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CN106965664A - 一种单电机汽车混合动力系统 - Google Patents

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CN106965664A
CN106965664A CN201710294111.1A CN201710294111A CN106965664A CN 106965664 A CN106965664 A CN 106965664A CN 201710294111 A CN201710294111 A CN 201710294111A CN 106965664 A CN106965664 A CN 106965664A
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CN
China
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gear
input shaft
interior
jackshaft
driving
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Application number
CN201710294111.1A
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English (en)
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李磊
李红志
杨海华
方永海
黄硕
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Suzhou Lvkon Transmission S&T Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Lvkon Transmission S&T Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种单电机汽车混合动力系统，其通过在双离合中联接嵌套输入轴的离合器改成电机与嵌套输入轴联接，实现行驶过程换档动力不中断并提高整车的燃油经济性；通过电机、发动机、变速装置的工作模式的选择，可以实现车辆的多档位电驱动、多档位发动机驱动、多档位混合动力驱动、多档位发电制动能量回收，以实现减少排放的目的。电机是电动机与发电机的总成，使得系统可以及时收集能量用于产生电能；发动机的输出端和内输入轴的输入端间设置有离合器，外输入轴套装于内输入轴的外环部，内输入轴贯穿外输入轴的中心贯穿孔布置，外输入轴的环面固装有电机的转子，电机的定子与变速箱体固定连接，外输入轴的输出端套装有外输入轴主动齿轮。

Description

一种单电机汽车混合动力系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车的技术领域，具体为一种单电机汽车混合动力系统。
背景技术
随着社会的快速发展，能源的消耗量不断增多，导致了世界范围的能源紧张；加之各国制定的油耗法规和排放法规对车辆的限制，促使各国大力研究开发低排放、低油耗的节能、环保、安全的汽车产品。传统发动机技术已不能满足油耗和排放要求，而纯电动汽车、燃料电池汽车等新能源汽车技术发展遇到技术壁垒，难以短时间突破；鉴于目前汽车技术，混合动力车辆能有效地降低了车辆的排放和油耗，作为一条近期切实可行的技术发展路线，已经成为世界各国研究的焦点之一。
而在混合动力系统方面，市场对混合动力系统的性能要求越来越高，双离合自动变速箱采用湿式离合器，保证离合接合平顺、冲击小、使用寿命长；其换档通过两套离合器的交替接合控制完成换档，不会出现动力中断的情况，换档快速、顺畅、动力不中断、以及燃油经济性好，以其特性来研发混合动力构型，正符合混动系统的发展要求。
