CN113910889B - 变速器、混合动力驱动装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变速器、混合动力驱动装置及车辆。变速器包括：第一传动轴，可与发动机连接；离合器组件，包括第一离合器和第二离合器；电动机，其电动机转子通过第一离合器连接至第一传动轴；和多个传动比不同的传动机构，包括第一传动机构和第二传动机构，第一传动机构的动力输入构件能够与电动机转子连接，第二传动机构的动力输入构件通过第二离合器连接至第一传动轴。该变速器中，电动机和/或发动机单独驱动、以及二者同时驱动时，可利用多个传动机构进行传动，提高驱动效率；在电动机单独驱动时可减少发动机的拖曳损失，在发动机单独驱动时可减少电动机的拖曳损失，改善了车辆的燃油经济性。

Description

变速器、混合动力驱动装置及车辆

技术领域

本发明涉及但不限于变速器技术领域，尤其涉及一种变速器、混合动力驱动装置及车辆。

背景技术

混合动力汽车一般使用两种能源来驱动的车辆：液体燃料的常规内燃发动机(ICE)和电能的电动机(EM)。近年来已经开发出许多种利用这两种能源驱动汽车的方式，如中国专利CN102770689A中的混合动力驱动装置，其通过一个前置行星齿轮机构将内燃发动机、发电机和电动机联系起来：发动机联到行星架、发电机联到太阳轮、电动机经减速齿轮对并联到内齿圈。内齿圈经齿轮对和差速器驱动车轮。这种混合动力传递方式的变速器结构简单，占用空间少，在混动汽车中广为应用。这种混合动力驱动装置，在电动机单独驱动时发动机和发电机被拖转，在发动机高速驱动时电动机被高速拖转。

发明内容

本申请的主要目的是提供一种变速器，可在发动机直驱时将电动机脱开，从而避免或减少了电动机的拖曳损失；在电动机驱动时也可将发动机脱开，避免或减少了发动机的拖曳损失，以提高变速器的效率，改善车辆的燃油经济性。

本申请一实施例提供一种变速器，包括：

第一传动轴，设置成与发动机连接；

离合器组件，包括第一离合器和第二离合器；所述第一离合器和所述第二离合器均包括能接合或脱离的第一传动端和第二传动端；

电动机，包括电动机转子，所述电动机转子通过所述第一离合器连接至所述第一传动轴，所述第一离合器的第一传动端与所述第一传动轴连接，所述第二传动端与所述电动机转子连接；和

多个传动比不同的传动机构，每一所述传动机构均包括动力输入构件和动力输出构件，多个所述传动机构包括第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构的动力输入构件能够与所述电动机转子连接，所述第二传动机构的动力输入构件通过所述第二离合器连接至所述第一传动轴；所述第二离合器的的第一传动端与所述第一传动轴连接，所述第二传动端与所述第二传动机构的动力输入构件连接；

其中，多个所述传动机构还包括第三传动机构，所述变速器还包括同步器，所述同步器与所述电动机转子连接，并设置在所述第一传动机构和所述第三传动机构之间，且所述同步器设置成能择一地与所述第一传动机构的动力输入构件或所述第三传动机构的动力输入构件连接。

本申请另一实施例还提供一种混合动力驱动装置，包括发动机和上述的变速器，所述发动机和所述变速器的第一传动轴连接。

本申请另一实施例还提供一种车辆，包括上述的混合动力驱动装置。

采用上述技术方案后，本申请实施例具有如下有益效果：

变速器中，第一传动轴与发动机连接，发动机工作可带动第一传动轴转动；离合器组件中，第一离合器设置在第一传动轴和电动机转子之间，电动机转子还与第一传动机构的的动力输入构件连接，第二离合器设置在第一传动轴和第二传动机构的动力输入构件之间。当发动机单独驱动、且利用第一传动机构传动时，第一离合器处于联动状态，可进行动力传递，第二离合器处于不联动状态，不进行动力传递，此时发动机的动力可经第一传动轴、第一离合器、电动机转子传递至第一传动机构；当发动机单独驱动、且利用第二传动机构传动时，第二离合器处于联动状态，可进行动力传递，第一离合器处于不联动状态，不进行动力传递，以将电动机与第一传动轴脱开，发动机的动力可经第一传动轴、第二离合器传递至第二传动机构，避免了电动机的拖曳。当电动机单独驱动、且利用第一传动机构传动时，第一离合器和第二离合器均处于不联动状态，不进行动力传递，以将发动机与电动机转子脱开，使得电动机的动力可传递至第一传动机构，避免了发动机的拖曳；当电动机单独驱动、且利用第二传动机构传动时，第一离合器和第二离合器均处于联动状态，电动机的动力可经第一离合器、第一传动轴、第二离合器传递至第二传动机构。电动机和发动机也可以同时驱动，并利用第一传动机构或第二传动机构进行传动。

