CN102463886B - 混合动力传动系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合动力汽车用的混合动力传动系统及其控制方法，该混合动力传动系统主要包括发动机、第一电机、第二电机、行星齿轮机构、主轴、第一离合器、和第三离合器。本发明通过控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机的停止或者工作，以及控制所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器、所述第三离合器的结合和断开，实现混合动力传动系统的多个不同运行模式。
Description
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合动力汽车，尤其地，本发明涉及一种混合动力汽车用的混合动力传动系统。
【背景技术】
[0002]目前，车辆越来越普遍地融入到普通家庭的生活中。然而，传统采用燃烧汽油或者柴油的内燃机作为动力系统的车辆需要消耗大量的石油能源，并且发动机排放出来的尾气对我们赖以生存的地球环境产生了严重影响。近年来，由于石油能源的日益短缺以及家用车辆的日益普及，这些缺陷愈发明显。正是如此，节能和环保已经成为汽车行业发展的重要方向。世界上主要车辆厂商都正集中精力研发各种可替代能源作为车辆的动力源，例如包括采用氢气、太阳能、风力等能源来作为车辆的动力系统。其中，采用油电混合动力作为车辆动力源越来越成为车辆发展的主流趋势。
[0003] 采用油电混合动力的车辆，通常包括有一个相比于传统发动机具有较小排量的发动机和一个或者二个电机。一般情况下，当在低速状况下行驶(例如城市路面)或者需要频繁起动的情况下，可以仅通过电机来驱动车辆；当需要高速行驶时可以仅采用发动机来驱动车辆，以达到节省能源的目的。在现有技术中，油电混合动力汽车的混合方式主要包括有串联、并联以及混联三种方式。
[0004] 在串联驱动方式中，发动机驱动发电机进行发电，发电机发电后将电能存储到电池管理单元或者经过变压器后直接供给大功率驱动电机(TM电机)驱动车辆。在这种方式中，发动机并不直接驱动车辆，从而使得发动机可以一直处于稳定的工作状态以达到最佳的燃油经济性。驱动电机相应地通过减速机构减速并提高扭矩后驱动车辆的驱动桥。但是，串联混合动力系统中的能量能经过多次转换，能量不可避免的有所损耗，因此驱动的动力相对较差。当车辆重载需要较大的起动扭矩或者当车辆需要高速行驶时，由于目前驱动电机的最大功率的制约，串联混合传动系统显然不能够满足要求。
[0005] 在并联驱动方式中，发动机和电动机的动力进行耦合叠加，共同驱动车辆。其中一般情况下，发动机的动力作为主动力，电动机的动力作为辅助动力。这种混合方式通常适合混合电动车辆的轻度混合或中度混合。由于发动机仍作为主动力源，并联方式下的混合动力传动系统不能够较好地执行纯电动驱动的情况。此外，发动机的转速不能够实现与车速的解藕，使得发动机的能源消耗仍比较高。
[0006] 混联驱动正是集合了串联和并联两者的优点。在混合模式下，车辆可以根据实际行驶情况确定车辆的驱动方式以达到最佳的燃油经济性和驾驶舒适性，是目前混合动力汽车重点发展方向。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一目的在于提供一种新的混合动力驱动单元结构方案，其具有紧凑的结构并且工作稳定。
[0008] 本发明的第二目的在于使得本发明的混合动力驱动单元档位切换时平稳可靠，避免引起车辆冲击。
[0009] 本发明的第三目的在于提供一种混合动力驱动单元的动力传送方法，实现混合动力汽车根据不同路况在多种运行方式下运行。
[0010] 本发明的上述目的以及其他目的通过下述技术方案可以实现:
[0011 ] 本发明提供一种混合动力传动系统，所述混合动力传动系统包括发动机、第一电机、第二电机、行星齿轮机构、主轴、第一离合器、和第三离合器，其中，
[0012] 所述混合动力传动系统还包括有第二离合器或者制动器，
[0013] 所述发动机和所述第一电机相连接，所述第一离合器设置在所述第一电机和主轴之间，通过所述第一离合器能够切断或者结合所述发动机和/或所述第一电机与所述主轴之间的动力传输，
[0014] 所述第二电机设置在所述主轴上，使得所述第二电机能够带动所述主轴转动，所述行星齿轮机构包括有太阳轮、至少一组行星轮、齿圈以及行星架，所述太阳轮设置在所述主轴上使得所述太阳轮能够随着所述主轴转动，所述齿圈输出所述混合动力传动系统传输出的动力，以及
[0015] 所述第二离合器或所述制动器设置在所述行星齿轮机构的行星架和所述混合动力传动系统的壳体之间，所述第三离合器设置在所述行星齿轮机构的行星架和太阳轮之间。
[0016] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述混合动力系统还包括有减速装置，所述减速装置通过所述齿圈的输出轴向外输出动力，以进一步改变所述混合动力传动系统的总传动比。
