CN103863086B - 一种混合动力车辆多档位驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力车辆多档位驱动装置，包括发动机、电动机Ⅰ、电动机Ⅱ、机械式变速器、主减速器、扭转减震器及差速器；发动机、电动机Ⅰ、电动机Ⅱ分别通过3跟变速器输入轴与机械式变速器连接，主减速器主动齿轮固连在机械式变速器的从动轴上，主减速器从动齿轮与差速器连接，机械式变速器包括3根变速器输入轴、1根从动轴、6个齿轮组成的啮合齿对和4个结合套。通过动力源输出形式和结合套接合脱开的控制，可以实现电动机Ⅰ、Ⅱ通过2个档位输出动力，发动机通过4个档位输出动力，最大限度发挥电动机Ⅰ、Ⅱ和发动机的驱动能力，并使它们工作在各自的效率最高区域，无离合器，传动效率高，换挡过程中无动力中断，动力性、平顺性好。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力汽车传动技术领域，具体涉及一种混合动力车辆多档位驱动装置。
技术背景
当今汽车工业面临着巨大压力。随着能源紧缺，空气污染问题的日益严重，各个汽车企业都推出了节能环保的汽车。包括纯电动汽车和混合动力汽车。受到电池技术和充电技术的制约，纯电动汽车的行驶里程无法满足远途行驶的需求，而且对于配套的基础设施如充电站要求较高。
相对于纯电动汽车，混合动力汽车不需要改变基础设施，能够满足远途行驶的要求，污染小，技术相对成熟，成为现阶段汽车企业解决能源环境问题的最佳选择。
公开号为[CN103663860A]的发明《针对家用轿车的插电式混合动力驱动装置》中提出了一种采用单电机的插电式混合动力驱动装置，其采用1个电机和1个发动机作为动力源，电动机采用2个档位，发动机采用4个档位，符合动力耦合机构的实际工作需求，不足的是，该发明采用离合器辅助调节换挡，会有滑磨损失，响应不够迅速。同时单电机工作模式有限，整车性能受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力车辆多档位驱动装置，其具有纯电动模式、混合动力模式的切换和换挡功能，没有离合器，换挡过程中无滑磨损失，发动机及电动机的工作效率高，传动效率高，换挡无动力中断，结构紧凑，尺寸小。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：
提供一种混合动力车辆多档位驱动装置，其包括发动机22、电动机Ⅰ20、机械式变速器、主减速器及差速器8；发动机22通过变速器输入轴Ⅲ17与机械式变速器连接，电动机Ⅰ20通过变速器输入轴Ⅰ15与机械式变速器连接，主减速器包括互相啮合的主减速器主动齿轮6及主减速器从动齿轮10，主减速器主动齿轮6固连在机械式变速器的从动轴5上，主减速器从动齿轮10与差速器8连接，差速器两侧分别与左侧半轴7、右侧半轴9连接；还包括电动机Ⅱ21和扭转减震器23，电动机Ⅱ21通过变速器输入轴Ⅱ11与机械式变速器连接，电动机Ⅰ20与电动机Ⅱ21分别位于所述机械式变速器两侧，扭转减震器23安装在发动机22与变速器输入轴Ⅲ17之间。
作为本发明提供的一种混合动力车辆多档位驱动装置的进一步改进方案，机械式变速器还包括结合套A19、结合套B16、结合套C4、结合套D13、齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅱ18、齿轮Ⅲ2、齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅴ3及齿轮Ⅵ12，其中，齿轮Ⅰ1和齿轮Ⅱ18空套在变速器输入轴Ⅲ17上，结合套A19套在变速器输入轴Ⅲ17上且与变速器输入轴Ⅲ17花键连接，结合套A19位于齿轮Ⅰ1和齿轮Ⅱ18之间；齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2组成啮合齿对，齿轮Ⅲ2固连在变速器输入轴Ⅰ15上；齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14组成啮合齿对，齿轮Ⅳ14空套在变速器输入轴Ⅰ15上，结合套B16套在变速器输入轴Ⅰ15上且与变速器输入轴Ⅰ15花键连接，结合套B16与齿轮Ⅳ14相邻；齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12组成啮合齿对，齿轮Ⅵ12固连在变速器输入轴Ⅱ11上，结合套D13套在从动轴5上且与从动轴5花键连接，结合套D13与齿轮Ⅵ12相邻；齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3组成啮合齿对，齿轮Ⅴ3空套在从动轴5上，结合套C4套在从动轴5上且与从动轴5花键连接，结合套C4与齿轮Ⅴ3相邻。采用的齿轮数量少，轴向和径向尺寸小，适合在各种车型上应用。结合套A19可以实现齿轮Ⅰ1或者齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接或者脱开，结合套B16可以实现齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接或者脱开，结合套C4可以实现齿轮3与从动轴5连接或者脱开，结合套D13可以实现齿轮Ⅵ12与变速器输入轴Ⅱ11连接或者脱开。
作为本发明提供的一种混合动力车辆多档位驱动装置的进一步改进方案，机械式变速器还包括齿轮Ⅶ24和齿轮Ⅷ25，齿轮Ⅶ24和齿轮Ⅷ25组成啮合齿对，齿轮Ⅶ24固连在变速器输入轴Ⅰ15上且位于齿轮Ⅲ2和结合套B16之间，齿轮Ⅷ25空套在从动轴5上且位于结合套C4和结合套D13之间。
作为本发明提供的一种混合动力车辆多档位驱动装置的进一步改进方案，本发明为每台电动机提供了2个档位，为发动机提供了4个档位。通过控制发动机和2台电动机的工作模式，以及4个结合套的接合或者脱开，能够实现纯电动模式、混合动力模式，以及不同档位之间的切换，同时能够保证在换挡过程中没有动力中断。
本发明提供的驱动模式包括纯电动模式和混合动力模式，其中混合动力模式包括功率过剩驱动模式和功率不足驱动模式。
当电池电量水平SOC>0.5，即电池电量充足的时候，车辆处于纯电动模式。此时车辆可由单电机驱动或双电机驱动，并且每种驱动形式都包括2个有效档位，即1档和2档，其中1档传动由齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3啮合构成，2档传动由齿轮Ⅵ12与齿轮Ⅳ14啮合构成。2个电动机、2个档位的驱动形式动力性经济性都优于1个电动机1个档位的驱动形式。车辆在市区行驶的时候对于平均功率要求比较低，所以纯电动模式下可以满足市区行驶的要求，包括起步、加速、爬坡以及倒车。
当电池电量水平SOC<0.3的时候即电池电量不足的时候，车辆处于混合动力模式。在纯电动模式的基础之上，发动机通过变速器输入轴Ⅲ17介入工作，结合套A19可以控制齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17的接合和脱开，构成2个档位，与纯电动模式下的2个档位构成2*2即4个档位，分别为1-1档、1-2档、2-1档、2-2档。混合动力模式包括2种状态即发动机输出功率不足状态和发动机输出功率过剩状态。车辆处于混合动力模式时，在需要急加速超车、爬坡等过程中，需要大功率，若保证发动机22工作在高效区间，则发动机22输出的功率无法满足汽车行驶的需求时，则进入发动机输出功率不足驱动模式，此时根据需求的不同，发动机22与两台电动机或其中一台同时工作，输出功率，保证车辆正常行驶，保证低速行驶的大扭矩与高速行驶的动力性。当车辆匀速行驶在平坦路面上时，若发动机22处在高效工作区间，仅靠发动机22输出的功率足以驱动车辆行驶，甚至超过车辆所需功率，那么此时进入发动机输出功率过剩驱动模式，此时电动机Ⅰ20、Ⅱ21不输出动力，靠发动机22拖转运动，回收发动机22多余能量，为电池充电。
