CN219115230U - 混合动力系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混合动力系统及车辆。该混合动力系统包括发动机、第一离合器、第二离合器、第一行星排、第二行星排、输出齿轮、传动机构、电动机、差速器、制动第一行星架的第一制动器、制动第二行星架的第二制动器，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈，发动机与第一太阳轮之间设有第一离合器；第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，第二太阳轮与第一行星架连接，发动机与第二行星架之间连接有第二离合器；输出齿轮与第一齿圈及第二齿圈连接。本实用新型实现了多挡变速，最大限度的保证了发动机和电动机运转在高效率区间，具有优异的燃油经济性能。

Description

混合动力系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车驱动技术领域，特别涉及一种混合动力系统及车辆。

背景技术

混合动力汽车以其实用性高、绿色环保等优点逐渐成为车辆发展的主流。目前，混合动力汽车的驱动系统主要包含串联式、并联式和混联式三种基本形式，其中，混联式结合了串联式和并联式的优点，在实现发动机优化控制同时可实现中高速的高效控制。然而现有的混联系统发动机只有一个或两个挡位，电动机有一个挡位，无法实现发动机和电动机运行最大高效化，从而使得整车油耗未能做到最优，不能使得车辆始终运行于最优的模式。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种混合动力系统及车辆，旨在解决现有混合动力系统的驱动模式单一，发动机和电动机未在高效区工作的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一个技术方案提出了一种混合动力系统，包括：

发动机、第一离合器、第二离合器；

第一行星排，包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈，所述发动机与所述第一太阳轮之间设有所述第一离合器；

第二行星排，包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二太阳轮与所述第一行星架连接，所述发动机与所述第二行星架之间连接有所述第二离合器；

输出齿轮，与所述第一齿圈及所述第二齿圈连接；

第一制动器，用以制动所述第一行星架；

第二制动器，用以制动所述第二行星架；

传动机构、电动机、差速器，所述传动机构传动连接于所述输出齿轮与所述差速器之间，且所述传动机构传动连接于所述电动机与所述差速器之间。

在本实用新型的一个技术方案中，所述第一行星轮为内外啮合双星轮，包括内行星齿轮和外行星齿轮，所述内行星齿轮和所述外行星齿轮可旋转地安装于所述第一行星架，所述内行星齿轮分别与所述外行星齿轮和所述第一太阳轮啮合，所述外行星齿轮与所述第一齿圈啮合。

在本实用新型的一个技术方案中，所述第一齿圈与所述第二齿圈为一体结构，所述输出齿轮嵌套设置在该一体结构的外侧；

所述第二太阳轮与所述第一行星架之间花键连接或过盈配合连接或为一体结构。

在本实用新型的一个技术方案中，所述第二行星排和所述发动机位于所述第一行星排的轴向两侧，所述混合动力系统还包括：

一输入轴，与所述发动机连接，该输入轴穿设于所述第一行星排及所述第二行星排，所述第一离合器与该输入轴和所述第一太阳轮分别连接，所述第二离合器与该输入轴和所述第二行星架分别连接。

在本实用新型的一个技术方案中，所述传动机构包括：

中间轴、第一齿轮、第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮均固设于中间轴，所述第一齿轮与所述输出齿轮啮合，所述第二齿轮与所述差速器啮合；

第三齿轮，与所述电动机连接，且与所述第一齿轮啮合。

在本实用新型的一个技术方案中，所述混合动力系统还包括：

发电机，用于为所述电动机供电，所述发电机与所述第一太阳轮连接及所述第一离合器分别连接。

在本实用新型的一个技术方案中，所述混合动力系统还包括：

控制器，与所述发动机、所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述电动机电连接，用于：

确定所述混合动力系统的工作模式；

根据所述混合动力系统的工作模式，控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态；其中，所述受控部件包括所述发动机、所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器和所述电动机；

其中，所述工作模式包括第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第四发动机直驱模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第四混合驱动模式和纯电驱动模式中的至少一种；

当所述工作模式为第一发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二制动器结合，控制所述第二离合器和所述第一制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第二发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第三发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第一制动器结合，控制所述第二离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第四发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器和所述第一制动器结合，控制所述第一离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第一混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二制动器结合，控制所述第二离合器和所述第一制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为第二混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为第三混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第一制动器结合，控制所述第二离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为第四混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器和所述第一制动器结合，控制所述第一离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为纯电驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述电动机工作，控制所述发动机不工作。

