CN114103621A - 混合动力系统和具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力系统和具有其的车辆，所述混合动力系统包括：发动机，所述发动机具有发动机输出轴，所述发动机输出轴通过离合器连接主动齿轮；从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。第一电机，所述第一电机具有第一电机轴，所述第一电机轴通过第一传动组件与所述主动齿轮传动连接；第二电机，所述第二电机具有第二电机轴，所述第二电机轴通过第二传动组件与所述发动机输出轴传动连接；其中，所述发动机输出轴的中心轴线、所述第一电机轴的中心轴线和所述第二电机轴的中心轴线彼此重合。根据本发明的混合动力系统具有体积小、重量轻、成本低、便于调节传动比等优点。

Description

混合动力系统和具有其的车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种混合动力系统和具有其的车辆。
背景技术
相关技术中车辆的混合动力系统，第一电机和第二电机同轴布置，在该方案中，发动机与第一电机和第二电机之间需采用中心距较大的传动齿轮，造成成本、体积和重量的上升，且第一电机和第二电机的电机轴与发动机的输出轴平行设置，在一定程度上影响扁平化设计。此外，当需要调节整体的输出传动比时，需要调整的传动幅较多，即调节输出传动比受到的限制因素较多。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种混合动力系统，该混合动力系统，具有体积小、重量轻、成本低、便于调节传动比等优点。
本发明还提出了一种具有上述混合动力系统的车辆。
为实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种混合动力系统，该混合动力系统包括：发动机，所述发动机具有发动机输出轴，所述发动机输出轴通过离合器连接主动齿轮；从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。第一电机，所述第一电机具有第一电机轴，所述第一电机轴通过第一传动组件与所述主动齿轮传动连接；第二电机，所述第二电机具有第二电机轴，所述第二电机轴通过第二传动组件与所述发动机输出轴传动连接；其中，所述发动机输出轴的中心轴线、所述第一电机轴的中心轴线和所述第二电机轴的中心轴线彼此重合。
根据本发明的混合动力系统，具有体积小、重量轻、成本低、便于调节传动比等优点。
根据本发明的一些具体实施例，所述发动机输出轴穿过所述第一电机轴。
根据本发明的一些具体实施例，所述第一传动组件设于所述第一电机内。
根据本发明的一些具体实施例，所述第二传动组件设于所述第一电机和所述第二电机之间；或所述第二传动组件设于所述第一电机和所述第二电机中的一个内。
根据本发明的一些具体实施例，所述离合器包括：主动部，所述主动部与所述发动机输出轴传动连接；从动部，所述主动齿轮空套于所述发动机输出轴且与所述从动部传动连接，所述从动部可选择性地与所述主动部结合和分离。
根据本发明的一些具体实施例，所述第一传动组件和所述第二传动组件均为行星齿轮组。
根据本发明的一些具体实施例，所述第一传动组件包括：第一太阳轮，所述第一太阳轮与所述第一电机轴传动连接；第一齿圈，所述第一齿圈围绕所述第一太阳轮设置；第一行星架，所述第一行星架与所述主动齿轮传动连接；多个第一行星轮，每个所述第一行星轮可旋转地安装于所述第一行星架且分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合，多个所述第一行星轮沿所述第一太阳轮的周向间隔设置。
根据本发明的一些具体实施例，所述第二传动组件包括：第二太阳轮，所述第二太阳轮与所述第二电机轴传动连接；第二齿圈，所述第二齿圈围绕所述第二太阳轮设置；第二行星架，所述第二行星架与所述发动机输出轴传动连接；多个第二行星轮，每个所述第二行星轮可旋转地安装于所述第二行星架且分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈啮合，多个所述第二行星轮沿所述第二太阳轮的周向间隔设置。
根据本发明的一些具体实施例，混合动力系统还包括：差速装置，所述从动齿轮传动连接有减速主动齿轮，所述差速装置连接有减速从动齿轮，所述减速主动齿轮与所述减速从动齿轮啮合。
根据本发明的第二方面的实施例提出一种车辆，所述车辆包括根据本发明第一方面的实施例所述的混合动力系统。
根据本发明实施例的车辆，通过利用根据本发明第一方面的实施例所述的混合动力系统，具有空间利用率高、重量低、成本低、便于控制传动比等优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的混合动力系统的原理图；
