变速箱和混合动力总成的制作方法

1.本技术涉及混合动力车辆技术领域，具体涉及一种变速箱和混合动力总成。


背景技术：

2.随着汽车使用量的不断加大，汽车尾气污染已经成为城市空气污染的主要来源。受国家政策影响，越来越多的新能源汽车走入消费者的视野。混合动力汽车以其优越的节能减排以及较为出色的用户体验，逐渐得到了市场的青睐。
3.国内各大汽车企业都在积极地研发混合动力系统，尤其是混合动力专用变速箱的集成开发。但是目前市场上的混合动力系统多是在传统的自动变速箱的基础上进行的开发，将电机简单的集成在at(液力自动变速箱)、amt(电控机械自动变速箱)、cvt(机械无级自动变速箱)或者dct(双离合变速器)等变速箱的前端或者后端，构成混合动力变速箱。
4.但是这种类型的混合动力变速箱尺寸过大，结构过于复杂，控制难度大。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供了一种变速箱和混合动力总成，结构简单紧凑，易于控制。
6.本技术具体采用如下技术方案：
7.本技术的一方面是提供了一种变速箱，所述变速箱包括第一电机、选择控制组件、第一传力轴、第二传力轴、发电设备和动力输出组件；
8.车辆的发动机通过所述选择控制组件与所述第一传力轴和所述第二传力轴中的至多两个相连；
9.所述第一传力轴与所述第一电机相连；
10.所述第二传力轴与所述发电设备相连，所述发电设备与所述第一电机相连；
11.所述动力输出组件与所述第一传力轴相连。
12.可选地，所述选择控制组件包括第一离合器和第二离合器；
13.所述第一离合器的第一端与所述发动机连接，第二端与所述第一传力轴连接；
14.所述第二离合器的第一端与所述发动机将连接，第二端与所述第二传力轴连接。
15.可选地，所述第一离合器的第一端和所述第二离合器的第一端均连接在所述发动机的曲轴上。
16.可选地，所述第一电机具有工作模式和发电模式；
17.所述第一传力轴为所述第一电机的输出轴。
18.可选地，所述发电设备为第二电机，所述第二传力轴为所述第二电机的输出轴。
19.可选地，所述动力输出组件包括第一齿轮、第二齿轮、中间轴、第三齿轮和差速器；
20.所述第一齿轮固定在所述第一传力轴上；
21.所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮和所述第三齿轮均固定在所述中间轴上；
22.所述差速器与所述第三齿轮啮合。
23.本技术的另一方面是提供了一种混合动力总成，所述混合动力总成包括发动机和上述变速箱。
24.可选地，所述混合动力总成包括车轮组件，所述车轮组件包括车轮驱动轴和两个车轮；
25.所述车轮驱动轴与所述变速箱中的动力输出组件相连；
26.两个所述车轮分别连接在所述车轮驱动轴的两端。
27.可选地，所述混合动力总成包括电源组件，所述电源组件与所述变速箱中的第一电机电连接。
28.可选地，所述电源组件包括电池组和电流转换器，所述电池组与所述电流转换器电连接，所述电流转换器与所述第一电机电连接，所述电流转换器与所述变速箱中的发电设备电连接。
29.本技术实施例提供的变速箱，将第一电机集成在变速箱的内部，使得第一电机与车辆的发动机配合，能够实现单动力源驱动车辆行驶或双动力源共同驱动车辆行驶，通过选择控制组件能够调整发动机的动力输出情况，从而满足不同工况下的车辆驾驶需求，降低车辆的能耗；并且该变速箱内还包括发电设备，用于保障第一电机的供电充足。因此，本技术实施例提供的变速箱结构紧凑，并且易于控制。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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他的附图。
31.图1是本技术实施例提供的混合动力总成的结构示意图；
32.图2是本技术实施例提供的发动机直驱模式工作示意图；
33.图3是本技术实施例提供的纯电动模式工作示意图；
34.图4是本技术实施例提供的第一混合动力模式工作示意图；
35.图5是本技术实施例提供的第二混合动力模式工作示意图；
36.图6是本技术实施例提供的第三混合动力模式工作示意图；