本申请实施例的变速器，其电动机单独驱动、发动机单独驱动、以及电动机和发动机同时驱动时，均可利用多个传动机构进行传动，给发动机提供多个传动比不同的传动机构配合进行传动，扩大发动机的驱动速度范围，提高低速减速比及输出扭矩、增强车辆动力加速性；给电动机提供多个传动比不同的传动机构配合进行传动，既可实现低速起步，还可以实现高速驱动，降低电动机的工作速度范围，从而提高驱动效率、降低制造成本。此外，在电动机单独驱动时可减少发动机的拖曳损失，在发动机单独驱动时可减少电动机的拖曳损失，改善了车辆的燃油经济性。

在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本申请一实施例的混合动力驱动装置的原理示意图。

附图标记：

10-发动机；11-减振器；12-第一传动轴；20-发电机；30-电动机；31-电动机转子；32-电动机定子；33-第二传动轴；40-第一离合器；41-内鼓；42-外鼓；50-同步器；51-第一结合齿；52-拨叉；53-第二结合齿；54-齿毂；60-第二离合器；61-外鼓；62-内鼓；13/71/72/73/84-主动齿轮；80-输出轴系；21/81/82/83/94-从动齿轮；85-输出轴；89-壳体；90-差速器；91-车轮。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

专利CN102770689A中的混合动力驱动装置，具有下列缺限：

(I)发动机输出扭矩放大倍数较小(3倍左右)，在要求快速起步或爬坡时输出扭矩不足，使得该混合动力汽车的加速性能往往不如传统燃油车或采用其它混合动方式的混合动力汽车；(ii)在电动机单独驱动时，发动机和发电机与输出轴或车轮无法脱开，它们的拖拽阻力会降低电动机的驱动效率；(iii)由于电动机只有一个挡，减速比较大，这就要求它在很大速度范围内工作(0-15000rpm)，一般电机高速时不但成本高，效率也差；(iv)发动机高速驱动时电动机被高速拖转，产生较大拖拽功率损失。

正是上述4种原因影响了上述混合动力驱动装置的进一步推广应用。

为了解决上述问题至少之一，本申请实施例提供了一种变速器，如图1所示。该变速器包括：第一传动轴12、离合器组件电动机30和多个传动机构。

其中，第一传动轴12设置成与发动机10连接，使得发动机10工作可带动第一传动轴12转动。

离合器组件包括第一离合器40和第二离合器60，第一离合器40和第二离合器60均包括能接合或脱离的第一传动端和第二传动端，第一传动端和第二传动端接合后，二者固定，可同步转动，此时离合器处于联动状态，可进行动力传递；第一传动端和第二传动端脱离后，二者可发生相对转动，此时离合器处于不联动状态，不进行动力传递。

电动机30包括电动机转子31和电动机定子32，电动机转子31可相对电动机定子32转动。电动机转子31通过第一离合器40连接至第一传动轴12，即第一离合器40的第一传动端与第一传动轴12连接，第二传动端与电动机转子31连接。

多个传动机构中的每一个传动机构均包括动力输入构件和动力输出构件，动力输入构件可进行动力的输入，动力输出构件可进行动力的输出。多个传动机构包括第一传动机构和第二传动机构，第一传动机构和第二传动机构均包括动力输入构件和动力输出构件，第一传动机构的动力输入构件与电动机转子31连接，第二传动机构的动力输入构件通过第二离合器60连接至第一传动轴12，即第二离合器60的的第一传动端与第一传动轴12连接，第二传动端与第二传动机构的动力输入构件连接。

