CN106809211B - 混合动力车辆的动力总成及其控制方法、控制装置 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车辆的动力总成及其控制方法、控制装置，该动力总成包括：输出轴；与输出轴连接的第一动力系统，用于沿第一动力传递路径输出扭矩至输出轴，并包括变速器、第一耦合单元；与输出轴连接的第二动力系统，用于沿第二动力传递路径输出扭矩至输出轴，并包括电机、第二耦合单元；第三耦合单元，输入端用于与内燃机的输出端连接、输出端与电机的输出端连接；第一、二、三耦合单元能在接合、分离状态之间切换。本发明的技术方案在纯电动驱动模式下，电机输出的动力不会因传递至变速器而有损失，提高了动力总成的能量利用率，另外，还能在停车状态下启动内燃机、在停车状态下为电池充电。

Description

混合动力车辆的动力总成及其控制方法、控制装置

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种混合动力车辆的动力总成及其控制方法、控制装置。

背景技术

混合动力车辆将内燃机、电机和电池组合在一起，可发挥内燃机车辆和电动车辆的优点，是减少石油消耗和二氧化碳排放的有效技术途径之一。

如图1所示，现有第一种混合动力车辆的动力总成包括沿动力传输路径依次连接的内燃机1、第一离合器2、电机3、第二离合器4以及变速器5，电池(未图示)为电机3供电，该动力总成存在下述几种模式：

1)纯内燃机驱动模式：在该模式下，第一离合器2和第二离合器4均处于接合状态，内燃机1作为唯一的动力源，其输出的动力传递至变速器5，变速器5将动力输出，以使车辆行驶。

2)纯电动驱动模式：在该模式下，第二离合器4处于接合状态，电机3作为唯一的动力源，其输出的动力传递至变速器5，变速器5将动力输出，以使车辆行驶。

3)混合动力驱动模式：在该模式下，第一离合器2和第二离合器4均处于接合状态，内燃机1和电机3共同作为动力源，两者输出的动力传递至变速器5，变速器5将动力输出，以使车辆行驶。

由上述分析可知，在纯电动驱动模式下，电机3输出的动力会先传递给变速器5，再由变速器5输出。由于动力在变速器5的传输过程中会有损失，造成动力总成的能量利用率不高。

现有第二种混合动力车辆的动力总成与上述第一种动力总成的区别包括：电机与变速器的输出端连接。但是，第二种动力总成无法实现在停车状态下启动内燃机、在停车状态下为电池充电。另外，在第二种动力总成的纯内燃机驱动模式下，作为动力源的内燃机所输出的一部分动力可以用来驱动车辆行驶，另一部分动力经由变速器传递至电机以驱动电机发电，从而实现在车辆行驶过程中为电池充电。但是，内燃机所输出的用来发电的动力在变速器的传输过程中会有损失，造成动力总成的充电效率不高。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有混合动力车辆的动力总成要么在纯电动驱动模式下的能量利用率不高，要么无法实现在停车状态下启动内燃机、在停车状态下为电池充电。

本发明要解决的另一问题是：现有混合动力车辆的动力总成在纯内燃机驱动模式下的充电效率不高。

为解决上述问题，本发明提供了一种混合动力车辆的动力总成，包括：输出轴，作为所述动力总成的输出端提供车辆行驶所需动力；与所述输出轴连接的第一动力系统，用于沿第一动力传递路径输出扭矩至所述输出轴，并包括沿所述第一动力传递路径依次连接的变速器、第一耦合单元，所述变速器的输入端用于与内燃机的输出端连接；与所述输出轴连接的第二动力系统，用于沿第二动力传递路径输出扭矩至所述输出轴，并包括沿所述第二动力传递路径依次连接的电机、第二耦合单元；第三耦合单元，输入端用于与所述内燃机的输出端连接、输出端与所述电机的输出端连接；所述第一耦合单元能在接合、分离状态之间切换：所述第一耦合单元处于接合状态下，所述变速器与输出轴之间的扭矩传输建立；所述第一耦合单元处于分离状态下，所述变速器与输出轴之间的扭矩传输中断；所述第二耦合单元能在接合、分离状态之间切换：所述第二耦合单元处于接合状态下，所述电机与输出轴之间的扭矩传输建立；所述第二耦合单元处于分离状态下，所述电机与输出轴之间的扭矩传输中断；所述第三耦合单元能在接合、分离状态之间切换：所述第三耦合单元处于接合状态下，所述内燃机与电机之间的扭矩传输建立；所述第三耦合单元处于分离状态下，所述内燃机与电机之间的扭矩传输中断。

可选地，所述第一动力系统还包括：第四耦合单元，在所述第一动力传递路径上位于内燃机和变速器之间，所述第四耦合单元的输入端用于与内燃机的输出端连接，所述第四耦合单元的输出端与所述变速器的输入端连接。

可选地，所述第一耦合单元包括：固定套设在所述变速器的输出端的第一齿轮；可旋转地套设在所述输出轴上的第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合；套设在所述输出轴上的第一同步器，所述第一同步器位于第二齿轮的轴向一侧；所述第一耦合单元处于接合状态下，所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二齿轮能与所述输出轴同步旋转；所述第一耦合单元处于分离状态下，所述第一同步器与所述第二齿轮分离，所述第二齿轮、输出轴中的一个旋转时另一个静止。

可选地，所述第二耦合单元包括：固定套设在所述电机的输出端的第三齿轮；固定套设在中间轴上的第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮啮合；可旋转地套设在所述输出轴上的第五齿轮，所述第五齿轮与第四齿轮啮合；套设在所述输出轴上的第二同步器，所述第二同步器位于第五齿轮的轴向一侧；所述第二耦合单元处于接合状态下，所述第二同步器与所述第五齿轮接合，所述第五齿轮能与所述输出轴同步旋转；所述第二耦合单元处于分离状态下，所述第二同步器与所述第五齿轮分离，所述第五齿轮、输出轴中的一个旋转时另一个静止。

