CN101920652A - 一种车用串/并联双电机多离合器混合动力驱动单元 - Google Patents

一种车用串/并联双电机多离合器混合动力驱动单元 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车用串/并联双电机两离合器混合动力电驱动单元，其包括主驱动电机、集成启动发电机、差速器、主轴、第一级减速装置、主离合器及第一离合器，所述主驱动电机通过所述第一离合器连接所述第一级减速装置。本发明还提供一种车用串/并联双电机三离合器混合动力电驱动单元，在上述双电机两离合器混合动力电驱动单元的基础上，所述双电机三离合器混合动力电驱动单元还包括第二离合器及第二级减速装置。本发明的混合动力电驱动单元中的内部结构布置紧凑、内部连接高效合理，而且能够实现各混合动力源与车轮之间连接及断开的切换，以及通过变换动力输出扭矩，实现混合动力驱动系统工作模式及档位的变换。

Description

一种车用串/并联双电机多离合器混合动力驱动单元
技术领域
本发明涉及混合动力汽车，尤其是插电式混合动力汽车，具体涉及车用串/并联双电机多离合器动力换档的混合动力电驱动单元及相应的多级混合动力驱动系统，以及与所述电驱动单元和驱动系统优选对应的驱动方法。
背景技术
在节能和环保成为汽车行业发展主流的今天，混合动力汽车已经成为各国汽车厂商大力发展的关键核心技术。其中，插电式混合动力解决方案，作为除纯电动以外的最省油的混合动力解决方案，正为各大厂商所推崇。插电式混合动力主要由一个相对小排量的发动机和一个或两个电机所组成，其中一般情况下电机负责在中低速下实现纯电动动力输出和制动能量回收，并在需要时实现发动机启动以及发动机在必要时通过电机进行发电或参与动力驱动等功能。
在现有技术中，上述插电式混合动力驱动系统中的发动机和电机之间主要有以下几种联结方法：
一、串联方案，如通用汽车公司推出的雪佛兰Volt混合动力概念车属于插电式混合动力车，即Plug-in Hybrid Electric Vehicle，可以使用家用电源插座(例如110V/220V电源)对混合动力驱动系统中电池充电，插电式混合动力汽车比全混合电力汽车有较长纯电动行驶里程，当电池处于较低电量时，发动机将启动发电为车辆提供动力。但是该款汽车的发动机不直接参与工作，长距离行驶时发动机驱动发电机发电经两次交直流变换后才能带动主驱动电机，发动机动力输出的工作效率偏低；此外为保证整车加速/爬坡性能，主驱动电机和电池功率要求偏高，相应汽车成本要求较高。
二、并联方案，如大众汽车有限公司推出的辉腾GP2混合动力汽车，该车的发动机和传统变速箱之间通过两个离合器连接一个驱动发电一体机。该混合动力汽车设计方案结构简单，成本低，但由于汽车内部驱动系统的空间尺寸要求大，通常只适用于大型车或后驱车辆，而且通常该驱动一体电机输出功率不大，汽车纯电动驱动时整车的行驶性能难以保证。
三、串并联功率分配法，如丰田自动车株式会社推出的Toyota Hybrid System(参考申请号为200480019795.5的发明名称为“混合动力车辆用动力输出装置”的中国专利申请)以及美国通用公司的Advanced Hybrid System(参考申请号为200480038070.0的发明名称为“具有四个固定传动比的双模式的复合分配模式的混合型机电变速器”的中国专利申请)，均采用发动机和两个电机通过一个或多个行星齿轮系统连接，运用功率分配(Power Split)原理实现动力协调和变速以满足整车行驶需求，但是该方法动力传输路径复杂，存在不必要的将机械能转换为电能再转换为机械能进行驱动输出而造成动力传递损失的现象。因此，采用该方法用于插电式混合动力汽车将导致混合动力汽车纯电行驶里程的降低。
比亚迪股份有限公司推出的F3DM型混合动力汽车采用了相对比较简单的连接方式(参考申请号为200610141069.1的发明名称为“混合动力车驱动装置”的中国专利申请)，发动机与启动发电一体机直接连接后通过离合器再直接与另一主电机连接，然后通过主减速器直接与差速器输入轴连接。该方法结构简单，在理想工况下，动力传递直接，传递效率较高。但是在汽车纯电驱动行驶工况下，由于主减速器直接驱动车辆，很难兼顾过坡、加速性能和最高电动行驶车速等方面的设计需求，通常必须采用大扭矩高速电机，与之相配的功率电子(电动)控制器和电池系统功能要求相应提高，即便如此，在城市工况下也很难保证电机经常在较高效率区间工作。另外，当电池能量较低需要转入电机/发动机混合行驶的情况下，由于发动机最低稳定转速和扭矩特性的限制，在很多行驶条件下，如在面对中低速城市路况和过坡路况时，发动机只能像前述串联方式那样参与工作，大大降低了能量利用效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是通过对混合动力驱动系统的结构及连接方式的改进来提供一种车用串/并联双电机多离合器混合动力电驱动单元及相应的驱动系统、驱动控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于汽车的两离合器的混合动力电驱动单元，包括主驱动电机、集成启动发电机、差速器、主轴、第一级减速装置及主离合器，所述主轴连接所述主驱动电机，所述主离合器的主动盘连接集成启动发电机以及汽车的发动机，所述主离合器的从动盘连接所述主轴，所述混合动力电驱动单元通过所述第一级减速装置输出动力，其特征在于，所述混合动力电驱动单元还包括第一离合器，所述主驱动电机通过所述第一离合器连接所述第一级减速装置。
根据本发明的另一个方面，还提供一种用于汽车的三离合器的混合动力电驱动单元，在上段所述两离合器的混合动力电驱动单元的基础上，还包括第二离合器及第二级减速装置，所述主驱动电机通过所述第二离合器连接所述第二级减速装置，再通过所述第二级减速装置连接所述第一级减速装置。
根据本发明的一个方面，提供一种用于汽车的两离合器的混合动力驱动系统，包括主轴、主离合器、第一级减速装置、主驱动电机、集成启动发电机及发动机，所述混合动力驱动系统还包括第一离合器及第一齿轮轴，所述混合动力驱动系统的主离合器的主动盘与所述发动机及所述集成启动发电机的转子支架连接，主离合器的从动盘与所述主轴的一端连接，所述主轴远离主离合器的一端连接所述主驱动电机转子支架，所述主驱动电机转子支架通过所述第一离合器依次连接所述第一齿轮轴及所述第一级减速装置的第一级主动齿轮，所述第一级从动齿轮连接汽车差速器。
根据本发明的又一个方面，还提供一种基于上述两离合器结构的混合动力驱动系统的控制方法，所述方法至少包括空档驻车模式、停车充电模式、急加速模式、纯电驱动模式、混合动力并联驱动模式、行车充电串联工作模式、行车充电并联工作模式以及制动减速能量回收模式。
根据本发明的另一个方面，还提供一种用于汽车的三离合器结构的混合动力驱动系统，在前述两离合器的混合动力驱动系统的基础上，还包括了第二离合器、第二齿轮轴、第三齿轮轴及第二级减速装置，所述主驱动电机转子支架通过所述第二离合器依次连接所述第二齿轮轴及所述第二级减速装置的第二级主动齿轮，所述第二级从动齿轮通过所述第三齿轮轴连接所述第一级减速装置的过桥齿轮。
根据本发明的又一个方面，还提供一种基于上述三离合器结构的混合动力驱动系统的控制方法，所述方法至少包括空档驻车模式、停车充电模式、急加速及换档模式、纯电驱动及换档模式、混合动力并联驱动及换档模式、行车充电串联工作及换档模式、行车充电并联工作及换档模式以及制动减速能量回收模式。
本发明提供的混合动力驱动单元可以作为混合动力汽车的独立工作部件进行设计和制作，例如，作为一个独立的部件提供给整车制造商，从而实现集成化。
本发明提供的混合动力驱动系统通过简单有效的设计，使其能够合理利用发动机以及两个电机输出的动力实现混合动力汽车的串/并联动力输出，并能根据不同的路况及电池电量切换不同的工作模式，以达到混合动力汽车节油环保以及满足不同路况所需系统性能的要求。本发明至少在现有技术提供的由主轴、主离合器、第一级减速装置、主驱动电机、集成启动发电机及发动机等部件组成的混合动力驱动系统的基础上优选采用第一离合器、第一齿轮轴、第二离合器、第二齿轮轴、第三齿轮轴及第二级减速装置等部件，实现了各动力源在混合动力驱动系统中的合理连接，并通过三个离合器以及各齿轮轴的设置，将主驱动电机动力源和混合动力电驱动单元的传动部件进行合理紧凑地连接，能够实现各混合动力源与车轮之间连接及断开的切换，以及通过变换动力输出扭矩，实现混合动力驱动系统工作模式及档位的变换。