[0017] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述减速装置为齿轮传动装置，其包括有一个主动齿轮和一个从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮相啮合，所述主动齿轮设置在所述齿圈的输出轴上，所述从动齿轮设置在所述混合动力传动系统的输出轴上。
[0018] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述减速装置包括有主动件、从动件和连接所述主动件和所述从动件的链条或带。
[0019] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述混合动力传动系统的传动比取决于所述太阳轮与所述齿圈的齿数的比值。
[0020] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述混合动力传动系统的传动比取决于所述太阳轮与所述齿圈的齿数的比值和所述减速装置的传动比。
[0021] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述混合动力传动系统具有两个行驶档位。
[0022] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述发动机为小排量发动机。
[0023] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第一电机的转子与所述发动机相连接，所述第一电机的定子固定连接在所述混合动力传动系统的壳体上。
[0024] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第二电机的转子通过花键设置在所述主轴上，所述TM电机的定子固定连接在所述混合动力传动系统的壳体上。
[0025] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第一离合器上设有减震装置。
[0026] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述行星齿轮机构为双极行星齿轮机构，所述至少一组行星轮为第一组行星轮和第二组行星轮，所述第一组行星轮和所述第二组行星轮共用所述行星架，其中，
[0027] 所述太阳轮与所述主轴通过花键连接，所述太阳轮的外齿轮与所述第一组行星轮的每个行星轮的外齿轮相啮合，所述第一组行星轮的每个行星轮的外齿轮还与所述第二组行星轮的相应行星轮的外齿轮相啮合，所述第二组行星轮的相应行星轮的外齿轮还与所述齿圈的内齿轮相啮合。
[0028] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第一离合器的离合鼓与所述第一电机的转子相连接，所述第一离合器的离合毂与所述主轴通过花键相连接。
[0029] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第二离合器的离合鼓与所述混合动力传动系统的壳体相连接，所述第二离合器的离合毂与所述行星架相连接。
[0030] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述制动器为带式制动器，所述带式制动器的制动鼓与所述行星架相连接并且能够随着所述行星架一起转动，所述带式制动器的制动带支承在所述混合动力传动系统的壳体上。
[0031] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第三离合器的离合鼓与所述主轴通过花键相连接，所述第三离合器的离合毂与所述行星架相连接。
[0032] 本发明提供的混合动力传动系统，优选地，所述第一离合器为干式离合器，所述第二离合器和所述第三离合器为湿式离合器。
[0033] 本发明还提供了前述混合动力传动系统的控制方法，其中，通过控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机的停止或者工作，以及控制所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器、所述第三离合器的结合和断开，实现多个不同运行模式。
[0034] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于驻车模式或者停车充电模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器、所述第三离合器处于断开状态。
[0035] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于倒车模式时，所述第二电机处于工作状态并设定为反向转动，所述发动机和所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器和所述第三离合器处于断开状态，所述第二离合器或所述制动器处于结合状态。
