CN217347480U - 混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型混合动力系统，包括发动机，第一、二电机，第一连接轴，第一、二、三离合器，第一、二输入轴，输出轴，差速器和挡位传动组件；发动机和第一电机分别连接于第一连接轴的两端，第一连接轴连接第三离合器，第三离合器与第一、二离合器均相连接，第一、二离合器分别连接于第一、二输入轴；挡位传动组件连接于第一输入轴、第二输入轴和输出轴之间；输出轴连接于差速器的一侧，第二电机连接于差速器的另一侧。保证发动机、第一电机和第二电机始终处于高效运行区间工作，提高传动效率，提升动力性和经济性。

Description

混合动力系统

技术领域

本实用新型属于变速器领域，特别是涉及混合动力系统。

背景技术

目前，混合动力汽车的动力系统主要包含串联、并联和混联三种基本形式。

串联形式的动力系统中，发动机与输出轴之间无机械连接，可实现转速/转矩的最优控制，但是其全部能量都需经过两次机械功率/电功率之间的转换才能传递到输出轴，损失较大；

并联形式的动力系统传动效率高，但发动机与输出轴之间机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内，通常用于中/高车速；

混联形式的动力系统，结合了串联和并联的优点，既能实现发动机的优化控制、又能实现中/高车速的高效控制；对于串并联混联系统，通常发动机和电机都是单个挡位，并不能保证车辆始终运行在发动机和电机处于高效区间的工作模式下，例如，高车速下最优的模式应该是发动机直驱/并联驱动模式，由于发动机只有单个挡，此时若处于该模式，发动机并不处于高效运行区，此时往往还需使用串混联增程模式；对应地，串混联增程模式下电机亦未处于高效运行区，从而影响动力系统的传动效率，进一步地增加整车油耗。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有方案传动效率较低的问题，提供一种混合动力系统。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、第一连接轴、离合器组件、第一输入轴、第二输入轴、输出轴、差速器和挡位传动组件，所述离合器组件包括第一离合器、第二离合器和第三离合器；

所述发动机和所述第一电机分别连接于所述第一连接轴的两端，所述第一连接轴连接所述第三离合器，所述第三离合器与所述第一离合器和所述第二离合器均相连接，所述第一离合器连接于所述第一输入轴，所述第二离合器连接于所述第二输入轴；所述挡位传动组件连接于所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述输出轴之间；

所述输出轴连接于所述差速器的一侧，所述第二电机连接于所述差速器的另一侧。

可选地，所述第一输入轴空套设于所述第一连接轴外，所述第二输入轴空套设于所述第一输入轴外。

可选地，所述挡位传动组件包括一挡齿轮副、二挡齿轮副、第一同步器和第二同步器，所述一挡齿轮副通过所述第一同步器结合于所述第一输入轴和所述输出轴之间，所述二挡齿轮副通过所述第二同步器结合于所述第二输入轴和所述输出轴之间。

可选地，所述挡位传动组件还包括三挡齿轮副，所述三挡齿轮副通过所述第一同步器结合于所述第一输入轴与所述输出轴之间。

可选地，所述一挡齿轮副包括设于所述第一输入轴上的一挡主动齿轮，以及设于所述输出轴上的一挡从动齿轮,所述一挡主动齿轮与所述一挡从动齿轮连接；

所述二挡齿轮副包括设于所述第二输入轴上的二挡主动齿轮，以及设于所述输出轴上的二挡从动齿轮，所述二挡主动齿轮与所述二挡从动齿轮连接；

所述三挡齿轮副包括设于所述第一输入轴上的三挡主动齿轮，以及设于所述输出轴上的三挡从动齿轮，所述三挡主动齿轮与所述三挡从动齿轮连接。

可选地，所述二挡齿轮副、所述三挡齿轮副和所述一挡齿轮副朝远离所述离合器组件的方向依次设置。

可选地，所述挡位传动组件还包括四挡齿轮副，所述四挡齿轮副通过所述第二同步器结合于所述第二输入轴与所述输出轴之间。

可选地，所述四挡齿轮副位于所述二挡齿轮副和所述三挡齿轮副之间。

可选地，所述离合器组件还包括离合器壳体，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器均连接于所述离合器壳体。

可选地，所述第一离合器的主动部连接于所述离合器壳体上，所述第一离合器的从动部连接于所述第一输入轴的一端；

所述第二离合器的主动部连接于所述离合器壳体上，所述第二离合器的从动部连接于所述第二输入轴的一端；

所述第三离合器的主动部连接于所述第一连接轴上，所述第三离合器的从动部连接于所述离合器壳体上。

可选地，还包括第一电机连接轴和第一传动齿轮副；

所述第一电机连接所述第一电机连接轴，所述第一电机连接轴通过所述第一传动齿轮副连接所述第一连接轴；

所述离合器组件、所述挡位传动组件和所述第一传动齿轮副朝远离所述发动机的方向依次设置。

可选地，还包括电机惰轮轴，所述电机惰轮轴连接于所述第二电机和所述差速器之间。

可选地，所述第二电机通过第二传动齿轮副连接所述电机惰轮轴。

本实用新型实施例提供的混合动力系统，通过第一离合器、第二离合器和第三离合器的控制，即可实现发动机的动力输出控制以及第一电机的动力输出控制，发动机还能在行车或驻车时驱动第一电机发电，第二电机能单独驱动，或补充发动机不足的动力，第二电机还能回收制动能量，从而混合动力系统能够实现发动机直驱模式下的多个挡位、纯电动模式、多种并混联驱动模式下的多个挡位、串混联增程模式、制动能量回收模式、驻车发电模式，从而保证发动机、第一电机和第二电机始终处于高效运行区间工作，提高传动效率，不同工作模式间的无动力中断切换，不仅能够实现汽车动力性和经济性的全面提升，而且使得汽车拥有良好的驾驶舒适性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图一；