进一步地，本发明提供的三离合器混合动力驱动系统在切换档位时能够通过控制第一离合器和第二离合器的同步离/合，实现不间断动力换档功能。
进一步地，本发明通过将所述第一离合器及第二离合器设置在所述主驱动电机转子支架与主轴形成的空间内等设计实现节省所述混合动力电驱动单元内部空间的技术目的，使得所述混合动力电驱动单元及驱动系统内部结构布置更为紧凑、内部连接更为高效合理。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了根据本发明的一个具体实施方式的，混合动力汽车的驱动系统以及电驱动单元等部件连接关系的原理图；
图2示出了根据本发明的第一实施例的，本发明提供的用于汽车的两离合器式混合动力驱动系统的结构示意图；
图3示出了根据本发明的第一实施例的，本发明提供的用于汽车的两离合器式混合动力驱动系统的机械结构图；
图4示出了根据本发明的第二实施例的，本发明提供的用于汽车的三离合器式混合动力驱动系统的结构示意图；
图5示出了根据本发明的第二实施例的，本发明提供的用于汽车的三离合器式混合动力驱动系统的机械结构图；
图6示出了根据本发明的第一实施例的，本发明提供的用于汽车的两离合器式混合动力驱动系统的工作模式表；以及
图7示出了根据本发明的第二实施例的，本发明提供的用于汽车的三离合器式混合动力驱动系统的工作模式表。
标号说明
1、发动机            2、主离合器主动盘
3、主离合器从动盘    4、集成启动发电机
5、第二级减速装置    6、第三齿轮轴
7、差速器            8、主轴
9、第一级减速装置    10、第一齿轮轴
11、第二齿轮轴       12、第二离合器
13、主驱动电机转子   14、主驱动电机转子支架
15、第一离合器       16、主离合器
17、主驱动电机       19、减震弹簧
20、车轮             41、集成启动发电机转子支架
42、集成启动发电机转子
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个具体实施方式的，混合动力驱动系统以及电驱动单元等部件连接关系的原理图，即示出了应用本发明提供的混合动力驱动系统的混合动力汽车的发动机，车轮，电驱动单元的集成启动发电机、主驱动电机、差速器以及其他各部件的连接方式，其中发动机及电驱动单元组成了本发明所述的混合动力驱动系统。具体地，所述发动机连接所述电驱动单元，通过所述电驱动单元将混合动力通过差速器传输至车轮。其具体连接方式及工作模式将在下述具体实施方式中详细叙述，在此不予赘述。本领域技术人员理解，图1所示变速箱可以是传统意义上的机械变速箱，在此作为所述电驱动单元中用于实现换档及传动的部件。而在一个变化例中，该变速箱也可以被能够实现所述换档及传动功能的机械结构所替代，这并不影响本发明的实质内容。进一步地，本领域技术人员理解，传统汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备等四个基本部分组成，而本发明提供的混合动力驱动系统包括了混合动力汽车的三个动力源(即主驱动电机、集成启动发电机及发动机)以及汽车底盘和电气设备的部分结构，实现了传统汽车发动机、汽车底盘及电气设备的部分功能，其相当于混合动力汽车的动力系、底盘及电气设备。具体地，本领域技术人员可以参考其他相关的动力系、底盘、车身和电气设备等现有技术来实现所述混合动力驱动系统及相应的电驱动单元与其他部件配合以构成一个混合动力汽车，在此不予赘述。
进一步地，本发明提供的混合动力两级电驱动单元还实现了混合动力汽车空档、一档及二档的档位变换，并且使得混合动力驱动系统不需要匹配高性能的发动机及主驱动电机就能够适应各种路况下的工作要求，使得混合动力汽车更加符合实用需要。其具体工作原理将在本发明的第一及第二实施例中详细阐述，在此不予赘述。
更进一步地，本发明提供的混合动力两级电驱动单元在档位切换时还能够通过整车控制器的控制实现不间断动力换档功能，是该项技术在混合动力汽车中的初次应用。该项技术的应用不仅使得本发明提供的混合动力驱动系统具有更好的节能效果，而且拥有更高的驱动性能。其具体工作原理将在下述第二实施例中详细阐述，在此不予赘述。
图2及图3分别示出了根据本发明的第一实施例的，本发明提供的用于汽车的两离合器式混合动力驱动系统的结构示意图和机械结构图，其中图2仅仅示出该驱动系统的各部件简要连接关系，图3示出了该驱动系统的各部件详细机械连接方式。下面以图3为例来描述本实施例，其中，所述混合动力驱动系统包括主轴8、主离合器16、第一级减速装置9、主驱动电机17、集成启动发电机4及发动机1，还包括第一离合器15及第一齿轮轴10。所述主离合器16的主动盘2与所述发动机1及所述集成启动发电机4的转子支架41连接；具体地，在本实施例中，所述主动盘2靠近中心的部分与所述发动机1直接连接，相应地，所述主动盘2在远离中心的外缘处连接所述集成启动发电机转子支架41。所述主离合器16的从动盘3通过减震弹簧19与所述主轴8的一端连接；具体地，在本实施例中，所述从动盘3的中心部分连接所述主轴8。所述主轴8远离主离合器16的一端连接所述主驱动电机17转子支架14。所述主驱动电机的转子支架14通过所述第一离合器15连接所述第一齿轮轴10的一端，所述第一齿轮轴10的另一端连接所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮。所述第一级减速装置9的第一级从动齿轮连接车辆差速器7。
在本实施例中，参考图3，所述发动机1和集成启动发电机4同时与所述主离合器16的主动盘2进行连接，本领域技术人员理解，上述设计使得所述发动机1与集成启动发电机4保持动力连接，即所述发动机1能够向所述集成启动发电机4输出动力，所述集成启动发电机4既能够利用所述发动机1输出的动力进行发电，也能够与发动机1一起输出动力。所述主轴8用于传输所述混合动力驱动系统各动力源的动力，所述混合动力驱动系统通过控制所述主离合器16的离合来实现控制所述发动机1及集成启动发电机4与所述主轴8的动力连接与断开。具体地，所述主离合器16的从动盘3连接所述主轴8，使得混合动力驱动系统能够通过控制所述主离合器16的离合来控制所述发动机1和集成启动发电机4是否向车轮20直接输出机械动力。所述主轴8与所述主驱动电机转子支架14直接连接，使得所述发动机1及集成启动发电机4输出的动力能够传输至所述主驱动电机转子支架14上，实现混合动力驱动系统三个动力源的动力耦合。优选地，所述第一离合器15的主动盘设置在所述主驱动电机转子支架14上，所述第一离合器15的从动盘设置在第一齿轮轴10上，使得所述混合动力驱动系统通过第一离合器15连接所述第一齿轮轴10，将动力经所述第一离合器15、第一齿轮轴10、第一级减速装置9及差速器7向外输出，实现混合动力驱动系统的动力传输路径。
进一步地，本领域技术人员理解，在本实施例中，所述混合动力驱动系统中除了汽车发动机1之外的其他部件(及其连接方式)构成了本发明所述的混合动力电驱动单元。具体地，参考图3和图4，所述用于汽车的混合动力电驱动单元包括主驱动电机17、集成启动发电机4、差速器7、主轴8、第一级减速装置9、主离合器16及第一离合器15，所述主轴8连接所述主驱动电机17，所述主离合器16的主动盘2连接集成启动发电机4以及汽车的发动机1，所述主离合器16的从动盘3连接所述主轴8，所述主驱动电机17通过所述第一离合器15连接所述第一级减速装置9，所述混合动力电驱动单元通过所述第一级减速装置9输出动力。具体地，所述电驱动单元的连接方式可以参照本实施例所描述的混合动力驱动系统来进行，在此不予赘述。本领域技术人员理解，所述混合动力驱动单元可以作为混合动力汽车的独立工作部件进行设计和制作，例如，作为一个独立的部件提供给整车制造商，从而实现集成化的技术效果。
优选地，在本实施例中，所述主轴8及第一齿轮轴10在所述混合动力驱动系统中同轴设置，优选地，所述第一齿轮轴10采用空心轴的方式设置在所述主轴8的外圈。本领域技术人员理解，这并不影响本发明的实质内容，这并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
进一步地，在本具体实施方式中，所述主离合器16的从动盘3优选地通过减震弹簧19与所述主轴8的一端连接。本领域技术人员理解，所述主离合器16的从动盘3还可以通过其他弹性装置与主轴8进行连接，只要能够达到减震的技术目的即可，在此不予赘述。
