CN104742721A - 一种采用双离合器的混合动力系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种采用双离合器的混合动力系统，包括：双离合器，其第一和第二离合器分别控制第一、第二输入轴与电机输出轴接合或分离。第一输入轴通过电机高速挡齿轮组连接动力输出轴。第二输入轴通过电机低速挡齿轮组与动力输出轴或四挡齿轮组接合。电机控制器，对驱动电机进行控制，还连接动力电池。发动机，其输出轴通过第三离合器与一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一接合或均不接合。一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组均连接动力输出轴。四挡齿轮组与动力输出轴或电机低速挡齿轮组接合。本申请具有结构紧凑、系统高度集成、整车工作效率高、燃油经济性好、发动机低温和模式切换时冷起动平顺、低速爬坡能力好的特点。

Description

一种采用双离合器的混合动力系统及其实现方法

技术领域

本申请涉及一种混合动力汽车的动力系统。

背景技术

混合动力汽车是指使用两种以上能量来源的车辆。最常见的油电混合动力汽车（Hybrid electric vehicle，简称HEV）具有发动机和电动机，发动机消耗燃油，电动机消耗动力电池的电能。

HEV主要有串联式（Series Hybrid）、并联式（Parallel Hybrid）和混联式（CombinedHybrid或Series-Parallel Hybrid或Parallel-Series Hybrid）三种混合动力系统。

串联式混合动力系统仅以电动机作为驱动装置，发动机仅驱动发电机为动力电池充电及为电动机供电。由于发动机不直接参与车辆驱动，同时受到电动机功率大小的限制，整车动力性能普遍较差。

并联式混合动力系统采用发动机和/或电动机共同驱动车辆。与串联式混合动力系统相比，整车动力性能有所提高，但发动机不能始终工作在最佳工作区域，燃油经济性较差。

混联式混合动力系统采用发动机和/或电动机共同驱动车辆，另增一台集成式起动/发电机（integrated starter/generator，简称ISG）。该ISG既作为发动机的起动电机，又作为发动机运转后的发电机。混联式混合动力系统兼具串联式和并联式的功能及特性，但结构较为复杂，体积较大，且成本较高。

在单电机并联式混合动力系统中，普遍取消传统发动机起动电机，改用电动机起动发动机。但由于低温下锂电池材料的化学特性，在低温下的动力输出较差，使发动机低温冷起动的平顺性较差。由纯电驱动模式向发动机和电动机共同驱动模式切换过程中，电动机不仅需要驱动车辆行驶，还需要提供足够大的扭矩快速起动发动机。由于行驶工况复杂多变，电动机往往峰值扭矩输出不足，直接影响该切换过程中发动机起动的平顺性。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种并联式混合动力系统，采用双离合器实现并联式混合动力系统的各种功能。为此，本申请还要提供所述并联式混合动力系统的实现方法。

为解决上述技术问题，本申请采用双离合器的混合动力系统包括：

——双离合器，其中具有第一离合器和第二离合器；第一离合器控制双离合器第一输入轴与电机输出轴接合或分离；第二离合器控制双离合器第二输入轴与电机输出轴接合或分离；双离合器第一输入轴连接电机高速挡齿轮组，电机高速挡齿轮组连接动力输出轴；双离合器第二输入轴连接电机低速挡齿轮组，电机低速挡齿轮组受到同步器三的控制而与动力输出轴接合、或与四挡齿轮组接合；

——驱动电机，其输出轴连接着双离合器；

——电机控制器，对驱动电机进行控制；电机控制器还连接着动力电池；

——发动机，其输出轴连接第三离合器的一端，第三离合器的另一端受到同步器一和同步器二的控制而与一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一接合或均不接合；一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组均连接着动力输出轴；四挡齿轮组受到同步器三的控制而与动力输出轴接合、或与电机低速挡齿轮组接合。

本申请采用双离合器的混合动力系统的实现方法是：

低速纯电驱动模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组驱动车辆行驶；

高速纯电驱动模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机再通过第一离合器、电机高速挡齿轮组驱动车辆行驶；