图2是根据本发明实施例的混合动力系统的纯电模式的原理图；
图3是根据本发明实施例的混合动力系统的串联模式的原理图；
图4是根据本发明实施例的混合动力系统的发动机直驱模式的原理图；
附图标记：
混合动力系统1、
发动机10、发动机输出轴11、离合器12、主动齿轮13、主动部121、从动部122、
从动齿轮20、
第一电机30、第一电机轴31、第一传动组件32、第一太阳轮321、第一齿圈322、
第一行星轮323、第一行星架324、
第二电机40、第二电机轴41、第二传动组件42、第二太阳轮421、第二齿圈422、
第二行星轮423、第二行星架424、
差速装置50、减速主动齿轮51、减速从动齿轮52。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或多个。
下面描述根据本发明实施例的混合动力系统1。
如图1-图4所示，混合动力系统1包括发动机10、从动齿轮20、第一电机30和第二电机40。
发动机10具有发动机输出轴11，发动机输出轴11通过离合器12连接主动齿轮13，发动机输出轴11通过离合器12选择是否将发动机10的动力直接传递至主动齿轮13。从动齿轮20与主动齿轮13啮合。第一电机30具有第一电机轴31，第一电机轴31通过第一传动组件32与主动齿轮13传动连接，从而通过第一传动组件32将第一电机30的动力传递至主动齿轮13。第二电机40具有第二电机轴41，第二电机轴41通过第二传动组件42与发动机输出轴11传动连接，从而通过第二传动组件42将第二电机30的动力传递至发动机输出轴11。
其中，发动机输出轴11的中心轴线、第一电机轴31的中心轴线和第二电机轴41的中心轴线彼此重合。即第一电机30、第二电机40和发动机输出轴11同轴布置。
举例而言，如图1所示，发动机输出轴11、第一电机轴31、第二电机轴41处于同一轴线，进而发动机10、第一电机30、第二电机40同轴设置。混合动力系统1沿轴向依次布置发动机10、第一电机30、第二电机40。发动机10、第一电机30、第二电机40为混合动力系统1提供动力。
可以理解地是，发动机10、第一电机30和第二电机40可进行不同的组合，形成动力的输出，后文将举例描述混合动力系统1的几种工作模式。
根据本发明的混合动力系统1，通过将发动机10和第一电机30、第二电机40同轴设置，消除了发动机10和第一电机30、第二电机40的轴距，不仅混合动力系统1的结构更加紧凑，而且能够消除发动机10和第一电机30、第二电机40的布置位置对主动齿轮13和从动齿轮20中心距的限制，即主动齿轮13和从动齿轮20的中心距设置只需根据输出传动比设计，而不受发动机10和第一电机30、第二电机40的布置位置的影响，主动齿轮13和从动齿轮20无需采用中心距较大的齿轮，从而既可以降低成本，减小重量，又可以减小主动齿轮13和从动齿轮20的中心距，以进一步提高混合动力系统1结构的紧凑型，进而有效减小混合动力系统1的体积。
并且，由于发动机10和第一电机30、第二电机40同轴布置，利于进一步扁平化的设计，电机径向可用空间更大，从而便于电机的空间设计和布局，且在此基础上，电机的径向齿轮可以增大，从而减小轴向长度。换言之，混合动力系统1可根据实际需求，合理设计径向尺寸和轴向尺寸，进而使混合动力系统1的总体优化，以便于车辆搭载和布置。
此外，混合动力系统1中，发动机10和第二电机40之间的传动比，以及第一电机30的输出传动比，可以根据需要进行设计，而不会受限于空间布置和传动部件的大小限制。举例而言，当需要调节混合动力系统1的整体输出传动比时，只需调节主动齿轮13和从动齿轮20的传动比，而其他传动结构(如第一传动组件32何第二传动组件42)均无需重新设计，从而调节更加方便、成本更低。
因此，根据本发明的混合动力系统1具有体积小、重量轻、成本低、便于调节传动比等优点。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，发动机输出轴11穿过第一电机轴31，即第一电机轴31套设于发动机输出轴11，且两者可相对旋转。由此可以使发动机输出轴11和第一电机轴31同轴布置，且结构紧凑，两者的运动互不干涉。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，第一传动组件32设于第一电机30内。第一传动组件32与第一电机30形成整体的结构，节约混合动力系统1轴向空间，通过第一传动组件32实现了第一电机轴31的减速，进而将第一电机30的动力输出至主动齿轮13。