CN113978231A - 双电机混合动力传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电机混合动力传动装置，中间轴组件包括中间轴、设置在中间轴上的第一中间齿轮、差速器常啮合齿轮，输入轴与离合器连接，第一输入齿轮与第一中间齿轮啮合，差速器常啮合齿轮与中间轴固定；第二电机组件包括第二电机，第二电机包括第二电机定子、第二电机转子，第二电机组件还包括第一电机输入齿轮、第一电机输出齿轮，第二电机转子和输入轴配合后与第一电机形成同轴布置，第一电机输入齿轮与第二电机转子固定，第一电机输出齿轮设置在中间轴上，第一电机输入齿轮与第一电机输出齿轮啮合。本发明个有结构紧凑、成本低的优点。

Description

双电机混合动力传动装置

技术领域

本发明涉及混合动力车辆领域，具体涉及一种双电机混合动力传动装置。

背景技术

随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，新能源汽车的开发和利用已逐渐成为一种趋势。其中，混合动力汽车，可通过发动机或电机或发动机和电机同时驱动，具有多种驱动模式，使得发动机和电机尽可能在高效率区间运行，从而具有良好的燃油经济性、低排放。

目前已知的双电机***具代表性的有上汽EDU，丰田的E-CVT这样的混合动力传递***，丰田E-CVT包括两个电机、一个行星齿轮传动装置，它的动力传动传递路线为：

1）发动机驱动：发动机-第一电机-行星齿轮组-外齿圈-输出轴；

2）纯电驱动：第二电机-外齿圈-输出轴；

3）混合驱动：发动机-第一电机结合第二电机-行星齿轮组-外齿圈-输出轴。

上述传动***的优点是变速平顺，传动效率高，结构简单，缺点是不具有纯发动机运行模式。

科力远发明的一种用于后驱混合动力车辆的传动装置，采用两个电机，轴系使用行星排结构，两个电机使用并排布置，径向空间较大，对于机舱空间小的车辆的适应性差。

发明内容

本发明提供一种结构紧凑、成本低的双电机混合动力传动装置。

双电机混合动力传动装置，包括发动机、离合器、第一电机、第二电机组件、变速器，发动机与离合器连接，离合器与第一电机配合，变速器包括输入轴组件、中间轴组件，输入轴组件包括输入轴、设置在输入轴上的第一输入齿轮，中间轴组件包括中间轴、设置在中间轴上的第一中间齿轮、差速器常啮合齿轮，输入轴与离合器连接，第一输入齿轮与第一中间齿轮啮合，差速器常啮合齿轮与中间轴固定；第二电机组件包括第二电机，第二电机包括第二电机定子、第二电机转子，第二电机组件还包括第一电机输入齿轮、第一电机输出齿轮，第二电机转子和输入轴配合后与第一电机形成同轴布置，第一电机输入齿轮与第二电机转子固定，第一电机输出齿轮设置在中间轴上，第一电机输入齿轮与第一电机输出齿轮啮合。

本发明的混合动力传动装置具有传动效率高、结构紧凑、重量轻等许多优点，在发动机驱动、混合驱动模式中保证发动机在高效区间工作，双驱动力使得车辆具有良好的动力性和良好的经济性，降低车辆油耗和污染物排放，双电机采用同轴布置，空间小，适用于大多数车辆的布置。

附图说明

图1为本发明的第一实施例（发动机1个挡，电机1个挡）的结构示意图；

图2为本发明的第二实施例（发动机2个档，电机1个挡）的结构示意图；

图3为本发明的第三实施例（发动机1个档，电机1个挡可断开）的结构示意图；

图4为本发明的第四实施例（发动机2个档，电机1个挡可断开）的结构示意图；

图5为本发明的第五实施例（发动机1个档，电机2个挡可断开）的结构示意图；

附图中的标记：

发动机10，离合器20，离合器外毂21，离合器内毂22，第一电机30，第一电机转子31，第一电机定子32，输入轴40，第一输入齿轮41，第一同步器42，第二输入齿轮43，轴承44，中间轴50，第一电机输出齿轮51，第一中间齿轮52，差速器常啮合齿轮53，第二中间齿轮54，第二同步器56，第二电机输出齿轮57，第二电机60，第二电机定子61，第二电机转子62，第一电机输入齿轮63，第二电机输入齿轮64，差速器70，差速器输入齿轮71。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例为示例性的，旨在用于解释本发明，而不能简单地理解为对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一：