可选地，所述第三耦合单元的输出端与所述中间轴连接。

可选地，所述第一动力系统还包括：内燃机，与所述变速器的输入端连接。

另外，本发明还提供了一种上述动力总成的控制方法，包括：采集当前档位信号、当前SOC信号、当前油门踏板位置信号、当前车速信号、所述电机的当前转速信号；根据所述当前油门踏板位置信号计算出车辆行驶目标扭矩；检测车辆上的用电附件是否开启；在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号时，输出第一控制信号，控制：所述动力总成进入第一纯内燃机驱动模式，仅由所述内燃机作为动力源，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二、三耦合单元均处于分离状态；在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩、根据所述电机的当前转速信号以及所述电机的特性曲线得出的电机的当前扭矩能力均大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第二控制信号，控制：所述动力总成进入第一纯电动驱动模式，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态；在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零时，输出第三控制信号，控制：所述动力总成进入停车启动内燃机模式，所述电机在电动机模式下工作，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态；在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零，且检测到所述用电附件开启时，输出第四控制信号，控制：所述动力总成进入停车充电模式，所述电机在发电机模式下工作，所述内燃机作为动力源，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态。

可选地，还包括：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为倒档信号时，输出第五控制信号，控制：所述动力总成进入电动倒车模式，仅由反转的所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

可选地，还包括：在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩、但所述内燃机和电机的最大输出扭矩之和大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第六控制信号，控制：所述动力总成进入混合动力驱动模式，由所述内燃机和电机作为动力源，所述第一、二耦合单元均处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

可选地，还包括：采集当前刹车踏板位置信号；在所述油门踏板位置信号为零、所述当前刹车踏板位置信号为零或者大于零时，输出第七控制信号，控制：所述动力总成进入能量回收模式，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

可选地，所述第一动力系统还包括：第四耦合单元，在所述第一动力传递路径上位于内燃机和变速器之间，所述第四耦合单元的输入端用于与内燃机的输出端连接，所述第四耦合单元的输出端与所述变速器的输入端连接；所述第三、四控制信号还用于控制：所述第四耦合单元处于分离状态。

可选地，还包括：在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第八控制信号，控制：所述动力总成进入电机启动内燃机模式，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

可选地，还包括：采集所述内燃机的当前转速信号、所述内燃机的当前扭矩信号；在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩大于所述车辆行驶目标扭矩，根据所述内燃机的当前转速信号和当前扭矩信号判断出内燃机当前未处于高效工作区时，输出第九控制信号，控制：所述动力总成进入第二纯内燃机驱动模式，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三、四耦合单元处于接合状态；或者，控制：所述动力总成进入第三纯内燃机驱动模式，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

另外，本发明还提供了一种用于上述动力总成的控制装置，包括：采集单元，用于采集当前档位信号、当前SOC信号、当前油门踏板位置信号、当前车速信号、所述电机的当前转速信号；计算单元，用于根据所述当前油门踏板位置信号计算出车辆行驶目标扭矩；检测单元，用于检测车辆上的用电附件是否开启；控制单元，用于：在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号时，输出第一控制信号，以控制所述动力总成进入第一纯内燃机驱动模式，在所述第一纯内燃机驱动模式下，仅由所述内燃机作为动力源，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二、三耦合单元均处于分离状态；在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩、根据所述电机的当前转速信号以及所述电机的特性曲线得出的电机的当前扭矩能力均大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第二控制信号，以控制所述动力总成进入第一纯电动驱动模式，在所述第一纯电动驱动模式下，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态；在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零时，输出第三控制信号，以控制所述动力总成进入停车启动内燃机模式，在所述停车启动内燃机模式下，所述电机在电动机模式下工作，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态；在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零，且所述检测单元检测到所述用电附件开启时，输出第四控制信号，以控制所述动力总成进入停车充电模式，在所述停车充电模式下，所述电机在发电机模式下工作，所述内燃机作为动力源，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态。

可选地，所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为倒档信号时，输出第五控制信号，以控制所述动力总成进入电动倒车模式，在所述电动倒车模式下，仅由反转的所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

可选地，所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩、但所述内燃机和电机的最大输出扭矩之和大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第六控制信号，以控制所述动力总成进入混合动力驱动模式，在所述混合动力驱动模式下，由所述内燃机和电机作为动力源，所述第一、二耦合单元均处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

可选地，所述采集单元还用于采集当前刹车踏板位置信号；所述控制单元还用于：在所述油门踏板位置信号为零、所述当前刹车踏板位置信号为零或者大于零时，输出第七控制信号，以控制所述动力总成进入能量回收模式，在所述能量回收模式下，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

可选地，所述第一动力系统还包括：第四耦合单元，在所述第一动力传递路径上位于内燃机和变速器之间，所述第四耦合单元的输入端用于与内燃机的输出端连接，所述第四耦合单元的输出端与所述变速器的输入端连接；所述控制单元还用于：在所述停车启动内燃机模式、所述停车充电模式下，控制所述第四耦合单元处于分离状态。

可选地，所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第八控制信号，以控制所述动力总成进入电机启动内燃机模式，在所述电机启动内燃机模式下，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

可选地，所述采集单元还用于采集所述内燃机的当前转速信号、所述内燃机的当前扭矩信号；所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩大于所述车辆行驶目标扭矩，根据所述内燃机的当前转速信号和当前扭矩信号判断出内燃机当前未处于高效工作区时，输出第九控制信号，以控制所述动力总成进入第二纯内燃机驱动模式或第三纯内燃机驱动模式；在所述第二纯内燃机驱动模式下，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三、四耦合单元处于接合状态；在所述第三纯内燃机驱动模式下，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

可选地，所述控制单元包括：第一模块，用于控制所述内燃机工作；第二模块，用于控制所述电机在电动机模式或发电机模式下工作；第三模块，用于控制所述第一耦合单元处于接合或分离状态、所述第二耦合单元处于接合或分离状态、所述第三耦合单元处于接合或分离状态、所述第四耦合单元处于接合或分离状态。

可选地，所述第一模块集成在内燃机ECU中。

可选地，所述第二模块集成在所述电机的电机控制器中。

可选地，所述第三模块集成在整车控制器中。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在纯电动驱动模式下，通过控制第二耦合单元处于接合状态，第一耦合单元、第三耦合单元处于分离状态，电机输出的动力沿第二传递路径传递至输出轴，而不会传递至第一传递路径上的变速器，因此电机输出的动力不会因传递至变速器而有损失，提高了动力总成的能量利用率。

另外，在停车状态下，通过控制第三耦合单元处于接合状态，第二耦合单元处于分离状态，电机输出的动力可以传递至内燃机以启动内燃机，内燃机输出的动力可以传递至电机以为电池充电。