本发明可以实现制动能量回收和较长下坡阶段能量回收。当车辆处于制动状态时，可以通过电动机Ⅰ20、Ⅱ21回收部分制动能量。当车辆处于较长下坡状态，即无动力滑行状态时，也可以通过电动机Ⅰ20、Ⅱ21回收部分能量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用2台电动机、1台发动机的混合动力车辆布置形式，纯电动模式下可以让1台电动机单独驱动，也可以2台电动机同时驱动；混合动力模式下可以让发动机与电动机联合驱动，也可以通过电动机将发动机输出的一部分动力转化为电能，为蓄电池充电。每台电动机都有2个档位，发动机有4个档位，能够很好的利用发动机和2台电动机的高效区间，驱动形式灵活，动力性好，一改混合动力汽车动力性不足的劣势，适合对于动力性要求高的商务用车和运动型汽车。
本发明通过机械式变速器将发动机和两台电动机并联起来，属于一种并联式混合动力布置形式。与现有并联式混合动力车辆动力耦合机构相比，本发明取消了离合器，因此没有传统车辆离合器滑磨所带来的能量损耗，传动效率高。通过对两台电动机的合理精确控制，能够实现无动力中断换挡，动力性、平顺性好。
附图说明
图1为本发明提供的一种混合动力车辆多档位驱动装置的结构示意图；
图2-1为混合动力车辆多档位驱动装置在1档单电动机驱动模式下动力传递路线图；
图2-2为混合动力车辆多档位驱动装置在1档双电动机驱动模式下动力传递路线图；
图2-3为混合动力车辆多档位驱动装置在2档单电机驱动模式下动力传递路线图；
图2-4为混合动力车辆多档位驱动装置在2档双电动机驱动模式下动力传递路线图；
图3-1为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率不足时1-1档驱动模式下动力传递路线图；
图3-2为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率不足时1-2档驱动模式下动力传递路线图；
图3-3为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率不足时2-1档驱动模式下动力传递路线图；
图3-4为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率不足时2-2档驱动模式下动力传递路线图；
图4-1为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率过剩时1-1档驱动模式下动力传递路线图；
图4-2为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率过剩时1-2档驱动模式下动力传递路线图；
图4-3为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率过剩时2-1档驱动模式下动力传递路线图；
图4-4为混合动力车辆多档位驱动装置在发动机输出功率过剩时2-2档驱动模式下动力传递路线图；
图5为混合动力车辆多档位驱动装置在制动模式下动力传递路线；
图6为混合动力车辆多档位驱动装置在滑行模式下动力传递路线；
图7为本发明提供的一种混合动力车辆多档位驱动装置实施例2的变速箱结构示意图；
图8为混合动力车辆多档位驱动装置实施例2在纯电动模式下增加档位的动力传递路线图；
图9-1为混合动力车辆多档位驱动装置实施例2在发动机输出功率不足时增加档位的低速动力传递路线图；
图9-2为混合动力车辆多档位驱动装置实施例2在发动机输出功率不足时增加档位的高速动力传递路线图；
图中：
1、齿轮Ⅰ，2、齿轮Ⅲ，3、齿轮Ⅴ，4、结合套C，5、从动轴，6、主减速器主动齿轮，7、左侧半轴，8、差速器，9、右侧半轴，10、主减速器从动齿轮，11、变速器输入轴Ⅱ，12、齿轮Ⅵ，13、结合套D，14、齿轮Ⅳ，15、变速器输入轴Ⅰ，16、结合套B，17、变速器输入轴Ⅲ，18、齿轮Ⅱ，19、结合套A，20、电动机Ⅰ，21、电动机Ⅱ，22、发动机，23、扭转减震器，24、齿轮Ⅶ，25、齿轮Ⅷ。
具体实施方式
参阅附图对本发明的技术方案作进一步描述。
参阅附图1，本发明提供一种混合动力车辆多档位驱动装置，其包括发动机22、电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21、机械式变速器、扭矩减震器23、主减速器及差速器8；其中，电动机Ⅰ20与电动机Ⅱ21分别位于机械式变速器两侧，发动机22通过变速器输入轴Ⅲ17与机械式变速器连接，电动机Ⅰ20通过变速器输入轴Ⅰ15与机械式变速器连接，电动机Ⅱ21通过变速器输入轴Ⅱ11与机械式变速器连接；主减速器包括主减速器主动齿轮6及主减速器从动齿轮10，主减速器主动齿轮6与主减速器从动齿轮10组成啮合齿对，主减速器从动齿轮10与差速器8连接，差速器两侧分别与左侧半轴7、右侧半轴9连接，通过左侧半轴7及右侧半轴9输出动力；机械式变速器包括结合套A19、结合套B16、结合套C4、结合套D13、齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅱ18、齿轮Ⅲ2、齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅴ3、齿轮Ⅵ12、变速器输入轴Ⅰ15、变速器输入轴Ⅱ11、变速器输入轴Ⅲ17及从动轴5，齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅱ18空套在变速器输入轴Ⅲ17上，齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2组成啮合齿对，齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14组成啮合齿对，齿轮Ⅲ2与变速器输入轴Ⅰ15固连，齿轮Ⅳ14空套在变速器输入轴Ⅰ15，齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3组成啮合齿对，齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12组成啮合齿对，齿轮Ⅴ3空套在从动轴5上，齿轮Ⅵ12固连在变速器输入轴11上，主减速器主动齿轮6固连在从动轴5上。
发动机22、电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21作为动力源；左侧半轴7、右侧半轴9分别连接驱动轮作为动力输出端；发动机22、电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21的动力分别通过变速器输入轴Ⅲ17、变速器输入轴Ⅰ15、变速器输入轴Ⅱ11输入到机械式变速器中；齿轮Ⅰ1和齿轮Ⅱ18空套在变速器输入轴Ⅲ17上，结合套A19套在变速器输入轴Ⅲ17上且与变速器输入轴Ⅲ17花键连接，结合套A19位于齿轮Ⅰ1和齿轮Ⅱ18之间，通过结合套A19滑动状态的改变实现齿轮Ⅰ1和齿轮Ⅱ18与变速器输入轴17Ⅲ的连接或者脱开。齿轮Ⅲ2固连在变速器输入轴Ⅰ15上，齿轮Ⅳ14空套在变速器输入轴Ⅰ15上，结合套B16套在变速器输入轴Ⅰ15上且与变速器输入轴Ⅰ15花键连接，结合套B16与齿轮Ⅳ14相邻，通过结合套B16滑动状态的改变实现齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15的连接或者脱开。齿轮Ⅵ12固连在变速器输入轴Ⅱ11上，结合套D13套在从动轴5上且与从动轴5花键连接，结合套D13与齿轮Ⅵ12相邻，通过结合套D13滑动状态的改变实现齿轮Ⅵ12与从动轴5的连接或者空套。齿轮Ⅴ3空套在从动轴5上，结合套C4套在从动轴5上且与从动轴5花键连接，结合套C4与齿轮Ⅴ3相邻，通过结合套C4滑动状态的改变实现齿轮Ⅴ3与从动轴5的连接或者空套。齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2啮合，齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3啮合。齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14啮合，齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12啮合。主减速器主动齿轮6连接在从动轴5上与主减速器从动齿轮10啮合，主减速器从动齿轮与差速器8连接。发动机22与变速器输入轴Ⅲ17之间安装有扭转减震器23，用于缓和发动机22的冲击，衰减发动机22的震动。