图2为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图二；

图3为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图三；

图4为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图四；

图5为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图五；

图6为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图六；

图7为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图七；

图8为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图八；

图9为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图九；

图10为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图十；

图11为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图十一；

图12为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构简图十二；

说明书中的附图标记如下：

1、发动机；2、第一电机；3、第二电机；

4、第一输入轴；5、第二输入轴；6、输出轴；

7、第三离合器；8、第一离合器；9、第二离合器；10、第一同步器；11、第二同步器；

12、第一主减主动齿轮；13、主减从动齿轮；14、差速器；

15、第一传动齿轮副；151、增速主动齿轮；152、增速从动齿轮；

16、第一连接轴；17、电机惰轮轴；18、第一电机连接轴；19、第二电机连接轴；

201、减速主动齿轮；202、减速从动齿轮；21、第二主减主动齿轮；

211、一挡主动齿轮；212、一挡从动齿轮；

221、二挡主动齿轮；222、二挡从动齿轮；

231、三挡主动齿轮；232、三挡从动齿轮；

241、四挡主动齿轮；242、四挡从动齿轮。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的混合动力系统，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一连接轴16、离合器组件、第一输入轴4、第二输入轴5、输出轴6、差速器14和挡位传动组件，离合器组件包括第一离合器8、第二离合器9和第三离合器7；

发动机1和第一电机2分别连接于第一连接轴16的两端，第一连接轴16连接第三离合器7，第三离合器7与第一离合器8和第二离合器9均相连接，第一离合器8连接于第一输入轴4，第二离合器9连接于第二输入轴5；挡位传动组件连接于第一输入轴4、第二输入轴5和输出轴6之间；

输出轴6连接于差速器14的一侧，第二电机3连接于差速器14的另一侧。

具体地，差速器14通过左、右半轴向左、右车轮输出动力。

本申请中，为简化说明，将第一输入轴4及第二输入轴5统称为输入轴，输入轴、输出轴6、第一连接轴16及后述的第一电机连接轴18、第二电机连接轴19和电机惰轮轴17统称为轴，第一离合器8、第二离合器9和第三离合器7统称为离合器，第一电机2和第二电机3统称为电机。

在一些实施例中，第一电机2主要用于发电，在动力需求大的特殊工况下，发动机1的驱动动力不足，甚至发动机1和第二电机3整体的驱动动力不足时，第一电机2也可用于驱动。

在一些实施例中，第二电机3主要用于驱动。

本实用新型实施例提供的混合动力系统，通过第一离合器8、第二离合器9和第三离合器7的控制，即可实现发动机1的动力输出控制以及第一电机2的动力输出控制，发动机1还能在行车或驻车时驱动第一电机2发电，第二电机3能单独驱动，或补充发动机1不足的动力，第二电机3还能回收制动能量，从而混合动力系统能够实现发动机直驱模式下的多个挡位、纯电动模式、多种并混联驱动模式(即发动机1驱动和第一电机2驱动，发动机1和第二电机3驱动，或发动机1、第一电机2和第二电机3驱动)下的多个挡位、串混联增程模式(即发动机1驱动，第一电机2发电并向第二电机3供电，第二电机3驱动)、制动能量回收模式(即轮端通过驱动的反向路径带动第二电机3发电)、驻车发电模式(即发动机1驱动第一电机2发电)，从而保证发动机1、第一电机2和第二电机3始终处于高效运行区间工作，提高传动效率，不同工作模式间的无动力中断切换，不仅能够实现汽车动力性和经济性的全面提升，而且使得汽车拥有良好的驾驶舒适性。

在一实施例中，如图1-4所示，第一输入轴4空套设于第一连接轴16外，第二输入轴5空套设于第一输入轴4外，结构简单、紧凑，有利于混合动力系统的轻量化和小型化。

在一实施例中，如图1-4所示，挡位传动组件包括一挡齿轮副、二挡齿轮副、第一同步器10和第二同步器11；一挡齿轮副通过第一同步器10结合于第一输入轴4与输出轴6之间；二挡齿轮副通过第二同步器11结合于第二输入轴5与输出轴6之间。

本申请中，为简化说明，前进挡位的齿轮副统称为挡位齿轮副，各挡位齿轮副的主动齿轮统称为挡位主动齿轮，各挡位齿轮副的从动齿轮统称为挡位从动齿轮，挡位主动齿轮和挡位从动齿轮统称为挡位齿轮，第一同步器10和第二同步器11统称为同步器。

