CN117002247A - 一种混合动力变速器 - Google Patents

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邢杰
杨上东
杨良会
林婧
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Abstract

本发明公开一种混合动力变速器，包括发动机、第一电机、第二电机、第一同步器、第二同步器及平行设置的输入轴、输出轴，发动机与输入轴连接，输入轴上设有第一同步器，第一同步器挂一侧挡位时输入轴与齿轮G1作用，第一同步器挂另一侧挡位时输入轴与齿轮G2作用；输出轴上设有第二同步器，第二同步器可选择挂档分别与齿轮G1和齿轮G3连接实现输出，输出轴还通过齿轮与齿轮G2连接实现输出。系统中，发动机具有三个挡位，HEV工况可无动力中断换挡；一个电机具有两个挡位，另一个电机具有一个中间速比挡位，EV工况可无动力中断换挡；EV工况两个电机可以同时驱动，降低电机扭矩、功率需求以及成本、重量等。

Description

一种混合动力变速器
技术领域
本发明公开一种混合动力变速器，按国际专利分类表(IPC)划分属于混合动力车辆制造技术领域。
背景技术
混动动力是汽车节能减排的重要技术，混合动力变速器是该领域核心技术之一。性能优越的混合动力变速器，需满足多个方面的需求，包括：尺寸小、成本低、挡位多、油耗低、动力性好、驾驶性好、技术可获得性高等。目前行业主要存在三种技术路线：基于双电机行星轮的功率分流系统、基于单电机并联式系统和基于双电机串并联系统。现有的串并联混合动力结构中，电力传动的弱点是发动机输出的扭矩/机械功率，经过几次能量转换，扭矩传动效率较低；机械传动的弱点是发动机转速与车轮转速锁定，发动机工作点由车速决定，不能保持在最佳工况。串并联混合动力还有一个弱点：低速时串联驱动，发动机扭矩不能参与车辆加速，车辆加速度受到限制。
中国文献CN110667366A公开一种混合动力系统，属于三挡串并联混合动力。该系统的变速传动机构由平行轴齿轮、同步器、离合器组成，该系统采用较多的控制器件，三个离合器和一对同步器，带来一些问题：离合器会消耗能量，增加整车油耗；操作离合器需要高压液压系统，需要电动高压油泵，成本比较高；系统采用离合器和同步器两类控制器件，需要两种类型的作动机构，增加制造成本。
市场上还有一种所谓的“P1+P3”混合动力变速箱，其中发电机直接与发动机轴连接，而驱动电机直接与变速箱输出轴连接，变速箱输入轴和输出轴之间是变速机构。这样的系统，驱动电机只有一个固定速比，对电机扭矩和转速范围要求很高，电机成本提高；电机的扭矩、转速范围很大，经常工作在效率较低的区域，影响整车油耗。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供混合动力变速器，通过控制发动机、两电机以及两对同步器实现挡位切换，换挡机构简单，能够实现EV和HEV工况相互平顺地切换。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种混合动力变速器，包括发动机、第一电机、第二电机、第一同步器、第二同步器、齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3及平行设置的输入轴、输出轴，
发动机与输入轴连接，输入轴上设有第一同步器；
第一电机与齿轮G1和齿轮G3直接连接或通过传动部件连接，第一同步器挂一侧挡位时输入轴与齿轮G1作用，第一同步器挂另一侧挡位时输入轴与齿轮G2作用；
第二电机与齿轮G2直接连接或通过传动部件连接；
输出轴上设有第二同步器，第二同步器可选择的挂档分别与齿轮G1和齿轮G3连接实现输出轴高低档位输出；
输出轴通过齿轮G2连接实现输出轴中间档位输出。
进一步，输入轴上设有齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3，其中齿轮G1和齿轮G3连接，第一同步器挂一侧挡位则输入轴与齿轮G1连接，第一同步器挂另一侧挡位则输入轴与齿轮G2连接。
进一步，输出轴上固定安装第一齿轮，第一齿轮与齿轮G2啮合；输出轴上设有第二齿轮、第三齿轮，第二齿轮与齿轮G1啮合，第三齿轮与齿轮G3啮合，第二同步器挂一侧挡位，与齿轮G1啮合的第二齿轮与输出轴连接，第二同步器挂另一侧挡位，与齿轮G3啮合的第三齿轮与输出轴连接。