本发明的机械式变速器为电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21的动力输出提供2个档位，为发动机22的动力输出提供4个档位，极大地满足了电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21与发动机22尽可能工作在高效工作区间的需求，动力性好。
通过对齿轮的优化设计实现相邻两个档位传动比比值近似相等。
结合套套在相应的轴上，结合套上的内花键与轴上的外花键连接，结合套所控制的空套在轴上的齿轮端面也有外花键，当空套齿轮与轴转速相同的时候，结合套滑动，使得轴和空套在轴上的齿轮通过结合套上的内花键连接，使得轴与齿轮固连。当结合套向相反方向滑动时，空套齿轮与轴的花键连接脱开，齿轮再次空套在轴上。因此结合套分为接合状态和脱开状态。
通过对两台电动机Ⅰ20，Ⅱ21和发动机23工作状态的控制，通过4个独立的结合套A19，B16，C4，D13滑动状态的改变实现模式切换，档位切换。
当驱动模式为纯电动模式的时候结合套A19处于中间位置，齿轮Ⅰ1和齿轮Ⅱ18与变速器输入轴17脱开，发动机22不工作。此工作模式下，此动力布置方式包含2个档位，即1档和2档。其中1档传动由齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3啮合构成，2档传动由齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12啮合构成。纯电动模式下车辆可以由一台电动机驱动或者两台电动机同时驱动。
当驱动模式为混合动力驱动模式时，发动机22工作，通过控制结合套A19实现齿轮Ⅰ1或者齿轮Ⅱ18与变速器输入轴17连接，将发动机22的动力与电动机的动力耦合。此模式下发动机22将有4个档位。1-1档传动由齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14啮合，齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3啮合构成，1-2档传动由齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2啮合，齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3啮合构成，2-1档传动由齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14啮合，齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12啮合构成，2-2档传动由齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2啮合，齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12啮合构成。
下面具体描述本发明所能提供的所有工作模式：
纯电动模式：电池电量充足(例如电池电量水平SOC>0.5)
纯电动模式下，根据车辆实际工作需要由电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21其中一台或者两台同时工作作为动力源，机械式变速器同时包括2个档位，即1档和2档。1档为低速档，2档为高速档。
1档时，如图2-1所示为电动机Ⅰ20单独作为动力源1档驱动车辆行驶时的动力传递路径：此时只有结合套C4处于接合状态，使得齿轮Ⅴ3与从动轴5固连，其余结合套A19、B16、D13全部处于脱开状态，电动机Ⅱ21不工作，只有电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ15固连的齿轮Ⅲ2上，通过齿轮Ⅴ3、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。如图2-2所示为电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21同时作为动力源1档驱动车辆行驶时的动力传递路径：此时结合套A19、结合套D13处于脱开状态，结合套C4、结合套B16处于接合状态，使得齿轮Ⅴ3与从动轴5连接，齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接；电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ15固连的齿轮Ⅲ2上，依次通过齿轮Ⅴ3、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ21的动力依次通过变速器输入轴Ⅱ11、齿轮Ⅵ12、齿轮Ⅳ14、变速器输入轴Ⅰ15，同样传递到齿轮Ⅲ2上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ20的动力传递路径相同。
2档时，如图2-3所示为电动机Ⅱ21单独作为动力源2档驱动车辆行驶时的动力传递路径：此时只有结合套D13处于接合状态，使得齿轮Ⅵ12与从动轴5固连，其余结合套A19、B16、C4全部处于脱开状态，电动机Ⅰ20不工作，只有电动机Ⅱ21输出的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ11上，依次通过结合套D13、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。如图2-4所示为电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21同时作为动力源2档驱动车辆行驶时的动力传递路径：结合套A19、C4处于脱开状态，结合套B16、D13接合，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，齿轮Ⅵ12与从动轴5连接；电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到变速器输入轴Ⅰ15上，带动齿轮Ⅳ14，然后依次通过齿轮Ⅵ12、变速器输入轴Ⅱ11、结合套D13、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ21的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ11上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ20的动力传递路径相同。
纯电动模式下，通过两台电动机Ⅰ20、Ⅱ21，及2个档位的布置提高了电动机的运行效率，使得整车的动力性和经济性更好。车辆在市区行驶的时候对整体功率要求比较低，因此纯电动模式满足车辆市区行驶要求。车辆起步时候，如果需要缓慢起步，可以选择单电动机1档输出起步，如果需要快速起步或者坡上起步等需要较大动力输出的时候可以选择双电动机1档输出起步。当车辆爬长坡或者加速超车的时候，两台电动机的动力优势更加明显。同时通过结合套A19、B16、C4、D13与电动机Ⅰ20、Ⅱ21相互配合进行换挡可以实现无动力中断换挡，提高了换挡品质，改善车辆行驶的平顺性。通过改变电动机Ⅰ20、Ⅱ21的旋转方向可以实现车辆倒档行驶。
混合动力模式：电池电量不足(例如电池电量水平SOC<0.3)
