CN215360913U - 双电机串并联混合动力变速器和汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双电机串并联混合动力变速器和汽车，双电机串并联混合动力变速器包括发动机、离合器、第一电机、第二电机、档位齿轮组、多个同步器、第一输入轴、第二输入轴和输出轴；发动机的驱动轴与第一输入轴相连，第二输入轴空套于第一输入轴；离合器的输入端与第一输入轴连接，离合器的输出端与第二输入轴连接；第一电机的电机轴与第一输入轴相连；档位齿轮组中的主动齿轮空套在第二输入轴上，从动齿轮固套在输出轴上；第二电机的电机轴与主动齿轮中的一个进行固接；多个同步器用于形成向输出轴的不同档位的动力传输。本实用新型技术方案实现变速器在低中高车速和各种负载情况下的高效率输出且结构简单，空间布置紧凑。

Description

双电机串并联混合动力变速器和汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆变速器技术领域，特别涉及一种双电机串并联混合动力变速器和应用该双电机串并联混合动力变速器的汽车。

背景技术

混合动力汽车是一种使用多种能量来源的车辆，通常是使用液体燃料的常规发动机（ICE）和使用电能的电动机驱动车辆。混合动力汽车可在多种驱动模式下运行，然而电池容量有限，主要依靠发动机燃烧提供动力。

现有的混合动力方案，存在在双电机模式，其中一个电机只能用于发电或启动发动机，不能和另一个电机一起参与驱动，且当前因布置空间问题，都是1档或者2档方案，且驱动电机只能偏轴布置，使得系统传递效率低和动力性不足。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种双电机串并联混合动力变速器，旨在使得变速器在低中高车速和各种负载情况下的高效率输出且结构简单，空间布置紧凑。

为实现上述目的，本实用新型提出的双电机串并联混合动力变速器，包括发动机、离合器、第一电机、第二电机、档位齿轮组、多个同步器、第一输入轴、第二输入轴和输出轴；

所述发动机的驱动轴与所述第一输入轴相连，所述第二输入轴空套于所述第一输入轴；

所述离合器用于结合或者切断所述发动机与所述输入轴之间的动力传输，所述离合器设置在所述第一输入轴和所述第二输入轴远离所述发动机的一端，且所述离合器的输入端与所述第一输入轴连接，所述离合器的输出端与所述第二输入轴连接；

所述第一电机的电机轴通过齿轮传动与所述第一输入轴相连；

所述档位齿轮组形成有多个档位，所述档位齿轮组包括至少两组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮空套在所述第二输入轴上，所述从动齿轮固套在所述输出轴上；

所述第二电机的电机轴通过一空套在所述第二输入轴上的轴套与所述主动齿轮中的一个进行固接；

多个所述同步器用于使得所述第二输入轴通过所述档位齿轮组形成向所述输出轴的不同档位的动力传输。

本实用新型技术方案在变速器中设置第一电机、第二电机以及档位齿轮组，其中档位齿轮组包括至少两组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮空套在第二输入轴上，从动齿轮套接在输出轴上，第一电机通过齿轮传动与第一输入轴或者发动机的飞轮输出端相连，而第二电机的电机轴通过一空套在第二输入轴上的轴套与主动齿轮中的一个进行固接，同步器则用于选择性结合或者切断第二输入轴、档位齿轮组至输出轴方向上的动力传输，通过这样设置，相较于现有的混动离合器，第一电机只能用于发电或启动发动机，本申请的变速器由于第一电机通过齿轮传动连接至第一输入轴或者发动机的飞轮输出端，而第二电机的电机轴与一个主动齿轮同步转动，因此本申请的变速器，第一电机既可以当作发电机也可以当作驱动电机使用，第一电机还可以通过档位齿轮组具有至少两个档位，发动机也可以通过档位组件具有至少两个档位，行驶过程中，第一电机可以和发动机实现并联驱动，或者第二电机和发动机实现串并联驱动，以此兼顾低中高车速和各种负载情况下的高效率输出以及良好的驾驶感受，并且上述布局方式结合离合器位于第一输入轴和第二输入轴远离发动机的一端的设计，还使得双电机串并联混合动力变速器在发动机处的结构不会臃肿，合理利用空间，使得整体具有结构紧凑的特点。

可选地，所述第一电机的电机轴上固套有电机主动齿轮，所述第一输入轴上固套有电机从动齿轮，所述电机主动齿轮和所述电机从动齿轮啮合。

可选地，所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述输出轴平行设置。

可选地，所述档位齿轮组包括相互啮合的一档主动齿轮和一档从动齿轮、相互啮合的二档主动齿轮和二档从动齿轮、相互啮合的三档主动齿轮和三档从动齿轮；

所述一档主动齿轮、所述二档主动齿轮以及所述三档主动齿轮在所述第二输入轴的轴向上间隔排列，所述一档从动齿轮、所述二档从动齿轮以及所述三档从动齿轮固套在所述输出轴上并在其轴向上间隔排列，所述第二电机的电机轴通过所述轴套与所述一档主动齿轮同步转动。