37.图7是本技术实施例提供的能量回收模式工作示意图。
38.附图标记：
39.1、变速箱；11、第一电机；12、选择控制组件；121、第一离合器；122、第二离合器；13、第一传力轴；14、第二传力轴；15、发电设备；16、动力输出组件；161、第一齿轮；162、第二齿轮；163、中间轴；164、第三齿轮；165、差速器；
40.2、发动机；
41.3、车轮组件；31、车轮驱动轴；32、车轮；
42.4、电源组件；41、电池组；42、电流转换器。
具体实施方式
43.为使本技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进
一步地详细描述。
44.随着汽车使用量的不断加大，汽车尾气污染已经成为城市空气污染的主要来源。受国家政策影响，越来越多的新能源汽车走入消费者的视野。混合动力汽车以其优越的节能减排以及较为出色的用户体验，逐渐得到了市场的青睐。
45.国内各大汽车企业都在积极地研发混合动力系统，尤其是混合动力专用变速箱的集成开发。但是目前市场上的混合动力系统多是在传统的自动变速箱的基础上进行的开发，将电机简单的集成在at、amt、cvt或者dct等变速箱的前端或者后端，构成混合动力变速箱。这种类型的混合动力变速箱存在着明显的缺陷：变速箱尺寸过大，结构过于复杂，导致制造成本高，控制难度大。
46.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种变速箱，结构简单紧凑，并且易于控制。
47.如图1所示，本技术实施例提供的变速箱1包括外壳、第一电机11、选择控制组件12、第一传力轴13、第二传力轴14、发电设备15和动力输出组件16，第一电机11、选择控制组件12、第一传力轴13、第二传力轴14、发电设备15和动力输出组件16均位于外壳的内部。
48.其中，车辆的发动机2通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14中的至多两个相连；第一传力轴13与第一电机11相连；第二传力轴14与发电设备15相连，发电设备15与第一电机11相连；动力输出组件16与第一传力轴13相连。
49.本技术实施例提供的变速箱1中，动力源第一电机11集成在变速箱1的内部，并与车辆的发动机2配合而使车辆具备两个动力源，这两个动力源可以各自单独工作从而为车辆提供动力，也可以一起工作从而为车辆提供动力。
50.选择控制组件12是用于控制发动机2的动力是否向外输出，以及确定向外输出时的动力输出方向的结构。本技术实施例中的“车辆的发动机2通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14中的至多两个相连”，指的是发动机2可以通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14均不相连，也可以通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14中的任意一个相连，还可以通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14均相连。
51.其中，当发动机2通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14均不相连时，则发动机2不能向外输出动力。此时可以将第一电机11作为唯一的动力源，即仅将第一电机11输出的动力传递至动力输出轴，从而驱动车辆行驶。
52.当发动机2通过选择控制组件12与第一传力轴13连接时，则发动机2输出的动力可以经过第一传力轴13传递至动力输出轴，从而发动机2的动力能够用于驱动车辆行驶。
53.当发动机2通过选择控制组件12与第二传力轴14连接时，则发动机2输出的动力可以经过第二传力轴14传递至发电设备15，驱动发电设备15将机械能转化为电能，从而发电设备15能够将转化的电能存储起来或者为第一电机11供电。
54.当发动机2通过选择控制组件12与第一传力轴13和第二传力轴14均相连时，则发动机2一方面能够输出动力至动力输出轴，用于驱动车辆行驶，另一方面还能输出动力至发电设备15，驱动发电设备15发电储能或供电。