[0036] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于纯电动一档模式时，所述第二电机处于工作状态并为正向转动，所述发动机和所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器和所述第三离合器处于断开状态，所述第二离合器或所述制动器处于结合状态。
[0037] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于纯电动二档模式时，所述第二电机处于工作状态并为正向转动，所述发动机和所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于断开状态，所述第三离合器处于结合状态。
[0038] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于纯发动机一档模式时，所述发动机处于工作状态，所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于结合状态，所述第三离合器处于断开状态。
[0039] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于纯发动机二档模式时，所述发动机处于工作状态，所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第三离合器处于结合状态，所述第二离合器或所述制动器处于断开状态。
[0040] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于混合并联一档模式时，所述发动机、所述第二电机处于工作状态并实现动力耦合，所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于结合状态，所述第三离合器处于断开状态。
[0041] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于混合并联二档模式时，所述发动机、所述第二电机处于工作状态并实现动力耦合，所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第三离合器处于结合状态，所述第二离合器或所述制动器处于断开状态。
[0042] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于混合串联一档模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机都处于工作状态，所述第一离合器、所述第三离合器处于断开状态，所述第二离合器或所述制动器处于结合状态。
[0043] 本发明提供的混合动力传动系统的控制方法，优选地，当车辆处于混合串联二档模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机都处于工作状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于断开状态，所述第三离合器处于结合状态。
[0044] 容易理解，本发明的混合动力传动传统结构紧凑、档位切换平稳，并且其能够根据实际运行路况在不同运行模式下运行，节省了能源消耗。
【附图说明】
[0045] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细或者优选的描述，其中，
[0046] 图1是本发明的一种优选实施方式的混合动力传动系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0047] 容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出本发明的多个结构方式。因此以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的具体说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
[0048] 图1示出了本发明的一种优选方式下的混合动力传动系统的结构示意图。在该实施例中，该混合动力传动系统是一种混联式传动系统，将该系统应用到传统车辆的动力系统和动力变速系统中，能够实现多种不同的驱动方式，并能够有效地节省燃油并降低对环境的污染。其中，车辆中的其他结构不是本发明的重点，并且对于本领域的技术人员而言，是可以获知的，因此在这里并不做过多描述。
[0049] 如图1所不,本发明的混合动力传动系统主要包括有发动机1、第一电机2、第二电机3、行星齿轮机构4、主轴5、第一离合器6、第二离合器7、第三离合器8、减速装置9。其中发动机1、第一电机2和第二电机3构成了本发明的传动系统的动力源。优选地，所述第一电机2为集成启动电机(ISG电机)，所述第二电机3为大功率驱动电机(TM电机)。第一离合器6、第二离合器7、第三离合器8用于实现本发明的混合动力传动系统传输动力的结合和中断。行星齿轮机构4和减速装置9用于实现本发明的混合动力传动系统的不同档位的切换以及实现车辆速度和扭矩的变换。当然，本领域的技术人员可以理解，混合动力车辆的动力驱动和传动系还应当进一步包括有诸如实现车轮转弯时不同速度的差速器、驱动车轮的驱动桥以及使车辆行驶的车轮。本发明的混合动力传动系统可以直接与上述系统按照常规连接连接方式连接以实现车辆的运行，这些并不是本发明技术方案的重点，而且对于本领域的技术人员也是熟知的技术，因此在本说明书中并不多赘述。本发明的混合动力传动系统各个元件的具体连接方式以及工作原理将在下文中进行详细并优选的描述。