进一步地，本领域技术人员理解，本发明提供的混合动力驱动系统通过所述第一级减速装置9输出动力。具体地，所述第一级减速装置9包括一个第一级主动齿轮、一个第一级从动齿轮，在本实施例中，所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮设置在所述第一齿轮轴10上。优选地，所述第一级减速装置9还可以包括一个过桥齿轮，即所述第一级主动齿轮和第一级从动齿轮根据需要可以通过所述过桥齿轮圈进行啮合，以改变速差输出与主轴8的中心距。具体地，在本实施例中，所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮与所述第一齿轮轴10的一端连接，在垂直于主轴8方向上，所述第一级主动齿轮与过桥齿轮啮合且所述过桥齿轮与第一级从动齿轮啮合，所述第一级从动齿轮再与差速器7的外壳连接。本领域技术人员理解，上述设计实现了所述混合动力驱动系统输出的动力传输，当所述第一离合器15结合时，所述混合动力驱动系统通过所述第一齿轮轴10向第一级减速装置9输出动力，此时所述第一级减速装置9的减速比相当于所述第一级从动齿轮与第一级主动齿轮的齿数比，实现所述混合动力驱动系统的最终输出扭矩的增大。
进一步地，在本实施例中，所述主离合器16设置在所述集成启动发电机转子支架41与主轴8形成的空间内。具体地，参考图3，所述主离合器16的主动盘2设置在靠近所述发动机1的一侧的空间内并与所述集成启动发电机转子支架41连接，所述主离合器16的从动盘3设置在靠近所述主轴8的一侧的空间内。此时，本实施例可以在不增大本发明提供的混合动力驱动系统的体积且不改变所述混合动力驱动系统其他部件设置方式的情况下，布置所述主离合器16，充分利用了混合动力驱动系统的内部空间，使得混合动力驱动系统的设计更加紧凑。本领域技术人员理解，由于所述主离合器16的主动盘2与所述集成启动发电机转子支架41连接，故优选地，本发明将所述主离合器16的从动盘3设置在所述主离合器16的主动盘2与集成启动发电机4连接机构的内部，在此不予赘述。
再进一步地，在本实施例中，优选地取消飞轮，即将所述集成启动发电机转子42、转子支架41及主离合器16的主动盘2的旋转惯量设计等效传统发动机飞轮，从而取消传统发动机飞轮。本发明的设计使得应用本发明的汽车可以取消发动机飞轮，从而使得混合动力电驱动单元与发动机连接更加紧凑。
进一步地，在本实施例中，所述第一离合器15设置在所述主驱动电机转子支架14与主轴8形成的空间内。具体地，参考图3，所述第一离合器15设置在所述主驱动电机转子支架14与主轴8形成的空间内靠近所述主离合器16的一侧，所述第一离合器15的主动盘连接所述主驱动电机转子支架14，所述第一离合器15的从动盘连接所述第一齿轮轴10的一端。类似地，本实施例可在不增大本发明提供的混合动力驱动系统的体积且不改变所述混合动力驱动系统其他部件设置方式的情况下布置所述第一离合器15，充分利用混合动力驱动系统的内部空间，使得混合动力驱动系统的设计更加紧凑。本领域技术人员理解，所述第一离合器15也可采取其他设置方式及连接方式，只要其能实现控制所述混合动力驱动系统的动力输出即可，不赘述。
图6示出了根据本发明的第一实施例的，本发明提供的用于汽车的两离合器式混合动力驱动系统的工作模式表。参考上述图2、图3及图6，本领域技术人员理解，汽车混合动力驱动系统使用本发明第一实施例所提供的混合动力驱动系统后，通过离合器控制系统控制第一离合器15的离合可实现所述混合动力驱动系统不同工作状态的转换，车辆混合动力驱动系统通过所述第一离合器15的离合实现混合动力驱动系统与车轮20间动力断开与连接，即当所述第一离合器15结合时，所述混合动力驱动系统能够向车轮20输出动力，当所述第一离合器15分离时，所述混合动力驱动系统不向车轮20输出动力。相应地，汽车混合动力整车控制系统根据驾驶者的油门/制动踏板输入要求分别对发动机1、集成启动发电机4、主驱动电机17进行控制，从而使混合动力汽车实现各种工作模式。具体地，在本实施例中，至少基于图2所示车辆混合动力驱动系统的架构，可以针对主驱动电机17提供至少空档驻车模式、停车充电模式、急加速模式、纯电驱动模式、混合动力并联驱动模式、行车充电串联工作模式、行车充电并联工作模式以及制动减速能量回收模式等工作模式。
本领域技术人员理解，在本实施例中，实现上述控制模式的混合动力驱动系统包括主轴8、主离合器16、第一级减速装置9、主驱动电机17、集成启动发电机4及发动机1，还包括实现本发明控制混合动力输出的停止及启动的第一离合器15及第一齿轮轴10。具体地，在本实施例中，所述主离合器16的主动盘2与所述发动机1及所述集成启动发电机转子支架41连接，主离合器16的从动盘3通过减震弹簧19与所述主轴8的一端连接，所述主轴8远离主离合器16的一端连接所述主驱动电机转子支架14，所述主驱动电机转子支架14通过所述第一离合器15依次连接所述第一齿轮轴10及所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮，所述第一级从动齿轮连接所述差速器7。
具体地，下面分别描述基于第一实施例的工作模式：
1)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于空档驻车模式时，所述车辆混合动力驱动系统的发动机1、主驱动电机17及集成启动发电机4三个动力源与车轮20动力断开，该模式下控制所述主离合器16及第一离合器15分离，控制所述发动机1、主驱动电机17及集成启动发电机4停止工作。本领域技术人员理解，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于空档驻车模式时，从而断开混合动力驱动系统动力源与车轮20之间的动力连接，实现车辆空档驻车功能以及防止车辆故障需要拖车时因电势过高损坏电机及逆变器。
2)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于停车充电模式时，所述集成启动发电机4在汽车停止时进行利用发动机1输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电，该模式下控制所述主离合器16及第一离合器15分离，混合动力汽车的整车控制器控制集成启动发电机4首先进入启动模式，对发动机1进行点火工作，然后所述集成启动发电机4进入发电工作模式，对电池组进行充电，所述主驱动电机17不工作。本领域技术人员理解，只有在整车控制器发现电池电量过低时，例如长时间停车且空调处于工作状态下，才有必要进入停车充电模式。
3)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于急加速模式时，所述混合动力驱动系统利用所述发动机1、集成启动发电机4及主驱动电机17输出的动力共同驱动汽车行驶，该模式下控制所述发动机1、主驱动电机17及集成启动发电机4进行动力输出，控制所述主离合器16及第一离合器15结合。本领域技术人员理解，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆需要急加速时，发动机1、主驱动电机17和集成启动发电机4共同工作输出动力驱动车辆，实现最大化地输出所述混合动力驱动系统的动力。
4)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于纯电驱动模式时，所述混合动力驱动系统利用所述主驱动电机17输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述主驱动电机17进行动力输出，所述发动机1及集成启动发电机4停止工作，控制所述主离合器16分离、所述第一离合器15结合。本领域技术人员理解，在车辆需求功率低于主驱动电机17所能提供的驱动功率，且电池组电量足够时，主驱动电机17单独驱动车辆，电池组为主驱动电机17提供电能，所述混合动力驱动系统将主驱动电机17输出的动力向车轮20输出。