在本实用新型的一个技术方案中，所述工作模式还包括增程模式、第一行驶充电模式、第二行驶充电模式和第三行驶充电模式，所述受控部件还包括发电机；

当所述工作模式为增程模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器、所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机、所述电动机和所述发电机工作；

当所述工作模式为第一行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二制动器结合，控制所述第二离合器和所述第一制动器分离，控制所述发动机和所述发电机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第二行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述发电机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第三行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第一制动器结合，控制所述第二离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述发电机工作，控制所述电动机不工作。

本实用新型的另一个技术方案提出了一种车辆，包括：

车体，所述车体上可转动安装有多个车轮；

如上所述的混合动力系统，所述混合动力系统安装在所述车体上，且所述混合动力系统的差速器与多个所述车轮中至少两个所述车轮传动连接。

本实用新型的技术方案中，发动机分别与第一太阳轮和第二行星架可离合连接，第二太阳轮与第一行星架连接，通过控制第一行星架和第二行星架是否制动，能够形成不同的动力路径和速比，实现了多挡变速，降低了发动机和电动机的性能要求，成本较低，也最大限度的保证了发动机和电动机运转在高效率区间，具有优异的燃油经济性能；且相较同类产品，结构紧凑、适应性强、容易控制，使得车辆拥有顶级的驾驶舒适性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本实用新型的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1为本实用新型一实施例提供的混合动力系统的示意图。

图2为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第一发动机直驱模式时的功率流路图。

图3为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第二发动机直驱模式时的功率流路图。

图4为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第三发动机直驱模式时的功率流路图。

图5为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第四发动机直驱模式时的功率流路图。

图6为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于纯电驱动模式时的功率流路图。

图7为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第一混合驱动模式时的功率流路图。

图8为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第二混合驱动模式时的功率流路图。

图9为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第三混合驱动模式时的功率流路图。

图10为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第四混合驱动模式时的功率流路图。

图11为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于增程模式时的功率流路图。

图12为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第一行驶充电模式时的功率流路图。

图13为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第二行驶充电模式时的功率流路图。

图14为本实用新型一实施例提供的混合动力系统处于第三行驶充电模式时的功率流路图。

附图标记说明如下：

1、发动机；2、第一太阳轮、3、第一离合器、4、第一行星轮；5、发电机；6、第一制动器；7、第一齿圈；8、第二齿圈；9、第二制动器；10、第二行星架；11、第一行星架；12、第二离合器；13、输入轴；14、第二太阳轮；15、第二行星轮；16、输出齿轮；17、中间轴；18、电动机；19、第三齿轮；20、第一齿轮；21、差速器；22、第二齿轮。

具体实施方式

尽管本实用新型可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本实用新型原理的示范性说明，而并非旨在将本实用新型限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、内、外、左、右、前、后等)用于解释本实用新型的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本实用新型的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本实用新型的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本实用新型的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

如图1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、第一离合器3、第二离合器12、第一行星排、第二行星排、输出齿轮16、第一制动器6、第二制动器9、传动机构、电动机18和差速器21，第一行星排包括第一太阳轮2、第一行星轮4、第一行星架11和第一齿圈7，所述发动机1与所述第一太阳轮2之间设有所述第一离合器3；第二行星排包括第二太阳轮14、第二行星轮15、第二行星架10和第二齿圈8，所述第二太阳轮14与所述第一行星架11连接，所述发动机1与所述第二行星架10之间连接有所述第二离合器12；所述输出齿轮16与所述第一齿圈7及所述第二齿圈8连接，所述第一制动器6用以制动所述第一行星架11，所述第二制动器9用以制动所述第二行星架10，所述传动机构传动连接于所述输出齿轮16与所述差速器21之间，且所述传动机构传动连接于所述电动机18与所述差速器21之间。

