專利名稱：混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。
背景技術：
當今世界人類面臨著能源匱乏和環(huán)境惡化兩大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)汽車日益受到石油危機的嚴重困擾，節(jié)能環(huán)保逐漸成為汽車行業(yè)的發(fā)展主題。鑒于此，推出純電動汽車的呼吁日益高漲，但是受到技術、政策等諸多因素的制約，當前純電動汽車還無法實現(xiàn)量產(chǎn)、全面推向市場化?；旌蟿恿ζ囉捎谄湓诠?jié)能和環(huán)保方面的優(yōu)異表現(xiàn)，無疑是在純電動汽車實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之前，最為現(xiàn)實的技術之一?，F(xiàn)有技術公開了一種汽車混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，如圖5所示，該驅(qū)動系統(tǒng)包括內(nèi)燃機100、電動機200以及作為動力耦合機構的行星齒輪機構，該行星齒輪機構包括齒圈400、 安裝有行星齒輪的行星架500和太陽輪600，其中，電動機200通過齒輪300將動力傳遞給齒圈400，內(nèi)燃機100將動力傳遞給太陽輪600，然后將二者的動力通過行星架而耦合在一起并傳輸給汽車的行駛系。公知地，汽車的內(nèi)燃機或電動機的轉速較高，由內(nèi)燃機或電動機輸出的轉動傳遞到汽車的驅(qū)動輪之前，必須經(jīng)過減速機構減速增扭以驅(qū)動汽車，這在混合動力汽車上同樣如此。減速機構主要由減速齒輪系構成，其減速比在減速齒輪箱制造完成之后是固定不變的。為適應不同工況下汽車減速增扭的需要，傳統(tǒng)汽車驅(qū)動系統(tǒng)(即僅由內(nèi)燃機驅(qū)動)安裝有變速箱以進行汽車的檔位操作，但是，對于混合動力汽車而言，由于其動力機構(即內(nèi)燃機和電機)的布置形式以及動力耦合機構的限制，安裝變速箱不但使得驅(qū)動系統(tǒng)結構過于復雜，而且在安裝結構上也難以實現(xiàn)。因此，混合動力汽車的倒擋主要通過控制電動機的正反轉實現(xiàn)，而變速則主要通過調(diào)整電動機的轉速來實現(xiàn)，這相當于一種無級變速。但是，混合動力汽車的這種變速方式并不能適應汽車不同工況下的需要，例如，對于上述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)而言，當汽車處于爬坡(假設坡度是該汽車滿載下所能行駛的極限坡度)情形下時，需要使得內(nèi)燃機100和電動機200耦合后的輸出扭矩達到最大，此時電動機200的輸出扭矩應當在該情形下達到最大，但是該輸出轉速必須經(jīng)過減速機構減速以增加扭矩才能帶動汽車爬坡(尤其是汽車滿載而質(zhì)量較大時)，為適應此種工況減速機構的減速比必須設計得較大。但是，如果以該較大的減速比來作為該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)減速機構的減速比卻不能適應該汽車其它工況的需要，例如，當該汽車空載并行駛在平坦路面上時，此時要求汽車能夠以比較高的速度行使，然而由于減速機構的減速比已經(jīng)設計得較大，此時即使電動機200和內(nèi)燃機100耦合后的轉速達到最大，但經(jīng)過減速機構較大的減速比的減速，汽車的行駛速度仍然不夠理想。由上分析可知，傳統(tǒng)的汽車混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的變速方式并不能滿足汽車不同工況下的行駛需要，這在汽車混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的設計上一直是一個比較難以解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的變速方式不能滿足汽車不同工況下的行駛需要的技術問題，提供一種可以滿足汽車不同工況下的行駛需要的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。本發(fā)明一方面提供了混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、第一電機以及第二電機，其中，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括第一離合器、第二離合器、用于輸出動力的輸出軸以及各自向所述輸出軸輸送動力的第一輸入軸和第二輸入軸，第一輸入軸和輸出軸之間通過一級或多級齒輪副形成第一傳動比，第二輸入軸和輸出軸之間通過一級或多級齒輪副形成第二傳動比，所述內(nèi)燃機與所述第一電機連接，所述第一電機通過所述第一離合器與所述第一輸入軸連接，所述第二電機與所述第二輸入軸連接，所述第一電機還通過所述第二離合器與所述第二輸入軸連接。進一步地，所述第一輸入軸上固定有第一齒輪，所述第二輸入軸上固定有第二齒輪，所述輸出軸上固定有第三齒輪和第四齒輪，所述第一齒輪與所述第三齒輪嚙合形成第一傳動比，所述第二齒輪與所述第四齒輪嚙合形成第二傳動比。所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括差速器，所述差速器與所述第三齒輪或所述第四齒輪連接。所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括差速器，所述輸出軸上還固定有第五齒輪，所述差速器與所述第五齒輪連接。進一步地，所述第一傳動比小于所述第二傳動比。所述第一電機的轉子具有中空結構，所述第一離合器和所述第二離合器均位于所述第一電機的中空結構中并與第一電機的轉子連接，所述第一輸入軸為中空軸，所述第二輸入軸穿過所述第一輸入軸與所述第二離合器連接，所述第一輸入軸與所述第一離合器連接。