CN106985655A - 多动力两档耦合变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多动力两档耦合变速装置，包括沿径向方向由外而内依次啮合设置的齿圈(203)、行星架(204)与太阳轮组件，齿圈设置有内齿外齿，内齿与行星轮啮合，外齿与常啮合齿轮(107)啮合，输入轴二一端由齿圈滚动支撑，另一端通过离合装置(8)与发动机(7)连接，行星架与输入轴二固连，太阳轮组件包括太阳轮(202)及与太阳轮一体设置的发电机主动轮(206)；输入轴三(301)一端通过制动器B(9)与发电机(6)连接，输入轴三上固设有与发电机主动轮啮合的发电机从动轮(302)；本发明能实现基于大扭矩、高转速的多动力耦合，工作模式灵活多样，且结构简单，传动效率高，稳定性好。

Description

多动力两档耦合变速装置
技术领域
本发明涉及油电混合动力汽车技术领域，特别的，涉及一种用于混合动力车辆的多动力两档耦合变速装置。
背景技术
油电混合动力耦合系统经过多年的发展，已从原来的发动机、电动机离散的结构向发动机、电动机和变速器模块化一体化方向发展，现有技术中较典型的为类似丰田THS(Toyota Hybrid System)的混合动力系统，比如中国专利201610410620.1公开的一种混合动力传动装置，其显著特点是“轴中轴”(即在空心轴内设置实心轴)式的动力传动结构，一方面空心轴因直径过大而难以满足高转速需求，另一方面实心轴因直径较小而难以承受大扭矩，随着电机小型化、大扭矩、高转速趋势，这种“轴中轴”式动力传动结构的缺点越来越明显。另外，该方案还有一个特点是：各动力总成同轴布置，轴向太长，结构复杂，系统可靠性低，且需要使用较多的离合器与制动器来实现纯电动、怠速启停、行车发电、单独驱动、混合驱动、再生制动等工作模式，各工作模式的切换操作复杂，且传动所经过的齿轮组数多，传动效率低。
因此，现有技术中需要一种方案，来对混合动力驱动系统进行改进，使其能实现基于大扭矩、高转速的多动力耦合，具备多种工作模式，且结构能得到简化，传动效率与可靠性也能得到提高。
发明内容
本发明目的在于提供一种多动力两档耦合变速装置，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种多动力两档耦合变速装置，包括壳体1、变速机构100、行星耦合机构200、发电联合驱动机构300、换档机构400、驱动电机5、发电机6、发动机7、离合装置8及制动器B9，所述变速机构100包括输入轴一101和中间轴105，输入轴一101与中间轴105均由壳体滚动支撑，输入轴一的轴向一端连接所述驱动电机5，所述变速机构100还包括空套在输入轴一上的高档位主动轮104、空套在输入轴一上的低档位主动轮102、固设在中间轴上的高档位从动轮106、固设在中间轴上的低档位从动轮108及固设在中间轴上的常啮合齿轮107，所述高档位从动轮与高档位主动轮啮合，所述低档位从动轮与低档位主动轮啮合，所述常啮合齿轮设置在高档位从动轮与低档位从动轮之间，所述换档机构400包括固设在输入轴一上的接合齿座401、用于与接合齿座401套接匹配而实现换档的接合套402、驱动接合套402进行换挡动作的换挡执行组件403、检测换挡执行组件位置的位置传感器404及对换挡执行组件提供换挡驱动力的换挡电机405，所述接合齿座401设置在高档位主动轮104与低档位主动轮102之间。
所述行星耦合机构包括输入轴二201、输出轴205及沿径向方向由外而内依次啮合设置的齿圈203、行星架204与太阳轮组件，所述齿圈包括位于内侧壁的内齿及位于外侧壁的外齿，内齿与行星架上的行星轮啮合，外齿与中间轴上的常啮合齿轮啮合，所述输出轴205中间部位由壳体1滚动支撑，轴出轴轴向一端与齿圈203固连，输出轴轴向另一端与汽车汽车驱动桥直接或间接连接，所述输入轴二201与输出轴同轴设置，输入轴二轴向一端由齿圈滚动支撑，输入轴二中间部位由壳体滚动支撑，输入轴二轴向另一端通过离合装置8与所述发动机7连接，所述行星架与输入轴二固连，所述太阳轮组件包括与行星轮啮合的太阳轮202及与太阳轮一体设置的发电机主动轮206，太阳轮与发电机主动轮均空套在输入轴二上。
