一种双电机混合动力变速器和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及变速器技术领域，具体涉及一种双电机混合动力变速器和车辆。


背景技术：

2.目前市场上的双电机混合动力变速器，分为单档、基于同步器或行星排式的两档或三档双电机混合动力变速器；但同步器式的双电机混合动力变速器，存在动力中断；一种采用双离合器和同步器式的变速器，不仅存在动力中断，且电机布置型式为p2+p2.5，其结构及控制策略均较复杂；基于行星排的双电机混合动力变速器，行星排结构复杂。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种双电机混合动力变速器和车辆，结构及控制策略简单，不存在换挡时的动力中断。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双电机混合动力变速器，其特征在于，包括：
5.第一驱动轴、第一电机、第一齿轮传动组和输出轴，所述第一驱动轴与所述第一电机连接，所述第一驱动轴通过所述第一齿轮传动组和所述输出轴传动连接；
6.第二驱动轴、第二电机、第一离合器和输入轴，所述第二驱动轴与发动机的曲轴连接，并与所述第二电机传动连接，所述第一离合器设置于所述输入轴和所述第二驱动轴之间，用于耦合连接所述输入轴和所述第二驱动轴，或使所述输入轴和所述第二驱动轴相互脱离；
7.至少一个第二齿轮传动组和至少一个离合部，第二齿轮传动组设置在所述输入轴和所述输出轴之间，所述离合部和所述第二齿轮传动组对应设置，其中一个所述离合部闭合，所述输入轴和所述输出轴通过对应的所述第二齿轮传动组传动连接。
8.本技术双电机混合动力变速器，电机采用p1+p3的布置型式，p1指的是电机集成在发动机和输入轴之间，即第二电机的布置方式；p3指的是电机的输出轴通过齿轮与输出轴常啮合，对外输出动力，即第一电机的布置方式。
9.本技术双电机混合动力变速器中，第一离合器设置于输入轴和第二驱动轴之间，实现输入轴和第二驱动轴的耦合连接或相互脱离，其工作模式如下：
10.第一种模式：在车辆起步及低速工况下，第一离合器断开，输入轴和第二驱动轴相互脱离，第一电机工作单独驱动车辆，获得良好的加速性能；通过第一电机反转，便可实现倒挡模式，在机械结构上更为简单；
11.第二种模式(串联模式)：在车辆起步及低速工况下，第一电机工作单独驱动车辆，发动机工作驱动第二电机发电，实现行车充电功能；
12.第三种模式(发动机直驱模式)：在高速工况下，第一离合器闭合，输入轴和第二驱动轴耦合连接，发动机工作单独驱动车辆，当第二齿轮传动组的数量为多个时，如第二齿轮传动组和离合部的数量为两个，通过离合部的开闭，能够实现发动机的两档驱动；
13.第四种模式(并联模式)：在高速工况下，第一离合器闭合，输入轴和第二驱动轴耦合连接，发动机工作驱动车辆，第一电机/第二电机对发动机的输出扭矩和转速进行调节，实现辅助驱动，使发动机始终工作在最高效率的工作区间，使整车获得较好的动力性能和良好的燃油经济性能；并且保持持续的动力输出，解决同步器式变速箱在换挡时出现动力中断的问题，改善车辆的驾驶质量；
14.第五种模式(能量回收模式)：在车辆制动滑行时，还可以倒拖第二电机，将制动或滑行能量转化为电能存储在电池系统中，实现能量回收，传动效率高。
15.综上所述，本实用新型双电机混合动力变速箱，具备多种灵活的驱动模式，发动机不管在车辆低速工况还是高速工况，都可以始终处于最佳效率工作区；高速工况下，可以采用发动机直驱，系统效率较高，在低速工况下，可以采用串联模式，驾驶平顺性好；对整车控制技术要求简单，只需要根据工况要求控制第一离合器的分合就可以实现不同模式的切换；控制离合部的分合就可以实现发动机档位的切换，结构简单，设计制造技术难度低，低成本，实用性强，且没有同步器，可以避免动力中断。