可选地，所述二档主动齿轮和所述三档主动齿轮以及二者对应的从动齿轮可以在轴向上位置调换

可选地，所述第二电机以及所述一档主动齿轮设置在所述第二输入轴远离所述发动机的一端。

可选地，所述同步器包括套设在所述第二输入轴上的第一同步器和第二同步器，所述第一同步器用于连接所述二档主动齿轮和所述第二输入轴或者用于连接所述三档主动齿轮和所述第二输入轴以实现动力传输，所述第二同步器用于连接所述一档主动齿轮和所述第二输入轴以实现动力传输。

可选地，所述双电机串并联混合动力变速器还包括差速器，所述差速器安装有差速器齿圈，所述输出轴上安装有主减速齿轮，所述主减速齿轮与所述差速器齿圈常啮合；

其中，所述主减速齿轮位于所述二档从动齿轮和所述三档从动齿轮之间，或者，所述主减速齿轮位于所述三档从动齿轮背离所述二档从动齿轮的一侧。

可选地，所述发动机的驱动轴上还安装有飞轮。

本实用新型还提出一种汽车，汽车包括如上所述的双电机串并联混合动力变速器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型双电机串并联混合动力变速器一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				110	发动机	154	二档从动齿轮
120	离合器	155	三档主动齿轮
				130	第一电机	156	三档从动齿轮
131	电机主动齿轮	160a	第一输入轴
				132	电机从动齿轮	160b	第二输入轴
140	第二电机	170	输出轴
				141	轴套	180	差速器
150	档位齿轮组	181	差速器齿圈
				151	一档主动齿轮	190	主减速齿轮
152	一档从动齿轮	210	第一同步器
				153	二档主动齿轮	220	第二同步器

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种双电机串并联混合动力变速器。

请参照图1，在本实用新型实施例中，双电机串并联混合动力变速器包括发动机110、离合器120、第一电机130、第二电机140、档位齿轮组150、多个同步器（210，220）、第一输入轴160a、第二输入轴160b和输出轴170。

发动机110、第一电机130、第二电机140作为本申请双电机串并联混合动力变速器的动力源，实际使用过程中，第一电机130和第二电机140均是与动力电池相连，发动机110可以是燃烧汽油或者柴油的内燃机，即可以是汽油发动机110或柴油发动机110，这样使得本申请的变速器具有较广的应用场景，第一电机130具有发电和驱动两个功能，其可以为盘式永磁直流无刷电动机，第二电机140同样可以采用盘式永磁直流无刷电动机，本申请对此不做限制，第一电机130的定子可以用例如螺栓固定在双电机串并联混合动力变速器的壳体上。离合器120用于结合或者切断发动机110与第二输入轴160b之间的动力传输，优选地，离合器120设置在第一输入轴160a和第二输入轴160b远离发动机110的一端，离合器120的输入端（离合毂）与第一输入轴160a通过花键相连接，离合器120的输出端与第二输入轴160b通过花键相连，使得当离合器120处于结合状态时通过离合毂带动第一输入轴160a以及第二输入轴160b以相同转速进行转动，其中，离合器120可以为干式离合器120也可以为湿式离合器120。

所述第一电机130的电机轴通过齿轮传动与输入轴160或者发动机110的飞轮输出端相连，也即在一实施例中，发动机110的驱动轴上安装有飞轮（未示出）。请再次参照图1，在一些实施例中，第一电机130的电机轴上固套有电机主动齿轮131，第一输入轴160a上固套有电机从动齿轮132，电机主动齿轮131和电机从动齿轮132啮合，其中，电机从动齿轮132位于档位齿轮组150和发动机110的飞轮输出端之间，此种结构设计，当第一电机130启动发动机110或发动机110驱动第一电机130发电时，则离合器120处于打开状态，可以使动力传递路径不会过长，使得双电机串并联混合动力变速器的整体结构紧凑。本申请电机主动齿轮131的齿径大于电机从动齿轮132的齿径，此种连接方式，离合器120控制发动机110至输入轴160的动力输入，而第一电机130的动力可以直接通过输入轴160、档位齿轮组150、输出轴170的动力传递路径进行动力输出，由此，第一电机130不仅具有发电以及启动发动机110的作用，还能实现多个档位的动力输出。

