一种混合动力装置及混合动力系统的制作方法

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1.本发明涉及混动汽车领域，尤其是一种混合动力装置及混合动力系统。

背景技术：

2.混合动力是传统燃油动力与纯电动的结合体，混合动力装置将发动机与电动机结合到一起，因此混合动力兼具传统燃油汽车的长续航里程及电动汽车的快速动力响应及绿低耗的优点。现有混合动力总成有行星排、同心轴、平行轴等不同系统及结构，同时存在hev、phev等不同技术路线。现有技术存在如下不足之处：行星排或同心轴系统结构复杂，制造难度大，控制复杂，成本高；1.3kwh左右的hev动力电池功率过小，需发电系统提供更高的充电功率；phev采用大容量的动力电池，将导致成本过高；同时，现有技术中混动车型的电池包极柱与导线的连接方式采用螺纹连接，在车辆行驶过程中易松动和脱落导致车辆突然失电，且更换电池时拆装繁琐。

技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明所要解决的技术问题是行星排或同心轴系统结构复杂，制造难度大，控制复杂，成本高；同时，现有技术中混动车型的电池包极柱与导线的连接方式采用螺纹连接，在车辆行驶过程中易松动和脱落导致车辆突然失电，且更换电池时拆装繁琐。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种混合动力装置包括，
7.混合动力总成，包括发动机、与所述发动机连接的减震器、与减震器连接的耦合器、与耦合器连接的发电机，与发电机连接的驱动电机；
8.动力电池，存储所述发电机、驱动电机的能量；
9.电机控制器，接收发电机、驱动电机、动力电池的能量并配电。
10.作为本发明所述混合动力装置及混合动力系统的一种优选方案，其中：还包括低压用电器、高压用电器，所述低压用电器、高压用电器均与电机控制器连接；
11.作为本发明所述混合动力装置及混合动力系统的一种优选方案，其中：还包括连接组件，所述连接组件包括与所述接线柱连接的接线头，所述接线头内设置有贯穿的导线孔，所述导线孔内设置有导电块，所述导电块连接导线，所述导线从外部引入导线孔内；所述导电块与导线孔远离接线柱的一端之间设置第一弹簧；
12.所述导线孔靠近接线柱的一端侧面沿轴向设置有导向槽，导向槽位于导线孔内的一端设置有沿径向的滑槽；所述铜柱端部设置有沿径向贯穿的通槽，所述通槽内对称设置有两个滑块，所述通槽内设置有限位槽，所述滑块位于限位槽的部分设置有挡块，两个所述挡块之间设置有第二弹簧；
13.所述接线头靠近铜柱的一端设置环形槽，所述环形槽与滑槽相贯；
14.所述滑槽内设置有移动块，所述移动块位于环形槽内的一端设置有坡面；
15.所述滑槽侧面设置有长槽，所述移动块侧面设置有位于长槽内的凸块，所述凸块与长槽靠近导线孔中心的一端之间设置有第三弹簧；
16.所述接线头端面与环形槽端面之间的距离大于所述导向槽的轴向长度；
17.所述接线柱外周设置有环形凹槽，所述接线柱外套设有复位圈，所述复位圈设置有嵌入环形凹槽内的限位凸台，所述限位凸台与环形凹槽远离接线头的一端面之间设置有第四弹簧；
18.所述接线头设置有u型槽，所述u型槽两端沿接线头径向设置，u型槽的中间段沿接线头轴向延伸，所述u型槽一端开口与环形槽相贯，u型槽另一端开口贯穿至接线头外部，所述u型槽内设置有u形杆，所述u形杆位于u型槽中间段的部分与u型槽靠近接线头中心的端面之间设置有第五弹簧。
19.其中，本发明要解决的技术问题还包括现有技术中.k左右的hev动力电池功率过小，需发电系统提供更高的充电功率；phev采用大容量的动力电池，将导致成本过高。
20.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种混合动力系统：所述混合动力装置电力来源包括如下模式：发动机与发电机同时供电，动力电池单独供电，以及驱动电机的制动能量回收供电。
21.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述电力来源为发动机与发电机同时供电时，包括如下能量的变换与传输路径：
22.发电机至电机控制器至驱动电机；
23.发电机至电机控制器至动力电池；
24.发电机至电机控制器至dcdc至低压用电器；
25.发电机至电机控制器至高压用电器。
26.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述电力来源为动力电池时，包括如下能量的变换与传输路径：
27.动力电池至电机控制器至发电机；
28.动力电池至电机控制器至驱动电机；
29.动力电池至电机控制器至dcdc至低压用电器；
30.动力电池至电机控制器至高压用电器。
31.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述电力来源为驱动电机的制动能量回收时，包括如下能量的变换与传输路径：
32.驱动电机至电机控制器至动力电池。