进一步，该变速器还包括中间轴，中间轴上设齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3，其中齿轮G1和齿轮G3连接并同步转动，齿轮G1、齿轮G3与齿轮G2分离；
输入轴上设有第四齿轮、第五齿轮，第四齿轮、第五齿轮位于第一同步器两侧；
第四齿轮与中间轴上的齿轮G1或齿轮G3啮合；
第五齿轮与中间轴上的齿轮G2啮合；
所述第一同步器挂挡一侧挡位则输入轴与第四齿轮连接进而作用于齿轮G1/齿轮G3，第一同步器挂挡另一侧挡位则输入轴与第五齿轮连接进而作用于齿轮G2。
进一步，所述第一同步器和第二同步器在第二平面的投影有部分重叠，目的是缩短变速器整体的轴向长度；
定义输出轴和输出轴形成第一平面，沿输入轴且垂直于第一平面形成第二平面。
本发明变速器输出轴可选择挂档分别与齿轮G1和齿轮G3连接实现输出，输出轴还可以与齿轮G2连接实现输出，本发明系统的发动机有三个速比、驱动电机有两个速比；采用传统的平行轴齿轮变速机构，技术简单且成熟；仅用一种类型的换挡机构---两对同步器，不但传动效率高、技术成熟、成本低，而且换挡操作执行机构成本低、能量损失少；混合启动HEV工况：可以发动机和电机交替驱动、换挡，过程平顺；通过控制发动机、电机G、电机M以及挂挡机构，能够实现EV和HEV工况相互平顺地切换。
附图说明
图1是本发明第一实施例示意图。
图2是本发明第一实施例变型示意图。
图3是本发明第二实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：请参阅图1、图2、图3，一种混合动力变速器是一种双电机多挡串并联混合动力变速器，包括发动机3、第一电机1、第二电机2、第一同步器4、第二同步器5、齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3及平行设置的输入轴6、输出轴7，
发动机3与输入轴6连接，输入轴6上设有第一同步器4；
第一电机1与齿轮G1和齿轮G3直接连接或通过传动部件连接，图1中，电机1与齿轮G3连接；图2中，第一电机1通过第三齿轮10与齿轮G3连接；图3中，第一电机1通过第四齿轮12与齿轮G3连接；第一同步器4挂一侧挡位时输入轴6与齿轮G1作用即输入轴与齿轮G1同步转动，第一同步器4挂另一侧挡位时输入轴6与齿轮G2作用即输入轴与齿轮G2同步转动；
第二电机2与齿轮G2直接连接或通过传动部件连接，传动部件可以包括齿轮；图1中，第二电机2与齿轮G2连接；图2中，第二电机2通过第一齿轮9与齿轮G2连接；图3中，第二电机2通过第五齿轮13与齿轮G2连接；
输出轴7上设有第二同步器5，第二同步器5可选择的挂档分别与齿轮G1和齿轮G3连接实现输出轴高低档位输出，输出轴通过齿轮G2连接实现输出轴的中间档位输出。
本发明有以下实施方案：
如图1所示，第一种两轴式变速器方案：输入轴6上设有齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3，其中齿轮G1和齿轮G3连接，第一同步器4挂左侧则输入轴6与齿轮G1连接，第一同步器4挂右侧则输入轴与齿轮G2连接。输出轴7上固定安装第一齿轮9，第一齿轮9与齿轮G2啮合；输出轴7上设有第二齿轮8、第三齿轮10，第二齿轮8与齿轮G1啮合，第三齿轮10与齿轮G3啮合，第二同步器5挂一侧挡位，与齿轮G1啮合的第二齿轮8与输出轴连接，第二同步器挂5另一侧挡位，与齿轮G3啮合的第三齿轮10与输出轴连接。
如图3所示，第二种三轴式变速器方案：还包括中间轴11，中间轴11上设齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3，其中齿轮G1和齿轮G3连接并同步转动，齿轮G1、齿轮G3与齿轮G2分离；输入轴6上设有第四齿轮12、第五齿轮13，第四齿轮、第五齿轮位于第一同步器4两侧；第一电机1与第四齿轮12连接，第四齿轮12与中间轴11上的齿轮G1或齿轮G3啮合；第二电机2与第五齿轮13连接，第五齿轮13与中间轴上的齿轮G2啮合；所述第一同步器4挂挡左侧则输入轴6与第四齿轮12连接进而作用于齿轮G1，第一同步器4挂挡右侧则输入轴6与第五齿轮13连接进而作用于齿轮G2。输出轴7上固定安装第一齿轮9，第一齿轮与齿轮G2啮合；输出轴7上设有第二齿轮8、第三齿轮10，第二齿轮8与齿轮G1啮合，第三齿轮10与齿轮G3啮合，第二齿轮8通过第二同步器5与输出轴7连接，第三齿轮10通过第二同步器5与输出轴7连接。第一同步器4和第二同步器5在第二平面的投影有部分重叠，目的是缩短变速器整体的轴向长度；定义输出轴和输出轴形成第一平面，沿输入轴且垂直于第一平面形成第二平面。