该变速器中，当发动机10单独驱动、且利用第一传动机构传动(变速器处于一挡)时，第一离合器40处于联动状态，可进行动力传递，第二离合器60处于不联动状态，不进行动力传递，此时发动机10的动力可经第一传动轴12、第一离合器40、电动机转子31传递至第一传动机构；当发动机10单独驱动、且利用第二传动机构传动(变速器处于二挡)时，第二离合器60处于联动状态，可进行动力传递，第一离合器40处于不联动状态，不进行动力传递，以将电动机30与第一传动轴12脱开，发动机10的动力可经第一传动轴12、第二离合器60传递至第二传动机构，避免了电动机30的拖曳。

当电动机30单独驱动、且利用第一传动机构传动时，第一离合器40和第二离合器60均处于不联动状态，不进行动力传递，以将发动机10与电动机转子31脱开，使得电动机30的动力可传递至第一传动机构，避免了发动机10的拖曳；当电动机30单独驱动、且利用第二传动机构传动时，第一离合器40和第二离合器60均处于联动状态，电动机30的动力可经第一离合器40、第一传动轴12、第二离合器60传递至第二传动机构。电动机30和发动机10也可以同时驱动，并利用第一传动机构或第二传动机构进行传动。

本申请实施例的变速器，其电动机30单独驱动、发动机10单独驱动、以及电动机30和发动机10同时驱动时，均可利用多个传动机构进行传动，给发动机10提供多个传动比不同的配合进行传动，扩大发动机10的驱动速度范围，提高低速减速比及输出扭矩、增强车辆动力加速性；给电动机30提供多个传动比不同的传动机构配合进行传动，既可实现低速起步，还可以实现高速驱动，降低电动机30的工作速度范围，从而提高驱动效率、降低制造成本。此外，在电动机30单独驱动时可减少发动机10的拖曳损失，在发动机10单独驱动时可减少电动机30的拖曳损失，改善了车辆的燃油经济性。

一些示例性实施例中，第一传动机构和第二传动机构均为减速齿轮机构，使得每一传动机构的动力输出构件的转速小于动力输入构件的转速。如图1所示，第一传动机构和第二传动机构的动力输出构件分别为主动齿轮71和72，第一传动机构和第二传动机构的动力输出构件分别为从动齿轮81和82，主动齿轮71与从动齿轮81啮合传动，主动齿轮72与从动齿轮82啮合传动。

一些示例性实施例中，第一离合器40的第一传动端为内鼓41，并与第一传动轴12固连(固定连接)；第一离合器40的第二传动端为外鼓42，并与电动机转子31固连。

第二离合器60的第一传动端为外鼓61，并与第一传动轴12固连；第二离合器60的第二传动端为内鼓62，并与主动齿轮72固连。

一些示例性实施例中，多个传动机构还包括第三传动机构，变速器还包括同步器50，同步器50与电动机转子31连接，并设置在第一传动机构和第三传动机构之间，且同步器50设置成能择一地与第一传动机构的动力输入构件或第三传动机构的动力输入构件连接。

如图1所示，第三传动机构为减速齿轮机构，第三传动机构的动力输出构件分别为主动齿轮73，第三传动机构的动力输出构件分别为从动齿轮83，主动齿轮73与从动齿轮83啮合传动。应当理解，第一传动机构、第二传动机构和第三传动机构不限于齿轮传动机构，还可以为其他传动机构。

同步器50可包括第一结合齿51、第二结合齿53、拨叉52和齿毂54，第一结合齿51与主动齿轮71连接，第二结合齿53与主动齿轮73连接，齿毂54与电动机转子31固定连接，齿毂54设置成在拨叉52的拨动下能与第一结合齿51结合或脱开、还能与第二结合齿53结合或脱开。

利用第一传动机构(即齿轮对71/81)传动时，拨叉52可拨动齿毂54进行运动，使齿毂54与第一结合齿51结合进行传动，第一结合齿51可通过齿轮对71/81进行传动；利用第三传动机构(即齿轮对73/83)传动时，拨叉52可拨动齿毂54进行运动，使齿毂54与第二结合齿53结合进行传动，第二结合齿53可通过齿轮对73/83进行传动。拨叉52拨动齿毂54使齿毂54与第一结合齿51脱开、并与第二结合齿53脱开时，此时同步器50处于空挡。