所述发电联合驱动机构包括输入轴三301与发电机从动轮302，所述输入轴三301轴向一端通过所述制动器B9与所述发电机6连接，输入轴三上固设有与发电机主动轮啮合的所述发电机从动轮302。
所述离合装置用于切断或接续发动机与对行星架的动力传输，所述制动器B用于切断或接续发电机与输入轴三的连接，所述驱动电机与发电机均为既可对外提供动力又可发电的总成式电机。
所述输入轴一、输入轴二、输入轴三、中间轴的轴心线相互平行且不在同一条直线上，从而减小变速装置的轴向尺寸，为其他总成的布置让出空间。
进一步的，所述常啮合齿轮设置在中间轴对应接合齿座401的位置，从而尽量缩短整个变速装置的轴向尺寸，做到轴向最短。
优选的，所述离合装置采用制动器A或离合器C，当离合装置采用制动器A时，制动器A通过锁止或松开行星架而切断或接续发动机与对行星架的动力传输。
优选的，所述离合装置与制动器B均采用液压制动器。
进一步的，所述输出轴上连接有用于检测输出轴转速的转速传感器4。
进一步的，所述输出轴205用于连接驱动桥的一端与驱动电机5、发电机6位于壳体的同一侧，发动机7位于壳体的另一侧。
进一步的，所述驱动电机、发电机的机壳与壳体1设置成一体式结构，进行高度集成，壳体内各零件从发动机端装入，驱动电机、发电机机壳内部零件从机壳远离壳体1的一端装入，即节省了成本，整个系统结构更加紧密，集成度更高。
本发明利用行星齿轮组的差速性能，对发动机、驱动电机和发电机进行转速、转矩耦合，由齿圈通过输出轴将动力输出至驱动桥，发动机作为第一动力源，驱动电机作为第二动力源，发电机作为第三动力源，第一动力源发动机通过离合装置控制，与行星耦合机构的行星架相连；所述第二动力源驱动电机的输出轴与所述变速机构的输入轴一相连，两档变速机构的常啮合齿轮驱动行星耦合机构的齿圈可以进行动力输出；第三动力源发电机的输出轴与发电联合驱动机构的输入轴三相连；行星耦合机构的太阳轮组件设置成空心轴，其包括太阳轮与发电机主动轮，发电机主动发电机主动轮与输入轴三上的发电机从动轮保持常啮合状态，通过制动器B，可以控制第三动力源发电机发电或驱动行星耦合机构的太阳轮，进行辅助驱动。
制动器A与制动器B均优选采用液压制动器(两者不同时制动)，无论其松开或结合时，各动力源处于耦合状态，冲击很小，工作平稳可靠。制动器A与制动器B所采用的液压制动器的静止部分均固定在壳体1上。
离合装置优选采用制动器A，用于锁止或松开行星架，同时兼有离合器功能，控制发动机是否参与驱动。离合装置也可采用离合器C，离合器C结合时，发动机参也驱动，离合器C松开时，发动机不参与驱动，但行星架处于运转状态。
制动器B用于锁止或松开太阳轮，太阳轮锁止时，行星耦合机构有固定速比，此时，第一动力源发动机、第二动力源驱动电机分别可以以固定速比传递动力至齿圈，传递动力至驱动桥，进入纯电动驱动、发动机独立驱动和油电并联混合驱动模式，可以实现行驶发电、制动发电等工况；离合装置松开行星架且制动器B松开太阳轮时，行星轮系无固定速比，三动力源进入转速耦合模式，进行混联驱动输出动力，可以实现无级变速功能，进入行驶发电、制动发电、驻车发电等工况。
变速机构主要用于实现高转速大功率的驱动电机的降速增扭功能，充分发挥电机的低速大扭矩特性，挂低档进一步放大扭矩启动车辆运行，挂高档进行正常行驶，使驱动电机工作在高效区间。同时，换档机构的接合齿座设置在输入轴上，常啮合齿轮设置在中间轴对应接合齿座位置，减小了变速装置的轴向尺寸，为其它总成的布置让出了空间。
汽车高速行驶时，行星架松开、太阳轮锁止，由发动机驱动行星架，齿圈增速输出，不但发挥了发动机的高速高效特性，进一步提高输出动力。
