CN102225684A - 混合动力汽车动力传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车动力传动系统，包括发动机、箱体、单向离合器、行星齿轮机构、电机转子、电机定子、耦合输出轴、制动器Ⅰ、制动器Ⅱ、变速器和动力输出轴，行星齿轮机构、电机转子和定子、耦合输出轴和变速器位于箱体内，发动机通过行星齿轮机构同变速器传动配合，行星架和耦合输出轴通过离合器Ⅰ传动，电机转子和耦合输出轴通过离合器Ⅱ传动，制动器Ⅰ用于制动行星架，制动器Ⅱ用于制动电机转子；本发明具有纯发动机/电机驱动、单自由度/两自由度混合驱动、发动机倒车、助力倒车、有/无发动机反拖的再生制动等工作模式，有效结合了行星差动动力耦合功能和变速器速比调节特性，对改善混合动力汽车的动力性和燃油经济性有很好的效果。

Description

混合动力汽车动力传动系统

技术领域

本发明涉及汽车传动系统，特别涉及一种混合动力汽车动力传动系统。

背景技术

面对全球石油资源日趋匮乏和环境污染极其严重的现状，人类必须走安全、节能、环保的汽车发展道路。由于纯电动汽车和燃料电池汽车相关关键技术仍未取得突破性进展，混合动力汽车成为目前解决问题最有效的方案。

动力耦合传动系统直接决定着混合动力汽车动力合成与分解性能、再生制动性能、工作模式完善程度及切换的灵活性与平顺性和整车的控制策略等，对混合动力汽车动力性和燃油经济性有显著影响。一般动力合成方式有：（1）通过一对齿轮/带轮/链轮实现转矩合成的混合驱动；（2）分别由发动机和电机实现四轮驱动，通过地面合成动力，实现混合驱动；（3）开发混合动力汽车专用的动力传动变速器，在变速器中实现动力合成。第一种方式工作模式少，有很大的局限性，对燃油经济性提高有限；第二种方式合成效率低，节能效果不理想；第三种方式通过开发结构紧凑、工作模式齐全且切换灵活、控制方便、集动力合成与变速于一体的动力传动系统将对汽车燃油经济性有很大提高。

因此需要一种新型的混合动力汽车动力传动系统，使其能将动力合成与变速集成一体，并能在多种工作状态下工作，以改善混合动力汽车的动力性和燃油经济性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种混合动力汽车动力传动系统，其将行星齿轮机构和变速器集成一体，结构紧凑，并具有纯发动机/电机驱动、单自由度/两自由度混合驱动、发动机倒车、助力倒车、有/无发动机反拖的再生制动等多种工作模式，有效结合了行星差动动力耦合功能和变速器速比调节特性，对改善混合动力汽车的动力性和燃油经济性有很好的效果。

本发明一种混合动力汽车动力传动系统，包括发动机、箱体、行星齿轮机构、电机转子、电机定子、耦合输出轴、变速器和动力输出轴，所述行星齿轮机构、电机转子、电机定子和耦合输出轴位于箱体内，发动机的输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，行星轮设置于行星架上，行星轮与齿圈内啮合，行星轮与太阳轮外啮合；

电机定子固定设置在箱体上，发动机的输出轴与齿圈传动配合，太阳轮外套于耦合输出轴并与其转动配合，太阳轮与电机转子同轴固定连接，耦合输出轴与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴传动配合，行星架和耦合输出轴之间通过离合器Ⅰ传动配合，电机转子和耦合输出轴之间通过离合器Ⅱ传动配合；

箱体和行星架之间设置有用于制动行星架的制动器Ⅰ。

进一步，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

进一步，所述发动机的输出轴外套有与其单向转动配合的单向离合器，发动机的输出轴通过单向离合器设置于箱体上；

进一步，箱体和电机转子之间设置有用于制动电机转子的制动器Ⅱ；

进一步，所述变速器为无级变速器或为无倒档的多档变速器。

本发明另一种混合动力汽车动力传动系统，包括发动机、箱体、行星齿轮机构、电机转子、电机定子、耦合输出轴、变速器和动力输出轴，所述行星齿轮机构、电机转子、电机定子和耦合输出轴位于箱体内，发动机的输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，行星轮设置于行星架上，行星轮与齿圈内啮合，行星轮与太阳轮外啮合；