目前车辆单电机混合动力系统中换档存在动力中断的情况，冲击大，传动效率低，燃油经济性差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种单电机汽车混合动力系统，其通过在双离合中联接嵌套输入轴的离合器改成电机与嵌套输入轴联接，实现行驶过程换档动力不中断并提高整车的燃油经济性；通过电机、发动机、变速装置的工作模式的选择，可以实现车辆的多档位电驱动、多档位发动机驱动、多档位混合动力驱动、多档位发电制动能量回收，以实现减少排放的目的。
一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：包括发动机、离合器、电机、变速箱体，所述电机是电动机与发电机的总成，使得系统可以及时收集能量用于产生电能；
所述发动机的输出端和内输入轴的输入端间设置有所述离合器，外输入轴套装于所述内输入轴的外环部，所述内输入轴贯穿外输入轴的中心贯穿孔布置，所述外输入轴的环面固装有电机的转子，所述电机的定子与变速箱体固定连接，所述外输入轴的输出端套装有外输入轴主动齿轮，所述内输入轴的外露于所述外输入轴的部分设置有输入轴锁止器和内输入轴主动齿轮，所述输入轴锁止器用于同步锁止外输入轴主动齿轮；
其还包括有输出轴，所述输出轴平行布置于所述内输入轴，所述输出轴上套装有N个换挡执行器结构，其中N为≥2的自然数，N个换挡执行器结构沿着靠近所述内输入轴主动齿轮至远离所述内输入轴主动齿轮的方向顺次布置，分别为第1换挡执行器结构、第2换挡执行器结构…、第N换挡执行器结构，每个换挡执行器结构的两侧分别布置有各一个独立且唯一控制的对应的档位从动齿轮，所述档位从动齿轮均通过轴承套装于对应位置的所述输出轴上；
所述内输入轴通过一对齿轮和外中间轴传动连接，内中间轴贯穿所述外中间轴对应的中心贯穿孔后两端外露，所述内中间轴的靠近所述发动机的外露端通过一对传动齿轮和所述外输入轴传动连接，所述内中间轴、外中间轴位于所述输出轴的一侧、且平行布置于所述输出轴，所述外中间轴的长度方向上对应于输出轴上每个所述档位从动齿轮的对应位置处分别套装有对应的档位主动齿轮，每档的档位主动齿轮、档位从动齿轮一一对应啮合连接布置，所述内中间轴的远离发动机的外凸于所述外中间轴的长度方向上、对应于输出轴上每个所述档位从动齿轮的对应位置处分别套装有对应的档位主动齿轮，每档的档位主动齿轮、档位从动齿轮一一对应啮合连接布置
所述系统共包括2N个档位，2N个档位中包括有倒挡。
其进一步特征在于：所述发动机、电机布置在变速箱体的同一侧，所述的输出轴的输出端布置在所述变速箱箱的另一侧；所述的内输入轴、外输入轴、内中间轴、外中间轴和输出轴均可转动的安装在所述变速箱箱体上；
所述输出轴的末端通过输出锥齿轮啮合连接车轮主轴上的输入锥齿轮；
所述第1换挡执行器结构的一侧靠近所述内输入轴主动齿轮、另一侧设置有一个档位从动齿轮，所述内输入轴主动齿轮为所述第1换挡执行器结构的一个档位从动齿轮，在内输入轴上设有直接档，可通过第1换挡执行器结构将动力传递到输出轴，使得结构简单；
所述内输入轴主动齿轮的外环齿端啮合连接有外中间轴从动齿轮，所述外中间从动齿轮套装于外中间轴，所述外中间轴设置有中心贯穿孔，内中间轴贯穿所述外中间轴对应的中心贯穿孔后两端外露，所述内中间轴对应于所述外输入轴主动齿轮的对应位置设置有内中间轴从动齿轮，所述内中间轴从动齿轮啮合连接所述外输入轴主动齿轮；
倒挡所对应的倒挡主动齿轮、倒挡从动齿轮间设置有倒挡中间齿轮，所述倒挡中间齿轮套装于倒挡轴上，所述倒挡轴布置在在变速箱体的中部；
所述输入轴锁止器位于变速箱体内部或外部，根据实际情况设置结构；
优选地，所述N的取值为4，系统档位包括7个前进档位和1个倒挡，7个前进档位分别为A、B、C、D、E、F、G档，A档从动齿轮即为内输入轴主动齿轮，所述外中间轴上设有三个前进档主动齿轮和一个倒档主动齿轮，分别为B档主动齿轮、C档主动齿轮、D档主动齿轮、倒档主动齿轮；内中间轴上设有其他三个前进档位主动齿轮，分别为E档主动齿轮、F档主动齿轮、G档主动齿轮，所述输出轴上顺次布置有输出轴上对应布置B档从动齿轮、C从动齿轮、D从动齿轮、倒档从动齿轮、E档从动齿轮、F档从动齿轮、G档从动齿轮。