16.可选地，所述第一齿轮传动组包括第一输入齿轮和输出齿轮，所述第一输入齿轮固定于所述第一电机的输出轴，所述输出齿轮固定于所述输出轴；
17.还包括第一中间轴，以及固定于所述第一中间轴的第一中间齿轮和第二中间齿轮，所述第一中间齿轮和所述第一输入齿轮啮合，所述第二中间齿轮和所述输出齿轮啮合。
18.可选地，所述第二齿轮传动组包括第二输入齿轮，所述第二输入齿轮固定于所述输入轴；
19.还包括第三中间轴，第三中间齿轮和第四中间齿轮，所述第三中间齿轮和所述第二输入齿轮啮合，所述第四中间齿轮和所述输出齿轮啮合，所述第四中间齿轮固定于所述第三中间轴，所述第三中间齿轮可转动地安装于所述第三中间轴；
20.还包括第二离合器，所述第二离合部用于耦合连接所述第三中间轴和所述第三中间齿轮，或使所述第三中间轴和所述第三中间齿轮相互脱离，所述第二离合器形成所述离合部。
21.可选地，所述第二齿轮传动组的数量为两个，两个所述第二输入齿轮固定于同一所述输入轴，两个所述第二齿轮传动组的传动比不同。
22.可选地，其中一个所述第三中间齿轮可转动地安装于所述第一中间轴，所述第一中间轴形成其中一个所述第三中间轴，所述第二中间齿轮形成其中一个所述第四中间齿轮。
23.可选地，所述第二齿轮传动组包括第四中间轴和第三输入齿轮，所述第三输入齿轮固定于所述第四中间轴；
24.还包括第五中间轴，第五中间齿轮和第六中间齿轮，所述第五中间齿轮和所述第三输入齿轮啮合，所述第六中间齿轮和所述输出齿轮啮合，所述第五中间齿轮和所述第六中间齿轮均固定于所述第五中间轴；
25.所述离合部用于耦合连接所述输入轴和所述第四中间轴，或使所述输入轴和所述第四中间轴相互脱离。
26.可选地，所述第二齿轮传动组的数量为两个，两个所述第二齿轮传动组的传动比不同，其中一个所述第四中间轴为贯通轴结构，并活动套装另一个所述第四中间轴，还包括
第三离合器，所述第三离合器具有两个所述离合部，其中一个所述离合部用于耦合连接所述输入轴和外部的所述第四中间轴，另一个所述离合部用于耦合连接所述输入轴和内部的所述第四中间轴。
27.可选地，所述第一中间齿轮形成其中一个所述第五中间齿轮，并与所述第三输入齿轮啮合，所述第一中间轴形成其中一个所述第五中间轴，所述第二中间齿轮形成其中一个所述第六中间齿轮。
28.可选地，所述第二电机的输出轴连接所述发动机的曲轴和所述第二驱动轴；
29.或，还包括第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮固定于所述第二驱动轴或所述发动机的曲轴，所述第二传动齿轮固定于所述第二电机的输出轴，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮啮合。
30.本实用新型还提供一种车辆，包括前述双电机混合动力变速器。
31.本实用新型车辆，包括前述双电机混合动力变速器，因此具有与前述双电机混合动力变速器相同的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
32.图1为本技术所提供双电机混合动力变速器第一种实施例的结构示意图；
33.图2为本技术所提供双电机混合动力变速器第二种实施例的结构示意图；
34.图3为本技术所提供双电机混合动力变速器第三种实施例的结构示意图；
35.其中，图1-图3中的附图标记说明如下：
36.1-第一驱动轴；2-第一电机；3-输出轴；4-第二驱动轴；5-第二电机；6-第一离合器；7-输入轴；81-第一输入齿轮；82-输出齿轮；83-第一中间轴；84-第一中间齿轮；85-第二中间齿轮；86-第二输入齿轮；87-第三中间轴；88-第三中间齿轮；89-第四中间齿轮；810-第四中间轴；811-第三输入齿轮；812-第五中间轴；813-第五中间齿轮；814-第六中间齿轮；9-第二离合器；10-第三离合器；11-第一传动齿轮；12-第二传动齿轮；