本实用新型的技术方案中，发动机1与第一太阳轮2通过第一离合器3连接，发动机1与第二行星架10通过第二离合器12连接，即发动机1与第一太阳轮2可离合连接，且发动机1与第二行星架10可离合连接。发动机1与第一太阳轮2可离合连接是指发动机1与第一太阳轮2可以结合实现动力传递，也可以断开中断二者之间的动力传递，两者之间的动力传递的通断通过第一离合器3的结合或分离实现。发动机1与第二行星架10可离合连接是指发动机1与第二行星架10可以结合实现动力传递，也可以断开中断二者之间的动力传递，两者之间的动力传递的通断通过第二离合器12的结合或分离实现。

其中，第一行星架11与第二太阳轮14连接，第一齿轮20和第二齿轮22连接，第一行星排和第二行星排构成复合行星排，第一太阳轮2和第二行星架10作为复合行星排的动力输入构件，第一齿圈7和第二齿圈8作为复合行星排的动力输出构件，该复合行星排可以与第一离合器3、第二离合器12、第一制动器6和第二制动器9配合，实现多种传动比和多种工作模式。传动机构设置为将复合行星排和/或电动机18输出的动力传递至差速器21，差速器21通过车辆的两根半轴连接车轮，从而带动车辆的车轮转动。

使用时，结合第一离合器3，结合第二制动器9，分离第二离合器12，分离第一制动器6，发动机1的动力经第一离合器3由第一太阳轮2输入，经复合行星排减速后由第一齿圈7和第二齿圈8输出至输出齿轮16；或者，结合第一离合器3，结合第二离合器12，分离第一制动器6，分离第二制动器9分离，发动机1的动力一方面经第一离合器3由第一太阳轮2输入，另一方面经第二离合器12由第二行星架10输入，经复合行星排减速后由第一齿圈7和第二齿圈8输出至输出齿轮16；或者，结合第一离合器3，结合第一制动器6，分离第二离合器12，分离第二制动器9，发动机1的动力经第一离合器3由第一太阳轮2输入，经第一行星排减速后由第一齿圈7输出至输出齿轮16；或者，结合第二离合器12，结合第一制动器6，分离第一离合器3，分离第二制动器9，发动机1的动力经第二离合器12由第二行星架10输入，经第二行星排减速后由第二齿圈8输出至输出齿轮16。输出至输出齿轮16的动力经传递机构和差速器21输出至车轮，从而实现发动机1直接驱动车轮。

电动机18的动力能够经差速器21输出至车轮，从而实现电动机18直接驱动车轮。

当发动机1和电动机18共同参与驱动时，复合行星排输出的动力和电动机18输出的动力耦合传递到车轮。

本文中，离合器包括第一传动端和第二传动端，离合器结合指离合器的第一传动端和第二传动端之间结合，动力可以从离合端的一端传递到另一端，离合器分离指离合器的第一传动端和第二传动端之间分开，动力不能够从离合端的一端传递到另一端。在一个示例中，第一离合器3和第二离合器12可以是摩擦式离合器或鼓式离合器。

本文中，第一制动器6结合，即所述第一制动器6制动，所述第一行星架11将固定不动，但所述第一太阳轮2和所述第一行星轮4之间可以实现相对转动，相反，第一制动器6分离，即所述第一制动器6不制动，实现所述第一行星架11自由转动；第二制动器9结合，即所述第二制动器9制动，所述第二行星架10将固定不动，但所述第二太阳轮14和所述第二行星轮15之间可以实现相对转动，相反，第二制动器9分离，即所述第二制动器9不制动，实现所述第二行星架10自由转动。

其中，电动机18可由电池(图中未示出)供电，工作于电动机18驱动模式。电动机18和电池之间可设置电机控制器，整流器、升压器等设备。

在本实用新型的一个技术方案中，所述第一行星轮4为内外啮合双星轮，包括内行星齿轮和外行星齿轮，所述内行星齿轮和所述外行星齿轮可旋转地安装于所述第一行星架11，所述内行星齿轮分别与所述外行星齿轮和所述第一太阳轮2啮合，所述外行星齿轮与所述第一齿圈7啮合。

本实用新型的技术方案中，第一行星轮4可以根据实际需求设置为多个(两个、三个等)，多个所述第一行星轮4均包括啮合连接的内行星齿轮和外行星齿轮，每个所述第一行星轮4的外行星齿轮均与所述第一齿圈7的内齿啮合，每个所述第一行星轮4的内行星齿轮均与所述第一太阳轮2啮合。通过将第一行星轮4设置为内外啮合双星轮使得第一行星排形成为内外双啮合双星行星排，更利于传动系统布置。

