一種單電機汽車混合動力系統的製作方法
2023-05-30 05:54:11 1
本發明涉及新能源汽車的技術領域，具體為一種單電機汽車混合動力系統。
背景技術：
隨著社會的快速發展，能源的消耗量不斷增多，導致了世界範圍的能源緊張；加之各國制定的油耗法規和排放法規對車輛的限制，促使各國大力研究開發低排放、低油耗的節能、環保、安全的汽車產品。傳統發動機技術已不能滿足油耗和排放要求，而純電動汽車、燃料電池汽車等新能源汽車技術發展遇到技術壁壘，難以短時間突破；鑑於目前汽車技術，混合動力車輛能有效地降低了車輛的排放和油耗，作為一條近期切實可行的技術發展路線，已經成為世界各國研究的焦點之一。
而在混合動力系統方面，市場對混合動力系統的性能要求越來越高，雙離合自動變速箱採用溼式離合器，保證離合接合平順、衝擊小、使用壽命長；其換檔通過兩套離合器的交替接合控制完成換檔，不會出現動力中斷的情況，換檔快速、順暢、動力不中斷、以及燃油經濟性好，以其特性來研發混合動力構型，正符合混動系統的發展要求。
目前車輛單電機混合動力系統中換檔存在動力中斷的情況，衝擊大，傳動效率低，燃油經濟性差。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供了一種單電機汽車混合動力系統，其通過在雙離合中聯接嵌套輸入軸的離合器改成電機與嵌套輸入軸聯接，實現行駛過程換檔動力不中斷並提高整車的燃油經濟性；通過電機、發動機、變速裝置的工作模式的選擇，可以實現車輛的多檔位電驅動、多檔位發動機驅動、多檔位混合動力驅動、多檔位發電制動能量回收，以實現減少排放的目的。
一種單電機汽車混合動力系統，其特徵在於：包括發動機、離合器、電機、變速箱體，所述電機是電動機與發電機的總成，使得系統可以及時收集能量用於產生電能；
所述發動機的輸出端和內輸入軸的輸入端間設置有所述離合器，外輸入軸套裝於所述內輸入軸的外環部，所述內輸入軸貫穿外輸入軸的中心貫穿孔布置，所述外輸入軸的環面固裝有電機的轉子，所述電機的定子與變速箱體固定連接，所述外輸入軸的輸出端套裝有外輸入軸主動齒輪，所述內輸入軸的外露於所述外輸入軸的部分設置有輸入軸鎖止器和內輸入軸主動齒輪，所述輸入軸鎖止器用於同步鎖止外輸入軸主動齒輪；
其還包括有輸出軸，所述輸出軸平行布置於所述內輸入軸，所述輸出軸上套裝有n個換擋執行器結構，其中n為≥2的自然數，n個換擋執行器結構沿著靠近所述內輸入軸主動齒輪至遠離所述內輸入軸主動齒輪的方向順次布置，分別為第1換擋執行器結構、第2換擋執行器結構…、第n換擋執行器結構，每個換擋執行器結構的兩側分別布置有各一個獨立且唯一控制的對應的檔位從動齒輪，所述檔位從動齒輪均通過軸承套裝於對應位置的所述輸出軸上；
所述內輸入軸通過一對齒輪和外中間軸傳動連接，內中間軸貫穿所述外中間軸對應的中心貫穿孔後兩端外露，所述內中間軸的靠近所述發動機的外露端通過一對傳動齒輪和所述外輸入軸傳動連接，所述內中間軸、外中間軸位於所述輸出軸的一側、且平行布置於所述輸出軸，所述外中間軸的長度方向上對應於輸出軸上每個所述檔位從動齒輪的對應位置處分別套裝有對應的檔位主動齒輪，每檔的檔位主動齒輪、檔位從動齒輪一一對應嚙合連接布置，所述內中間軸的遠離發動機的外凸於所述外中間軸的長度方向上、對應於輸出軸上每個所述檔位從動齒輪的對應位置處分別套裝有對應的檔位主動齒輪，每檔的檔位主動齒輪、檔位從動齒輪一一對應嚙合連接布置
