一种双电机混合动力驱动装置及具有其的车辆的制作方法

本发明涉及混合动力汽车领域，具体涉及一种双电机混合动力驱动装置及具有其的车辆。

背景技术：

混合动力电动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)和使用电能的电机驱动车辆，使得混合动力汽车可在多种驱动模式下运行，然而因为电池容量有限，驱动车辆主要依靠发动机燃烧提供动力。

现阶段的混合动力结构大都采取p2混动模式即电机安放在变速器的输入轴上，该混合动力系统可以执行发动机单独驱动、电机单独驱动2/4/6/r档、发动机和电机同时驱动2/4/6/r档、电机制动充电等操作模式，虽保持有传统车辆的驾驶乐趣，但由于该混动变速器系统主要基于目前成熟的双离合变速器技术和电机控制技术，混动系统存在研发制造成本高、技术难度大，零部件繁多、结构复杂、质量大、体积大造成搭载不便，以及发动机驱动时电机不能给电池充电等缺点。

综上所述，有必要设计一种双电机混合动力驱动装置及具有其的车辆，以解决以上传统混动技术存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的技术问题，提供一种应用于混合动力专用变速器的传动方案，具体设计了一种双电机混合动力驱动装置，采用p2/p3双电机混动专用变速器的动力性能做到与传统混动7速双离合器等效，且结构相比更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载，传递效率较高，其发动机能够在功率范围内更加精确的运行，实现超低能耗，成本优势明显，有效解决传统混动技术存在的问题。

为了解决背景技术中的技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种双电机混合动力驱动装置，包括变速器、第一电机、第二电机和发动机，

所述变速器包括变速器输入轴和传动装置，所述变速器输入轴包括输入端和输出端，所述传动装置与所述输出端连接，

所述第一电机的输出轴通过第一传动组件与所述变速器输入轴的输入端连接，并能够通过所述传动装置将动力传递至汽车车轮；

所述第二电机的输出轴通过第二传动组件与所述变速器输入轴的输出端连接，并能够通过所述传动装置将动力传递至汽车车轮；

所述发动机的输出轴通过离合器与所述变速器输入轴连接，所述离合器位于所述第一电机和所述发动机之间。

上述双电机混合动力驱动装置，采用所述发动机、所述第一电机和所述第二电机作为传动系统动力源，且通过所述第一电机并联于所述变速器的输入端(p2位置)、所述第二电机并联于所述变速器的输出端(p3位置)的电机位置布置，使用所述第一电机和所述第二电机调节扭矩、转速，使得所述发动机能够在功率范围内更加精确的运行，并能够长时间运行在效率比较高的区间内，从而提高了工作效率、增加了车辆动力性并降低了整车油耗，且发动机和第一电机之间加入了一个切换离合器，使用较少的结构元件即可实现混合动力怠速发电、行车充电、串联模式、并联模式、发动机直驱模式、能量回收等多种功能，混动功能全，结构简单，制造成本低。

进一步地，所述变速器输入轴、所述第一电机的输出轴和所述第二电机的输出轴相平行，采用上述三轴平行布置，能够有效减小整车轴向尺寸，构相更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载，可以覆盖a/b平台车辆的搭载布置要求。

进一步地，所述第一电机和所述第二电机为高电压电机。

进一步地，所述变速器为混合动力专用变速器(dht)。

进一步地，所述第一传动组件包括第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一从动齿轮固定设置在所述第一电机输出轴上，所述第一主动齿轮固定设置在所述变速器输入轴上，所述第一从动齿轮与所述第一主动齿轮相啮合。通过在所述发动机和所述第一电机之间设置上述包括一对传动齿轮的传动组件，即在所述发动机和所述第一电机之间设置了速比，能够对所述第一电机和所述发动机的高效区间进行统一，从而充分利用所述第一电机的高效区间，有效提高系统工作效率。