55.综上所述，本技术实施例提供的变速箱1中，将动力源第一电机11集成在变速箱1的内部，使得第一电机11与车辆的发动机2配合，能够实现单动力源驱动车辆行驶或双动力
源共同驱动车辆行驶，通过选择控制组件12能够调整发动机2的动力输出情况，从而满足不同工况下的车辆驾驶需求，降低车辆的能耗；并且该变速箱1内还包括发电设备15，用于保障第一电机11的供电充足。因此，本技术实施例提供的变速箱1结构紧凑，并且易于控制。
56.继续参见图1，在本技术的一些实现方式中，选择控制组件12包括第一离合器121和第二离合器122，第一离合器121的第一端与发动机2连接，第二端与第一传力轴13连接；第二离合器122的第一端与发动机2连接，第二端与第二传力轴14连接。
57.第一离合器121和第二离合器122均具有结合和断开两种状态。
58.其中发动机2通过第一离合器121与第一传力轴13相连，当第一离合器121处于结合状态时，发动机2输出的动力能够通过第一离合器121输出至第一传力轴13；当第一离合器121处于断开状态时，发动机2输出的动力不能输出至第一传力轴13。
59.示例性地，第一离合器121包括第一主动部和第一从动部，第一主动部与发动机2连接，第一从动部与第一传力轴13连接。在结合状态下，第一主动部和第一从动部相连，第一主动部随着发动机2转动，并带动第一从动部同步转动；在断开状态下，第一主动部和第一从动部不相连，第一主动部随发动机2转动，第一从动部不转动或者不因第一主动部的驱动而转动。
60.发动机2通过第二离合器122与第二传力轴14相连，当第二离合器122处于结合状态时，发动机2输出的动力能够通过第二离合器122输出至第二传力轴14，进而驱动发电设备15发电；当第二离合器122处于断开状态时，发动机2输出的动力不能输出至第二传力轴14，发电设备15不发电。
61.示例性地，第二离合器122包括第二主动部和第二从动部，第二主动部与发动机2连接，第二从动部与第二传力轴14连接。在结合状态下，第二主动部和第二从动部相连，第二主动部随着发动机2转动，并带动第二从动部同步转动；在断开状态下，第二主动部和第二从动部不相连，第二主动部随发动机2转动，第二从动部不转动。
62.在本技术的一些实施例中，第一离合器121的第一端和第二端均连接在发动机2的曲轴上。当发动机2转动时，第一离合器121的第一端和第二离合器122的第一端同步转动，本技术实施例中所提到的“同步转动”指的是以相同的角速度转动。
63.在本技术的一些实施例中，第一电机11具有工作模式和发电模式，第一传力轴13为第一电机11的输出轴。当第一电机11处于工作模式时，第一电机11用于将电能转化为机械能；当第一电机11处于发电模式时，第一电机11用于将机械能转化为电能。
64.在本技术的一些实施例中，发电设备15可以为第二电机，第二传力轴14为第二电机的输出轴，其中，当发电设备15为第二电机时，第二电机具有发电模式和工作模式。在发电模式下，第二电机将机械能转化为电能；在工作模式下，第二电机将电能转化为机械能。
65.在本技术的一些实施例中，动力输出组件16包括第一齿轮161、第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164和差速器165。其中，第一齿轮161固定在第一传力轴13上；第二齿轮162与第一齿轮161啮合，第二齿轮162和第三齿轮164均固定在中间轴163上；差速器165与第三齿轮164啮合。
66.第一齿轮161能够与第一传力轴13同步转动，从而将第一传力轴13上的动力依次传递至第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164和差速器165。
67.差速器165通常是固定在车辆的车轮驱动轴31上，从而将动力传递至车轮32。差速
器165能够使车辆的左、右车轮或前、后车轮以不同的转速转动。
68.综上所述，本技术实施例提供的变速箱1中，将动力源第一电机11集成在变速箱1的内部，使得第一电机11与车辆的发动机2配合，能够实现单动力源驱动车辆行驶或双动力源共同驱动车辆行驶，通过选择控制组件12能够调整发动机2的动力输出情况，从而满足不同工况下的车辆驾驶需求，降低车辆的能耗；并且该变速箱1内还包括发电设备15，用于保障第一电机11的供电充足。因此，本技术实施例提供的变速箱1结构紧凑，并且易于控制。
