车辆及混合动力系统

技术领域

本发明实施例涉及混合动力技术领域，尤其涉及一种车辆及混合动力系统。

背景技术

目前全球范围内乘用车最主流的混动系统主要有：单电机并联、双电机串并联(混联)、以及动力分流三种混动结构。

以动力分流式混合动力系统为例，在低速时，行星齿轮组将内燃发动机产生的机械动力划分为两个动力流动路径。一部分动力传输到驱动轮，其余的动力被引导至电机并被转换为电力，从而在车辆速度较低时，发动机仍然可以在其最佳效率区运行。动力分流的混动结构由于可以通过两个电机解耦地对发动机转速和扭矩进行调整，使其始终工作在最佳油耗区域，因此其相较传统混动结构无疑具有较高的混动效率。

然而，在高速时，内燃发动机仍然要产生比车速实际所需更多的能量，而剩余的能量要带动电机发电，发电后再通过另一电机驱动车辆，经过多次能量转换存在能量损失，与发动机直驱相比，混动效率不佳。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题是如何降低混合动力系统的能耗。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种混合动力系统，包括：

行星齿轮组，包括齿圈，行星架以及太阳轮；

发动机，包括发动机输出轴，所述发动机输出轴与所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的任一者抗扭矩连接；

第一电机，包括第一电机输出轴，所述第一电机输出轴与所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的另一者抗扭矩连接；

差速器，包括差速器输入轴，所述差速器输入轴与所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的再一者抗扭矩连接；

同步装置，设置于所述发动机输出轴和所述电机输出轴之间，可选择地建立或断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接。

可选地，所述同步装置包括：第一离合同步盘，所述第一离合同步盘与所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的与所述发动机输出轴抗扭矩连接的一者固定连接；

第二离合同步盘，与所述第一离合同步盘相对设置，且与所述第一离合同步盘相互配合起离合作用，所述第二离合同步盘固定于所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的与所述第一电机输出轴抗扭矩连接的另一者上。

可选地，所述同步装置包括：固定齿圈，所述固定齿圈与所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的与所述发动机输出轴抗扭矩连接的一者抗扭矩连接，

结合齿圈，所述结合齿圈与所述齿圈，所述行星架以及所述太阳轮三者中的与所述第一电机输出轴抗扭矩连接的另一者抗扭矩连接，

滑动套，所述滑动套可选择地建立或断开所述固定齿圈和所述结合齿圈之间的抗扭矩连接。

可选地，所述混合动力系统，还包括：

离合器，设置于所述发动机输出轴和所述行星齿轮组间，所述离合器可将所述发动机的动力传递给所述行星齿轮组。

可选地，所述离合器为单向离合器。

可选地，所述混合动力系统，还包括：

第二电机，包括第二电机输出轴，所述第二电机输出轴与所述差速器输入轴抗扭矩连接。

可选地，所述发动机输出轴与所述行星架抗扭矩连接，所述第一电机输出轴与所述太阳轮抗扭矩连接。

可选地，所述混合动力系统，还包括：

第一齿轮，固定于所述第二电机输出轴；

中间轴，设置于所述第一电机输出轴和所述第二电机输出轴之间；

中间齿轮，与所述中间轴抗扭矩连接且所述中间齿轮分别与所述齿圈的外齿以及所述第一齿轮相啮合。

可选地，所述混合动力系统，还包括：

第二齿轮对，包括第二主齿轮和第二副齿轮，所述第二副齿轮与所述差速器输入轴抗扭矩连接，所述第二主齿轮与所述中间轴抗扭矩连接，所述差速器输入轴通过所述第二齿轮对与所述第二电机输出轴抗扭矩连接。

为解决上述问题，本发明实施例还提供一种车辆，包括前述的混合动力系统。。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的混合动力系统，通过将同步装置设置于发动机输出轴和第一电机输出轴之间，以建立或断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，当车辆在低速运行时，同步装置断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动发电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，同步装置能够将发动机输出轴和第一电机输出轴抗扭矩连接，因发动机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的一者相连，第一电机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的另一者相连，当发动机和电机同步运行时，太阳轮，行星架以及齿圈三者中的剩余一者可以以固定传动比进行动力输出，从而发动机和电机同步运行，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加同步装置即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所提供的混合动力系统的结构示意图。