进一步地，纯内燃机驱动模式下，通过控制第四耦合单元、第一耦合单元均处于分离状态，第二耦合单元、第三耦合单元均处于接合状态，作为动力源的内燃机所输出的动力经第三耦合单元传递后分成两部分，一部分动力经由第二耦合单元传递至输出轴以驱动车辆行驶，另一部分动力直接传递至电机以驱动电机发电，从而实现车辆行驶过程中为电池充电。由于内燃机所输出的用来发电的动力不会传递至第一传递路径上的变速器，因而提高了动力总成的充电效率。

附图说明

图1是现有一种混合动力车辆的动力总成的简化示意图；

图2是本发明的一个实施例中混合动力车辆的动力总成的简化示意图；

图3示出了图2所示动力总成在各种模式下各个部件的状态。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

混合动力车辆的动力总成

如图2所示，本实施例的混合动力车辆的动力总成包括输出轴1、第一动力系统2和第二动力系统3，第一动力系统2和第二动力系统3均与输出轴1连接以向输出轴1输出扭矩，使得输出轴1能够作为所述动力总成的输出端提供车辆行驶所需动力。第一动力系统2、第二动力系统3可以独自为车辆行驶提供动力，也可以共同为车辆行驶提供动力。

第一动力系统2用于沿第一动力传递路径A输出扭矩至输出轴1，并包括沿第一动力传递路径A依次连接的内燃机20、第四耦合单元21、变速器22、第一耦合单元23。第一动力系统2的动力由内燃机20产生，并依次传递至第四耦合单元21、变速器22、第一耦合单元23、输出轴1。

内燃机20作为第一动力系统2的动力源输出扭矩，以为车辆行驶提供动力。在本实施例中，内燃机20为发动机。

第四耦合单元21能在接合、分离状态之间切换，以实现内燃机20与变速器22之间扭矩传递的建立或中断：在第四耦合单元21处于接合状态下，内燃机20输出的扭矩传递至变速器22；在第四耦合单元21处于分离状态下，内燃机20输出的扭矩无法传递至变速器22。

在本实施例中，第四耦合单元21为离合器，但需说明的是，在本发明的技术方案中，第四耦合单元21的结构并不应局限于此，只要其能在接合、分离状态之间切换，以实现内燃机20与变速器22之间扭矩传递的建立或中断即可。

在本实施例中，变速器22为无级变速器。在本实施例的变换例中，变速器22也可以为有级变速器，如手动变速器、自动变速器等。在本发明的技术方案中，对变速器22的类型并不做限制。

第一耦合单元23能在接合、分离状态之间切换，以实现变速器22与输出轴1之间扭矩传输的建立或中断：在第一耦合单元23处于接合状态下，变速器22输出的扭矩传递至输出轴1；在第一耦合单元23处于分离状态下，变速器22输出的扭矩无法传递至输出轴1。

在本实施例中，第一耦合单元23包括：第一齿轮24、第二齿轮25和第一同步器26。第一齿轮24固定套设在变速器22的输出端，第二齿轮25可旋转地套设在输出轴上1，第二齿轮25与第一齿轮24啮合。第一同步器26套设在输出轴上1，并位于第二齿轮25面向变速器22的一侧，在本实施例的变换例中，第一同步器26也可以位于第二齿轮25背向变速器22的一侧。

第一同步器26与第二齿轮25接合时，第二齿轮25能与输出轴1同步旋转，使得第一耦合单元23处于接合状态。第一同步器26与第二齿轮25分离时，第二齿轮25、输出轴1中的一个旋转时另一个静止，使得第一耦合单元23处于分离状态。

需说明的是，在本发明的技术方案中，第一耦合单元23的结构并不应局限于所给实施例，只要其能在接合、分离状态之间切换，以实现变速器22与输出轴1之间扭矩传输的建立或中断即可。

当第四耦合单元21处于接合状态、第一同步器26与第二齿轮25处于接合状态(即第一耦合单元23处于接合状态)下，内燃机20输出的扭矩依次传递至第四耦合单元21、变速器22、第一齿轮24、第二齿轮25、输出轴1，使得内燃机20与输出轴1之间的扭矩传递建立；当第四耦合单元21处于分离状态、第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态(即第一耦合单元23处于分离状态)下，内燃机20输出的扭矩无法传递至输出轴1，使得内燃机20与输出轴1之间的扭矩传递中断。

第二动力系统3用于沿第二动力传递路径B输出扭矩至输出轴1，并包括沿第二动力传递路径B依次连接的电机30、第二耦合单元31。第二动力系统3的动力由电机30产生，并依次传递至第二耦合单元31、输出轴1。

电机30与电池5电连接，并具有电动机、发电机两种模式，在电动机模式下，电池5向电机30供电，电机30作为第二动力系统3的动力源输出扭矩，以为车辆行驶提供动力。当电机30无需为车辆行驶提供动力时，电机30可以在发电机模式下工作，以将动力总成中的动能转换成电能后为电池5充电，实现了对动力总成的能量进行回收，提高了动力总成的能量利用率。

第二耦合单元31能在接合、分离状态之间切换：第二耦合单元31处于接合状态下，电机30与输出轴1之间的扭矩传输建立；第二耦合单元31处于分离状态下，电机30与输出轴1之间的扭矩传输中断。

在本实施例中，第二耦合单元31包括第三齿轮32、第四齿轮33、第五齿轮34、第二同步器35和中间轴36。第三齿轮32固定套设在电机30的输出端，第四齿轮33固定套设在中间轴36上，并与第三齿轮32啮合。第五齿轮34可旋转地套设在输出轴1上，并与第四齿轮33啮合。第二同步器35套设在输出轴1上，并位于第五齿轮34背向第二齿轮25的一侧，在本实施例的变换例中，第二同步器35也可以位于第五齿轮34面向第二齿轮25的一侧。

第二同步器35与第五齿轮34接合时，第五齿轮34能与输出轴1同步旋转，使得第二耦合单元31处于接合状态。第二同步器35与第五齿轮34分离时，第五齿轮34、输出轴1中的一个旋转时另一个静止，使得第二耦合单元31处于分离状态。

需说明的是，在本发明的技术方案中，第二耦合单元31的结构并不应局限于所给实施例，只要其能在接合、分离状态之间切换，以实现电机30与输出轴1之间扭矩传输的建立或中断即可。

