CN106541820A - 双路复合双速双模插电式混合动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双路复合双速双模插电式混合动力总成，其发动机、弹性减震器、主离合器、主驱电机、双速变速模块依次同轴安装；其BSG皮带轮、第一离合器、BSG电机、第二离合器、空调压缩机依次同轴安装；其曲轴皮带轮与发动机输出轴连接，所述组合式V带分别与曲轴皮带轮和BSG皮带轮连接；第一离合器、第二离合器、主离合器、双速变速模块均分别与制动器连接；控制器分别与制动器、BSG电机、主驱电机、储能电源电性连接；所述BSG电机、主驱电机均分别与储能电源电性连接。本发明功率密度更高、传动效率和可靠性更高、油耗低、具有更高的性价比。

Description

双路复合双速双模插电式混合动力总成

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，特别涉及双路复合双速双模插电式混合动力总成。

背景技术

对于插电式混合动力公交客车动力传动而言，存在两路耗能较大的传动系统，一路是驱动整车行驶的主驱动系统，另外一路是驱动空调压缩机的辅助驱动系统。以12米公交客车为例，市内主驱动系统的平均功率约25Kw左右，驱动空调压缩机的辅助驱动系统的平均功率约12Kw左右。随着插电式混合动力公交客车纯电动驱动性能的不断提高，发动机关闭时间越来越长。然而，对于驱动空调压缩机的辅助驱动系统而言，若采用发动机驱动传统空调压缩机则发动机关闭时间不能过长，一般情况是5min～10min，对长时间拥堵和红绿灯而言，将会极大增加油耗、恶化排放；若采用独立的电机驱动空调压缩机，由于插电式混合动力蓄电池容量约30Kw/h左右，空调压缩机将会极大消耗有限电池包电量。另外，由发动机带动ISG电机发电储存到电池包后，再驱动空调压缩机当量油耗非常大。对于空调压缩机而言，存在最佳转速区间。目前广泛投放运营的插电式混合动力公交客车有相当大比例采用ISG双电机系统，即发动机+ISG电机+离合器+主驱动电机传动模式，主驱动电机直接驱动车辆行驶，从整体机械结构和控制系统来看，该传动确实机械结构简单、控制简洁及可靠性好；然而，该传动系统体积庞大、质量大、成本高、电驱动系统效率低、综合电机功率利用率低等问题，尤其在整车重量和成本上极大地占用了电池包资源，严重制约了整车纯电动驱动行驶性能的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提升主驱电机输出转速，有效降低主驱电机、BSG电机的重量和成本、减小体积，最大效能的回收制动能量和延长整车纯电续航里程，实现多种驱动模式和空调压缩机油-电高效分区驱动，全制动器换挡结构，节油节电和可靠性高的双路复合双速双模插电式混合动力总成。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

双路复合双速双模插电式混合动力总成，包括发动机、弹性减震器、主离合器、主驱电机、双速变速模块、储能电源、曲轴皮带轮、组合式V带、BSG皮带轮、第一离合器、BSG电机、第二离合器、空调压缩机、控制器、制动器；

所述发动机、弹性减震器、主离合器、主驱电机、双速变速模块依次同轴安装；

所述BSG皮带轮、第一离合器、BSG电机、第二离合器、空调压缩机依次同轴安装；

所述曲轴皮带轮与发动机输出轴连接，所述组合式V带分别与曲轴皮带轮和BSG皮带轮连接；

所述第一离合器、第二离合器、主离合器、双速变速模块均分别与制动器连接；

所述控制器分别与制动器、BSG电机、主驱电机、储能电源电性连接；所述BSG电机、主驱电机均分别与储能电源电性连接。

进一步地，所述第一离合器、第二离合器、主离合器结构均相同，均包括行星轮、行星架、太阳轮、内齿圈，所述行星轮安装到行星架上，所述太阳轮与行星轮外啮合连接，所述行星轮与内齿圈内啮合连接。

进一步地，双速变速模块包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈和整体行星架；所述第一行星轮、第二行星轮均与整体行星架安装；所述第一太阳轮与第一行星轮内啮合连接；所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接。

