一种双电机混动系统变速装置的制作方法

本发明属于汽车传动系统领域，具体涉及一种双电机混动系统变速装置。

背景技术：

随着新能源汽车的推广，我国已经成为全球最大的新能源汽车市场，混合动力汽车是指采用传统燃料的同时配以电动机或发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。

目前混合动力自动变速系统多为单电机配合发动机进行驱动的，有着综合效率低、能耗高、爬坡差等劣势，制约了新能源电动汽车的应用和推广。要满足0—120公里的时速，单靠电机调速来改变车速的话，高效工作区只占了一小部分，遇到复杂路况时耗能非常大。如果长时间大扭矩工作，电机寿命等各方面均会受到影响。因此设计一款使汽车具有更强的动力性和高速巡航能力，让整车动力性和经济性更上一个台阶的混合动力系统自动变速装置是非常必要的。

技术实现要素：

本发明所要解决现有技术中混合动力系统变速装置，在高速长距离行驶过程中节能效果差、动力性差和长时间大扭矩工作电机寿命低的问题。

本发明提供一种双电机混动系统变速装置，包括发动机、电机组件、第一行星排和第二行星排，所述电机组件、第一行星排和第二行星排与发动机输出轴设置在同一轴线上，所述电机组件包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一电机定子和第一电机转子，所述第二电机包括第二电机定子和第二电机转子，所述第一电机定子和所述第二电机定子均固定在变速装置壳体上；

所述发动机通过所述发动机输出轴与第一电机转子、第一行星齿圈和第一离合器连接，所述发动机与所述第一电机混合后的动力经所述第二行星排汇合输出，所述第二电机转子与第一行星太阳轮连接，所述发动机与所述第二电机混合后的动力通过所述第一行星排和所述第二行星排变速传递至输出总成。

进一步地，所述变速装置还包括多个接合元件，多个所述接合元件包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动离合器、第二制动离合器和单向离合器；

所述第二离合器和所述第三离合器的主动端与第一行星架连接，所述第二离合器的被动端与第二行星小太阳轮连接，所述第三离合器的被动端与第二行星大太阳轮连接，所述第一制动离合器设置于所述第三离合器的外侧，所述第一制动离合器用于制动第二行星大太阳轮；

所述第一离合器、第二制动离合器和单向离合器的主动端与第二行星架连接，所述第二制动离合器、单向离合器和第一制动离合器的被动端均固定在变速装置壳体上。

进一步地，所述第一行星排包括第一行星架、第一行星太阳轮、第一行星齿圈和第一行星小齿轮；

所述第一行星齿圈一端与第一行星小齿轮啮合，另一端通过发动机输出轴与所述第二电机转子和所述第一离合器连接；

所述第一行星太阳轮与所述第二电机转子连接；

所述第一行星架的一端与所述第一行星小齿轮连接，所述第一行星架的另一端分别与所述第二离合器和所述第三离合器的主动端连接；

所述第一行星小齿轮通过轴承支撑在所述第一行星架上，所述第一行星小齿轮与所述第一行星太阳轮和所述第一行星齿圈啮合。

进一步地，所述第二行星排包括第二行星架、第二行星小太阳轮、第二行星大太阳轮、第二行星齿圈、第二行星小齿轮和第二行星长齿轮；

所述第二行星架的一端与所述第二行星小齿轮和所述第二行星长齿轮连接，所述第二行星架的另一端分别与所述第一离合器、第二制动离合器和单向离合器的主动端连接；

所述第二行星小太阳轮与所述第二离合器的被动端连接；

所述第二行星大太阳轮通过所述第一制动离合器的制动鼓与所述第三离合器的被动端连接；

所述第二行星小齿轮通过轴承支撑在所述第二行星架上，所述第二行星小齿轮与所述第二行星小太阳轮和所述第二行星长齿轮啮合；

所述第二行星长齿轮通过轴承支撑在所述第二行星架上，所述第二行星长齿轮与所述第二行星齿圈和所述第二行星大太阳轮啮合；

所述第二行星齿圈与输出齿轮连接。

优选地，多个所述接合元件还包括第三制动器，所述第三制动器设置在所述第一电机与所述发动机之间，所述第三制动器的主动端与所述发动机输出轴连接，所述第三制动器的被动端固定在所述变速装置壳体上。

进一步地，所述输出总成包括输出齿轮、第一中间齿轮、第二中间齿轮、输出轴和差速器被动齿轮，所述第一中间齿轮和所述第二中间齿轮设置在所述输出轴上，所述输出齿轮与所述第一中间齿轮啮合，所述第二中间齿轮与所述差速器被动齿轮啮合，所述差速器被动齿轮输出动力。