33.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述混合动力系统包括如下模式：纯电模式，串联模式，并联模式，制动能量回收模式，拓展模式。
34.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述串联模式包括：串联发电，串联充电，串联驱动，串联助力。
35.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述并联模式包括：并联驱动，并联充电，并联助力。
36.作为本发明所述混合动力系统的一种优选方案，其中：所述拓展模式包括：纯电驱
动，串联驱动，串联发电，串联助力，制动能量回收。
37.本发明的有益效果：通过采用大容量高放电功率的动力电池实现70kw的放电功率，叠加70kw的系统发电功率，满足驱动电机130kw的功率需求，从而实现系统效能的最优化匹配；实现了分体式混合动力装置的设计，同时采用框形封闭式加强结构，总体技术方案简单可靠，在满足系统高可靠性的同时，降低系统总体成本，并可有效降低售后维修保养难度及维修成本。本专利设计的混合动力系统通过对动力电池系统及电机控制器等的合理设计匹配，实现了能量的变换与传输路径的灵活应用，同时实现了能量匹配的最优化设计；动力电池的极柱采用连接组件与导线进行连接，连接稳固不易脱落，且安装和拆卸方便快捷。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
39.图1为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置的示意图；
40.图2为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中电力来源于发动机+发电机的示意图；
41.图3为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中电力来源于动力电池示意图；
42.图4为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中电力来源于驱动电机的制动能量回收的示意图；
43.图5为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中混合动力总成的结构示意图；
44.图6为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中混合动力总成的爆炸示意图；
45.图7为本发明提供的一种实施例所述的混合动力系统中纯电模式能量传递路径示意图；
46.图8、9为本发明提供的一种实施例所述的混合动力系统中串联模式能量传递路径示意图；
47.图10、11为本发明提供的一种实施例所述的混合动力系统中并联模式能量传递路径示意图；
48.图12为本发明提供的一种实施例所述的混合动力系统中拓展为串联结构与能量传递路径示意图；
49.图13为本发明提供的一种实施例所述的混合动力系统中制动能量回收模式能量传递路径示意图；
50.图14为本发明提供的一种实施例所述的混合动力系统中速比方案示意图；
51.图15为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中动力电池的示意图；
52.图16为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中动力电池与连接组件的示意图；
53.图17为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中动力电池与连接组件连接时的示意图；
54.图18为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中图17的剖面示意图；
55.图19为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中动力电池与连接组件分离时的示意图；
56.图20为本发明提供的一种实施例所述的混合动力装置中图19的剖面示意图。
具体实施方式
57.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
58.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
59.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
60.再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
61.实施例1
62.参照图1～6，本实施例提供了一种混合动力装置，包括混合动力总成100，包括发动机101、与发动机101连接的减震器102、与减震器102连接的耦合器103、与耦合器103连接的发电机104，与发电机104连接的驱动电机105；