通过第一离合器8、第二离合器9和第三离合器7的控制，即可实现发动机1的动力输出控制以及第一电机2的动力输出控制，通过第一同步器10和第二同步器11控制可实现不同驱动挡位的控制，发动机1还能在行车或驻车时驱动第一电机2发电，第二电机3能单独驱动，或补充发动机1不足的动力，第二电机3还能回收制动能量，从而混合动力系统能够实现发动机直驱模式下的两个挡位、纯电动模式、多种并混联驱动模式(即发动机1驱动和第一电机2驱动，发动机1和第二电机3驱动，或发动机1、第一电机2和第二电机3驱动)下的两个挡位、串混联增程模式(即发动机1驱动，第一电机2发电并向第二电机3供电，第二电机3驱动)、制动能量回收模式(即轮端通过驱动的反向路径带动第二电机3发电)、驻车发电模式(即发动机1驱动第一电机2发电)，从而保证发动机1、第一电机2和第二电机3始终处于高效运行区间工作，提高传动效率，不同工作模式间的无动力中断切换，不仅能够实现汽车动力性和经济性的全面提升，而且使得汽车拥有良好的驾驶舒适性。

具体地，第一同步器10可固设于第一输入轴4上，也可固设于输出轴6上，第二同步器11可固设于第二输入轴5上，也可固设于输出轴6上。优选地，第一同步器10和第二同步器11均固定于输出轴6上，具有更好的换挡性能，有利于同步器的减重及小型化。

图1至图4分别对应两挡混合动力系统的四种不同的同步器布置方案；

图5至图8分别对应三挡混合动力系统的四种不同的同步器布置方案；

图9至图12分别对应四挡混合动力系统的四种不同的同步器布置方案。

具体地，一挡齿轮副包括设于第一输入轴4上的一挡主动齿轮211，以及设于输出轴6上的一挡从动齿轮212，一挡主动齿轮211与一挡从动齿轮212连接；

二挡齿轮副包括设于第二输入轴5上的二挡主动齿轮221，以及设于输出轴6上的二挡从动齿轮222，二挡主动齿轮221与二挡从动齿轮222连接。采用平行轴齿系统进行传动，结构简单，易于加工、装配，保证传动精度。

具体地，第一电机2为发电机，如48V发电机，第二电机3为电动机。

在一实施例中，如图5-8所示，挡位传动组件还包括三挡齿轮副，三挡齿轮副通过第一同步器10结合于第一输入轴4与输出轴6之间。

混合动力系统能够实现发动机直驱模式下的三个挡位、纯电动模式、多种并混联驱动模式(即发动机1驱动和第一电机2驱动，发动机1和第二电机3驱动，或发动机1、第一电机2和第二电机3驱动)下的三个挡位、串混联增程模式(即发动机1驱动，第一电机2发电并向第二电机3供电，第二电机3驱动)、制动能量回收模式(即轮端通过一挡或二挡或三挡驱动的反向路径带动第二电机3发电)、驻车发电模式(即发动机1驱动第一电机2发电)，从而更利于保证发动机1和电机始终处于高效运行区间工作，奇数挡和偶数挡的挡位齿轮副布置于不同的输入轴上，保证不同工作模式间以及不同挡位间均能实现无动力中断切换，进一步提升汽车的动力性、经济性和驾驶舒适性。

具体地，第一同步器10设于一挡齿轮副与三挡齿轮副之间，一挡齿轮副和三挡齿轮副均通过第一同步器10实现结合于第一输入轴4与输出轴6之间，有利于结构简化及小型化，有利于减重降本。

具体地，三挡齿轮副包括设于第一输入轴4上的三挡主动齿轮231，以及设于输出轴6上的三挡从动齿轮232，三挡主动齿轮231与三挡从动齿轮232连接；采用平行轴齿系统进行传动，结构简单，易于加工、装配，保证传动精度。

在一实施例中，如图5-8所示，二挡齿轮副、三挡齿轮副和一挡齿轮副朝远离离合器组件的方向依次设置，有利于降低第一输入轴4的挠度，增加传动平稳性。具体地，一挡主动齿轮211和三挡主动齿轮231，设于第一输入轴4在远离发动机1的方向上伸出第二输入轴5外的一段上；

可将三挡主动齿轮231、第一同步器10和一挡主动齿轮211沿远离发动机1的方向依次设于第一输入轴4上，且三挡主动齿轮231和一挡主动齿轮211均空套于第一输入轴4上，第一同步器10固设于第一输入轴4上，三挡从动齿轮232和一挡从动齿轮212均固设于输出轴6上，能通过第一同步器10实现一挡齿轮副或三挡齿轮副在第一输入轴4与输出轴6之间的结合或断开；

优选三挡主动齿轮231和一挡主动齿轮211均固设于第一输入轴4上，三挡从动齿轮232、第一同步器10和一挡从动齿轮212沿远离发动机1的方向依次设于输出轴6上，且三挡从动齿轮232和一挡从动齿轮212均空套于输出轴6上，第一同步器10固设于输出轴6上，能通过第一同步器10实现一挡齿轮副或三挡齿轮副在第一输入轴4与输出轴6之间的结合或断开，第一同步器10设于输出轴6上较设于第一输入轴4上，具有更好的换挡性能，同时有利于第一同步器10的小型化及减重。