其他实施方案中，如图2中输出轴上的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮分别定义为齿轮G2、齿轮G1、齿轮G3，其中齿轮G1、齿轮G3与第二同步器5配合，齿轮G2固定安装在一侧，第一电机和第二电机设置在输出轴一侧，第一电机输出端直接或间接与齿轮G3啮合，第二电机输出端直接或间接与齿轮G2啮合。
本发明混合动力变速器的有益效果如下：
1、本发明混合动力变速器的设计是一款发动机三挡位、驱动电机二挡位的串并联混合动力变速箱。
2、比较单挡或二挡串并联混合动力变速箱，挡位增多，可以改善发动机燃油经济性，增强整车的加速性能。
3、与只有离合器的混合动力变速箱比较，电机只有P3挡位，要求扭矩大、转速高，增加成本，并且经常工作在低效率区域，电机工况效率降低；而本发明可以切换挡位，利用双电机增大扭矩，扩大电机工况的高效率区。
4、比较现有技术中其他三挡位串并联混合动力变速箱：
1)变速机构使用平行轴齿轮，成本低；2)基于发动机和电机双动力源，采用交替驱动、换挡的策略，实现无动力中断换挡，换挡过程平顺性优于两个离合器相互切换；3)由于能够双动力源交替换挡，换挡机构全部使用效率高、成本低、操纵机构简单的同步器，有利于提高车辆燃油经济性、降低制造成本；4)本发明只需要两对同步器，只需要两个换挡执行机构，数量少，有利于降低成本；而背景文献CN110667366A系统有三个离合器和一对同步器。每一个湿式多片离合器都会消耗能量，三个离合器合起来，会降低变速箱的效率、增加整车油耗；离合器需要液压油泵、液压控制阀体、液压缸等液压部件控制，三个离合器需要三套控制器，一套这样的控制器要上千元，控制成本较高；5)由于双动力交替驱动、换挡，换挡过度时间要求降低，换挡执行机构要求降低，有利于降低成本；只采用同步器作为换挡机构，换挡机构种类少，有利于降低成本；6)比较所谓的P1+P3混合动力变速箱，本设计具有动力性能好、油耗低、电机扭矩和成本降低等优点；机构紧凑，轴向尺寸短，有利于推广应用；7)EV工况，可以实现无动力中断换挡：电机2驱动G2、电机1在G1和G3之间换挡，能避免电机转速过高，并且换挡过程平顺；8)EV工况，电机1和电机2可以同时驱动，可以显著降低驱动电机扭矩、功率、尺寸、重量和成本。
为了清楚说明本发明方案，以下将第一电机1简称为电机1、第二电机2简称为电机2、第一同步器4简称为同步器4、第二同步器5简称为同步器5、第一齿轮9简称为齿轮9、第二齿轮8简称为齿轮8、第三齿轮10简称为齿轮10、第四齿轮12简称为齿轮12及第五齿轮13简称为齿轮13。下面通过具体实施方案具体说明：
实施例1：如图1所示，本发明混合动力变速器是一种双电机多挡串并联混合动力变速器，也称为混合动力系统，包括：发动机3、电机1、电机2、同步器4、同步器5、齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3。发动机3具有三个挡位G1、G2和G3，电机1具有两个挡位G1和G3；由两对同步器实现挡位切换，换挡机构简单；平行轴齿轮和同步器组成的变速机构，技术成熟、制作成本较低，并且传动效率高，极少能量损失。
发动机3与输入轴6连接，输入轴6上布置有齿轮G1、齿轮G2、G3和同步器4，其中齿轮G1和齿轮G3连接，同步器4挂左侧则输入轴6与齿轮G1/G3连接，同步器4挂右侧则输入轴6与齿轮G2连接。
电机1与齿轮G1和G3连接，可以通过齿轮等传动部件连接；电机2与齿轮G2连接，可以通过齿轮等传动部件连接。
输出轴7上固定安装一个齿轮，与齿轮G2啮合。
发动机3与输入轴6连接，可以是直接连接，也可以通过齿轮啮合连接。
输出轴7上布置同步器5、齿轮8、齿轮9、和齿轮10。齿轮8与齿轮G1啮合，齿轮9与齿轮G2啮合，齿轮10与齿轮G3啮合。齿轮8通过同步器5与输出轴7连接，齿轮9与输出轴7连接，齿轮10通过同步器5与输出轴7连接。