37.01-发动机。
具体实施方式
38.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
39.本文中所述“多个”通常为两个以上；且当采用“多个”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。
40.请参考图1-图3，图1为本技术所提供双电机混合动力变速器第一种实施例的结构示意图；图2为本技术所提供双电机混合动力变速器第二种实施例的结构示意图；图3为本技术所提供双电机混合动力变速器第三种实施例的结构示意图。
41.本技术提供一种双电机混合动力变速器，包括：
42.第一驱动轴1、第一电机2、第一齿轮传动组和输出轴3，第一驱动轴1与第一电机2连接，第一驱动轴1通过第一齿轮传动组和输出轴3传动连接；
43.第二驱动轴4、第二电机5、第一离合器6和输入轴7，第二驱动轴4与发动机01的曲轴连接，并与第二电机5传动连接，第一离合器6设置于输入轴7和第二驱动轴4之间，用于耦
合连接输入轴7和第二驱动轴4，或使输入轴7和第二驱动轴4相互脱离；
44.至少一个第二齿轮传动组和至少一个离合部，第二齿轮传动组设置在输入轴7和输出轴3之间，离合部和第二齿轮传动组对应设置，其中一个离合部闭合，输入轴7和输出轴3通过对应的第二齿轮传动组传动连接。
45.本技术双电机混合动力变速器，电机采用p1+p3的布置型式，p1指的是电机集成在发动机01和输入轴7之间，即第二电机5的布置方式；p3指的是电机的输出轴通过齿轮与输出轴3常啮合，对外输出动力，即第一电机2的布置方式。
46.本技术双电机混合动力变速器中，第一离合器6设置于输入轴7和第二驱动轴4之间，实现输入轴7和第二驱动轴4的耦合连接或相互脱离，其工作模式如下：
47.第一种模式：在车辆起步及低速工况下，第一离合器6断开，输入轴7和第二驱动轴4相互脱离，第一电机2工作单独驱动车辆，获得良好的加速性能；通过第一电机2反转，便可实现倒挡模式，在机械结构上更为简单；
48.第二种模式(串联模式)：在车辆起步及低速工况下，第一电机2工作单独驱动车辆，发动机01工作驱动第二电机5发电，实现行车充电功能；
49.第三种模式(发动机直驱模式)：在高速工况下，第一离合器6闭合，输入轴7和第二驱动轴4耦合连接，发动机01工作单独驱动车辆，当第二齿轮传动组的数量为多个时，如第二齿轮传动组和离合部的数量为两个，通过离合部的开闭，能够实现发动机01的两档驱动；
50.第四种模式(并联模式)：在高速工况下，第一离合器6闭合，输入轴7和第二驱动轴4耦合连接，发动机01工作驱动车辆，第一电机2/第二电机5对发动机01的输出扭矩和转速进行调节，实现辅助驱动，使发动机01始终工作在最高效率的工作区间，使整车获得较好的动力性能和良好的燃油经济性能；并且保持持续的动力输出，解决同步器式变速箱在换挡时出现动力中断的问题，改善车辆的驾驶质量；
51.第五种模式(能量回收模式)：在车辆制动滑行时，还可以倒拖第二电机5，将制动或滑行能量转化为电能存储在电池系统中，实现能量回收，传动效率高。
52.综上所述，本实用新型双电机混合动力变速箱，具备多种灵活的驱动模式，发动机01不管在车辆低速工况还是高速工况，都可以始终处于最佳效率工作区；高速工况下，可以采用发动机01直驱，系统效率较高，在低速工况下，可以采用串联模式，驾驶平顺性好；对整车控制技术要求简单，只需要根据工况要求控制第一离合器6的分合就可以实现不同模式的切换；控制离合部的分合就可以实现发动机01档位的切换，结构简单，设计制造技术难度低，低成本，实用性强，且没有同步器，可以避免动力中断。
53.请继续参考图1-图3，第一齿轮传动组包括第一输入齿轮81和输出齿轮82，第一输入齿轮81固定于第一电机2的输出轴，输出齿轮82固定于输出轴3；