在一实施例中，如图9-12所示，挡位传动组件还包括四挡齿轮副，四挡齿轮副通过第二同步器11结合于第二输入轴5与输出轴6之间。

混合动力系统能够实现发动机直驱模式下的四个挡位、纯电动模式、多种并混联驱动模式(即发动机1驱动和第一电机2驱动，发动机1和第二电机3驱动，或发动机1、第一电机2和第二电机3驱动)下的四个挡位、串混联增程模式(即发动机1驱动，第一电机2发电并向第二电机3供电，第二电机3驱动)、制动能量回收模式(即轮端通过一挡或二挡或三挡或四挡驱动的反向路径带动第二电机3发电)、驻车发电模式(即发动机1驱动第一电机2发电)，从而更利于保证发动机1和电机始终处于高效运行区间工作，奇数挡和偶数挡的挡位齿轮副布置于不同的输入轴上，保证不同工作模式间以及不同挡位间均能实现无动力中断切换，进一步提升汽车的动力性、经济性和驾驶舒适性。

具体地，第二同步器11设于二挡齿轮副与四挡齿轮副之间，二挡齿轮副和四挡齿轮副均通过第二同步器11实现结合于第二输入轴5与输出轴6之间，有利于结构简化及小型化，有利于减重降本。

具体地，四挡齿轮副包括设于第二输入轴5上的四挡主动齿轮241，以及设于输出轴6上的四挡从动齿轮242，四挡主动齿轮241与四挡从动齿轮242连接；采用平行轴齿系统进行传动，结构简单，易于加工、装配，保证传动精度。

在一实施例中，如图5-8所示，四挡齿轮副位于二挡齿轮副与三挡齿轮副之间，有利于降低第二输入轴5的挠度，增加传动平稳性。

具体地，二挡主动齿轮221、第二同步器11和四挡主动齿轮241沿远离发动机1的方向依次设于第二输入轴5上，且二挡主动齿轮221和四挡主动齿轮241均空套于第二输入轴5上，第二同步器11固设于第二输入轴5上，二挡从动齿轮222和四挡从动齿轮242均固设于输出轴6上，能通过第二同步器11实现二挡齿轮副或四挡齿轮副在第二输入轴5与输出轴6之间的结合或断开；

优选二挡主动齿轮221和四挡主动齿轮241均固设于第二输入轴5上，二挡从动齿轮222、第二同步器11和四挡从动齿轮242沿远离发动机1的方向依次设于输出轴6上，且二挡从动齿轮222和四挡从动齿轮242均空套于输出轴6上，第二同步器11固设于输出轴6上，能通过第二同步器11实现二挡齿轮副或四挡齿轮副在第二输入轴5与输出轴6之间的结合或断开，第二同步器11设于输出轴6上较设于第二输入轴5上，具有更好的换挡性能，同时有利于第二同步器11的小型化及减重。

前述设置二个挡位、三个挡位或四个挡位的混合动力系统中，挡位数增多，能够提供更大动力，但尺寸增大，成本增加，因此，可根据具体车型性能开发目标和整车机舱布置空间，选装具有两个挡位的混合动力系统(即设有一挡齿轮副和二挡齿轮副的混合动力系统)，或具有三个挡位的混合动力系统(即设有一挡齿轮副、二挡齿轮副和三挡齿轮副的混合动力系统)，或具有四个挡位的混合动力系统(即设有一挡齿轮副、二挡齿轮副、三挡齿轮副和四挡齿轮副的混合动力系统)即可。

优选实施例中，奇数挡对应的第一输入轴4在内，偶数挡对应的第二输入轴5在外，能够保证由第一离合器8传输更大的扭矩至第一输入轴4。

在一实施例中，如图1所示，离合器组件还包括离合器壳体，第一离合器8、第二离合器9和第三离合器7均连接于离合器壳体，使得离合器壳体、第一离合器8、第二离合器9和第三离合器7形成三离合器结构，实现离合器组件的集成，结构简单、紧凑，便于装配。

具体地，离合器壳体的一端空套于第二输入轴5上，另一端空套于第一连接轴16上。

在一实施例中，第一离合器8的主动部连接于离合器壳体上，从动部连接于第一输入轴4的一端；

第二离合器9的主动部连接于离合器壳体上，从动部连接于第二输入轴5的一端；

第三离合器7的主动部连接于第一连接轴16上，从动部连接于离合器壳体上；

使得混合动力系统的结构简单、紧凑，且传动可靠、平稳。

优选地，三离合器为湿式三离合器。

在一实施例中，如图1-12所示，第一电机2和第二电机3设于变速器的壳体。第一电机2和第二电机3均由变速器生产线进行装配，安装于变速器的壳体上，并由变速器进行冷却、润滑、启停控制。