一些示例性实施例中，变速器还包括连接在电动机转子31和同步器50之间的第二传动轴33。如图1所示，第二传动轴33为空心轴，并可转动地套设在第一传动轴12外，且第二传动轴33的一端与电动机转子31连接，另一端与齿毂54连接。

电动机转子31通过第二传动轴33连接至同步器50的齿毂54，使得电动机转子31与同步器50的齿毂54之间的连接结构简单，以便电动机转子31通过第二传动轴33带动同步器50的齿毂54转动。

一些示例性实施例中，传动机构的传动比为动力输入构件的转速/动力输出构件的转速。多个传动机构中，第一传动机构的传动比大于第二传动机构的传动比，第二传动机构的传动比大于第三传动机构的传动比。即主动齿轮71的转速大于从动齿轮81的转速，主动齿轮72的转速大于从动齿轮82的转速，主动齿轮72的转速大于从动齿轮82的转速。

一些示例性实施例中，如图1所示，变速器还可包括输出轴系80，输出轴系80包括输出轴85，多个传动机构的动力输出构件(从动齿轮81、82、83)均安装至输出轴85上，输出轴85设置成驱动运动部件(如车辆的车轮91)动作。

一些示例性实施例中，输出轴系80还可包括主传动机构，变速器还可包括差速器90，主传动机构的动力输入构件安装在输出轴85上，主传动机构的动力输出构件与差速器90连接。

如图1所示，主传动机构为减速齿轮机构，且主传动机构的动力输入构件为主动齿轮84，主传动机构的动力输出构件为从动齿轮94，主动齿轮84与从动齿轮94啮合传动，从动齿轮94可与差速器90连接以进行传动，差速器90设置成可与车辆的车轮91连接。

一些示例性实施例中，变速器处于一挡时，总减速比为主动齿轮71和从动齿轮81的齿数比、与主动齿轮84与从动齿轮94的齿数比之积。根据电动机30的功率大小、车重及性能要求，一挡的总减速比可设定为10.5左右。

变速器处于二挡时，总减速比为主动齿轮72和从动齿轮82的齿数比、与主动齿轮84与从动齿轮94的齿数比之积。二挡的总减速比可设定为5.5左右。

变速器处于三挡时，总减速比为主动齿轮73和从动齿轮83的齿数比、与主动齿轮84与从动齿轮94的齿数比之积。三挡的总减速比可由发动机10的最佳直驱速度决定，一般可设定为3左右。

一些示例性实施例中，如图1所示，变速器还包括发电机20和发电传动机构，发电传动机构为设置在发电机20和第一传动轴12之间的增速机构，使发电机20的发电机转子的转速大于第一传动轴12的转速。其中，发电传动机构可包括安装在第一传动轴12上的动力输入构件和与发电机20的发电机转子连接的动力输出构件，动力输出构件的转速大于动力输入构件的转速。

由于发电机20的高效工作速度区高于发动机10的高效工作速度区，因此，发动机10通过发电传动机构增速后再连接到发电机20，以提高发电机20的工作速度，进而提高发电机20的发电效率。

一些示例性实施例中，如图1所示，发电传动机构为齿轮传动机构，发电传动机构的动力输入构件为主动齿轮13，主动齿轮13安装在第一传动轴12上，发电传动机构的动力输出构件为从动齿轮21，主动齿轮13与从动齿轮21啮合传动，从动齿轮21与发电机20的发电机转子连接。

因发动机10经主动齿轮13和从动齿轮21连接到发电机转子上，发动机10运转就可带动发电机20给电池充电或给电动机30供电。主动齿轮13和从动齿轮21的齿数比可为1.6左右(或其他值)，这样可将发动机10的转速提升约60％。发动机10在2000rpm下高效工作，那么发电机20就在3200rpm下高效工作。反之，发电机20转动，可启动发动机10。