电机定子固定设置在箱体上，发动机的输出轴与太阳轮同轴固定连接，行星架与耦合输出轴之间通过离合器Ⅰ传动配合，齿圈与电机转子同轴固定连接，齿圈与耦合输出轴之间通过离合器Ⅱ传动配合，耦合输出轴与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴传动配合；

箱体和行星架之间设置有用于制动行星架的制动器Ⅰ。

进一步，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

进一步，所述发动机的输出轴外套有与其单向转动配合的单向离合器，发动机的输出轴通过单向离合器设置于箱体上；

进一步，箱体和电机转子之间设置有用于制动电机转子的制动器Ⅱ；

进一步，所述变速器为无级变速器或为无倒档的多档变速器。

本发明另一种混合动力汽车动力传动系统，包括发动机、箱体、行星齿轮机构、电机转子、电机定子、耦合输出轴、变速器和动力输出轴，所述行星齿轮机构、电机转子、电机定子和耦合输出轴位于箱体内，发动机的输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，行星轮设置于行星架上，行星轮与齿圈内啮合，行星轮与太阳轮外啮合；

电机定子固定设置在箱体上，发动机的输出轴与齿圈传动配合，太阳轮与耦合输出轴之间通过离合器Ⅰ传动配合，行星架与电机转子固定连接，行星架和耦合输出轴之间通过离合器Ⅱ传动配合，耦合输出轴与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴传动配合；

箱体和行星架之间设置有用于制动行星架的制动器Ⅱ。

进一步，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

进一步，所述变速器为无级变速器或为无倒档的多档变速器。

本发明另一种混合动力汽车动力传动系统，包括发动机、箱体、行星齿轮机构、电机转子、电机定子、耦合输出轴、变速器和动力输出轴，所述行星齿轮机构、电机转子、电机定子和耦合输出轴位于箱体内，发动机的输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，行星轮设置于行星架上，行星轮与齿圈内啮合，行星轮与太阳轮外啮合；

电机定子固定设置在箱体上，发动机的输出轴与太阳轮同轴固定连接，行星架同电机转子固定连接，行星架与耦合输出轴之间通过离合器Ⅰ传动配合，齿圈与耦合输出轴通过离合器Ⅱ传动配合，耦合输出轴与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴传动配合；

箱体和行星架之间设置有用于制动行星架的制动器Ⅰ。

进一步，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴设置于箱体上并与其转动配合；

进一步，所述变速器为无级变速器或为无倒档的多档变速器。

本发明的有益效果：本发明混合动力汽车动力传动系统，其将行星齿轮机构和变速器集成一体，结构紧凑，并具有纯发动机/电机驱动、单自由度/两自由度混合驱动、发动机倒车、助力倒车、有/无发动机反拖的再生制动等多种工作模式，有效结合了行星差动动力耦合功能和变速器速比调节特性，对改善混合动力汽车的动力性和燃油经济性有很好的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第一种结构示意图。

图2为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第二种结构示意图。

图3为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第三种结构示意图。

图4为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第四种结构示意图。

图5为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第五种结构示意图。

图6为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第六种结构示意图。

图7为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第七种结构示意图。

图8为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第八种结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第一种结构示意图。图2为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第二种结构示意图。图3为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第三种结构示意图。图4为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第四种结构示意图。图5为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第五种结构示意图。图6为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第六种结构示意图。图7为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第七种结构示意图。图8为本发明所涉及的混合动力汽车动力传动系统的第八种结构示意图。

实施例一，如图所示1，本实施例混合动力汽车动力传动系统，包括发动机1、箱体4、行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6、耦合输出轴10、变速器和动力输出轴14，所述行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6和耦合输出轴10位于箱体内，发动机1的输出轴2设置于箱体4上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈17、行星轮8、行星架7和太阳轮16，行星轮8设置于行星架7上，行星轮8与齿圈17内啮合，行星轮8与太阳轮16外啮合；