本发明的动力总成还包括第三耦合单元4，第三耦合单元4的输入端与内燃机20的输出端连接、输出端与中间轴36的输出端连接。第三耦合单元4能在接合、分离状态之间切换：第三耦合单元4处于接合状态下，内燃机20与电机30之间的扭矩传输建立，不仅使得内燃机20输出的动力可以用来驱动电机30发电以为电池5充电，而且在停车状态下电机30还可以用来启动内燃机20、内燃机20可以用来驱动电机30发电；第三耦合单元4处于分离状态下，内燃机20与电机30之间的扭矩传输中断。

在本实施例中，第三耦合单元4为离合器。但需说明的是，在本发明的技术方案中，第三耦合单元4的结构并不应局限于此，只要其能在接合、分离状态之间切换，以实现内燃机20与电机30之间扭矩传递的建立或中断即可。另外，在本实施例的变换例中，第三耦合单元4的输出端也可以与第三齿轮32或电机30的输出端连接，这样依然能够实现内燃机20与电机30之间的扭矩传输建立或中断。

通过控制上述动力总成中内燃机20、第四耦合单元21、第一耦合单元23、电机30、第二耦合单元31、第三耦合单元4的状态，本实施例的动力总成能够在十种模式之间切换工作，以适应车辆在不同工况下对动力总成提出的要求。这样既能提高动力总成的可用性，也能在充分满足车辆动力性的同时，使内燃机在高效区工作以获得较佳的燃油经济性、以及对动力总成的能量进行回收以提高能量利用率。

关于所述十种模式将在下方的“混合动力车辆的动力总成的模式”部分中详细介绍。

混合动力车辆的动力总成的模式

结合图2至图3所示，本实施例的动力总成的十种模式分成下述六大类：

一、纯内燃机驱动模式：

纯内燃机驱动模式下，仅用内燃机20作为驱动车辆行驶的动力源。

当电池5的电量不足，无法利用电机30作为驱动车辆行驶的动力源时，可以控制动力总成在纯内燃机驱动模式下工作。

纯内燃机驱动模式包括下述三种模式：

1)第一纯内燃机驱动模式

第一纯内燃机驱动模式下的控制参数：第四耦合单元21处于接合状态，第一同步器26与第二齿轮25处于接合状态(即第一耦合单元23处于接合状态)，第二同步器35与第五齿轮34处于分离状态(即第二耦合单元31处于分离状态)，第三耦合单元4处于分离状态，电机30不工作，内燃机20工作。在本发明的技术方案中，电机30不工作是指电机30既不在电动机模式下工作、也不在发电机模式下工作，内燃机20工作是指内燃机20有输出扭矩。

第一纯内燃机驱动模式下的动力传递路径：内燃机20输出的全部扭矩依次传递至第四耦合单元21、变速器22、第一齿轮24、第二齿轮25、输出轴1，以实现车辆的向前行驶。

2)第二纯内燃机驱动模式

在第二纯内燃机驱动模式下，内燃机20能在高效区工作以提高车辆燃油经济性的同时，将多余的动力用来驱动电机30发电，以为电池5充电，从而实现在车辆行驶的同时为电池5充电。

第二纯内燃机驱动模式下的控制参数：第四耦合单元21处于接合状态，第一同步器26与第二齿轮25处于接合状态，第二同步器35与第五齿轮34处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态，电机30在发电机模式下工作，内燃机20在高效区工作。

第二纯内燃机驱动模式下的动力传递路径：内燃机20输出的扭矩分成两个部分，一部分扭矩依次传递至第四耦合单元21、变速器22、第一齿轮24、第二齿轮25、输出轴1，以实现车辆的向前行驶，剩下的富余动力依次传递至第三耦合单元4、第四齿轮33、第三齿轮32、电机30，由电机30将内燃机20输出的这部分富余动能转换成电能储存至电池5。

3)第三纯内燃机驱动模式

在第三纯内燃机驱动模式下，内燃机20也能在高效区工作以提高车辆燃油经济性的同时，将多余的动力用来驱动电机30发电，以为电池5充电，从而实现在车辆行驶的同时为电池5充电。

第三纯内燃机驱动模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态(即第一耦合单元23处于分离状态)，第二同步器35与第五齿轮34处于接合状态(即第二耦合单元31处于接合状态)，第三耦合单元4处于接合状态，电机30在发电机模式下工作，内燃机20在高效区工作。

第三纯内燃机驱动模式下的动力传递路径：内燃机20输出的全部扭矩依次传递至第三耦合单元4、第四齿轮33，第四齿轮33输出的扭矩分成两部分，一部分扭矩依次传递至第五齿轮34、输出轴1，以实现车辆的向前行驶，剩下的富余扭矩依次传递至第三齿轮32、电机30，由电机30将内燃机20输出的这部分富余动能转换成电能储存至电池5。

在第三纯内燃机驱动模式下，之所以控制第四耦合单元21处于分离状态的原因是：防止内燃机20输出的扭矩因传递至变速器22而被损耗掉，这样一来，内燃机20输出的所有动能都能用来驱动车辆行驶和发电。

二、纯电动驱动模式：

纯电动驱动模式下，仅用电机30作为驱动车辆行驶的动力源。

当电池5的电量足够，仅靠电机30足以提供车辆行驶所需动力时，可以控制动力总成在纯电动驱动模式下工作。将电机30作为动力源时，能够避免内燃机20在非高效区工作以提供车辆行驶所需动力所导致的燃油经济性不佳的问题。例如，车辆处于低速、启动、怠速工况时，动力总成适宜在纯电动驱动模式下工作。

纯电动驱动模式包括下述三种模式：

1)第一纯电动驱动模式

第一纯电动驱动模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态，第二同步器35与第五齿轮34处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态，电机30在电动机模式下工作，内燃机20不工作。在本发明中，电机30在电动机模式下工作是指电机30正转以输出使车辆前进的动力。

第一纯电动驱动模式下的动力传递路径：电机30输出的扭矩依次传递至第三齿轮32、第四齿轮33、第五齿轮34、输出轴1，以实现车辆的向前行驶。

2)电动倒车模式

电动倒车模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态，第二同步器35与第五齿轮34处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态，电机30在电动机模式下反向工作，内燃机20不工作。