利用主动齿轮13和从动齿轮21构成的齿轮对升高发电机20的转速，可使发动机10和发电机20都工作在高效速度区，提高发电效率。

一些示例性实施例中，如图1所示，发电机20位于第一传动轴12的一侧(图1中的上侧)，且发电机20的轴线与第一传动轴12的轴线平行。

通过设置发电传动机构，使得发电机20可平行地偏置于第一传动轴12一侧，这样做既可提高发电机20的发电效率，又节省了变速器的轴向空间。

一些示例性实施例中，第二离合器60的第一传动端与发电传动机构的动力输入构件连接。

如图1所示，发电传动机构的主动齿轮13安装在第一传动轴12上，第二离合器60的外鼓61并联至主动齿轮13，以实现第二离合器60的外鼓61与第一传动轴12的间接连接。

一些示例性实施例中，如图1所示，变速器还包括壳体89，变速器的其他部件可安装在壳体89内。

如图1所示，本申请另一实施例还提供一种混合动力驱动装置，包括发动机10和上述的变速器，发动机10和变速器的第一传动轴12连接。其中，发动机10可经减振器11连接至第一传动轴12。

下面结合图1，说明本申请实施例的混合动力驱动装置。

如图1所示，混合动力驱动装置有三个原动机：消耗液体燃料的内燃发动机(ICE)10、主要用来产生电能的发电机(P1)20和主要将电能转换成机械能的电动机(P2)30。发电机20也可以用来启动发动机10，电动机30也可利用车辆惯性能量发电。

混合动力驱动装置主要由发动机10、发电机20、电动机30、第一离合器(奇数挡离合器C1)40、同步器50、第二离合器(偶数挡离合器C2)60、三对挡位齿轮71/81、72/82、73/83(三个传动机构：第一传动机构、第二传动机构和第三传动机构)输出轴系80、发电传动机构(齿轮对13/21)、壳体89和差速器90组成。

发动机10经减振器11与第一传动轴12和主动齿轮13相连，第一传动轴12固连到第一离合器(C1)40的内鼓41，第一离合器40的外鼓42与电动机转子31固连。当第一离合器40结合并处于联动状态时，可将来自第一传动轴12的动力传给电动机转子31，或者可将电动机转子31的动力传给第一传动轴12。当第一离合器40处于不联动状态时，第一传动轴12和电动机转子31之间不进行动力传递。

同步器50由第一结合齿(G1)51、第二结合齿(G3)53、拨叉52和齿毂54等件组成。电动机转子31经第二传动轴33与同步器的齿毂54相连。当拨叉52在中位时，同步器50将齿毂54与第一结合齿51和第二结合齿53脱开，齿毂54空转；当拨叉52左移时，同步器将齿毂54与第一结合齿51结合，第一结合齿51固连到一挡的主动齿轮71，以将来自电动机转子31的动力传给一挡的主动齿轮71，主动齿轮71与输出轴85上从动齿轮81相啮合；当拨叉52右移时，同步器将齿毂54与第二结合齿53结合，第二结合齿53固连到三挡的主动齿轮73，以将来自电动机转子31的动力传给三挡的主动齿轮73，主动齿轮73与输出轴85上从动齿轮83相啮合。

第二离合器60的外鼓61并联到主动齿轮13，内鼓62固连到二挡的主动齿轮72，主动齿轮72与输出轴85上从动齿轮82相啮合。当第二离合器60结合并处于联动状态时，可将来自第一传动轴12的动力传给二挡的主动齿轮72，进而可将动力传到输出轴80。当第二离合器60处于不联动状态时，第一传动轴12和二挡的主动齿轮72之间不进行动力传递。

在输出轴85上固连着从动齿轮81、82、83。一旦主动齿轮71、72、73中的任一齿轮连到动力源——发动机10或电动机30，与之啮合的从动齿轮81、82、83就会带动输出轴系80的输出轴85旋转。输出轴系80的输出轴85设有主动齿轮84，并与连接至差速器90的从动齿轮94相啮合，以将动力经差速器90传给车轮91，带动车辆运动。

发电机20平行地偏置于第一传动轴12之旁，发电机转子与从动齿轮21相连，从动齿轮21与主动齿轮13啮合。齿轮对13/21将发动机10转速升高后传给发电机20。这样做既可提高发电机20的发电效率，又节省了变速器的轴向空间。一般发电机20的高效运行速度高于发动机10的高效运行速度，利用齿轮对13/21升高发电机20的转速，可使发动机10和发电机20都工作在高效速度区。