本发明混合动力系统应用在车辆时，配置各工况如下表1：
表1中，电机的D/G表示Drive/Generate，电机随动并可以随时转变到驱动或发电状态。
下面结合表1说明各工况，其中EV是指车辆纯电驱动模式或工况，HEV是指车辆混合动力驱动模式或工况
一、车辆可以纯电驱动EV工况：
EV I模式：发动机3关闭；同步器5挂挡G1；电机1通过齿轮G1和齿轮8，驱动输出轴7，进而驱动车轮。这时，电机1具有大减速比，扭矩被放大，有利于驱动车辆起步、加速。
EV I/II模式：上述情况或模式下，当需要很大驱动扭矩时，电机2可以通过齿轮G2和齿轮9，驱动输出轴7。
EV II模式：上述情况或模式下，电机2驱动，电机1卸载，同步器5摘挡。
EV II/III模式：上述情况或模式下，电机2驱动，电机1调同步，同步器5挂挡G3，然后电机1和电机2共同驱动。
EV III模式：上述情况或模式下，同步器5挂挡G3，电机2退出驱动，电机1驱动。
本发明系统的优势：①EV工况时，电机1有两个挡位，车速低时用一挡，大速比，可以降低对扭矩的要求；车速高时，挂G3挡位，速比较小，不会出现高转速；电机2取中间速比，转速扭矩要求不高，总之系统对电机的技术要求不苛刻，有利于降低成本和技术风险。②EV工况，电机1切换档位时，电机2保持驱动，实现无动力中断换挡。③EV工况，电机1和电机2可以同时驱动，驱动力强，单个电机扭矩和功率降低，节省成本和空间。
二、由EV工况切换HEV工况：
车辆可以由EV工况平稳地切换到HEV串联驱动工况：电机2通过齿轮G2和齿轮9驱动输出轴7；同步器4挂挡G1，然后电机1拖动发动机3转动；当达到怠速转速时，发动机启动，开始输出功率；发动机功率通过输入轴6、同步器4、齿轮G1，驱动电机1发电，为电机2供电，系统呈现串联驱动模式。车辆速度较低时，系统HEV串联驱动；随着车辆车速提高，系统将进入HEV并联驱动，系统分别挂一挡、二挡或三挡，发动机3能够以三个不同速比直接驱动。发动机3工况效率优于一挡和二挡串并联混合动力。电机1有两个挡位G1和G3，可在加速性能和燃油经济性取得良好平衡，同时，扭矩和转速要求降低，有利于降低成本、重量和NVH。
三、由串联模式切换并联模式：
本发明系统可由HEV串联工况平顺地切换到HEV一挡、二挡或三挡；
HEV串联工况可以平顺地切换到HEV一挡：电机2通过齿轮G2和齿轮9驱动；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，同步器5挂挡G1，然后发动机3即可通过一挡齿轮G1和齿轮8驱动，系统进入一挡。切换过程，车辆无动力中断。
HEV串联工况可以平顺地切换到HEV二挡：电机2通过齿轮G2和齿轮9驱动；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，同步器4挂挡G2，然后发动机3即可通过一挡齿轮同步器4、齿轮G2和齿轮9驱动，系统进入二挡。切换过程，车辆无动力中断。
HEV串联工况可以平顺地切换到HEV三挡：电机2通过齿轮G2和齿轮9驱动；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，同步器5挂挡G3，然后发动机3即可通过一挡齿轮G3和齿轮10驱动，系统进入三挡。切换过程，车辆无动力中断。
四、HEV并联换档即无动力中断换挡：
HEV一挡工况可以平顺切换到HEV二挡：电机2通过齿轮G2和齿轮9，继续驱动，车辆无动力中断；发动机3卸载，然后轻松摘掉同步器5的G1挡位；电机1(通过同步器4和输入轴6与发动机连接)带动发动机调同步；调好同步后，同步器4挂挡G2；然后，发动机3恢复输出动力，通过同步器4、齿轮G2和齿轮9，驱动输出轴7，系统进入HEV二挡。
HEV二挡工况可以平顺切换到HEV三挡：电机2通过齿轮G2和齿轮9，继续驱动，车辆无动力中断；发动机3卸载，然后轻松摘掉同步器4的G2挡位；电机1(通过同步器4和输入轴6与发动机连接)带动发动机调同步；调好同步后，同步器5挂挡G3；然后，发动机3恢复输出动力，通过同步器5、齿轮G3和齿轮10，驱动输出轴7，系统进入HEV三挡。