[0050] 如图1所示，发动机I与第一电机2相连接，从而使得发动机I能够带动第一电机2的转动并且使得第一电机2能够作为启动电机启动发动机I。其中，发动机I可以采用传统燃烧柴油或者汽油的内燃机。在本发明的一个优选实施方式中，发动机I优选采用小排量的内燃机系统，以利于减小发动机I的尺寸从而便于混合动力传动系统的结构布局并尽可能地减低对燃油的需求，例如发动机I相比于传统常见的4缸或者6缸发动机仅具有数量更少的燃烧缸。第一电机2具有发电和驱动两个功能，其结构以及工作原理在多篇相关专利中已经有详细描述，这里不多赘述。
[0051] 优选地，发动机I通过柔性连接板(未图示)连接到第一电机2的转子上，第一电机的定子安装固定在混合动力传动系统的壳体上。第一离合器6设置在第一电机和主轴5上，用于结合或者切断发动机1、第一电机2与主轴5之间的动力传输。优选地，第一离合器6的离合鼓与第一电机2的转子相连接，第一离合器6的离合毂与主轴5相连接。进一步优选地，第一离合器6的离合鼓与第一电机的转子的安装支架相连接,第一离合器6的离合毂与主轴5通过花键相连接，使得当第一离合器6处于结合状态时通过离合毂带动主轴5以相同转速进行转动。
[0052] 第一离合器6可以为干式离合器也可以为湿式离合器，这可以根据本发明的混合动力变速系统的整体结构进行选择布局。优选地，第一离合器6为干式离合器，从而尽可能地将第一电机保持在干式环境中，并避免使用过多密封系统而增加整个系统的复杂程度以及液压油泄漏的风险。
[0053] 进一步优选地，第一离合器6上还设有减震装置61，该减震装置例如可以为蝶形缓冲片。这样，当发动机I通过第一离合器6与主轴5结合时，通过该减震装置61可以缓解离合器结合时带来的冲击，提高换档的平稳性。
[0054] 第二电机3为本发明的混合动力传动系统的主驱动电机，如图1所示，第二电机设置在主轴5上。优选地，第二电机3通过花键连接方式与主轴5相连接，从而通过第二电机的转动带动主轴一并转动。进一步优选地，第二电机的定子通过固定机构安装固定在混合动力传动系统的壳体上，其转子通过转子支架设置在主轴5上。
[0055] 行星齿轮机构4设置在主轴5上，通过行星齿轮机构4将主轴动力传送出去。在图1所示的优选实施方式中，行星齿轮机构4为双极行星齿轮机构，其主要包括有太阳轮41、第一组行星轮42、第二组行星轮43、齿圈44以及行星架45。进一步地，所述第一组行星轮42优选可包括有2-4个行星轮，所述第二组行星轮43相应地可包括2-4个行星轮。其中，行星齿轮机构4的太阳轮41与主轴5相连接，优选地，太阳轮41设有内花键，通过花键连接设置在主轴5上。太阳轮41的外齿轮与第一组行星轮42的每个行星轮的外齿轮相啮合，并且第一组行星轮42的每个行星轮的外齿轮还进一步地与第二组行星轮43的相应行星轮的外齿轮相啮合，第二组行星轮43的每个行星轮的外齿轮还进一步地与齿圈44的内齿轮相啮合。在图1所示的实施例中，第一组行星轮42和第二组行星轮43共用行星架45。
[0056] 如图1所示，本发明中的行星齿轮机构4的太阳轮41始终作为主动件，齿圈44作为从动件输出动力。行星架45根据不同档位的需要固定在壳体上或者设置为与太阳轮41
彡口口 ◦
[0057] 具体而言，在行星架45和混合传动系统的壳体之间设置有第二离合器7，在太阳轮41和行星架45之间设置有第三离合器8。优选地，第二离合器7的离合鼓设置在壳体上，第二离合器7的离合毂设置在行星架45的输出轴上。优选地，第三离合器8的离合鼓设置在主轴5上，第三离合器8的离合毂设置在行星架45的输出轴上。通过第二离合器7和第三离合器8的结合和分离，行星架45可以与太阳轮41连为一体或者固定在壳体上。齿圈44的输出轴连接到减速装置9上。
[0058] 同样地，第二离合器7和第三离合器8可以为干式离合器也可以为湿式离合器，这可以根据本发明的混合动力变速系统的整体结构的需要进行选择布局。优选地，第二离合器7和第三离合器8采用湿式离合器，以便于尽可能地降低对安装空间的需求。
[0059] 减速装置9进一步降低齿圈44输出轴的转速，以便于例如在启动时提供较大输出扭矩启动车辆并适应于车辆的高速运行。所述减速装置9连接到车辆的差速器(未图示)上，通过差速器向车辆的驱动桥以及车轮提供传输动力。在本发明的一个优选方式中，减速装置9可以包括有一个主动齿轮91和一个从动齿轮92。主动齿轮91设置在齿圈44的输出轴上，优选地，主动齿轮91通过花键连接方式固定在齿圈44的输出轴上，使得主动齿轮91能够随着齿圈44的输出轴一起转动。从动齿轮92的外齿与主动齿轮91的外齿啮合，从动齿轮92设置在变速系统的动力输出轴上。
[0060] 当然，这里减速装置9还可以采用其他机构，例如通过链传动或者带传动的方式实现。此时，减速装置9包括一个主动轮、一个被动轮以及将主动轮和被动轮连接在一起的链条或者皮带，这些元件的具体连接方式基本与前述相同，这里不多赘述。