混合动力驱动装置的工作原理如下。

混合动力驱动装置可实现下述5种驱动模式：发动机的启动和增速充电、电动机单独驱动并换挡变速、发动机单独驱动并换挡变速、发动机和电动机同时驱动并换挡变速、车辆制动能量回收。表1示出了5中工作模式(表1中的X表示工作或结合)。

1)发动机的启动和增速充电

因发动机10经减振器11和齿轮对13/21直接连到发电机转子上，发电机20转动即可启动发动机10。反之，发动机10运转就可带动发电机20给电池充电或给电动机30供电(如表1中的“发电PC”一栏所示)。

2)电动机单独驱动并换挡变速

混合动力汽车在城市低速工况下一般仅用电动机30驱动，此时发动机10不一定启动。

控制同步器50的拨叉52左移预挂一挡，启动电动机30，电动机30的动力经第二传动轴33、同步器的齿毂54和第一结合齿51传给主动齿轮71，再经齿轮对71/81、齿轮对84/94和差速器90再将动力传给车轮91，车辆在一挡运行(如表1中的“电驱EV1”一栏所示)。根据电动机30的功率大小、车重及性能要求，一挡的总减速比(齿轮对71/81和齿轮对84/94的齿数比之积)可设定为10.5左右。电动机30最大输出扭矩约为300Nm时，那么一挡电驱最大输出扭矩约为300x10.5＝3150Nm，该扭矩足以保证一般车辆的起步加速性能。

由于第一离合器40脱开，第一传动轴12和发动机10不必被电动机30拖转，避免了发动机10和发电机20的拖转损失。

当车速到达二挡升挡速度(约80km/h)时，结合第一离合器40和第二离合器60，电动机30的动力经第一离合器40和第二离合器60传到二挡的主动齿轮72(如表1中的“电驱EV2”一栏所示)。由于车速变化较慢，在动力路径切换到齿轮对72/82的过程中，减速比减小，电动机30转速也会降低，即同步器的齿毂54的转速低于主动齿轮71，使第一结合齿51的驱动扭矩降低，此时控制拨叉52右移使第一结合齿51与齿毂54脱开。为避免换挡冲击，结合第一离合器40和第二离合器60应分先后，其中一个离合器(第一离合器40)可提前预挂，后结合离合器(第二离合器60)应有一段扭矩缓升期，同步器的齿毂54就在此缓升期内与第一结合齿51脱开。同步器50脱开后第二离合器60完全结合，电动机30全部动力经二挡的齿轮对72/82传递，车辆在二挡升速行驶。

对一般混动汽车，电驱动二挡就可以达到较高车速。二挡的总减速比(齿轮对72/82和齿轮对84/94的齿数比之积)可设为为5.5左右，那么当电动机30的转速为7000rpm时，最高车速可达160km/h。

电驱动的三挡，可先松开第一离合器40，使第一离合器40处于不联动状态，启动发电机20防止动力中断；降低电动机30的转速，并控制拨叉52右移预挂三挡；然后松开第二离合器60并停止发电机20，电动机30的动力就经三挡的齿轮对73/83、齿轮对84/94和差速器90传给车轮91，车辆在三挡运行(如表1中的“电驱EV3”一栏所示)。此时第二离合器60脱开，避免发动机10和发电机20的拖转损失。

三挡的总减速比(齿轮对73/83和齿轮对84/94的齿数比之积)可由发动机10的最佳直驱速度决定，可设为3左右。

由于电动机30驱动时能换挡，因此可将电动机30的最高驱动转速降到7000rpm以下，既降低了电动机30的输入功率，也降低了电动机30的制造和使用难度，节省了电动机30的功率和成本。

3)发动机单独驱动并换挡变速

电池溃电或电动机30故障时，要求发动机10直接单独驱动。

启动发动机10，控制拨叉52左移预挂一挡，结合第一离合器40，此时发动机30的动力经第一传动轴12、第一离合器40、第二传动轴33、同步器的齿毂54、第一结合齿51传给主动齿轮71；再经齿轮对71/81、齿轮对84/94和差速器90将动力传给车轮91，车辆在一挡运行(如表1中的“直驱ICE1”一栏所示)。该一挡的总减速比与电动机30单独驱动时一挡的总减速比一致，为10.5左右。发动机10的最大输出扭矩约为265Nm时，那么发动机10单独驱动的最大输出扭矩可为2780Nm，可满足一般车辆的起步加速性能。