63.还包括动力电池200，存储发电机104、驱动电机105的能量。
64.其中，动力电池采用1.8kwh或2.1kwh的功率型电池，35c放电倍率，可提供峰值功率达70kw；
65.其中电机控制器300，接收发电机104、驱动电机105、动力电池200的能量并配电。电机控制器为集成式双电机控制器，集成了发电机控制器、驱动电机控制器及配电盒的功能，实现电气能源的变换与传输。
66.进一步的，还包括低压用电器、高压用电器，低压用电器、高压用电器均与电机控制器300连接。发动机101设置有启动电机101a，耦合器103连接有有离合控制器106。
67.本实施例中，参照图2，电力来源于发动机+发电机时，能量的变换与传输路径包括：
68.发电机
→
电机控制器
→
驱动电机(路径a1)；
69.发电机
→
电机控制器
→
动力电池(路径a3)；
70.发电机
→
电机控制器
→
dcdc
→
低压用电器(路径a4)；
71.发电机
→
电机控制器
→
高压用电器，如高压空调(路径a2)；
72.参照图3，电力来源于动力电池时，能量的变换与传输路径包括：
73.动力电池
→
电机控制器
→
发电机(路径b3)；
74.动力电池
→
电机控制器
→
驱动电机(路径b2)；
75.动力电池
→
电机控制器
→
dcdc
→
低压用电器(路径b4)；
76.动力电池
→
电机控制器
→
高压用电器(路径b1)；
77.参照图4，电力来源于驱动电机的制动能量回收时，能量的变换与传输路径为驱动电机
→
电机控制器
→
动力电池(路径c、d)；以上能量来源及输出可根据不同场景进行叠加。
78.进一步的，参照图5～6，发电机104、驱动电机105之间设置有固定支架107；实现结构加强并提升系统模态，添加固定支架后系统模态提升约30％；固定支架为两段式结构，两段支架的外端分别连接发电机与驱动电机，两段支架的内端通过螺栓紧固，从而将混合动力总成整体形成框形闭环结构，框形闭环结构提高了混合动力总成整体可靠性。
79.应当说明的是，混合动力总成为分体式的，混合动力总成各子部件均为独立总成，通过螺栓连接并添加密封结构实现物理集成。新技术的混合动力总成的减振器可采用扭转减振器及双质量飞轮等，采用扭转减振器具有良好的可靠性并降低成本；一般混合动力装置的发动机由发电器拖动起动，新技术的混合动力总成带有发动机起动电机，可低压启动，在极寒等场景下为发动机起动提供备份动力，提高系统可靠性；发动机为采用阿特金森循环的混合动力专用发动机，具有高热效率及最优高效区。高效区的标定具有良好的混动适用性，可实现最佳的燃油经济性，耦合器具备3个开口端面，分别与发动机、发电机及驱动电机接合。
80.本发明的耦合器采用六平行轴结构，六平行轴结构新技术的应用可减小耦合器的轴向尺寸，结构更为紧凑。新技术的耦合器带有离合器系统，离合器系统采用牙嵌式结构，牙嵌式结构的离合器系统控制精度高，传动效率高；滑磨式离合器系统为传统液压式；采用牙嵌式结构的离合器系统时离合器由独立控制单元进行控制；采用滑磨式离合器时离合器由整车控制器进行控制。
81.实施例2
82.参照图1～6，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：本实施例提供了一种混合动力系统，其中
83.混合动力装置电力来源包括如下模式：发动机101与发电机104同时供电，动力电池200单独供电，以及驱动电机105的制动能量回收供电。
84.电力来源为发动机101与发电机104同时供电时，包括如下能量的变换与传输路径：
85.发电机至电机控制器至驱动电机；
86.发电机至电机控制器至动力电池；
87.发电机至电机控制器至dcdc至低压用电器；
88.发电机至电机控制器至高压用电器。
89.电力来源为动力电池200时，包括如下能量的变换与传输路径：
90.动力电池至电机控制器至发电机；
91.动力电池至电机控制器至驱动电机；
92.动力电池至电机控制器至dcdc至低压用电器；
93.动力电池至电机控制器至高压用电器。
94.电力来源为驱动电机105的制动能量回收时，包括如下能量的变换与传输路径：
95.驱动电机至电机控制器至动力电池。
96.混合动力系统包括如下模式：通过耦合器的齿轴系统实现串并联功能，可实现纯电模式，串联模式，并联模式，制动能量回收模式，拓展模式。
97.参照图7，为纯电模式能量传递路径：动力电池-电机控制器-驱动电机-车轮。
98.本实施例中，耦合器通过取消离合器系统，可实现混合动力装置的架构拓展，由串并联结构拓展为串联结构。拓展为串联结构之后系统无并联功能，即仅能实现纯电驱动、串联驱动、串联发电、串联助力、制动能量回收等。
99.其中纯电模式下，只有动力电池200进行供电，能量传输路径为电机控制器300-驱动电机105-车轮。
100.串联模式包括：串联发电，串联充电，串联驱动，串联助力。