如图1所示，双电机混合动力传动装置，包括发动机10、离合器20、第一电机30、第二电机组件、变速器，发动机10与离合器20连接，离合器20与第一电机30配合，变速器包括输入轴组件、中间轴组件，输入轴组件包括输入轴40、设置在输入轴40上的第一输入齿轮41，中间轴组件包括中间轴50、设置在中间轴50上的第一中间齿轮52、差速器常啮合齿轮53，输入轴40与离合器20连接，第一输入齿轮41与第一中间齿轮52啮合，差速器常啮合齿轮53与中间轴50固定；差速器常啮合齿轮53与差速器输入齿轮71啮合，差速器输入齿轮71与差速器70固定。

第二电机组件包括第二电机60，第二电机60包括第二电机定子61、第二电机转子62。第二电机组件还包括第一电机输入齿轮63、第一电机输出齿轮51，第二电机转子62和输入轴40配合后与第一电机30形成同轴布置，第一电机输入齿轮63与第二电机转子62固定，第一电机输出齿轮51设置在中间轴50上，第一电机输入齿轮63与第一电机输出齿轮51啮合。本实施例中，第一输入齿轮41与输入轴40固定，所述第一中间齿轮52和第一电机输出齿轮51分别与中间轴50固定。

本实施例中，所述第二电机60作为主驱动电机，用于整车起步、驱动和倒车功能；第一电机30作为发电电机，用于启动发动机、电量回收和给电池充电功能。

本实施例中，所述第二电机转子62的一端具有容纳腔体，第二电机组件还包括轴承44，轴承44与输入轴40配合，轴承44位于第二电机转子62的容纳腔体中并与第二电机转子62配合。

离合器20包括离合器外毂21和离合器内毂22；第一电机30包括第一电机转子31和第一电机定子32，离合器外毂21与第一电机转子31和发动机10固定连接，离合器内毂22与输入轴40固定连接。发动机10启动时，第一电机转子31跟着一起转动，可以用来使第一电机30进行发电的工作，第一电机30工作时，不管离合器20是否分离或者结合，都可以带动发动机10转动，用于启动发动机10。

通过上述结构，固联在输入轴40上的一输入齿轮41，和固联在中间轴50上的第一中间齿轮52，啮合，形成发动机档位齿轮副，固联在第二电机转子62上的第一电机输入齿轮63，和固联在中间轴50上的第一电机输出齿轮51啮合，形成电机输出齿轮副，离合器20结合后，发动机10的动力通过发动机档位齿轮副传递到差速器70上，最后传递到车轮上输出动力，第二电机60的动力通过电机输出齿轮副传递到差速器70上，最终传递到车轮上。该方案结构简单，涉及零件少，成本较低，控制简单。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例不同之处为：输入轴组件还包括第二输入齿轮43、与第一输入齿轮41或者第二输入齿轮43结合以传递扭矩的第一同步器42，第一输入齿轮41与第二输入齿轮43分别相对输入轴40可转动地配置在输入轴40上，第一同步器42固定在输入轴40上。中间轴组件还包括与第二输入齿轮43啮合的第二中间齿轮54，第一电机输出齿轮51、第一中间齿轮52和第二中间齿轮54分别与中间轴50固定。

通过上述结构，在输入轴40上空转的第一输入齿轮41和第二输入齿轮43分别与固联在中间轴50上的第一中间齿轮52和第二中间齿轮54啮合，形成发动机的两个档位齿轮副，固联在第二电机转子62上的第一电机输入齿轮63和固联在中间轴50上的第一电机输出齿轮51啮合，形成电机输出齿轮副，离合器20结合后，固联在输入轴40上的第一同步器42通过与输入轴一档齿轮41或输入轴二挡齿轮43结合，通过其中一个档位齿轮副将动力传递到差速器70上，最终传递到车轮上。该方案发动机输出后的动力有两个切换档位，可以更好的利用发动机，保证发动机10一直工作在高效区间，并且在第一同步器42换挡时，第二电机60通过电机输出齿轮副输出动力，保证换挡过程中动力不中断，而且可以在换挡过程中调节中间轴50和输入轴40之间的转速差，保证换挡平稳顺滑。