所述第二電機的轉子具有中空結構，所述第一離合器和所述第二離合器均位于所述第二電機的中空結構中，所述第二離合器與所述第二電機的轉子連接，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸均為中空軸，所述第一電機的輸出軸穿過所述第一輸入軸并分別與所述第一離合器和所述第二離合器連接，所述第一輸入軸穿過所述第二輸入軸與所述第一離合器連接。所述第二電機位于所述內(nèi)燃機和第一電機之間，所述第二電機的轉子具有中空結構，所述第一離合器和所述第二離合器均位于所述第二電機的中空結構中，所述第二離合器與所述第二電機的轉子連接，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸均為中空軸，所述第一電機的輸出軸穿過所述第一輸入軸并分別與所述第一離合器、第二離合器以及內(nèi)燃機的輸出軸連接，所述第一輸入軸穿過所述第二輸入軸與所述第一離合器連接。所述第一電機和第二電機的轉子均具有中空結構，所述第一離合器位于所述第一電機的中空結構中并與所述第一電機的轉子連接，所述第一離合器還與所述第一輸入軸連接，所述第二離合器位于所述第二電機的中空結構中并與所述第二電機的轉子連接，所述第二離合器還與所述第二輸入軸連接，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸均為中空軸，所述內(nèi)燃機的輸出軸與所述第一電機的轉子連接并穿過所述第一輸入軸和第二輸入軸與所述第二離合器連接。本發(fā)明另一方面還提供了一種車輛，其中，所述車輛包括上述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，由于設置了兩個輸入軸和一個輸出軸，兩個輸入軸和輸出軸之間分別通過齒輪副連接，同時通過第二離合器將內(nèi)燃機與第二輸入軸連接，內(nèi)燃機和第二電機分別通過兩個輸入軸輸出動力，從而形成了車輛前進檔的兩個檔級，進而能夠根據(jù)車輛的不同行駛工況，靈活選擇各種工作模式和各個對應檔位，所以很好的滿足了車輛在不同工況下的行駛需要。同時內(nèi)燃機還可以通過第二輸入軸輸出動力，即內(nèi)燃機可以通過兩個傳動比輸出動力，從而更好的提高了內(nèi)燃機在不同速度下的燃油經(jīng)濟性。此外，本發(fā)明的具有兩個前進檔級的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)能夠使得整車低速扭矩增大、起步更快，而在中高速下能夠更好地發(fā)揮出內(nèi)燃機的最高效率，提高了能量轉換效率，減少了尾氣排放與能量損耗，最終達到整車的低排放、低油耗和高動能等效^ ο


圖1是本發(fā)明提供的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的第一種實施方式的示意圖；圖2是本發(fā)明提供的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的第二種種實施方式的示意圖；圖3是本發(fā)明提供的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的第三種實施方式的示意圖；圖4是本發(fā)明提供的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的第四種實施方式的示意圖；圖5是現(xiàn)有技術提供的汽車混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，如圖1-4所示，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機1、第一電機3以及第二電機10，其中，該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括第一離合器4、第二離合器6、 用于輸出動力的輸出軸13以及各自向輸出軸13輸送動力的第一輸入軸5和第二輸入軸7， 第一輸入軸5和輸出軸13之間通過一級或多級齒輪副形成第一傳動比，第二輸入軸7和輸出軸13之間通過一級或多級齒輪副形成第二傳動比，內(nèi)燃機1與第一電機3連接，第一電機3通過第一離合器4與第一輸入軸5連接，第二電機10與第二輸入軸7連接，第一電機 3還通過第二離合器6與第二輸入軸7連接。輸入軸和輸出軸之間可以根據(jù)需要設置一級或多級齒輪副，為了追求更大的傳動比，輸入軸和輸出軸之間通過多級齒輪副連接；對于混合動力汽車等普通乘坐車來說，輸入軸和輸出軸之間通過一級齒輪副即可滿足傳動比的需要，所以為了簡化結構，更進一步地， 第一輸入軸5上固定有第一齒輪81，第二輸入軸7上固定有第二齒輪91，輸出軸13上固定有第三齒輪82和第四齒輪92，第一齒輪81與第三齒輪82嚙合形成第一傳動比Kl，第二齒輪91與第四齒輪92嚙合形成第二傳動比K2。第一輸入軸5和第二輸入軸7各自向輸出軸16輸送動力，第一輸入軸5和第二輸入軸7不是同一根軸或者不是通過聯(lián)軸器等部件連接在一起的而是不相連接的，第一輸入軸5輸出動力時，第一輸入軸5的動力不會直接帶動第二輸入軸7運轉(第一輸入軸5的動力可以通過輸出軸16帶動第二輸入軸7轉動)；而第二輸入軸7輸出動力時，第二輸入軸7的動力也不會直接帶動第一輸入軸5運轉(第二輸入軸7的動力可以通過輸出軸16 帶動第一輸入軸5轉動)。這樣內(nèi)燃機1和第二電機10可以各自以第一傳動比和第二傳動比向輸出軸16輸送動力。內(nèi)燃機1和/或第一電機3既與第一輸入軸5連接并通過第一齒輪81和第三齒輪82將動力輸送給輸出軸13，又與第二輸入軸7連接并通過第二齒輪91和第四齒輪92將動力輸送給輸出軸13。即內(nèi)燃機1和/或第一電機3的動力根據(jù)需要可以通過兩個檔位 (兩組傳動比)輸出。