[0061] 以上是对本发明的一种优选方式下的混合动力传动系统的原理以及结构进行了描述。在本发明图1所示的这种优选方式的揭示下，本领域的技术人员在实施本发明时可以根据实际情况对具体连接方式或者结构布局进行调整。
[0062] 此外，在本发明的另一个优选实施方式中，混合动力传动系统仍包括有发动机1、集成启动电机(第一电机)2、大功率驱动电机(第二电机)3、行星齿轮机构4、主轴5、第一离合器6、第三离合器8、减速装置9。与前述实施例不同之处在于，前述实施例中的第二离合器7被制动器取代。制动器的作用仍是将行星齿轮机构4的行星架45固定到壳体上或者与壳体相分离，使得行星架45不能够进行转动。优选地，在该实施方式中制动器为带式制动器。此时，带式制动器的制动鼓与行星架相连接并且所述制动鼓能够随着行星架一起进行转动。带式制动器的制动带支承在本发明的混合动力传动系统的壳体上，优选地，壳体上设有用于制动带支承的制动带支架。
[0063] 显然，在该实施方式中，通过采用结构相对简单并且结构紧凑的带式制动器，进一步优化了本发明的混合动力传动系统的结构，从而更利于动力传动系统壳体内的各个元件的合理布局。
[0064] 在本发明的再一个实施方式中，混合动力传动系统包括有发动机1、集成启动电机(第一电机)2、大功率驱动电机(第二电机)3、行星齿轮机构4、主轴5、第一离合器6、第二离合器7 (或者制动器)、第三离合器8。与前述实施例不同之处在于，在该实施例中，并不需要前述实施例中的减速装置。此时，混合动力传动系统的总传动比仅取决于行星齿轮机构4，更进一步地，取决于行星齿轮机构4的太阳轮的齿数和齿圈的齿数。而且，当第三离合器8闭合使得车辆处于高速档位运行时，由于行星架与太阳轮通过离合器连接为一体，该实施方式的混合动力传动系统的总传动比为I，相当于第二电机的传送速度未经改变直接输出到车轮上。虽然这种方式的技术效果可能并不如前述实施例优越，但却简化了传动系统的结构使得设计更加简洁。
[0065] 由本发明上述的结构可知，本发明的混合动力传动系统的动力源为发动机1、第一电机2或者第二电机3中的一个或者多个。动力源传输出的动力传输到主轴5中，主轴5与行星齿轮机构4的太阳轮41相连接。行星齿轮机构4的齿圈的输出轴将动力对外输出。在进一步地，第一离合器6用于各个不同动力源之间的切换，如第二电机单独驱动，第一电机和第二电机共同驱动、发动机、第一电机和第二电机共同驱动。第二离合器7和第三离合器8用于实现不同档位之间的切换。如图1中所示，本发明的混合动力传动系统提供了两档驱动方式。通过第二离合器7和第三离合器8的结合和断开，将行星齿轮机构4的行星架45固定在传动系统的壳体上或者与行星齿轮机构4的太阳轮41合为一体。
[0066] 进一步地，采用本发明的混合动力传动系的混合动力车辆还可以设有例如锂电池储能系统、对储能系统进行管理的电池管理系统等。这样，第二电机3和第一电机2的电力可以直接通过锂电池储能系统进行供给。并且第一电机可以通过发动机I向该锂电池储能系统进行充电。这些能量管理系统并不是本发明的重点，在此不多赘述。
[0067] 进一步地，如图1所示，由于通常采用第二电机进行车辆的启动，并且第二电机3本身具有正转和反转功能，本发明的传动系统对传动方向并无特殊要求。以图1中所示的实施方式为例，主轴5的转动方向与第二电机3相同,太阳轮41的转动方向同样与第二电机3的转动方向相同。由于采用双行星轮结构，不管第二离合器7和第三离合器8是否处于结合或者断开状态，齿圈44的转动方向都与太阳轮41相同。因此，齿圈44可以通过第二电机3自身的正转功能和反转功能实现转动方向的切换，这不同于传统发动机例如需要借助于中间轮进行转动方向的切换。
[0068] 图1中所示的本发明的混合动力传动系统具有两档传动。为了尽可能地保持档位切换的平稳性，应当将一档传动比与二档传动比的比值设置得尽可能地低，优选地比值应当小于2。由于减速装置9仅用于调节本发明的混合动力传动系统最终传动比，它对一档传动比与二档传动比的比值并无影响，此外本发明的行星齿轮机构4的第一组行星轮42和第二组行星轮43只是起到中间传动作用。因此，一档传动比与二档传动比的比值最终取决于太阳轮41和齿圈44之间的齿数比。
[0069] 在进一步地，还应当优化设计第一组行星轮42和第二组行星轮43中的每个行星轮的齿数，以保证例如当电机处于高速转动状态(如6000rpm)时，第一组行星轮42和第二组行星轮43中的每个行星轮的转动速度保持在合理范围内，以避免由于第一组行星轮42和第二组行星轮43中的每个行星轮的转速过高引起行星齿轮机构4的过热或者齿轮的快速磨损。
[0070] 下面，以图1所示的实施方式为例，结合附图1对本发明的混合动力传动系统的工作模式做出进一步详细的和优选的说明。
[0071] 本发明的混合动力传动系统可以根据行驶实际情况在不同运行模和运行档位之间进行切换。例如，当车辆处于城市道路行驶中，可以在纯电动模式下运行以便于最大程度地减小燃油需求并节省开销；当车辆在郊区、高速运行时，可以在纯发动机模式下运行以便保证车辆的较高行驶速度并保证发动机运行的平稳性；当车辆处于爬坡时，可以在混合并联驱动模式下运行以便于保证车辆的行驶扭矩；当车辆储能不足的情况下，可以在混合串联驱动模式下运行，以便于保证车辆电池的最低储能量，等。下面，针对不同运行模式的需要，对本发明的混合动力驱动系统的控制方法进行介绍。