在一实施例中，还包括第一电机连接轴18和第一传动齿轮副15；

第一电机2连接第一电机连接轴18，第一电机连接轴18通过第一传动齿轮副15连接第一连接轴16；

离合器组件、挡位传动组件和第一传动齿轮副15朝远离发动机1的方向依次设置。

设置第一传动齿轮副15，有利于对第一电机2向轮端传输动力或发动机1向第一电机2传输动力时进行扭矩调节，从而能够采用更小体积第一电机2，第一传动齿轮副15、离合器组件、挡位传动组件朝远离所述发动机的方向依次设置，结构紧凑。

具体地，第一传动齿轮副15为增速齿轮副，包括设于第一连接轴16上的增速主动齿轮151，以及设于第一电机连接轴18上的增速从动齿轮152，增速主动齿轮151与增速从动齿轮152连接。设置增速齿轮副，实现发动机1向第一电机2传输动力的增速降扭，提高发电效率，有利于第一电机2的小型化，采用平行轴齿系统进行动力传输，结构简单，易于加工、装配，保证传动精度。

在一实施例中，还包括电机惰轮轴17，电机惰轮轴17连接于第二电机3和差速器14之间。设置电机惰轮轴17，便于实现第二电机3和差速器14的平行轴式传动连接，结构简单，易于加工、装配，保证传动精度。

在一实施例中，第二电机3通过第二传动齿轮副连接电机惰轮轴17，设置第二传动齿轮副，有利于对第二电机3向轮端传输动力，发动机或轮端向第二电机3传输动力时进行扭矩调节，从而能够采用更小体积第二电机3。

具体地，还包括第二电机连接轴19；第二传动齿轮副为减速齿轮副，包括设于第二电机连接轴19上的减速主动齿轮201，以及设于电机惰轮轴17上的减速从动齿轮202，减速主动齿轮201与减速从动齿轮202连接。设置减速齿轮副，实现第二电机3向车轮传输动力的减速增扭，以满足车轮的动力需求，有利于第二电机3的小型化，采用平行轴齿系统进行动力传输，结构简单，易于加工、装配，保证传动精度。

此外，还包括固设于输出轴6上的第一主减主动齿轮12，固设于电机惰轮轴17上的第二主减主动齿轮21，以及固设于差速器14上的主减从动齿轮13；

第一主减主动齿轮12和第二主减主动齿轮21分别啮合于主减从动齿轮13，第一主减主动齿轮12、第二主减主动齿轮21和主减从动齿轮13为共面齿轮组，结构简单、紧凑，传动平稳，使得发动机1、第一电机2驱动时能够通过第一主减主动齿轮12和主减从动齿轮13组成的第一主减齿轮副实现主减速，第二电机3驱动时能够通过第二主减主动齿轮21和主减从动齿轮13组成的第二主减齿轮副实现主减速，更好地匹配车轮的动力需求。

具体地，第一输入轴4、第二输入轴5、输出轴6、第一电机连接轴18、第二电机连接轴19和电机惰轮轴17通过轴承支撑在变速器的壳体上。

具体地，第一输入轴4上的挡位主动齿轮可通过焊接、花键、过盈压装或者直接生成于第一输入轴4，从而实现相应挡位主动齿轮与第一输入轴4的连接及同步转动，也可通过轴承空套在第一输入轴4上，从而实现挡位主动齿轮与第一输入轴4的转动连接；

具体地，第二输入轴5上的挡位主动齿轮可通过焊接、花键、过盈压装或者直接生成于第二输入轴5，从而实现相应挡位主动齿轮与第二输入轴5的连接及同步转动，也可通过轴承空套在第二输入轴5上，从而实现挡位主动齿轮与第二输入轴5的转动连接；

具体地，输出轴6上的挡位从动齿轮可通过焊接、花键、过盈压装或者直接生成于输出轴6，从而实现相应挡位主动齿轮与输出轴6的连接及同步转动，也可通过轴承空套在输出轴6上，从而实现挡位主动齿轮与输出轴6的转动连接；

具体地，第一主减主动齿轮12、第二主减主动齿轮21、增速主动齿轮151、增速从动齿轮152、减速主动齿轮201和减速从动齿轮202可通过焊接、花键、过盈压装或者直接生成于相应轴上，从而实现其与相应轴的连接及同步转动；

具体地，主减从动齿轮13焊接于差速器14上；

具体地，同步器的齿毂通过花键连接在相应的轴上。

前述设有一挡齿轮副和二挡齿轮副的混合动力系统包括一挡工作状态和二挡工作状态；前述设有一挡齿轮副、二挡齿轮副和三挡齿轮副的混合动力系统包括一挡工作状态、二挡工作状态和三挡工作状态；前述设有一挡齿轮副、二挡齿轮副、三挡齿轮副和四挡齿轮副的混合动力系统包括一挡工作状态、二挡工作状态、三挡工作状态和四挡工作状态。以下对优选实施例的各挡位进行说明如下：

发动机1作为动力源可实现多个挡位，可在需要时由第一电机2补充动力；当需要发动机1单独作为动力源，或发动机1和第一电机2共同作为动力源输出动力时，第三离合器7结合，否则，第三离合器7断开；