实施例2：为缩短变速器的轴向尺寸，本发明双电机多挡串并联混合动力变速器，也称为混合动力系统，调整为如图3所示，其中第四齿轮12简称为齿轮12，第五齿轮13简称为齿轮13；
混合动力系统包括：发动机3、电机1、电机2、同步器4、同步器5、齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3。发动机3具有三个挡位G1、G2和G3，电机1具有两个挡位G1和G3；由两对同步器实现挡位切换，换挡机构简单；平行轴齿轮和同步器组成的变速机构，技术成熟、制作成本较低，并且传动效率高，极少能量损失；
发动机3与输入轴6连接，输入轴6上布置有齿轮12、齿轮13和同步器4，同步器4挂挡左侧则输入轴6与齿轮12连接，同步器4挂挡右侧则输入轴6与齿轮13连接；
电机1与齿轮12连接，电机2与齿轮13连接；
中间轴11上布置齿轮G1、G2和G3，其中齿轮G1和G3连接，与齿轮G2分离；齿轮G3(或G1)与齿轮12啮合，齿轮G2与齿轮13啮合；
输出轴7上布置同步器5、齿轮8、齿轮9、和齿轮10，齿轮8与齿轮G1啮合，齿轮9与齿轮G2啮合，齿轮10与齿轮G3啮合；齿轮8通过同步器5与输出轴7连接，齿轮9与输出轴7连接，齿轮10通过同步器5与输出轴7连接。
混合动力系统中，同步器4、5均包括1对同步器组成实现左右挡位切换，比较图1，图3混合动力系统轴向长度：
图1中轴向长度：3排齿轮+2对同步器的长度；
图3中轴向长度：3排齿轮+1对同步器的长度，减少一个同步器长度，缩短约40mm。
本发明混合动力系统的轴向长度缩短程度，也可以根据实际工况，适当调整以满足系统应用环境。
本发明混合动力系统应用在车辆时，配置各工况如下表2：
一、车辆可以纯电驱动EV工况：
EV I模式：发动机3关闭；同步器5挂挡G1；电机1通过齿轮12、G1和齿轮8，驱动输出轴7，进而驱动车轮；这时，电机1具有大减速比，扭矩被放大，有利于驱动车辆起步、加速；
EV I/II模式：上述模式或情况下，当需要很大驱动扭矩时，电机2可以通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9，驱动输出轴7；
EV II模式：上述模式或情况下，电机2驱动，电机1卸载，同步器5摘挡；
EV II/III模式：上述模式或情况下，电机2驱动，电机1调同步，同步器5挂挡G3，然后电机1和电机2共同驱动；
EV III模式：上述模式或情况下，同步器5挂挡G3，电机2退出驱动，电机1驱动。
本系统的优势：①EV工况时，电机1有两个挡位，车速低时用一挡，大速比，可以降低对扭矩的要求；车速高时，挂G3挡位，速比较小，不会出现高转速；电机2取中间速比，转速扭矩要求不高，总之系统对电机的技术要求不苛刻，有利于降低成本和技术风险。②EV工况，电机1切换档位时，电机2保持驱动，实现无动力中断换挡。③EV工况，电机1和电机2可以同时驱动，驱动力强，单个电机扭矩和功率降低，节省成本和空间。
二、由EV工况切换HEV工况：
车辆可以由EV工况平稳地切换到HEV串联驱动工况：电机2通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9驱动输出轴7；同步器4挂挡齿轮12，然后电机1拖动发动机3转动；当达到怠速转速时，发动机启动，开始输出功率；发动机功率通过输入轴6、同步器4，驱动电机1发电，为电机2供电，系统呈现串联驱动模式。车辆速度较低时，系统HEV串联驱动；随着车辆车速提高，系统将进入HEV并联驱动，系统分别挂一挡、二挡或三挡，发动机3能够以三个不同速比直接驱动。发动机3工况效率优于一挡和二挡串并联混合动力。电机3有两个挡位G1和G3，可在加速性能和燃油经济性取得良好平衡，同时，扭矩和转速要求降低，有利于降低成本、重量和NVH。
三、由串联模式切换并联模式：
本系统可由HEV串联工况平顺地切换到HEV一挡、二挡或三挡；
HEV串联工况可以平顺地切换到HEV一挡：电机2通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9驱动；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，同步器5挂挡G1，然后发动机3即可通过同步器4、齿轮12、齿轮G1和齿轮8驱动，系统进入一挡；切换过程，车辆无动力中断；