[0072] 当车辆处于驻车模式或者停车充电模式时，发动机1、第一电机2和第二电机3都不工作，处于停止状态，并且所述第一离合器6、第二离合器7、第三离合器8处于断开状态，从而将动力源与主轴断开。
[0073] 当车辆处于倒档模式时，通常情况下，第二电机处于工作状态并设定为反向转动，发动机I和第一电机2处于停止状态。此时第一离合器6、第三离合器8处于断开状态，第二离合器7处于结合状态。在这种模式下，行星齿轮机构4的行星架45固定连接在混合动力传动系统的壳体上。太阳轮41的转动带动第一组行星轮42、第二组行星轮4并最终带动齿圈44的同向转动。在该模式下，混合动力传动系统的最终传动比为行星齿轮机构4的传动比与减速装置9的传动比之积。
[0074] 当车辆处于纯电动一档模式时，第二电机处于工作状态并为正向转动，发动机I和第一电机2处于停止状态。此时第一离合器6、第三离合器8处于断开状态,第二离合器7处于结合状态。在这种模式下，行星齿轮机构4的行星架45通过第二离合器7的结合固定连接在混合动力传动系统的壳体上。太阳轮41的转动带动第一组行星轮42、第二组行星轮4并最终带动齿圈44的同向转动。在该模式下，混合动力传动系统的最终传动比为行星齿轮机构4的传动比与减速装置9的传动比之积。
[0075] 当车辆处于纯电动二档模式时，第二电机处于工作状态并为正向转动，发动机I和第一电机2处于停止状态。此时第一离合器6、第二离合器7处于断开状态,第三离合器8处于结合状态。在这种模式下，行星齿轮机构4的行星架45与太阳轮41通过第三离合器8结合到一起。行星齿轮机构4实际起到同速同向传动效果，混合动力传动系统的最终传动比与行星齿轮机构4无关，为减速装置9的实际传动比。
[0076] 当车辆处于纯发动机一档模式时，发动机I处于工作状态，第一电机和第二电机3处于停止状态。此时，第一离合器6、第二离合器7处于结合状态,第三离合器8处于断开状态。在该模式下，发动机I的动力经由主轴5传动到行星齿轮机构4的太阳轮41，由于行星架45固定连接在混合动力传动系统的壳体上，太阳轮41的转动带动第一组行星轮42、第二组行星轮4并最终带动齿圈44的同向转动。在该模式下，混合动力传动系统的最终传动比为行星齿轮机构4的传动比与减速装置9的传动比之积。
[0077] 当车辆处于纯发动机二档模式时，发动机I处于工作状态，第一电机和第二电机3处于停止状态。此时，第一离合器6、第三离合器8处于结合状态,第二离合器7处于断开状态。在该模式下，发动机I的动力经由主轴5传动到行星齿轮机构4的太阳轮41，由于行星架45与太阳轮41通过第三离合器8结合到一起，太阳轮45的转速与行星架45的转速相同，也就是第一组行星轮42和第二组行星轮43的转速保持为与太阳轮45的转速相同，在此情况下，齿圈44的转速也与太阳轮45的转速也相同。因此，此刻输入轴5与减速装置9之间的速比为1，从而行星齿轮机构4起动到同速同向传动效果，混合动力传动系统的最终传动比与行星齿轮机构4无关，为减速装置9的实际传动比。
[0078] 当车辆处于混合并联一档模式时，发动机1、第二电机3处于工作状态，第一电机处于停止状态。此时，第一离合器6、第二离合器7处于结合状态,第三离合器8处于断开状态。在该模式下，发动机I的动力通过第一离合器6结合传送到主轴5上后与第二电机5的动力在主轴5上I禹合,也就是说发动机I和第二电机5均驱动主轴5向同一方向转动，并最终将动力传送到行星齿轮机构4的太阳轮41。第二离合器7的结合将行星架45固定连接在混合动力传动系统的壳体上，使得太阳轮41的转动带动第一组行星轮42、第二组行星轮4并最终带动齿圈44的同向转动。在该模式下，混合动力传动系统的最终传动比为行星齿轮机构4的传动比与减速装置9的传动比之积。
[0079] 当车辆处于混合并联二档模式时，发动机1、第二电机3处于工作状态，第一电机处于停止状态。此时，第一离合器6、第三离合器8处于结合状态,第二离合器7处于断开状态。在该模式下，发动机I的动力通过第一离合器6结合传送到主轴5上后与第二电机5的动力在主轴5上耦合，并传动到行星齿轮机构4的太阳轮41。第三离合器8的结合使得行星架45与太阳轮41结合到一起，行星齿轮机构4实际起到同速同向传动效果，混合动力传动系统的最终传动比与行星齿轮机构4无关，为减速装置9的实际传动比。
[0080] 当车辆处于混合串联一档模式时，发动机1、第一电机2和第二电机3都处于工作状态，其中发动机I驱动第一电机2进行发电，第一电机2发电后将电能存储到电池管理单元或者经过变压器后直接供给第二电机3，第二电机3驱动车辆的行驶。此时，第一离合器6、第三离合器8处于断开状态,第二离合器7处于结合状态。在该模式下，第二电机传输的动力经由主轴5传送到行星齿轮机构4的太阳轮41，行星架45通过第二离合器7的结合固定连接在混合动力传动系统的壳体上。太阳轮41的转动带动第一组行星轮42、第二组行星轮4并最终带动齿圈44的同向转动。在该模式下，混合动力传动系统的最终传动比为行星齿轮机构4的传动比与减速装置9的传动比之积。