进一步地，所述变速器包括换档组件和中间轴，所述换档组件包括档位齿轮和同步器，所述档位齿轮包括以空转支撑方式设于所述变速器输入轴上的档位主动齿轮、及固定设置在所述中间轴上的档位从动齿轮，所述档位从动齿轮与所述档位主动齿轮相啮合，所述同步器设置在所述变速器输入轴上并用于与所述档位主动齿轮选择性接合，所述中间轴与所述传动装置连接。

进一步地，所述档位齿轮数量为一组，包括发动机档主动齿轮和发动机档从动齿轮，所述发动机档主动齿轮以空转支撑方式设于所述变速器输入轴上，所述发动机档从动齿轮固定设置在所述中间轴上，所述发动机档主动齿轮与所述发动机档从动齿轮相啮合，所述同步器设置于所述变速器输入轴上并用于与所述发动机档主动齿轮选择性接合。

进一步地，所述档位齿轮数量为两组，包括一档主动齿轮、一档从动齿轮、二档主动齿轮和二档从动齿轮，所述一档主动齿轮和所述二档主动齿轮以空转支撑方式设于所述变速器输入轴上，所述一档从动齿轮和所述二档从动齿轮固定设置在所述中间轴上，所述一档从动齿轮与所述一档主动齿轮相啮合，所述二档从动齿轮与所述二档主动齿轮相啮合，所述同步器设置在所述一档主动齿轮和所述二档主动齿轮之间，用于选择性地与所述一档主动齿轮或所述二档主动齿轮接合。通过设置两个档位，优化车辆的油耗及动力性能。

进一步地，所述第二传动组件包括第二主动齿轮，所述第二主动齿轮设置在所述第二电机输出轴上，所述第二主动齿轮与所述档位从动齿轮相啮合。

进一步地，所述第二主动齿轮固定设置在所述第二电机输出轴上。

进一步地，所述第二电机和所述输出端之间设置有脱开装置，可在高速发动机直驱时选择脱开所述第二电机，以减小电机拖曳损耗。

进一步地，所述脱开装置为同步器，所述第二主动齿轮以空转支撑方式设于所述第二电机输出轴上，所述脱开装置设置在所述第二电机输出轴上并用于与所述第二主动齿轮选择性接合。

进一步地，所述传动装置包括差速器主减速齿轮和差速器，所述差速器主减速齿轮固定设置在所述中间轴上，所述差速器主减速齿轮通过所述差速器将动力传递至汽车车轮。

本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括上述的双电机混合动力驱动装置。

采用上述技术方案，本发明所述的双电机混合动力驱动装置具有如下有益效果：

(1)本发明通过将两个高电压电机分别位于传动系统的p2和p3位置，使用p2和p3电机调节扭矩、转速，使得发动机可常时间运行在高效区间，从而降低整车油耗，结构简单，工艺可实现能力强。

(2)本发明在发动机和p2电机之间加入了切换离合器，发动机和p2电机通过离合器连接或中断，换挡组件中的同步器可实现发动机两档或者一档，当发动机和p2电机通过离合器脱开、所述同步器空挡时，可以实现怠速充电，利用发动机最佳工作效率阶段对蓄电池充电，且p3电机可以单独驱动车辆。本发明使用较少的结构元件即可实现混合动力怠速充电、行车充电、串联模式、并联模式、发动机直驱模式、能量回收等多种功能，混动功能全，成本优势明显。

(3)本发明可根据不同整车平台采用一速或两速的混动专用变速器，且发动机输入轴、p2电机轴、p3电机轴三轴平行布置，结构更紧凑，能够有效减小整车轴向尺寸，从而可以覆盖多种平台车辆搭载布置要求，有利于整车搭载，且重量轻，体积小，制造成本低。

(4)本发明可以通过调整两个电机的电机功率灵活适配不同容量的整车电池，对于phev、hev都可有兼容，而对于整车成本敏感的车型，可以通过减小电池容量、电机功率、电机控制器电流对系统成本做到最优，兼容性、灵活性较好。

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是本发明实施例中双电机混合动力驱动装置的第一种结构示意图；