低速制动能量回收模式下，驱动电机通过电机低速挡齿轮组、第二离合器回收车辆制动时的能量并转换为电能，再通过电机控制器为动力电池充电；

高速制动能量回收模式下，驱动电机通过电机高速挡齿轮组、第一离合器回收车辆制动时的能量并转换为电能，再通过电机控制器为动力电池充电；

发动机驻车起动模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组、四挡齿轮组、第三离合器带动发动机起动；

发动机行车起动模式下，电机控制器使驱动电机运转；驱动电机的动力一方面通过第一离合器、电机高速挡齿轮组传递给动力输出轴以驱动车辆行驶；驱动电机的动力另一方面通过第二离合器、电机低速挡齿轮组、四挡齿轮组、第三离合器带动发动机起动；

发动机单独驱动模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴，驱动车辆以相应挡位行驶；

发动机和电机以低速挡共同驱动模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组传递给动力输出轴；来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶；

发动机和电机以高速挡共同驱动模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第一离合器、电机高速挡齿轮组传递给动力输出轴；来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶；

发动机和电机以低速挡行车充电模式下，发动机的动力通过第三离合器后和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机低速挡齿轮组、第二离合器使驱动电机运转；驱动电机再通过电机控制器为动力电池充电；

发动机和电机以高速挡行车充电模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机高速挡齿轮组、第一离合器使驱动电机运转；驱动电机再通过电机控制器为动力电池充电；

驻车充电模式下，发动机的动力通过第三离合器、四挡齿轮组、电机低速挡齿轮组、第二离合器使驱动电机运转，驱动电机再通过电机控制器为动力电池充电；

纯电驱动爬坡模式下，通过电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组、四挡齿轮组、一挡齿轮组或二挡齿轮组之一传递给动力输出轴以驱动车辆行驶。

本申请采用双离合器的混合动力系统及其实现方法具有结构紧凑、系统高度集成、整车工作效率高、燃油经济性好、发动机低温起动平顺、低速爬坡能力好的特点。

附图说明

图1是本申请采用双离合器的混合动力系统的结构示意图；

图2～图30是本申请采用双离合器的混合动力系统的各种工作模式的能量传递路径示意图。

图中附图标记说明：

1为双离合器；10为第一离合器；11为双离合器第一输入轴；15为第二离合器；16为双离合器第二输入轴；2为驱动电机；21为电机输出轴；25为电机控制器；3为动力电池；31为充电接口；4为发动机；41为发动机输出轴；42为第三离合器；51为一挡齿轮组；52为二挡齿轮组；53为三挡齿轮组；54为四挡齿轮组；61为同步器一；62为同步器二；63为同步器三；7为电机低速挡齿轮组；8为电机高速挡齿轮组；9为动力输出轴。

具体实施方式

请参阅图2，这是本申请采用双离合器的混合动力系统的一个实施例。双离合器1中具有第一离合器10和第二离合器15。第一离合器10连接着双离合器第一输入轴11，用于将双离合器第一输入轴11与电机输出轴21接合或分离。第二离合器15连接着双离合器第二输入轴16，用于将双离合器第二输入轴16与电机输出轴21接合或分离。例如，双离合器第一输入轴11为空心轴，双离合器第二输入轴16为实心轴且同轴心地设置在双离合器第一输入轴11之中。驱动电机2的输出轴21连接着双离合器1。电机控制器25通过三相线连接着驱动电机2从而控制其工作。电机控制器25还连接着动力电池3。电机控制器25中可选地集成有逆变器。动力电池3可选地具有充电接口31，用于由外接电源进行充电。发动机4的输出轴41通过第三离合器42与一挡齿轮组51、二挡齿轮组52、三挡齿轮组53、四挡齿轮组54之一接合或均不接合，接合关系受到同步器一61和同步器二62的控制。双离合器第一输入轴11连接电机高速挡齿轮组8。双离合器第二输入轴16连接电机低速挡齿轮组7。一挡齿轮组51、二挡齿轮组52、三挡齿轮组53、电机高速挡齿轮组8均连接动力输出轴9。受到同步器三63的控制，四挡齿轮组54与动力输出轴9接合同时电机低速挡齿轮组7与动力输出轴9接合、或四挡齿轮组54与电机低速挡齿轮组7接合。

