CN104972890B - 一种双电机混合动力自动变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源汽车零部件，具体是一种双电机混合动力自动变速器。本发明采用双输入轴结构，两输入轴与输出轴平行布置，第一输入轴可传递来自第一电机的动力，也可通过离合器与发动机连接传递发动机的动力；第二输入轴可传递来自第二电机的动力；同时，发动机的动力也可通过离合器与第一输入轴分离，第一电机的动力也可通过二四挡同步器与第一输入轴分离，第二电机的动力也可通过一三挡同步器与第二输入轴分离。本发明既能实现发动机启停、纯电动模式、串联模式、并联模式、混联模式的所有驱动状态，也能实现各动力源无动力中断自动换挡，满足驾驶的舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车零部件，具体是一种双电机混合动力自动变速器。
背景技术
新能源汽车以其节能环保的特点在业界迅猛发展，这种车型必将改变现有能源结构。混合动力电动汽车作为新能源汽车的一个重要分支，在保留传统发动机的基础上，充分发挥电机的优势，大大改善了车辆燃油经济性和排放性。混合动力电动汽车具有纯电动汽车所不具有的价格优势和续航优势，因此混合动力系统的发展及推广势在必行。作为混合动力系统关键技术之一的动力耦合系统一直被研究，但缺少自动变速器技术基础的国内研究对此少有突破。现有的混合动力系统多以同轴布置为主，或采取无变速器的双电机混联结构，导致布置困难或者节油效果不理想。
因而，混合动力汽车需要一种混合动力自动变速器，既能实现发动机启停、纯电动模式、串联模式、并联模式、混联模式的所有驱动状态，也能实现各动力源无动力中断自动换挡，满足驾驶的舒适性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种双电机混合动力自动变速器，既能实现发动机启停、纯电动模式、串联模式、并联模式、混联模式的所有驱动状态，也能实现各动力源无动力中断自动换挡，满足驾驶的舒适性。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种双电机混合动力自动变速器，包括两个电机和平行轴自动变速器，所述平行轴自动变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴、第二输入轴、输出轴；第一输入轴的一端通过离合器与发动机传动连接，第一输入轴的另一端与第一电机同轴；第二输入轴上设置与第二电机输出轴上的第二电机主动齿轮传动连接的第二电机被动齿轮；各挡位的主动齿轮设置于第一输入轴及第二输入轴上，各挡位的被动齿轮设置于输出轴上，各挡位的主动齿轮或被动齿轮由同步器控制其与输入轴或输出轴耦合，各挡位的主动齿轮与其对应的被动齿轮相互啮合；输出轴通过主减速器、差速器连接左右半轴。
而且，所述第一输入轴上依次设置四挡主动齿轮、二四挡同步器、二挡主动齿轮；第二输入轴上依次设置一挡主动齿轮、一三挡同步器、三挡主动齿轮；输出轴上相应依次设置一挡被动齿轮、四挡被动齿轮、三挡被动齿轮、二挡被动齿轮；一三挡同步器可分别控制一挡被动齿轮、三挡被动齿轮与第二输入轴的耦合；二四挡同步器可分别控制二挡被动齿轮、四挡被动齿轮与第一输入轴的耦合。
而且，所述一三挡同步器和二四挡同步器是齿式离合器。
而且，各挡位的主动齿轮与被动齿轮均为单联啮合齿轮组。
而且，所述第二电机主动齿轮与第二电机被动齿轮通过第二电机惰轮传动连接，第二电机惰轮设置于与输出轴平行的倒挡惰轮轴上。
而且，所述第二电机主动齿轮、第二电机惰轮和第二电机被动齿轮为双联啮合齿轮组。
而且，所述第二电机主动齿轮与第二电机被动齿轮通过链条传动连接。
本发明的有益效果在于：既能实现发动机启停、纯电动模式、串联模式、并联模式、混联模式的所有驱动状态，也能实现各动力源无动力中断自动换挡，满足驾驶的舒适性。
附图说明
图1是本发明的第一实施例结构示意图。
图2是本发明的第二实施例结构示意图。
图3是本发明的第三实施例结构示意图。
图4是本发明的第四实施例结构示意图。