实施例三：

如图3所示，本实施例与实施例一不同之处为：第一输入齿轮41与输入轴40固定，第一中间齿轮52与中间轴50固定，中间轴组件还包括与第一电机输出齿轮51结合以传递扭矩的第二同步器56，第二同步器56固定在中间轴50上，第一电机输出齿轮51相对中间轴50可转动地配置在中间轴50上。

通过上述结构，固联在输入轴40上的第一输入齿轮41和固联在中间轴50上的第一中间齿轮52啮合，形成发动机档位齿轮副，固联在第二电机转子62上的第一电机输入齿轮63和在中间轴50上空转的第一电机输出齿轮51啮合，形成电机输出齿轮副，第二同步器56固联在中间轴50上，离合器20结合后，发动机10的动力通过发动机档位齿轮副传递到差速器70上，最后传递到车轮上输出动力；当第二同步器56和第一电机输出齿轮51结合后，第二电机60的动力通过电机输出齿轮副传递到差速器70上，最终传递到车轮上。该方案结构简单，可以通过第二同步器56来切断第二电机60和中间轴50的动力传递，保证特殊工况下，第二电机60转速不会过高，或者在发动机10直驱时可以减少电机的拖曳，使得整个传动***的效率更高，更好的保护第二电机60。

实施例四：

输入轴组件还包括第二输入齿轮43、与第一输入齿轮41或者第二输入齿轮43结合以传递扭矩的第一同步器42，第一输入齿轮41与第二输入齿轮43分别相对输入轴40可转动地配置在输入轴40上，第一同步器42固定在输入轴40上。

中间轴组件还包括第二中间齿轮54、与第一电机输出齿轮51结合以传递扭矩的第二同步器56，第一中间齿轮52和第二中间齿轮54分别与中间轴50固定，第二中间齿轮54与第二输入齿轮43啮合，第二同步器56固定在中间轴50上，第一电机输出齿轮51相对中间轴50可转动地配置在中间轴50上。

通过上述结构，在输入轴40上空转的第一输入齿轮41和第二输入齿轮43分别与固联在中间轴50上的第一中间齿轮52和第二中间齿轮54啮合，形成发动机的两个档位齿轮副，固联在第二电机转子62上的第一电机输入齿轮63和在中间轴50上空转的第一电机输出齿轮51啮合，形成电机输出齿轮副，离合器20结合后，固联在输入轴40上的第一同步器42与第一输入齿轮41或第二输入齿轮43结合，通过其中一个档位齿轮副将动力传递到差速器70上，最总传递到车轮上。

该方案发动机有两个档位，可以更好的利用发动机，保证发动机10一直工作在高效区间，并且在第一同步器42换挡时，第二电机60通过电机输出齿轮副输出动力，保证换挡过程中动力不中断，而且可以在换挡过程中调节中间轴50和输入轴40之间的转速差，保证换挡平稳顺滑。

当第二同步器56和第一电机输出齿轮51结合后，第二电机60的动力通过电机输出齿轮副传递到差速器70上，最终传递到车轮上。该方案结构简单，可以通过第二同步器56来切换第二电机60和中间轴50的动力传递，保证特殊工况下，第二电机60转速不会过高，或者在发动机10直驱时可以减少电机的拖曳，使得整个传动***的效率更高，更好的保护第二电机60。

实施例五：

所述第一输入齿轮41与输入轴40固定，所述第一中间齿轮52与中间轴50固定；第二电机组件还包括第二电机输入齿轮64、第二电机输出齿轮57，第二电机输入齿轮64与第二电机转子62固定，第一电机输出齿轮51和第二电机输出齿轮57相对中间轴50可转动地配置在中间轴50上，中间轴组件还包括与第一电机输出齿轮51或者第二电机输出齿轮57结合以传递扭矩的第二同步器56，第二同步器56固定在中间轴50上。