进一步地，所述输出齿轮设置在所述第一行星排和所述第二行星排之间，所述输出齿轮通过轴承支撑在所述变速装置壳体上。

进一步地，所述第一行星排包括至少三个所述第一行星小齿轮，所述第二行星排包括至少三个所述第二行星小齿轮。

进一步地，所述发动机输出端还设置有双质量飞轮，所述双质量飞轮用于起动和传递所述发动机的转动扭矩和提高变速装置的转动惯量。

本发明还提供一种汽车，包括车身、底盘及所述的双电机混动系统自动变速装置，所述双电机混动系统自动变速装置设置在所述底盘上。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本发明采用双电机配合发动机驱动的自动变速装置，两个电机协调使用更为合理地发挥电池效能，提供了更强的动力性和高速巡航能力，让整车动力性和经济性更上一个台阶。

(2)本发明混动系统变速装置，其中一台电机主要功能是驱动车辆，行车过程中这台电机也可利用富余动力发电回收能量，另一台电机主要功能是发电，在急加速时也可充当驱动电机共同驱动，两台电机可以互换使用，增加了电机的使用寿命。

(3)本发明采用双电机驱动，输出扭矩相比于单电机自动变速装置增大近50％，同时功能模式更多，可以适用于高速高档混合动力汽车。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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发明的一些实施例，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获得其它附图。

图1是本发明实施例1的一种双电机混动系统变速装置的结构简图；

图2是本发明实施例2的一种双电机混动系统变速装置的结构简图；

其中，图中附图标记对应为：1-发动机，2-发动机输出轴，3-电机组件，4-第一行星排，5-第二行星排，6-接合元件，7-输出总成，8-变速装置壳体，9-双质量飞轮，31-第一电机，32-第二电机，311-第一电机定子，312-第一电机转子，321-第二电机定子，322-第二电机转子，41-第一行星架，42-第一行星太阳轮，43-第一行星齿圈，44-第一行星小齿轮，51-第二行星大太阳轮，52-第二行星小太阳齿轮，53-第二行星小齿轮，54-第二行星长齿轮，55-第二行星架，56-第二行星齿圈，61-第一离合器，62-第二离合器，63-第三离合器，64-第一制动离合器，65-第二制动离合器，66-单向离合器，67-第三制动器，7-输出总成，71-输出齿轮，72-第一中间齿轮，73-第二中间齿轮，74-输出轴，75-差数器被动齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例1一种双电机混动系统变速装置，包括发动机1、电机组件3、第一行星排4和第二行星排5，所述电机组件3、第一行星排4和第二行星排5与发动机输出轴2设置在同一轴线上，所述电机组件3包括第一电机31和第二电机32，所述第一电机31包括第一电机定子311和第一电机转子312，所述第二电机32包括第二电机定子321和第二电机转子322，所述第一电机定子311和所述第二电机定子321均固定在变速装置壳体8上；

所述发动机1通过所述发动机输出轴2与第一电机转子312、第一行星齿圈43和第一离合器61连接，所述发动机1与第一电机31混合后的动力经所述第二行星排5汇合输出，所述第二电机转子322与第一行星太阳轮42连接，所述发动机1与所述第二电机32混合后的动力通过所述第一行星排4和所述第二行星排5变速传递至输出总成7。

具体地，所述变速装置还包括多个接合元件6，多个所述接合元件6包括第一离合器61、第二离合器62、第三离合器63、第一制动离合器64、第二制动离合器65和单向离合器66；

所述第二离合器62和所述第三离合器63的主动端与第一行星架41连接，所述第二离合器62的被动端与第二行星小太阳轮52连接，所述第三离合器63的被动端与第二行星大太阳轮51连接，所述第一制动离合器64设置于所述第三离合器63的外侧，所述第一制动离合器64用于制动第二行星大太阳轮51；

所述第一离合器61、第二制动离合器65和单向离合器66的主动端与第二行星架55连接，所述第二制动离合器65、单向离合器66和第一制动离合器64的被动端均固定在变速装置壳体8上。