电机定子6固定设置在箱体4上，发动机1的输出轴2与齿圈17传动配合，太阳轮16外套于耦合输出轴10并与其转动配合，太阳轮16与电机转子5同轴固定连接，耦合输出轴10与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴14传动配合，行星架7和耦合输出轴10之间通过离合器Ⅰ3传动配合，电机转子5和耦合输出轴10之间通过离合器Ⅱ9传动配合；

箱体4和行星架7之间设置有用于制动行星架7的制动器Ⅰ18。

本实施例中的变速器为无极变速器，无极变速器包括主动轮总成11、从动轮总成13和在主动轮总成11与从动轮总成13之间传递动力的金属带12，主动轮总成11的动力输入端同耦合输出轴10传动配合，从动轮总成13的动力输出端同动力输出轴14传动配合；无级变速器能实现连续的速比调节，与发动机的功率更匹配，节能性能更好；当然在具体实施中，无极变速器还可以用无倒档的多档变速器替换，发动机倒车模式时，无倒档的多档变速装置处在最低档时就可实现汽车大扭矩、低速倒车。

作为对本实施方案的改进，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴14设置于箱体4上并与其转动配合；将变速器集成设计于箱体内，使本发明混合动力汽车动力传动系统结构更加紧凑，有利用降低制造成本；当然在具体实施中，变速器还可以设置于箱体之外，这样变速器可以单独制造，制造更方便，但设置于箱体外，混合动力汽车动力传动系统整体结构不如本实施例紧凑。

作为对本实施方案的进一步改进，如图2所示，所述发动机1的动力输出轴2外套有与其单向转动配合的单向离合器19，发动机1的动力输出轴2通过单向离合器19设置于箱体4上，设置单向离合器19可防止发生反拖发动机现象。

作为对本实施方案的进一步改进，如图3所示，箱体4和电机转子5之间设置有用于制动电机转子5的制动器Ⅱ15，可以增加本混合动力汽车动力传动系统的工作模式。

实施例二，如图4所示，本实施例混合动力汽车动力传动系统，包括发动机1、箱体4、行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6、耦合输出轴10、变速器和动力输出轴14，所述行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6和耦合输出轴10位于箱体内，发动机1的输出轴2设置于箱体4上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈17、行星轮8、行星架7和太阳轮16，行星轮8设置于行星架7上，行星轮8与齿圈17内啮合，行星轮8与太阳轮16外啮合；

电机定子6固定设置在箱体4上，发动机1的输出轴2与太阳轮16同轴固定连接，行星架7与耦合输出轴10之间通过离合器Ⅰ3传动配合，齿圈17与电机转子5同轴固定连接，齿圈17与耦合输出轴10之间通过离合器Ⅱ9传动配合，耦合输出轴10与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴14传动配合；

箱体4和行星架7之间设置有用于制动行星架7的制动器Ⅰ18。

本实施例中的变速器为无极变速器，无极变速器包括主动轮总成11、从动轮总成13和在主动轮总成11与从动轮总成13之间传递动力的金属带12，主动轮总成11的动力输入端同耦合输出轴10传动配合，从动轮总成13的动力输出端同动力输出轴14传动配合；无级变速器能实现连续的速比调节，与发动机的功率更匹配，节能性能更好；当然在具体实施中，无极变速器还可以用无倒档的多档变速器替换，发动机倒车模式时，无倒档的多档变速装置处在最低档时就可实现汽车大扭矩、低速倒车。

作为对本实施方案的改进，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴14设置于箱体4上并与其转动配合；将变速器集成设计于箱体内，使本发明混合动力汽车动力传动系统结构更加紧凑，有利用降低制造成本；当然在具体实施中，变速器还可以设置于箱体之外，这样变速器可以单独制造，制造更方便，但设置于箱体外，混合动力汽车动力传动系统整体结构不如本实施例紧凑。