通过上述结构，固联在输入轴40上的第一输入齿轮41和固联在中间轴50上的第一中间齿轮52啮合，形成发动机档位齿轮副，固联在第二电机转子62上的第一电机输入齿轮63和第二电机输入齿轮64分别于在中间轴50上空转的第一电机输出齿轮51和第二电机输出齿轮57啮合，形成两个电机输出齿轮副，当第二同步器56和第一电机输出齿轮51或第二电机输出齿轮57结合后，第二电机60的动力通过其中一个电机输出齿轮副传递到差速器70上，最终传递到车轮上。该方案中，第二电机60输出动力可以通过其中一个电机输出齿轮副进行输出，可以有效的发挥第二电机60的高效区间，也可以通过第二同步器56来切断第二电机60和中间轴50的动力传递，保证特殊工况下，第二电机60转速不会过高，或者在发动机直驱时可以减少电机的拖曳，使得整个传动***的效率更高，更好的保护第二电机60。并且在第二同步器56换挡时，发动机10通过发动机齿轮副输出动力，保证换挡过程中动力不中断，而且可以在换挡过程中调节中间轴50和输入轴40之间的转速差，保证换挡平稳顺滑。

下面以图2所示的结构详细说明本发明的动力传递过程，其他视图所示的动力传递基本和图2所示的传递过程相同，本领域技术人员能够从其他视图中明确得出.

如图2所示的双电机混合动力传动装置，有多种模式，分为发动机模式，纯电模式、混合动力模式和增程模式，具体实现方式如下所述：

纯电模式：

所述的离合器20处于分离状态，第二电机60启动，动力传递如下：第二电机60-第二电机转子62-第一电机输入齿轮63-第一电机输出齿轮51-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

纯发动机模式（一档）：

离合器20处于接合状态，离合器外毂21和离合器内毂22接合，第一同步器42向第一输入齿轮41方向滑动，第一同步器42与第一输入齿轮41接合，此时第一输入齿轮41与第一同步器42固连在一起，第二电机60关闭，发动机10启动，发动机10的动力依次传递给离合器外毂21-离合器内毂22-输入轴40-第一输入齿轮41-第一中间齿轮52-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

纯发动机模式（二档）：

离合器20处于接合状态，离合器外毂21和离合器内毂22接合，第一同步器42向第二输入齿轮43方向滑动，第一同步器42与第二输入齿轮43接合，此时第二输入齿轮43与第一同步器42固连在一起，第二电机60关闭，发动机10启动，发动机10的动力依次传递给离合器外毂21-离合器内毂22-输入轴40-第二输入齿轮43-第二中间齿轮54-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

混合动力模式一

离合器20处于接合状态，离合器外毂21和离合器内毂22接合，第一同步器42向第一输入齿轮41方向滑动，第一同步器42与第一输入齿轮41接合，此时第一输入齿轮41与第一同步器42固连在一起，第二电机60关闭，发动机10启动，发动机10的动力依次传递给离合器外毂21-离合器内毂22-输入轴40-第一输入齿轮41-第一中间齿轮52-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

第二电机60启动，第二电机60-第二电机转子62-第一电机输入齿轮63-第一电机输出齿轮51-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

发动机10与第二电机60的的动力在中间轴50上耦合，实现混合驱动模式。

混合动力模式二

离合器20处于接合状态，离合器外毂21和离合器内毂22接合，第一同步器42向第二输入齿轮43方向滑动，第一同步器42与第二输入齿轮43接合，此时第二输入齿轮43与第一同步器42固连在一起，第二电机60关闭，发动机10启动，发动机10的动力依次传递给离合器外毂21-离合器内毂22-输入轴40-第二输入齿轮43-第二中间齿轮54-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

第二电机60启动，第二电机60-第二电机转子62-第一电机输入齿轮63-第一电机输出齿轮51-中间轴50-差速器常啮合齿轮53-差速器输入齿轮71-差速器70-车轮。

发动机10与第二电机60的的动力在中间轴50上耦合，实现混合驱动模式。

增程模式：

在纯电模式的基础上，启动发动机10，离合器20断开，整车的动力由第二电机60传递到车轮上；发动机10将动力传递到离合器外毂21-第一电机转子31-第一电机30，通过第一电机30对电池进行充电。

此外，在混合动力模式和纯发动机10模式下，发动机10和第一电机30直接固连在一起，只要发动机10启动运行，动力将直接传递给第一电机30，使第一电机30对电池进行充电。

在本实施方案中，第一电机30运行，离合器20断开，第一电机30将动力传递给发动机10，用于启动发动机10。

Claims (8)