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，第二传动组件42设于第一电机30和第二电机40之间，由此，第二传动组件42占用混合动力系统1的轴向空间较小，第二传动组件42充分利用第一电机30和第二电机40之间的空间，或第一电机30和第二电机40中的一个的内部空间，结构更加紧凑。通过第二传动组件42实现了第二电机轴41的减速，进而将第二电机40的动力输出至发动机输出轴11。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，离合器12包括主动部121和从动部122。主动部121与发动机输出轴11传动连接，两者同步转动。主动齿轮13空套于发动机输出轴11且与从动部122传动连接，即主动齿轮13和发动机输出轴11可选对转动，主动齿轮13与从动部122同步转动。从动部122可选择性地与主动部121结合和分离。
具体地，主动部121和从动部122啮合时，发动机输出轴11的动力可以经离合器12传递到主动齿轮13。主动部121与从动部122分离时，发动机输出轴11的动力无法传递至从动部122，即无法传递至主动齿轮13，但由于主动齿轮13空套于发动机输出轴11，第一电机30依然驱动主动齿轮13。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，第一传动组件32和第二传动组件42均为行星齿轮组。第一传动组件32和第二传动组件42均构造为行星齿轮，使第一电机30和第二电机40的传动具有更大的承载能力，实现稳定的减速传动，并且保证了第一传动组件32和第二传动组件42传动精度更高，传动更加平稳，保证混合动力系统1的准确而稳定的输出动力。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，第一传动组件32包括第一太阳轮321、第一齿圈322、第一行星架324以及多个第一行星轮323。
第一太阳轮321与第一电机轴31传动连接，即两者同步转动。第一齿圈322围绕第一太阳轮321设置，且第一齿圈322固定。第一行星架324与主动齿轮13传动连接。每个第一行星轮323可旋转地安装于第一行星架324且分别与第一太阳轮321和第一齿圈322啮合，多个第一行星轮323沿第一太阳轮321的周向间隔设置。
第一电机30通过第一电机轴31驱动第一太阳轮321转动，多个第一行星轮323与第一太阳轮321啮合，并且多个第一行星轮323与第一齿圈322啮合，第一行星轮323自转的同时围绕第一太阳轮321公转。第一行星架324为第一行星轮323提供了装配空间，并且第一行星轮323绕第一太阳轮321公转时，带动第一行星架324自转。通过第一行星架324与主动齿轮13传动连接，将动力传递至主动齿轮13，实现对第一电机30动力的减速和传递。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，第二传动组件42包括第二太阳轮421、第二齿圈422、第二行星架424、多个第二行星轮423。
第二太阳轮421与第二电机轴41传动连接，即两者同步转动。第二齿圈422围绕第二太阳轮421设置，且第二齿圈422固定。第二行星架424与发动机输出轴11传动连接。每个第二行星轮423可旋转地安装于第二行星架424且分别与第二太阳轮421和第二齿圈422啮合，多个第二行星轮423沿第二太阳轮421的周向间隔设置。
具体地，第二电机40通过第二电机轴41驱动第二太阳轮421转动，多个第二行星轮423与第二太阳轮421啮合，并且多个第二行星轮423与第二齿圈422啮合，第二行星轮423自转的同时围绕第二太阳轮421公转。第二行星架424为第二行星轮423提供了装配空间，并且第二行星轮423绕第二太阳轮421公转时，带动第二行星架424自转。通过第一行星架324与发动机输出轴11传动连接，将动力传递至发动机输出轴11，实现对第二电机40动力的减速和传递。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，混合动力系统1还包括差速装置50。
从动齿轮20传动连接有减速主动齿轮51，差速装置50连接有减速从动齿轮52，减速主动齿轮51与减速从动齿轮52啮合。由此，从动齿轮20的动力将减速后传递至差速装置50，差速装置50能够使不同车轮以不同转速转动。
下面举例描述根据本发明实施例的混合动力系统1的工作模式，例如，混合动力系统1包括纯电模式、串联模式以及发动机直驱模式。
混合动力系统1处于纯电模式时，如图2所示，发动机10不工作，第一电机30工作，第一电机30驱动第一传动组件32，离合器12处于分离状态。第一电机30经第一传动组件32将动力传递至主动齿轮13，然后传递至从动齿轮20，进一步地由从动齿轮20将动力传递至差速装置50。