作为对本实施方案的进一步改进，如图5所示，所述发动机1的动力输出轴2外套有与其单向转动配合的单向离合器19，发动机1的动力输出轴2通过单向离合器19设置于箱体4上，设置单向离合器19可防止发生反拖发动机现象。

作为对本实施方案的进一步改进，如图6所示，箱体4和电机转子5之间设置有用于制动电机转子5的制动器Ⅱ15，可以增加本混合动力汽车动力传动系统的工作模式。

实施例三，如图7所示，本实施例混合动力汽车动力传动系统，包括发动机1、箱体4、行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6、耦合输出轴10、变速器和动力输出轴14，所述行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6和耦合输出轴10位于箱体内，发动机1的输出轴2设置于箱体4上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈17、行星轮8、行星架7和太阳轮16，行星轮8设置于行星架7上，行星轮8与齿圈17内啮合，行星轮8与太阳轮16外啮合；

电机定子6固定设置在箱体4上，发动机1的输出轴2与齿圈17传动配合，太阳轮16与耦合输出轴10之间通过离合器Ⅰ3传动配合，行星架7与电机转子5固定连接，行星架7和耦合输出轴10之间通过离合器Ⅱ9传动配合，耦合输出轴10与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴14传动配合；

箱体4和行星架7之间设置有用于制动行星架7的制动器Ⅱ15。

本实施例中的变速器为无极变速器，无极变速器包括主动轮总成11、从动轮总成13和在主动轮总成11与从动轮总成13之间传递动力的金属带12，主动轮总成11的动力输入端同耦合输出轴10传动配合，从动轮总成13的动力输出端同动力输出轴14传动配合；无级变速器能实现连续的速比调节，与发动机的功率更匹配，节能性能更好；当然在具体实施中，无极变速器还可以用无倒档的多档变速器替换，发动机倒车模式时，无倒档的多档变速装置处在最低档时就可实现汽车大扭矩、低速倒车。

作为对本实施方案的改进，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴14设置于箱体4上并与其转动配合；将变速器集成设计于箱体内，使本发明混合动力汽车动力传动系统结构更加紧凑，有利用降低制造成本；当然在具体实施中，变速器还可以设置于箱体之外，这样变速器可以单独制造，制造更方便，但设置于箱体外，混合动力汽车动力传动系统整体结构不如本实施例紧凑。

实施例四，如图8所示，本实施例混合动力汽车动力传动系统，包括发动机1、箱体4、行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6、耦合输出轴10、变速器和动力输出轴14，所述行星齿轮机构、电机转子5、电机定子6和耦合输出轴10位于箱体内，发动机1的输出轴2设置于箱体4上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈17、行星轮8、行星架7和太阳轮16，行星轮8设置于行星架7上，行星轮8与齿圈17内啮合，行星轮8与太阳轮16外啮合；

电机定子6固定设置在箱体4上，发动机1的输出轴2与太阳轮16同轴固定连接，行星架7同电机转子5固定连接，行星架7与耦合输出轴10之间通过离合器Ⅰ3传动配合，齿圈17与耦合输出轴10之间通过离合器Ⅱ9传动配合，耦合输出轴10与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴14传动配合；

箱体4和行星架7之间设置有用于制动行星架7的制动器Ⅰ18。

本实施例中的变速器为无极变速器，无极变速器包括主动轮总成11、从动轮总成13和在主动轮总成11与从动轮总成13之间传递动力的金属带12，主动轮总成11的动力输入端同耦合输出轴10传动配合，从动轮总成13的动力输出端同动力输出轴14传动配合；无级变速器能实现连续的速比调节，与发动机的功率更匹配，节能性能更好；当然在具体实施中，无极变速器还可以用无倒档的多档变速器替换，发动机倒车模式时，无倒档的多档变速装置处在最低档时就可实现汽车大扭矩、低速倒车。

作为对本实施方案的改进，所述变速器设置于箱体内，动力输出轴14设置于箱体4上并与其转动配合；将变速器集成设计于箱体内，使本发明混合动力汽车动力传动系统结构更加紧凑，有利用降低制造成本；当然在具体实施中，变速器还可以设置于箱体之外，这样变速器可以单独制造，制造更方便，但设置于箱体外，混合动力汽车动力传动系统整体结构不如本实施例紧凑。