进一步地，所述BSG皮带轮通过花键副与第一离合器的行星架连接；所述第一离合器的太阳轮通过花键副与BSG电机的输入轴连接；所述制动器与第一离合器的内齿圈连接。

进一步地，所述BSG电机的输出轴通过花键副与第二离合器的太阳轮连接，所述第二离合器的行星架与空调压缩机输入轴连接；所述制动器与第二离合器的内齿圈连接。

进一步地，所述弹性减震器的输出轴通过花键副与主离合器的太阳轮连接；所述主离合器的行星架与主驱电机的输入轴连接；所述制动器与主离合器的内齿圈连接。

进一步地，所述主驱动电机的输出轴分别通过花键副与第一太阳轮、第二太阳轮连接；所述第一内齿圈与制动器连接；所述第二内齿圈与制动器连接。

进一步地，所述控制器包括主控制器、BSG电机控制器、整车信号采集器，所述主控制器分别与储能电源、制动器、主驱电机、BSG电机控制器、整车信号采集器、以及与主离合器和双速变速模块连接的制动器电性连接；所述整车信号采集器还分别与油门踏板、制动踏板、BSG电机控制器电性连接；所述BSG电机控制器还与BSG电机、以及与第一离合器和第二离合器连接的制动器电性连接。

进一步地，还包括BSG电机测速传感器，所述BSG电机测速传感器与BSG电机控制器电性连接；还包括主驱动电机测速传感器、主测速传感器，所述主驱动电机测速传感器、主测速传感器均分别与主控制器电性连接。

进一步地，所述制动器上还安装有制动盘测速传感器，所述主离合器和双速变速模块连接的制动器上的制动盘测速传感器与主控制器电性连接；所述BSG电机、以及与第一离合器和第二离合器连接的制动器上的制动盘测速传感器与BSG电机控制器电性连接。

采用上述技术方案，由于采用了主离合器、双速变速模块、第一离合器、BSG电机、第二离合器、制动器等技术特征。并将发动机、弹性减震器、主离合器、主驱电机、双速变速模块依次同轴安装；以及BSG皮带轮、第一离合器、BSG电机、第二离合器、空调压缩机依次同轴安装。使得本发明实现了车辆行驶和空调压缩机运行的多种混合动力驱动模式和纯电动驱动模式。通过选择主离合器离合、双速变速模块高低速档选择、第一离合器和第二离合器离合，可实现发动机多速比单独驱动、主驱动电机多速比纯电动驱动、发动机与主驱电机、发动机与BSG电机、发动机单独驱动空调压缩机、BSG电机单独驱动空调压缩机等多种模式。本发明具有传动系统简洁、多种驱动模式平台、实现空调压缩机油-电高效分区驱动、全制动器换挡结构、节油节电性能优越、可靠性高和成本低等特点。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，双路复合双速双模插电式混合动力总成，包括发动机1、弹性减震器2、主离合器3、主驱电机4、双速变速模块5、储能电源6、曲轴皮带轮7、组合式V带8、BSG皮带轮9、第一离合器10、BSG电机11、第二离合器12、空调压缩机13、控制器14、制动器15。具体实施中将发动机1、弹性减震器2、主离合器3、主驱电机4、双速变速模块5依次同轴安装。并将双速变速模块5的输出轴与万向传动轴16连接，实现对与万向传动轴16连接的驱动桥总成17动力输入，驱动车辆行驶。具体实施中将BSG皮带轮9、第一离合器10、BSG电机11、第二离合器12、空调压缩机13依次同轴安装。并将曲轴皮带轮7与发动机输出轴连接，组合式V带8分别与曲轴皮带轮7和BSG皮带轮9连接。将第一离合器10、第二离合器12、主离合器3、双速变速模块5均分别与制动器15连接。控制器14分别与制动器15、BSG电机11、主驱电机4、储能电源6电性连接；BSG电机11、主驱电机4均分别与储能电源6电性连接。

具体实施中制动器15包括执行器18、储液器30、换档主缸31、高压换档液管32、钳体保持架33、换档活塞34、内摩擦块35、外摩擦块36。换档主缸31分别与执行器29、储液器30、高压换档液管32连接；高压换档液管32的另一端与换档活塞34连接；换档活塞34、外摩擦块36均安装在钳体保持架33上。换档活塞34与内摩擦块35固定连接；换档连接盘37与内摩擦块35、外摩擦块36间隙地配合连接。在执行器29不执行时，换档活塞34不动作时换档连接盘37可在内摩擦块35、外摩擦块36之间自由转动。在换档主缸31高压油液输出端安装低压报警器21，在钳体保持架33上安装有制动盘测速传感器38，制动盘测速传感器38正对换档连接盘37，为了提高制动盘测速传感器38的检测灵敏度以及精度，在换档连接盘37的外圆周上均匀地设置有测速齿。具体实施中执行器29采用驱动电机、减速器和螺旋机构，通过驱动电机连接减速器，在通过减速器与螺旋机构连接，通过螺旋机构驱动换档主缸31动作产生高压液体，使换档活塞34动作实现对换档连接盘37逐渐夹紧固定。