所述同步器一61位于一挡齿轮组51和二挡齿轮组52之间，在同步器一61中具有一个可以左右移动的接合套一。当该接合套一向左移动时，发动机4的输出轴41通过离合器42与二挡齿轮组52接合。当该接合套一向右移动时，发动机4的输出轴41通过离合器42与一挡齿轮组51接合。当该接合套一置于中间位置时，发动机4的输出轴41通过离合器42与一挡齿轮组51和二挡齿轮组52均不接合。

所述同步器二62位于三挡齿轮组53和四挡齿轮组54之间，在同步器二62中具有一个可以左右移动的接合套二。当该接合套二向左移动时，发动机4的输出轴41通过离合器42与三挡齿轮组53接合。当该接合套二向右移动时，发动机4的输出轴41通过离合器42与四挡齿轮组54接合。当该接合套二置于中间位置时，发动机4的输出轴41通过离合器42与三挡齿轮组53和四挡齿轮组54均不接合。

所述同步器三63中具有一个可以左右移动的接合套三。当该接合套三向右移动时，四挡齿轮组54与动力输出轴9接合，电机低速挡齿轮组7也与动力输出轴9接合。当该接合套三向左移动时，四挡齿轮组54不与动力输出轴9接合，电机低速挡齿轮组7也不与动力输出轴9接合，四挡齿轮组54与电机低速挡齿轮组7接合。

本申请采用双离合器的混合动力系统可以实现并联式混合动力系统的多种工作模式，包括纯电驱动、制动能量回收、发动机驻车起动、发动机行车起动、发动机单独驱动、发动机和电机共同驱动、行车充电、驻车充电、纯电驱动爬坡模式。

低速纯电驱动模式如图2所示，电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7驱动车辆行驶。此时，发动机4不工作，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42分离，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套也置于中间位置，同步器三63中的接合套向右移动。

高速纯电驱动模式如图3所示，电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2再通过第一离合器10、电机高速挡齿轮组8驱动车辆行驶。此时，发动机4不工作，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42分离，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套也置于中间位置，同步器三63中的接合套向左移动。

低速制动能量回收模式如图4所示，驱动电机2通过电机低速挡齿轮组7、第二离合器15回收车辆制动时的能量并转换为电能，再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，发动机4不工作，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42分离，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套也置于中间位置，同步器三63中的接合套向右移动。

高速制动能量回收模式如图5所示，驱动电机2通过电机高速挡齿轮组8、第一离合器10回收车辆制动时的能量并转换为电能，再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，发动机4不工作，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42分离，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套也置于中间位置，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机驻车起动模式如图6所示，电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7、四挡齿轮组54、第三离合器42带动发动机4起动。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左移动。由于驱动电机2可以通过两级减速齿轮起动发动机4，不仅可以提高低温冷起动发动机4的平顺性，同时也降低驱动电机2的峰值扭矩需求，进一步优化电机设计提高驱动电机2的功率。

发动机行车起动模式如图7所示，电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力一方面通过第一离合器10、电机高速挡齿轮组8传递给动力输出轴9，驱动车辆行驶。驱动电机2的动力另一方面通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7、四挡齿轮组54、第三离合器42带动发动机4起动。此时，第一离合器10接合，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左移动。由于驱动电机2可以通过两级减速齿轮起动发动机4，不仅可以提高低温冷起动发动机4的平顺性，同时也降低驱动电机2的峰值扭矩需求，进一步优化电机设计提高驱动电机2的功率。