下面结合附图3对实施例一中改进方案的混合动力汽车动力传动系统的工作模式进行如下说明：

一、纯电动驱动模式：

I.电机直接驱动模式

汽车中、低速度行驶时，可使用电机直接驱动模式。此时发动机1关闭，离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅰ18、制动器Ⅱ15和离合器Ⅰ3分离，电机转子5正转，行星架7空转，单向离合器19因齿圈17具有反转趋势而锁止，从而防止发动机反转。动力传递路线为：电机转子5—离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

II．电机减速增矩驱动模式

汽车低速行驶或小坡度爬坡时，可使用电机减速增矩驱动模式。此时发动机1关闭，离合器Ⅰ3接合，制动器Ⅰ18、制动器Ⅱ15和离合器Ⅱ9分离，电机转子5正传，行星架7通过离合器Ⅰ3带动耦合输出轴10正转，单向离合器19因齿圈17具有反转趋势而锁止，从而防止发动机1反转。动力传递路线为：电机转子5—太阳轮16—行星轮8—行星架7—离合器Ⅰ3—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

III.纯电动倒车工作模式

此时发动机1关闭，离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅰ18、制动器Ⅱ15和离合器Ⅰ3分离，单向离合器19处于非锁止状态，行星架7空转，电机转子5通过离合器Ⅱ9带动耦合输出轴10反转。动力传递路线与电机直接驱动模式相同。

二、纯发动机驱动模式

I.  发动机直接驱动模式

此时离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9都接合，制动器Ⅰ18和制动器Ⅱ15分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机转子5连同整个行星齿轮机构作为一个整体随着发动机正转，电机转子空转。动力传递路线为：发动机1—行星齿轮机构—离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

II．发动机减速增矩驱动模式

此时制动器Ⅱ15和离合器Ⅰ3接合，制动器Ⅰ18和离合器Ⅱ9分离，单向离合器19处于非锁止状态，发动机依次通过发动机输出轴2、齿圈17、行星轮8、行星架7、离合器Ⅰ3带动耦合输出轴10。动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—行星架7—离合器Ⅰ3—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

III.发动机倒车工作模式

在电池电量不足或倒车坡度较大时，可采用发动机倒车工作模式。此时制动器Ⅰ18和离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅱ15和离合器Ⅰ3分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机转子5空转，发动机通过行星齿轮机构换向实现倒车驱动。动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—太阳轮16—离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

三、单自由度混合驱动模式

I.  单自由度混合驱动前行模式

此时离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9均接合，制动器Ⅰ18和制动器Ⅱ15分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机转子5连同整个行星齿轮机构作为一个整体。此模式又具有两种不同的工作模式：

①   单自由度电机助力混合驱动模式

汽车高速行驶或爬坡时使用这种工作模式。动力传递路线合二为一，第一条动力传递路线为：发动机1—行星齿轮机构—离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14；第二条动力传递路线为：电机转子5—离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

②   单自由度行车发电混合驱动模式

汽车一般行驶速度且电量不足时使用这种模式。此时动力传动路线一分为二，第一条动力传递路线为：发动机1—行星齿轮机构—电机转子5；第二条动力传递路线为：发动机1—行星齿轮机构—离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

II．单自由度助力倒车模式

汽车大坡度倒车时使用此工作模式。此时制动器Ⅰ18和离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅱ15和离合器Ⅰ3分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机转子5反转。动力传递路线合二为一，第一条动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—太阳轮16—离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14；第二条动力传递路线为：电机转子5—离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

四、    两自由度混合驱动模式

该模式可实现发动机和电机的速度合成混合驱动，可以根据不同工况动力性要求实时调节电机转速、扭矩确保发动机始终处在最佳燃油工作点，这是扭矩合成混合驱动方式无法比的。两自由度混合驱动模式时，只有离合器Ⅰ3接合，这种模式具有两种不同的工作模式：