当车速达到发动机的二挡升挡速度(约50km/h)时，脱开第一离合器40，再结合第二离合器60，发动机10的动力经第二离合器60传到主动齿轮72。由于动力路径切换到齿轮对72/82，同步器50的第一结合齿51无驱动扭矩；此时控制拨叉52右移，使第一结合齿51与齿毂54脱开。发动机10动力经齿轮对72/82、齿轮对84/94和差速器90传递给车轮91，车辆在二挡行驶(如表1中的“直驱ICE2”一栏所示)。

当车速升到发动机的三挡升挡速度(约80km/h)时，控制拨叉52右移预挂三挡。脱开第二离合器60，再结合第一离合器40，发动机10的动力经第一传动轴12、第一离合器40、第二传动轴33、同步器的齿毂54、第二结合齿53传给主动齿轮73；再经齿轮对73/83、齿轮对84/94和差速器90将动力传给车轮91(如表1中的“直驱ICE3”一栏所示)。

发动机10的最佳速度范围决定三挡的总减速比。对于最佳速度范围为2000-3000rpm的内燃发动机，可选择三挡的总减速比为2.9左右。当车速约为120km/h时，发动机10的转速约为2700rpm，正好用来高速巡航直驱。

4)发动机和电动机同时驱动

在快速起步或爬坡时，可能需要电动机30和发动机10同时驱动(并联驱动)。同时启动发动机10和电动机30，控制拨叉52左移预挂一挡，发动机10的动力经第一传动轴12、第一离合器40传给第二传动轴33，电动机30的动力也传给第二传动轴33，发动机10和电动机30的动力合并到第二传动轴33，再经同步器的齿毂54、第一结合齿51、齿轮对71/81、齿轮对84/94和差速器90将动力传给车轮91，车辆在一挡运行(如表1中的“混动HEV1”一栏所示)。该挡的总减速比为约10.5，发动机10的最大输出扭矩为265Nm，电动机30的最大输出扭矩为300Nm时，那么发动机10和电动机30并联驱动的最大输出扭矩可达5932Nm，可满足任何车重小于3吨的车辆起步加速性能和爬坡能力。实际使用中将输出扭矩限到5000Nm以下就可满足车辆起步加速性能。

当车速达到并联驱动的二挡升挡速度时，可缓降第一离合器40的扭矩和缓升第二离合器60的扭矩，降低电动机30的输出扭矩、控制拨叉52右移脱开第一结合齿51。一旦同步器50退到空挡，迅速锁紧第一离合器40和第二离合器60。发动机10的动力经第二离合器60传给主动齿轮72，电动机30输出动力经第一离合器40、第一传动轴12、第二离合器60传给主动齿轮72，车辆在二挡运行(如表1中的“混动HEV2”一栏所示)。

当车速升到并联驱动的三挡升挡速度时，部分松开第一离合器40、降低电动机30的转速、控制拨叉52右移预挂三挡；脱开第二离合器60，再结合第一离合器40，发动机10的动力经第一传动轴12、第一离合器40传给第二传动轴33，电动机30的输出动力也传给第二传动轴33，发动机10的输出动力和电动机30的输出动力在第二传动轴33汇合，再经同步器的齿毂54、第二结合齿53传给主动齿轮73；再经齿轮对73/83、齿轮对84/94和差速器90将动力传给车轮91，使车辆在三挡运行(如表1中的“混动HEV3”一栏所示)。

5)车辆制动能量回收

在车辆减速或制动时，同步器50预挂一挡或三挡，第一离合器40结合，使车辆惯性驱动车轮91、差速器90、齿轮对94/84、输出轴85、齿轮对81/71或83/73，经第二传动轴33拖动电动机转子31转动，使电动机30发电，实现制动能量回收(如表1中的“能量回收”一栏所示)。

