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技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种混合动力系统。

背景技术

目前，混合动力汽车同时配备电动机和发动机，来改善低速动力输出和燃油消耗。混合 动力系统包括串联式混合动力系统、并联式混合动力系统和混联式混合动力系统。

串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到 电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。串联式混合动力汽 车控制简单，发动机长期工作在最优燃料消耗区域，汽车在城市运行时能显著降低油耗，适 合城市运行。但是，由于燃料经过发电后再驱动车辆，效率较低，在整车高速工况时，效率 低下，反而费油。

并联式混合动力系统包括两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统 既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。并联式系统发动机经常运行于不同工 况，经济性差。另外，变速器承受发动机和电动机的扭矩总和，对大扭矩自动变速器要求较 高，国内没有相关变速器，增加成本。

混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两 套机构通过齿轮系或行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关 系。混联式动力系统技术复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种混合动力系统，以解决现有技术中混合动力系统的 结构复杂的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种混合动力系统，包括：发动机；发电机，与 发动机同轴连接；动力输出轴，动力输出轴通过离合器与发电机的输出轴连接，动力输出轴 的轴线与发电机的输出轴的轴线重合；电动机，电动机的输出轴与动力输出轴传动连接，电 动机与发电机电连接；其中，发电机的输出轴与动力输出轴通过离合器结合或分离。

进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴分离的第一位置，发动机带动发电机发电， 发电机产生的电能控制电动机的输出轴转动，电动机带动动力输出轴转动，动力输出轴输出 动力，混合动力系统形成串联式混合动力系统。

进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴结合的第二位置，发动机和电动机的动力 通过动力输出轴输出，混合动力系统形成并联式混合动力系统。

进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴分离的第一位置，电动机的动力通过动力 输出轴输出，混合动力系统处于电动机单独驱动的工作模式。

进一步地，发电机的输出轴具有与动力输出轴结合的第二位置，发动机的动力通过发电 机的输出轴和动力输出轴输出，混合动力系统处于发动机单独驱动的工作模式。

进一步地，电动机的输出轴与发电机的输出轴平行设置。

进一步地，发动机与发电机通过动力连接机构连接。

进一步地，电动机的输出轴与动力输出轴通过齿轮传动机构连接。

进一步地，齿轮传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮设置在电动机 的输出轴上，第二齿轮设置在动力输出轴上。

进一步地，离合器包括主动部、从动部和操纵机构，主动部设置在发电机的输出轴上， 从动部设置在动力输出轴上，操纵机构驱动主动部和从动部结合或分离。

应用本实用新型的技术方案，发动机与发电机同轴连接且与动力输出轴同轴，采用一个 离合器实现发电机的输出轴与动力输出轴之间的动力连接或分离，从而实现混合动力系统的 串联和并联。这样可以根据实际车辆运行状态主动切换串联运行和并联运行，使发动机一直 运行在最优经济区域，从而有效降低能耗，提高混合动力汽车燃油经济性。上述结构简单， 布置方便，成本低廉。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的 示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的混合动力系统的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、发动机；20、发电机；30、动力输出轴；40、电动机；50、动力连接机构；60、齿 轮传动机构；61、第一齿轮；62、第二齿轮；70、离合器；71、主动部；72、从动部；73、 操纵机构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实施例的混合动力系统包括发动机10、发电机20、动力输出轴30和电 动机40。发电机20与发动机10同轴连接，动力输出轴30通过离合器70与发电机20的输出 轴连接，动力输出轴30的轴线与发电机20的输出轴的轴线重合，电动机40的输出轴与动力 输出轴30传动连接，电动机40与发电机20电连接。其中，发电机20的输出轴与动力输出 轴30通过离合器70结合或分离。