54.还包括第一中间轴83，以及固定于第一中间轴83的第一中间齿轮84和第二中间齿轮85，第一中间齿轮84和第一输入齿轮81啮合，第二中间齿轮85和输出齿轮82啮合。
55.如上设置，第一电机2通过两组齿轮副与输出轴3传动连接，第一电机2和输出轴3可以采用纵置的布置方式，使得系统横向尺寸缩小，更利于空间布置，满足纵置传动系统的混合动力车辆的使用需求。
56.进一步地，请继续参考图1，在第一种实施例中，第二齿轮传动组具体包括第二输入齿轮86，第二输入齿轮86固定于输入轴7；
57.还包括第三中间轴87，第三中间齿轮88和第四中间齿轮89，第三中间齿轮88和第二输入齿轮86啮合，第四中间齿轮89和输出齿轮82啮合，第四中间齿轮89固定于第三中间轴87，第三中间齿轮88可转动地安装于第三中间轴87；
58.还包括第二离合器9，第二离合部9用于耦合连接第三中间轴87和第三中间齿轮88，或使第三中间轴87和第三中间齿轮88相互脱离，第二离合器9形成前述离合部。
59.且在本实施例中，第二齿轮传动组的数量为两个，两个第二齿轮传动组的传动比不同，两个第二输入齿轮86均固定于输入轴7；当位于图1中上侧的第二离合部9闭合时，对应的第三中间轴87和第三中间齿轮88啮合，实现发动机01的一档驱动；当位于图1中下侧的第二离合部9闭合时，对应的第三中间轴87和第三中间齿轮88啮合，实现发动机01的二档驱动。可以看出，本技术档位设置比较少，驱动模式切换不频繁，没有传统变速器换档带来的平顺性问题。
60.由图1可以看出，其中一个第三中间齿轮88可转动地安装于第一中间轴83，第一中间轴83形成其中一个第三中间轴87，第二中间齿轮85形成其中一个第四中间齿轮89；如此，第一齿轮传动组和第二齿轮传动组共用同一中间轴，共用同一中间齿轮，使得变速器中零件数量减少，整体结构更加简单，更利于空间布置。
61.实际应用中，第二齿轮传动组的数量不做限制，如当第二齿轮传动组的数量为一个，即只能实现发动机的一档驱动时，第二齿轮传动组可以设置单独的第三中间轴87，也可以与第一齿轮传动组共用同一中间轴。
62.此外，第四中间齿轮89和输出齿轮82啮合，二者可以直接啮合，当第四中间齿轮89和输出齿轮82距离比较远时，也可以通过中转齿轮啮合，图1中虚线所示即为中转齿轮。
63.进一步地，请继续参考图2，在第二种实施例中，第二齿轮传动组包括第四中间轴810和第三输入齿轮811，第三输入齿轮811固定于第四中间轴810；
64.还包括第五中间轴812，第五中间齿轮813和第六中间齿轮814，第五中间齿轮813和第三输入齿轮811啮合，第六中间齿轮814和输出齿轮82啮合，第五中间齿轮813和第六中间齿轮814均固定于第五中间轴812；
65.离合部用于耦合连接输入轴7和第四中间轴810，或使输入轴7和第四中间轴810相互脱离。
66.在本实施例中，第二齿轮传动组的数量为两个，两个第二齿轮传动组的传动比不同，其中一个第四中间轴810为贯通轴结构，并活动套装另一个第四中间轴810，还包括第三离合器10，第三离合器10具有两个离合部，其中一个离合部用于耦合连接输入轴7和内部的第四中间轴810，另一个离合部用于耦合连接输入轴7和外部的第四中间轴810。
67.结合图2可以理解，当第三离合器10右侧的离合部闭合时，输入轴7和位于外部的第四中间轴810耦合连接，实现发动机01的一档驱动；当第三离合器10左侧的离合部闭合时，输入轴7和位于内部的第四中间轴810耦合连接，实现发动机01的二档驱动。
68.该实施例的技术方案，通过一个双离合器便能够实现发动机01的档位切换，结构简单，对整车控制技术要求简单。
69.可以看出，第一种实施例和第二种实施例区别仅在于离合部的设置位置不同，在第一种实施例中，离合部设置在第三中间轴87和第三中间齿轮88之间，输入齿轮固定在输入轴7上；而在第二种实施例中，输入齿轮固定在第四中间轴810上，离合部设置在输入轴7