发动机以一挡单独驱动模式如图8所示，发动机4的动力通过第三离合器42、一挡齿轮组51传递给动力输出轴9，以一挡驱动车辆行驶。此时，驱动电机2不工作，第一离合器10分离，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向右移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以二挡单独驱动模式如图9所示，发动机4的动力通过第三离合器42、二挡齿轮组52传递给动力输出轴9，以二挡驱动车辆行驶。此时，驱动电机2不工作，第一离合器10分离，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向左移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以三挡单独驱动模式如图10所示，发动机4的动力通过第三离合器42、三挡齿轮组53传递给动力输出轴9，以三挡驱动车辆行驶。此时，驱动电机2不工作，第一离合器10分离，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向左移动，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以四挡单独驱动模式如图11所示，发动机4的动力通过第三离合器42、四挡齿轮组54传递给动力输出轴9，以四挡驱动车辆行驶。此时，驱动电机2不工作，第一离合器10分离，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以一挡和电机以低速挡共同驱动模式如图12所示，发动机4的动力通过第三离合器42、一挡齿轮组51传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向右移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以二挡和电机以低速挡共同驱动模式如图13所示，发动机4的动力通过第三离合器42、二挡齿轮组52传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向左移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以三挡和电机以低速挡共同驱动模式如图14所示，发动机4的动力通过第三离合器42、三挡齿轮组53传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向左移动，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以四挡和电机以低速挡共同驱动模式如图15所示，发动机4的动力通过第三离合器42、四挡齿轮组54传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以一挡和电机以高速挡共同驱动模式如图16所示，发动机4的动力通过第三离合器42、一挡齿轮组51传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第一离合器10、电机高速挡齿轮组8传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向右移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以二挡和电机以高速挡共同驱动模式如图17所示，发动机4的动力通过第三离合器42、二挡齿轮组52传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第一离合器10、电机高速挡齿轮组8传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向左移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以三挡和电机以高速挡共同驱动模式如图18所示，发动机4的动力通过第三离合器42、三挡齿轮组53传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第一离合器10、电机高速挡齿轮组8传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向左移动，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以四挡和电机以高速挡共同驱动模式如图19所示，发动机4的动力通过第三离合器42、四挡齿轮组54传递给动力输出轴9。电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第一离合器10、电机高速挡齿轮组8传递给动力输出轴9。来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以一挡和电机以低速挡行车充电模式如图20所示，发动机4的动力通过第三离合器42后，一部分通过一挡齿轮组51传递给动力输出轴9驱动车辆行驶，另一部分通过四挡齿轮组54、电机低速挡齿轮组7、第二离合器15使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向右移动，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以二挡和电机以低速挡行车充电模式如图21所示，发动机4的动力通过第三离合器42后，一部分通过二挡齿轮组52传递给动力输出轴9驱动车辆行驶，另一部分通过四挡齿轮组54、电机低速挡齿轮组7、第二离合器15使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向左移动，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左移动。

发动机以三挡和电机以低速挡行车充电模式如图22所示，发动机4的动力通过第三离合器42、三挡齿轮组53传递给动力输出轴9，其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机低速挡齿轮组7、第二离合器15使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向左移动，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以四挡和电机以低速挡行车充电模式如图23所示，发动机4的动力通过第三离合器42、四挡齿轮组54传递给动力输出轴9，其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机低速挡齿轮组7、第二离合器15使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向右移动。

发动机以一挡和电机以高速挡行车充电模式如图24所示，发动机4的动力通过第三离合器、一挡齿轮组51传递给动力输出轴9，其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机高速挡齿轮组8、第一离合器10使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向右移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套位置不限。

发动机以二挡和电机以高速挡行车充电模式如图25所示，发动机4的动力通过第三离合器、二挡齿轮组52传递给动力输出轴9，其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机高速挡齿轮组8、第一离合器10使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套向左移动，同步器二62中的接合套置于中间位置，同步器三63中的接合套位置不限。

发动机以三挡和电机以高速挡行车充电模式如图26所示，发动机4的动力通过第三离合器、三挡齿轮组53传递给动力输出轴9，其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机高速挡齿轮组8、第一离合器10使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向左移动，同步器三63中的接合套位置不限。

发动机以四挡和电机以高速挡行车充电模式如图27所示，发动机4的动力通过第三离合器、四挡齿轮组54传递给动力输出轴9，其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机高速挡齿轮组8、第一离合器10使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10接合，第二离合器15分离，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向右移动。

驻车充电模式如图28所示，发动机4的动力通过第三离合器42、四挡齿轮组54、电机低速挡齿轮组7、第二离合器15使驱动电机2运转。驱动电机2再通过电机控制器25为动力电池3充电。此时，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42接合，同步器一61中的接合套置于中间位置，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左断开。

电机以一挡纯电驱动爬坡模式如图29所示，电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7、四挡齿轮组54、一挡齿轮组51传递给动力输出轴9，驱动车辆行驶，提高车辆低速纯电动爬坡能力。此时，发动机4不工作，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42分离，同步器一61中的接合套向右移动，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左断开。