图2是本发明实施例中双电机混合动力驱动装置的第二种结构示意图；

图3是本发明实施例中双电机混合动力驱动装置的第三种结构示意图；

图4是本发明实施例中双电机混合动力驱动装置的第四种结构示意图；

其中，图中附图标记对应为：100-发动机，101-发动机输出轴，102-离合器，103-第一主动齿轮，104-第一从动齿轮，105-第一电机输出轴，106-一档主动齿轮，1061-发动机档主动齿轮，107-同步器，108-二档主动齿轮，109-第一电机，200-二档从动齿轮，201-第二电机，202-脱开装置，203-第二主动齿轮，204-第二电机输出轴，205-一档从动齿轮，2051-发动机档从动齿轮，206-差速器，207-差速器主减速齿轮，208-中间轴，209-变速器输入轴。

具体实施方式

下面将结合附图，对本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。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

实施例：

本实施例提供了一种应用于混合动力专用变速器的传动方案，具体设计了一种双电机混合动力驱动装置，采用发动机和两个高电压电机作为传动系统动力源，如图1所示，所述双电机混合动力驱动装置包括变速器、第一电机109、第二电机201和发动机100，所述变速器包括变速器输入轴209和传动装置，所述变速器输入轴209包括输入端和输出端，所述传动装置与所述输出端连接；所述第一电机109的输出轴通过第一传动组件与所述变速器输入轴209的输入端连接，并能够通过所述传动装置将动力传递至汽车车轮，所述第二电机201的输出轴通过第二传动组件与所述变速器输入轴209的输出端连接，并能够通过所述传动装置将动力传递至汽车车轮；所述发动机100的发动机输出轴101通过离合器102与所述变速器输入轴209连接，所述离合器102位于所述第一电机109和所述发动机100之间。

本实施例的所述双电机混合动力驱动装置，针对目前p2.5双离合混动变速器的电机不能驱动所有档位从而不满足动力性和经济性要求，通过将两个高压电机分别并联于所述变速器的输入端(p2位置)和输出端(p3位置)，使用上述两个电机调节扭矩、转速，对发动机100进行补偿、助力，使得所述发动机100能够在功率范围内更加精确的运行，并能够长时间运行在效率比较高的区间内，从而提高了工作效率、增加了车辆动力性能并降低了整车油耗，结构简单，工艺可实现能力强。采用p2/p3双电机混动专用变速器(dht)的动力性能做到与传统混动7速双离合器102等效甚至更优，且结构相比更紧凑、简单，重量轻、体积小，有利于整车搭载，制造成本低。

较佳地，本实施例中，所述变速器输入轴209、所述第一电机输出轴105和所述第二电机输出轴204相平行，采用上述三轴平行布置，能够有效减小整车轴向尺寸，结构更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载，可以覆盖a/b平台车辆的搭载布置要求。

所述变速器包括换档组件和中间轴208，所述换档组件包括档位齿轮和同步器107，所述档位齿轮包括以空转支撑方式设于所述变速器输入轴209上的档位主动齿轮、及固定设置在所述中间轴208上的档位从动齿轮，所述档位从动齿轮与所述档位主动齿轮相啮合，所述同步器107设置在所述变速器输入轴209上并用于与所述档位主动齿轮选择性接合。所述中间轴208与所述传动装置连接，所述传动装置包括差速器主减速齿轮207和差速器206，所述差速器主减速齿轮207固定设置在所述中间轴208上，所述差速器主减速齿轮207通过所述差速器206将动力传递至汽车车轮。

较佳地，本实施例为了优化车辆的油耗及动力性能，为发动机100设置了两个档位，即所述档位齿轮数量为两组，包括一档主动齿轮106、一档从动齿轮205、二档主动齿轮108和二档从动齿轮200，所述一档主动齿轮106和所述二档主动齿轮108以空转支撑方式设于所述变速器输入轴209上，所述一档从动齿轮205和所述二档从动齿轮200固定设置在所述中间轴208上，所述一档从动齿轮205与所述一档主动齿轮106相啮合，所述二档从动齿轮200与所述二档主动齿轮108相啮合，所述同步器107设置在所述一档主动齿轮106和所述二档主动齿轮108之间，用于选择性地与所述一档主动齿轮106或所述二档主动齿轮108接合。