发动机22经由电动机带动启动，开始输出动力，此时动力驱动装置进入混合动力模式。根据发动机22实际输出的功率与驱动车辆所需功率的关系，若输出功率小于驱动车辆所需功率，则系统进入发动机输出功率不足驱动模式，若输出功率大于车辆驱动车辆所需功率，则系统进入发动机输出功率过剩驱动模式，具体驱动模式工作状态如下：
发动机输出功率不足驱动模式：
当车辆需要急加速超车、爬坡等过程中，需要大功率，若保证发动机22工作在高效区间，则发动机22输出的功率无法满足汽车行驶的需求时，驱动装置进入功率不足驱动模式，此时根据需求的不同，发动机22与两台电动机或其中一台同时工作，输出功率，保证车辆正常行驶，保证低速行驶的大扭矩与高速行驶的动力性。当电动机处于1档工作时，发动机有两个档位输出，分别是1-1档，1-2档；当电动机处于2档工作的时候，发动机有两个档位输出，分别是2-1档，2-2档。
下面分别说明发动机输出功率不足驱动模式下这4个档位：
如图3-1，当变速器处于1-1档时，结合套A向右滑动接合，使齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B16处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C4处于接合状态，使得齿轮Ⅴ3与从动轴5连接，结合套D13处于脱开状态。发动机22输出的动力经扭转减震器23传递到变速器输入轴Ⅲ17，进而传递到齿轮Ⅱ18，齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14啮合，再通过齿轮Ⅲ2和齿轮Ⅴ3构成的啮合齿对，将动力传递到从动轴5，从动轴5带动主减速器主动齿轮6，主减速器主动齿轮6与主减速器从动齿轮10啮合，主减速器从动齿轮10通过差速器8将动力分别通过左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ15固连的齿轮Ⅲ2上，仍然通过齿轮Ⅴ3、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅱ21的动力通过变速器输入轴Ⅱ11、齿轮Ⅵ12、齿轮Ⅳ14、变速器输入轴Ⅰ15，同样传递到齿轮Ⅲ2上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ20的动力传递路径相同。此档位主要用于车辆急加速和爬陡坡的情况。
如图3-2，当变速器处于1-2档时，结合套A向左滑动接合，齿轮Ⅰ1与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B16处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C4处于接合状态，使得齿轮Ⅴ3与从动轴5连接，结合套D13处于脱开状态。发动机22输出的动力经由扭转减震器23传递到变速器输入轴Ⅲ17，进而传递到齿轮Ⅰ1上，齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2啮合，再通过齿轮Ⅲ2与齿轮Ⅴ3构成啮合齿对，将动力传递到从动轴5，从动轴5带动主减速器主动齿轮6，主减速器主动齿轮6与主减速器从动齿轮10啮合，主减速器从动齿轮10通过差速器8将动力通过左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ15固连的齿轮Ⅲ2上，仍然通过齿轮Ⅴ3、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8，然后分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅱ21的动力依次通过变速器输入轴Ⅱ11、齿轮Ⅵ12、齿轮Ⅳ14、变速器输入轴Ⅰ15，同样传递到齿轮Ⅲ2上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ20的动力传递路径相同。此档位主要用于低速爬长坡或者低速状态下急加速的情况。
如图3-3，当变速器处于2-1档时，结合套A向右滑动接合，齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C处于断开状态，结合套D处于接合状态，使得齿轮Ⅵ12与从动轴5连接。发动机22输出的动力经由扭转减震器23传递到变速器输入轴Ⅲ17，进而传递到齿轮Ⅱ18，齿轮Ⅱ18与齿轮Ⅳ14啮合，再通过齿轮Ⅳ14和齿轮Ⅵ12构成的啮合齿对，将动力传递到变速器输入轴Ⅱ11，再传递到从动轴5，从动轴5带动主减速器主动齿轮6，主减速器主动齿轮6与主减速器从动齿轮10啮合，主减速器从动齿轮10通过差速器8将动力通过左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ15上，带动齿轮Ⅳ14，然后通过齿轮Ⅵ12、变速器输入轴Ⅱ11、结合套D、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8，分别通过左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅱ21的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ11上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ20的动力传递路径相同。此档位主要用于较高速爬缓长坡或较高车速急加速超车情况。
如图3-4，当变速器处于2-2档时，结合套A向左滑动接合，齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C处于断开状态，结合套D处于接合状态，使得齿轮Ⅵ12与从动轴5连接。发动机22输出的动力经由扭转减震器23传递到变速器输入轴Ⅲ17，进而传递到齿轮Ⅰ1上，齿轮Ⅰ1与齿轮Ⅲ2啮合，动力进而传递到变速器输入轴Ⅰ15上，然后传递到齿轮Ⅳ14上，再通过齿轮Ⅳ14和齿轮Ⅵ12构成的啮合齿对，将动力传递到变速器输入轴Ⅱ11，再传递到从动轴5，从动轴5带动主减速器主动齿轮6，主减速器主动齿轮6与主减速器从动齿轮10啮合，主减速器从动齿轮10通过差速器8将动力分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅰ20输出的动力直接作用到变速器输入轴Ⅰ15上，带动齿轮Ⅳ14，然后通过齿轮Ⅵ12、变速器输入轴Ⅱ11、结合套D13、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上。电动机Ⅱ21的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ11上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ20的动力传递路径相同。此档位主要用于高速爬缓长坡或高车速急加速超车情况。
发动机输出功率过剩驱动模式：
当车辆匀速行驶在平坦路面上时，若发动机22处在高效工作区间，仅靠发动机22输出的功率足以驱动车辆行驶，甚至超过车辆所需功率，那么此时进入功率过剩驱动模式。电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21不输出动力，靠发动机22拖转运动，回收发动机22多余能量，为电池充电，直到电池电量水平SOC大于某一较高值如0.8，重新启动电动机，发动机22停止工作，车辆重新进入纯电动模式。功率过剩驱动模式发动机同样有4个档，即1-1档、1-2档、2-1档和2-2档。
下面分别讨论发动机输出功率过剩驱动模式下这4个档位：