5)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于混合动力并联驱动模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1及主驱动电机17或集成启动发电机4输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述发动机1和主驱动电机17或集成启动发电机4二者之一(根据总体效率由整车控制器进行判断)进行动力输出，控制所述主离合器16及第一离合器15结合。本领域技术人员理解，在车辆长距离正常行驶时，所述发动机1与所述主驱动电机17或集成启动发电机4两个电机之一共同驱动车辆，所述混合动力驱动系统将发动机1与所述主驱动电机17或集成启动发电机4两个电机之一的动力向车轮20输出。
6)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电串联模式时，混合动力驱动系统利用发动机1输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电、利用所述主驱动电机17输出的动力驱动汽车。该模式下控制所述发动机1驱动所述集成启动发电机4进行发电工作，主驱动电机17进行动力输出工作，控制所述第一离合器15结合、所述主离合器16分离。本领域技术人员理解，在车辆长时间低速行驶(如拥堵路况下)，主离合器16由于机械速比和发动机1最低工作转速的限制无法结合时，所述主驱动电机17驱动车辆，所述集成启动发电机4进入发电模式，所述主驱动电机17需要的电能由所述集成启动发电机4提供，不足或多余部分由电池组提供或吸收，所述混合动力驱动系统将主驱动电机17的动力通过主减速装置向车轮20输出。
7)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电并联模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1及主驱动电机17输出的动力驱动汽车行驶，同时利用集成启动发电机4进行发电对混合动力汽车的电池组进行充电。该模式下控制所述发动机1及主驱动电机17进行动力输出工作，所述集成启动发电机4进行发电工作，控制所述主离合器16及第一离合器15结合。此工况下发动机1的功率部分与主驱动电机17一起直接参与驱动，其余部分由集成启动发电机4发电后给电池充电。本领域技术人员理解，只有在某些特定工况下，例如长距离爬坡工况，且电池因功率或能量受限不足以提供主驱动电机17所需功率，或主驱动电机17提供的扭矩不足以单独驱动车辆克服阻力，才需要由整车控制器控制混合动力驱动系统进入该工作模式。
8)在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速能量回收模式时，根据主离合器16的离/合状态、制动功率需求、发电效率以及电池允许的充电功率，由整车控制器(系统)决定所述集成启动发电机4和/或主驱动电机17通过所述第一级减速装置9在汽车制动时进行能量回收。该模式下控制所述主驱动电机17和/或集成启动发电机4进行发电。本领域技术人员理解，在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速模式时，此时混合动力驱动系统的电机控制器控制所述主驱动电机17和/或集成启动发电机4通过所述第一级减速装置9在汽车制动时进行能量回收并给电池组进行充电。
图4及图5示出了根据本发明的第二实施例的，本发明提供的用于汽车的三离合器式混合动力驱动系统的结构示意图和机械结构图，其中图4仅仅示出该驱动系统的各部件简要连接关系，图5示出了该驱动系统的各部件详细机械连接方式。下面以图5为例来描述本具体实施方式，其中，所述混合动力驱动系统包括主轴8、主离合器16、第一级减速装置9、主驱动电机17、集成启动发电机4及发动机1，所述混合动力驱动系统还包括第一离合器15、第一齿轮轴10、第二离合器12、第二齿轮轴11、第三齿轮轴6及第二级减速装置5。所述主离合器16的主动盘2与所述发动机1及所述集成启动发电机转子支架41连接；具体地，在本实施例中，所述主动盘2靠近中心的部分与所述发动机1直接连接，相应地，所述主离合器16的主动盘2在远离中心的外缘处连接所述集成启动发电机转子支架41。所述主离合器16的从动盘3与所述主轴8的一端连接；具体地，在本具体实施方式中，所述从动盘3的中心部分连接所述主轴8。所述主轴8远离主离合器16的一端连接所述主驱动电机转子支架14。所述主驱动电机转子支架14通过所述第一离合器15连接所述第一齿轮轴10的一端，所述的第一齿轮轴10的另一端连接所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮。所述主驱动电机转子支架14通过所述第二离合器12连接所述第二齿轮轴11的一端，所述第二齿轮轴11的另一端连接所述第二级减速装置5的第二级主动齿轮，所述第二级减速装置5的第二级从动齿轮通过所述第三齿轮轴6连接所述第一级减速装置9的过桥齿轮。所述第一级从动齿轮连接所述差速器7。
在本实施例中，参考图5，所述发动机1和集成启动发电机4同时与主离合器16的主动盘2进行连接，本领域技术人员理解，上述设计使得所述发动机1与集成启动发电机4保持动力连接，即所述发动机1能够向所述集成启动发电机4输出动力，所述集成启动发电机4既能够利用发动机1输出的动力进行发电，也能够与发动机1一起输出动力。所述主轴8用于传输所述混合动力驱动系统各动力源的动力，所述混合动力驱动系统通过控制所述主离合器16的离合来实现控制所述发动机1及集成启动发电机4与所述主轴8的动力连接与断开。具体地，所述主离合器16的从动盘3连接所述主轴8，使得混合动力驱动系统能够通过控制所述主离合器16的离合来控制所述发动机1和集成启动发电机4是否向车轮20直接输出机械动力；所述主轴8与所述主驱动电机转子支架14直接连接，使得所述发动机1及集成启动发电机4输出的动力能够传输至所述主驱动电机转子支架14上，实现混合动力驱动系统三个动力源的动力耦合。所述混合动力驱动系统通过控制所述第一离合器15及第二离合器12实现控制所述混合动力驱动系统动力输出的停止、启动及档位切换。具体地，所述第二离合器12的主动盘设置在所述主驱动电机转子支架14上，使得所述混合动力驱动系统能够通过第二离合器12的从动盘连接所述第二齿轮轴11，将动力经所述第二离合器12、第二齿轮轴11、第二级减速装置5、第三齿轮轴6、第一级减速装置9及差速器7后向外输出，实现混合动力驱动系统一档(低速档)的动力传输路径；所述第一离合器15的主动盘设置在所述主驱动电机转子支架14上，使得所述混合动力驱动系统通过第一离合器15的从动盘连接所述第一齿轮轴10，将动力经所述第一离合器15、第一齿轮轴10、第一级减速装置9及差速器7向外输出，实现混合动力驱动系统二档(高速档)的动力传输路径。
进一步地，在本实施例中，所述混合动力驱动系统中除了汽车发动机1之外的其他部件及其连接方式构成了与本实施例对应的混合动力电驱动单元。参考图4及图5，所述混合动力电驱动单元包括主驱动电机17、集成启动发电机4、差速器7、主轴8、第一级减速装置9、主离合器16、第一离合器15、第二离合器12及第二级减速装置5，所述主轴8连接所述主驱动电机17，所述主离合器16的主动盘2连接集成启动发电机4以及汽车的发动机1，所述主离合器16的从动盘3连接所述主轴8，所述混合动力电驱动单元通过所述第一级减速装置9输出动力，所述主驱动电机17通过所述第一离合器15连接所述第一级减速装置9，所述主驱动电机17通过所述第二离合器12连接所述第二级减速装置5，再通过所述第二级减速装置5连接所述第一级减速装置9。具体地，所述电驱动单元的连接方式可参考本实施例描述的混合动力驱动系统来进行，在此不予赘述。类似地，本领域技术人员理解，根据本实施例的所述混合动力驱动单元可以作为混合动力汽车的独立工作部件进行设计和制作，例如作为一个独立的部件提供给整车制造商，实现集成化的技术效果。
本领域技术人员理解，当所述混合动力驱动系统在一档模式下，输出的动力经第二级减速装置5及第一级减速装置9减速后输出，动力输出的扭矩大，转速小，能够满足汽车在起动、上坡及急加速等情况下的工作需要；而当所述混合动力驱动系统在二档模式下，输出的动力经第一级减速装置9减速后输出，动力输出的扭矩小、转速大，能够满足汽车中高速行驶等情况下的工作需要，其具体工作方式和控制模式在下文中具体描述，在此不予赘述。进一步地，本发明提供的汽车混合动力驱动系统两个档位的选择使得即使对主驱动电机17的要求适当降低也能够满足混合动力汽车的扭矩输出要求和高速行驶要求，而且使得混合动力汽车的并联驱动工作能够适应的工况条件范围扩大，同时所述主驱动电机17的工作效率也得到进一步地优化。