所述第一传动组件包括第一主动齿轮103和第一从动齿轮104，所述第一从动齿轮104固定设置在所述第一电机输出轴105上，所述第一主动齿轮103固定设置在所述变速器输入轴209上，所述第一从动齿轮104与所述第一主动齿轮103相啮合。所述第一电机109的动力经第一电机输出轴105、第一从动齿轮104、第一主动齿轮103、变速器输入轴209、档位主动齿轮、档位从动齿轮、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206，将动力传递至汽车车轮。通过在所述发动机100和所述第一电机109之间设置上述包括一对传动齿轮的传动组件，即在所述发动机100和所述第一电机109之间设置了速比，能够对所述第一电机109和所述发动机100的高效区间进行统一，从而充分利用所述第一电机109的高效区间，有效提高系统工作效率。

所述第二传动组件包括第二主动齿轮203，所述第二主动齿轮203设置在所述第二电机输出轴204上，所述第二主动齿轮203与所述二档从动齿轮200相啮合。所述第二电机201的动力经第二电机输出轴204、第二主动齿轮203、二档从动齿轮200、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206，将动力传递至汽车车轮。

较佳地，所述第二电机201和所述输出端之间设置有脱开装置202，可在高速发动机100直驱时选择脱开所述第二电机201，以减小电机拖曳损耗。本实施例中，所述所述脱开装置202为同步器，所述第二主动齿轮203以空转支撑方式设于所述第二电机输出轴204上，所述脱开装置202设置在所述第二电机输出轴204上并用于与所述第二主动齿轮203选择性接合。

表1驱动装置各工作模式与控制部件之间的控制关系

如图1所示的上述双电机混合动力驱动装置具有6种工作模式，分别为纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱一档、发动机直驱二档和制动能量回收，各工作模式的驱动原理即工作模式与控制部件之间的控制关系如上表1所示，其中×表示断开状态，√表示连接状态，p2电机代表第一电机109，p3电机代表第二电机201，s1代表变速器中的所述同步器107，s2代表第二电机201的所述脱开装置202。

当采用纯电驱动工作模式时，所述离合器102处于断开状态，所述发动机100不工作，脱开装置202处于连接状态，p3电机工作并输出动力，此时，p2电机可根据整车功率需求和电池放电能力选择工作或不工作，当p2电机工作时，所述同步器107与档位主动齿轮接合，所述p2电机的动力通过变速器输入轴209、档位主动齿轮及档位从动齿轮与p3电机的动力叠加，由传动装置传递至车轮，共同驱动车辆前进。较佳地，该工作模式下，所述p2电机也可以不工作，当p2电机不工作时，所述同步器107处于断开状态，仅由p3电机工作并输出动力，单独驱动车辆。且由于在纯电驱动模式下有两个电机作为动力源，因而可选择功率较小的电机，降低制造成本。

当采用串联驱动工作模式时，所述发动机100、所述p2电机和所述p3电机均工作，所述离合器102和所述同步器107处于断开状态，脱开装置202处于连接状态，此时车辆处于怠速状态，所述发动机100驱动所述p1电机发电，利用所述发动机100的最佳工作效率阶段为储能装置充电，实现车辆的怠速充电，或所述发动机100驱动所述p1电机发电并直接通过电气连线提供给所述p3电机，所述储能装置根据控制需求输出电能给所述p3电机，所述p3电机为车辆提供前进所需动力。

