CN203283020U - 混合动力变速器及相应的车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种混合动力变速器及相应的车辆。所述混合动力变速器包括输入轴、发动机、两电机、输出轴及蓄电池组，第一电机的转子上同轴固连有套装在输入轴上的第一主动齿轮，第二电机的转轴上同轴固连有套装在输入轴上的第二主动齿轮，在输入轴上还套装有第三主动齿轮；它还包括第二、第三从动齿轮及两离合器，在第二、第三主动齿轮之间设有将两者选择性地与输入轴连接的动力切换单元，它通过两离合器以及动力切换单元实现三个挡位和多种工作模式的切换，使两电机及发动机工作于高效工作区域，提高燃油经济性，挡位增加也能提高驾驶乐趣。本实用新型的混合动力变速器适用作各种车辆的变速装置，进一步地应用于各种混合动力车辆上。
Description
技术领域
本实用新型属于车辆变速装置领域，具体地说是一种混合动力变速器及带有该混合动力变速器的车辆。
背景技术
混合动力汽车一般由一台排量较小的发动机和2台电动机，通过动力在齿轮组件的耦合的方式驱动车辆。这类结构一般可分为两种类型：行星齿轮系和平行轴式，通过控制几个离合器的结合和分离来实现调速和动力分流。
行星齿轮系本身的特点使车辆的控制策略非常复杂，且对制造工艺的要求也很高。
现有的混合动力车辆一般采用平行轴式的结构，它具有一个发动机和第一电机、第二电机共两个电机，其中第一电机与发动机同轴连接，第二电机用于单独驱动车辆。在纯电动模式下，由于车速的可变化范围较大，因此第二电机不能总是处于最高效的工作转速下，会造成不必要的能源浪费，当发动机单独驱动时，只有两个挡位可选择，会极大地降低驾驶乐趣和燃油经济性，当车辆处于增程模式时，发动机直接带动第一电机进行发电，由于发动机的转速远远低于第一电机的额定转速，使得第一电机的发电效率较低，甚至不能完全满足串联增程的需要。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，是提供一种混合动力变速器及带有该混合动力变速器的车辆，其具有较高的工作效率，提高了车驾者的驾驶乐趣和燃油经济性。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种混合动力车变速器，包括输入轴、与输入轴相连的发动机、与输入轴同轴布置的第一电机和第二电机、与输入轴平行设置的输出轴以及为第一电机和第二电机供能的蓄电池组，第一电机的转子上同轴固连有套装在输入轴上的第一主动齿轮，第二电机的转轴上同轴固连有套装在输入轴上的第二主动齿轮，在输入轴上还套装有第三主动齿轮，还包括固连在输出轴上的与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮和套装在输出轴上并分别与第二主动齿轮和第三主动齿轮分别啮合的第二从动齿轮和第三从动齿轮；该第二从动齿轮和第三从动齿轮固连为一体，在输入轴与第一电机的转子之间设有第一离合器，在第二从动齿轮与输出轴之间设有第二离合器，在第二主动齿轮和第三主动齿轮之间设有将两者选择性地与输入轴连接的动力切换单元。
作为对本实用新型的限定，所述动力切换单元为同步器。
作为对本实用新型的另一种限定，所述动力切换单元为离合器。
本实用新型还提供了一种汽车，它的变速装置采用了上述结构的混合动力变速器。
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本实用新型所提供的混合动力变速器，能够通过第一离合器和第二离合器以及动力切换单元实现三个挡位和多种工作模式的切换，能够使第一电机、第二电机及发动机工作于高效工作区域，能够提高燃油经济性，由于挡位的增加也能够提高驾驶乐趣。
本实用新型的混合动力变速器适用作各种车辆的变速装置，进一步地应用于各种混合动力车辆上。
本实用新型下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的整体示意图；
图2为本实用新型实施例2在低挡纯电动模式的示意图；
图3为本实用新型实施例2在高挡纯电动模式的示意图；
图4为本实用新型实施例2在双电机并联纯电动模式的示意图；
图5为本实用新型实施例2在发动机高挡模式的示意图；
图6为本实用新型实施例2在发动机中挡模式的示意图；
图7为本实用新型实施例2在发动机低挡模式的示意图；
图8为本实用新型实施例2在串联增程模式的示意图。
图中：1、发动机；2、第一离合器；3、第一电机；4、输出齿轮；5、差速器；6、充电器；7、充电插头；8、蓄电池组；9、逆变器；10、第一主动齿轮；11、第三主动齿轮；12、同步器；13、第二主动齿轮；14、第二电机；15、输入轴；16、输出轴；17、第二离合器；18、第二从动齿轮；19、第三从动齿轮；20、第一从动齿轮。
具体实施方式
实施例1 混合动力变速器
如图1所示为本实施例的混合动力变速器的示意图，它包括输入轴15、发动机1、第一电机3和第二电机14，发动机1与输入轴15相连，第一电机3和第二电机14与输入轴15同轴布置。它还包括为第一电机3和第二电机14供能的蓄电池组8和逆变器9以及相对于输入轴15平行布置的输出轴16。
在第一电机3的转子上同轴固连有套装在输入轴15上的第一主动齿轮10，在输出轴16上固连有与该第一主动齿轮10啮合的第一从动齿轮20。
在第二电机14的转轴上同轴固连有套装在输入轴15上的第二主动齿轮13。
在输入轴15上还套装有第三主动齿轮11。
在输出轴16上套装有与第二主动齿轮13啮合的第二从动齿轮18和用于与第三主动齿轮11啮合的第三从动齿轮19。这三组齿轮的传动比设置为不同的大小，当选择其中一组齿轮进行动力传递时，即可实现不同的挡位。