进一步地，在本实施例中，所述主离合器16设置在所述集成启动发电机转子支架41与主轴8形成的空间内。参考图5，所述主离合器16的主动盘2设置空间内靠近所述发动机1的一侧并与所述集成启动发电机转子支架41连接，所述主离合器16的从动盘3设置在空间内靠近所述主轴8的一侧。具体地，所述主离合器16的设置方式和技术效果可以参考上述图2及图3所示实施例，在此不予赘述。
再进一步地，在本具体实施方式中，可以将所述集成启动发电机转子42、转子支架41及主离合器16的主动盘2的旋转惯量设计等效传统发动机飞轮，从而取消传统发动机飞轮。类似地，其设置方式可参考上述图2及图3所示实施例，在此不予赘述。
进一步地，在本实施例中，所述第一离合器15及第二离合器12设置在所述主驱动电机转子支架14与主轴8形成的空间内。具体地，参考图5，所述第一离合器15的主动盘连接所述主驱动电机转子支架14，所述第一离合器15的从动盘连接所述第一齿轮轴10的一端；相应地，所述第二离合器12的主动盘连接所述属主驱动电机转子支架14，所述第二离合器12的从动盘连接所述第二齿轮轴11的一端。此时，本具体实施方式可以在不增大本发明提供的混合动力驱动系统的体积且不改变所述混合动力驱动系统其他部件设置方式的情况下，布置所述第一离合器15及第二离合器12，充分利用了混合动力驱动系统的内部空间，使得混合动力驱动系统的设计更加紧凑。
进一步地，在本具体实施方式中，所述主轴8、第一齿轮轴10及第二齿轮轴11在所述混合动力驱动系统中同轴设置，所述第二齿轮轴11及第一齿轮轴10采用空心轴的方式设置依次设置在所述主轴8的外圈，这并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
进一步地，在本具体实施方式中，所述主离合器16的从动盘3优选地通过减震弹簧19与所述主轴8的一端连接。本领域技术人员理解，所述主离合器16的从动盘3还可以通过其他弹性装置与主轴8进行连接，只要能够达到减震的技术目的即可，在此不予赘述。
进一步地，本领域技术人员理解，本发明提供的混合动力驱动系统通过所述第一级减速装置9输出动力。在本实施例中，所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮设置在所述第一齿轮轴10上，所述第二级减速装置5的第二级主动齿轮设置在所述第二齿轮轴11上。具体地，所述第一级减速装置9包括一个第一级主动齿轮、一个第一级从动齿轮和一个过桥齿轮，即所述第一级主动齿轮和第一级从动齿轮根据需要还优选地通过所述过桥齿轮圈进行啮合，以改变速差输出与主轴8的中心距。其中，所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮与所述第一齿轮轴10的一端连接，在垂直于主轴8方向上，所述第一级主动齿轮与过桥齿轮啮合且所述过桥齿轮与第一级从动齿轮啮合，所述第一级从动齿轮再与差速器7的外壳连接。所述第二级减速装置5包括一个第二级主动齿轮和一个第二级从动齿轮，所述第二级减速装置5的第二级主动齿轮与所述第二齿轮轴11的一端连接，所述第二级主动齿轮在垂直于主轴8方向上与第二级从动齿轮啮合，所述第二级从动齿轮连接所述第三齿轮轴6的一端，所述第三齿轮轴6的另一端连接所述第一级减速装置9的过桥齿轮。具体地，在本实施例中，所述第三齿轮轴6平行于主轴8设置，有利于本发明提供的混合动力驱动系统及相应的混合动力两级电驱动单元内部齿轮轴的布置。本领域技术人员理解，上述设计使得所述混合动力驱动系统输出的动力可以实现两种路径的传输，当所述第一离合器15结合时，此时所述第二离合器12分离，所述混合动力驱动系统通过所述第一齿轮轴10向第一级减速装置9输出动力，此时所述第一级减速装置9的减速比为所述第一级从动齿轮与第一级主动齿轮的齿数比，实现了所述混合动力驱动系统二档的减速以及增大输出扭矩的工作；当所述第二离合器12结合时，此时所述第一离合器15分离，所述混合动力驱动系统通过所述第二齿轮轴11向第二级减速装置5及第一级减速装置9输出动力，此时所述第二级减速装置5及第一级减速装置9的减速比为所述第二级从动齿轮与第二级主动齿轮的齿数比和所述第一级从动齿轮与过桥齿轮的齿数比之积，实现了所述混合动力驱动系统一档的减速以及增大输出扭矩的工作。
更进一步地，本发明提供的混合动力汽车在从一档至二档(升档)或从二档至一档(降档)转换时，混合动力汽车的整车控制器还能够通过第一和第二离合器12控制机构进行离/合同步协调，实现不间断动力换档(powershift)功能在混合动力汽车中的应用，保证换档时通过第一离合器15和第二离合器12的同步离/合控制。本领域技术人员理解，本发明的第一齿轮轴10及第二齿轮轴11这两根输出轴的动力都要和所述电驱动单元的最终输出轴联动在一起，将动力输送到车轮20上。具体地，当混合动力汽车档位转换时，整车控制器通过同时控制第一离合器15和第二离合器12，使得当其中一个离合器进行分离时，另一个离合器同时进行结合，保证所述混合动力驱动系统输出的动力始终能通过第一离合器15或第二离合器12向车轮20输出，实现不间断动力换档功能。其具体实施方案可以参照其他专利文件或现有技术进行，在此不予赘述。
进一步地，本实施例提供的第一离合器15及第二离合器12是干式离合器或湿式离合器组合相搭配的，即第一离合器15可以是干式离合器或湿式离合器，第二离合器12也可以是干式离合器或湿式离合器。在本实施例中，优选地，尤其是在的内部空间足够放置两个干式离合器的情况下，所述第一离合器15及第二离合器12都采用干式离合器。次优地，在的内部空间只足以放置一个干式离合器和一个湿式离合器的情况下，所述第一离合器15与第二离合器12组合采用一个干式离合器和一个湿式离合器；再具体地，当车辆设计主要用于中高速行驶时，则所述第一离合器15采用干式离合器，当车辆设计主要用于中低速行驶时，则所述第二离合器12采用干式离合器。再次优地，尤其是在的内部空间不足以放置一个干式离合器和一个湿式离合器的情况下，所述第一离合器15与第二离合器12都采用湿式离合器。类似地，本领域技术人员理解，图2或图3所示第一离合器也可以采用干式离合器或湿式离合器，例如优选地采用干式离合器，在此不赘述。
图7示出了根据本发明的第二实施例的，本发明提供的用于汽车的三离合器式混合动力驱动系统的工作模式表。参考上述图4、图5及图7，本领域技术人员理解，汽车混合动力驱动系统使用本实施所提供的混合动力驱动系统后，离合器控制系统可以通过控制第一离合器15及第二离合器12的离合，来实现所述混合动力驱动系统不同工作状态的转换，车辆混合动力驱动系统通过所述第一离合器15及第二离合器12的离合实现混合动力驱动系统与车轮20间动力断开与连接以及档位切换，即当所述第一离合器15结合且第二离合器12分离或者所述第一离合器15分离且第二离合器12结合时，所述混合动力驱动系统能够向车轮20输出动力，当所述第一离合器15及第二离合器12分离时，所述混合动力驱动系统不能向车轮20输出动力，当所述混合动力驱动系统换档时，所述混合动力驱动系统能够改变动力输出扭矩。相应地，汽车混合动力整车控制系统根据驾驶者的油门/制动踏板输入要求分别对发动机1、集成启动发电机4、主驱动电机17进行控制并能够根据驾驶者的功率需求优化选择高效的动力源，从而使混合动力汽车实现各种工作模式。具体地，在本实施例中，至少基于图4所示车辆混合动力驱动系统的架构，可以针对所述主驱动电机17提供至少空档驻车模式、停车充电模式、急加速及换档模式、纯电驱动及换档模式、混合动力并联驱动及换档模式、行车充电串联工作及换档模式、行车充电并联工作及换档模式以及制动减速能量回收模式等工作模式。
本领域技术人员理解，优选地，本实施例提供的能够实现上述控制模式的混合动力驱动系统包括主轴8、主离合器16、第一级减速装置9、主驱动电机17、集成启动发电机4及发动机1，还包括实现本发明控制混合动力输出的停止、启动及档位切换的第一离合器15、第一齿轮轴10、第二离合器12、第二齿轮轴11、第三齿轮轴6及第二级减速装置5。具体地，在本实施例中，所述主离合器16的主动盘2与所述发动机1及所述集成启动发电机转子支架41连接，主离合器16的从动盘3通过减震弹簧19与所述主轴8的一端连接，所述主轴8远离主离合器16的一端连接所述主驱动电机转子支架14，所述主驱动电机转子支架14通过所述第一离合器15依次连接所述第一齿轮轴10及所述第一级减速装置9的第一级主动齿轮，所述主驱动电机转子支架14通过所述第二离合器12依次连接所述第二齿轮轴11及所述第二级减速装置5的第二级主动齿轮，所述第二级从动齿轮通过所述第三齿轮轴6连接所述第一级减速装置9的过桥齿轮，所述第一级从动齿轮连接所述差速器7。