69.本技术实施例还提供了一种混合动力总成，如图1所示，该混合动力总成包括发动机2和前文中所述的变速箱1。
70.在本技术的一些实施例中，混合动力总成包括车轮组件3，车轮组件3包括车轮驱动轴31和两个车轮32；车轮驱动轴31与变速箱1中的动力输出组件16相连；两个车轮32分别连接在车轮驱动轴31的两端。
71.其中，车轮驱动轴31可以与动力输出组件16中的差速器165连接。
72.在本技术的一些实施例中，混合动力总成包括电源组件4，电源组件4与变速箱1中的第一电机11电连接。其中，当第一电机11处于工作模式时，电源组件4用于为第一电机11供电；当第一电机11处于发电模式时，电源组件4用于存储第一电机11转化的电能。
73.继续参见图1，电源组件4可以包括电池组41和电流转换器，电池组41与电流转换器电连接，电流转换器与第一电机11电连接，电流转换器与变速箱1中的发电设备15电连接。
74.其中，电流转换器可以包括逆变器和整流器中的至少一个，其中逆变器用于将电池组41中的直流电能转变成定频定压或调频调压交流电，整流器用于将第一电机11或第二电机转化的交流电能转变成直流电能，从而存储在电池组41中。电池组41例如可以为蓄电池组41或者燃料电池组41。
75.综上所述，本技术实施例提供的混合动力总成具有两个动力源，能够实现单动力源驱动车辆行驶或双动力源共同驱动车辆行驶，通过变速箱1中的选择控制组件12能够调整发动机2的动力输出情况，从而满足不同工况下的车辆驾驶需求，降低车辆的能耗；并且该动力总成中还包括发电设备15，保障第一电机11供电充足。因此，本技术实施例提供的混合动力总成结构紧凑，易于控制，并且具有较高的混动效率，有助于在混合动力变速箱1上的集成设计。
76.本技术实施例提供的混合动力总成能够实现的动力模式包括：发动机直驱模式、纯电动模式、第一混合动力模式、第二混合动力模式、第三混合动力模式和能量回收模式。下面以变速箱1中的选择控制组件12包括第一离合器121和第二离合器122为例，对该混合动力总成的动力模式进行详细的介绍和说明。
77.(1)发动机直驱模式
78.如图2所示，当发动机2工作，第一电机11和发电设备15均不工作，第一离合器121处于结合状态，第二离合器122处于断开状态时，车辆处于发动机直驱模式。此时发动机2输出的动力依次通过第一离合器121、第一传力轴13、第一齿轮161、第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164、差速器165和车轮驱动轴31，最终传递至车轮32。
79.发动机2直驱模式通常适用于高速工况下，此时若使用第一电机11驱动则功耗较高，若使用发动机2直接驱动，则能够降低功耗。
80.(2)纯电动模式
81.如图3所示，当发动机2不工作，第一电机11工作，发电设备15不工作，第一离合器121处于断开状态，第二离合器122处于断开状态时，车辆处于纯电动模式。此时电池组41放电，使得第一电机11输出的动力依次通过第一传力轴13、第一齿轮161、第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164、差速器165和车轮驱动轴31，最终传递至车轮32。
82.需要说明的是，当车辆需要倒车时，也是采用本模式，并且倒车时第一电机11的转动方向与正常向前行驶时第一电机11的转动方向相反。
83.纯电动模式通常适用于城市工况下，此时使用第一电机11来驱动能够降低拥堵以及停车等待过程中的功耗。
84.(3)第一混合动力模式
85.如图4所示，当发动机2工作，第一电机11工作，发电设备15发电，第一离合器121处于断开状态，第二离合器122处于结合状态时，车辆处于第一混合动力模式。此时发动机2向发电设备15输出动力，发电设备15将发动机2输出的机械能转化为电能，并使用转化后的电能为第一电机11供电，驱动第一电机11输出动力，第一电机11输出的动力依次通过第一传力轴13、第一齿轮161、第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164、差速器165和车轮驱动轴31，最终传递至车轮32。