在本实用新型的一个技术方案中，所述第一齿圈7与所述第二齿圈8为一体结构，所述输出齿轮16嵌套设置在该一体结构的外侧；所述第二太阳轮14与所述第一行星架11之间花键连接或过盈配合连接或为一体结构。

本实用新型的技术方案中，第一齿圈7与第二齿圈8可通过适当的方式连接为一体结构，例如通过焊接、熔接连接在一起，或通过一体加工连接在一起使得第一行星排和第二行星排共用齿圈。输出齿轮16嵌套在该一体结构的外侧，与该一体结构啮合连接，用于输出动力。第二太阳轮14与所述第一行星架11可通过适当的方式连接，例如通过花键或通过过盈配合连接在一起，或为一体结构，实现第一行星排和第二行星排的动力传递。

在本实用新型的一个技术方案中，所述第二行星排和所述发动机1位于所述第一行星排的轴向两侧，所述混合动力系统还包括：

一输入轴13，与所述发动机1连接，该输入轴13穿设于所述第一行星排及所述第二行星排，所述第一离合器3与该输入轴13和所述第一太阳轮2分别连接，所述第二离合器12与该输入轴13和所述第二行星架10分别连接。

本实用新型的技术方案中，发动机1的动力经输入轴13分别输入第一太阳轮2和第二行星架10，第一太阳轮2和第二太阳轮14可转动地套设于输出轴上，第一离合器3的一个连接端与第一太阳轮2通过焊接或花键相连，另一个连接端与输入轴13通过焊接或花键相连，第二离合器12的一端与输入轴13通过焊接或花键相连，另一端与第二行星架10通过焊接或花键相连，第一制动器6的一端与第一行星架11通过焊接或花键相连，另一端与壳体固连，第二制动器9的一端与第二行星架10通过焊接或花键相连，另一端与壳体固连；且第一离合器3、第二离合器12、第一制动器6和第二制动器9各自同轴设置。通过控制第一离合器3、第二离合器12、第一制动器6和第二制动器9的工作状态(结合或分离)，能实现复合行星排的四挡速比切换，从而使得发动机1驱动车轮时具有四个挡位，发动机1和电动机18共同驱动车轮时具有四个挡位，能够实现多种驱动模式，显著地提高了整车的动力性能，提高车辆经济性。

在本实用新型的一个技术方案中，如图1所示，所述传动机构包括：

中间轴17、第一齿轮20、第二齿轮22，所述第一齿轮20和第二齿轮22均固设于中间轴17，所述第一齿轮20与所述输出齿轮16啮合，所述第二齿轮22与所述差速器21啮合；

第三齿轮19，与所述电动机18连接，且与所述第一齿轮20啮合。

本实用新型的技术方案中，第一齿轮20与第三齿轮19构成了第一级减速齿轮副，实现发动机1动力和/或发电机5动力的减速输出。第二齿轮22为第二级减速齿轮副的组分部分，第二齿轮22连接于差速器21，第一齿轮20将动力传递至中间轴17，再经中间轴17传递至第二齿轮22，再经第二齿轮22传递至差速器21，差速器21驱动车轮(车轮在图中未示出)。

在本实用新型的一个技术方案中，如图1所示，所述混合动力系统还包括：

发电机5，用于为所述电动机18供电，所述发电机5与所述第一太阳轮2连接及所述第一离合器3分别连接。

本实用新型的技术方案中，如图1所示，发电机5的转子通过焊接或花键与第一离合器3的壳体连接，使得发电机5既通过第一离合器3与发动机1相连，又通过第一离合器3与第一太阳轮2相连，发动机1带动发电机5发电为电池充电。

在本实用新型的一个技术方案中，所述混合动力系统还包括：

控制器，与所述发动机1、所述第一离合器3、所述第二离合器12、所述第一制动器6、所述第二制动器9、所述电动机18电连接，用于：

确定所述混合动力系统的工作模式；

根据所述混合动力系统的工作模式，控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态；其中，所述受控部件包括所述发动机1、所述第一离合器3、所述第二离合器12、所述第一制动器6、所述第二制动器9和所述电动机18；

其中，所述工作模式包括第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第四发动机直驱模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第四混合驱动模式和纯电驱动模式中的至少一种；