第二電機10的動力通過第二齒輪91和第四齒輪92輸送給輸出軸13，即第二電機 10的動力通過一個檔位(一組傳動比)輸出。內(nèi)燃機1和/或第一電機3可以通過兩個檔位輸出，這兩個檔位可以有多種實現(xiàn)形式，本領域技術人員根據(jù)需要以及車輛的安裝空間可以進行合理選擇。以下將結合附圖對本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進行描述，需要注意的是，這些實施方式僅是為了便于理解并不限定本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的具體結構形式。根據(jù)本發(fā)明的第一種實施方式，如圖1所示，內(nèi)燃機1、第一電機3和第二電機10 依次布置，第一電機3的轉子具有中空結構，第一離合器4和第二離合器6均位于第一電機 3的中空結構中并與第一電機3的轉子連接，第一輸入軸5為中空軸，第二輸入軸7穿過第一輸入軸5與第二離合器6連接，第一輸入軸5與第一離合器4連接。第一電機3的轉子具有中空結構，該中空結構中可以安裝設置其它零件，從而可以有效節(jié)約混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的軸向空間，使得整個驅(qū)動系統(tǒng)的結構更加緊湊，更適合于安裝空間較小的車輛。第一離合器4和第二離合器6可以均完全位于第一電機3的中空結構中；也可以是第一離合器4和第二離合器6中的一者完全位于第一電機3的中空結構中，另一者部分位于第一電機3的中空結構中。但第一離合器4和第二離合器6均與第一電機3的轉子連接。第一離合器4用來連接第一電機3和第一輸入軸5，通過控制第一離合器4的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第一輸入軸5之間的動力的通斷，即通過控制第一離合器4就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的一個檔位。第二離合器6用來連接第一電機3和第二輸入軸7，通過控制第二離合器6的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第二輸入軸7之間的動力的通斷，即通過控制第二離合器6就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的另一個檔位。第二電機10直接與第二輸入軸7連接，通過控制第二電機10的工作與否就可以控制第二電機10與第二輸入軸7之間的動力通斷。根據(jù)本發(fā)明的第二種實施方式，如圖2所示，內(nèi)燃機1、第一電機3和第二電機10 依次布置，第二電機10的轉子具有中空結構，第一離合器4和所第二離合器6均位于第二電機10的中空結構中，第二離合器6與第二電機10的轉子連接，第一輸入軸5和第二輸入軸7均為中空軸，第一電機3的輸出軸31穿過第一輸入軸5并分別與第一離合器4和第二離合器6連接，第一輸入軸5穿過第二輸入軸7與第一離合器4連接。第二電機10的轉子具有中空結構，該中空結構中可以安裝設置其它零件，從而可以有效節(jié)約混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的軸向空間，使得整個驅(qū)動系統(tǒng)的結構更加緊湊，更適合于安裝空間較小的車輛。第一離合器4和第二離合器6可以均完全位于第二電機10的中空結構中；也可以是第一離合器4和第二離合器6中的一者完全位于第二電機10的中空結構中，另一者部分位于第二電機10的中空結構中。第二離合器6與第二電機10的轉子連接，第一離合器4 只是安裝到第二電機10的中空結構中但并不與第二電機10的轉子連接。第一離合器4用來連接第一電機3和第一輸入軸5，通過控制第一離合器4的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第一輸入軸5之間的動力的通斷，即通過控制第一離合器4就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的一個檔位。第二離合器6用來連接第一電機3和第二輸入軸7，具體的是第一電機3的輸出軸 31通過第二離合器6、第二電機10的轉子與第二輸入軸7連接，通過控制第二離合器6的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第二輸入軸7之間的動力的通斷，即通過控制第二離合器6就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的另一個檔位。第二電機10直接與第二輸入軸7連接，通過控制第二電機10的工作與否就可以控制第二電機10與第二輸入軸7之間的動力通斷。根據(jù)本發(fā)明的第三種實施方式，如圖3所示，第二電機10位于內(nèi)燃機1和第一電機3之間，第二電機10的轉子具有中空結構，第一離合器4和第二離合器6均位于第二電機10的中空結構中，第二離合器6與第二電機10的轉子連接，第一輸入軸5和第二輸入軸 7均為中空軸，第一電機3的輸出軸31穿過第一輸入軸5并分別與第一離合器4、第二離合器6以及內(nèi)燃機1的輸出軸連接，第一輸入軸5穿過第二輸入軸7與第一離合器4連接。第二電機10位于內(nèi)燃機1和第一電機3之間，即內(nèi)燃機1的輸出軸和第一電機3 的輸出軸31穿過第二電機10的中空結構連接在一起。第一離合器4和第二離合器6可以均完全位于第二電機10的中空結構中；也可以是第一離合器4和第二離合器6中的一者完全位于第二電機10的中空結構中，另一者部分位于第二電機10的中空結構中。第二離合器6與第二電機10的轉子連接，第一離合器4 只是安裝到第二電機10的中空結構中但并不與第二電機10的轉子連接。第一離合器4用來連接第一電機3和第一輸入軸5，通過控制第一離合器4的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第一輸入軸5之間的動力的通斷，即通過控制第一離合器4就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的一個檔位。