如图4-1，当变速器处于1-1档时，结合套A向右滑动接合，齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B16处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C4处于接合状态，使得齿轮Ⅴ3与从动轴5连接，结合套D13处于脱开状态。发动机22输出的动力分为两部分，一部分依次通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅱ18、齿轮Ⅳ14、变速器输入轴Ⅰ15、齿轮Ⅲ2、齿轮Ⅴ3、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上；另一部分动力依次通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅱ18、齿轮Ⅳ14传递到变速器输入轴Ⅰ15上带动电动机Ⅰ20转动，电动机Ⅰ20此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12传递到变速器输入轴11上，带动电动机Ⅱ21转动，此时电动机Ⅱ21作为发电机为蓄电池充电。
如图4-2，当变速器处于1-2档时，结合套A向左滑动接合，齿轮Ⅰ1与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B16处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C4处于接合状态，使得齿轮Ⅴ3与从动轴5连接，结合套D13处于脱开状态。发动机22输出的动力分为两部分，一部分经由扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅲ2、齿轮Ⅴ3、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上；另一部分动力通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅲ2后传递到变速器输入轴Ⅰ15上带动电动机Ⅰ20转动，电动机Ⅰ20此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12后传递到变速器输入轴11上，带动电动机Ⅱ21转动，此时电动机Ⅱ21作为发电机为蓄电池充电。
1-1档和1-2档主要用于汽车低速匀速行驶情况。
如图4-3，当变速器处于2-1档时，结合套A向右滑动接合，齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C处于断开状态，结合套D处于接合状态，使得齿轮Ⅵ12与从动轴5连接。发动机22输出的动力分为两部分，一部分依次通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅱ18、齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12、变速器输入轴Ⅱ11、结合套D13、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上；另一部分动力通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅱ18、齿轮Ⅳ14后传递到变速器输入轴Ⅰ15上，带动电动机Ⅰ20转动，电动机Ⅰ20此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅵ12传递到变速器输入轴11上，带动电动机Ⅱ21转动，此时电动机Ⅱ21作为发电机为蓄电池充电。
如图4-4，当变速器处于2-2档时，结合套A向左滑动接合，齿轮Ⅱ18与变速器输入轴Ⅲ17连接，结合套B处于接合状态，使得齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ15连接，结合套C处于断开状态，结合套D处于接合状态，使得齿轮Ⅵ12与从动轴5连接。发动机22输出的动力分为两部分，一部分依次通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅲ2、变速器输入轴Ⅰ15、齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12、变速器输入轴Ⅱ11、结合套D13、从动轴5、主减速器主动齿轮6、主减速器从动齿轮10、差速器8后，分别经左侧半轴7和右侧半轴9输出到驱动车轮上；另一部分动力通过扭转减震器23、变速器输入轴Ⅲ17、齿轮Ⅰ1、齿轮Ⅲ2后传递到变速器输入轴Ⅰ15上，带动电动机Ⅰ20转动，电动机Ⅰ20此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12后传递到变速器输入轴Ⅱ11上，带动电动机Ⅱ21转动，此时电动机Ⅱ21作为发电机为蓄电池充电。
2-1档和2-2档主要用于公路上较高速度匀速行驶情况。
制动模式：
参照图5，当驾驶员踩下制动踏板时，车辆进入制动模式，发动机22不向外输出动力，电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21此时作为发电机，车轮拖动电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21给蓄电池充电，实现能量回收。下面具体描述制动过程：制动时无论原来的状态如何，结合套A19运动到中间位置脱开，结合套B16及结合套C4处于接合状态，结合套D13处于脱开状态。此时虽然无动力输出，车辆仍继续向前行驶，动力通过车轮分别经左侧半轴7和右侧半轴9传递至差速器8，然后依次通过主减速从动齿轮10、主减速主动齿轮6、从动轴5、齿轮Ⅴ3、齿轮Ⅲ2传递到变速器输入轴Ⅰ15上，一部分动力拖动电动机Ⅰ20发电，另一部分动力通过齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12后传递到变速器输入轴Ⅱ11，拖动电动机Ⅱ21发电。通过齿轮Ⅴ3、齿轮Ⅲ2和齿轮Ⅳ14、齿轮Ⅵ12构成的传动比关系，可以实现较大的制动阻力，增加制动效果。
无动力滑行模式：
参照图6，当车辆处于较长下坡路面行驶的时候，驾驶员松开油门，车辆向前做自由滑行运动，动力驱动系统进入无动力滑行模式。无动力滑行模式下，电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21不向外输出动力，结合套A19处于中间位置，发动机22不向外输出动力，结合套D13及结合套B16处于接合状态，结合套C4处于断开状态。动力从驱动车轮分别通过左侧半轴7和右侧半轴9输入至差速器8，然后依次经主减速从动齿轮10、主减速主动齿轮6、从动轴5后，通过结合套D13传递到齿轮Ⅵ12上，一部分动力通过变速器输入轴Ⅱ11，拖动电动机Ⅱ21发电，另一部分动力通过齿轮Ⅳ14、结合套B16、变速器输入轴Ⅰ15，拖动电动机Ⅰ20发电。通过齿轮Ⅳ14与齿轮Ⅵ12构成的传动比的关系，可以减少电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21产生的阻力矩对于车辆滑行带来的影响，增加车辆滑行距离。
下面介绍车辆行驶过程中换挡过程以及模式切换过程。
混合动力模式换挡过程：
当驱动模式为混合动力模式的时候，变速器通过控制结合套A19、B16、C4、D13的分离与接合进行换挡。有效档位为1-1档、1-2档、2-1档、2-2档。多档位传动使得各档位传动比突变较小，进而减少了扭矩的突变和发动机22转速的突变，同时可以实现无动力中断换挡、扭矩连续输出，有效的运用了发动机和电动机的速度特性和高效运转区。由于换挡过程类似，这里仅描述混合动力模式中发动机输出功率不足时由1-2档升入2-1档的换挡过程。当变速箱处于混合动力模式中发动机输出功率不足1-2档时，结合套A19向左滑动接合，结合套B16接合，结合套C4接合，结合套D13脱开，电动机Ⅰ20、电动机Ⅱ21和发动机22都输出动力。换挡过程如下：结合套B16脱开，电动机Ⅱ21转速下降，当变速器输入轴Ⅱ11与从动轴5转速同步时，结合套D13顺利接合，电动机Ⅰ20驱动车辆行驶。结合套C4脱开，通过电动机Ⅰ20调节发动机22的转速，当变速器输入轴Ⅲ17的转速与齿轮Ⅱ18的转速相同的时候，结合套A19向右滑动接合，最后调节电动机Ⅰ20的转速，使得变速器输入轴Ⅰ15与齿轮Ⅳ14转速同步，结合套B16接合，档位由1-2档升入2-1档。在此过程中一直有电动机作为动力源驱动车辆行驶，换挡过程无动力中断，动力性、平顺性好。