当所述工作模式为第一发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二制动器9结合，控制所述第二离合器12和所述第一制动器6分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第二发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二离合器12结合，控制所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第三发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第一制动器6结合，控制所述第二离合器12和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第四发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器12和所述第一制动器6结合，控制所述第一离合器3和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第一混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二制动器9结合，控制所述第二离合器12和所述第一制动器6分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为第二混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二离合器12结合，控制所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为第三混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第一制动器6结合，控制所述第二离合器12和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为第四混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器12和所述第一制动器6结合，控制所述第一离合器3和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为纯电驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3、所述第二离合器12、所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述电动机18工作，控制所述发动机1不工作。

在本实用新型的技术方案中，通过控制发动机1和电动机18的动力介入和中断，以及通过控制第一离合器3、第二离合器12、第一制动器6和第二制动器9的工作状态，能够实现发动机直接驱动多种模式，混合驱动多种模式及纯电动模式，实现多模式和四挡位以适应不同的行驶需求，使发动机1在高效区驱动，并覆盖整车中高车速，避免电动机18直驱模式使用在电动机18非高效区间，从而避免能量的转化损失，使得车辆系统动力性和经济性的全面提升。

具体地，如下表所示，表中显示了不同工作模式时对应的受控部件的状态。

表1不同工作模式时对应的受控部件的工作状态图

工作模式

发动机

发电机

电动机

第一离合器

第二离合器

第一制动器

第二制动器

第一发动机直驱模式

工作

不工作

不工作

结合

分离

分离

结合

第二发动机直驱模式

工作

不工作

不工作

结合

结合

分离

分离

第三发动机直驱模式

工作

不工作

不工作

结合

分离

结合

分离

第四发动机直驱模式

工作

不工作

不工作

分离

结合

结合

分离

纯电驱动模式

不工作

不工作

工作

分离

分离

分离

分离

第一混合驱动模式

工作

不工作

工作

结合

分离

分离

结合

第二混合驱动模式

工作

不工作

工作

结合

结合

分离

分离

第三混合驱动模式

工作

不工作

工作

结合

分离

结合

分离

第四混合驱动模式

工作

不工作

工作

分离

结合

结合

分离

增程模式

工作

工作

工作

结合

分离

分离

分离

第一行驶充电模式

工作

工作

不工作

结合

分离

分离

结合

第二行驶充电模式

工作

工作

不工作

结合

结合

分离

分离

第三行驶充电模式

工作

工作

不工作

结合

分离

结合

分离

制动回收模式

不工作

不工作

工作

分离

分离

分离

分离

停车发电模式

工作

工作

不工作

结合

分离

分离

分离

图2至图10依次对应为第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第四发动机直驱模式、纯电驱动模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式和第四混合驱动模式，本实用新型混合动力系统的动力路径。

参阅图2，图示为第一发动机直驱模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统处于发动机直驱一挡，发动机1功率不经电功率转化，具有两条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4、第一齿圈7和输出齿轮16；功率流路二：第一行星轮4、第一行星架11、第二太阳轮14、第二行星轮15、第二齿圈8和输出齿轮16；功率流路一和功率流路二在输出齿轮16汇合后经第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。

参阅图3，图示为第二发动机直驱模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统处于发动机直驱二挡，发动机1功率不经电功率转化，具有三条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4；功率流路二为：发动机1、输入轴13、第二离合器12、第二行星架10、第二行星轮15、第二齿圈8、输出齿轮16；功率流路三为功率流路二经第二行星轮15、第一行星架11、第一行星轮4，与功率流路一的第一行星轮4汇合后经第一齿圈7至输出齿轮16，与功率流路二在输出齿轮16汇合后经第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。

参阅图4，图示为第三发动机直驱模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统处于发动机直驱三挡，发动机1功率不经电功率转化，具有一条功率流路，功率流路为发动机1的动力依次经第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4、第一齿圈7、输出齿轮16、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。

参阅图5，图示为第四发动机直驱模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统处于发动机直驱四挡，发动机1功率不经电功率转化，具有一条功率流路，功率流路为发动机1的动力依次经输入轴13、第二离合器12、第二行星架10、第二行星轮15、第二齿圈8、输出齿轮16、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。