和第四中间轴810之间。
70.如图2所示，在本实施例中，第一中间齿轮84和其中一个第五中间齿轮813为同一齿轮，与第三输入齿轮811啮合，第一中间轴83和其中一个第五中间轴812为同一中间轴，第二中间齿轮85和其中一个第六中间齿轮814为同一齿轮；即第一齿轮传动组和第二齿轮传动组共用同一中间轴，共用两个中间齿轮，使得变速器中零件数量减少，整体结构更加简单，更利于空间布置。
71.此外，第六中间齿轮814和输出齿轮82啮合，二者可以直接啮合，当第六中间齿轮814和输出齿轮82距离比较远时，也可以通过中转齿轮啮合，图2和图3中虚线所示即为中转齿轮。
72.进一步地，第二电机5可以有两种不同的布置方式：
73.如图1和图3所示，第二电机5的输出轴直接连接发动机01的曲轴和第二驱动轴4；
74.或，如图2所示，还包括第一传动齿轮11和第二传动齿轮12，第一传动齿轮11固定于第二驱动轴4或发动机01的曲轴，第二传动齿轮12固定于第二电机5的输出轴，第一传动齿轮11和第二传动齿轮12啮合。
75.本实用新型还提供一种车辆，包括前述双电机混合动力变速器。
76.本实用新型车辆，包括前述双电机混合动力变速器，因此具有与前述双电机混合动力变速器相同的技术效果，在此不再赘述。
77.以上对本实用新型所提供的一种双电机混合动力变速器和车辆进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种双电机混合动力变速器，其特征在于，包括：第一驱动轴(1)、第一电机(2)、第一齿轮传动组和输出轴(3)，所述第一驱动轴(1)与所述第一电机(2)连接，所述第一驱动轴(1)通过所述第一齿轮传动组和所述输出轴(3)传动连接；第二驱动轴(4)、第二电机(5)、第一离合器(6)和输入轴(7)，所述第二驱动轴(4)与发动机(01)的曲轴连接，并与所述第二电机(5)传动连接，所述第一离合器(6)设置于所述输入轴(7)和所述第二驱动轴(4)之间，用于耦合连接所述输入轴(7)和所述第二驱动轴(4)，或使所述输入轴(7)和所述第二驱动轴(4)相互脱离；至少一个第二齿轮传动组和至少一个离合部，第二齿轮传动组设置在所述输入轴(7)和所述输出轴(3)之间，所述离合部和所述第二齿轮传动组对应设置，其中一个所述离合部闭合，所述输入轴(7)和所述输出轴(3)通过对应的所述第二齿轮传动组传动连接。2.根据权利要求1所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动组包括第一输入齿轮(81)和输出齿轮(82)，所述第一输入齿轮(81)固定于所述第一电机(2)的输出轴，所述输出齿轮(82)固定于所述输出轴(3)；还包括第一中间轴(83)，以及固定于所述第一中间轴(83)的第一中间齿轮(84)和第二中间齿轮(85)，所述第一中间齿轮(84)和所述第一输入齿轮(81)啮合，所述第二中间齿轮(85)和所述输出齿轮(82)啮合。3.根据权利要求2所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动组包括第二输入齿轮(86)，所述第二输入齿轮(86)固定于所述输入轴(7)；还包括第三中间轴(87)，第三中间齿轮(88)和第四中间齿轮(89)，所述第三中间齿轮(88)和所述第二输入齿轮(86)啮合，所述第四中间齿轮(89)和所述输出齿轮(82)啮合，所述第四中间齿轮(89)固定于所述第三中间轴(87)，所述第三中间齿轮(88)可转动地安装于所述第三中间轴(87)；还包括第二离合器(9)，所述第二离合器(9)用于耦合连接所述第三中间轴(87)和所述第三中间齿轮(88)，或使所述第三中间轴(87)和所述第三中间齿轮(88)相互脱离，所述第二离合器(9)形成所述离合部。4.