当采用并联驱动工作模式时，所述离合器102、所述同步器107和所述脱开装置202均处于连接状态，所述发动机100和所述p3电机工作，所述p2电机可根据整车运行需要处于不同的工作状态，如果储能装置电量充足，且整车有较大动力输出需求，所述p2电机工作，则由发动机100、p2电机和p3电机共同驱动车辆，所述p2电机的动力通过所述变速器输入轴209与所述发动机100的动力叠加，所述发动机100的动力经变速器输入轴209、档位主动齿轮、档位从动齿轮、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206传递至汽车车轮，p3电机的动力经第二电机输出轴204、第二主动齿轮203、二档从动齿轮200、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206，将动力传递至汽车车轮。如果储能装置电量较低，发动机的动力有富余，此时所述p2电机可处于发电状态为储能装置充电，或直接通过电气连线提供给所述p3电机。当然，所述p2电机也可以处于非工作状态。

当采用发动机直驱一档工作模式时，所述离合器102处于连接状态，所述发动机100工作，所述脱开装置202处于断开状态，所述p3电机不工作，所述同步器107与右侧的一档主动齿轮106接合，所述发动机100的动力经变速器输入轴209、一档主动齿轮106、一档从动齿轮205、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206传递至汽车车轮。此时，所述p2电机可根据运行工况需求选择工作或不工作，当所述发动机100的动力有富余，所述p2电机可处于发电状态，给储能装置充电。

当采用发动机直驱二档工作模式时，所述离合器102处于连接状态，所述发动机100工作，所述脱开装置202处于断开状态，所述p3电机不工作，所述同步器107与左侧的二档主动齿轮108接合，所述发动机100的动力经变速器输入轴209、二档主动齿轮108、二档从动齿轮200、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206传递至汽车车轮。此时，所述p2电机也可根据运行工况需求选择工作或不工作，当所述发动机100的动力有富余，所述p2电机可处于发电状态，给储能装置充电。

当采用制动能量工作模式时，所述离合器102、所述同步器107处于断开状态，所述发动机100和所述p2电机不工作，所述脱开装置202处于连接状态，仅所述p3电机工作，回收车轮的动力，所述p3电机处于发电状态，给储能装置充电。通过回收制动能量，以节省整车能耗。

本实施例的所述双电机混合动力驱动装置，将第一电机109并联于所述变速器的输入端(p2位置，故第一电机简称为p2电机)，第二电机201并联于所述变速器的输出端(p3位置.故第二电机简称为p3电机)，并在发动机100和p2电机之间加入了切换离合器102，发动机100和p2电机通过离合器102连接或中断，换挡组件中的同步器107可实现发动机100两档或者一档，当发动机100和p2电机通过离合器102脱开、所述同步器107空挡时，可以实现怠速充电，利用发动机100最佳工作效率阶段对蓄电池充电，且p3电机可以单独驱动车辆。采用上述结构布置，可根据工况需求，通过离合器102、同步器107、脱开装置202对发动机100、p2电机、p3电机和档位进行调控，使用较少的结构元件即可实现混合动力怠速充电、行车充电、串联模式、并联模式、发动机直驱模式、能量回收等多种功能，混动功能全，成本优势明显。所述驱动装置还可以通过调整两个电机的电机功率灵活适配不同容量的整车电池，对于phev、hev都可有兼容，而对于整车成本敏感的车型，可以通过减小电池容量、电机功率、电机控制器电流对系统成本做到最优，兼容性、灵活性较好。

本实施例还提供了如图2所示的一种双电机混合动力驱动装置，其结构与图1所示的上述双电机混合动力驱动装置基本相同，区别在于，所述第二电机201少了所述脱开装置202，所述第二传动组件的第二主动齿轮203直接固定设置在所述第二电机输出轴204上。

如图2所示的上述双电机混合动力驱动装置具有6种工作模式，分别为纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱一档、发动机直驱二档和制动能量回收，各工作模式的驱动原理即工作模式与控制部件之间的控制关系如下表2所示，其中，×表示断开状态，√表示连接状态。