第二離合器6用來連接內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第二輸入軸7，具體的是內(nèi)燃機1的輸出軸和/或第一電機3的輸出軸31通過第二離合器6、第二電機10的轉子與第二輸入軸7連接，通過控制第二離合器6的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第二輸入軸7之間的動力的通斷，即通過控制第二離合器6就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的另一個檔位。第二電機10直接與第二輸入軸7連接，通過控制第二電機10的工作與否就可以控制第二電機10與第二輸入軸7之間的動力通斷。在以上三種實施方式中，由于第一離合器4和第二離合器6均安裝在一個電機(第一電機3或第二電機10)的中空結構中，所以整個混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結構更加緊湊， 更適合安裝在空間有限的車輛中。根據(jù)本發(fā)明的第四種實施方式，如圖4所示，內(nèi)燃機1、第一電機3和第二電機10 依次布置，第一電機3和第二電機10的轉子均具有中空結構，第一離合器4位于第一電機 3的中空結構中并與第一電機3的轉子連接，第一離合器4還與第一輸入軸5連接，第二離合器6位于第二電機20的中空結構中并與第二電機10的轉子連接，第二離合器6還與第二輸入軸7連接，第一輸入軸5和第二輸入軸7均為中空軸，內(nèi)燃機1的輸出軸與第一電機 3的轉子連接并穿過第一輸入軸5和第二輸入軸7與第二離合器6連接。穿過第一輸入軸5和第二輸入軸7與第二離合器6連接的軸可以是與內(nèi)燃機1的輸出軸一體的軸，也可以是與內(nèi)燃機1的輸出軸連接的另外的軸。第一電機3和第二電機10的轉子均具有中空結構，在中空結構中可以安裝設置其它零件，從而可以有效節(jié)約混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的軸向空間，使得整個驅(qū)動系統(tǒng)的結構更加緊湊，更適合于安裝空間較小的車輛。尤其是兩個電機均具有中空結構，可以用來分別安裝兩個離合器，這樣就能避免將兩個離合器安裝到同一個電機的中空結構中時需要電機軸向尺寸較大的問題，而且分別安裝還比較簡單且不會相互影響。第一離合器4用來連接第一電機3和第一輸入軸5，通過控制第一離合器4的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第一輸入軸5之間的動力的通斷，即通過控制第一離合器4就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的一個檔位。第二離合器6用來連接內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第二輸入軸7，具體的是內(nèi)燃機1的輸出軸和/或第一電機3的輸出軸31通過第二離合器6、第二電機10的轉子與第二輸入軸7連接，通過控制第二離合器6的開合就可以控制內(nèi)燃機1和/或第一電機3與第二輸入軸7之間的動力的通斷，即通過控制第二離合器6就可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和/或第一電機3的另一個檔位。第二電機10直接與第二輸入軸7連接，通過控制第二電機10的工作與否就可以控制第二電機10與第二輸入軸7之間的動力通斷。進一步地，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括差速器11，差速器11與第三齒輪82或第四齒輪92連接。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，輸出軸13上還固定有第五齒輪(圖中未示出)，差速器11與第五齒輪連接。差速器是驅(qū)動轎的主件，差速器的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。普通差速器由行星輪、行星輪架(差速器殼)、半軸齒輪等零件組成。動力進入差速器，直接驅(qū)動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。輸出軸13用來將內(nèi)燃機1、第一電機3和第二電機10的動力輸出到差速器11中。 因此可以使設置在輸出軸13上的第三齒輪82、第四齒輪92或者另外的第五齒輪與差速器 11的行星輪架嚙合從而形成動力輸出路線。由于第一齒輪81和第三齒輪82、第二齒輪91和第四齒輪92分別嚙合形成兩個傳動比Kl和K2，在輸出軸13和差速器11之間還可以形成一個傳動比K3，所以整車的傳動比有兩個，分別為K = K1*K3和K，= Κ2*Κ30其中，Κ3可以由第三齒輪82、第四齒輪92或者第五齒輪與差速器11的行星輪架嚙合而形成。本領域技術人員可以根據(jù)需要而選擇第三齒輪82、第四齒輪92或者第五齒輪與差速器11的行星輪架嚙合。為了可以形成更寬廣的傳動比范圍，K3可以由第五齒輪與差速器11的行星輪架嚙合形成。另一方面，為了降低零件的占用空間，減少零件的數(shù)量，降低成本，K3可以由第三齒輪82或第四齒輪92與與差速器11的行星輪架嚙合形成。需要注意的是本發(fā)明的兩個檔位(或整車的兩個傳動比)與一般意義的兩檔是不同的，在本發(fā)明的方案中，內(nèi)燃機1可以通過兩個傳動比(或兩個檔位)輸出動力，這與一般意義上的兩檔是一樣的。但是第二電機10只有一個檔位，即第二電機10只使用第二傳動比K2輸出動力。由于內(nèi)燃機1和第二電機10共用了一個傳動比(第二傳動比K2)，所以整車的傳動比還是只有兩個，但這與一般意義的兩檔(兩個傳動比)不同。