采用上述技术方案后，系统以DCT自动变速器原理为基础，通过将其双离合中联接嵌套输入轴的离合器改成电机与嵌套输入轴联接，实现行驶过程换档动力不中断并提高整车的燃油经济性；通过电机、发动机、变速装置的工作模式的选择，可以实现车辆的多档位电驱动、多档位发动机驱动、多档位混合动力驱动、多档位发电制动能量回收，以实现减少排放的目的。
附图说明
图1为本发明的具体实施例的结构示意框图；
图中序号所对应的名称如下：
发动机1、离合器2、电机3、内输入轴4、外输入轴5、内中间轴6、外中间轴7、输出轴8、倒档轴9、输出锥齿轮12、车轮主轴13、输入锥齿轮14、外输入轴主动齿轮101、内中间轴从动齿轮102、内输入轴主动齿轮103、外中间轴从动齿轮104、B档从动齿轮105、B档主动齿轮106、C档从动齿轮107、C档主动齿轮108、D档从动齿轮109、D档主动齿轮110、倒档从动齿轮111、倒档主动齿轮112、倒档中间齿轮113、E档从动齿轮114、E档主动齿轮115、F档从动齿轮116、F档主动齿轮117、G档从动齿轮118、G档主动齿轮119、输入轴锁止器201、A档与B档换档执行器202、C档与D档换档执行器203、倒档与E档换档执行器204、F档与G档换档执行器205。
具体实施方式
一种单电机汽车混合动力系统，见图1：包括发动机1、离合器2、电机3、变速箱体(图中未画出)，电机3是电动机与发电机的总成，使得系统可以及时收集能量用于产生电能；
发动机1的输出端和内输入轴4的输入端间设置有离合器2，外输入轴5套装于内输入轴4的外环部，内输入轴4贯穿外输入轴5的中心贯穿孔布置，外输入轴5的环面固装有电机3的转子，电机3的定子与变速箱体固定连接，外输入轴5的输出端套装有外输入轴主动齿轮101，
内输入轴4的外露于外输入轴5的部分设置有输入轴锁止器201和内输入轴主动齿轮103，输入轴锁止器用于同步锁止外输入轴主动齿轮101；
其还包括有输出轴8，输出轴8平行布置于内输入轴4，输出轴8上套装有N个换挡执行器结构，其中N为≥2的自然数，N个换挡执行器结构沿着靠近内输入轴主动齿轮103至远离内输入轴主动齿轮103的方向顺次布置，分别为第1换挡执行器结构、第2换挡执行器结构…、第N换挡执行器结构，每个换挡执行器结构的两侧分别布置有各一个独立且唯一控制的对应的档位从动齿轮，档位从动齿轮均通过轴承套装于对应位置的输出轴8上；
内输入轴4通过一对齿轮和外中间轴7传动连接，内中间轴6贯穿外中间轴7对应的中心贯穿孔后两端外露，内中间轴6的靠近发动机1的外露端通过一对传动齿轮和外输入轴5传动连接，内中间轴6、外中间轴7位于输出轴8的一侧、且平行布置于输出轴8，外中间轴7的长度方向上对应于输出轴8上每个档位从动齿轮的对应位置处分别套装有对应的档位主动齿轮，每档的档位主动齿轮、档位从动齿轮一一对应啮合连接布置，内中间轴6的远离发动机1的外凸于外中间轴的长度方向上、对应于输出轴上每个档位从动齿轮的对应位置处分别套装有对应的档位主动齿轮，每档的档位主动齿轮、档位从动齿轮一一对应啮合连接布置
系统共包括2N个档位，2N个档位中包括有倒挡。
发动机1、电机3布置在变速箱体的同一侧，的输出轴8的输出端布置在变速箱体的另一侧；的内输入轴4、外输入轴5、内中间轴6、外中间轴7和输出轴8均可转动的安装在变速箱箱体上；
输出轴8的末端通过输出锥齿轮12啮合连接车轮主轴13上的输入锥齿轮14；
倒挡所对应的倒挡主动齿轮112、倒挡从动齿轮111间设置有倒挡中间齿轮113，确保倒挡的顺次设置；
倒挡中间齿轮113套装于倒挡轴9上，倒挡轴9布置在在变速箱体的中部；
输入轴锁止器201位于变速箱体内部或外部，根据实际情况设置结构。
具体实施例、见图1：
第1换挡执行器结构的一侧靠近内输入轴主动齿轮103、另一侧设置有一个档位从动齿轮，内输入轴主动齿轮103为第1换挡执行器结构的一个档位从动齿轮，在内输入轴上设有直接档，可通过第1换挡执行器结构将动力传递到输出轴，使得结构简单；