①   两自由度机电联合驱动模式

此模式时根据不同工况汽车动力性要求和驾驶员车速需求，电机实时提供相应的输出转速和转矩，在保持发动机1处在最佳燃油工作点情况下联合发动机1共同驱动汽车行驶。动力传递路线合二为一，第一条动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—行星架7—离合器Ⅰ3—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14；第二条动力传递路线为：电机转子5—太阳轮16—行星轮8—行星架7—离合器Ⅰ3—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

②   两自由度行车发电工作模式

电池电量不足、汽车中、低速行驶时，利用发动机盈余功率给电机充电。此时动力传递路线一分为二，第一条动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—太阳轮16—电机转子5；第二条动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—行星架7—离合器Ⅰ3—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14。

五、    电力变矩模式

在发动机起步或低速爬坡时，利用电机发电，在电机逐步减小发电量、增加发电阻力矩的过程中，汽车逐步由静止到以一定车速行驶的过程，电机起到液力变矩器的作用，同时吸收发动机的盈余功率为电池充电。此时只有离合器Ⅰ3接合。其动力传递路线一分为二，两条动力传递路线与两自由度行车发电工作模式的两条动力传递路线相同。电力变矩模式前期动力传递以第一条动力传递路线为主；电力变矩模式后期动力传递以第二条动力传递路线为主。

六、    驻车发电模式

此时制动器Ⅰ18接合，制动器Ⅱ15、离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9均分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机反转发电。动力传递路线为：发动机1—齿圈17—行星轮8—太阳轮16—电机转子5。

七、    启动发动机模式

I.停车空挡启动发动机模式

此时制动器Ⅰ18接合，制动器Ⅱ15、离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9均分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机反转启动发动机。动力传动路线为：电机转子5—太阳轮16—行星轮8—齿圈17—发动机1。

II．行车挂挡启动发动机模式

此时离合器Ⅰ3、离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅰ18、制动器Ⅱ15分离，单向离合器19处在非锁止状态，电机转子5连同整个行星齿轮机构作为一个整体。行车挂档启动发动机模式有两种方式：

①   行车挂档电机启动发动机模式

汽车由纯电动驱动工作模式转变为纯发动机驱动模式或混合驱动模式时，如果电池电量足够，可使用这种方式启动发动机。此时电机在驱动汽车行驶的同时启动发动机。动力传递路线一分为二，第一条动力传递路线为：电机转子5—行星齿轮机构—离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9—耦合输出轴10—无级变速器的主动轮总成11—无级变速器的金属带12—无级变速器的从动轮总成13—动力输出轴14；第二条动力传递路线为：电机转子5—行星齿轮机构—发动机1。

② 行车挂档拖启动发动机模式

汽车由纯电动驱动工作模式转变为纯发动机驱动模式时，如果电池电量不足，可使用这种方式利用汽车行驶惯性启动发动机。此时电机转子5随行星齿轮机构空转。动力传递路线为：动力输出轴14—无级变速器的从动轮总成13—无级变速器的金属带12—无级变速器的主动轮总成11—耦合输出轴10—离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9—行星齿轮机构—发动机1。

III.行车挂档增速拖启动发动机模式

汽车由纯电动驱动工作模式转变为纯发动机驱动模式时，如果电池电量不足且汽车行驶速度较低，可使用这种方式利用汽车行驶惯性让发动机在较高转速下启动。此时离合器Ⅰ3和制动器Ⅱ15接合，离合器Ⅱ9和制动器Ⅰ18分离，单向离合器19处在非锁止状态。动力传递路线为：动力输出轴14—无级变速器的从动轮总成13—无级变速器的金属带12—无级变速器的主动轮总成11—耦合输出轴10—离合器Ⅰ3—行星架7—行星轮8—齿圈17—发动机输出轴2—发动机1。

IV.行车空档电机启动发动机模式

汽车由纯电动驱动工作模式转变为纯发动机驱动模式或混合驱动模式时，如果电池电量足够，也可使用行车过程中空档电机启动发动机模式，此工作模式实施过程中汽车在空挡状态下依靠惯性继续行驶。此时分离离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9，使汽车处于空档状态，然后接合制动器Ⅱ15，停下电机后分离制动器Ⅱ15，然后接合制动器Ⅰ18，电机开始反转启动发动机。动力传递路线为：电机转子5—太阳轮16—行星轮8—齿圈17—发动机1。