上述技术方案，本发明在驱动整车行驶的驱动系统中采用主离合器3为增速行星离合器，对发动机1的转速进行了提升，极大地提升了主驱电机4的额定转速，有效地降低了主驱电机4的体积、重量和成本，制动器15采用干式转动盘和钳式制动，极大地降低了离合器分离耗能和有效提升了闭合传递效率。采用大速比双速变速模块5，对主驱电机4的峰值转矩需求相对直驱方案降低了80％以上，并有效地控制了主驱电机4的最高转速，对市内频繁启停而言，非常有效地降低了峰值驱动电流；最大效能地回收了制动能量和延长了整车纯电续航里程。另外，对于发动机1介入驱动而言，有两种速比辅助发动机驱动，对于整车行驶车速而言，有效地扩展了发动机1驱动高效区间，提高了燃油效率降低了排放。本发明中的双速变速模块5采用双排行星齿轮共行星架方案，传动结构简单、体积小、搅油损失小，采用外置干式转动盘和钳式制动能有效改善双速变速模块5的运行环境，提高双速变速模块5和主离合器3的使用寿命和运行性能。

如附图1所示，采用组合式V带8和增速的第一离合器10、BSG电机11、减速的第二离合器12和空调压缩机13的技术方案。通过采用增速的第一行星离合器10，可以将发动机皮带轮和BSG皮带轮9设计为等直径轮，从而有效地降低了皮带轮轮径和提升了皮带传递功率及转矩；极大地提高了BSG电机11额定转速，有效地降低了BSG电机11的体积、质量和成本。同时，在BSG电机11和空调压缩机13之间设置减速的第二离合器12，实现BSG电机11大速比高效驱动空调压缩机13。实现了发动机1和BSG电机11交替高效驱动空调压缩机13，有效地提高了燃油效率和节省电池包电量；同时，充分利用BSG电机13作为发电机模块、发动机快速启动模块和空调压缩机驱动模块，系统更合理、高效、成本更低。

更为具体地，第一离合器10、第二离合器12、主离合器3结构均相同，均包括行星轮、行星架、太阳轮、内齿圈，且均是行星轮安装到行星架上，太阳轮与行星轮外啮合连接，行星轮与内齿圈内啮合连接。双速变速模块5包括第一太阳轮39、第一行星轮40、第一内齿圈41、第二太阳轮42、第二行星轮43、第二内齿圈44和整体行星架45。具体实施中第一行星轮40、第二行星轮43均与整体行星架45安装；第一太阳轮39与第一行星轮40内啮合连接；第一行星轮40与第一内齿圈41内啮合连接；第二太阳轮42与第二行星轮42外啮合连接，第二行星轮43与第二内齿圈44内啮合连接。

BSG皮带轮9通过花键副与第一离合器10的行星架46连接；第一离合器10的太阳轮47通过花键副与BSG电机11的输入轴连接；制动器15的换档连接盘37与第一离合器10的内齿圈48连接。

BSG电机11的输出轴通过花键副与第二离合器12的太阳轮49连接，第二离合器12的行星架50与空调压缩机的输入轴连接；制动器15的换档连接盘37与第二离合器12的内齿圈51连接。弹性减震器2的输出轴通过花键副与主离合器3的行星架53连接；主离合器3的太阳轮52与主驱电机4的输入轴连接；制动器15与主离合器3的内齿圈54连接。主驱动电机4的输出轴分别通过花键副与第一太阳轮39、第二太阳轮42连接；第一内齿圈41与制动器15的换档连接盘37连接；第二内齿圈44与制动器15的换档连接盘37连接。

控制器14包括主控制器56、BSG电机控制器57、整车信号采集器58，主控制器56分别与储能电源6、制动器15、主驱电机4、BSG电机控制器57、整车信号采集器58、以及与主离合器3和双速变速模块5连接的制动器15电性连接。更为具体地，主控制器56分别与制动器15上的执行器18、制动盘测速传感器38电性连接。