电动倒车模式下的动力传递路径：电机30输出的反向扭矩依次传递至第三齿轮32、第四齿轮33、第五齿轮34、输出轴1，以实现倒车。这样一来，通过控制作为动力源的电机30反转即可实现倒车，因而无需在变速器22中设置倒档机构，简化了变速器22的结构。

3)电机启动内燃机模式

电机启动内燃机模式的适用条件：虽然电池5的电量足够，但仅靠电机30作为动力源不足以提供车辆行驶所需动力，需启动内燃机20一起来提供车辆行驶所需动力。

电机启动内燃机模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态，第二同步器35与第五齿轮34处于接合状态，第三耦合单元4处于接合状态，电机30在电动机模式下工作。

电机启动内燃机模式下的动力传递路径：电机30输出的扭矩依次传递至第三齿轮32、第四齿轮33，第四齿轮33输出的扭矩分成两个部分，一部分扭矩依次传递至第五齿轮34、输出轴1，以实现车辆的向前行驶，另一部分扭矩依次传递至第三耦合单元4、内燃机20，使得电机30作为启动电动机来启动内燃机20，从而实现了在车辆向前行驶的同时启动内燃机20。

根据上述分析可知，由于电机30可以用来启动内燃机20，因而内燃机20中无需设置专门的启动电动机。

在电机启动内燃机模式下，之所以控制第四耦合单元21处于分离状态的原因是：防止电机30输出的用来启动内燃机20的扭矩因传递至变速器22而被损耗掉。

三、混合动力驱动模式：

混合动力驱动模式下，用电机30和内燃机20共同作为驱动车辆行驶的动力源。

当电池5的电量足够，且仅靠内燃机20作为动力源不足以提供车辆行驶所需动力，需借助电机30作为辅助动力源才能满足车辆行驶所需动力要求时；或者，虽然仅靠内燃机20作为动力源足以提供车辆行驶所需动力，但此时需借助电机30来辅助内燃机20继续在高效区工作时，可以控制动力总成在混合动力驱动模式下工作。例如，在车辆处于加速或者大负荷工况时，动力总成适宜在混合动力驱动模式下工作。由于内燃机20在高效区工作，故能提高车辆的燃油经济性。

混合动力驱动模式下的控制参数：第四耦合单元21处于接合状态，第一同步器26与第二齿轮25处于接合状态，第二同步器35与第五齿轮34处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态，电机30在电动机模式下工作，内燃机20工作。

混合动力驱动模式下的动力传递路径：内燃机20输出的全部扭矩依次传递至第四耦合单元21、变速器22、第一齿轮24、第二齿轮25、输出轴1，与此同时，电机30输出的扭矩依次传递至第三齿轮32、第四齿轮33、第五齿轮34、输出轴1，由内燃机20、电机30共同提供动力，以实现车辆的向前行驶。

四、停车启动内燃机模式：

停车启动内燃机模式下，用电机30来启动内燃机20。

停车启动内燃机模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离或接合状态，第二同步器35与第五齿轮34处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态，电机30在电动机模式下工作。

停车启动内燃机模式下内燃机的启动实现方式：电机30输出的扭矩依次传递至第三耦合单元4、内燃机20，使得电机30作为启动电动机来启动内燃机20。

在停车启动内燃机模式下，之所以控制第四耦合单元21处于分离状态的原因是：防止电机30输出的扭矩因传递至变速器22而被损耗掉，这样一来，电机30输出的所有动能都能用来启动内燃机20。

五、停车充电模式：

停车充电模式下，利用内燃机20来驱动电机30发电，以为电池5充电。

当车辆静止，电池5的电量不足时，可以控制动力总成在停车充电模式下工作。

停车充电模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离或接合状态，第二同步器35与第五齿轮34处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态，电机30在发电机模式下工作，内燃机20工作。

停车充电模式下充电实现方式：内燃机20输出的扭矩依次传递至第三耦合单元4、第四齿轮33、第三齿轮32、电机30，由电机30将内燃机20输出的动能转换成电能，以为电池5充电。

在停车充电模式下，之所以控制第四耦合单元21处于分离状态的原因是：防止内燃机20输出的扭矩因传递至变速器22而被损耗掉，这样一来，内燃机20输出的所有动能都能用来驱动电机30发电。

六、能量回收模式：

能量回收模式下，电机30在发电机模式下工作，其将动力总成中的动能转换成电能，以进行能量回收，提高了动力总成的能量利用率。

能量回收模式的适用条件包括两种：1)车辆处于滑行工况，即油门踏板和制动踏板均被释放，动力总成中的任一动力源均不提供车辆行驶所需动力；2)车辆处于制动工况。

车辆处于滑行工况时，车辆会行驶(称之为溜车)，车轮会在传动系的作用下带动输出轴1旋转，旋转地输出轴1可以驱动电机30发电，以为电池5充电，实现溜车工况下的能量回收。

车辆处于制动工况时，车轮会在传动系的作用下带动输出轴1旋转，旋转地输出轴1可以驱动电机30发电，以为电池5充电，实现制动工况下的能量回收。

能量回收模式下的控制参数：第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态，第二同步器35与第五齿轮34处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态，电机30在发电机模式下工作，内燃机20不工作。

能量回收模式下能量回收的实现方式：旋转的输出轴1将扭矩传递至第五齿轮34、第四齿轮33、第三齿轮32、电机30，由电机30将输出轴1输出的动能转换成电能，以为电池5充电。

在能量回收模式下，之所以控制第一同步器26与第二齿轮25处于分离状态的原因是：防止输出轴1输出的扭矩因传递至变速器22而被损耗掉，这样一来，所有制动能量都能用来驱动电机30发电。

根据上述分析可知，在纯内燃机驱动模式下，通过控制第一耦合单元23处于接合状态，第三耦合单元4、第二耦合单元31均处于分离状态，内燃机20输出的动力沿第一传递路径A依次传递至变速器22、第一耦合单元23、输出轴1。在纯电动驱动模式下，通过控制第二耦合单元31处于接合状态，第一耦合单元23、第三耦合单元4处于分离状态，电机30输出的动力沿第二传递路径B传递至输出轴1，而不会传递至第一传递路径A上的变速器22，因此电机30输出的动力不会因传递至变速器22而有损失，提高了动力总成的能量利用率。

另外，在停车状态下，通过控制第三耦合单元4处于接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，电机30输出的动力可以传递至内燃机20以启动内燃机20，内燃机20输出的动力可以传递至电机30以为电池5充电。