内输入轴主动齿轮103的外环齿端啮合连接有外中间轴从动齿轮104，外中间从动齿轮104套装于外中间轴7，外中间轴7设置有中心贯穿孔，内中间轴6贯穿外中间轴7对应的中心贯穿孔后两端外露，内中间轴6对应于外输入轴主动齿轮101的对应位置设置有内中间轴从动齿轮102，内中间轴从动齿轮102啮合连接外输入轴主动齿轮101；
N的取值为4，N个换挡执行器结构沿着靠近内输入轴主动齿轮至远离内输入轴主动齿轮的方向顺次布置，分别为A档与B档换档执行器202、C档与D档换档执行器203、倒档与E档换档执行器204、F档与G档换档执行器205，系统档位包括7个前进档位和1个倒挡，7个前进档位分别为A、B、C、D、E、F、G档，A档从动齿轮即为内输入轴主动齿轮，外中间轴上设有三个前进档主动齿轮和一个倒档主动齿轮，分别为B档主动齿轮106、C档主动齿轮108、D档主动齿轮110、倒档主动齿轮112；内中间轴上设有其他三个前进档位主动齿轮，分别为E档主动齿轮115、F档主动齿轮117、G档主动齿轮119，输出轴8上顺次布置有输出轴上对应布置B档从动齿轮105、C从动齿轮107、D从动齿轮109、倒档从动齿轮111、E档从动齿轮114、F档从动齿轮116、G档从动齿轮118。
结合具体实施例工作模式说明换档过程及档位动力输出原理如下：
1)电力驱动模式
发动机1不工作，离合器2断开，电机3提供动力源，即可开启电力驱动模式。在电力驱动模式下，换档过程以E档换到D档为例，当前档位E档电力驱动，输入轴锁止器201不工作，倒档与E档换档执行器204接合E档从动齿轮114，动力由电机3-外输入轴5-内中间轴6-E档齿轮对传递到输出轴8；到达换档点时，发动机1保持不工作，离合器2断开，电机3降扭脱E档挂D档，锁止输入轴锁止器201，电机2工作，动力由电机2-外输入轴5-内输入轴4-外中间轴7-D档齿轮对传递到输出轴8。
2)发动机驱动模式
发动机1工作，离合器2结合，电机3不工作，开启发动机驱动模式。在发动机1的驱动模式下，换档过程以E档换到D档为例，当前档位E档发动机驱动，输入轴锁止器201锁止，倒档与E档换档执行器204接合E档从动齿轮114，动力由发动机1-内输入轴4-外输入轴5-内中间轴6-E档齿轮对传递到输出轴8；到达换档点时，电机3开始工作，锁止断开，通过外中间轴7和E档齿轮提供换档过程中车辆驱动力，断开离合器2挂D档，结合离合器2，电机3停止工作，动力由发动机1-内输入轴4-外中间轴7-D档齿轮对传递到输出轴。
3)并联混动驱动模式
发动机1工作，离合器2结合，电机3工作，开启并联混动模式。该混动模式的发动机1和电机2动力可以通过输入轴锁止器201锁止耦合在输出轴8上；还可以通过两个档位齿轮组分别将动力传递到输出轴8上进行耦合。
4)驻车发电模式
发动机1工作，离合器2结合，内外输入轴锁止器锁止，换档执行器都处于中间空挡位置，电机处于发电工作模式，即可实现车辆的驻车发电模式。
5)行车发电模式
发动机1工作，离合器2结合，输入轴锁止器201锁止，有某档位在档，电机3处于发电机工作模式，即可实现车辆的行车发电模式。
6)制动能量回收模式
发动机1不工作，离合器2断开，E、F、G档可直接回收制动能量，A、B、C、D档可通过输入轴锁止器201锁止回收动力。
采用上述技术方案后，系统以DCT自动变速器原理为基础，通过将其双离合中联接嵌套输入轴的离合器改成电机与嵌套输入轴联接，实现行驶过程换档动力不中断并提高整车的燃油经济性；通过电机、发动机、变速装置的工作模式的选择，可以实现车辆的多档位电驱动、多档位发动机驱动、多档位混合动力驱动、多档位发电制动能量回收，以实现减少排放的目的。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：包括发动机、离合器、电机、变速箱体，所述电机是电动机与发电机的总成，使得系统可以及时收集能量用于产生电能；
所述发动机的输出端和内输入轴的输入端间设置有所述离合器，外输入轴套装于所述内输入轴的外环部，所述内输入轴贯穿外输入轴的中心贯穿孔布置，所述外输入轴的环面固装有电机的转子，所述电机的定子与变速箱体固定连接，所述外输入轴的输出端套装有外输入轴主动齿轮，所述内输入轴的外露于所述外输入轴的部分设置有输入轴锁止器和内输入轴主动齿轮，所述输入轴锁止器用于同步锁止外输入轴主动齿轮；
