或者滑行过程中，动力由车轮传递到主减速齿轮21，传递路线为：主减速齿轮21-电机输出齿轮19-惰轮轴20-电机介入齿轮18-电机齿轮17-电机轴16-电机15，通过将动力传递给电机15，使得电机15对电池进行充电。
本发明在电机单独工作的时候，发动机停止工作，在低速时，利用电机进行动力驱动，中高速时可以使用发动机和电机混合驱动，或者发动机驱动，使得发动机在高效区间进行工作，当在发动机单独工作的时候，电机都可以进行充电回馈。本发明在换挡过程中通过双离合器接合分离进行换挡，电机可以进行补扭，换挡过程动力不会中断，驾驶性能优越。本发明档位少，取消了换挡机构，利用双离合实现换挡，成本较低。
当然，实施例一的电机上的电机齿轮17还可以与二档主动齿轮10或一档主动齿轮啮合，参考图3中发电机5到差速器之间的传递路线。
实施例二
参见图3至图12，本实施例提供了一种两档双离合混合动力系统，包括实施例一的所有技术特征，还包括发电机5，所述发电机5与发电机轴6固联在一起，与发动机一起转动。所述发电机的发电机轴6上固联有发电机输入齿轮7，所述发电机输入齿轮7与二档主动齿轮10啮合。
进一步地，发电机用于对电池进行充电或用于启动发动机或用于给差速器提供动力。
本实施例的两档双离合混合动力系统有纯发动机模式、纯电模式和混动模式。
本实施例的两档双离合混合动力系统的工作原理如下：
纯发动机1模式（一档）：
所述的驱动电机15停止运行，所述的发电机5停止运行，第二离合器3-2处于接合状态，第一离合器3-1处于分离状态，其中第二离合器外毂3-2-1和第二离合器内毂3-2-2接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第二离合器外毂-第二离合器内毂-外输入轴8-一档主动齿轮9-一档从动齿轮12-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。
纯发动机1模式（二档）：
所述的驱动电机15停止运行，所述的发电机5停止运行，所述的第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器外毂3-1-2和第一离合器内毂3-1-1接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第一离合器外毂-第一离合器内毂-内输入轴4-二档主动齿轮10-二档从动齿轮11-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。
纯电机模式:
所述的发电机5停止运行，所述的发动机1停止运行，驱动电机15运行，所述的第一离合器3-1处于分离状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器外毂3-1-2和第一离合器内毂3-1-1分离、其中第二离合器外毂3-2-1和第二离合器内毂3-2-2分离。传递路线如下：驱动电机15-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21。
所述的发电机5运行，所述的发动机1停止运行，所述的驱动电机15运行，所述的第一离合器3-1处于分离状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器外毂3-1-2和第一离合器内毂3-1-1分离、其中第二离合器外毂3-2-1和第二离合器内毂3-2-2分离。传递路线如下：驱动电机15-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21；发电机5-发电机轴6-发电机输入齿轮7-二档主动齿轮10--二档从动齿轮11-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。
混动模式（一档）：
所述的发动机1运行，驱动电机15运行，发电机5停止运行，所述的第二离合器处于接合状态，第一离合器处于分离状态，其中第二离合器外毂3-2-1和第二离合器内毂3-2-2接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第二离合器外毂-第二离合器内毂-外输入轴88-一档主动齿轮9-一档从动齿轮12-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21；驱动电机15-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21。
混动模式（二档）：
所述的发动机1运行，驱动电机15运行，发电机5停止运行，所述的第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器外毂3-1-2和第一离合器内毂3-1-1接合在一起，动力传递路线如下：发动机1-飞轮2-第一离合器外毂-第一离合器内毂-内输入轴4-二档主动齿轮10-二档从动齿轮11-中间轴14-常啮合齿轮13-主减速齿轮21。驱动电机15-电机轴16-电机齿轮17-电机介入齿轮18-惰轮轴20-电机输出齿轮19-主减速齿轮21。
充电模式（一档）：
所述的发动机1运行，所述的第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器外毂3-1-2和第一离合器内毂3-1-1接合在一起，发动机1将动力传递到飞轮2-第一离合器外毂-第一离合器内毂-内输入轴4-二档主动齿轮10-发电机输入齿轮7-发电机轴6-发电机5，发动机1将动力传递给发电机5，发电机5对电池进行充电。
充电模式（二档）：