八、     再生制动模式

I.  无发动机反拖再生制动模式

在一般性汽车减速或停车时，可让电机在发动机不反拖的情况下发电，增加再生制动能量回收量。此时发动机关闭，离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅰ18、制动器Ⅱ15和离合器Ⅰ3分离，电机转子5通过离合器Ⅱ9随耦合输出轴10正转发电，行星架7空转，单向离合器19因齿圈17具有反转趋势而锁止，从而防止发动机反转。动力传递路线为：动力输出轴14—无级变速器的从动轮总成13—无级变速器的金属带12—无级变速器的主动轮总成11—耦合输出轴10—离合器Ⅱ9—电机转子5。

II.有发动机反拖再生制动模式

汽车在溜滑路面、陡峭路面上减速或停车过程中，采用有发动机反拖再生制动模式可以避免频繁使用制动器，从而延长制动器摩擦片使用寿命。此时离合器Ⅰ3和离合器Ⅱ9接合，制动器Ⅰ18和制动器Ⅱ15分离，单向离合器19处于非锁止状态，电机转子5连同整个行星齿轮机构作为一整体随着耦合输出轴10旋转，汽车一部分行驶动能通过电机发电实现制动能量回收，一部分动能通过克服发动机的反拖阻力消耗掉。动力传递路线一分为二，第一条动力传递路线为：动力输出轴14—无级变速器的从动轮总成13—无级变速器的金属带12—无级变速器的主动轮总成11—耦合输出轴10—离合器Ⅱ9—电机转子5；第二条动力传递路线为：动力输出轴14—无级变速器的从动轮总成13—无级变速器的金属带12—无级变速器的主动轮总成11—耦合输出轴10—离合器Ⅰ3、离合器Ⅱ9—行星齿轮机构—发动机输出轴2—发动机1。

图6所示的混合动力汽车动力传动系统的工作模式与上边分析的图3所示动力传动系统的工作模式完全相同，且各工作模式所对应的制动器Ⅰ18与制动器Ⅱ15、离合器Ⅰ3与离合器Ⅱ9、单向离合器19的工作状态完全相同。

图2和图5所示的两种混合动力汽车动力传动系统具有相同的工作模式，与图3所示动力传动系统相比它们的工作模式缺少了发动机减速增矩驱动模式、行车挂档增速拖启动发动机模式、行车空挡电机启动发动机模式三种工作模式。它们所具有的各工作模式所对应的制动器Ⅰ18与制动器Ⅱ15、离合器Ⅰ3与离合器Ⅱ9、单向离合器19的工作状态与上边分析的图3所示动力传动系统完全相同。

图1和图4所示的两种混合动力汽车动力传动系统具有相同的工作模式，与图3所示动力传动系统相比它们的工作模式缺少了发动机减速增矩驱动模式、电机减速增矩驱动模式、行车挂档增速拖启动发动机模式、行车空挡电机启动发动机模式四种工作模式。它们所具有的工作模式可以参照图3的分析方法，进行类似的工作模式分析。

图7和图8所示的两种混合动力汽车动力传动系统具有相同的工作模式，与图3所示动力传动系统相比它们的工作模式缺少了发动机减速增矩驱动模式、电机减速增矩驱动模式、单自由度助力倒车模式、行车挂档增速拖启动发动机模式、行车空挡电机启动发动机模式五种工作模式。它们所具有的工作模式可以参照图3的分析方法，进行类似的工作模式分析。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：包括发动机（1）、箱体（4）、行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）、耦合输出轴（10）、变速器和动力输出轴（14），所述行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）和耦合输出轴（10）位于箱体内，发动机（1）的输出轴（2）设置于箱体（4）上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈（17）、行星轮（8）、行星架（7）和太阳轮（16），行星轮（8）设置于行星架（7）上，行星轮（8）与齿圈（17）内啮合，行星轮（8）与太阳轮（16）外啮合；