其中，1、第一输入轴，2、第二输入轴，3、输出轴，4、第二电机轴，5、第二电机惰轮轴，6、差速器，7、第一电机，8、第二电机，9、离合器，10、四挡主动齿轮，11、二四挡同步器，12、二挡主动齿轮，13、一挡被动齿轮，14、三挡被动齿轮，15、四挡被动齿轮，16、一挡被动齿轮，17、主减速器主动齿轮，18、主减速器被动齿轮，19、一挡主动齿轮，20、一三挡同步器，21、三挡主动齿轮，22、第二电机被动齿轮，23、第二电机惰轮，24、第二电机主动齿轮，25、左右半轴，26、链条。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明第一实施例：一种双电机混合动力自动变速器，包括第一电机7、第二电机8和平行轴变速器，所述平行轴变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴1、第二输入轴2、输出轴3、第二电机轴4、第二电机惰轮轴5和差速器6；所述第一输入轴1通过离合器9与发动机相连，所述第一输入轴1上依次设置有四挡主动齿轮10、二四挡同步器11、二挡主动齿轮12和第一电机7；所述第二输入轴2上依次设置有一挡主动齿轮19、一三挡同步器20、三挡主动齿轮21和第二电机被动齿轮22；所述差速器6上设置有主减速器被动齿轮18；所述第二电机轴4上设置有第二电机主动齿轮24；所述输出轴3上依次设置有主减速器主动齿轮17、一挡被动齿轮16、四挡被动齿轮15、三挡被动齿轮14和二挡被动齿轮13，主减速器主动齿轮17与差速器6上的主减速器被动齿轮18相啮合，一挡被动齿轮16与第二输入轴2上的一挡主动齿轮19相啮合，四挡被动齿轮15与第一输入轴1山的四挡主动齿轮10相啮合，三挡被动齿轮14与第二输入轴2上的三挡主动齿轮21相啮合，一挡被动齿轮13与第一输入轴1上的一挡主动齿轮12相啮合；所述第二电机惰轮轴5上设置有第二电机惰轮23，第二电机惰轮23与第二电机轴4上的第二电机主动齿轮24相啮合，也与第二输入轴2上的第二电机被动齿轮22相啮合。
本发明中的双电机混合动力自动变速器，所述二、四挡是第一电机7和发动机的专用挡位，一、三挡是第二电机8的专用挡位；通过电机反转实现车辆倒车功能。
本发明中的双电机混合动力自动变速器的动力传递路线如下。
（一）第一电机7作为动力源的各挡位动力传递路线。
（1）二挡动力传递路线：拨动第一输入轴1上的二四挡同步器11，使第一输入轴1与第一输入轴1上的二挡主动齿轮12相连；第一电机7的动力通过第一输入轴1上的二挡主动齿轮12、输出轴3上的二挡被动齿轮13、输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（2）四挡动力传递路线：拨动第一输入轴1上的二四挡同步器11，使第一输入轴1与第一输入轴1上的四挡主动齿轮10相连；第一电机7的动力通过第一输入轴1上的四挡主动齿轮10、输出轴3上的四挡被动齿轮15、输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（3）制动能量回收的动力传递路线：按照上述（一）{（1）~（2）}动力传递路线，当第一电机7变为发电状态时，即可进行制动能量回收。
（二）第二电机8作为动力源的各挡位动力传递路线。
（1）一挡动力传递路线：拨动第二输入轴2上的一三挡同步器20，使第二输入轴2与第二输入轴2上的一挡主动齿轮19相连；第二电机8的动力通过第二输入轴2上的一挡主动齿轮19、输出轴3上的一挡被动齿轮16、输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（2）三挡动力传递路线：拨动第二输入轴2上的一三挡同步器20，使第二输入轴2与第二输入轴2上的三挡主动齿轮21相连；第二电机8的动力通过第二输入轴2上的三挡主动齿轮21、输出轴3上的三挡被动齿轮14、输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（3）制动能量回收的动力传递路线：按照上述（二）{（1）~（2）}动力传递路线，当第二电机8变为发电状态时，即可进行制动能量回收。