進一步地，第一傳動比Kl和第二傳動比K2是不同的，根據(jù)需要可以使第一傳動比 Kl大于第二傳動比K2，也可以使第一傳動比Kl小于第二傳動比K2。優(yōu)選地，第一傳動比 Kl要小于第二傳動比K2，這樣才能更好地滿足車輛在不同工況下的需要。為了提高內(nèi)燃機1的燃油經(jīng)濟性，尤其是中高速時的燃油經(jīng)濟性，由第一齒輪81 和第三齒輪82、第二齒輪91和第四齒輪92分別嚙合形成的兩個傳動比Kl和K2應該不同， 更進一步地，第一齒輪81與第三齒輪82的傳動比Kl小于第二齒輪91與第四齒輪92的傳動比K2，從而使得整車的傳動比K也小于K’。對于現(xiàn)有技術中只有一個整車傳動比的混合動力方案，為了保證車輛正常啟動， 該傳動比通常設置的較大，從而使得內(nèi)燃機和/或電機輸出的扭矩較大，這樣車輛才能有較大的扭矩正常啟動。這種車輛在啟動或者低速運行時可以很好的滿足需要，但是高速運行時，由于傳動比較大，內(nèi)燃機無法保證一直工作在燃油經(jīng)濟區(qū)，從而降低了燃油的利用率，增大了油耗，惡化了排放，不利于環(huán)保。同時，為了兼顧內(nèi)燃機和電機的輸出性能，并滿足車輛的輸出，這種車輛可能需要設置一個較大功率的電機，這樣電機就比較占用空間，也增加了整車的成本。對于現(xiàn)有技術中采用行星輪系形成兩個傳動比的混合動力方案，由于行星輪系結構比較復雜，在使用時需要制動某個轉動元件如行星架或齒圈，這樣就需要設置制動器等零件來實現(xiàn)，控制也比較復雜；同時由于行星輪系中轉動元件如太陽輪、行星架等轉速較高，需要在行星輪系中設置潤滑油路。這樣整個混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的軸向尺寸比較大，結構比較復雜，控制也比較復雜，成本就比較高。而本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)以及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，由于設置了兩個輸入軸進而形成了兩個傳動比，所以可以使得車輛在啟動和低速運行時采用一個較大的傳動比，在高速運行時采用一個較小的傳動比，從而使得車輛在低速時可以輸出大扭矩，高速時可以輸出高的速度。即內(nèi)燃機1輸出的動力經(jīng)過一個較小的傳動比K，從而可以更好的發(fā)揮內(nèi)燃機1在車輛高速行駛時的性能，提高內(nèi)燃機1高速運行時的燃油經(jīng)濟性，提高燃油利用率，降低油耗，減輕排放。而第二電機10輸出的動力經(jīng)過一個較大的傳動比K’，從而可以輸出一個大的扭矩進而順利啟動車輛以及使車輛低速運行。同時，本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中內(nèi)燃機1輸出的動力還可以經(jīng)過一個較大的傳動比K’，從而可以提高內(nèi)燃機1中速運行時的燃油經(jīng)濟性，提高燃油利用率，降低油耗，減輕排放。因此使得內(nèi)燃機1在中高速時都具有良好的燃油經(jīng)濟性，有效提高了車輛的性能。即本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)可以使CN 102259584 A
說明書
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得內(nèi)燃機在一個更寬廣的速度范圍內(nèi)都能保證良好的燃油經(jīng)濟性，對于目前儲能裝置不夠理想的混合動力車，該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在無法單純依靠純電動模式運行時有效拓寬了內(nèi)燃機經(jīng)濟運行的速度范圍，使得裝配該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的車輛更加綠色環(huán)保。由于本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中的內(nèi)燃機1和第二電機10共用了一個傳動比， 即均與第二輸入軸7連接，內(nèi)燃機1和第二電機10輸出的動力都會通過第二齒輪91和第四齒輪92輸送到輸出軸13。所以無需另外設置齒輪副實現(xiàn)第二個傳動比，從而有效減少了齒輪的數(shù)量，縮短了軸向安裝空間，降低了成本，同時使得整個混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結構更加緊湊。另一方面，由于設置了兩個傳動比，同時這兩個傳動比K和K’可以根據(jù)需要而相差較大，這樣就可以降低第二電機10的功率，即可以選用一個較小功率的電機作為第二電機10，從而降低了該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的占用空間，節(jié)約了整車成本。同時，由于采用兩組齒輪副形成了兩個傳動比，因此，整個混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結構比較簡單，軸向空間也比較小，更有利于空間布置，尤其適合軸向空間小的車輛。另外可以設置一個變速箱，從而將第一齒輪81、第一輸入軸5、第二輸入軸7、第二齒輪91、第三齒輪82、第四齒輪92和輸出軸13安裝固定到該變速箱中。一般地，變速箱中會有潤滑油，當車輛行駛時，第三齒輪82、第四齒輪92就可以將潤滑油攪起，從而很容易的實現(xiàn)齒輪的潤滑而無需另外設置潤滑油道。同時齒輪的成本較低，而且無需設置同步器等來控制切換兩個傳動比，因此可以有效降低整個混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的成本，進而降低混合動力車輛的成本，更有利于混合動力車輛的推廣普及。