应用本实施例的混合动力系统，发动机10与发电机20同轴连接且与动力输出轴30同轴， 采用一个离合器70实现发电机20的输出轴与动力输出轴30之间的动力连接或分离，实现发 动机10与电动机40串联驱动或并联驱动，从而实现混合动力系统的串联和并联。这样可以 根据实际车辆运行状态主动切换串联运行和并联运行，使发动机一直运行在最优经济区域， 从而有效降低能耗，提高混合动力汽车燃油经济性。上述结构简单，布置方便，成本低廉。

可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30分离的第一位置，发动机10带动发电 机20发电，发电机20产生的电能控制电动机40的输出轴转动，电动机40带动动力输出轴 30转动，动力输出轴30输出动力，混合动力系统形成串联式混合动力系统。也就是说，在串 联模式驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30之间没有动力传递，发动机10工作， 发电机20以发电的方式工作，电动机40以电动方式工作，电动机40的输出轴转动带动动力 输出轴30转动，动力输出轴30输出动力。

可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30结合的第二位置，发动机10和电动机 40的动力通过动力输出轴30输出，混合动力系统形成并联式混合动力系统。也就是说，在并 联模式驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30结合，发电机20的输出轴与动力输 出轴30以同转速方式运转，发动机10工作，发电机20不工作，电动机40以电动方式工作， 发动机10的动力和电动机40的动力通过动力输出轴30输出。

可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30分离的第一位置，电动机40的动力通 过动力输出轴30输出，混合动力系统处于电动机单独驱动的工作模式。也就是说，在纯电动 驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30之间没有动力传递，发动机10、发电机20 不工作，电动机40以电动方式工作，电动机40的输出轴转动带动动力输出轴30转动，动力 输出轴30输出动力。

可选地，发电机20的输出轴具有与动力输出轴30结合的第二位置，发动机10的动力通 过发电机20的输出轴和动力输出轴30输出，混合动力系统处于发动机单独驱动的工作模式。 也就是说，在发动机单独驱动方式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30结合，发电机20 的输出轴与动力输出轴30以同转速方式运转，发动机10工作，发电机20不工作，电动机40 不工作，发动机10的动力直接通过动力输出轴30输出。

可选地，电动机40的输出轴与发电机20的输出轴平行设置。这样使得电动机40与发动 机10不同轴布置，电动机40的布置更加容易，结构简单，安装简便，降低操作人员的劳动 强度。

可选地，发动机10与发电机20通过动力连接机构50连接。动力连接机构50可以方便 将发动机10的输出轴通过动力连接机构50连接在发电机20的输出轴上，结构简单，连接方 便。优选地，动力连接机构为扭转减震器或双质量风轮。

可选地，电动机40的输出轴与动力输出轴30通过齿轮传动机构60连接。齿轮传动机构 60的结构简单，使用方便，成本低廉。可选地，齿轮传动机构60包括相互啮合的第一齿轮 61和第二齿轮62，第一齿轮61设置在电动机40的输出轴上，第二齿轮62设置在动力输出 轴30上。采用两个齿轮的齿轮传动机构60结构简单，布置紧凑。优选地，齿轮传动机构为 固定速比齿轮传动机构或变速齿轮传动机构。通过调节齿轮传动机构的速比，可以优化发动 机直驱时整车的燃油经济性。

可选地，离合器70包括主动部71、从动部72和操纵机构73，主动部71设置在发电机 20的输出轴上，从动部72设置在动力输出轴30上，操纵机构73驱动主动部71和从动部72 结合或分离。通过驱动操纵机构73使得主动部71与从动部72结合或分离，从而实现发电机 20的输出轴与动力输出轴30之间的动力传递或断开。

混合动力系统的工作方法使用上述的混合动力系统，混合动力系统的工作模式包括以下 任意一种：发动机和电动机串联驱动、发动机和电动机并联驱动、电动机单独驱动、发动机 单独驱动及制动回馈，混合动力系统的工作方法包括：

在发动机和电动机串联驱动的工作模式下，混合动力系统的发电机20的输出轴与混合动 力系统的动力输出轴30分离，发动机10带动混合动力系统的发电机20发电，发电机20产 生的电能控制电动机40的输出轴转动，电动机40带动动力输出轴30转动，动力输出轴30 输出动力；或