再者，纯内燃机驱动模式下，通过控制第四耦合单元21、第一耦合单元23均处于分离状态，第二耦合单元31、第三耦合单元4均处于接合状态，作为动力源的内燃机20所输出的动力经第三耦合单元4传递后分成两部分，一部分动力经由第二耦合单元31传递至输出轴1以驱动车辆行驶，另一部分动力直接传递至电机30以驱动电机30发电，从而实现车辆行驶过程中为电池5充电。由于内燃机20所输出的用来发电的动力不会传递至第一传递路径A上的变速器22，因而提高了动力总成的充电效率。

如前所述，本实施例的动力总成能在上述十种模式之间切换，以适应车辆在不同工况下对动力总成提出的要求。关于如何控制动力总成在十种模式之间切换将在下方的“混合动力车辆的动力总成的控制方法”部分中详细介绍。

混合动力车辆的动力总成的控制方法

继续参考图2至图3所示，本实施例动力总成的控制方法包括如下步骤：

采集当前档位信号、电池5的当前SOC(State Of Charge，剩余电量)信号、当前油门踏板位置信号、当前刹车踏板位置信号、当前车速信号、内燃机20的当前转速信号、内燃机20的当前扭矩信号、电机30的当前转速信号。

根据所述当前油门踏板位置信号计算出车辆行驶目标扭矩。

检测车辆上的用电附件(未图示)是否开启。所述用电附件开启时，电池5为其供电。所述用电附件包括空调、照明灯、音响系统、电动车窗、仪表盘等。

在所述当前SOC信号(即SOC信号所对应的剩余电量)不足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号时，输出第一控制信号，控制：所述动力总成进入第一纯内燃机驱动模式，仅由内燃机20作为动力源，即仅内燃机20工作以输出扭矩，第四耦合单元21处于接合状态，第一耦合单元23处于接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于分离状态。

在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，电机30的最大输出扭矩、根据电机30的当前转速信号以及电机30的特性曲线得出的电机30的当前扭矩能力均大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第二控制信号，控制：所述动力总成进入第一纯电动驱动模式，仅由电机30作为动力源，即电机30在电动机模式下正转以输出扭矩，第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零时，输出第三控制信号，控制：所述动力总成进入停车启动内燃机模式，电机30在电动机模式下工作，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离或接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态。

在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零，且检测到所述用电附件开启时，输出第四控制信号，控制：所述动力总成进入停车充电模式，电机30在发电机模式下工作，内燃机20作为动力源，即内燃机20输出扭矩，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离或接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态。

在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为倒档信号时，输出第五控制信号，控制：所述动力总成进入电动倒车模式，仅由反转的电机30作为动力源，即电机30在电动机模式下反转以输出扭矩，第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，内燃机20的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩、但内燃机20和电机30的最大输出扭矩之和大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第六控制信号，控制：所述动力总成进入混合动力驱动模式，由内燃机20和电机30作为动力源，即在内燃机30工作以输出扭矩的同时，电机30在电动机模式下工作以输出扭矩，第四耦合单元21处于接合状态，第一耦合单元23处于接合状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

在所述油门踏板位置信号为零(即油门踏板未被踩踏)、所述当前刹车踏板位置信号为零(即刹车踏板未被踩踏)、或者大于零(即刹车踏板被踩踏)时，输出第七控制信号，控制：所述动力总成进入能量回收模式，电机30在发电机模式下工作，第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，电机30的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第八控制信号，控制：所述动力总成进入电机启动内燃机模式，仅由电机30作为动力源，即电机30在电动机模式下工作以输出扭矩，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于接合状态。

在所述当前SOC信号不足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，内燃机20的最大输出扭矩大于所述车辆行驶目标扭矩，根据内燃机20的当前转速信号和当前扭矩信号判断出内燃机20当前未处于高效工作区时，输出第九控制信号，控制：所述动力总成进入第二纯内燃机驱动模式，仅由内燃机20作为动力源，即内燃机20工作以输出扭矩，电机30在发电机模式下工作，第四耦合单元21处于接合状态，第一耦合单元23处于接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态。或者，控制：所述动力总成进入第三纯内燃机驱动模式，仅由内燃机20作为动力源，即内燃机20工作以输出扭矩，电机30在发电机模式下工作，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于接合状态。

混合动力车辆的动力总成的控制装置

继续结合图2至图3所示，本实施例在上述动力总成的控制方法基础上还提供了一种用于上述动力总成的控制装置，该控制装置包括采集单元、计算单元、检测单元和控制单元，其中：

所述采集单元用于：采集当前档位信号、电池5的当前SOC信号、当前油门踏板位置信号、当前刹车踏板位置信号、当前车速信号、内燃机20的当前转速信号、内燃机20的当前扭矩信号、电机30的当前转速信号。

所述计算单元用于：根据所述当前油门踏板位置信号计算出车辆行驶目标扭矩。

所述检测单元用于：检测车辆上的用电附件(未图示)是否开启。

所述控制单元用于：在所述当前SOC信号不足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号时，输出第一控制信号，以控制所述动力总成进入第一纯内燃机驱动模式，在所述第一纯内燃机驱动模式下，仅由内燃机20作为动力源，即仅内燃机20工作以输出扭矩，第四耦合单元21处于接合状态，第一耦合单元23处于接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于分离状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，电机30的最大输出扭矩、根据电机30的当前转速信号以及电机30的特性曲线得出的电机30的当前扭矩能力均大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第二控制信号，以控制所述动力总成进入第一纯电动驱动模式，在所述第一纯电动驱动模式下，仅由电机30作为动力源，即电机30在电动机模式下正转以输出扭矩，第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零时，输出第三控制信号，以控制所述动力总成进入停车启动内燃机模式，在所述第一纯电动驱动模式下，电机30在电动机模式下工作，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离或接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零，且检测到所述用电附件开启时，输出第四控制信号，以控制所述动力总成进入停车充电模式，在所述停车充电模式下，电机30在发电机模式下工作，内燃机20作为动力源，即内燃机20输出扭矩，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离或接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为倒档信号时，输出第五控制信号，以控制所述动力总成进入电动倒车模式，在所述电动倒车模式下，仅由反转的电机30作为动力源，即电机30在电动机模式下反转以输出扭矩，第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，内燃机20的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩、但内燃机20和电机30的最大输出扭矩之和大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第六控制信号，以控制所述动力总成进入混合动力驱动模式，在所述混合动力驱动模式下，仅由内燃机20和电机30作为动力源，即在内燃机30工作以输出扭矩的同时，电机30在电动机模式下工作以输出扭矩，第四耦合单元21处于接合状态，第一耦合单元23处于接合状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