內(nèi)燃機1與第一電機3相連，此時，內(nèi)燃機1的輸出軸和第一電機3的輸出軸處于同一軸線上。本領域技術人員根據(jù)需要，可以使得第二電機10的輸出軸與內(nèi)燃機1的輸出軸共線或者不共線。為了降低該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的徑向安裝空間，優(yōu)選地，內(nèi)燃機1的輸出軸、第一電機3的輸出軸以及第二電機10的輸出軸處于同一軸線上。公知地，軸與齒輪之間可以通過各種合適的方式固定連接，如通過花鍵連接。即第一輸入軸5與第一齒輪81、第二輸入軸7與第二齒輪91、輸出軸13與第三齒輪82和第四齒輪92之間可以通過花鍵連接。進一步地，為了減小輸出軸13的尺寸以及簡化輸出軸13與第三齒輪82和第四齒輪92的連接固定，第三齒輪82和第四齒輪92可以為同一個齒輪或者為一體成型的兩個齒輪。內(nèi)燃機1可以為汽油機、柴油機或者甲醇、乙醇等其它燃料內(nèi)燃機等等。內(nèi)燃機1 與第一電機3的轉子連接，因而，內(nèi)燃機1的動力和第一電機3的動力可以一起通過第一離合器4而傳遞給第一輸入軸5，或者內(nèi)燃機1的動力傳遞給第一電機3，以產(chǎn)生電能。具體來說，在第一離合器4處于接合狀態(tài)的情況下，當內(nèi)燃機1工作時，內(nèi)燃機1 的動力可以通過第一離合器4傳遞到第一輸入軸5。由于內(nèi)燃機1與第一電機3的轉子相連，因此當內(nèi)燃機1工作時，不論第一離合器4是否接合，第一電機3的轉子都將在內(nèi)燃機 1的帶動下而運轉，而當?shù)谝浑姍C3工作時，同樣也將帶動內(nèi)燃機1運轉。第一電機3可以為AC交流電機、開關磁阻電機、直流永磁電機等等。第一電機3 既可以發(fā)電機模式工作，也可以電動機模式工作。在以發(fā)電機模式工作時，第一電機3用于將機械能轉化為電能。以電動機模式工作時，第一電機3用于將電能轉化為機械能。具體地說，當內(nèi)燃機1工作，內(nèi)燃機1帶動第一電機3以發(fā)電機模式工作時，第一電機3將內(nèi)燃機1的機械能轉化為電能。當?shù)谝浑姍C3以電動機模式工作時，將電能轉化為機械能，并輸出至內(nèi)燃機1，從而帶動內(nèi)燃機1的輸出軸旋轉(無論第一離合器4接合與否)，或者輸出至第一輸入軸5 (當?shù)谝浑x合器4接合時)。由于具有上述結構，因而第一電機3可以用作內(nèi)燃機1的啟動電機，從而無需為內(nèi)燃機1設置額外的啟動電機，同時第一電機3還能夠向第一輸入軸5輸出動力，因而，在滿足動力需求的情況下，節(jié)省了部分安裝空間。此外，當需要車輛倒檔時，僅使第二電機10反轉即可實現(xiàn)，因而無需設置額外的倒檔裝置，從而進一步節(jié)省了安裝倒檔裝置的安裝空間， 使本發(fā)明所提供的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)具有較為緊湊的整體結構。第二電機10可以為AC交流電機、開關磁阻電機、直流永磁電機等等。第二電機10 既可以發(fā)電機模式工作，也可以電動機模式工作。當以發(fā)電機模式工作時，第二電機10用于將機械能轉化為電能。當以電動機模式工作時，第二電機10用于將電能轉化為機械能。 具體地說，當由第二輸入軸7傳遞來的機械能傳遞至第二電機10時(如當下坡或剎車過程時)，第二電機10以發(fā)電機模式工作，從而將第二輸入軸7傳送來的機械能轉化為電能。當?shù)诙姍C10以電動機模式工作時，將電能轉化為機械能，并輸出至第二輸入軸7。通常情況下，車輛通過第二電機10來進行驅(qū)動。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括儲能裝置(圖中未顯示)，該儲能裝置分別與第一電機3和第二電機10電連接。該儲能裝置用于將第一電機3和第二電機10在用作發(fā)電機時產(chǎn)生的電能儲存起來，以便在需要的時候，再向第一電機3和/或第二電機10供電。 該儲能裝置為可多次充放電的電能單元，如鋰離子二次電池等。進一步地，該儲能裝置還可以與電能功率輸入裝置連接，即通過電能功率輸入裝置向儲能裝置充電，從而構成“插入式”混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。一般情況下，內(nèi)燃機1輸出的動力會存在振動，為了減小該振動，在內(nèi)燃機1的輸出軸上會設置有扭轉減震器等減震機構。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，進一步地，該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括雙質(zhì)量飛輪2，內(nèi)燃機1通過雙質(zhì)量飛輪2與第一電機3連接。雙質(zhì)量飛輪，就是將原來的一個飛輪分成兩個部分，一部分保留在原來內(nèi)燃機一側的位置上，起到原來飛輪的作用，用于起動和傳遞內(nèi)燃機的轉動扭矩，這一部分稱為初級質(zhì)量。另一部分則放置在傳動系變速器一側，用于提高變速器的轉動慣量，這一部分稱為次級質(zhì)量。兩部分飛輪之間有一個環(huán)型的油腔，在腔內(nèi)裝有彈簧減振器，由彈簧減振器將兩部分飛輪連接為一個整體。由于次級質(zhì)量能在不增加飛輪的慣性矩的前提下提高傳動系的慣性矩，令共振轉速下降到怠速轉速以下。雙質(zhì)量飛輪是當前汽車上隔振減振效果最好的裝置，因此該雙質(zhì)量飛輪2的設置可以實現(xiàn)內(nèi)燃機1和第一電機3之間的隔振減振，有利于降低內(nèi)燃機1對第一電機3的不利影響，從而提高了第一電機3的實際工作性能。離合器4可以根據(jù)需要而選擇各種合適的離合裝置，如可以為濕式離合器。