[0081] 当车辆处于混合串联二档模式时，发动机1、第一电机2和第二电机3都处于工作状态，其中发动机I驱动第一电机2进行发电，第一电机2发电后将电能存储到电池管理单元或者经过变压器后直接供给第二电机3，第二电机3驱动车辆的行驶。此时，第一离合器6、第二离合器7处于断开状态,第三离合器8处于结合状态。在该模式下，第二电机传输的动力经由主轴5传送到行星齿轮机构4的太阳轮41，行星架45通过第三离合器8的结合与太阳轮41连接成一体。行星齿轮机构4实际起到同速同向传动效果，混合动力传动系统的最终传动比与行星齿轮机构4无关，为减速装置9的实际传动比。
Claims (28)
1.一种混合动力传动系统,其特征在于，所述混合动力传动系统包括发动机、第一电机、第二电机、行星齿轮机构、主轴、第一离合器、和第三离合器，其中， 所述混合动力传动系统还包括有第二离合器或者制动器， 所述发动机和所述第一电机相连接，所述第一离合器设置在所述第一电机和主轴之间，通过所述第一离合器能够切断或者结合所述发动机和/或所述第一电机与所述主轴之间的动力传输， 所述第二电机设置在所述主轴上，使得所述第二电机能够带动所述主轴转动，所述行星齿轮机构包括有太阳轮、至少一组行星轮、齿圈以及行星架，所述太阳轮设置在所述主轴上使得所述太阳轮能够随着所述主轴转动，所述齿圈输出所述混合动力传动系统传输出的动力，以及 所述第二离合器或所述制动器设置在所述行星齿轮机构的行星架和所述混合动力传动系统的壳体之间，所述第三离合器设置在所述行星齿轮机构的行星架和太阳轮之间。
2.如权利要求1所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述混合动力系统还包括有减速装置，所述减速装置通过所述齿圈的输出轴向外输出动力，以进一步改变所述混合动力传动系统的总传动比。
3.如权利要求2所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述减速装置为齿轮传动装置，其包括有一个主动齿轮和一个从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮相啮合，所述主动齿轮设置在所述齿圈的输出轴上，所述从动齿轮设置在所述混合动力传动系统的输出轴上。
4.如权利要求2所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述减速装置包括有主动件、从动件和连接所述主动件和所述从动件的链条或带。
5.如权利要求1所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述混合动力传动系统的传动比取决于所述太阳轮与所述齿圈的齿数的比值。
6.如权利要求2-4任一所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述混合动力传动系统的传动比取决于所述太阳轮与所述齿圈的齿数的比值和所述减速装置的传动比。
7.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述混合动力传动系统具有两个行驶档位。
8.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统,其特征在于,所述发动机为小排量发动机。
9.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一电机的转子与所述发动机相连接，所述第一电机的定子固定连接在所述混合动力传动系统的壳体上。
10.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第二电机的转子通过花键设置在所述主轴上，所述第二电机的定子固定连接在所述混合动力传动系统的壳体上。
11.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一离合器上设有减震装置。
12.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述行星齿轮机构为双极行星齿轮机构，所述至少一组行星轮为第一组行星轮和第二组行星轮，所述第一组行星轮和所述第二组行星轮共用所述行星架，其中， 所述太阳轮与所述主轴通过花键连接，所述太阳轮的外齿轮与所述第一组行星轮的每个行星轮的外齿轮相啮合，所述第一组行星轮的每个行星轮的外齿轮还与所述第二组行星轮的相应行星轮的外齿轮相啮合，所述第二组行星轮的相应行星轮的外齿轮还与所述齿圈的内齿轮相哨合。
13.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一离合器的离合鼓与所述第一电机的转子相连接，所述第一离合器的离合毂与所述主轴通过花键相连接。
14.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第二离合器的离合鼓与所述混合动力传动系统的壳体相连接，所述第二离合器的离合毂与所述行星架相连接。