电机以二挡纯电驱动爬坡模式如图30所示，电机控制器25使驱动电机2运转。驱动电机2的动力再通过第二离合器15、电机低速挡齿轮组7、四挡齿轮组54、二挡齿轮组52传递给动力输出轴9，驱动车辆行驶，提高车辆低速纯电动爬坡能力。此时，发动机4不工作，第一离合器10分离，第二离合器15接合，第三离合器42分离，同步器一61中的接合套向左移动，同步器二62中的接合套向右移动，同步器三63中的接合套向左断开。

本申请采用双离合器的混合动力系统及其实现方法具有如下优点：

其一，采用单电机和双离合器来实现并联式混合动力系统，因而结构紧凑、便于整车布置；系统高度集成、降低了成本。

其二，提供了总共29种工作模式，进一步优化整车工作效率，提高燃油经济性。

其三，驱动电机可以在低速挡或高速挡驱动车辆行驶和回收制动能量，不仅提高了驱动电机的工作效率，而且提高了纯电动行驶的动力性能和制动时的能量回收率。

其四，驱动电机可以通过两级减速齿轮起动发动机，不仅可以提高发动机低温冷起动的平顺性，还可以提高纯电动行驶过程中起动发动机的平顺性。同时降低内电机的峰值扭矩需求，进一步优化电机设计提高内电机的功率。

其五，驱动电机可以在车辆低速行驶时通过不同的减速齿轮传动比驱动，提高车辆低速纯电动爬坡能力。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用双离合器的混合动力系统，其特征是，包括：

——双离合器，其中具有第一离合器和第二离合器；第一离合器控制双离合器第一输入轴与电机输出轴接合或分离；第二离合器控制双离合器第二输入轴与电机输出轴接合或分离；双离合器第一输入轴连接电机高速挡齿轮组，电机高速挡齿轮组连接动力输出轴；双离合器第二输入轴连接电机低速挡齿轮组，电机低速挡齿轮组受到同步器三的控制而与动力输出轴接合、或与四挡齿轮组接合；

——驱动电机，其输出轴连接着双离合器；

——电机控制器，对驱动电机进行控制；电机控制器还连接着动力电池；

——发动机，其输出轴连接第三离合器的一端，第三离合器的另一端受到同步器一和同步器二的控制而与一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一接合或均不接合；一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组均连接着动力输出轴；四挡齿轮组受到同步器三的控制而与动力输出轴接合、或与电机低速挡齿轮组接合。

2.根据权利要求1所述的采用双离合器的混合动力系统，其特征是，双离合器第一输入轴为空心轴，双离合器第二输入轴为实心轴且同轴心地设置在双离合器第一输入轴之中。

3.根据权利要求1所述的采用双离合器的混合动力系统，其特征是，所述同步器一位于一挡齿轮组和二挡齿轮组之间，在同步器一中具有一个可移动的接合套一；

当该接合套一位于第一位置，发动机的输出轴通过离合器与一挡齿轮组接合；

当该接合套一位于第二位置，发动机的输出轴通过离合器与二挡齿轮组接合；

当该接合套一位于第三位置，发动机的输出轴通过离合器与一挡齿轮组和二挡齿轮组均不接合。

4.根据权利要求1所述的采用双离合器的混合动力系统，其特征是，所述同步器二位于三挡齿轮组和四挡齿轮组之间，在同步器二中具有一个可移动的接合套二；

当该接合套二位于第一位置，发动机的输出轴通过离合器与三挡齿轮组接合；

当该接合套二位于第二位置，发动机的输出轴通过离合器与四挡齿轮组接合；

当该接合套二位于第三位置，发动机的输出轴通过离合器与三挡齿轮组和四挡齿轮组均不接合。

5.根据权利要求1所述的采用双离合器的混合动力系统，其特征是，所述同步器三中具有一个可移动的接合套三；

当该接合套三位于第一位置，四挡齿轮组与动力输出轴接合，电机低速挡齿轮组也与动力输出轴接合；

当该接合套三位于第二位置，四挡齿轮组不与动力输出轴接合，电机低速挡齿轮组也不与动力输出轴接合，四挡齿轮组与电机低速挡齿轮组接合。

6.一种采用双离合器的混合动力系统的实现方法，其特征是：

低速纯电驱动模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组驱动车辆行驶；

高速纯电驱动模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机再通过第一离合器、电机高速挡齿轮组驱动车辆行驶；