整车信号采集器58还分别与油门踏板59、制动踏板60、BSG电机控制器57电性连接；BSG电机控制器57还与BSG电机11、以及与第一离合器10和第二离合器12连接的制动器15电性连接。更为具体地，BSG电机控制器57与第一离合器10和第二离合器12连接的制动器15的执行器18、制动盘测速传感器38电性连接。主控制器56与还与安装在主驱电机4前端的主驱动电机测速传感器61，安装在双速变速模块5输出端的主测速传感器62电性连接。BSG电机控制器57还与安装在BSG电机11输出端的BSG电机测速传感器63电性连接。

本发明主要控制策略和工作模式如下:

一、发动机大速比单独驱动车辆行驶模式

当车辆由发动机1单独中低速驱动时，主控制器56向与主离合器3连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动制动器15的换挡主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换挡主缸31进入到制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将主离合器3内齿圈54及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而主离合器3的内齿圈54被制动。主控制器56向与双速变速模块5连接的实现低速档的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动低速档的制动器15的换挡主缸31运动产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将第二内齿圈44及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而第二内齿圈44被制动。发动机1的动力经飞轮盘传给弹性减震器2，弹性减震器2将动力传递给主离合器3的行星架53，行星架53将动力传递给主离合器3的行星轮19，由于主离合器3的内齿圈54被制动，因此，主离合器3的行星轮19将动力传递给主离合器3的太阳轮52；主离合器3的太阳轮52将动力传递给主驱电机4转子轴，进而将动力传递给双速变速模块5的输入轴20；双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37处于自由转动状态，因此，双速变速模块5的第一行星排不起动力传递作用；第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及制动器的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块输出轴22；双速变速模块输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而带动车辆行驶。

该模式下发动机1满足下列转速关系式：

其中：Z1表示主离合器太阳轮52齿数；Z2表示主离合器内齿圈54齿数；Z3表示第一太阳轮39齿数；Z4表示第二太阳轮42齿数；Z5表示第一内齿圈41齿数；Z6表示第二内齿圈44齿数；n1表示主驱电机4的转速；ne表示发动机1的转速；n2表示双速变速模块5输出轴转速。(全文均按上述表述方式代表各齿轮构件和转动件的参数)

二、发动机小速比单独驱动车辆行驶模式

当车辆由发动机1单独中高速驱动时，主控制器56向主离合器3连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动换挡主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将主离合器3的内齿圈54及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而主离合器3的内齿圈54被制动。

主控制器56向与双速变速模块5连接的高速档制动器15连接的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动换挡主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而第一内齿圈41被制动。发动机1的动力经飞轮盘传给弹性减震器2，弹性减震器2将动力传递给主离合器3的行星架53，行星架53将动力传递给主离合器3的行星轮19，由于主离合器3的内齿圈54被制动，因此，主离合器3的行星轮19将动力传递给主离合器3的太阳轮52；主离合器3的太阳轮52将动力传递给主驱电机4转子轴，进而将动力传递给双速变速模块5的输入轴20；双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及制动器15的换挡连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块5的整体行星架45连接的输出轴22；输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而带动车辆行驶。同时，第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及制动器的换档连接盘37被释放，处于自由转动状态，因此，双速变速模块的第二行星排不起动力传递作用。

该模式下发动机1满足下列转速关系式：

三、主驱电机大速比纯电动驱动车辆行驶模式

当车辆起步及低速行驶时，主控制器56向主离合器3连接的制动器15的执行器18发出指令，使主离合器3处于动力中断状态，即主离合器3的行星架53和输出端23处于动力中断模式，主离合器3的内齿圈54处于自由转动状态；主控制器56向与低速档连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动低速档的换档主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将第二内齿圈及换档连接盘37的换档连接盘37夹紧制动，进而第二内齿圈44被制动。主驱电机4从车载储能电源6处获得电能，经主控制器56整流变频后转换为动力，进而将动力传递给双速变速模块5的输入轴20；双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及制动器15的换挡连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37处于自由转动状态，因此，双速变速模块的第一行星排不起动力传递作用；第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及制动器15的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块5的输出轴22；双速变速模块5的输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而驱动车辆行驶。