请参阅图6，图示为纯电驱动模式对应的动力路径图，该模式由电动机18单独驱动。功率流路：电动机18、第三齿轮19、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。

参阅图7，图示为第一混合驱动模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统发动机1和电动机18并联驱动，具有三条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4、第一齿圈7和输出齿轮16；功率流路二：第一行星轮4、第一行星架11、第二太阳轮14、第二行星轮15、第二齿圈8和输出齿轮16；功率流路一和功率流路二在输出齿轮16汇合后经第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。功率流路三：电动机18、第三齿轮19、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。

参阅图8，图示为第二混合驱动模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统发动机1和电动机18并联驱动，具有四条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4；功率流路二为：发动机1、输入轴13、第二离合器12、第二行星架10、第二行星轮15、第二齿圈8、输出齿轮16；功率流路三为功率流路二经第二行星轮15、第一行星架11、第一行星轮4，与功率流路一的第一行星轮4汇合后经第一齿圈7至输出齿轮16，与功率流路二在输出齿轮16汇合后经第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。功率流路四：电动机18、第三齿轮19、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。

参阅图9，图示为第三混合驱动模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统发动机1和电动机18并联驱动，具有两条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4、第一齿圈7、输出齿轮16、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。功率流路二：电动机18、第三齿轮19、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。

参阅图10，图示为第四混合驱动模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统发动机1和电动机18并联驱动，具有两条功率流路。功率流路一：发动机1、输入轴13、第二离合器12、第二行星架10、第二行星轮15、第二齿圈8、输出齿轮16、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。功率流路二：电动机18、第三齿轮19、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。

本实用新型实施例的混合动力系统通过第一行星排和第二行星排共同作用于传动，或者通过第一行星排和第二行星排单独作用于传动，通过两个离合器和两个制动器结合不同元件，得到不同的速比，实现了众多挡位和工作模式，使发动机1在高效区驱动，并覆盖整车中高车速，避免电动机18直驱模式使用在电动机18非高效区间，从而避免能量的转化损失，并且操纵原件少、空间紧凑性更高、能源利用效率高。其中，第一行星排和第二行星排的速比可以根据第一行星排和第二行星排中各构件的齿数比确定。通过电动机18两级减速输出动力，使得车辆起步及中低速工况行驶过程中，电动机18工作的最高效区间。通过发动机1和电动机18共同参与驱动形成的四个混合驱动模式，使得车辆具备强劲的动力性，多个发动机挡位以及电动机18的并联调矩使得发动机1及电动机18高效区间能够覆盖车辆行驶所有的中高速工况，使得车辆同时具备优良的经济性能。

在本实用新型的一个技术方案中，所述工作模式还包括增程模式、第一行驶充电模式、第二行驶充电模式和第三行驶充电模式，所述受控部件还包括发电机5；各模式下受控部件对应的状态如表1所示；

当所述工作模式为增程模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3结合，控制所述第二离合器12、所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1、所述电动机18和所述发电机5工作；

当所述工作模式为第一行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二制动器9结合，控制所述第二离合器12和所述第一制动器6分离，控制所述发动机1和所述发电机5工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第二行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二离合器12结合，控制所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述发电机5工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第三行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第一制动器6结合，控制所述第二离合器12和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述发电机5工作，控制所述电动机18不工作。

具体地，参阅图11，图示为增程模式对应的动力路径图，功率流路为：发动机1、第一离合器3、发电机5、电动机18、第三齿轮19、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。该模式下发动机1能够完全解耦(扭矩和转速均能解耦)，使得发动机1能够始终运行于最高效点，整个系统非常高效，电动机18输出动力。

参阅图12，图示为第一行驶充电模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统为发动机1直驱模式，同时输出动力给发电机5发电，具有三条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4、第一齿圈7和输出齿轮16；功率流路二：第一行星轮4、第一行星架11、第二太阳轮14、第二行星轮15、第二齿圈8和输出齿轮16；功率流路一和功率流路二在输出齿轮16汇合后经第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。功率流路三：发动机1、第一离合器3、发电机5。