另外根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，內(nèi)燃機1只需要在高速運行時輸出動力從而驅(qū)動車輛，此時，第一離合器4或第二離合器6才需要結合，因此，第一離合器4或第二離合器 6的液壓源如油泵可以無需另外設置電動機驅(qū)動而由內(nèi)燃機1驅(qū)動。即由內(nèi)燃機1帶動油泵轉動，進而為第一離合器4或第二離合器6提供液壓力。公知地，混合動力車上設置有控制裝置，如車載E⑶，從而可以控制整車以及汽車上各個機構運行在各種工作狀態(tài)下。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)可以根據(jù)不同的工況設置不同的工作模式并進行合理的選擇。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)可以工作在純電動和混合動力兩種模式下，即該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)可以以第二電機10驅(qū)動即純電動模式為主。只要儲能裝置中的電量能滿足第二電機10的需要即可控制車輛運行在純電動模式。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)可以工作以下工作模式停止模式、串聯(lián)模式、并聯(lián)模式、純電動模式和能量回饋模式停止模式此時車輛的內(nèi)燃機1、第一電機3和第二電機10均處于停止運行狀態(tài)。 第一離合器4和第二離合器6處于分離狀態(tài)或結合狀態(tài)都不會對車輛產(chǎn)生影響。串聯(lián)模式此時，第一離合器4和第二離合器6均分離，車輛在第二電機10的驅(qū)動下行駛，同時內(nèi)燃機1帶動第一電機3發(fā)電，第一電機3發(fā)的電可以直接輸出給第二電機 10，也可以輸送給儲能裝置。并聯(lián)模式此時，第一離合器4或者第二離合器6結合，第二電機10接收儲能裝置的電能運轉并將動力通過輸出軸13輸送到差速器11進而驅(qū)動車輪12轉動行駛；同時，內(nèi)燃機1啟動，并將動力通過輸出軸13輸送到差速器11進而驅(qū)動車輪12轉動行駛。此時，第一電機3也可以作為電動機運行，并將動力通過輸出軸13輸送到差速器 11進而驅(qū)動車輪12轉動行駛。純電動模式第二電機10接收儲能裝置的電能并將動力通過輸出軸13輸送到差速器11進而驅(qū)動車輪12轉動行駛。此時，第一離合器4和第二離合器6均分離，內(nèi)燃機1 和第一電機3均停止運行。能量回饋模式當車輛制動時，第二電機10可以接受輸出軸13輸送的機械能并轉化為電能儲存到儲能裝置中。當然，本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還可以工作在其它模式，如停車發(fā)電模式此時第一離合器4和第二離合器6均分離，內(nèi)燃機1帶動第一電機3發(fā)電并給儲能裝置供電。本領域技術人員根據(jù)需要可以在該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的基礎上進行適當?shù)目刂萍纯蓪崿F(xiàn)與上述運行模式不同的模式。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，由于設置了兩個輸入軸和一個輸出軸，兩個輸入軸和輸出軸之間分別通過齒輪副連接，同時通過第二離合器將內(nèi)燃機與第二輸入軸連接，內(nèi)燃機和第二電機分別通過兩個輸入軸輸出動力，從而形成了車輛前進檔的兩個檔級，進而能夠根據(jù)車輛的不同行駛工況，靈活選擇各種工作模式和各個對應檔位，所以很好的滿足了車輛在不同工況下的行駛需要。同時內(nèi)燃機還可以通過第二輸入軸輸出動力，即內(nèi)燃機可以通過兩個傳動比輸出動力，從而更好的提高了內(nèi)燃機在不同速度下的燃油經(jīng)濟性。此外，本發(fā)明的具有兩個前進檔級的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)能夠使得整車低速扭矩增大、起步更快，而在中高速下能夠更好地發(fā)揮出內(nèi)燃機的最高效率，提高了能量轉換效率，減少了尾氣排放與能量損耗，最終達到整車的低排放、低油耗和高動能等效
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本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，由于通過兩個齒輪副形成了兩個傳動比，只需要控制第二電機10工作就可以使得第二電機10自動輸出動力而無需另外設置控制結構，而通過控制第一離合器4或第二離合器6就可以使得內(nèi)燃機1按照兩個傳動比輸出動力，因此有效降低了該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制難度，簡化了控制策略，進而降低了該驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)控制故障的幾率，有效提高了控制質(zhì)量，從而降低了車輛的故障率以及車主的保養(yǎng)成本。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，內(nèi)燃機1可以通過兩個傳動比輸出動力，所以內(nèi)燃機1在中高速時都具有良好的燃油經(jīng)濟性，從而有效提高了車輛的性能。即本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)可以使得內(nèi)燃機在一個更寬廣的速度范圍內(nèi)都能保證良好的燃油經(jīng)濟性，對于目前儲能裝置不夠理想的混合動力車，該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在無法單純依靠純電動模式運行時有效拓寬了內(nèi)燃機經(jīng)濟運行的速度范圍，使得裝配該混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的車輛更加綠色環(huán)保。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，充分發(fā)揮了內(nèi)燃機和第二電機在不同工況下的性能，很好的兼顧了性能與成本，從而有利于混合動力車輛的推廣普及。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