具体地，所述第一行星排4包括第一行星架41、第一行星太阳轮42、第一行星齿圈43和第一行星小齿轮44；

所述第一行星齿圈43一端与第一行星小齿轮44啮合，另一端通过发动机输出轴2与所述第二电机转子322和所述第一离合器61连接；

所述第一行星太阳轮42与所述第二电机转子322连接；

所述第一行星架41的一端与所述第一行星小齿轮44连接，所述第一行星架41的另一端分别与所述第二离合器64和所述第三离合器66的主动端连接；

所述第一行星小齿轮44通过轴承支撑在所述第一行星架41上，所述第一行星小齿轮44与所述第一行星太阳轮42和所述第一行星齿圈43啮合。

具体地，所述第二行星排5包括第二行星架55、第二行星小太阳轮52、第二行星大太阳轮51、第二行星齿圈56、第二行星小齿轮53和第二行星长齿轮54；

所述第二行星架55的一端与所述第二行星小齿轮53和所述第二行星长齿轮54连接，所述第二行星架55的另一端分别与所述第一离合器61、第二制动离合器65和单向离合器66的主动端连接；

所述第二行星小太阳轮52与所述第二离合器62的被动端连接；

所述第二行星大太阳轮51通过所述第一制动离合器64的制动鼓与所述第三离合器63的被动端连接；

所述第二行星小齿轮53通过轴承支撑在所述第二行星架55上，所述第二行星小齿轮53与所述第二行星小太阳轮52和所述第二行星长齿轮54啮合；

所述第二行星长齿轮54通过轴承支撑在所述第二行星架55上，所述第二行星长齿轮54与所述第二行星齿圈56和所述第二行星大太阳轮51啮合；

所述第二行星齿圈56与输出齿轮71连接。

具体地，所述输出总成7包括输出齿轮71、第一中间齿轮72、第二中间齿轮73、输出轴4和差速器被动齿轮75，所述第一中间齿轮72和所述第二中间齿轮73设置在所述输出轴74上，所述输出齿轮71与所述第一中间齿轮72啮合，所述第二中间齿轮73与所述差速器被动齿轮75啮合，所述差速器被动齿轮75输出动力。

具体地，所述输出齿轮71设置在所述第一行星排4和所述第二行星排5之间，所述输出齿轮71通过轴承支撑在所述变速装置壳体8上。

具体地，所述第一行星排4包括至少三个所述第一行星小齿轮44，所述第二行星排5包括至少三个所述第二行星小齿轮53。在一些实施例中，所述第一行星排4包括三个第一行星小齿轮44，所述第二行星排5包括三个第二行星小齿轮53。

具体地，所述发动机1输出端还设置有双质量飞轮9，所述双质量飞轮9用于起动和传递所述发动机1的转动扭矩和提高变速装置的转动惯量。

本发明实施例1还提供一种汽车，包括车身、底盘及所述的双电机混动系统自动变速装置，所述双电机混动系统自动变速装置，设置在所述底盘上。

本发明一种双电机混动系统变速装置可以实现的驱动模式及其控制方法：

(一)、电机启动发动机模式

控制第一电机31启动可以直接启动发动机1。

(二)、电机驱动模式

在低速起步时，可以采用电机驱动模式，此时发动机1和双质量飞轮9可以停止工作。

一挡电动行驶模式：当第二离合器62、第一离合器61和第二制动离合器65接合时，第一行星架44被制动，第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42、第一行星架41、第二离合器62、第二行星小太阳齿轮52、第二行星齿圈56、输出总成7输出动力。

倒挡电驱动模式：当电机反转时，可以实现倒挡功能。

(三)、电机和发动机分流驱动模式

(1)电机和发动机一级分流驱动模式：

二挡一级分流行驶模式：当第二离合器62和第一制动离合器64接合时，电机功率流为：第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42、第一行星架41、第二离合器62、第二行星小太阳轮52、第二行星齿圈56和输出总成7，输出动力驱动车辆行驶；发动机1和第一电机31功率流为：发动机1和双质量飞轮9动力和第一电机转子312动力合并一起驱动第一行星齿圈43，通过第一行星排4汇集发动机和第一电机31的动力，驱动车辆行驶。

三挡一级分流行驶模式：当第二离合器62和第三离合器63接合时，电机功率流为：第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42、第一行星架41、第二离合器62和第三离合器63、第二行星齿圈56和输出总成7，输出动力驱动车辆行驶；发动机1和第一电机31并联功率流为：发动机1和双质量飞轮9动力和第一电机转子312动力合并一起驱动第一行星齿圈，通过第一行星排4汇集发动机和第一电机31的动力，驱动车辆行驶。

(2)电机和发动机二级分流驱动模式：

在中速行驶时，可以采用二级分流驱动模式。发动机驱动功率流是发动机固定在某一个节油转速，输出发动机定转速功率流；电机功率流是电机通过正转和反转，调节车辆行驶速度，两股功率流通过第一行星排和第二行星排输出动力。