一挡工作时，第一离合器8结合，第一同步器10将一挡齿轮副结合于第一输入轴4与输出轴6之间(即第一同步器10挂一挡)，功率流为：动力源－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡齿轮副、第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

二挡工作时，第二离合器9结合，第二同步器11将二挡齿轮副结合于第二输入轴5与输出轴6之间(即第二同步器11挂二挡)，功率流为：动力源－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡齿轮副、第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

三挡工作时，第一离合器8结合，第一同步器10将三挡齿轮副结合于第一输入轴4与输出轴6之间(即第一同步器10挂三挡)，功率流为：动力源－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡齿轮副、第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

四挡工作时，第二离合器9结合，第二同步器11将四挡齿轮副结合于第二输入轴5与输出轴6之间(即第二同步器11挂四挡)，功率流为：动力源－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉四挡齿轮副、第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

发动机1和第一电机2不驱动时，或者发动机1以一挡至四挡驱动时，或者发动机1和第一电机2以一挡至四挡驱动时，第二电机3均可驱动车轮，第二电机3的功率流为：第二电机3－〉减速齿轮副－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮202－〉差速器14－〉车轮。

本申请，前述设有一挡齿轮副和二挡齿轮副的混合动力系统，前述设有一挡齿轮副、二挡齿轮副和三挡齿轮副的混合动力系统，以及前述设有一挡齿轮副、二挡齿轮副、三挡齿轮副和四挡齿轮副的混合动力系统，均具有发动机直驱模式、纯电动模式、并混联驱动模式、串混联增程模式、制动能量回收模式和驻车发电模式，适用于各种路况，保证发动机1、第一电机2和第二电机3始终工作在高效区间，提升汽车的动力性和经济性。以下以设有一挡齿轮副、二挡齿轮副和三挡齿轮副的混合动力系统为例，对各种工作模式进行详细说明，各种工作模式的功率流以图5所示结构为例进行说明。其中，各工作模式及挡位以表1进行体现。

表1

各模式的具体工作状态如下：

1)混合动力系统具有三种发动机直驱模式，分别为发动机直驱模式一、发动机直驱模式二和发动机直驱模式三。

11)发动机直驱模式一

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合一挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2和第二电机3关闭，以建立发动机直驱模式一；该模式为发动机直驱模式下的一挡模式，由发动机1单独驱动车轮；

发动机直驱模式一下的功率流为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡主动齿轮211－〉一挡从动齿轮212－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

12)发动机直驱模式二

第三离合器7结合，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9结合，第二同步器11结合二挡齿轮副，发动机1开启，第一电机2和第二电机3关闭，以建立发动机直驱模式二；该模式为发动机直驱模式下的二挡模式，由发动机1单独驱动车轮；

发动机直驱模式二下的功率流为：发动机1－〉第三离合器7－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡主动齿轮221－〉二挡从动齿轮222－〉第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

13)发动机直驱模式三

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合三挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2和第二电机3关闭，以建立发动机直驱模式三；该模式为发动机直驱模式下的三挡模式，由发动机1单独驱动车轮；

发动机直驱模式三下的功率流为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡主动齿轮231－〉三挡从动齿轮232－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

混合动力系统具有三种发动机直驱模式，在汽车处于中/高车速时，混合动力系统高效切入发动机直驱模式，使得发动机1高效区覆盖中/高车速，避免中/高车速下使用串混联增程模式，从而避免能量的转化损失，保证能量高效化。

2)混合动力系统具有纯电动模式。

第三离合器7断开，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1关闭，第一电机2关闭，第二电机3开启，以建立纯电动模式；该模式由第二电机3单独驱动车轮，覆盖所有低/中/高车速段；

纯电动模式下的功率流为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

3)混合动力系统具有九种并混联驱动模式，分别为并混联驱动模式一、并混联驱动模式二、并混联驱动模式三、并混联驱动模式四、并混联驱动模式五、并混联驱动模式六、并混联驱动模式七、并混联驱动模式八和并混联驱动模式九。

31)并混联驱动模式一

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合一挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2关闭，第二电机3开启，以建立并混联驱动模式一；该模式为发动机1和第二电机3共同驱动的并混联驱动模式下的一挡模式；

并混联驱动模式一下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡主动齿轮211－〉一挡从动齿轮212－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

32)并混联驱动模式二

第三离合器7结合，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9结合，第二同步器11结合二挡齿轮副，发动机1开启，第一电机2关闭，第二电机3开启，以建立并混联驱动模式二；该模式为发动机1和第二电机3共同驱动的并混联驱动模式下的二挡模式；

并混联驱动模式二下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡主动齿轮221－〉二挡从动齿轮222－〉第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

33)并混联驱动模式三

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合三挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2关闭，第二电机3开启，以建立并混联驱动模式三；该模式为发动机1和第二电机3共同驱动的并混联驱动模式下的三挡模式；

并混联驱动模式三下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡主动齿轮231－〉三挡从动齿轮232－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

34)并混联驱动模式四

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合一挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2开启，第二电机3关闭，以建立并混联驱动模式四；该模式为发动机1和第一电机2共同驱动的并混联驱动模式下的一挡模式；