其中：10-第一电机；100-第一电机输出轴；20-第二电机；200-第二电机输出轴；30-行星齿轮组；301-齿圈；302-行星架；303-太阳轮；40-发动机；400-发动机输出轴；50-差速器；500-差速器输出轴；60-单向离合器；70-同步装置；80-中间齿轮；81-第一齿轮；800-中间轴；90-第二齿轮对；91-第二主齿轮；92-第二副齿轮。

具体实施方式

由背景技术可知，当前混合动力系统的能源利用率不佳。

为了降低混合动力系统的能耗，本发明实施例提供了一种混合动力系统，通过将同步装置设置于发动机输出轴和第一电机输出轴之间，以建立或断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，当车辆在低速运行时，同步装置断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动发电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，同步装置能够将发动机输出轴和第一电机输出轴抗扭矩连接，因发动机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的一者相连，第一电机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的另一者相连，当发动机和电机同步运行时，太阳轮，行星架以及齿圈三者中的剩余一者可以以固定传动比进行动力输出，从而发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至第一电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加同步装置即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本说明书所涉及到的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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，以特定的方位构造，因此不能理解为对本发明的限制。

请参考图1，图1是本发明实施例所提供的混合动力系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例所提供的混合动力系统，包括：

行星齿轮组30，包括齿圈301，行星架302以及太阳轮303；

发动机40，包括发动机输出轴400，所述发动机输出轴与所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的任一者抗扭矩连接；

第一电机10，包括第一电机输出轴100，所述第一电机输出轴100与所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的另一者抗扭矩连接；

差速器50，包括差速器输入轴500，所述差速器输入轴500与所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的再一者抗扭矩连接；

同步装置70，设置于所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴100之间，可选择地建立或断开所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴100之间的抗扭矩连接。

需要说明的是，本实施例中，为了更好地实现行星齿轮组的减速增扭的作用，所述发动机输出轴400与所述行星架302抗扭矩连接；所述第一电机输出轴100与所述太阳轮303抗扭矩连接；所述差速器输入轴500与所述齿圈301抗扭矩连接。当然，在其他实施例中，本领域技术人员可以根据本实施例对连接关系进行变形，比如，发动机输出轴400还可以是与太阳轮抗扭矩连接，第一电机输出轴与行星架抗扭矩连接，变速箱输出轴与齿圈抗扭矩连接；或者，发动机输出轴400还可以是与齿圈抗扭矩连接，第一电机输出轴与行星架抗扭矩连接，变速箱输出轴与太阳轮抗扭矩连接等等。以上仅列举出部分具体连接关系，而不应成为对本发明实施例的具体限制。

同步装置设置于所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴100之间，指的是同步装置能够建立或断开发动机输出轴400和第一电机输出轴100之间的动力传输。比如，同步装置可以直接或者间接的设置于太阳轮，行星架以及齿圈三者中的与发动机输出轴400相连的一者以及与第一电机输出轴相连的另一者之间。

在一种具体实施例中，所述发动机输出轴400与所述行星架302抗扭矩连接，所述第一电机输出轴100与所述太阳轮303抗扭矩连接，则同步装置设置于所述行星架302和所述太阳轮303之间。在其他实施例中，本领域技术人员可以根据本实施例对同步器和行星齿轮组的连接关系进行变形，比如，发动机输出轴400是与太阳轮抗扭矩连接，第一电机输出轴与行星架抗扭矩连接，则同步装置设置于所述太阳轮和所述行星架之间；或者，发动机输出轴400还可以是与齿圈抗扭矩连接，第一电机输出轴与行星架抗扭矩连接，则同步装置设置于齿圈和行星架之间。

在一种具体实施例中，所述同步装置70可以包括：

第一离合同步盘，所述第一离合同步盘与所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的与所述发动机输出轴400抗扭矩连接的一者固定连接；

第二离合同步盘，与所述第一离合同步盘相对设置，且与所述第一离合同步盘相互配合起离合作用，所述第二离合同步盘固定于所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的与所述第一电机输出轴抗扭矩连接的另一者上。所述第一离合同步盘和所述第二离合同步盘可选择地建立或断开所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接。

具体地，第一离合同步盘可以是套装于第一电机输出轴上，第二同步盘可以固定于与发动机输出轴400抗扭矩连接的行星架302上，第一离合同步盘和第二离合同步盘可以沿第一电机输出轴的轴向移动，使得第一离合同步盘和第二离合同步盘的轴向端面结合或者分离，以实现建立或断开所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴100之间的抗扭矩连接。当然，当第一离合同步盘和第二离合同步盘结合时，二者的轴向端面可以卡接配合，以实现扭矩传递。