该模式下主驱电机4满足下列转速关系式：

四、主驱电机小速比纯电动驱动车辆行驶模式

当车辆起步及低速行驶时，主控制器56向主离合器3连接的制动器15的执行器18发出指令，使主离合器3处于动力中断状态，即主离合器3的行星架53和输出端23处于动力中断模式，主离合器3的内齿圈54处于自由转动状态。主控制器56向与双速变速模块5的高速档连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动换挡主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到双速变速模块5的高速档连接制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而第一内齿圈41被制动。主驱电机4从车载储能电源6处获得电能，经主控制器56整流变频后转换为动力，进而将动力传递给双速变速模块输入轴20；双速变速模块输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及制动器15的换挡连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块5的输出轴22；双速变速模块5的输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而带动车辆行驶。同时，第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及制动器15的换档连接盘37被释放，处于自由转动状态，因此，双速变速模块的第二行星排不起动力传递作用。

该模式下发动机1满足下列转速关系式：

五、高效大功率发电模式

当储能电源6电量较低，车辆处于短暂停车或松油门滑行时，主控制器56向发动机1发出指令使其处于最佳转速区，主控制器56向主离合器3连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动换挡主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到制动器15的换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将主离合器3的内齿圈54及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而主离合器3的内齿圈54被制动。主控制器56双速变速模块5的高速档连接的制动器15，和双速变速模块5的低速档连接的制动器15发出指令，使双速变速模块5处于完全空档模式。BSG电机控制器57向第一离合器10连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动换挡主缸31运动，换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将第一离合器10内齿圈48及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而第一离合器10的内齿圈48被制动。若此时需要空调压缩机13工作，则BSG电机控制器57向与第二离合器12连接的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆推动换挡主缸31运动，在制动器15的换挡主缸31腔内产生高压油液，高压油液由高压换档液管32进入到换挡活塞34腔内，进而在钳体保持架33和换挡活塞34作用下，内摩擦块35、外摩擦块36将第二离合器12的内齿圈51及制动器15的换档连接盘37夹紧制动，进而第二离合器12的内齿圈51被制动。若此时不需要空调压缩机工作，则BSG电机控制器57向与第二离合器12连接的制动器15的执行器18发出指令，使第二离合器12处于动力中断模式，即第二离合器12内齿圈51处于自由转动状态。发动机1的一部分动力经飞轮盘传给弹性减震器2，弹性减震器2将动力传递给主离合器3的行星架53，行星架53将动力传递给主离合器3的行星轮19，由于主离合器3的内齿圈54被制动，因此，主离合器3的行星轮19将动力传递给主离合器3的太阳轮52；主离合器3的太阳轮52带动主驱电机4转子进行高效大功率发电，并将所发电能经主控制器56整流控制后存储到车载储能电源6中；同时，由于双速变速模块5处于完全空档状态，因此，与驱动桥总成17完全处于动力中断模式；发动机1的另外一部分动力由曲轴皮带轮7经组合式V带8传递给BSG皮带轮9，由于第一离合器10内齿圈48处于制动状态，BSG皮带轮9将动力由第一离合器10行星架46传递给第一离合器10的太阳轮47，第一离合器10的太阳轮47带动BSG电机11高效大功率发电，并将所发电能经BSG电机控制器57整流控制后存储到车载储能电源6中；此时，若需要驱动空调压缩机13，则其中一部动力由BSG电机11的转子轴传递给第二离合器12的太阳轮49，此时第二离合器12的内齿圈51处于制动状态，则动力由第二离合器12的行星架50传递给空调压缩机13输入轴，进而带动空调压缩机13工作；若不需要空调压缩机13工作，则该部分动力全部用于BSG电机发电用。

六、高效中等功率补电模式

当整车处于中低车速由发动机1单独大速比驱动且车载储能电源6电量较低时，主离合器3处于动力闭合状态，双速变速模块5的低速档处于结合状态。若不需要空调压缩机13工作，则第一离合器10处于动力中断状态；若需要空调压缩机13工作，则第一离合器10和第二离合器12处于动力闭合状态，BSG电机11处于传动轴状态。发动机1的动力经飞轮盘传给弹性减震器2，弹性减震器2将动力传递给主离合器3的行星架53，行星架53将动力传递给主离合器3的行星轮19，由于主离合器3的内齿圈54被制动，因此，主离合器3的行星轮19将动力传递给主离合器太阳轮52；主离合器太阳轮52将动力传递给主驱电机4转子轴，其中一部动力转换为主驱电机4的电能经主控制器56整流控制后存储到车载储能电源6中；另外一部动力传递给双速变速模块5的输入轴20，双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及高速的制动器15的换挡连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37处于自由转动状态，因此，双速变速模块的第一行星排不起动力传递作用；第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及低速的制动器15的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力经双速变速模块5的整体行星架45传递给输出轴22；输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而带动车辆行驶。