并混联驱动模式四下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡主动齿轮211－〉一挡从动齿轮212－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第一电机2－〉增速从动齿轮152－〉增速主动齿轮151－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡主动齿轮211－〉一挡从动齿轮212－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

35)并混联驱动模式五

第三离合器7结合，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9结合，第二同步器11结合二挡齿轮副，发动机1开启，第一电机2开启，第二电机3关闭，以建立并混联驱动模式五；该模式为发动机1和第一电机2共同驱动的并混联驱动模式下的二挡模式；

并混联驱动模式五下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡主动齿轮221－〉二挡从动齿轮222－〉第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第一电机2－〉增速从动齿轮152－〉增速主动齿轮151－〉第三离合器7－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡主动齿轮221－〉二挡从动齿轮222－〉第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

36)并混联驱动模式六

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合三挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2开启，第二电机3关闭，以建立并混联驱动模式六；该模式为发动机1和第一电机2共同驱动的并混联驱动模式下的三挡模式；

并混联驱动模式六下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡主动齿轮231－〉三挡从动齿轮232－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第一电机2－〉增速从动齿轮152－〉增速主动齿轮151－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡主动齿轮231－〉三挡从动齿轮232－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

37)并混联驱动模式七

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合一挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2开启，第二电机3开启，以建立并混联驱动模式七；该模式为发动机1、第一电机2和第二电机3共同驱动的并混联驱动模式下的一挡模式；

并混联驱动模式七下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡主动齿轮211－〉一挡从动齿轮212－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第一电机2－〉增速从动齿轮152－〉增速主动齿轮151－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉一挡主动齿轮211－〉一挡从动齿轮212－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流3为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

38)并混联驱动模式八

第三离合器7结合，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9结合，第二同步器11结合二挡齿轮副，发动机1开启，第一电机2开启，第二电机3开启，以建立并混联驱动模式八；该模式为发动机1、第一电机2和第二电机3共同驱动的并混联驱动模式下的二挡模式；

并混联驱动模式八下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡主动齿轮221－〉二挡从动齿轮222－〉第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第一电机2－〉增速从动齿轮152－〉增速主动齿轮151－〉第三离合器7－〉第二离合器9－〉第二输入轴5－〉二挡主动齿轮221－〉二挡从动齿轮222－〉第二同步器11－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流3为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

39)并混联驱动模式九

第三离合器7结合，第一离合器8结合，第一同步器10结合三挡齿轮副，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2开启，第二电机3开启，以建立并混联驱动模式九；该模式为发动机1、第一电机2和第二电机3共同驱动的并混联驱动模式下的三挡模式；

并混联驱动模式九下的功率流1为：发动机1－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡主动齿轮231－〉三挡从动齿轮232－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流2为：第一电机2－〉增速从动齿轮152－〉增速主动齿轮151－〉第三离合器7－〉第一离合器8－〉第一输入轴4－〉三挡主动齿轮231－〉三挡从动齿轮232－〉第一同步器10－〉输出轴6－〉第一主减主动齿轮12－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮；

功率流3为：第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

混合动力系统具有九种并混联驱动模式，在汽车处于中/高车速时，能够高效切入并混联驱动模式，使汽车具备强劲的动力性，避免中/高车速下使用串联增程模式，从而避免能量的转化损失，保证能量高效化；多个发动机挡位以及电机的并联调矩使得发动机1高效区间能够覆盖汽车行驶所有的中/高车速工况，电机多个挡位的组合选择也保障了电机工作在高效区间，因此汽车具备优良的经济性能。

4)混合动力系统具有串混联增程模式。

第三离合器7断开，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2发电，第二电机3开启，以建立串混联增程模式；该模式由发动机1驱动第一电机2发电，第二电机3单独驱动车轮；

串混联增程模式下的功率流为：发动机1－〉增速主动齿轮151－〉增速从动齿轮152－〉第一电机2－〉第二电机3－〉第二电机连接轴19－〉减速主动齿轮201－〉减速从动齿轮202－〉电机惰轮轴17－〉第二主减主动齿轮21－〉主减从动齿轮13－〉差速器14－〉车轮。

5)混合动力系统具有制动能量回收模式。

第三离合器7断开，第一离合器8断开，第一同步器10保持空挡，第二离合器9断开，第二同步器11保持空挡，发动机1关闭，第一电机2关闭，第二电机3发电，以建立制动能量回收模式；该模式为第二电机3单独功率逆流发电模式；

制动能量回收模式下的功率流为：车轮－〉差速器14－〉主减从动齿轮13－〉第二主减主动齿轮21－〉电机惰轮轴17－〉减速从动齿轮202－〉减速主动齿轮201－〉第二电机连接轴19－〉第二电机3。

6)混合动力系统具有驻车发电模式。

第三离合器7断开，第一离合器8和第二离合器9断开，第一同步器10和第二同步器11保持空挡，发动机1开启，第一电机2发电，第二电机3关闭，以建立驻车发电模式，该模式由发动机1驱动第一电机2单独发电；