所述系統共包括2n個檔位，2n個檔位中包括有倒擋。
其進一步特徵在於：所述發動機、電機布置在變速箱體的同一側，所述的輸出軸的輸出端布置在所述變速箱箱的另一側；所述的內輸入軸、外輸入軸、內中間軸、外中間軸和輸出軸均可轉動的安裝在所述變速箱箱體上；
所述輸出軸的末端通過輸出錐齒輪嚙合連接車輪主軸上的輸入錐齒輪；
所述第1換擋執行器結構的一側靠近所述內輸入軸主動齒輪、另一側設置有一個檔位從動齒輪，所述內輸入軸主動齒輪為所述第1換擋執行器結構的一個檔位從動齒輪，在內輸入軸上設有直接檔，可通過第1換擋執行器結構將動力傳遞到輸出軸，使得結構簡單；
所述內輸入軸主動齒輪的外環齒端嚙合連接有外中間軸從動齒輪，所述外中間從動齒輪套裝於外中間軸，所述外中間軸設置有中心貫穿孔，內中間軸貫穿所述外中間軸對應的中心貫穿孔後兩端外露，所述內中間軸對應於所述外輸入軸主動齒輪的對應位置設置有內中間軸從動齒輪，所述內中間軸從動齒輪嚙合連接所述外輸入軸主動齒輪；
倒擋所對應的倒擋主動齒輪、倒擋從動齒輪間設置有倒擋中間齒輪，所述倒擋中間齒輪套裝於倒擋軸上，所述倒擋軸布置在在變速箱體的中部；
所述輸入軸鎖止器位於變速箱體內部或外部，根據實際情況設置結構；
優選地，所述n的取值為4，系統檔位包括7個前進檔位和1個倒擋，7個前進檔位分別為a、b、c、d、e、f、g檔，a檔從動齒輪即為內輸入軸主動齒輪，所述外中間軸上設有三個前進檔主動齒輪和一個倒檔主動齒輪，分別為b檔主動齒輪、c檔主動齒輪、d檔主動齒輪、倒檔主動齒輪；內中間軸上設有其他三個前進檔位主動齒輪，分別為e檔主動齒輪、f檔主動齒輪、g檔主動齒輪，所述輸出軸上順次布置有輸出軸上對應布置b檔從動齒輪、c從動齒輪、d從動齒輪、倒檔從動齒輪、e檔從動齒輪、f檔從動齒輪、g檔從動齒輪。
採用上述技術方案後，系統以dct自動變速器原理為基礎，通過將其雙離合中聯接嵌套輸入軸的離合器改成電機與嵌套輸入軸聯接，實現行駛過程換檔動力不中斷並提高整車的燃油經濟性；通過電機、發動機、變速裝置的工作模式的選擇，可以實現車輛的多檔位電驅動、多檔位發動機驅動、多檔位混合動力驅動、多檔位發電制動能量回收，以實現減少排放的目的。
附圖說明
圖1為本發明的具體實施例的結構示意框圖；
圖中序號所對應的名稱如下：
發動機1、離合器2、電機3、內輸入軸4、外輸入軸5、內中間軸6、外中間軸7、輸出軸8、倒檔軸9、輸出錐齒輪12、車輪主軸13、輸入錐齒輪14、外輸入軸主動齒輪101、內中間軸從動齒輪102、內輸入軸主動齒輪103、外中間軸從動齒輪104、b檔從動齒輪105、b檔主動齒輪106、c檔從動齒輪107、c檔主動齒輪108、d檔從動齒輪109、d檔主動齒輪110、倒檔從動齒輪111、倒檔主動齒輪112、倒檔中間齒輪113、e檔從動齒輪114、e檔主動齒輪115、f檔從動齒輪116、f檔主動齒輪117、g檔從動齒輪118、g檔主動齒輪119、輸入軸鎖止器201、a檔與b檔換檔執行器202、c檔與d檔換檔執行器203、倒檔與e檔換檔執行器204、f檔與g檔換檔執行器205。
具體實施方式
一種單電機汽車混合動力系統，見圖1：包括發動機1、離合器2、電機3、變速箱體(圖中未畫出)，電機3是電動機與發電機的總成，使得系統可以及時收集能量用於產生電能；