纯电动模式换挡过程：
纯电动模式下包含两个档位，1档和2档。下面介绍纯电动模式下换挡过程成，以1档升入2档为例。1档下电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21同时输出动力，此时结合套D13脱开，结合套B16接合，结合套C4接合，结合套A19处于中间位置脱开。升档过程如下，电动机Ⅱ21扭矩下降，结合套B16脱开，此时车辆只是由电动机Ⅰ20驱动。控制电动机Ⅱ21转速下降，结合套D13接合。然后电动机Ⅰ20转矩下降，结合套C4脱开，此时车辆由电动机Ⅱ21驱动。如果想让2两台电动机同时驱动，调节电动机Ⅰ20转速，使得结合套B16顺利接合，此时电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21同时以2档驱动车辆行驶。升档过中每一个时刻都至少有一台电动机驱动车辆行驶，因此换挡过程中车辆不会出现动力中断，动力性、平顺性好。
纯电动混合动力模式切换过程：
由于纯电动模式和混合动力模式切换过程较多，这里以纯电动模式1档向混合动力模式发动机输出功率过剩时1-1档切换为例说明。当电池电量充足的时候，车辆处于纯电动模式1档时，结合套B16及结合套C4接合，结合套A19及结合套D13脱开，电动机Ⅰ20和电动机Ⅱ21输出动力，发动机22不工作。切换过程如下：结合套B16脱开，控制电动机Ⅱ21转速降为0，结合套A19向右滑动接合，电动机Ⅱ21重新启动，带动发动机22启动，结合套B16重新接合，发动机22输出动力，驱动车辆行驶，此时电动机Ⅰ20、Ⅱ21停止向外输出动力，而是将发动机22输出的部分动力转换成电能，为电池充电。动力输出模式完成了由纯电动模式1档向混合动力模式发动机输出功率过剩时1-1档的切换。切换过程中一直有电动机作为动力源驱动车辆行驶，无动力中断，动力性、平顺性好。
从上述说明可以看出本发明可以实现多种驱动模式转换，有效地利用了发动机和电动机的高效工作区间，提升了车辆的动力性，经济性好。换挡过程及模式切换过程无动力中断，平顺性好。无离合器，依靠齿轮传动，传动效率高。结构紧凑，尺寸小。
实施例2
作为本发明所提供的一种混合动力车辆多档位驱动装置一种改进方案，如果在前述方案的变速器输入轴Ⅰ15上多连接一个齿轮Ⅶ24，在从动轴5上空套齿轮Ⅷ25，如图7所示，齿轮Ⅶ24和齿轮Ⅷ25组成啮合齿对，齿轮Ⅶ24固连在变速器输入轴Ⅰ15上且位于齿轮Ⅲ2和结合套B16之间，齿轮Ⅷ25空套在从动轴5上且位于结合套C4和结合套D13之间。同样通过结合套C4控制齿轮Ⅷ25与从动轴5的接合与脱开，这样在原有发明的基础之上又使电动机Ⅰ20及电动机Ⅱ21的档位增加了一个，发动机22的档位增加了两个，更有利于发动机22与电动机Ⅰ20及电动机Ⅱ21工作在高效区间，而且并不会增加结合套的数量。图8为纯电动模式下增加的电动机动力传递路线。图9-1和图9-2为混合动力模式下增加的两个发动机动力传递路线(以发动机输出功率不足情况为例)。
Claims (9)
1.一种混合动力车辆多档位驱动装置，其包括发动机(22)、电动机Ⅰ(20)、机械式变速器、主减速器及差速器(8)；发动机(22)通过变速器输入轴Ⅲ(17)与机械式变速器连接，电动机Ⅰ(20)通过变速器输入轴Ⅰ(15)与机械式变速器连接，主减速器包括互相啮合的主减速器主动齿轮(6)及主减速器从动齿轮(10)，主减速器主动齿轮(6)固连在机械式变速器的从动轴(5)上，主减速器从动齿轮(10)与差速器(8)连接，差速器两侧分别与左侧半轴(7)、右侧半轴(9)连接；其特征在于，该混合动力车辆多档位驱动装置还包括电动机Ⅱ(21)及扭转减震器(23)，电动机Ⅱ(21)通过变速器输入轴Ⅱ(11)与机械式变速器连接，电动机Ⅰ(20)与电动机Ⅱ(21)分别位于所述机械式变速器两侧，扭转减震器(23)安装在发动机(22)与变速器输入轴Ⅲ(17)之间；所述机械式变速器还包括结合套A(19)、结合套B(16)、结合套C(4)、结合套D(13)、齿轮Ⅰ(1)、齿轮Ⅱ(18)、齿轮Ⅲ(2)、齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅴ(3)及齿轮Ⅵ(12)，其中，齿轮Ⅰ(1)和齿轮Ⅱ(18)空套在变速器输入轴Ⅲ(17)上，结合套A(19)套在变速器输入轴Ⅲ(17)上且与变速器输入轴Ⅲ(17)花键连接，结合套A(19)位于齿轮Ⅰ(1)和齿轮Ⅱ(18)之间；齿轮Ⅰ(1)与齿轮Ⅲ(2)组成啮合齿对，齿轮Ⅲ(2)固连在变速器输入轴Ⅰ(15)上；齿轮Ⅱ(18)与齿轮Ⅳ(14)组成啮合齿对，齿轮Ⅳ(14)空套在变速器输入轴Ⅰ(15)上，结合套B(16)套在变速器输入轴Ⅰ(15)上且与变速器输入轴Ⅰ(15)花键连接，结合套B(16)与齿轮Ⅳ(14)相邻；齿轮Ⅳ(14)与齿轮Ⅵ(12)组成啮合齿对，齿轮Ⅵ(12)固连在变速器输入轴Ⅱ(11)上，结合套D(13)套在从动轴(5)上且与从动轴(5)花键连接，结合套D(13)与齿轮Ⅵ(12)相邻；齿轮Ⅲ(2)与齿轮Ⅴ(3)组成啮合齿对，齿轮Ⅴ(3)空套在从动轴(5)上，结合套C(4)套在从动轴(5)上且与从动轴(5)花键连接，结合套C(4)与齿轮Ⅴ(3)相邻。
2.按照权利要求1所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，所述机械式变速器还包括齿轮Ⅶ(24)和齿轮Ⅷ(25)，齿轮Ⅶ(24)和齿轮Ⅷ(25)组成啮合齿对，齿轮Ⅶ(24)固连在变速器输入轴Ⅰ(15)上且位于齿轮Ⅲ(2)和结合套B(16)之间，齿轮Ⅷ(25)空套在从动轴(5)上且位于结合套C(4)和结合套D(13)之间。
3.按照权利要求1所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，所述机械式变速器为电动机Ⅰ(20)和电动机Ⅱ(21)的动力输出提供2个档位，为发动机(22)的动力输出提供4个档位，通过对电动机Ⅰ(20)、电动机Ⅱ(21)和发动机(22)工作状态的控制，以及4个独立的结合套滑动状态的改变实现驱动模式切换及档位切换。
4.按照权利要求3所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，当该驱动装置工作在纯电动模式时，由电动机Ⅰ(20)和电动机Ⅱ(21)其中一台或者两台同时工作作为动力源，机械式变速器包括1档和2档两个档位；
1档时，电动机Ⅰ(20)单独作为动力源，结合套C(4)处于接合状态，使齿轮Ⅴ(3)与从动轴(5)固连，结合套A(19)、结合套B(16)、结合套D(13)全部处于脱开状态，电动机Ⅱ(21)不工作，此时的动力传递路径为：电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ(15)固连的齿轮Ⅲ(2)上，通过齿轮Ⅴ(3)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；
或者，电动机Ⅰ(20)和电动机Ⅱ(21)同时作为动力源，结合套A(19)、结合套D(13)处于脱开状态，结合套C(4)、结合套B(16)处于接合状态，使得齿轮Ⅴ(3)与从动轴(5)连接，齿轮Ⅳ14与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，此时的动力传递路径为：电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ(15)固连的齿轮Ⅲ(2)上，依次通过齿轮Ⅴ(3)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ(21)的动力依次通过变速器输入轴Ⅱ(11)、齿轮Ⅵ(12)、齿轮Ⅳ(14)、变速器输入轴Ⅰ(15)后，传递到齿轮Ⅲ(2)上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ(20)的动力传递路径相同；