86.其中，当发电设备15转化的电能超出第一电机11工作所需要的电能时，超出的部分电能还可以存储在电池组41中；当发电设备15转化的电能不足以满足第一电机11工作所需要的电能时，电池组41还可以为第一电机11供电以进行电能补偿。
87.第一混合动力模式通常适用于电量不足的工况下，此时可以使发动机2在最佳功耗区工作，从而驱动发电设备15发电，发电设备15转化的电能输送给第一电机11进行驱动。
88.(4)第二混合动力模式
89.如图5所示，当发动机2工作，第一电机11工作，发电设备15发电，第一离合器121处于结合状态，第二离合器122处于结合状态时，车辆处于第二混合动力模式。此时发动机2输出的机械能中，一部分通过第一离合器121传递至第一传力轴13，另一部分传递至发电设备15，由发电设备15将发动机2输出的机械能转化为电能，并使用转化后的电能为第一电机11供电，驱动第一电机11输出动力，第一电机11输出的动力在第一传力轴13处与发动机2输出的一部分机械能汇合，并依次经过第一齿轮161、第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164、差速器165和车轮驱动轴31，最终传递至车轮32。
90.其中，当发电设备15转化的电能超出第一电机11工作所需要的电能时，超出的部分电能还可以存储在电池组41中；当发电设备15转化的电能不足以满足第一电机11工作所需要的电能时，电池组41还可以为第一电机11供电以进行电能补偿。
91.第二混合动力模式通常适用于车辆有大扭矩工况或急加速工况的情况下，此时发动机2、第一电机11均工作，车辆以双动力源进行驱动。
92.(5)第三混合动力模式
93.如图6所示，当发动机2工作，第一电机11工作，发电设备15为第二电机，第二电机工作，第一离合器121处于结合状态，第二离合器122处于结合状态时，车辆处于第三混合动力模式。此时发动机2输出的机械能通过第一离合器121传递至第一传力轴13；电池组41放电供第一电机11和第二电机工作，其中第一电机11输出的动力在第一传力轴13处与发动机
2输出的机械能汇合，第二电机输出的动力经第二传力轴14、第二离合器122、第一离合器121，在第一传力轴13处与发动机2和第一电机11输出的动力汇合，并依次经过第一齿轮161、第二齿轮162、中间轴163、第三齿轮164、差速器165和车轮驱动轴31，最终传递至车轮32。
94.其中，当发电设备15转化的电能超出第一电机11工作所需要的电能时，超出的部分电能还可以存储在电池组41中；当发电设备15转化的电能不足以满足第一电机11工作所需要的电能时，电池组41还可以为第一电机11供电以进行电能补偿。
95.第二混合动力模式通常适用于车辆有大扭矩工况或急加速工况的情况下，此时发动机2、第一电机11均工作，车辆以双动力源进行驱动。
96.(6)能量回收模式
97.如图7所示，当发动机2不工作，第一电机11处于发电模式，发电设备15不工作，第一离合器121处于断开状态，第二离合器122处于断开状态时，车辆处于能量回收模式。车辆在滑行和制动工况下，车轮32输出的反向力矩依次通过车轮驱动轴31、差速器165、第三齿轮164、中间轴163、第二齿轮162、第一齿轮161和第一传力轴13，最终传递至第一电机11，第一电机11将被制动的这部分动能转化为电能，并存入电池组41中备用。
98.能量回收模式通常适用于滑行和制动工况下，车辆能够回收部分动能并将其转化为电能存储，为后续车辆的运行提供能量，从而提高了车辆的续航里程。
99.在本技术中，应该理解到，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
100.以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本技术的技术方案，并不用以限制本技术。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围。