101.参照图8、9其中串联模式的能量传递路径为串联发电时(路径e)，发电机104发电至电机控制器300；串联模式的能量传递路径为串联充电时(路径e1)为电机控制器300至动力电池200；串联模式的能量传递路径为串联驱动(路径e2)时为电机控制器300驱动驱动电机105，驱动电机105驱动车轮；串联模式的能量传递路径为串联助力(路径e3)时，动力电池200至电机控制器300，然后至驱动电机105。
102.参照图10、11，并联模式包括：并联驱动，并联充电，并联助力。其中并联模式下能量传递路径为并联驱动(路径g)时，发动机101部分直接驱动车轮，若发动机101有多余的动力即并联充电，发动机101驱动发电机104，发电机104给动力电池200充电；若发动机101动力不足，则动力电池200放电使驱动电机105驱动驱动车轮，即并联助力(路径h)。
103.参照图12，拓展模式包括：纯电驱动，串联驱动，串联发电，串联助力，制动能量回收。其中纯电驱动为动力电池200单独供电，能量传递路径为动力电池200-电机控制器300-驱动电机105-车轮(路径i)；串联驱动的能量传递路径为发电机104-电机控制器300-驱动电机105-车轮；当拓展模式中纯电驱动与串联驱动结合时，为串联助力；此外当对车轮进行制动时，参照图12、13，车轮的能量通过驱动电机105、电机控制器300回收至动力电池200(路径j)。
104.进一步的，参照图14，混合动力系统通过速比的优化设计实现动力性、经济性及系统nvh的综合优化。速比方案如图所示，发电速比为g1，发动机直驱速比为g2*g3，驱动电机驱动速比为g4*g5；
105.本发明的速比方案为：方案一发电速比0.392、发动机直驱速比3.128、驱动电机驱动速比10.128；方案二发电速比0.344、发动机直驱速比3.106、驱动电机驱动速比10.459，匹配的发动机最高转速为5600rpm，发电机及驱动电机最高转速为12000rpm；通过速比的优化设计将发动机的实际运行转速优化至约(4100～4700)rpm,系统可在提供约70kw的充电功率的同时，实现系统nvh性能的提升。
106.实施例3
107.参照图15～20，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：本实施例提供了一种混合动力装置中的动力电池，
108.其中动力电池200设置有极柱201，极柱201为动力电池200的正负极，极柱201连接有接线柱202，接线柱202为绝缘体，接线柱202内嵌有铜柱203，铜柱203一端与极柱201电性连接。
109.还包括连接组件400，连接组件400与车辆用电设备的导线连接，其中连接组件400包括与接线柱202连接的接线头401，接线头401为回转体形成，接线头401内设置有贯穿的导线孔401a，导线孔401a内设置有导电块402，导电块402为导体，导电块402连接导线，导线从外部引入导线孔401a内；导电块402与导线孔401a远离接线柱202的一端之间设置第一弹簧403；当接线头401与铜柱203连接时，在第一弹簧403的作用下，使接线头401内的导电块402与铜柱203连接更加稳固。
110.进一步的，导线孔401a靠近接线柱202的一端侧面沿轴向设置有导向槽401b，导向槽401b对称设置有两个，导向槽401b位于导线孔401a内的一端设置有沿径向的滑槽401c；铜柱203端部设置有沿径向贯穿的通槽203a，通槽203a内对称设置有两个滑块204，通槽203a内设置有限位槽203b，滑块204位于限位槽203b的部分设置有挡块204a，两个挡块204a之间设置有第二弹簧205；同时，导向槽401b的端部设置倒角形成斜面，便于滑块204滑入，在第二弹簧205的作用下，两个滑块204嵌入滑槽401c内，此时导电块402与铜柱203连接。
111.接线头401靠近铜柱203的一端设置环形槽401d，环形槽401d与滑槽401c相贯；滑槽401c内设置有移动块404，移动块404在滑槽401c内滑动，移动块404位于环形槽401d内的一端设置有坡面404a；滑槽401c侧面设置有长槽401e，移动块404侧面设置有位于长槽401e内的凸块404b，凸块404b与长槽401e靠近导线孔401a中心的一端之间设置有第三弹簧405；因此在第三弹簧405的作用下，移动块404设置有坡面404a的一端嵌入环形槽401d内。
112.应当说明的是，接线头401端面与环形槽401d端面之间的距离大于导向槽401b的轴向长度。
113.进一步的，接线柱202外周设置有环形凹槽202a，接线柱202外套设有复位圈206，复位圈206设置有嵌入环形凹槽202a内的限位凸台206a，限位凸台206a与环形凹槽202a远离接线头401的一端面之间设置有第四弹簧207；在第四弹簧207的作用下，复位圈206处在靠近接线头401的位置，即第四弹簧207处在伸展状态。当接线柱202与接线头401连接时，复位圈206能够嵌入环形槽401d内，并与坡面404a接触推动移动块404使其向轴心处移动，当移动块404移动时，移动块404推动滑块204使其从滑槽401c脱落，进而将导线与电池分离。