进一步地，本领域技术人员理解，本实施例提供的车辆三离合器混合动力驱动系统在各模式下切换档位时能够实现不间断动力换档功能，保证换档时通过第一离合器15和第二离合器12的同步离/合控制。其具体地控制方式参照上述第二个具体实施方式来进行，不赘述。
具体地，下面分别描述上述第二实施例的工作模式：
1)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于空档驻车模式时，所述车辆混合动力驱动系统的发动机1、主驱动电机17及集成启动发电机4三个动力源与车轮20动力断开，该模式下控制所述主离合器16、第一离合器15及第二离合器12分离，控制所述发动机1、主驱动电机17及集成启动发电机4停止工作。本领域技术人员理解，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于空档驻车模式时，从而断开混合动力驱动系统动力源与车轮20之间的动力连接，实现车辆空档驻车功能以及防止车辆故障需要拖车时因电势过高损坏电机及逆变器。
2)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于停车充电模式时，所述集成启动发电机4在汽车停止时进行利用所述发动机1输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电，该模式下控制所述主离合器16、第一离合器15及第二离合器12分离，车辆整车控制器控制集成启动发电机4首先进入启动模式，对所述发动机1进行点火工作，然后所述集成启动发电机4进入发电工作模式，对电池组进行充电，所述主驱动电机17不工作。本领域技术人员理解，只有在整车控制器发现电池电量过低时，例如长时间停车且空调处于工作状态下，才有必要进入停车充电模式。
3)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于急加速及换档模式时，所述混合动力驱动系统利用所述发动机1、集成启动发电机4及主驱动电机17输出的动力共同驱动汽车行驶并进行换档功能，该模式下控制所述发动机1、主驱动电机17及集成启动发电机4进行动力输出工作，控制所述主离合器16及第二离合器12结合、所述第一离合器15分离实现该模式下的一档功能，控制所述主离合器16及第一离合器15结合、所述第二离合器12分离实现该模式下的二档功能。本领域技术人员理解，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆需要急加速模式时，在车辆需求功率大于发动机1效率优化功率时，所述发动机1、主驱动电机17和集成启动发电机4共同工作输出动力驱动车辆，实现最大化地输出所述混合动力驱动系统的动力。
4)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于纯电驱动及换档模式时，所述混合动力驱动系统利用所述主驱动电机17输出的动力驱动汽车行驶并进行换档，该模式下控制所述主驱动电机17进行动力输出，所述发动机1及集成启动发电机4停止工作，控制所述主离合器16及第一离合器15分离、所述第二离合器12结合实现该模式下的一档功能，控制所述主离合器16及第二离合器12分离、所述第一离合器15结合实现该模式下的二档功能。本领域技术人员理解，在车辆需求功率低于主驱动电机17所能提供的驱动功率，且电池组电量足够时，主驱动电机17单独驱动车辆，电池组为主驱动电机17提供电能，所述混合动力驱动系统将主驱动电机17输出的动力向车轮20输出。
5)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于混合动力并联驱动及换档模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1及主驱动电机17或集成启动发电机4输出的动力驱动汽车行驶并进行换档，该模式下控制所述发动机1和主驱动电机17或集成启动发电机4二者之一(根据总体效率由整车控制器进行判断)进行动力输出工作，控制所述主离合器16及第二离合器12结合、所述第一离合器15分离实现该模式下的一档功能，控制所述主离合器16及第一离合器15结合、所述第二离合器12分离实现该模式下的二档功能。本领域技术人员理解，在车辆长距离正常行驶，所述发动机1与所述主驱动电机17或集成启动发电机4两个电机之一共同驱动车辆，所述混合动力驱动系统将发动机1与所述主驱动电机17或集成启动发电机4两个电机之一的动力向车轮20输出。
6)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电及换档串联模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电、利用所述主驱动电机17输出的动力驱动汽车行驶并进行换档。该模式下控制所述发动机1进行驱动所述集成启动发电机4进行发电工作，主驱动电机17进行动力输出工作，控制所述第二离合器12结合、所述主离合器16及第一离合器15分离实现该模式下的一档功能，控制所述第一离合器15结合、所述主离合器16及第二离合器12分离实现该模式下的二档功能。本领域技术人员理解，在车辆长时间低速行驶(如拥堵路况下)，主离合器16由于机械速比和所述发动机1最低工作转速的限制无法结合时，所述主驱动电机17驱动车辆，所述集成启动发电机4进入发电模式，所述主驱动电机17需要的电能由所述集成启动发电机4提供，不足或多余部分由电池组提供或吸收，所述混合动力驱动系统将主驱动电机17的动力向车轮20输出。
7)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电及换档并联模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1及主驱动电机17输出的动力驱动汽车行驶，同时利用集成启动发电机4进行发电对混合动力汽车的电池组进行充电，并进行换档。该模式下控制所述发动机1及主驱动电机17进行动力输出工作，所述集成启动发电机4进行发电工作，控制所述主离合器16及第二离合器12结合、所述第一离合器15分离实现该模式下的一档功能，控制所述主离合器16及第一离合器15结合、所述第二离合器12分离实现该模式下的二档功能。此工况下发动机1的功率部分与主驱动电机17一起直接参与驱动，其余部分由集成启动发电机4发电后给电池充电。本领域技术人员理解，只有在某些特定工况下，例如长距离爬坡工况，且电池因功率或能量受限不足以提供主驱动电机17所需功率，或主驱动电机17提供的扭矩不足以单独驱动车辆克服阻力，才需要由整车控制器控制混合动力驱动系统进入该工作模式。
8)在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速能量回收模式时，根据主离合器16的离/合状态、制动功率需求、发电效率以及电池允许的充电功率，由整车控制器决定所述集成启动发电机4和/或主驱动电机17通过所述第一级减速装置9在汽车制动时进行能量回收。该模式下控制所述主驱动电机17和/或集成启动发电机4进行发电。本领域技术人员理解，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速模式时，此时混合动力驱动系统的电机控制器控制所述主驱动电机17和/或集成启动发电机4在汽车制动时进行能量回收并给电池组进行充电。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (47)

1.一种用于汽车的混合动力电驱动单元，包括主驱动电机、集成启动发电机、差速器、主轴、第一级减速装置及主离合器，所述主轴连接所述主驱动电机，所述主离合器的主动盘连接集成启动发电机以及汽车的发动机，所述主离合器的从动盘连接所述主轴，所述混合动力电驱动单元通过所述第一级减速装置输出动力，其特征在于，所述混合动力电驱动单元还包括第一离合器，所述主驱动电机通过所述第一离合器连接所述第一级减速装置。