2档时，电动机Ⅱ(21)单独作为动力源2，结合套D(13)处于接合状态，使齿轮Ⅵ(12)与从动轴(5)固连，结合套A(19)、结合套B(16)、结合套C(4)全部处于脱开状态，电动机Ⅰ(20)不工作，此时的动力传递路径为：电动机Ⅱ(21)输出的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ(11)上，依次通过结合套D(13)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；
或者，电动机Ⅰ(20)和电动机Ⅱ(21)同时作为动力源2，结合套A(19)、结合套C(4)处于脱开状态，结合套B(16)、结合套D(13)处于接合状态，使齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，齿轮Ⅵ(12)与从动轴(5)连接，此时的动力传递路径为：电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到变速器输入轴Ⅰ(15)上，带动齿轮Ⅳ(14)，然后依次通过齿轮Ⅵ(12)、变速器输入轴Ⅱ(11)、结合套D(13)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ(21)的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ(11)上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ(20)的动力传递路径相同。
5.按照权利要求3所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，当该驱动装置工作在混合动力模式时，根据发动机(22)实际输出的功率与驱动车辆所需功率的关系，若输出功率小于驱动车辆所需功率，则系统进入发动机输出功率不足驱动模式，若输出功率大于车辆驱动车辆所需功率，则系统进入发动机输出功率过剩驱动模式。
6.按照权利要求5所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，在发动机输出功率不足驱动模式下，机械式变速器具有四个有效档位，分别是1-1档、1-2档、2-1档和2-2档：
1-1档时，结合套A(19)向右滑动接合，使齿轮Ⅱ(18)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于结合状态，使齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于接合状态，使齿轮Ⅴ(3)与从动轴(5)连接，结合套D(13)处于脱开状态；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力经扭转减震器(23)传递到变速器输入轴Ⅲ(17)，进而传递到齿轮Ⅱ(18)，齿轮Ⅱ(18)与齿轮Ⅳ(14)啮合，再通过齿轮Ⅲ(2)和齿轮Ⅴ(3)构成的啮合齿对，将动力传递到从动轴(5)，从动轴(5)带动主减速器主动齿轮(6)，主减速器主动齿轮(6)与主减速器从动齿轮(10)啮合，主减速器从动齿轮(10)通过差速器(8)将动力分别通过左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ(15)固连的齿轮Ⅲ(2)上，通过齿轮Ⅴ(3)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ(21)的动力通过变速器输入轴Ⅱ(11)、齿轮Ⅵ(12)、齿轮Ⅳ(14)、变速器输入轴Ⅰ(15)，传递到齿轮Ⅲ(2)上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ(20)的动力传递路径相同；
1-2档时，结合套A(19)向左滑动接合，齿轮Ⅰ1与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于接合状态，使齿轮Ⅴ(3)与从动轴(5)连接，结合套D(13)处于脱开状态；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力经由扭转减震器(23)传递到变速器输入轴Ⅲ(17)，进而传递到齿轮Ⅰ(1)上，齿轮Ⅰ(1)与齿轮Ⅲ(2)啮合，再通过齿轮Ⅲ(2)与齿轮Ⅴ(3)构成啮合齿对，将动力传递到从动轴(5)，从动轴(5)带动主减速器主动齿轮(6)，主减速器主动齿轮(6)与主减速器从动齿轮(10)啮合，主减速器从动齿轮(10)通过差速器(8)将动力通过左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ(15)固连的齿轮Ⅲ(2)上，通过齿轮Ⅴ(3)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)，然后分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ(21)的动力依次通过变速器输入轴Ⅱ(11)、齿轮Ⅵ(12)、齿轮Ⅳ(14)、变速器输入轴Ⅰ(15)，传递到齿轮Ⅲ(2)上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ(20)的动力传递路径相同；
2-1档时，结合套A(19)向右滑动接合，齿轮Ⅱ(18)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于断开状态，结合套D(13)处于接合状态，使齿轮Ⅵ(12)与从动轴(5)连接；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力经由扭转减震器(23)传递到变速器输入轴Ⅲ(17)，进而传递到齿轮Ⅱ(18)，齿轮Ⅱ(18)与齿轮Ⅳ(14)啮合，再通过齿轮Ⅳ(14)和齿轮Ⅵ(12)构成的啮合齿对，将动力传递到变速器输入轴Ⅱ(11)，再传递到从动轴(5)，从动轴(5)带动主减速器主动齿轮(6)，主减速器主动齿轮(6)与主减速器从动齿轮(10)啮合，主减速器从动齿轮(10)通过差速器(8)将动力通过左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到与变速器输入轴Ⅰ(15)上，带动齿轮Ⅳ(14)，然后通过齿轮Ⅵ(12)、变速器输入轴Ⅱ(11)、结合套D(13)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)，通过左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ(21)的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ(11)上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ(20)的动力传递路径相同；
2-2档时，结合套A(19)向左滑动接合，齿轮Ⅱ(18)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于断开状态，结合套D(13)处于接合状态，使齿轮Ⅵ(12)与从动轴(5)连接；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力经由扭转减震器(23)传递到变速器输入轴Ⅲ(17)，进而传递到齿轮Ⅰ(1)上，齿轮Ⅰ(1)与齿轮Ⅲ(2)啮合，动力传递到变速器输入轴Ⅰ(15)上，然后传递到齿轮Ⅳ(14)上，再通过齿轮Ⅳ(14)和齿轮Ⅵ(12)构成的啮合齿对，将动力传递到变速器输入轴Ⅱ(11)，再传递到从动轴(5)，从动轴(5)带动主减速器主动齿轮(6)，主减速器主动齿轮(6)与主减速器从动齿轮(10)啮合，主减速器从动齿轮(10)通过差速器(8)将动力分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅰ(20)输出的动力直接作用到变速器输入轴Ⅰ(15)上，带动齿轮Ⅳ(14)，然后通过齿轮Ⅵ(12)、变速器输入轴Ⅱ(11)、结合套D(13)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；电动机Ⅱ(21)的动力直接作用在变速器输入轴Ⅱ(11)上，接下来的传递路径与电动机Ⅰ(20)的动力传递路径相同。