在发动机和电动机并联驱动的工作模式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30结合， 发动机10和电动机40的动力通过动力输出轴30输出；或

在电动机单独驱动的工作模式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30分离，电动机40 的动力通过动力输出轴30输出；或

在发动机单独驱动的工作模式下，发电机20的输出轴与动力输出轴30结合，发动机10 的动力通过发电机20的输出轴和动力输出轴30输出；或

在制动回馈的工作模式下，电动机40处于发电机模式，电动机40回收电动汽车的制动 动能。

综上所述，本实施例的混合动力系统包括发动机、动力连接机构、发电机、离合器、齿 轮传动机构、动力输出轴及电动机。动力连接机构的一端与发电机的输出轴固连，动力连接 机构的另一端与发动机的输出轴固连，将发动机与发电机动力连接，该动力连接机构可以是 扭转减震器、双质量飞轮等机构。动力连接机构、发电机、主动部固连在发电机的输出轴上， 从动部固连在动力输出轴上，发电机的输出轴与动力输出轴共轴线，通过操作机构可以实现 主动部与从动部的连接与分离。发电机为发动机启动和发电一体机，发电机与发动机之间采 用动力连接机构连接。电动机为驱动电机，通过传动机构将动力传递到动力输出轴上，并通 过动力输出轴输出动力，该传动机构可以是固定速比齿轮传动也可以是变速机构传动。本实 施例的混合动力系统通过控制主动部与从动部的结合与分离实现纯电动驱动、串联模式驱动、 并联模式驱动、发动机单独驱动、制动回馈五种工作模式。

本实施例的混合动力系统的工作方式为：

在纯电动驱动方式下，操作机构处于分离状态，主动部和从动部之间没有动力传递，发 动机、发电机不工作，电动机以电动方式工作，通过传动机构将动力传递到动力输出轴输出。

在串联模式驱动方式下，操作机构处于分离状态，主动部和从动部之间没有动力传递， 发动机工作，发电机以发电的方式工作，电动机以电动方式工作，通过传动机构将动力传递 到动力输出轴输出。

在并联模式驱动方式下，操作机构处于结合状态，主动部和从动部结合，发电机的输出 轴与动力输出轴以同转速方式运转，发动机工作，发电机不工作，电动机以电动方式工作， 发动机的动力和电动机的动力通过动力输出轴输出。

在发动机单独驱动方式下，操作机构处于结合状态主动部和从动部结合，发电机的输出 轴与动力输出轴以同转速方式运转并传递动力，发动机工作，发电机不工作，电动机不工作， 发动机的动力直接通过动力输出轴输出。

在制动回馈方式下，电动机以发电机方式工作，回收车辆制动动能。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

发动机与发电机同轴连接且与动力输出轴同轴(发电机的输出轴与动力输出轴处在同一 轴线上)，电动机通过一套传动机构将动力传递到动力输出轴，发电机的输出轴与动力输出轴 之间布置一个离合器，实现发动机、发电机与动力输出轴之间的动力连接与分离。当离合器 分离时，发动机与发电机组成发电系统，实现发电功能，整车运行在串联模式；当离合器结 合时，发动机、发电机与电动机可以同时输出动力到车轮，实现动力的并联输出，整车运行 模式为并联模式；当离合器结合时，发动机也可单独驱动车辆前进。

本实施例的混合动力系在传统串联式混合动力基础上，可以实现发动机直接驱动，提高 混合动力汽车燃油经济性，还可以实现混合动力系统的串联和并联。根据实际车辆运行状态 主动切换串联运行和并联运行，使发动机一直运行在最优经济区域，从而有效降低能耗，结 构简单，成本低。由于电动机与发动机不同轴布置，电动机的布置更加容易，通过调节传动 机构的速比，可以优化发动机直驱时整车的燃油经济性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的 技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。