在本实施例中，第一主动齿轮10和第一从动齿轮20的传动比最大，第三主动齿轮11和第三从动齿轮19的传动比次之，第二主动齿轮13和第二从动齿轮18的传动比最小。第二从动齿轮18和第三从动齿轮19固连为一体，它们可以分别制造后焊接在一起，或者直接一体加工制造。
在输入轴15与第一电机3的转子之间设有第一离合器2，在第二从动齿轮18与输出轴16之间设有第二离合器17。
在第二主动齿轮13和第三主动齿轮11之间设有将两者选择性地与输入轴15连接的动力切换单元，该动力切换单元为同步器12，它也可以采用两个多片式摩擦离合器实现相同的功能。
实施例2 带有混合动力变速器的车辆
本实施例的混合动力车辆，采用了与实施1结构完全相同的混合动力变速器。本车的其它部分的结构与现有技术相同。
本混合动力车辆具有多种工作模式，参考图2—8，现分别介绍如下，图中以箭头表示车辆的动力传递路线。
①低挡纯电动模式。
如图2所示，车辆在起步或者低速工况下，第一离合器2分离，第二离合器17结合，同步器12分离，蓄电池组8通过逆变器9向第二电机14供电。
动力由第二主动齿轮13传递到第二从动齿轮18，第二从动齿轮18带动输出轴16转动，在输出轴16上设置的输出齿轮4驱动差速器5转动。此时由于第二主动齿轮13和第二从动齿轮18组成的齿轮组的传动比最小，因此车辆处于低挡纯电动模式。
②高挡纯电动模式。
如图3所示，车辆在高速巡航的工况下，第一离合器2、第二离合器17、同步器12均处于分离状态，蓄电池组8通过逆变器9直接向第一电机3供电。
第一电机3通过第一主动齿轮10带动第一从动齿轮20转动，输出轴16向差速器5传递动力。由于第一主动齿轮10和第一从动齿轮20组成的齿轮组的传动比最大，因此车辆处于高挡纯电动模式。
③双电机并联纯电动模式。
如图4所示，当蓄电池组8的电量充足，而车辆需要较大的动力时，可以采用此模式。此时，第一离合器2、同步器12分离，第二离合器17结合，第一电机3和第二电机14同时输出动力，动力在输出轴16上耦合，最终动力传输到差速器5。
④发动机高挡模式。
如图5所示，此模式可以采用发动机1单独驱动，也可以在需要较大动力时由采用发动机1和第一电机3并联驱动，第一离合器2闭合，第二离合器17和同步器12分离，在此模式下，发动机1和第一电机3的动力在主电机3的转子上耦合，在传递到输出轴16上。
⑤发动机中挡模式。
如图6所示，第一离合器2分离，同步器12向左运动，将第三主动齿轮11和输入轴15[S1] 结合，第二离合器17结合，此时如果第二电机14没有通电而处于空转状态，发动机1的动力将通过第三主动齿轮11和第三从动齿轮19传递到输出轴16上，实现发动机1单独工作时的中档模式。
如果第二电机14通电处于工作状态，发动机1的动力和第二电机14的动力会在第二从动齿轮18和第三从动齿轮19上耦合，然后传输到输出轴16上，实现发动机1与第二电机14并联的工作模式.
⑥发动机低挡模式。
如图7所示，第一离合器2分离，同步器12向右结合，第二离合器17结合，如果第二电机14没通电处于空转状态，可实现发动机1单独驱动时的低档工作模式。如果第二电机14通电工作，此时发动机1的动力和第二电机14的动力在第二主动齿轮13啮合，再传输到输出轴16,实现发动机1与第二电机14的并联工作模式。
⑦串联增程模式。
如图8所示，在城市拥堵工况下，蓄电池内电力不足时，第一离合器2和第二离合器17分离，同步器12向左结合，此时发动机1的动力通过输入轴15传递到第三主动齿轮11，第三主动齿轮带动第三从动齿轮19转动，动力会通过第二从动齿轮18传递到第二主动齿轮13上，最终带动第二电机14发电，经过此动力路线，第二电机14的转速会比发动机1的转速有较大提高，提高了第二电机14的发电效率。同时，第二电机14所发的电力，会经过逆变器9的转换后直接提供给第一电机3，由第一电机驱动第一主动齿轮10，带动第一从动齿轮20，将动力传输到输出轴16上。
本实施例的混合动力车辆还可以实现现有车辆的制动能量回收等常规工作模式，在蓄电池组8需要充电时，还可以通过充电插头7和充电器6将蓄电池组8连接到民用电网中，利用市电充电。
Claims (4)
1.一种混合动力变速器，包括输入轴、与输入轴相连的发动机、与输入轴同轴布置的第一电机和第二电机、与输入轴平行设置的输出轴以及为第一电机和第二电机供能的蓄电池组，其特征在于：
第一电机的转子上同轴固连有套装在输入轴上的第一主动齿轮，第二电机的转轴上同轴固连有套装在输入轴上的第二主动齿轮，在输入轴上还套装有第三主动齿轮；
该混合动力变速器还包括固连在输出轴上的与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮和套装在输出轴上并分别与第二主动齿轮和第三主动齿轮分别啮合的第二从动齿轮和第三从动齿轮；该第二从动齿轮和第三从动齿轮固连为一体，在输入轴与第一电机的转子之间设有第一离合器，在第二从动齿轮与输出轴之间设有第二离合器，在第二主动齿轮和第三主动齿轮之间设有将两者选择性地与输入轴连接的动力切换单元。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：所述动力切换单元为同步器。
3.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：所述动力切换单元为离合器。
4.一种车辆，包括变速机构，其特征在于：所述变速机构为权利要求1—3中任一项所述的混合动力变速器。
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