当然，也可以同步器50处于空挡，第二离合器60结合，此时车辆惯性驱动车轮91、差速器90、齿轮对94/84、输出轴85、齿轮对82/72，经第二离合器60、齿轮对13/21拖动发动机转子转动，使发电机20发电，实现制动能量回收。

表1

驱动模式

ICE

P1

P2

C1

C2

S1

S3

大体速比

发电PC

X

X

0.6

电驱EV1

X

X

10.5

电驱EV2

X

X

X

5.5

电驱EV3

X

X

2.9

直驱ICE1

X

X

X

X

10.5

直驱ICE2

X

X

X

5.5

直驱ICE3

X

X

X

X

2.9

混动HEV 1

X

X

X

X

X

10.5

混动HEV 2

X

X

X

X

X

5.5

混动HEV 3

X

X

X

X

X

2.9

能量回收

X

X

X

10.5

本申请另一实施例还提供一种车辆，包括上述的混合动力驱动装置。

综上所述，本发明实施例的混合动力驱动装置具有一下优点：

(i)动力加速性更好：在发动机驱动模式下，一挡时发动机的扭矩放大倍数大于10，可有效地提高车辆的动力加速性；

(ii)燃油经济性更优：在发动机高速直驱时可将电动机脱开，在电动机低速驱动时也可将发动机脱开，避免了拖曳损失，提高了变速器效率，改善了车辆燃油经济性；

(iii)降低电动机制造难度：电动机驱动的情况下可进行挡位变化，使得电动机的最高驱动速度可降到7000rpm以下，降低了电动机的成本，减少了发热，提高了驱动效率。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (9)

1.一种变速器，其特征在于，包括：

第一传动轴，设置成与发动机连接；

离合器组件，包括第一离合器和第二离合器；所述第一离合器和所述第二离合器均包括能接合或脱离的第一传动端和第二传动端；

电动机，包括电动机转子，所述电动机转子通过所述第一离合器连接至所述第一传动轴，所述第一离合器的第一传动端与所述第一传动轴连接，所述第二传动端与所述电动机转子连接；和

多个传动比不同的传动机构，每一所述传动机构均包括动力输入构件和动力输出构件，多个所述传动机构包括第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构的动力输入构件能够与所述电动机转子连接，所述第二传动机构的动力输入构件通过所述第二离合器连接至所述第一传动轴；所述第二离合器的第一传动端与所述第一传动轴连接，所述第二传动端与所述第二传动机构的动力输入构件连接；

其中，多个所述传动机构还包括第三传动机构，所述变速器还包括同步器，所述同步器与所述电动机转子连接，并设置在所述第一传动机构和所述第三传动机构之间，且所述同步器设置成能择一地与所述第一传动机构的动力输入构件或所述第三传动机构的动力输入构件连接。

2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括连接在所述电动机转子和所述同步器之间的第二传动轴，所述第二传动轴为空心轴，并可转动地套设在所述第一传动轴外。

3.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一传动机构、所述第二传动机构和所述第三传动机构均为减速齿轮机构，所述第一传动机构的传动比大于所述第二传动机构的传动比，所述第二传动机构的传动比大于所述第三传动机构的传动比。

4.如权利要求1至3中任一项所述的变速器，其特征在于，还包括发电机和发电传动机构，所述发电传动机构为设置在所述发电机和所述第一传动轴之间的增速机构，使所述发电机的发电机转子的转速大于所述第一传动轴的转速。

5.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述发电机位于所述第一传动轴的一侧，且所述发电机的轴线与所述第一传动轴的轴线平行。

6.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述发电传动机构包括安装在所述第一传动轴上的动力输入构件和与所述发电机的发电机转子连接的动力输出构件，所述第二离合器包括与所述发电传动机构的动力输入构件连接的第一传动端以及与所述第二传动机构的动力输入构件的第二传动端。

7.如权利要求1至3中任一项所述的变速器，其特征在于，多个所述传动机构的动力输出构件均安装至输出轴上，所述输出轴设置成驱动运动部件动作。

8.一种混合动力驱动装置，其特征在于，包括发动机和权利要求1至7中任一项所述的变速器，所述发动机和所述变速器的第一传动轴连接。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述的混合动力驱动装置。