参阅图13，图示为第二行驶充电模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统为发动机1直驱模式，同时输出动力给发电机5发电，具有四条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4；功率流路二为：发动机1、输入轴13、第二离合器12、第二行星架10、第二行星轮15、第二齿圈8、输出齿轮16；功率流路三为功率流路二经第二行星轮15、第一行星架11、第一行星轮4，与功率流路一的第一行星轮4汇合后经第一齿圈7至输出齿轮16，与功率流路二在输出齿轮16汇合后经第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21传递至车轮。功率流路四：发动机1、第一离合器3、发电机5。

参阅图14，图示为第三行驶充电模式对应的动力路径图，本实施例的混合动力系统为发动机1直驱模式，同时输出动力给发电机5发电，具有两条功率流路。功率流路一：发动机1、第一离合器3、第一太阳轮2、第一行星轮4、第一齿圈7、输出齿轮16、第一齿轮20、中间轴17、第二齿轮22和差速器21。功率流路二：发动机1、第一离合器3、发电机5。

本实用新型实施例中，增程模式能够实现电动机18驱动状态下，发动机1输出动力，通过发电机5发电，可用于中高速巡航馈电充电或用于高效拓展续航里程。三个行驶充电模式能够实现发动机1驱动状态下，发动机1输出动力，发动机1驱动车辆行驶的同时，通过第一离合器3结合使得发电机5发电，可用于馈电充电或用于高效拓展续航里程。

在本实用新型的一个技术方案中，所述工作模式还包括制动回收模式和停车发电模式，上述模式下受控部件对应的状态如表1所示；

具体地，在制动过程中第一离合器3、第二离合器12、第一制动器6和第二制动器9均分离，电动机18产生制动力矩制动车轮，同时电动机18的绕组中将产生感应电流向动力电池充电，实现制动能量的回收。具体的功率流路为：由差速器21至第二齿轮22至中间轴17至第一齿轮20至第三齿轮19至电动机18。

具体地，停车发电模式主要用于在电池的当前剩余电量(SOC)较低情况下，在红绿灯暂时停车及停车驻车时由发动机1驱动发电机5发电，第一离合器3结合，第二离合器12、第一制动器6和第二制动器9均分离，发动机1驱动发电机5发电向电池充电，具体的功率流路为：由发动机1至第一离合器3至发电机5。

本实用新型的实施例中，通过离合器及制动器的开闭、发动机1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，不仅能够实现车辆系统动力性和经济性的全面提升，而且使得车辆拥有顶级的驾驶舒适性。

在本实用新型的一个技术方案中，上述混合动力系统的控制方法包括如下步骤：

步骤S101：确定所述混合动力系统的工作模式；

步骤S102：根据所述混合动力系统的工作模式，控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态；其中，所述受控部件包括所述发动机1、所述第一离合器3、所述第二离合器12、所述第一制动器6、所述第二制动器9、所述电动机18、发电机5；

所述工作模式包括第一发动机1直驱模式、第二发动机1直驱模式、第三发动机1直驱模式、第四发动机1直驱模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第四混合驱动模式、纯电驱动模式、增程模式、第一行驶充电模式、第二行驶充电模式和第三行驶充电模式中的至少一种；

当所述工作模式为第一发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二制动器9结合，控制所述第二离合器12和所述第一制动器6分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第二发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二离合器12结合，控制所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第三发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第一制动器6结合，控制所述第二离合器12和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第四发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器12和所述第一制动器6结合，控制所述第一离合器3和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第一混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二制动器9结合，控制所述第二离合器12和所述第一制动器6分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为第二混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二离合器12结合，控制所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为第三混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第一制动器6结合，控制所述第二离合器12和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为第四混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器12和所述第一制动器6结合，控制所述第一离合器3和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述电动机18工作；

当所述工作模式为纯电驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3、所述第二离合器12、所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述电动机18工作，控制所述发动机1不工作；

当所述工作模式为增程模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3结合，控制所述第二离合器12、所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1、所述电动机18和所述发电机5工作；

当所述工作模式为第一行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二制动器9结合，控制所述第二离合器12和所述第一制动器6分离，控制所述发动机1和所述发电机5工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第二行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第二离合器12结合，控制所述第一制动器6和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述发电机5工作，控制所述电动机18不工作；

当所述工作模式为第三行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器3和所述第一制动器6结合，控制所述第二离合器12和所述第二制动器9分离，控制所述发动机1和所述发电机5工作，控制所述电动机18不工作。