低速制动能量回收模式下，驱动电机通过电机低速挡齿轮组、第二离合器回收车辆制动时的能量并转换为电能，再通过电机控制器为动力电池充电；

高速制动能量回收模式下，驱动电机通过电机高速挡齿轮组、第一离合器回收车辆制动时的能量并转换为电能，再通过电机控制器为动力电池充电；

发动机驻车起动模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组、四挡齿轮组、第三离合器带动发动机起动；

发动机行车起动模式下，电机控制器使驱动电机运转；驱动电机的动力一方面通过第一离合器、电机高速挡齿轮组传递给动力输出轴以驱动车辆行驶；驱动电机的动力另一方面通过第二离合器、电机低速挡齿轮组、四挡齿轮组、第三离合器带动发动机起动；

发动机单独驱动模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴，驱动车辆以相应挡位行驶；

发动机和电机以低速挡共同驱动模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组传递给动力输出轴；来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶；

发动机和电机以高速挡共同驱动模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第一离合器、电机高速挡齿轮组传递给动力输出轴；来自于发动机和驱动电机的动力共同驱动车辆行驶；

发动机和电机以低速挡行车充电模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机低速挡齿轮组、第二离合器使驱动电机运转；驱动电机再通过电机控制器为动力电池充电；

发动机和电机以高速挡行车充电模式下，发动机的动力通过第三离合器和一挡齿轮组、二挡齿轮组、三挡齿轮组、四挡齿轮组之一传递给动力输出轴；其中一部分动力驱动车辆行驶，另一部分动力通过电机高速挡齿轮组、第一离合器使驱动电机运转；驱动电机再通过电机控制器为动力电池充电；

驻车充电模式下，发动机的动力通过第三离合器、四挡齿轮组、电机低速挡齿轮组、第二离合器使驱动电机运转，驱动电机再通过电机控制器为动力电池充电；

纯电驱动爬坡模式下，电机控制器使驱动电机运转，驱动电机的动力再通过第二离合器、电机低速挡齿轮组、四挡齿轮组、一挡齿轮组或二挡齿轮组之一传递给动力输出轴以驱动车辆行驶。

7.根据权利要求6所述的采用双离合器的混合动力系统的实现方法，其特征是：

低速纯电驱动模式下，发动机不工作，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器分离，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套也位于第三位置，同步器三中的接合套位于第一位置；

高速纯电驱动模式下，发动机不工作，第一离合器接合，第二离合器分离，第三离合器分离，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套也位于第三位置，同步器三中的接合套位于第二位置；

低速制动能量回收模式下，发动机不工作，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器分离，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套也位于第三位置，同步器三中的接合套位于第一位置；

高速制动能量回收模式下，发动机不工作，第一离合器接合，第二离合器分离，第三离合器分离，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套也位于第三位置，同步器三中的接合套位于第二位置；

发动机驻车起动模式下，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器接合，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套位于第二位置，同步器三中的接合套位于第二位置；

发动机行车起动模式下，第一离合器接合，第二离合器接合，第三离合器接合，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套位于第二位置，同步器三中的接合套位于第二位置；

发动机单独驱动模式下，驱动电机不工作，第一离合器分离，第二离合器分离，第三离合器接合；

发动机和电机以低速挡共同驱动模式下，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器接合，同步器三中的接合套位于第一位置；

发动机和电机以高速挡共同驱动模式下，第一离合器接合，第二离合器分离，第三离合器接合；

发动机和电机以低速挡行车充电模式下，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器接合；

发动机和电机以低速挡行车充电模式下，第一离合器接合，第二离合器分离，第三离合器接合；

驻车充电模式下，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器接合，同步器一中的接合套位于第三位置，同步器二中的接合套位于第二位置，同步器三中的接合套位于第二位置；

纯电驱动爬坡模式下，发动机不工作，第一离合器分离，第二离合器接合，第三离合器分离，同步器二中的接合套位于第二位置，同步器三中的接合套位于第一或第二位置。