根据权利要求3所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动组的数量为两个，两个所述第二输入齿轮(86)固定于同一所述输入轴(7)，两个所述第二齿轮传动组的传动比不同。5.根据权利要求4所述双电机混合动力变速器，其特征在于，其中一个所述第三中间齿轮(88)可转动地安装于所述第一中间轴(83)，所述第一中间轴(83)形成其中一个所述第三中间轴(87)，所述第二中间齿轮(85)形成其中一个所述第四中间齿轮(89)。6.根据权利要求2所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动组包括第四中间轴(810)和第三输入齿轮(811)，所述第三输入齿轮(811)固定于所述第四中间轴(810)；还包括第五中间轴(812)，第五中间齿轮(813)和第六中间齿轮(814)，所述第五中间齿轮(813)和所述第三输入齿轮(811)啮合，所述第六中间齿轮(814)和所述输出齿轮(82)啮合，所述第五中间齿轮(813)和所述第六中间齿轮(814)均固定于所述第五中间轴(812)；所述离合部用于耦合连接所述输入轴(7)和所述第四中间轴(810)，或使所述输入轴
(7)和所述第四中间轴(810)相互脱离。7.根据权利要求6所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动组的数量为两个，两个所述第二齿轮传动组的传动比不同，其中一个所述第四中间轴(810)为贯通轴结构，并活动套装另一个所述第四中间轴(810)，还包括第三离合器(10)，所述第三离合器(10)具有两个所述离合部，其中一个所述离合部用于耦合连接所述输入轴(7)和外部的所述第四中间轴(810)，另一个所述离合部用于耦合连接所述输入轴(7)和内部的所述第四中间轴(810)。8.根据权利要求7所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第一中间齿轮(84)形成其中一个所述第五中间齿轮(813)，并与所述第三输入齿轮(811)啮合，所述第一中间轴(83)形成其中一个所述第五中间轴(812)，所述第二中间齿轮(85)形成其中一个所述第六中间齿轮(814)。9.根据权利要求1-8任一项所述双电机混合动力变速器，其特征在于，所述第二电机(5)的输出轴连接所述发动机(01)的曲轴和所述第二驱动轴(4)；或，还包括第一传动齿轮(11)和第二传动齿轮(12)，所述第一传动齿轮(11)固定于所述第二驱动轴(4)或所述发动机(01)的曲轴，所述第二传动齿轮(12)固定于所述第二电机(5)的输出轴，所述第一传动齿轮(11)和所述第二传动齿轮(12)啮合。10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述双电机混合动力变速器。

技术总结
本实用新型公开一种双电机混合动力变速器和车辆，双电机混合动力变速器包括第一驱动轴，与第一驱动轴连接的第一电机，输出轴，传动连接第一驱动轴和输出轴的第一齿轮传动；与发动机曲轴连接的第二驱动轴、第二电机、第一离合器和输入轴，第二驱动轴与第二电机传动连接，第一离合器设置于输入轴和第二驱动轴之间，用于耦合连接输入轴和第二驱动轴，或使二者脱离；对应设置的第二齿轮传动组和离合部，第二齿轮传动组设置在输入轴和输出轴之间，离合部闭合，输入轴和输出轴通过对应第二齿轮传动组传动连接。本实用新型具备多种驱动模式，发动机始终处于最佳工作区；控制第一离合器的分合实现不同模式切换，控制简单，没有同步器，避免动力中断。避免动力中断。避免动力中断。


技术研发人员：朱小龙 周凡棚 徐旭初 方伟荣
受保护的技术使用者：上海汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/6/28