1.双电机混合动力传动装置，包括发动机（10）、离合器（20）、第一电机（30）、第二电机组件、变速器，发动机（10）与离合器（20）连接，离合器（20）与第一电机（30）配合，变速器包括输入轴组件、中间轴组件，输入轴组件包括输入轴（40）、设置在输入轴（40）上的第一输入齿轮（41），中间轴组件包括中间轴（50）、设置在中间轴（50）上的第一中间齿轮（52）、差速器常啮合齿轮（53），输入轴（40）与离合器（20）连接，第一输入齿轮（41）与第一中间齿轮（52）啮合，差速器常啮合齿轮（53）与中间轴（50）固定；第二电机组件包括第二电机（60），第二电机（60）包括第二电机定子（61）、第二电机转子（62），其特征在于，第二电机组件还包括第一电机输入齿轮（63）、第一电机输出齿轮（51），第二电机转子（62）和输入轴（40）配合后与第一电机（30）形成同轴布置，第一电机输入齿轮（63）与第二电机转子（62）固定，第一电机输出齿轮（51）设置在中间轴（50）上，第一电机输入齿轮（63）与第一电机输出齿轮（51）啮合。

2.根据权利要求1所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，所述第一输入齿轮（41）与输入轴（40）固定，所述第一中间齿轮（52）和第一电机输出齿轮（51）分别与中间轴（50）固定。

3.根据权利要求1所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，输入轴组件还包括第二输入齿轮（43）、与第一输入齿轮（41）或者第二输入齿轮（43）结合以传递扭矩的第一同步器（42），第一输入齿轮（41）与第二输入齿轮（43）分别相对输入轴（40）可转动地配置在输入轴（40）上，第一同步器（42）固定在输入轴（40）上；

中间轴组件还包括与第二输入齿轮（43）啮合的第二中间齿轮（54），第一电机输出齿轮（51）、第一中间齿轮（52）和第二中间齿轮（54）分别与中间轴（50）固定。

4.根据权利要求1所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，第一输入齿轮（41）与输入轴（40）固定，第一中间齿轮（52）与中间轴（50）固定，中间轴组件还包括与第一电机输出齿轮（51）结合以传递扭矩的第二同步器（56），第二同步器（56）固定在中间轴（50）上，第一电机输出齿轮（51）相对中间轴（50）可转动地配置在中间轴（50）上。

5.根据权利要求1所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，输入轴组件还包括第二输入齿轮（43）、与第一输入齿轮（41）或者第二输入齿轮（43）结合以传递扭矩的第一同步器（42），第一输入齿轮（41）与第二输入齿轮（43）分别相对输入轴（40）可转动地配置在输入轴（40）上，第一同步器（42）固定在输入轴（40）上；

中间轴组件还包括第二中间齿轮（54）、与第一电机输出齿轮（51）结合以传递扭矩的第二同步器（56），第一中间齿轮（52）和第二中间齿轮（54）分别与中间轴（50）固定，第二中间齿轮（54）与第二输入齿轮（43）啮合，第二同步器（56）固定在中间轴（50）上，第一电机输出齿轮（51）相对中间轴（50）可转动地配置在中间轴（50）上。

6.根据权利要求1所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，所述第一输入齿轮（41）与输入轴（40）固定，所述第一中间齿轮（52）与中间轴（50）固定；

第二电机组件还包括第二电机输入齿轮（64）、第二电机输出齿轮（57），第二电机输入齿轮（64）与第二电机转子（62）固定，第一电机输出齿轮（51）和第二电机输出齿轮（57）相对中间轴（50）可转动地配置在中间轴（50）上，中间轴组件还包括与第一电机输出齿轮（51）或者第二电机输出齿轮（57）结合以传递扭矩的第二同步器（56），第二同步器（56）固定在中间轴（50）上。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，所述第二电机转子（62）的一端具有容纳腔体，第二电机组件还包括轴承（44），轴承（44）与输入轴（40）配合，轴承（44）位于第二电机转子（62）的容纳腔体中并与第二电机转子（62）配合。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的双电机混合动力传动装置，其特征在于，离合器20包括离合器外毂（21和离合器内毂（22）；第一电机（30）包括第一电机转子（31）和第一电机定子（32），离合器外毂（21）与第一电机转子（31）和发动机（10）固定连接，离合器内毂（22）与输入轴（40）固定连接。

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