（三）发动机作为动力源的各挡位动力传递路线。
（1）二挡动力传递路线：拨动第一输入轴1上的二四挡同步器11，使第一输入轴1与第一输入轴1上的二挡主动齿轮12相连；接合离合器9，发动机的动力通过离合器9传递到第一输入轴1，然后通过第一输入轴1上的二挡主动齿轮12、输出轴3上的二挡被动齿轮13、输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（2）四挡动力传递路线：拨动第一输入轴1上的二四挡同步器11，使第一输入轴1与第一输入轴1上的四挡主动齿轮10相连；接合离合器9，发动机的动力通过离合器9传递到第一输入轴1，然后通过第一输入轴1上的四挡主动齿轮10、输出轴3上的四挡被动齿轮15、输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（四）串联工作时动力传递路线：接合离合器9，使发动机的动力通过第一输入轴1传递到第一输入轴1上的第一电机7，第一输入轴1上的二四挡同步器处于空挡位置，此时，第一电机7处于发电状态，当发动机向第一输入轴1上的第一电机7提供动力时，第一电机7即能给动力电池组充电或向第二输入轴2上的第二电机8供电；第二电机8按照上述（二）{（1）}通过一挡提供动力给整车，或第二电机8按照上述（二）{（2）}通过三挡提供动力给整车。按照上述（二）{（1）~（2）}动力传递路线，当第二电机8变为发电状态时，即可进行制动能量回收。
（五）并联工作时动力传递路线。
（1）第一电机7与第二电机8并联驱动路线：第一电机7按照上述（一）{（1）}或（一）{（2）}通过二挡或四挡将动力传递到输出轴3；第二电机8按照上述（二）{（1）}或（二）{（2）}通过一挡或三挡将动力传递到输出轴3；然后第一电机7的动力与第二电机8的动力在输出轴3汇总，并通过输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（2）第一电机7与发动机并联驱动路线：第一电机7按照上述（一）{（1）}或（一）{（2）}通过二挡或四挡将动力传递到输出轴3；发动机接合离合器9，将动力传递到第一输入轴1；发动机动力在第一输入轴1处与第一电机7的动力汇总，并通过二挡或四挡将动力传递至输出轴3，通过输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（3）第二电机8与发动机并联驱动路线：第二电机8按照上述（二）{（1）}或（二）{（2）}通过一挡或三挡将动力传递到输出轴3；发动机按照上述（三）{（1）}或（三）{（2）}通过二挡或四挡将动力传递到输出轴3；然后发动机的动力与第二电机8的动力在输出轴3汇总，并通过输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。
（4）制动能量回收动力传递路线：按照上述（五）{（1）~（3）}的动力传递路线，当第一电机7或/和第二电机8变为发电状态时，即可进行制动能量回收。
（六）混联工作时动力传递路线。
如上述（四）、（五）分别说明了串联驱动及并联驱动的传递路线。
当按照上述（五）{（2）}的动力传递路线，发动机及第一电机7的动力在第一输入轴1处汇总，并通过二挡或四挡传递到输出轴3；按照上述（二）{（1）}或（二）{（2）}的动力传递路线，第二电机8的动力通过一挡或三挡传递到输出轴3；此时，发动机、第一电机7和第二电机8的动力在输出轴3汇总，并通过输出轴3上的主减速器主动齿轮17、差速器6上的主减速器被动齿轮18及差速器6，最后由左右半轴25输出。当第一电机7或/和第二电机8变为发电状态时，即可进行制动能量回收或接收来自其他动力源的动能。
（七）发动机启停功能。
当所述混合动力自动变速器处于上述（五）{（2）}的状态时，可通过第一电机7对发动机实现启停。
（八）无动力中断换挡过程。
以二挡换三挡为例，当发动机处于上述（三）{（1）}状态、或当第一电机7处于上述（一）{（1）}状态，或当发动机与第一电机7处于上述（五）{（2）}状态时，即发动机单独处于二挡、或第一电机7单独处于二挡、或发动机与电机同时处于二挡进行动力传递时，第二电机8通过调整转矩，进入上述（二）{（2）}状态，即第二电机8挂入三挡，并进行转矩控制，然后向车辆提供动力，此时发动机或第一电机7可停止动力传递，也可继续进行动力传递。