驻车发电模式下的功率流为：发动机1－〉增速主动齿轮151－〉增速从动齿轮152－〉第一电机2－〉动力电池。

通过第三离合器7断开，即可实现停车发电功能，当动力电池SOC较低时，类似等红绿灯的工况，能够给动力电池充电，或者保证汽车的电动空调不至于被断开。

本申请设有一挡齿轮副、二挡齿轮副和三挡齿轮副的优选混合动力系统具有以下优点：

使用三个离合器、两个同步器和五个齿轮平面，实现前述不同工作模式，结构简单，空间紧凑，易于在设计空间十分有限的乘用车前舱中进行布置；

通过对发动机1、电机、离合器和同步器的控制，可实现汽车常用工况下的前述不同工作模式，在保障集成性能得到满足的条件下，降低了对发动机1、第一电机2和第二电机3的单件性能要求，成本较低；同时，也使得发动机1、第一电机2和第二电机3均可工作在高效区间，具有优异的燃油经济性；

通过三个离合器滑摩开闭及电机转速、转矩的协调控制，实现了不同工作模式间的无动力中断切换，不仅全面提升汽车动力性和经济性，还使得汽车拥有良好驾驶舒适性。

本申请在传统湿式双离合变速系统的基础上，增加第一电机2、第二电机3和第三离合器7而形成三离合混合动力系统，充分利用了传统湿式双离合变速系统的设计经验与制造资源，有效缩短开发周期、降低研发和制造成本。

本申请同时设有一挡齿轮副和二挡齿轮副，或者同时设有一挡齿轮副、二挡齿轮副、三挡齿轮副和四挡齿轮副的混合动力系统的工作模式和效果，与前述同时设有一挡齿轮副、二挡齿轮副和三挡齿轮副的混合动力系统类似，只是相应地减少三挡对应的工作模式及控制，或相应地增加四挡对应的工作模式及控制，此处不再赘述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种混合动力系统，其特征在于，包括发动机、第一电机、第二电机、第一连接轴、离合器组件、第一输入轴、第二输入轴、输出轴、差速器和挡位传动组件，所述离合器组件包括第一离合器、第二离合器和第三离合器；

所述发动机和所述第一电机分别连接于所述第一连接轴的两端，所述第一连接轴连接所述第三离合器，所述第三离合器与所述第一离合器和所述第二离合器均相连接，所述第一离合器连接于所述第一输入轴，所述第二离合器连接于所述第二输入轴；所述挡位传动组件连接于所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述输出轴之间；

所述输出轴连接于所述差速器的一侧，所述第二电机连接于所述差速器的另一侧。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一输入轴空套设于所述第一连接轴外，所述第二输入轴空套设于所述第一输入轴外。

3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述挡位传动组件包括一挡齿轮副、二挡齿轮副、第一同步器和第二同步器，所述一挡齿轮副通过所述第一同步器结合于所述第一输入轴和所述输出轴之间，所述二挡齿轮副通过所述第二同步器结合于所述第二输入轴和所述输出轴之间。

4.根据权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述挡位传动组件还包括三挡齿轮副，所述三挡齿轮副通过所述第一同步器结合于所述第一输入轴与所述输出轴之间。

5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述一挡齿轮副包括设于所述第一输入轴上的一挡主动齿轮，以及设于所述输出轴上的一挡从动齿轮,所述一挡主动齿轮与所述一挡从动齿轮连接；

所述二挡齿轮副包括设于所述第二输入轴上的二挡主动齿轮，以及设于所述输出轴上的二挡从动齿轮，所述二挡主动齿轮与所述二挡从动齿轮连接；

所述三挡齿轮副包括设于所述第一输入轴上的三挡主动齿轮，以及设于所述输出轴上的三挡从动齿轮，所述三挡主动齿轮与所述三挡从动齿轮连接。

6.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述二挡齿轮副、所述三挡齿轮副和所述一挡齿轮副朝远离所述离合器组件的方向依次设置。

7.根据权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于，所述挡位传动组件还包括四挡齿轮副，所述四挡齿轮副通过所述第二同步器结合于所述第二输入轴与所述输出轴之间。

8.根据权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于，所述四挡齿轮副位于所述二挡齿轮副和所述三挡齿轮副之间。

9.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述离合器组件还包括离合器壳体，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器均连接于所述离合器壳体。

10.根据权利要求9所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一离合器的主动部连接于所述离合器壳体上，所述第一离合器的从动部连接于所述第一输入轴的一端；

所述第二离合器的主动部连接于所述离合器壳体上，所述第二离合器的从动部连接于所述第二输入轴的一端；

所述第三离合器的主动部连接于所述第一连接轴上，所述第三离合器的从动部连接于所述离合器壳体上。

11.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括第一电机连接轴和第一传动齿轮副；

所述第一电机连接所述第一电机连接轴，所述第一电机连接轴通过所述第一传动齿轮副连接所述第一连接轴；

所述离合器组件、所述挡位传动组件和所述第一传动齿轮副朝远离所述发动机的方向依次设置。

12.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括电机惰轮轴，所述电机惰轮轴连接于所述第二电机和所述差速器之间。

13.根据权利要求12所述的混合动力系统，其特征在于，所述第二电机通过第二传动齿轮副连接所述电机惰轮轴。

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