114.其中，接线头401设置有u型槽401f，u型槽401f为u型，u型槽401f两端沿接线头401径向设置，u型槽401f的中间段沿接线头401轴向延伸，u型槽401f一端开口与环形槽401d相贯，u型槽401f另一端开口贯穿至接线头401外部，u型槽401f内设置有u形杆406，u形杆406位于u型槽401f中间段的部分与u型槽401f靠近接线头401中心的端面之间设置有第五弹簧407。因此在第五弹簧407的作用下，u形杆406位于环形槽401d位置的一端伸入环形槽401d内，所以在操作接线头401连接接线柱202时，u形杆406的一端会推动复位圈206不让其完全进入到环形槽401d内，这样复位圈206便不会与坡面404a接触，进而使滑块204嵌入滑槽401c内，完成导线的连接。
115.本实施例中，当需要拆除导线时，按下u形杆406的另一端，使u形杆406收缩至u型槽401f内，复位圈206不被限制便在弹簧的作用下进入环形槽401d内，并与坡面404a接触推动移动块404使其向轴心处移动，当移动块404移动时，移动块404推动滑块204使其从滑槽401c脱落，进而将导线与电池分离。
116.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益
于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
117.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种混合动力装置，其特征在于：包括，混合动力总成(100)，包括发动机(101)、与所述发动机(101)连接的减震器(102)、与减震器(102)连接的耦合器(103)、与耦合器(103)连接的发电机(104)，与发电机(104)连接的驱动电机(105)；动力电池(200)，存储所述发电机(104)、驱动电机(105)的能量；电机控制器(300)，接收发电机(104)、驱动电机(105)、动力电池(200)的能量并配电。2.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于：还包括低压用电器、高压用电器，所述低压用电器、高压用电器均与电机控制器(300)连接。所述发动机(101)设置有启动电机(101a)，所述耦合器(103)连接有有离合控制器(106)。所述发电机(104)、驱动电机(105)之间设置有固定支架(107)。3.一种混合动力系统，其特征在于：包括如权利要求2所述的混合动力装置，所述混合动力装置电力来源包括如下模式：发动机(101)与发电机(104)同时供电，动力电池(200)单独供电，以及驱动电机(105)的制动能量回收供电。4.根据权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于：所述电力来源为发动机(101)与发电机(104)同时供电时，包括如下能量的变换与传输路径：发电机至电机控制器至驱动电机；发电机至电机控制器至动力电池；发电机至电机控制器至dcdc至低压用电器；发电机至电机控制器至高压用电器。5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于：所述电力来源为动力电池(200)时，包括如下能量的变换与传输路径：动力电池至电机控制器至发电机；动力电池至电机控制器至驱动电机；动力电池至电机控制器至dcdc至低压用电器；动力电池至电机控制器至高压用电器。6.根据权利要求5所述的混合动力系统，其特征在于：所述电力来源为驱动电机(105)的制动能量回收时，包括如下能量的变换与传输路径：驱动电机至电机控制器至动力电池。7.根据权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于：所述混合动力系统包括如下模式：纯电模式，串联模式，并联模式，制动能量回收模式，拓展模式。8.根据权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于：所述串联模式包括：串联发电，串联充电，串联驱动，串联助力。9.根据权利要求8所述的混合动力系统，其特征在于：所述并联模式包括：并联驱动，并联充电，并联助力。10.根据权利要求7～9任一所述的混合动力系统，其特征在于：所述拓展模式包括：纯电驱动，串联驱动，串联发电，串联助力，制动能量回收。

技术总结

本发明公开了一种混合动力装置及混合动力系统，包括发动机、与所述发动机连接的减震器、与减震器连接的耦合器、与耦合器连接的发电机，与发电机连接的驱动电机；动力电池，存储所述发电机、驱动电机的能量；电机控制器，接收发电机、驱动电机、动力电池的能量并配电；通过采用大容量高放电功率的动力电池实现70Kw的放电功率，叠加70Kw的系统发电功率，满足驱动电机130Kw的功率需求，从而实现系统效能的最优化匹配；动力电池的极柱采用连接组件与导线进行连接，连接稳固不易脱落，且安装和拆卸方便快捷。便快捷。便快捷。