HEV串联工况可以平顺地切换到HEV二挡：电机2通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9驱动；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，同步器4挂挡齿轮13，然后发动机3即可通过同步器4、齿轮13、齿轮G2和齿轮9驱动输出轴7，系统进入二挡；切换过程，车辆无动力中断；
HEV串联工况可以平顺地切换到HEV三挡：电机2通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9驱动；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，同步器5挂挡G3，然后发动机3即可通过同步器4、齿轮12、齿轮G3和齿轮10驱动输出轴7，系统进入三挡；切换过程，车辆无动力中断。
四、HEV并联换档即无动力中断换挡：
HEV一挡工况可以平顺切换到HEV二挡：电机2通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9，继续驱动，车辆无动力中断；发动机3卸载，然后轻松摘掉同步器5的G1挡位；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接带动发动机调同步；调好同步后，同步器4挂挡齿轮13；然后，发动机3恢复输出动力，通过同步器4、齿轮13、齿轮G2和齿轮9，驱动输出轴7，系统进入HEV二挡。
HEV二挡工况可以平顺切换到HEV三挡：电机2通过齿轮13、齿轮G2和齿轮9，继续驱动，车辆无动力中断；发动机3卸载，然后同步器4摘挡齿轮13；电机1通过同步器4和输入轴6与发动机连接带动发动机调同步；调好同步后，同步器5挂挡齿轮10；然后，发动机3恢复输出动力，通过同步器4、齿轮12、齿轮G3和齿轮10，驱动输出轴7，系统进入HEV三挡。
通过以上两个实施方案说明，本发明的双电机多挡串并联混合动力变速器具有如下特点：
1、本发明混合动力系统构成，既能够实现各种需求工况，又使得构成零部件最少、零部件成本最低、并且容易操作。系统可以实现EV一挡、EV二挡、HEV串联、HEV一挡、HEV二挡和HEV三挡等工况，并且可以相互平顺切换；系统由发动机、发电机、电机、若干平行轴齿轮组和两对同步器，只有两对、四个同步器，实现至少六种工况，并且两对同步器控制操作简单且技术成熟，一对同步器只需要一个作动机构。
2、混合动力变速箱控制策略：利用多动力源的特点，实现平顺工况切换。发动机是一动力源，电机是另一个动力源。当需要换档时，先由电机通过原有挡位驱动，发动机切换进入新挡位；然后，发动机通过新挡位驱动，完成挡位切换。或者，先由发动机通过原有挡位驱动，电机切换进入新挡位；然后，电机通过新挡位驱动，发动机切换到新挡位，完成挡位切换。
3、本发明变速器的两个电机均可选择性地与发动机连接或解锁，增大系统的灵活性，有利于降低技术难度和制造成本。EV工况，可选择任意一个电机驱动，一个电机有两个速比，另一个电机有一个速比，合计有3个EV速比，使车辆在较大速度范围内，有较好的动力性、电机及传动效率和NVH特性；可以无动力中断变换电机速比；也可以两个电机同时驱动，提供峰值扭矩和功率，因而驱动电机的扭矩和功率需求降低，从而重量、体积、成本降低。
实施例3：与实施例1和实施例2不同的是，方案中第一同步器4或/和第二同步器5可以由离合器替代，如第一同步器4替换成一离合器，第二同步器4替换成一离合器，其他结构不变，在此不再赘述。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种混合动力变速器，其特征在于：包括发动机、第一电机、第二电机、第一同步器、第二同步器、齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3及平行设置的输入轴、输出轴，其中
发动机与输入轴连接，输入轴上设有第一同步器；
第一电机与齿轮G1和齿轮G3直接连接或通过传动部件连接，第一同步器挂一侧挡位时输入轴与齿轮G1/齿轮G3作用，第一同步器挂另一侧挡位时输入轴与齿轮G2作用；
第二电机与齿轮G2直接连接或通过传动部件连接；
输出轴上设有第二同步器，第二同步器可选择挂档分别与齿轮G1和齿轮G3连接实现输出轴高低档位输出；