七、高效大功率补电模式

当整车处于中高车速由发动机1单独小速比驱动且车载储能电源6电量较低时，主离合器3处于动力闭合状态，双速变速模块5的高速档处于结合状态。若不需要空调压缩机13工作，则第一离合器10处于动力闭合状态，第二离合器12处于动力中断状态，BSG电机11处于发电机模式；若需要空调压缩机13工作，则第一离合器10和第二离合器12处于动力闭合状态，BSG电机11处于发电机状态。发动机1的动力分为四个部分，其中两部分经飞轮盘传给弹性减震器2，弹性减震器2将动力传递给主离合器3的行星架53，行星架53将动力传递给主离合器3的行星轮19，由于主离合器3的内齿圈54被制动，因此，主离合器3的行星轮19将动力传递给主离合器3的太阳轮52；主离合器3的太阳轮52将动力传递给主驱电机4转子轴，其中一部动力转换为主驱电机4的电能经主控制器56整流控制后存储到车载储能电源6中；另一部分动力传递给双速变速模块5的输入轴20；双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及高速档连接制动器15的换挡连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块5的输出轴22；双速变速模块5的输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而带动车辆行驶。同时，第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及低速档的制动器15的换档连接盘37被释放，处于自由转动状态，因此，双速变速模块5的第二行星排43不起动力传递作用。另外两部分动力经曲轴皮带轮7经组合式V带8传递给BSG皮带轮9，由于第一离合器10的内齿圈48处于制动状态，BSG皮带轮9将一部分动力由第一离合器10的行星架46传递给第一离合器10的太阳轮47，第一离合器10的太阳轮47带动BSG电机11高效大功率发电，并将所发电能经BSG电机控制器57整流控制后存储到车载储能电源6中；此时，若需要驱动空调压缩机13，则其中另一部动力由BSG电机11的转子轴传递给第二离合器12的太阳轮49，此时第二离合器12的内齿圈51处于制动状态，则动力由第二离合器12的行星架50传递给空调压缩机13输入轴，进而带动空调压缩机13工作；若不需要空调压缩机13工作，则该两部分动力全部用于BSG电机发电用。

八、高效串联驱动模式

当整车处于频繁启停或超低速行驶且车载储能电源6电量不足时，主离合器3处于动力中断状态，双速变速模块5的低速档处于结合状态，第一离合器10处于动力闭合状态；若需要空调压缩机13工作，则第二离合器12处于动力闭合状态，否则，处于动力中断状态。主控制器56控制发动机1处于最佳转速最佳功率负荷动力输出状态，由于主离合器3处于动力中断状态，发动机1输出的全部动力均由曲轴皮带轮7经组合式V带8传递给BSG皮带轮9；由于第一离合器10的内齿圈48处于制动状态，BSG皮带轮9将动力由第一离合器10的行星架46传递给第一离合器10的太阳轮47，第一离合器10的太阳轮47带动BSG电机11高效大功率发电，并将所发电能一部分经主控制器56整流控制后直接用于主驱电机4的驱动，多余电量经BSG电机控制器57整流控制后存储到车载储能电源6中；此时，若需要驱动空调压缩机13，则其中另一部动力由BSG电机11的转子轴传递给第二离合器12的太阳轮49，此时第二离合器12的内齿圈51处于制动状态，则动力由第二离合器12的行星架50传递给空调压缩机13输入轴，进而带动空调压缩机13工作；若不需要空调压缩机13工作，则该两部分动力全部用于BSG电机发电用。主驱电机4从车载储能电源6和BSG电机处获得电能，经主控制器56整流变频后转换为动力，进而将动力传递给双速变速模块5的输入轴20；双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及高速得到制动器15的换挡连接盘37转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37处于自由转动状态，因此，双速变速模块5的第一行星排不起动力传递作用；第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及低速的制动器15的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块5整体行星架45传递给输出轴22；输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而驱动车辆行驶。