表2驱动装置各工作模式与控制部件之间的控制关系

所述第二电机201与所述输出端之间未设置脱开装置202，即所述第二电机201与所述输出端一直保持连接状态，不会根据驱动装置的工作模式而进行改变。除此之外，表2中各工作模式与控制部件之间的关系与表1中的一致，即采用相同的驱动方式，在此不再赘述。

在可能的实施方式中，可以根据不同整车平台采用一速或两速的混动专用变速器。较佳地，本实施例还提供了如图3所示的一种双电机混合动力驱动装置，其结构与图1所示的上述双电机混合动力驱动装置基本相同，区别在于，仅为发动机100设置了一个档位，即所述档位齿轮数量为一组，包括发动机档主动齿轮1061和发动机档从动齿轮2051，所述发动机档主动齿轮1061以空转支撑方式设于所述变速器输入轴209上，所述发动机档从动齿轮2051固定设置在所述中间轴208上，所述发动机档主动齿轮1061与所述发动机档从动齿轮2051相啮合，所述同步器107设置于所述变速器输入轴209上并用于与所述发动机档主动齿轮1061选择性接合。

如图3所示的上述双电机混合动力驱动装置具有5种工作模式，分别为纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机100直驱档和制动能量回收，各工作模式的驱动原理即工作模式与控制部件之间的控制关系如下表3所示，其中，×表示断开状态，√表示连接状态。

表3驱动装置各工作模式与控制部件之间的控制关系

所述发动机100只设置了一个档位，当采用发动机直驱档工作模式时，所述离合器102处于连接状态，所述发动机100工作，所述脱开装置202处于断开状态，所述p3电机不工作，所述同步器107与右侧的发动机档主动齿轮1061接合，所述发动机100的动力经变速器输入轴209、发动机档主动齿轮1061、发动机档从动齿轮2051、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206传递至汽车车轮。此时，所述p2电机可根据运行工况需求选择工作或不工作，当所述发动机100的动力有富余，所述p2电机可处于发电状态给储能装置充电。

所述档位齿轮包括发动机档主动齿轮1061和发动机档从动齿轮2051，则所述第二传动组件的第二主动齿轮203与所述发动机档从动齿轮2051相啮合，当所述p3电机工作并输出动力时，其动力经第二电机输出轴204、第二主动齿轮203、发动机档从动齿轮2051、中间轴208、差速器主减速齿轮207及差速器206，将动力传递至汽车车轮。

除此之外，表3中的纯电驱动、串联驱动、并联驱动和制动能量回收工作模式与控制部件之间的关系均与表1中的一致，即采用相同的驱动方式，在此不再赘述。

本实施例还提供了如图4所示的一种双电机混合动力驱动装置，其结构与图3所示的上述双电机混合动力驱动装置基本相同，区别在于，所述第二电机201少了所述脱开装置202，所述第二传动组件的第二主动齿轮203直接固定设置在所述第二电机输出轴204上，所述第二主动齿轮203与所述发动机档从动齿轮2051相啮合。

如图4所示的上述双电机混合动力驱动装置具有5种工作模式，分别为纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱档和制动能量回收，各工作模式的驱动原理即工作模式与控制部件之间的控制关系如下表4所示，其中，×表示断开状态，√表示连接状态。

表4驱动装置各工作模式与控制部件之间的控制关系

所述第二电机201与所述输出端之间未设置脱开装置202，即所述第二电机201与所述输出端一直保持连接状态，不会根据驱动装置的工作模式而进行改变。除此之外，表4中各工作模式与控制部件之间的关系与表3中的一致，即采用相同的驱动方式，在此不再赘述。

本实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括上述的双电机混合动力驱动装置。所述车辆可以根据其整车平台选择采用上述一个档位或两个档位的双电机混合动力驱动装置，还可以通过调整所述双电机混合动力驱动装置中两个电机的电机功率灵活适配不同容量的整车电池，对于phev、hev都可以兼容，而对于整车成本敏感的车型，可以通过减小电池容量、电机功率、电机控制器电流对系统成本做到最优，有效降低整车制造成本。

以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。