其还包括有输出轴，所述输出轴平行布置于所述内输入轴，所述输出轴上套装有N个换挡执行器结构，其中N为≥2的自然数，N个换挡执行器结构沿着靠近所述内输入轴主动齿轮至远离所述内输入轴主动齿轮的方向顺次布置，分别为第1换挡执行器结构、第2换挡执行器结构…、第N换挡执行器结构，每个换挡执行器结构的两侧分别布置有各一个独立且唯一控制的对应的档位从动齿轮，所述档位从动齿轮均通过轴承套装于对应位置的所述输出轴上；
所述内输入轴通过一对齿轮和外中间轴传动连接，内中间轴贯穿所述外中间轴对应的中心贯穿孔后两端外露，所述内中间轴的靠近所述发动机的外露端通过一对传动齿轮和所述外输入轴传动连接，所述内中间轴、外中间轴位于所述输出轴的一侧、且平行布置于所述输出轴，所述外中间轴的长度方向上对应于输出轴上每个所述档位从动齿轮的对应位置处分别套装有对应的档位主动齿轮，每档的档位主动齿轮、档位从动齿轮一一对应啮合连接布置，所述内中间轴的远离发动机的外凸于所述外中间轴的长度方向上、对应于输出轴上每个所述档位从动齿轮的对应位置处分别套装有对应的档位主动齿轮，每档的档位主动齿轮、档位从动齿轮一一对应啮合连接布置
所述系统共包括2N个档位，2N个档位中包括有倒挡。
2.如权利要求1所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：所述发动机、电机布置在变速箱体的同一侧，所述的输出轴的输出端布置在所述变速箱箱的另一侧；所述的内输入轴、外输入轴、内中间轴、外中间轴和输出轴均可转动的安装在所述变速箱箱体上。
3.如权利要求1所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：所述输出轴的末端通过输出锥齿轮啮合连接车轮主轴上的输入锥齿轮。
4.如权利要求1所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：所述第1换挡执行器结构的一侧靠近所述内输入轴主动齿轮、另一侧设置有一个档位从动齿轮，所述内输入轴主动齿轮为所述第1换挡执行器结构的一个档位从动齿轮，在内输入轴上设有直接档。
5.如权利要求4所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：所述内输入轴主动齿轮的外环齿端啮合连接有外中间轴从动齿轮，所述外中间从动齿轮套装于外中间轴，所述外中间轴设置有中心贯穿孔，内中间轴贯穿所述外中间轴对应的中心贯穿孔后两端外露，所述内中间轴对应于所述外输入轴主动齿轮的对应位置设置有内中间轴从动齿轮，所述内中间轴从动齿轮啮合连接所述外输入轴主动齿轮。
6.如权利要求1所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：倒挡所对应的倒挡主动齿轮、倒挡从动齿轮间设置有倒挡中间齿轮，所述倒挡中间齿轮套装于倒挡轴上，所述倒挡轴布置在在变速箱体的中部。
7.如权利要求1所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：所述输入轴锁止器位于变速箱体内部或外部。
8.如权利要求5所述的一种单电机汽车混合动力系统，其特征在于：所述N的取值为4，系统档位包括7个前进档位和1个倒挡，7个前进档位分别为A、B、C、D、E、F、G档，A档从动齿轮即为内输入轴主动齿轮，所述外中间轴上设有三个前进档主动齿轮和一个倒档主动齿轮，分别为B档主动齿轮、C档主动齿轮、D档主动齿轮、倒档主动齿轮；内中间轴上设有其他三个前进档位主动齿轮，分别为E档主动齿轮、F档主动齿轮、G档主动齿轮，所述输出轴上顺次布置有输出轴上对应布置B档从动齿轮、C从动齿轮、D从动齿轮、倒档从动齿轮、E档从动齿轮、F档从动齿轮、G档从动齿轮。
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