电机定子（6）固定设置在箱体（4）上，发动机（1）的输出轴（2）与齿圈（17）传动配合，太阳轮（16）外套于耦合输出轴（10）并与其转动配合，太阳轮（16）与电机转子（5）同轴固定连接，耦合输出轴（10）与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴（14）传动配合，行星架（7）和耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅰ（3）传动配合，电机转子（5）和耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅱ（9）传动配合；

箱体（4）和行星架（7）之间设置有用于制动行星架（7）的制动器Ⅰ（18）。

2.一种混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：包括发动机（1）、箱体（4）、行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）、耦合输出轴（10）、变速器和动力输出轴（14），所述行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）和耦合输出轴（10）位于箱体内，发动机（1）的输出轴（2）设置于箱体（4）上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈（17）、行星轮（8）、行星架（7）和太阳轮（16），行星轮（8）设置于行星架（7）上，行星轮（8）与齿圈（17）内啮合，行星轮（8）与太阳轮（16）外啮合；

电机定子（6）固定设置在箱体（4）上，发动机（1）的输出轴（2）与太阳轮（16）同轴固定连接，行星架（7）与耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅰ（3）传动配合，齿圈（17）与电机转子（5）同轴固定连接，齿圈（17）与耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅱ（9）传动配合，耦合输出轴（10）与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴（14）传动配合；

箱体（4）和行星架（7）之间设置有用于制动行星架（7）的制动器Ⅰ（18）。

3.一种混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：包括发动机（1）、箱体（4）、行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）、耦合输出轴（10）、变速器和动力输出轴（14），所述行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）和耦合输出轴（10）位于箱体内，发动机（1）的输出轴（2）设置于箱体（4）上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈（17）、行星轮（8）、行星架（7）和太阳轮（16），行星轮（8）设置于行星架（7）上，行星轮（8）与齿圈（17）内啮合，行星轮（8）与太阳轮（16）外啮合；

电机定子（6）固定设置在箱体（4）上，发动机（1）的输出轴（2）与齿圈（17）传动配合，太阳轮（16）与耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅰ（3）传动配合，行星架（7）与电机转子（5）固定连接，行星架（7）和耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅱ（9）传动配合，耦合输出轴（10）与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴（14）传动配合；

箱体（4）和行星架（7）之间设置有用于制动行星架（7）的制动器Ⅱ（15）。

4.一种混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：包括发动机（1）、箱体（4）、行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）、耦合输出轴（10）、变速器和动力输出轴（14），所述行星齿轮机构、电机转子（5）、电机定子（6）和耦合输出轴（10）位于箱体内，发动机（1）的输出轴（2）设置于箱体（4）上并与其转动配合；

行星齿轮机构包括：齿圈（17）、行星轮（8）、行星架（7）和太阳轮（16），行星轮（8）设置于行星架（7）上，行星轮（8）与齿圈（17）内啮合，行星轮（8）与太阳轮（16）外啮合；

电机定子（6）固定设置在箱体（4）上，发动机（1）的输出轴（2）与太阳轮（16）同轴固定连接，行星架（7）同电机转子（5）固定连接，行星架（7）与耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅰ（3）传动配合，齿圈（17）与耦合输出轴（10）之间通过离合器Ⅱ（9）传动配合，耦合输出轴（10）与变速器的动力输入端传动配合，变速器的动力输出端同动力输出轴（14）传动配合；

箱体（4）和行星架（7）之间设置有用于制动行星架（7）的制动器Ⅰ（18）。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：所述变速器设置于箱体内，动力输出轴（14）设置于箱体（4）上并与其转动配合。

6.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：所述发动机（1）的输出轴（2）外套有与其单向转动配合的单向离合器（19），发动机（1）的输出轴（2）通过单向离合器（19）设置于箱体（4）上。

7.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：箱体（4）和电机转子（5）之间设置有用于制动电机转子（5）的制动器Ⅱ（15）。

8.根据权利要求5所述的混合动力汽车动力传动系统，其特征在于：所述变速器为无级变速器或为无倒档的多档变速器。

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