2.根据权利要求1所述的混合动力电驱动单元，其特征在于，所述混合动力电驱动单元还包括第一齿轮轴，所述第一离合器通过所述第一齿轮轴连接所述第一级减速装置。
3.根据权利要求2所述的混合动力电驱动单元，其特征在于，所述第一离合器的从动盘通过所述第一齿轮轴连接所述第一级减速装置的第一级主动齿轮，所述第一离合器的主动盘连接所述主驱动电机的转子支架，且所述主驱动电机转子支架连接所述主轴。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合动力电驱动单元，其特征在于，所述混合动力电驱动单元还包括第二离合器及第二级减速装置，所述主驱动电机通过所述第二离合器连接所述第二级减速装置，再通过所述第二级减速装置连接所述第一级减速装置。
5.根据权利要求4所述的混合动力电驱动单元，其特征在于，所述混合动力电驱动单元还包括第二齿轮轴及第三齿轮轴，所述第二离合器通过所述第二齿轮轴连接所述第二级减速装置，所述第二级减速装置通过所述第三齿轮轴连接所述第一级减速装置。
6.根据权利要求5所述的混合动力电驱动单元，其特征在于，所述第二离合器的从动盘通过所述第二齿轮轴连接所述第二级减速装置的第二级主动齿轮，所述第二级从动齿轮通过所述第三齿轮轴连接所述第一级减速装置的过桥齿轮，所述第二离合器的主动盘连接所述主驱动电机的转子支架，所述主驱动电机转子支架连接所述主轴。
7.一种用于汽车的混合动力驱动系统，包括主驱动电机、集成启动发电机、发动机、主轴、第一级减速装置及主离合器，所述主轴连接所述主驱动电机，所述主离合器的主动盘连接集成启动发电机以及汽车的发动机，所述主离合器的从动盘连接所述主轴，所述混合动力驱动系统通过所述第一级减速装置输出动力，其特征在于，所述混合动力驱动系统还包括第一离合器，所述主驱动电机通过所述第一离合器连接所述第一级减速装置。
8.根据权利要求7所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统还包括第一齿轮轴，所述第一离合器通过所述第一齿轮轴连接所述第一级减速装置。
9.根据权利要求8所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一离合器的从动盘通过所述第一齿轮轴连接所述第一级减速装置的第一级主动齿轮，所述第一离合器的主动盘连接所述主驱动电机的转子支架，且所述主驱动电机转子支架连接所述主轴。
10.根据权利要求8或9所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述主轴及第一齿轮轴同轴设置。
11.根据权利要求10所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮轴采用空心轴的方式设置在所述主轴的外圈。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统还包括第二离合器及第二级减速装置，所述主驱动电机通过所述第二离合器连接所述第二级减速装置，再通过所述第二级减速装置连接所述第一级减速装置。
13.根据权利要求12所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统还包括第二齿轮轴及第三齿轮轴，所述第二离合器通过所述第二齿轮轴连接所述第二级减速装置，所述第二级减速装置通过所述第三齿轮轴连接所述第一级减速装置。
14.根据权利要求13所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二离合器的从动盘通过所述第二齿轮轴连接所述第二级减速装置的第二级主动齿轮，所述第二级从动齿轮通过所述第三齿轮轴连接所述第一级减速装置的过桥齿轮，所述第二离合器的主动盘连接所述主驱动电机的转子支架，所述主驱动电机转子支架连接所述主轴。
15.根据权利要求13或14所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述主轴、第一齿轮轴及第二齿轮轴同轴设置。
16.根据权利要求15所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮轴及第二齿轮轴采用空心轴的方式设置在所述主轴的外圈。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第三齿轮轴平行于所述主轴设置。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，通过控制所述第一离合器和第二离合器的同步离/合，实现不间断动力换档。
19.根据权利要求7至18中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一离合器设置在所述主驱动电机转子支架与主轴形成的空间内。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二离合器设置在所述主驱动电机转子支架与主轴形成的空间内。
21.根据权利要求7至20中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述主离合器设置在所述集成启动发电机转子支架与主轴形成的空间内。
22.根据权利要求7至21中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述主离合器的主动盘直接连接所述集成启动发电机的转子支架。
23.根据权利要求7至22中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述集成启动发电机的转子、转子支架以及主离合器主动盘的转动惯量等效于传统发动机的飞轮。
24.根据权利要求7至23中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一级减速装置包括一个第一级主动齿轮、一个第一级从动齿轮和一个过桥齿轮，其中，所述第一级主动齿轮在垂直于主轴方向上与过桥齿轮啮合，所述过桥齿轮与第一级从动齿轮啮合，所述第一级从动齿轮再与差速器的外壳连接。
25.根据权利要求7至24中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二级减速装置包括一个第二级主动齿轮和一个第二级从动齿轮，所述第二级主动齿轮在垂直于主轴方向上与第二级从动齿轮啮合。
26.根据权利要求7至25中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述主离合器的从动盘通过减震弹簧与所述主轴的一端连接。
27.根据权利要求1至6中任一项所述的混合动力电驱动单元和/或根据权利要求7至26中任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一离合器和/或第二离合器是干式离合器或湿式离合器。
28.根据权利要求27所述的混合动力电驱动单元和/或混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一离合器是干式离合器、所述第二离合器是湿式离合器。
29.一种用于根据上述权利要求7至11任一项所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少对空档驻车模式、停车充电模式、急加速模式、纯电驱动模式、混合动力并联驱动模式、行车充电串联工作模式、行车充电并联工作模式以及制动减速能量回收模式进行控制。
30.根据权利要求29所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于空档驻车模式时，所述车辆混合动力驱动系统的发动机、主驱动电机及集成启动电三个动力源与车轮动力断开，该模式下控制所述主离合器及第一离合器分离，控制所述发动机、主驱动电机及集成启动发电机停止工作。