所述档位齿轮组150形成有多个档位，档位齿轮组150包括至少两组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮空套在第二输入轴160a上，从动齿轮固套在输出轴170上。第二电机140的电机轴的轴线与第一输入轴160a、第二输入轴b以及发动机110的驱动轴的轴线重合设置，这样使得整个变速器的结构紧凑，第二电机140的电机轴通过一空套在第二输入轴160b上的轴套141与主动齿轮中的一个进行固接，多个所述同步器用于使得第二输入轴160b通过档位齿轮组150形成向输出轴170的不同档位的动力传输。也即，由于主动齿轮和从动齿轮是常啮合的，而第二电机140的电机轴通过一空套在第二输入轴160b上的轴套141与主动齿轮中的一个进行固接，使得第二电机140至少具备一个档位实现动力输出。

本实用新型技术方案在变速器中设置第一电机130、第二电机140以及档位齿轮组150，其中档位齿轮组150包括至少两组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮空套在第二输入轴160b上，从动齿轮套接在输出轴170上，第一电机130通过齿轮传动与第一输入轴160a或者发动机110的飞轮输出端相连，而第二电机140的电机轴通过一空套在输入轴160上的轴套141与主动齿轮中的一个进行固接，同步器则用于选择性结合或者切断第二输入轴160b、档位齿轮组150至输出轴170方向上的动力传输，通过这样设置，相较于现有的混动离合器120，第一电机130只能用于发电或启动发动机110，本申请的变速器由于第一电机130通过齿轮传动连接至第一输入轴160a或者发动机110的飞轮输出端，而第二电机140的电机轴与一个主动齿轮同步转动，因此本申请的变速器，第一电机130既可以当作发电机也可以当作驱动电机使用，第一电机130还可以通过档位齿轮组150具有至少两个档位，发动机110也可以通过档位组件具有至少两个档位，行驶过程中，第一电机130可以和发动机110实现并联驱动，或者第二电机140和发动机110实现串并联驱动，还可以是第一电机130、第二电机140以及发动机110三者同时进行动力输出，以此兼顾低中高车速和各种负载情况下的高效率输出以及良好的驾驶感觉，并且上述布局方式，还使得双电机串并联混合动力变速器具有结构紧凑的特点。

在一些实施例中，所述档位齿轮组150包括相互啮合的一档主动齿轮151和一档从动齿轮152、相互啮合的二档主动齿轮153和二档从动齿轮154、相互啮合的三档主动齿轮155和三档从动齿轮156；其中，一档主动齿轮151、二档主动齿轮153以及三档主动齿轮155在第二输入轴160b的轴向上间隔排列，一档从动齿轮152、二档从动齿轮154以及三档从动齿轮156固套在输出轴170上并在其轴向上间隔排列，第二电机140的电机轴通过轴套141与一档主动齿轮151同步转动。本实施例，所述第二电机140设置在第一输入轴160a和第二输入轴160b远离发动机110的一端，一档主动齿轮151设置在第二输入轴160b远离发动机110的一端，本实施例档位齿轮组150设置三组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，第二电机140的电机轴与一档主动齿轮151固定连接，由此第二电机140具备一档驱动模式，而第一电机130可以通过同步器的结合位置不同而具备多个档位驱动，同时在离合器120将发动机110的动力接入到第二输入轴160b的情况下，发动机110也能具备多个档位驱动的模式，这样可以实现在低中高车速和各种负载情况下的高效率输出。

在档位齿轮组150采用上述连接设置方式的情况下，在一实施例中，所述同步器包括套设在第二输入轴160b上的第一同步器210和第二同步器220，第一同步器210用于连接二档主动齿轮153和第二输入轴160b或者用于连接三档主动齿轮155和第二输入轴160b以实现动力传输，第二同步器220用于连接一档主动齿轮151和第二输入轴160b以实现动力传输，本实施例，第一电机130和发动机110都具备三档输出，第二电机140具备一个档位输出，如此能够满足多种驾驶需求。

可以理解地，在上述介绍的内容中，档位齿轮组150虽然为三组构成三个档位，但是在实际应用过程中，档位齿轮组150也可以设置例如四组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，以构成四个档位，甚至是五组以构成五个档位。

在上述任意实施例中，本申请的第一输入轴160a、第二输入轴160b和输出轴170平行设置，此外双电机串并联混合动力变速器还包括差速器180，所述差速器180安装有差速器齿圈181，输出轴170上安装有主减速齿轮190，主减速齿轮190与差速器齿圈181常啮合。

其中，所述主减速齿轮190位于所述二档从动齿轮154和所述三档从动齿轮156之间，或者，所述主减速齿轮190位于所述三档从动齿轮156背离所述二档从动齿轮154的一侧。