输出轴通过齿轮G2连接实现输出轴中间档位输出。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：输出轴上设有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中
第一齿轮与齿轮G2啮合，
第二齿轮与齿轮G1啮合，第三齿轮与齿轮G3啮合，
第二同步器挂一侧挡位，与齿轮G1啮合的第二齿轮与输出轴连接，
第二同步器挂另一侧挡位，与齿轮G3啮合的第三齿轮与输出轴连接。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力变速器，其特征在于：输入轴上设有齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3，其中齿轮G1和齿轮G3连接，第一同步器挂一侧挡位则输入轴与齿轮G1连接，第一同步器挂另一侧挡位则输入轴与齿轮G2连接。
4.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于：该变速器被配置成纯电驱动EV工况：
EV I模式：发动机关闭，第二同步器挂挡齿轮G1，第一电机通过齿轮G1和第二齿轮，驱动输出轴，进而驱动车轮；
EV I/II模式：上述模式下，当需要很大驱动扭矩时，第二电机可以通过齿轮G2和第一齿轮，驱动输出轴；
EV II模式：上述模式下，第二电机驱动，第一电机卸载，第二同步器摘挡；
EV II/III模式：上述模式下，第二电机驱动，第一电机调同步，第二同步器挂挡齿轮G3，然后第一电机和第二电机共同驱动输出轴；
EV III模式：上述模式下，第二同步器挂挡齿轮G3，第二电机退出驱动，第一电机1驱动通过齿轮G3，驱动输出轴。
5.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于：该变速器被配置由EV工况切换到HEV串联工况：第2电机通过齿轮G2和第一齿轮驱动输出轴；第一同步器挂挡齿轮G1，然后第一电机拖动发动机转动；当达到怠速转速时，发动机启动，开始输出功率；发动机功率通过输入轴、第一同步器、齿轮G1，驱动第一电机发电，为第二电机供电，系统呈现串联驱动模式。
6.根据权利要求5所述的混合动力变速器，其特征在于：该变速器被配置由HEV串联工况切换HEV并联工况：
HEV串联工况切换到HEV一挡：第二电机通过齿轮G2和第一齿轮驱动；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，第二同步器挂挡齿轮G1，然后发动机通过齿轮G1和第二齿轮驱动，系统进入一挡，切换过程，系统无动力中断；
HEV串联工况切换到HEV二挡：第二电机通过齿轮G2和第一齿轮驱动；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，第一同步器挂挡齿轮G2，然后发动机通过第一同步器、齿轮G2和第一齿轮驱动，系统进入二挡，切换过程，车辆无动力中断；
HEV串联工况切换到HEV三挡：第二电机通过齿轮G2和第一齿轮驱动；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，第二同步器5挂挡齿轮G3，然后发动机通过齿轮G3和第三齿轮驱动，系统进入三挡，切换过程，车辆无动力中断；
HEV并联换档：
HEV一挡工况换到HEV二挡：第二电机通过齿轮G2和第一齿轮，继续驱动，车辆无动力中断；发动机卸载，然后摘掉第二同步器的G1挡位；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接进而带动发动机调同步；调好同步后，第一同步器挂挡齿轮G2；然后，发动机恢复输出动力，通过第一同步器、齿轮G2和第一齿轮，驱动输出轴，系统进入HEV二挡；
HEV二挡工况切换到HEV三挡：第二电机通过齿轮G2和第一齿轮，继续驱动，车辆无动力中断；发动机卸载，然后摘掉第一同步器的G2挡位；第一电机带动发动机调同步；调好同步后，第二同步器挂挡齿轮G3；然后，发动机恢复输出动力，通过第二同步器、齿轮G3和第三齿轮，驱动输出轴，系统进入HEV三挡。