31.根据权利要求29或30所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于停车充电模式时，所述集成启动发电机在汽车停止时对发动机进行点火工作后利用发动机输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电，该模式下控制所述主离合器及第一离合器分离，控制所述发动机进行工作，所述集成启动发电机进行发电工作，所述主驱动电机停止工作。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于急加速模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机、主驱动电机及集成启动发电机输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述主离合器及第一离合器结合，控制所述发动机、主驱动电机及集成启动发电机进行动力输出工作。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于纯电驱动模式时，混合动力驱动系统利用所述主驱动电机输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述主离合器分离、第一离合器结合，控制所述主驱动电机进行动力输出工作，所述发动机及集成启动发电机停止工作。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于混合动力并联驱动模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机与主驱动电机或集成启动发电机两个电机之一输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述主离合器及一档离合器结合，控制所述发动机与主驱动电机或集成启动发电机两个电机之一进行动力输出工作。
35.根据权利要求29至34中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电串联模式时，混合动力驱动系统利用发动机输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电、利用所述主驱动电机输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述主离合器分离、一档离合器结合，控制所述发动机驱动所述集成启动发电机进行发电工作，主驱动电机进行动力输出工作。
36.根据权利要求29至35中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电并联模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机部分动力及主驱动电机输出的动力驱动汽车行驶，所述发动机其余动力驱动集成启动发电机发电对混合动力汽车的电池组进行充电，该模式下控制所述主离合器、一档离合器结合，控制所述发动机及主驱动电机进行动力输出工作，所述集成启动发电机进行发电工作。
37.根据权利要求29至36中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速能量回收模式时，所述集成启动发电机和/或主驱动电机在汽车制动时进行能量回收，该模式下控制所述主驱动电机和/或集成启动发电机进行发电工作。
38.一种用于根据上述权利要求12至28任一项所述的汽车的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少对空档驻车模式、停车充电模式、急加速及换档模式、纯电驱动及换档模式、混合动力并联驱动及换档模式、行车充电串联工作及换档模式、行车充电并联工作及换档模式以及制动减速能量回收模式进行控制。
39.根据权利要求38所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于空档驻车模式时，所述车辆混合动力驱动系统的发动机、主驱动电机及集成启动电三个动力源与车轮动力断开，该模式下控制所述主离合器、第一离合器及第二离合器分离，控制所述发动机、主驱动电机及集成启动发电机停止工作。
40.根据权利要求38或39所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于停车充电模式时，所述集成启动发电机在汽车停止时对发动机进行点火工作后利用发动机输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电，该模式下控制所述主离合器、第一离合器及第二离合器分离，控制所述发动机进行工作，所述集成启动发电机进行发电工作，所述主驱动电机停止工作。
41.根据权利要求38至40中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于急加速及换档模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机、主驱动电机及集成启动发电机输出的动力驱动汽车行驶并进行换档，该模式下控制所述发动机、主驱动电机及集成启动发电机进行动力输出工作，控制所述主离合器及第二离合器结合、所述第一离合器分离或控制所述主离合器及第一离合器结合、所述第二离合器分离实现混合动力驱动系统的一档或二档功能。
42.根据权利要求38至41中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于纯电驱动及换档模式时，混合动力驱动系统利用所述主驱动电机输出的动力驱动汽车行驶并进行换档，该模式下控制所述主驱动电机进行动力输出工作，所述发动机及集成启动发电机停止工作，控制所述第二离合器结合、所述主离合器及第一离合器分离或控制所述第一离合器结合、所述主离合器及第二离合器分离实现混合动力驱动系统的一档或二档功能。
43.根据权利要求38至42中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于混合动力并联驱动及换档模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机与主驱动电机或集成启动发电机两个电机之一输出的动力驱动汽车行驶并进行换档，该模式下控制所述发动机与主驱动电机或集成启动发电机两个电机之一进行动力输出工作，控制所述主离合器及第二离合器结合、所述第一离合器分离或控制所述主离合器及第一离合器结合、所述第二离合器分离实现混合动力驱动系统的一档或二档功能。
44.根据权利要求38至43中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电及换档串联模式时，混合动力驱动系统利用发动机输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电、利用所述主驱动电机输出的动力驱动汽车行驶并进行换档，该模式下控制所述发动机驱动所述集成启动发电机进行发电工作，所述主驱动电机进行动力输出工作，控制所述第二离合器结合、所述主离合器及第一离合器分离或控制所述第一离合器结合、所述主离合器及第二离合器分离实现混合动力驱动系统的一档或二档功能。
45.根据权利要求38至44中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于行车充电及换档并联模式时，混合动力驱动系统所述发动机部分动力及主驱动电机输出的动力驱动汽车行驶，所述发动机其余动力驱动集成启动发电机发电对混合动力汽车的电池组进行充电，并进行换档，该模式下控制所述发动机及主驱动电机进行动力输出工作，所述集成启动发电机进行发电工作，控制所述主离合器及第二离合器结合、所述第一离合器分离或控制所述主离合器及第一离合器结合、所述第二离合器分离实现混合动力驱动系统的一档或二档功能。
46.根据权利要求38至45中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述车辆混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速能量回收模式时，所述集成启动发电机和/或主驱动电机在汽车制动时进行能量回收，该模式下控制所述主驱动电机和/或集成启动发电机进行发电工作。
47.根据权利要求38至46中任一项所述的控制方法，其特征在于，通过控制所述第一离合器和第二离合器的同步离/合，实现在各模式下不间断动力换档。
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