九、电制动能量回收

当整车需要减速制动时，即油门踏板59完全抬起，制动踏板60踩下时，主控制器56向主离合器3发出指令使其处于动力中断状态。此时，存在以下几种工况：一是发动机1小速比单独驱动车辆较高车速行驶，若车载储能电源6电量较低，则发动机1将动力全部传递给BSG电机11转换为电量储存到车载储能电源6中；二是若车载储能电源6电量较多，则发动机1直接关闭；三是整车由纯电动驱动行驶，发动机1处于关闭状态。在上述情况下，整车动能由车轮传递给驱动桥总成17，驱动桥总成17将动能由万向传动轴16传递给双速变速模块输出轴22，由于第一内齿圈10制动，因此，双速变速模块5的输出轴22将动能传递给第一太阳轮39，第一太阳轮39将动能由双速变速模块5的输入轴20传递给主驱电机4，主驱电机4将该动能转换为电能经主控制器56整流控制后存储到车载储能电源6中；当车速降至设定低速档制动能量回收阈值时，主控制器56向高速档的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆反向旋转，换挡主缸31内的压力逐渐降低，第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37逐渐开始转动直至完全释放；同时，主控制器56向低速档的制动器15的执行器18发出指令，执行器18的驱动电机带动丝杆正向旋转，低速档的换档主缸31内的压力逐渐升高，第二内齿圈及换档连接盘37的换档连接盘37逐渐被制动减速直至完全制动；此时，整车动能由车轮传递给驱动桥总成17，驱动桥总成17将动能由万向传动轴16传递给双速变速模块5的输出轴22，由于第二内齿圈44制动，因此，双速变速模块5的输出轴22将动能传递给第二太阳轮42，第二太阳轮42将动能由双速变速模块输入轴20传递给主驱电机4，主驱电机4将该动能转换为电能经主控制器56整流控制后存储到车载储能电源6中。

十、纯电动倒车行驶模式

当整车需要倒车行驶时，主控制器56向主离合器3发出指令使其处于动力中断状态。若此时车载储能电源6电量较多，则发动机1处于关闭状态，第一离合器10处于动力中断状态；主驱电机4从车载储能电源6处获得电能，经主控制器56整流变频后转换为动力，进而将反向驱动动力传递给双速变速模块5的输入轴20；双速变速模块5的输入轴20将动力传递给第一太阳轮39和第二太阳轮42，第一太阳轮39通过外啮合带动第一行星轮40转动，第一行星轮40通过外啮合关系带动第一内齿圈41及高速档的制动器15转动，由于第一内齿圈41及制动器15的换档连接盘37处于自由转动状态，因此，双速变速模块的第一行星排不起动力传递作用；第二太阳轮42通过外啮合带动第二行星轮43转动，由于第二内齿圈44及低速档的制动器15的的换档连接盘37被制动，因此，来自第二太阳轮42的动力传递给双速变速模块5的输出轴22；双速变速模块5的输出轴22将动力由万向传动轴16传递给驱动桥总成17，进而驱动车辆倒车行驶。

该模式下主驱电机4满足下列转速关系式：

其中负号表示与车辆前进行驶时的转动方向相反。

十一、BSG电机驱动空调压缩机模式

当整车由纯电动行驶且发动机1处于关闭状态时，主控制器56向主离合器3发出指令使其处于动力中断状态；第一离合器10处于动力中断状态，第二离合器12处于动力闭合状态；双速变速模块5根据实际车速运行需求，选择高速档结合或低速档结合状态；BSG电机11从车载储能电源6处获得电能，经BSG电机控制器57整流变频后按最佳工作转速将动力传递给第二离合器12的太阳轮49，由于第二离合器12的内齿圈51处于制动状态，因此，第二离合器12的太阳轮49将动力经第二离合器12的行星轮24传递给第二离合器12行星架50，第二离合器12的行星架50将动力传递给空调压缩机13的输入轴，带动空调压缩机13按最佳需求模式工作。