7.根据权利要求1或2所述的混合动力变速器，其特征在于：该变速器还包括中间轴，中间轴上设齿轮G1、齿轮G2和齿轮G3，其中齿轮G1和齿轮G3连接并同步转动，齿轮G1、齿轮G3与齿轮G2分离；
输入轴上设有第四齿轮、第五齿轮，第四齿轮、第五齿轮位于第一同步器两侧；
第四齿轮与中间轴上的齿轮G1或齿轮G3啮合；
第五齿轮与中间轴上的齿轮G2啮合；
所述第一同步器挂挡一侧则输入轴与第四齿轮连接进而作用于齿轮G1/齿轮G3，第一同步器挂挡另一侧则输入轴与第五齿轮连接进而作用于齿轮G2。
8.根据权利要求7所述的混合动力变速器，其特征在于：该变速器被配置成纯电驱动EV工况：
EV I模式：发动机关闭，第二同步器5挂挡齿轮G1，第一电机1通过第四齿轮、齿轮G1和第二齿轮，驱动输出轴，进而驱动车轮；
EV I/II模式：上述模式下，当需要很大驱动扭矩时，第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮，驱动输出轴；
EV II模式：上述模式下，第二电机驱动，第一电机卸载，第二同步器摘挡；
EV II/III模式：上述模式下，第二电机驱动，第一电机调同步，第二同步器挂挡齿轮G3，然后第一电机和第二电机共同驱动；
EV III模式：上述模式下，第二同步器挂挡齿轮G3，第二电机退出驱动，第一电机驱动；
由EV工况切换HEV串联工况：第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮驱动输出轴；第一同步器挂挡第四齿轮，然后第一电机拖动发动机转动；当达到怠速转速时，发动机启动，开始输出功率；发动机功率通过输入轴、第一同步器，驱动第一电机发电，为第二电机供电，系统呈现串联驱动模式。
9.根据权利要求7所述的混合动力变速器，其特征在于：该变速器被配置由HEV工况的串联驱动模式切换并联模式：
HEV串联工况切换到HEV一挡：第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮驱动；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，第二同步器挂挡齿轮G1，然后发动机即可通过第一同步器、第四齿轮、齿轮G1和第二齿轮驱动，系统进入一挡；
HEV串联工况切换到HEV二挡：第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮驱动；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，第一同步器挂挡第五齿轮，然后发动机通过第一同步器、第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮驱动输出轴，系统进入二挡；
HEV串联工况切换到HEV三挡：第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮驱动；第一电机通过第一同步器和输入轴与发动机连接，带动发动机调同步；实现同步后，第二同步器挂挡齿轮G3，然后发动机通过第一同步器、第四齿轮、齿轮G3和第三齿轮驱动输出轴，系统进入三挡；
HEV并联换档：
HEV一挡工况切换到HEV二挡：第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮，继续驱动，车辆无动力中断；发动机卸载，然后摘掉第二同步器的G1挡位；第一电机带动发动机调同步；调好同步后，第一同步器挂挡第四齿轮；然后，发动机恢复输出动力，通过第一同步器、第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮，驱动输出轴，系统进入HEV二挡；
HEV二挡工况切换到HEV三挡：第二电机通过第五齿轮、齿轮G2和第一齿轮，继续驱动，车辆无动力中断；发动机卸载，然后第一同步器摘挡第五齿轮；第一电机带动发动机调同步；调好同步后，第二同步器挂挡第三齿轮；然后，发动机恢复输出动力，通过第一同步器、第四齿轮、齿轮G3和第三齿轮，驱动输出轴，系统进入HEV三挡。
10.根据权利要求1或2或3或7所述的混合动力变速器，其特征在于：第一同步器或/和第二同步器被离合器替代。
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