混合动力系统1处于串联模式时，如图3所示，发动机10、第一电机30和第二电机40工作，离合器12处于分离状态。发动机10的动力经第二传动组件42增速降扭后驱动第二电机40发电机工作，第二电机40将电能传递到第一电机30。第一电机30的动力经第一传动组件32减速增扭后传递到主动齿轮13，继续传递至从动齿轮20，从动齿轮20的动力传递至差速装置50。
混合动力系统1处于发动机直驱模式时，如图4所示，发动机10驱动，第一电机30驱动或者发电或者空转，同时第二电机40发电或者空转，离合器12结合。发动机10的动力经离合器12传递到主动齿轮13后，继续传递至从动齿轮20，从动齿轮20的动力传递至减差速装置50。
下面描述根据本发明实施例的车辆。
根据本发明实施例的车辆包括根据本发明上述实施例的混合动力系统1。
根据本发明实施例的车辆，通过利用根据本发明上述实施例的混合动力系统1，具有空间利用率高、重量低、成本低、便于控制传动比等优点。
根据本发明实施例的混合动力系统1和具有其的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，包括：
发动机，所述发动机具有发动机输出轴，所述发动机输出轴通过离合器连接主动齿轮；
从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。
第一电机，所述第一电机具有第一电机轴，所述第一电机轴通过第一传动组件与所述主动齿轮传动连接；
第二电机，所述第二电机具有第二电机轴，所述第二电机轴通过第二传动组件与所述发动机输出轴传动连接；
其中，所述发动机输出轴的中心轴线、所述第一电机轴的中心轴线和所述第二电机轴的中心轴线彼此重合。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述发动机输出轴穿过所述第一电机轴。
3.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一传动组件设于所述第一电机内。
4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第二传动组件设于所述第一电机和所述第二电机之间；或
所述第二传动组件设于所述第一电机和所述第二电机中的一个内。
5.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述离合器包括：
主动部，所述主动部与所述发动机输出轴传动连接；
从动部，所述主动齿轮空套于所述发动机输出轴且与所述从动部传动连接，所述从动部可选择性地与所述主动部结合和分离。
6.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一传动组件和所述第二传动组件均为行星齿轮组。
7.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一传动组件包括：
第一太阳轮，所述第一太阳轮与所述第一电机轴传动连接；
第一齿圈，所述第一齿圈围绕所述第一太阳轮设置；
第一行星架，所述第一行星架与所述主动齿轮传动连接；
多个第一行星轮，每个所述第一行星轮可旋转地安装于所述第一行星架且分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合，多个所述第一行星轮沿所述第一太阳轮的周向间隔设置。
8.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第二传动组件包括：
第二太阳轮，所述第二太阳轮与所述第二电机轴传动连接；
第二齿圈，所述第二齿圈围绕所述第二太阳轮设置；
第二行星架，所述第二行星架与所述发动机输出轴传动连接；
多个第二行星轮，每个所述第二行星轮可旋转地安装于所述第二行星架且分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈啮合，多个所述第二行星轮沿所述第二太阳轮的周向间隔设置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的混合动力系统，其特征在于，还包括：
差速装置，所述从动齿轮传动连接有减速主动齿轮，所述差速装置连接有减速从动齿轮，所述减速主动齿轮与所述减速从动齿轮啮合。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的混合动力系统。
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