十二、快速启动发动机模式

当发动机1由关闭状态快速启动时，可由主驱电机4快速启动或者由BSG电机11快速启动。当采用主驱电机4快速启动时，第一离合器10处于动力中断状态，双速变速模块5根据实际车速运行需求，选择高速档结合或低速档结合状态；主离合器3处于动力结合状态。主驱电机4将动力由主离合器3的太阳轮52，由于主离合器3的内齿圈54处于制动状态，因此，主离合器3的太阳轮52将动力经主离合器3的行星轮19传递给主离合器3的行星架53；主离合器行星架53将动力经弹性减震器2传递给发动机1的飞轮盘，进而将发动机1曲轴驱动至最佳启动转速区。当采用BSG电机11快速启动发动机1时，主离合器3处于动力中断状态，双速变速模块5根据实际车速运行需求，选择高速档结合或低速档结合状态；第一离合器10处于动力闭合状态，第二离合器12处于动力中断状态。BSG电机11将动力传递给第一离合器10的太阳轮47，第一离合器太阳轮47将动力由多个第一离合器行星轮7传递给第一离合器10的行星架46；第一离合器10的行星架46带动BSG皮带轮转动，并将动力由组合式V8带传递给曲轴皮带轮7，曲轴皮带轮7带动发动机1的曲轴至最佳启动转速区，进而完成发动机1的启动。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，包括发动机、弹性减震器、主离合器、主驱电机、双速变速模块、储能电源、曲轴皮带轮、组合式V带、BSG皮带轮、第一离合器、BSG电机、第二离合器、空调压缩机、控制器、制动器；

所述发动机、弹性减震器、主离合器、主驱电机、双速变速模块依次同轴安装；

所述BSG皮带轮、第一离合器、BSG电机、第二离合器、空调压缩机依次同轴安装；

所述曲轴皮带轮与发动机输出轴连接，所述组合式V带分别与曲轴皮带轮和BSG皮带轮连接；

所述第一离合器、第二离合器、主离合器、双速变速模块均分别与制动器连接；

所述控制器分别与制动器、BSG电机、主驱电机、储能电源电性连接；所述BSG电机、主驱电机均分别与储能电源电性连接。

2.根据权利要求1所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述第一离合器、第二离合器、主离合器结构均相同，均包括行星轮、行星架、太阳轮、内齿圈，所述行星轮安装到行星架上，所述太阳轮与行星轮外啮合连接，所述行星轮与内齿圈内啮合连接。

3.根据权利要求2所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，双速变速模块包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈和整体行星架；所述第一行星轮、第二行星轮均与整体行星架安装；所述第一太阳轮与第一行星轮内啮合连接；所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合连接，所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接。

4.根据权利要求3所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述BSG皮带轮通过花键副与第一离合器的行星架连接；所述第一离合器的太阳轮通过花键副与BSG电机的输入轴连接；所述制动器与第一离合器的内齿圈连接。

5.根据权利要求4所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述BSG电机的输出轴通过花键副与第二离合器的太阳轮连接，所述第二离合器的行星架与空调压缩机输入轴连接；所述制动器与第二离合器的内齿圈连接。

6.根据权利要求5所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述弹性减震器的输出轴通过花键副与主离合器的太阳轮连接；所述主离合器的行星架与主驱电机的输入轴连接；所述制动器与主离合器的内齿圈连接。

7.根据权利要求6所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述主驱动电机的输出轴分别通过花键副与第一太阳轮、第二太阳轮连接；所述第一内齿圈与制动器连接；所述第二内齿圈与制动器连接。

8.根据权利要求7所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述控制器包括主控制器、BSG电机控制器、整车信号采集器，所述主控制器分别与储能电源、制动器、主驱电机、BSG电机控制器、整车信号采集器、以及与主离合器和双速变速模块连接的制动器电性连接；所述整车信号采集器还分别与油门踏板、制动踏板、BSG电机控制器电性连接；所述BSG电机控制器还与BSG电机、以及与第一离合器和第二离合器连接的制动器电性连接。

9.根据权利要求8所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，还包括BSG电机测速传感器、主驱动电机测速传感器、主测速传感器，所述BSG电机测速传感器与BSG电机控制器电性连接；所述主驱动电机测速传感器、主测速传感器均分别与主控制器电性连接。

10.根据权利要求9所述的双路复合双速双模插电式混合动力总成，其特征在于，所述制动器上还安装有制动盘测速传感器，所述主离合器和双速变速模块连接的制动器上的制动盘测速传感器与主控制器电性连接；所述BSG电机、以及与第一离合器和第二离合器连接的制动器上的制动盘测速传感器与BSG电机控制器电性连接。