四挡电机和发动机二级分流驱动模式：当第二离合器62和第一离合器61接合时，形成二级分流驱动模式。电驱动功率流为：第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42和第一行星架41；发动机第一功率流为：发动机1动力驱动发动机输出轴2，带动第一行星齿圈43旋转；两股功率流经过第一行星排4汇合驱动第二离合器62和第二行星小太阳轮52。发动机和第一电机31第二功率流为：发动机1和第二电机31驱动发动机输出轴2、第一离合器61和第二行星架55；三股功率流通过第二行星排5汇合通过输出总成7输出动力驱动车辆行驶。

五挡电机和发动机二级分流驱动模式：当第三离合器63和第一离合器61接合时，形成分流驱动模式。电驱动功率流为：第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮41；发动机第一功率流为：发动机1动力驱动发动机输出轴2，带动第一行星齿圈43旋转；两股功率流经过第一行星排4汇流，通过第一行星架41、第三离合器63和第二行星大太阳齿轮51进入第二行星排5；发动机和第一电机第二功率流为：发动机1和第一电机31驱动发动机输出轴2、第一离合器61和第二行星架55进入第二行星排5；三股功率汇总，经过第二行星齿圈56通过输出总成7输出动力驱动车辆行驶。

在四挡和五挡电机和发动机分流驱动模式下，电机可以调节第二行星排5的输出转速，使发动机总是工作在节油区域，同时，两个电机可以互相供电，减少电池包的容量，减少成本。

(四)、发动机驱动模式：

一挡：当第二离合器62接合，第二制动离合器65或单向离合器66接合，电机转速为零时，可以实现一挡的行驶工况。

二挡：当第二离合器62和第一制动离合器64接合，电机转速为零时，可以实现二挡的行驶工况。

三挡：当第二离合器62和第三离合器63接合，电机转速为零时，可以实现三挡的行驶工况。

四挡：当第二离合器62和第一离合器61接合，电机转速为零时，可以实现四挡的行驶工况。

五挡：当第三离合器63和第一离合器61接合，电机转速为零时，可以实现五挡的行驶工况。

六挡：当第一离合器61和第一制动离合器64接合时，可以实现六挡的行驶工况。

倒挡：当第三离合器63和第二制动离合器65接合，电机转速为零时，可以实现倒挡行驶工况。

本发明采用双电机配合发动机驱动的自动变速装置，输出扭矩相比于单电机自动变速装置增大近50％，同时功能模式更多，两个电机协调使用更为合理地发挥电池效能，提供了更强的动力性和高速巡航能力，让整车动力性和经济性更上一个台阶。本发明混动系统变速装置，其中一台电机主要功能是驱动车辆，行车过程中这台电机也可利用富余动力发电回收能量，另一台电机主要功能是发电，在急加速时也可充当驱动电机共同驱动，两台电机可以互换使用，增加了电机的使用寿命。

实施例2：

如图2所示，本发明实施例2与实施例1的区别在于：具体地，多个所述接合元件还包括第三制动器67，所述第三制动器67设置在所述第一电机31与所述发动机1之间，所述第三制动器67的主动端与所述发动机输出轴2连接，所述第三制动器67的被动端固定在所述变速装置壳体7上。

实施例2实现的驱动模式在电机驱动模式中增加了二挡和三挡电动驱动模式，其它功能与实施例1相同。

电机驱动模式：

一挡电动行驶模式：当第二离合器62和第三制动器67接合，第二制动离合器65或单向离合器66接合时，第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42、第一行星架41、第二离合器62、第二行星小太阳齿轮52、第二行星齿圈56、输出总成7输出动力，驱动车辆行驶。此时，第二制动离合器65制动第二行星架55静止不转，变成减速功能；第一行星齿圈43被制动，第一行星排4变成减速功能输出动力。

二挡电动行驶模式：当第二离合器62、第一制动离合器64和第三制动器67接合时，第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42、第一行星架41、第二离合器62、第二行星小太阳齿轮52、第二行星齿圈56和输出齿轮71，输出动力驱动车辆行驶。此时，第一制动离合器64制动第二行星大太阳轮51，使其不能旋转，第二行星架55可以旋转，传递动力。

三挡电动行驶模式：当第二离合器62、第三离合器63和第三制动器67接合时，第二电机转子322在第二电机定子321的电磁力下旋转，驱动第一行星太阳轮42、第一行星架41、第二离合器62和第三离合器63、第二行星齿圈56和输出齿轮71，此时，第二行星排5整体旋转，传递动力，输出动力驱动车辆行驶。

相比于实施例1本发明实施例2在电机驱动模式的挡位更多，制动效果更可靠，动力性更好。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。