所述控制单元还用于：在所述油门踏板位置信号为零(即油门踏板未被踩踏)、所述当前刹车踏板位置信号为零(即刹车踏板未被踩踏)、或者大于零(即刹车踏板被踩踏)时，输出第七控制信号，以控制所述动力总成进入能量回收模式，在所述能量回收模式下，电机30在发电机模式下工作，第四耦合单元21处于分离或接合状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于分离状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，电机30的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第八控制信号，以控制所述动力总成进入电机启动内燃机模式，在所述电机启动内燃机模式下，仅由电机30作为动力源，即电机30在电动机模式下工作以输出扭矩，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于接合状态。

所述控制单元还用于：在所述当前SOC信号不足以支持电机30输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，内燃机20的最大输出扭矩大于所述车辆行驶目标扭矩，根据内燃机20的当前转速信号和当前扭矩信号判断出内燃机20当前未处于高效工作区时，输出第九控制信号，以控制所述动力总成进入第二纯内燃机驱动模式或第三纯内燃机驱动模式。在所述第二纯内燃机驱动模式下，仅由内燃机20作为动力源，即内燃机20工作以输出扭矩，电机30在发电机模式下工作，第四耦合单元21处于接合状态，第一耦合单元23处于接合状态，第二耦合单元31处于分离状态，第三耦合单元4处于接合状态。在所述第三纯内燃机驱动模式下，仅由内燃机20作为动力源，即内燃机20工作以输出扭矩，电机30在发电机模式下工作，第四耦合单元21处于分离状态，第一耦合单元23处于分离状态，第二耦合单元31处于接合状态，第三耦合单元4处于接合状态。

在本实施例中，所述控制单元包括第一、二、三模块。其中：

所述第一模块用于控制内燃机20工作。在具体实施例中，所述第一模块集成在内燃机ECU中。

所述第二模块用于控制电机30在电动机模式或发电机模式下工作。在具体实施例中，所述第二模块集成在电机30的电机控制器中。

所述第三模块用于控制第一耦合单元23处于接合或分离状态、第二耦合单元31处于接合或分离状态、第三耦合单元4处于接合或分离状态、第四耦合单元21处于接合或分离状态。

在具体实施例中，所述计算单元集成在整车控制器(Hbrid Control Unit，简称HCU)中，所述整车控制器根据所述采集单元采集到的信号进行分析处理后，向所述控制单元发送控制信号，以控制动力总成选择性地在上述十种模式中的其中一种模式下工作。在所述第一纯电动驱动模式下，根据加速踏板信号计算出车辆行驶目标扭矩之后，由所述整车控制器直接将电机30的目标扭矩发送至所述第二模块，以控制电机30输出的扭矩。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (23)

1.一种混合动力车辆的动力总成，其特征在于，包括：

输出轴，作为所述动力总成的输出端提供车辆行驶所需动力；

与所述输出轴连接的第一动力系统，用于沿第一动力传递路径输出扭矩至所述输出轴，并包括沿所述第一动力传递路径依次连接的变速器、第一耦合单元，所述变速器的输入端用于与内燃机的输出端连接；

与所述输出轴连接的第二动力系统，用于沿第二动力传递路径输出扭矩至所述输出轴，并包括沿所述第二动力传递路径依次连接的电机、第二耦合单元；

第三耦合单元，输入端用于与所述内燃机的输出端连接、输出端与所述电机的输出端连接；

所述第一耦合单元能在接合、分离状态之间切换：所述第一耦合单元处于接合状态下，所述变速器与输出轴之间的扭矩传输建立；所述第一耦合单元处于分离状态下，所述变速器与输出轴之间的扭矩传输中断；

所述第二耦合单元能在接合、分离状态之间切换：所述第二耦合单元处于接合状态下，所述电机与输出轴之间的扭矩传输建立；所述第二耦合单元处于分离状态下，所述电机与输出轴之间的扭矩传输中断；

所述第三耦合单元能在接合、分离状态之间切换：所述第三耦合单元处于接合状态下，所述内燃机与电机之间的扭矩传输建立；所述第三耦合单元处于分离状态下，所述内燃机与电机之间的扭矩传输中断。

2.如权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述第一动力系统还包括：第四耦合单元，在所述第一动力传递路径上位于内燃机和变速器之间，所述第四耦合单元的输入端用于与内燃机的输出端连接，所述第四耦合单元的输出端与所述变速器的输入端连接。

3.如权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述第一耦合单元包括：

固定套设在所述变速器的输出端的第一齿轮；

可旋转地套设在所述输出轴上的第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合；

套设在所述输出轴上的第一同步器，所述第一同步器位于第二齿轮的轴向一侧；

所述第一耦合单元处于接合状态下，所述第一同步器与所述第二齿轮接合，所述第二齿轮能与所述输出轴同步旋转；

所述第一耦合单元处于分离状态下，所述第一同步器与所述第二齿轮分离，所述第二齿轮、输出轴中的一个旋转时另一个静止。

4.如权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述第二耦合单元包括：

固定套设在所述电机的输出端的第三齿轮；

固定套设在中间轴上的第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮啮合；

可旋转地套设在所述输出轴上的第五齿轮，所述第五齿轮与第四齿轮啮合；

套设在所述输出轴上的第二同步器，所述第二同步器位于第五齿轮的轴向一侧；

所述第二耦合单元处于接合状态下，所述第二同步器与所述第五齿轮接合，所述第五齿轮能与所述输出轴同步旋转；

所述第二耦合单元处于分离状态下，所述第二同步器与所述第五齿轮分离，所述第五齿轮、输出轴中的一个旋转时另一个静止。

5.如权利要求4所述的动力总成，其特征在于，所述第三耦合单元的输出端与所述中间轴连接。

6.一种权利要求1所述动力总成的控制方法，其特征在于，包括：

采集当前档位信号、当前SOC信号、当前油门踏板位置信号、当前车速信号、所述电机的当前转速信号；

根据所述当前油门踏板位置信号计算出车辆行驶目标扭矩；

检测车辆上的用电附件是否开启；

在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号时，输出第一控制信号，控制：所述动力总成进入第一纯内燃机驱动模式，仅由所述内燃机作为动力源，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二、三耦合单元均处于分离状态；