發動機1的輸出端和內輸入軸4的輸入端間設置有離合器2，外輸入軸5套裝於內輸入軸4的外環部，內輸入軸4貫穿外輸入軸5的中心貫穿孔布置，外輸入軸5的環面固裝有電機3的轉子，電機3的定子與變速箱體固定連接，外輸入軸5的輸出端套裝有外輸入軸主動齒輪101，
內輸入軸4的外露於外輸入軸5的部分設置有輸入軸鎖止器201和內輸入軸主動齒輪103，輸入軸鎖止器用於同步鎖止外輸入軸主動齒輪101；
其還包括有輸出軸8，輸出軸8平行布置於內輸入軸4，輸出軸8上套裝有n個換擋執行器結構，其中n為≥2的自然數，n個換擋執行器結構沿著靠近內輸入軸主動齒輪103至遠離內輸入軸主動齒輪103的方向順次布置，分別為第1換擋執行器結構、第2換擋執行器結構…、第n換擋執行器結構，每個換擋執行器結構的兩側分別布置有各一個獨立且唯一控制的對應的檔位從動齒輪，檔位從動齒輪均通過軸承套裝於對應位置的輸出軸8上；
內輸入軸4通過一對齒輪和外中間軸7傳動連接，內中間軸6貫穿外中間軸7對應的中心貫穿孔後兩端外露，內中間軸6的靠近發動機1的外露端通過一對傳動齒輪和外輸入軸5傳動連接，內中間軸6、外中間軸7位於輸出軸8的一側、且平行布置於輸出軸8，外中間軸7的長度方向上對應於輸出軸8上每個檔位從動齒輪的對應位置處分別套裝有對應的檔位主動齒輪，每檔的檔位主動齒輪、檔位從動齒輪一一對應嚙合連接布置，內中間軸6的遠離發動機1的外凸於外中間軸的長度方向上、對應於輸出軸上每個檔位從動齒輪的對應位置處分別套裝有對應的檔位主動齒輪，每檔的檔位主動齒輪、檔位從動齒輪一一對應嚙合連接布置
系統共包括2n個檔位，2n個檔位中包括有倒擋。
發動機1、電機3布置在變速箱體的同一側，的輸出軸8的輸出端布置在變速箱體的另一側；的內輸入軸4、外輸入軸5、內中間軸6、外中間軸7和輸出軸8均可轉動的安裝在變速箱箱體上；
輸出軸8的末端通過輸出錐齒輪12嚙合連接車輪主軸13上的輸入錐齒輪14；
倒擋所對應的倒擋主動齒輪112、倒擋從動齒輪111間設置有倒擋中間齒輪113，確保倒擋的順次設置；
倒擋中間齒輪113套裝於倒擋軸9上，倒擋軸9布置在在變速箱體的中部；
輸入軸鎖止器201位於變速箱體內部或外部，根據實際情況設置結構。
具體實施例、見圖1：
第1換擋執行器結構的一側靠近內輸入軸主動齒輪103、另一側設置有一個檔位從動齒輪，內輸入軸主動齒輪103為第1換擋執行器結構的一個檔位從動齒輪，在內輸入軸上設有直接檔，可通過第1換擋執行器結構將動力傳遞到輸出軸，使得結構簡單；
內輸入軸主動齒輪103的外環齒端嚙合連接有外中間軸從動齒輪104，外中間從動齒輪104套裝於外中間軸7，外中間軸7設置有中心貫穿孔，內中間軸6貫穿外中間軸7對應的中心貫穿孔後兩端外露，內中間軸6對應於外輸入軸主動齒輪101的對應位置設置有內中間軸從動齒輪102，內中間軸從動齒輪102嚙合連接外輸入軸主動齒輪101；