所述的发动机1运行，所述的第二离合器3-2处于接合状态，第一离合器3-1处于分离状态，其中第二离合器外毂3-2-1和第二离合器内毂3-2-2接合在一起，发动机1将动力传递到飞轮2-第二离合器外毂-第二离合器内毂-外输入轴8-一档主动齿轮9-一档从动齿轮12-中间轴14-二档从动齿轮11-二档主动齿轮10-发电机输入齿轮7-发电机轴6-发电机5，发动机1将动力传递给发电机5，发电机5对电池进行充电。
启动发动机1模式：
所述的第一离合器3-1处于接合状态，第二离合器3-2处于分离状态，其中第一离合器外毂3-1-2和第一离合器内毂3-1-1接合在一起，发电机5启动，动力传递路线如下：发电机5-发电机轴6-发电机输入齿轮7-二档主动齿轮10-内输入轴4-第一离合器内毂-第一离合器外毂-飞轮2-发动机1；从而启动发动机1。
动力回收模式：
所述发动机1停止运行，发电机5停止运行、驱动电机15停止运行，所述的第一离合器3-1处于分离状态，第二离合器3-2处于分离状态，制动或者滑行过程中，动力由车轮传递到主减速齿轮21，第一传递路线为：主减速齿轮21-常啮合齿轮13-中间轴14-二档从动齿轮11-二档主动齿轮10-发电机输入齿轮7-发电机轴6-发电机5，通过将动力传递给发电机5，使得发电机5对电池进行充电。
第二传递路线为：主减速齿轮21-电机输出齿轮19-惰轮轴20-电机介入齿轮18-电机齿轮17-电机轴16-驱动电机15，通过将动力传递给驱动电机15，使得驱动电机15对电池进行充电。
本发明在电机单独工作的时候，可采用发电机起步，当发动机和电机混合驱动的时候，可以根据路况需要适时选择发动机1一档或二档传递动力。当在发动机1单独工作的时候，发电机和驱动电机都可以充电回馈。本发明在换挡过程中通过双离合器接合分离进行换挡，驱动电机可以进行补扭，换挡过程动力不会中断，驾驶性能优越。本发明档位少，取消了换挡机构，利用双离合进行换挡，成本较低。
实施例三
本实施例提供了一种两档双离合混合动力系统，包括实施例一的所有技术特征，还包括发电机5，所述发电机的发电机轴6上固联有发电机输入齿轮7，所述发电机输入齿轮7与一档主动齿轮9啮合。
进一步地，发电机用于对电池进行充电或用于启动发动机或用于给差速器提供动力。
实施例四
本实施例公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆采用实施例一或实施例二或实施例三所述两档双离合混合动力系统。
本发明的两档双离合混合动力系统的档位少，取消了换挡机构，轴系结构简单紧凑，空间要求小，方便整车布置，利用双离合进行换挡，成本较低，且电机在换挡过程中通过电机进行补扭，动力不会中断，换档平顺，动力性好，增加驾驶性能优越感。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种两档双离合混合动力系统，其特征在于：包括内输入轴、外输入轴、中间轴、差速器以及电机，所述中间轴上固联有一档从动齿轮、二档从动齿轮和常啮合齿轮，所述内输入轴通过第一离合器与发动机连接，所述外输入轴通过第二离合器与发动机连接，所述外输入轴上固联有一档主动齿轮，所述一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，形成一档齿轮副，所述内输入轴上固联有二档主动齿轮，所述二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，形成二档齿轮副，所述常啮合齿轮与差速器的主减速齿轮啮合，所述电机与差速器之间设有电机传递机构，所述电机传递机构用于将电机的动力传递至差速器。
2.根据权利要求1所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：电机传递机构包括惰轮轴，所述惰轮轴上固联有电机介入齿轮、电机输出齿轮，所述电机介入齿轮与电机的电机轴上固联的电机齿轮啮合，所述电机输出齿轮与主减速齿轮啮合；惰轮轴的轴心线与中间轴的轴心线平行。
3.根据权利要求1或2所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：电机用于给差速器提供动力或用于对电池进行充电。
4.根据权利要求1所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：所述外输入轴与第二离合器的内毂固定连接，所述外输入轴是空心轴，所述内输入轴穿过外输入轴的空心后与第一离合器的内毂固定连接，第二离合器的外毂、第一离合器的外毂连接后再与发动机连接。
5.根据权利要求4所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：第一离合器的外毂、第二离合器的外毂连接后再与发动机的飞轮连接。
6.根据权利要求1所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：所述内输入轴与外输入轴之间使用轴承支撑；所述内输入轴的轴心线与外输入轴的轴心线位于同一直线上；中间轴的轴心线与内输入轴的轴心线平行。
7.根据权利要求1所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：还包括发电机，所述发电机的发电机轴上固联有发电机输入齿轮，所述发电机输入齿轮与二档主动齿轮啮合。
8.根据权利要求1所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：还包括发电机，所述发电机的发电机轴上固联有发电机输入齿轮，所述发电机输入齿轮与一档主动齿轮啮合。
9.根据权利要求7或8所述两档双离合混合动力系统，其特征在于：发电机用于对电池进行充电或用于启动发动机或用于给差速器提供动力。
10.一种混合动力车辆，其特征在于：该混合动力车辆采用如权利要求1所述两档双离合混合动力系统。
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