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩、根据所述电机的当前转速信号以及所述电机的特性曲线得出的电机的当前扭矩能力均大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第二控制信号，控制：所述动力总成进入第一纯电动驱动模式，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态；

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零时，输出第三控制信号，控制：所述动力总成进入停车启动内燃机模式，所述电机在电动机模式下工作，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态；

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零，且检测到所述用电附件开启时，输出第四控制信号，控制：所述动力总成进入停车充电模式，所述电机在发电机模式下工作，所述内燃机作为动力源，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为倒档信号时，输出第五控制信号，控制：所述动力总成进入电动倒车模式，仅由反转的所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩、但所述内燃机和电机的最大输出扭矩之和大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第六控制信号，控制：所述动力总成进入混合动力驱动模式，由所述内燃机和电机作为动力源，所述第一、二耦合单元均处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

9.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

采集当前刹车踏板位置信号；

在所述油门踏板位置信号为零、所述当前刹车踏板位置信号为零或者大于零时，输出第七控制信号，控制：所述动力总成进入能量回收模式，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

10.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第一动力系统还包括：第四耦合单元，在所述第一动力传递路径上位于内燃机和变速器之间，所述第四耦合单元的输入端用于与内燃机的输出端连接，所述第四耦合单元的输出端与所述变速器的输入端连接；

所述第三、四控制信号还用于控制：所述第四耦合单元处于分离状态。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第八控制信号，控制：所述动力总成进入电机启动内燃机模式，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：

采集所述内燃机的当前转速信号、所述内燃机的当前扭矩信号；

在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩大于所述车辆行驶目标扭矩，根据所述内燃机的当前转速信号和当前扭矩信号判断出内燃机当前未处于高效工作区时，输出第九控制信号，控制：所述动力总成进入第二纯内燃机驱动模式，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三、四耦合单元处于接合状态；或者，

控制：所述动力总成进入第三纯内燃机驱动模式，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

13.一种用于权利要求1所述动力总成的控制装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集当前档位信号、当前SOC信号、当前油门踏板位置信号、当前车速信号、所述电机的当前转速信号；

计算单元，用于根据所述当前油门踏板位置信号计算出车辆行驶目标扭矩；

检测单元，用于检测车辆上的用电附件是否开启；

控制单元，用于：

在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号时，输出第一控制信号，以控制所述动力总成进入第一纯内燃机驱动模式，在所述第一纯内燃机驱动模式下，仅由所述内燃机作为动力源，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二、三耦合单元均处于分离状态；

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩、根据所述电机的当前转速信号以及所述电机的特性曲线得出的电机的当前扭矩能力均大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第二控制信号，以控制所述动力总成进入第一纯电动驱动模式，在所述第一纯电动驱动模式下，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态；

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零时，输出第三控制信号，以控制所述动力总成进入停车启动内燃机模式，在所述停车启动内燃机模式下，所述电机在电动机模式下工作，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态；

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为空档信号或驻车档信号，所述车速信号为零，且所述检测单元检测到所述用电附件开启时，输出第四控制信号，以控制所述动力总成进入停车充电模式，在所述停车充电模式下，所述电机在发电机模式下工作，所述内燃机作为动力源，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三耦合单元处于接合状态。

14.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为倒档信号时，输出第五控制信号，以控制所述动力总成进入电动倒车模式，在所述电动倒车模式下，仅由反转的所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

15.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩、但所述内燃机和电机的最大输出扭矩之和大于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第六控制信号，以控制所述动力总成进入混合动力驱动模式，在所述混合动力驱动模式下，由所述内燃机和电机作为动力源，所述第一、二耦合单元均处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

16.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述采集单元还用于采集当前刹车踏板位置信号；

所述控制单元还用于：

在所述油门踏板位置信号为零、所述当前刹车踏板位置信号为零或者大于零时，输出第七控制信号，以控制所述动力总成进入能量回收模式，在所述能量回收模式下，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二耦合单元处于接合状态，所述第三耦合单元处于分离状态。

17.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述第一动力系统还包括：第四耦合单元，在所述第一动力传递路径上位于内燃机和变速器之间，所述第四耦合单元的输入端用于与内燃机的输出端连接，所述第四耦合单元的输出端与所述变速器的输入端连接；

所述控制单元还用于：在所述停车启动内燃机模式、所述停车充电模式下，控制所述第四耦合单元处于分离状态。

18.如权利要求17所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述当前SOC信号足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述电机的最大输出扭矩小于所述车辆行驶目标扭矩时，输出第八控制信号，以控制所述动力总成进入电机启动内燃机模式，在所述电机启动内燃机模式下，仅由所述电机作为动力源，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

19.如权利要求17所述的控制装置，其特征在于，所述采集单元还用于采集所述内燃机的当前转速信号、所述内燃机的当前扭矩信号；

所述控制单元还用于：

在所述当前SOC信号不足以支持所述电机输出最大扭矩，所述当前档位信号为前进档信号，所述内燃机的最大输出扭矩大于所述车辆行驶目标扭矩，根据所述内燃机的当前转速信号和当前扭矩信号判断出内燃机当前未处于高效工作区时，输出第九控制信号，以控制所述动力总成进入第二纯内燃机驱动模式或第三纯内燃机驱动模式；

在所述第二纯内燃机驱动模式下，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于接合状态，所述第二耦合单元处于分离状态，所述第三、四耦合单元处于接合状态；

在所述第三纯内燃机驱动模式下，仅由所述内燃机作为动力源，所述电机在发电机模式下工作，所述第一耦合单元处于分离状态，所述第二、三耦合单元均处于接合状态，所述第四耦合单元处于分离状态。

20.如权利要求17所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元包括：

第一模块，用于控制所述内燃机工作；

第二模块，用于控制所述电机在电动机模式或发电机模式下工作；

第三模块，用于控制所述第一耦合单元处于接合或分离状态、所述第二耦合单元处于接合或分离状态、所述第三耦合单元处于接合或分离状态、所述第四耦合单元处于接合或分离状态。

21.如权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第一模块集成在内燃机ECU中。

22.如权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第二模块集成在所述电机的电机控制器中。

23.如权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第三模块集成在整车控制器中。

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