n的取值為4，n個換擋執行器結構沿著靠近內輸入軸主動齒輪至遠離內輸入軸主動齒輪的方向順次布置，分別為a檔與b檔換檔執行器202、c檔與d檔換檔執行器203、倒檔與e檔換檔執行器204、f檔與g檔換檔執行器205，系統檔位包括7個前進檔位和1個倒擋，7個前進檔位分別為a、b、c、d、e、f、g檔，a檔從動齒輪即為內輸入軸主動齒輪，外中間軸上設有三個前進檔主動齒輪和一個倒檔主動齒輪，分別為b檔主動齒輪106、c檔主動齒輪108、d檔主動齒輪110、倒檔主動齒輪112；內中間軸上設有其他三個前進檔位主動齒輪，分別為e檔主動齒輪115、f檔主動齒輪117、g檔主動齒輪119，輸出軸8上順次布置有輸出軸上對應布置b檔從動齒輪105、c從動齒輪107、d從動齒輪109、倒檔從動齒輪111、e檔從動齒輪114、f檔從動齒輪116、g檔從動齒輪118。
結合具體實施例工作模式說明換檔過程及檔位動力輸出原理如下：
1)電力驅動模式
發動機1不工作，離合器2斷開，電機3提供動力源，即可開啟電力驅動模式。在電力驅動模式下，換檔過程以e檔換到d檔為例，當前檔位e檔電力驅動，輸入軸鎖止器201不工作，倒檔與e檔換檔執行器204接合e檔從動齒輪114，動力由電機3-外輸入軸5-內中間軸6-e檔齒輪對傳遞到輸出軸8；到達換檔點時，發動機1保持不工作，離合器2斷開，電機3降扭脫e檔掛d檔，鎖止輸入軸鎖止器201，電機2工作，動力由電機2-外輸入軸5-內輸入軸4-外中間軸7-d檔齒輪對傳遞到輸出軸8。
2)發動機驅動模式
發動機1工作，離合器2結合，電機3不工作，開啟發動機驅動模式。在發動機1的驅動模式下，換檔過程以e檔換到d檔為例，當前檔位e檔發動機驅動，輸入軸鎖止器201鎖止，倒檔與e檔換檔執行器204接合e檔從動齒輪114，動力由發動機1-內輸入軸4-外輸入軸5-內中間軸6-e檔齒輪對傳遞到輸出軸8；到達換檔點時，電機3開始工作，鎖止斷開，通過外中間軸7和e檔齒輪提供換檔過程中車輛驅動力，斷開離合器2掛d檔，結合離合器2，電機3停止工作，動力由發動機1-內輸入軸4-外中間軸7-d檔齒輪對傳遞到輸出軸。
3)並聯混動驅動模式
發動機1工作，離合器2結合，電機3工作，開啟並聯混動模式。該混動模式的發動機1和電機2動力可以通過輸入軸鎖止器201鎖止耦合在輸出軸8上；還可以通過兩個檔位齒輪組分別將動力傳遞到輸出軸8上進行耦合。
4)駐車發電模式
發動機1工作，離合器2結合，內外輸入軸鎖止器鎖止，換檔執行器都處於中間空擋位置，電機處於發電工作模式，即可實現車輛的駐車發電模式。
5)行車發電模式
發動機1工作，離合器2結合，輸入軸鎖止器201鎖止，有某檔位在檔，電機3處於發電機工作模式，即可實現車輛的行車發電模式。
6)制動能量回收模式
發動機1不工作，離合器2斷開，e、f、g檔可直接回收制動能量，a、b、c、d檔可通過輸入軸鎖止器201鎖止回收動力。
採用上述技術方案後，系統以dct自動變速器原理為基礎，通過將其雙離合中聯接嵌套輸入軸的離合器改成電機與嵌套輸入軸聯接，實現行駛過程換檔動力不中斷並提高整車的燃油經濟性；通過電機、發動機、變速裝置的工作模式的選擇，可以實現車輛的多檔位電驅動、多檔位發動機驅動、多檔位混合動力驅動、多檔位發電制動能量回收，以實現減少排放的目的。
以上對本發明的具體實施例進行了詳細說明，但內容僅為本發明創造的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明創造的實施範圍。凡依本發明創造申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本專利涵蓋範圍之內。