15.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述制动器为带式制动器，所述带式制动器的制动鼓与所述行星架相连接并且能够随着所述行星架一起转动，所述带式制动器的制动带支承在所述混合动力传动系统的壳体上。
16.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第三离合器的离合鼓与所述主轴通过花键相连接，所述第三离合器的离合毂与所述行星架相连接。
17.如权利要求1-5任一所述的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一离合器为干式离合器，所述第二离合器和所述第三离合器为湿式离合器。
18.—种如权利要求1-17任一所述的混合动力传动系统的控制方法，其特征在于，通过控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机的停止或者工作，以及控制所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器、所述第三离合器的结合和断开，实现多个不同运行模式。
19.如权利要求18所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于驻车模式或者停车充电模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器、所述第三离合器处于断开状态。
20.如权利要求18-19任一所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于倒车模式时，所述第二电机处于工作状态并设定为反向转动，所述发动机和所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器和所述第三离合器处于断开状态，所述第二离合器或所述制动器处于结合状态。
21.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于纯电动一档模式时，所述第二电机处于工作状态并为正向转动，所述发动机和所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器和所述第三离合器处于断开状态，所述第二离合器或所述制动器处于结合状态。
22.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于纯电动二档模式时，所述第二电机处于工作状态并为正向转动，所述发动机和所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于断开状态，所述第三离合器处于结合状态。
23.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于纯发动机一档模式时，所述发动机处于工作状态，所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于结合状态，所述第三离合器处于断开状态。
24.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于纯发动机二档模式时，所述发动机处于工作状态，所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第三离合器处于结合状态，所述第二离合器或所述制动器处于断开状态。
25.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于混合并联一档模式时，所述发动机、所述第二电机处于工作状态并实现动力耦合，所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于结合状态，所述第三离合器处于断开状态。
26.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于混合并联二档模式时，所述发动机、所述第二电机处于工作状态并实现动力耦合，所述第一电机处于停止状态，所述第一离合器、所述第三离合器处于结合状态，所述第二离合器或所述制动器处于断开状态。
27.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于混合串联一档模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机都处于工作状态，所述第一离合器、所述第三离合器处于断开状态，所述第二离合器或所述制动器处于结合状态。
28.如权利要求18或19所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于混合串联二档模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机都处于工作状态，所述第一离合器、所述第二离合器或所述制动器处于断开状态，所述第三离合器处于结合状态。
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