本发明采用双输入轴结构，两输入轴与输出轴平行布置，第一输入轴1可传递来自第一电机7的动力，也可通过离合器9与发动机连接传递发动机的动力；第二输入轴2可传递来自第二电机8的动力；同时，发动机的动力也可通过离合器9与第一输入轴1分离，第一电机7的动力也可通过二四挡同步器11与第一输入轴1分离，第二电机8的动力也可通过一三挡同步器20与第二输入轴2分离。所述变速器除第二电机主动齿轮24、第二电机惰轮23和第二电机被动齿轮22为双联啮合齿轮组外，其余需要进行挡位切换的传动齿轮组皆为单联啮合齿轮组，可有效降低变速器齿轮啮合噪音，提高变速器效率，加工制造工艺简单，生产成本低。所述一三挡同步器20和二四挡同步器11也可为齿式离合器。所述混合动力自动变速器不增加传统变速器的轴向长度，能满足车辆轴向布置空间要求。所述双电机混合动力变速器既能实现发动机启停、纯电动模式、串联模式、并联模式、混联模式的所有驱动状态，也能实现各动力源无动力中断自动换挡，满足驾驶的舒适性。
本发明中所述双电机混合动力自动变速器可替换相关非关键零件或改变齿轮组的排列位置，来衍生出其他不同形式。
如图2所示是本发明的第二实施例，所述混合动力自动变速器可去掉第二电机惰轮轴5及第二电机惰轮轴5上的第二电机惰轮23，通过链条26连接第二电机轴4上的第二电机主动齿轮24及第二输入轴2上的第二电机被动齿轮22。
如图3所示是本发明的第三实施例，所述混合动力自动变速器可改变第二输入轴2上第二电机被动齿轮22的布置位置。
如图4所示是本发明的第四实施例，所述混合动力自动变速器可改变输出轴3上主减速器主动齿轮17的布置位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种双电机混合动力自动变速器，包括两个电机和平行轴自动变速器，其特征在于：所述平行轴自动变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴、第二输入轴、输出轴；第一输入轴的一端通过离合器与发动机传动连接，第一输入轴的另一端与第一电机同轴；第二输入轴上设置与第二电机输出轴上的第二电机主动齿轮传动连接的第二电机被动齿轮；各挡位的主动齿轮设置于第一输入轴及第二输入轴上，各挡位的被动齿轮设置于输出轴上，各挡位的主动齿轮或被动齿轮由同步器控制其与输入轴或输出轴耦合，各挡位的主动齿轮与其对应的被动齿轮相互啮合；输出轴通过主减速器、差速器连接左右半轴；所述第一输入轴上依次设置四挡主动齿轮、二四挡同步器、二挡主动齿轮；第二输入轴上依次设置一挡主动齿轮、一三挡同步器、三挡主动齿轮；输出轴上相应依次设置一挡被动齿轮、四挡被动齿轮、三挡被动齿轮、二挡被动齿轮；一三挡同步器可分别控制一挡被动齿轮、三挡被动齿轮与第二输入轴的耦合；二四挡同步器可分别控制二挡被动齿轮、四挡被动齿轮与第一输入轴的耦合。
2.根据权利要求1所述的一种双电机混合动力自动变速器，其特征在于：所述一三挡同步器和二四挡同步器是齿式离合器。
3.根据权利要求1所述的一种双电机混合动力自动变速器，其特征在于：各挡位的主动齿轮与被动齿轮均为单联啮合齿轮组。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种双电机混合动力自动变速器，其特征在于：所述第二电机主动齿轮与第二电机被动齿轮通过第二电机惰轮传动连接，第二电机惰轮设置于与输出轴平行的倒挡惰轮轴上。
5.根据权利要求4所述的一种双电机混合动力自动变速器，其特征在于：所述第二电机主动齿轮、第二电机惰轮和第二电机被动齿轮为双联啮合齿轮组。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种双电机混合动力自动变速器，其特征在于：所述第二电机主动齿轮与第二电机被动齿轮通过链条传动连接。
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