在另一种具体实施例中，所述同步装置可以包括：

固定齿圈，所述固定齿圈与所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的与所述发动机输出轴400抗扭矩连接的一者抗扭矩连接，

结合齿圈，所述结合齿圈与所述齿圈301，所述行星架302以及所述太阳轮303三者中的与所述第一电机输出轴抗扭矩连接的另一者抗扭矩连接，

滑动套，所述滑动套可选择地建立或断开所述固定齿圈301和所述结合齿圈之间的抗扭矩连接。

当然，在其他实施例中，同步装置的结构不限于上述实施例，只要同步装置能够起到建立或断开所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接的作用即可。

本发明实施例所提供的混合动力系统，通过将同步装置设置于发动机输出轴和第一电机输出轴之间，以建立或断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，当车辆在低速运行时，同步装置断开所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动发电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，同步装置能够将发动机输出轴和第一电机输出轴抗扭矩连接，因发动机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的一者相连，第一电机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的另一者相连，当发动机和电机同步运行时，太阳轮，行星架以及齿圈三者中的剩余一者可以以固定传动比进行动力输出，从而发动机和电机同步运行，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至电机导致能量转换的损失，提高了混合动力系统的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加同步装置即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。

继续参考图1，在一种具体实施例中，所述混合动力系统，还包括：

第二电机20，包括第二电机输出轴200，所述第二电机输出轴200与所述差速器输入轴500抗扭矩连接。第二电机20直接作为动力源，驱动车辆。

在一种具体实施例中，所述混合动力系统，还包括：

离合器60，设置于所述发动机输出轴400和所述行星齿轮组30之间，具体地，当发动机输出轴400与行星架302抗扭矩连接时，所述离合器60可将所述发动机40的动力传递给所述行星架302，但不会使行星架302的动力传递给发动机输出轴400，防止发动机倒转。在纯电动模式下，发动机40不工作，离合器60可防止发动机输出轴400倒转，第二电机的动力不会通过行星齿轮组30传输至发动机，从而电机可将全部动力传递给变速箱，降低了能量损耗，提高了能源利用率。

继续参考图1，具体地，所述离合器60可以是单向离合器。单向离合器在传递方向改变时，能够自动改变扭矩传输能力，从而避免了人为控制离合器导致的反应时间过长，且单向离合器结构简单。

继续参考图1，在一种具体实施例中，为了便于动力传输，所述混合动力系统，还包括：

第一齿轮81，固定于所述第二电机输出轴200；

中间轴800，设置于所述第一电机输出轴100和所述第二电机输出轴200之间；

中间齿轮80，与所述中间轴800抗扭矩连接且所述中间齿轮80分别与所述齿圈301的外齿以及所述第一齿轮81相啮合。

继续参考图1，为了进一步增加传动比，在一种具体实施例中，所述混合动力系统，还包括：

第二齿轮对90，包括第二主齿轮对91和第二副齿轮92，所述第二副齿轮92与所述差速器输入轴500抗扭矩连接，所述第二主齿轮对91与所述中间轴800抗扭矩连接，所述差速器输入轴500通过所述第二齿轮对90与所述第二电机输出轴200抗扭矩连接。

为了解决上述问题，本发明实施例还提供一种车辆，所述车辆包括前述的混合动力系统。

本发明实施例所提供的车辆，由于包含上述的混合动力系统，通过将同步装置设置于发动机输出轴和第一电机输出轴之间，以建立或断开所述发动机输出轴和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，当车辆在低速运行时，同步装置断开所述发动机输出轴400和所述第一电机输出轴之间的抗扭矩连接，从而发动机的动力一方面驱动车辆，另一方面带动发电机发电，使得发动机维持在高效区间运行；当车辆高速行驶时，同步装置能够将发动机输出轴和第一电机输出轴抗扭矩连接，因发动机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的一者相连，第一电机输出轴与太阳轮，行星架以及齿圈三者中的另一者相连，太阳轮，行星架以及齿圈三者中的剩余一者可以以固定传动比进行动力输出，当发动机和电机同步运行时，发动机的动力可以直驱车辆，避免了动力分流至电机导致的能量转换的损失，提高了车辆的能源利用率。可见，本发明实施例所提供的混合动力系统，仅增加同步装置即可将动力分流模式和发动机直驱模式相结合，提高车辆的能源利用率，结构简单，制造成本低。

虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。