本实用新型的另一个技术方案提出了一种车辆，包括：车体和如上所述的混合动力系统，所述车体上可转动安装有多个车轮，所述混合动力系统安装在所述车体上，且所述混合动力系统的差速器21与多个所述车轮中至少两个所述车轮传动连接。该车辆包括上述任一技术方案提供的混合动力系统的全部有效效果，为避免重复，在此不再赘述。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离实施例的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种混合动力系统，其特征在于，包括：

发动机、第一离合器、第二离合器；

第一行星排，包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈，所述发动机与所述第一太阳轮之间设有所述第一离合器；

第二行星排，包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二太阳轮与所述第一行星架连接，所述发动机与所述第二行星架之间连接有所述第二离合器；

输出齿轮，与所述第一齿圈及所述第二齿圈连接；

第一制动器，用以制动所述第一行星架；

第二制动器，用以制动所述第二行星架；

传动机构、电动机、差速器，所述传动机构传动连接于所述输出齿轮与所述差速器之间，且所述传动机构传动连接于所述电动机与所述差速器之间。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，

所述第一行星轮为内外啮合双星轮，包括内行星齿轮和外行星齿轮，所述内行星齿轮和所述外行星齿轮可旋转地安装于所述第一行星架，所述内行星齿轮分别与所述外行星齿轮和所述第一太阳轮啮合，所述外行星齿轮与所述第一齿圈啮合。

3.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，

所述第一齿圈与所述第二齿圈为一体结构，所述输出齿轮嵌套设置在该一体结构的外侧；

所述第二太阳轮与所述第一行星架之间花键连接或过盈配合连接或为一体结构。

4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，

所述第二行星排和所述发动机位于所述第一行星排的轴向两侧，所述混合动力系统还包括：

一输入轴，与所述发动机连接，该输入轴穿设于所述第一行星排及所述第二行星排，所述第一离合器与该输入轴和所述第一太阳轮分别连接，所述第二离合器与该输入轴和所述第二行星架分别连接。

5.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述传动机构包括：

中间轴、第一齿轮、第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮均固设于中间轴，所述第一齿轮与所述输出齿轮啮合，所述第二齿轮与所述差速器啮合；

第三齿轮，与所述电动机连接，且与所述第一齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括：

发电机，用于为所述电动机供电，所述发电机与所述第一太阳轮连接及所述第一离合器分别连接。

7.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，还包括：

控制器，与所述发动机、所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器、所述电动机电连接，用于：

确定所述混合动力系统的工作模式；

根据所述混合动力系统的工作模式，控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态；其中，所述受控部件包括所述发动机、所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器、所述第二制动器和所述电动机；

其中，所述工作模式包括第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第四发动机直驱模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第四混合驱动模式和纯电驱动模式中的至少一种；

当所述工作模式为第一发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二制动器结合，控制所述第二离合器和所述第一制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第二发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第三发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第一制动器结合，控制所述第二离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第四发动机直驱模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器和所述第一制动器结合，控制所述第一离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第一混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二制动器结合，控制所述第二离合器和所述第一制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为第二混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为第三混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第一制动器结合，控制所述第二离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为第四混合驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第二离合器和所述第一制动器结合，控制所述第一离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述电动机工作；

当所述工作模式为纯电驱动模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器、所述第二离合器、所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述电动机工作，控制所述发动机不工作。

8.根据权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于，

所述工作模式还包括增程模式、第一行驶充电模式、第二行驶充电模式和第三行驶充电模式，所述受控部件还包括发电机；

当所述工作模式为增程模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器、所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机、所述电动机和所述发电机工作；

当所述工作模式为第一行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二制动器结合，控制所述第二离合器和所述第一制动器分离，控制所述发动机和所述发电机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第二行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述发电机工作，控制所述电动机不工作；

当所述工作模式为第三行驶充电模式时，所述控制受控部件处于与所述工作模式对应的状态包括：控制所述第一离合器和所述第一制动器结合，控制所述第二离合器和所述第二制动器分离，控制所述发动机和所述发电机工作，控制所述电动机不工作。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

车体，所述车体上可转动安装有多个车轮；

如权利要求1至8中任一项所述的混合动力系统，所述混合动力系统安装在所述车体上，且所述混合动力系统的差速器与多个所述车轮中至少两个所述车轮传动连接。

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