1權利要求
1.混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、第一電機以及第二電機，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括第一離合器、第二離合器、用于輸出動力的輸出軸以及各自向所述輸出軸輸送動力的第一輸入軸和第二輸入軸，第一輸入軸和輸出軸之間通過一級或多級齒輪副形成第一傳動比，第二輸入軸和輸出軸之間通過一級或多級齒輪副形成第二傳動比，所述內(nèi)燃機與所述第一電機連接，所述第一電機通過所述第一離合器與所述第一輸入軸連接，所述第二電機與所述第二輸入軸連接，所述第一電機還通過所述第二離合器與所述第二輸入軸連接。
2.如權利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輸入軸上固定有第一齒輪，所述第二輸入軸上固定有第二齒輪，所述輸出軸上固定有第三齒輪和第四齒輪，所述第一齒輪與所述第三齒輪嚙合形成第一傳動比，所述第二齒輪與所述第四齒輪嚙合形成第二傳動比。
3.如權利要求2所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括差速器，所述差速器與所述第三齒輪或所述第四齒輪連接。
4.如權利要求2所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)還包括差速器，所述輸出軸上還固定有第五齒輪，所述差速器與所述第五齒輪連接。
5.如權利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳動比小于所述第二傳動比。
6.如權利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機的轉子具有中空結構，所述第一離合器和所述第二離合器均位于所述第一電機的中空結構中并與第一電機的轉子連接，所述第一輸入軸為中空軸，所述第二輸入軸穿過所述第一輸入軸與所述第二離合器連接，所述第一輸入軸與所述第一離合器連接。
7.如權利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電機的轉子具有中空結構，所述第一離合器和所述第二離合器均位于所述第二電機的中空結構中，所述第二離合器與所述第二電機的轉子連接，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸均為中空軸，所述第一電機的輸出軸穿過所述第一輸入軸并分別與所述第一離合器和所述第二離合器連接， 所述第一輸入軸穿過所述第二輸入軸與所述第一離合器連接。
8.如權利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電機位于所述內(nèi)燃機和第一電機之間，所述第二電機的轉子具有中空結構，所述第一離合器和所述第二離合器均位于所述第二電機的中空結構中，所述第二離合器與所述第二電機的轉子連接，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸均為中空軸，所述第一電機的輸出軸穿過所述第一輸入軸并分別與所述第一離合器、第二離合器以及內(nèi)燃機的輸出軸連接，所述第一輸入軸穿過所述第二輸入軸與所述第一離合器連接。
9.如權利要求1所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機和第二電機的轉子均具有中空結構，所述第一離合器位于所述第一電機的中空結構中并與所述第一電機的轉子連接，所述第一離合器還與所述第一輸入軸連接，所述第二離合器位于所述第二電機的中空結構中并與所述第二電機的轉子連接，所述第二離合器還與所述第二輸入軸連接，所述第一輸入軸和所述第二輸入軸均為中空軸，所述內(nèi)燃機的輸出軸與所述第一電機的轉子連接并穿過所述第一輸入軸和第二輸入軸與所述第二離合器連接。
10.一種車輛，其特征在于，所述車輛包括權利要求1-9中任意一項所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。
全文摘要
混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、第一電機以及第二電機，其中，還包括第一離合器、第二離合器、用于輸出動力的輸出軸以及第一輸入軸和第二輸入軸，第一輸入軸和輸出軸之間通過一級或多級齒輪副形成第一傳動比，第二輸入軸和輸出軸之間通過一級或多級齒輪副形成第二傳動比，內(nèi)燃機與第一電機連接，第一電機通過第一離合器與第一輸入軸連接，第二電機與第二輸入軸連接，第一電機還通過第二離合器與第二輸入軸連接。本發(fā)明還提供了一種包含該驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。本發(fā)明由于形成了車輛前進檔的兩個檔級，進而能夠根據(jù)車輛的不同行駛工況，靈活選擇各種工作模式和各個對應檔位，所以很好的滿足了車輛在不同工況下的行駛需要。
文檔編號B60W10/02GK102259584SQ201010190309
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2010年5月31日
發(fā)明者任毅, 李軍, 楊勝麟, 羅紅斌 申請人:比亞迪股份有限公司