本申请所提供的双电机串并联混合动力变速器，通过上述内容介绍，我们了解到，第一电机130不仅能实现传统用于发电或启动发动机110的功能，还能和第二电机140一起参与驱动，故第二电机140无需像传统的变速器因为需要满足动力性设计更大的输出扭矩和功率，使得成本和空间要求较高，且不适合轻量化。进一步地，在发动机110具有三个档位的实施例中，发动机110不仅能兼顾中高车速的直驱驾驶，还能对于低车速的动力性具有较大的贡献。其次，由于第二电机140与一档主动齿轮151通过轴套141进行固定同步转动，轴套141套接在第二输入轴160b上，则第二电机140至发动机110的连接传递路径较短，当需要第二电机140调节发动机110工况点时，传递效率较高。

结合上面的内容，本申请所提出的双电机串并联混合动力变速器可以具备以下多种工作模式：

纯电驱动模式：此模式下，离合器120处于断开状态，动力电池为第二电机140供电，第二电池140可以通过一档主动齿轮151、一档从动齿轮152以及输出轴170的传递路径向车轮输出动力。

串联驱动模式：此模式下，发动机110驱动第一电机130进行发电，第一电机130向第二电机140供电，第二电机140通过一档主动齿轮151、一档从动齿轮152以及输出轴170的传递路径向车轮输出动力。

并联驱动模式：此模式下，第一电机130和第二电机140分别或同时与发动机110并联驱动。

能量回收模式：此模式下，离合器120断开，发动机110可以带动第一发电机130进行供电，或者在制动时，车轮通过输出轴170驱动、一档从动齿轮152、一档主动齿轮151的路径驱动第二电机140进行发电。

本实用新型还提出一种汽车，该汽车包括双电机串并联混合动力变速器，该双电机串并联混合动力变速器的具体结构参照上述实施例，由于本汽车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，包括发动机、离合器、第一电机、第二电机、档位齿轮组、多个同步器、第一输入轴、第二输入轴和输出轴；

所述发动机的驱动轴与所述第一输入轴相连，所述第二输入轴空套于所述第一输入轴；

所述离合器用于结合或者切断所述发动机与所述输入轴之间的动力传输，所述离合器设置在所述第一输入轴和所述第二输入轴远离所述发动机的一端，且所述离合器的输入端与所述第一输入轴连接，所述离合器的输出端与所述第二输入轴连接；

所述第一电机的电机轴通过齿轮传动与所述第一输入轴相连；

所述档位齿轮组形成有多个档位，所述档位齿轮组包括至少两组相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮空套在所述第二输入轴上，所述从动齿轮固套在所述输出轴上；

所述第二电机的电机轴通过一空套在所述第二输入轴上的轴套与所述主动齿轮中的一个进行固接；

多个所述同步器用于使得所述第二输入轴通过所述档位齿轮组形成向所述输出轴的不同档位的动力传输。

2.如权利要求1所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述第一电机的电机轴上固套有电机主动齿轮，所述第一输入轴上固套有电机从动齿轮，所述电机主动齿轮和所述电机从动齿轮啮合。

3.如权利要求1所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述输出轴平行设置。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述档位齿轮组包括相互啮合的一档主动齿轮和一档从动齿轮、相互啮合的二档主动齿轮和二档从动齿轮、相互啮合的三档主动齿轮和三档从动齿轮；

所述一档主动齿轮、所述二档主动齿轮以及所述三档主动齿轮在所述第二输入轴的轴向上间隔排列，所述一档从动齿轮、所述二档从动齿轮以及所述三档从动齿轮固套在所述输出轴上并在其轴向上间隔排列，所述第二电机的电机轴通过所述轴套与所述一档主动齿轮同步转动。

5.如权利要求4所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述二档主动齿轮和所述三档主动齿轮以及二者对应的从动齿轮可以在轴向上位置调换。

6.如权利要求4所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述第二电机以及所述一档主动齿轮设置在所述第二输入轴远离所述发动机的一端。

7.如权利要求4所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述同步器包括套设在所述第二输入轴上的第一同步器和第二同步器，所述第一同步器用于连接所述二档主动齿轮和所述第二输入轴或者用于连接所述三档主动齿轮和所述第二输入轴以实现动力传输，所述第二同步器用于连接所述一档主动齿轮和所述第二输入轴以实现动力传输。

8.如权利要求4所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述双电机串并联混合动力变速器还包括差速器，所述差速器安装有差速器齿圈，所述输出轴上安装有主减速齿轮，所述主减速齿轮与所述差速器齿圈常啮合；

其中，所述主减速齿轮位于所述二档从动齿轮和所述三档从动齿轮之间，或者，所述主减速齿轮位于所述三档从动齿轮背离所述二档从动齿轮的一侧。

9.如权利要求4所述的双电机串并联混合动力变速器，其特征在于，所述发动机的驱动轴上还安装有飞轮。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的双电机串并联混合动力变速器。

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