7.按照权利要求5所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，在发动机输出功率过剩驱动模式下，机械式变速器具有4个有效档位，即1-1档、1-2档、2-1档和2-2档：
1-1档时，结合套A(19)向右滑动接合，齿轮Ⅱ(18)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于接合状态，使齿轮Ⅴ(3)与从动轴(5)连接，结合套D(13)处于脱开状态；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力分为两部分，一部分依次通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅱ(18)、齿轮Ⅳ(14)、变速器输入轴Ⅰ(15)、齿轮Ⅲ(2)、齿轮Ⅴ(3)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；另一部分动力依次通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅱ(18)、齿轮Ⅳ(14)传递到变速器输入轴Ⅰ(15)上带动电动机Ⅰ(20)转动，电动机Ⅰ(20)此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅵ(12)传递到变速器输入轴11上，带动电动机Ⅱ(21)转动，此时电动机Ⅱ(21)作为发电机为蓄电池充电；
1-2档时，结合套A(19)向左滑动接合，齿轮Ⅰ(1)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使得齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于接合状态，使得齿轮Ⅴ(3)与从动轴(5)连接，结合套D(13)处于脱开状态；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力分为两部分，一部分经由扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅰ(1)、齿轮Ⅲ(2)、齿轮Ⅴ(3)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；另一部分动力通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅰ(1)、齿轮Ⅲ(2)后传递到变速器输入轴Ⅰ(15)上带动电动机Ⅰ(20)转动，电动机Ⅰ(20)此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅵ(12)后传递到变速器输入轴11上，带动电动机Ⅱ(21)转动，此时电动机Ⅱ(21)作为发电机为蓄电池充电；
2-1档时，结合套A(19)向右滑动接合，齿轮Ⅱ(18)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使得齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于断开状态，结合套D(13)处于接合状态，使得齿轮Ⅵ(12)与从动轴(5)连接；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力分为两部分，一部分依次通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅱ(18)、齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅵ(12)、变速器输入轴Ⅱ(11)、结合套D(13)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；另一部分动力通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅱ(18)、齿轮Ⅳ(14)后传递到变速器输入轴Ⅰ(15)上，带动电动机Ⅰ(20)转动，电动机Ⅰ(20)此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅵ(12)传递到变速器输入轴11上，带动电动机Ⅱ(21)转动，此时电动机Ⅱ(21)作为发电机为蓄电池充电；
2-2档时，结合套A(19)向左滑动接合，齿轮Ⅱ(18)与变速器输入轴Ⅲ(17)连接，结合套B(16)处于接合状态，使得齿轮Ⅳ(14)与变速器输入轴Ⅰ(15)连接，结合套C(4)处于断开状态，结合套D(13)处于接合状态，使得齿轮Ⅵ(12)与从动轴(5)连接；此时的动力传递路径为：发动机(22)输出的动力分为两部分，一部分依次通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅰ(1)、齿轮Ⅲ(2)、变速器输入轴Ⅰ(15)、齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅵ(12)、变速器输入轴Ⅱ(11)、结合套D(13)、从动轴(5)、主减速器主动齿轮(6)、主减速器从动齿轮(10)、差速器(8)后，分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输出到驱动车轮上；另一部分动力通过扭转减震器(23)、变速器输入轴Ⅲ(17)、齿轮Ⅰ(1)、齿轮Ⅲ(2)后传递到变速器输入轴Ⅰ(15)上，带动电动机Ⅰ(20)转动，电动机Ⅰ(20)此时作为发电机为电池充电，同时通过齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅵ(12)后传递到变速器输入轴Ⅱ(11)上，带动电动机Ⅱ(21)转动，此时电动机Ⅱ(21)作为发电机为蓄电池充电。
8.按照权利要求3所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，当该驱动装置工作在制动模式时，结合套A(19)运动到中间位置脱开，结合套B(16)及结合套C(4)均处于接合状态，结合套D(13)处于脱开状态，此时的动力传递路径为：动力通过车轮分别经左侧半轴(7)和右侧半轴(9)传递至差速器(8)，然后依次通过主减速器从动齿轮(10)、主减速器主动齿轮(6)、从动轴(5)、齿轮Ⅴ(3)、齿轮Ⅲ(2)传递到变速器输入轴Ⅰ(15)上，一部分动力拖动电动机Ⅰ(20)发电，另一部分动力通过齿轮Ⅳ(14)、齿轮Ⅵ(12)后传递到变速器输入轴Ⅱ(11)，拖动电动机Ⅱ(21)发电。
9.按照权利要求3所述的一种混合动力车辆多档位驱动装置，其特征在于，当该驱动装置工作在无动力滑行模式时，电动机Ⅰ(20)、电动机Ⅱ(21)不向外输出动力，结合套A(19)处于中间位置，发动机(22)不向外输出动力，结合套D(13)及结合套B(16)均处于接合状态，结合套C(4)处于断开状态，此时的动力传递路径为：动力从驱动车轮分别通过左侧半轴(7)和右侧半轴(9)输入至差速器(8)，然后依次经主减速器从动齿轮(10)、主减速器主动齿轮(6)、从动轴(5)后，通过结合套D(13)传递到齿轮Ⅵ(12)上，一部分动力通过变速器输入轴Ⅱ(11)，拖动电动机Ⅱ(21)发电，另一部分动力通过齿轮Ⅳ(14)、结合套B(16)、变速器输入轴Ⅰ(15)，拖动电动机Ⅰ(20)发电。
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