本发明的多动力两档耦合变速装置还设置有控制系统，控制系统优选为电控系统，发动机、驱动电机、发电机、离合装置、制动器B、转速传感器、位置传感器及换挡电机均由控制系统电连接控制。控制系统可以综合输出轴上的转速传感器反馈的输出轴转速、驱动电机轴的转速及速比公式计算出接合齿座与高/低档位主动轮的转速差，通过调节驱动电机轴的转速使接合齿座与高/低档位主动轮的转速差降至允许的范围(20～50转/分)，实现快速无冲击换挡操作。控制系统还用于使驱动电机、发动机、发电机、离合装置与制动器B在各工作模式间切换。
本发明通过利用变速机构、行星耦合机构、发电联合驱动机构对发动机、发电机、驱动电机进行合理的配置，使整个动力系统能够实现高低两档变速、无级变速功能，使得车辆更多地工作于各动力源高效区，提高了车辆动力性和燃油经济性；具备纯电动、发动机高速独驱、油电并联驱动、多动力混联驱动、制动发电、行车发电、停车发电、纯电倒车等工作模式；且具有结构简洁，各工况运转可靠性高，车辆行驶不受续航里程限制等特点。同时，两档同步器设置在输入轴上，两档常啮合主动齿设置在中间轴对应同步器位置，减小了变速箱尺寸，为其它总成的布置让出了空间。
有益效果：
1、能实现大扭矩、高转速多动力的转速及转矩耦合，适用范围广。
本发明的多动力两档耦合变速装置中各传动轴平行布置，无需采用空心轴中带实心轴的模式，避免了空心轴上的轴承难以达到高转速需求以及实心轴难以承受大扭矩的情况。发动机与输入轴二连接时，有油电转速耦合模式、油电转矩耦合模式；发动机与输入轴二断开时，有双电机转矩耦合模式，驱动同样的车辆，可以选择的更小扭矩的驱动电机、发动机。本发明能实现大扭矩、高转速多动力耦合，具备多种工作模式，随着电机小型化、大扭矩、高转速趋势，适用场合范围更广。
2、动力性好、经济性高、寿命高。
驱动电机和发电机与储能机构一起，可以作为电动机工作，也可以作为发电机进行制动能量的回收，更加节能环保。发动机工作的时候，可以控制任何一个电机工作或脱开，发动机的功率可以选择有一部分能量转化为电能，也可以选择全部用于驱动车辆，能量转化控制容易。发动机无须始终与电机一起旋转，从而使电机更有效地吸收外部动能，减少发动机不必要的功率消耗，提高了动力总成的整体效率，降低了油耗，动力混合度高。通过变速机构、行星耦合机构、发电联合驱动机构对发动机、发电机、电动机进行合理的配置，使整个动力系统能够实现两档无级变速功能，充分发挥了电机的低速大扭矩特性、发动机的高速高效特性，使得车辆更多地工作于各动力源高效区间。本装置具有转速、扭矩耦合功能，可以实现扭矩叠加，转速有依附关系，极大地增加了减速和制动过程中的能量回收，提高能量的利用率，实现能量双向控制，回收制动能量，能量再生容易。各动力源两极传动输出，传动效率在96％以上。本发明的混合动力耦合系统可使发动机、电机一直工作于理想工况，提高了车辆动力性和燃油经济性、降低排放的同时，改善了发动机、电机的工作状况，提高了它们的工作寿命。
3、控制简单、可靠性高：
本发明的多动力两档耦合变速装置，控制元件少，通过控制换档机构即可实现高低两个档位之间的切换；仅通过离合装置与制动器B的组合控制，就具备纯电动独立、并联驱动，发动机独驱和混合动力驱动，并能依据不同的工况选择发动机启停、电机辅助制动、双电机转矩耦合、油电转速耦合、油电转矩耦合、行驶发电、制动发电等工作模式；且各工况运转可靠性高，车辆行驶不受续航里程限制等特点。换档机构可采用同步器，离合装置可采用制动器或离合器，控制简单。本发明的机电集成混合动力系统即使在其它动力源失效的时候，依靠剩下的任一动力源驱动也可以继续行驶，汽车的可靠性增加。动力耦合系统可以随着不同的车速来提供不同的扭矩，实现混合动力汽车的各种混合驱动工作模式。可通过电动机反转实现倒车。多能源输出的动力耦合或动力切换平顺，以保证汽车的行驶平顺性和驾驶性能。不同动力源的机械动力单独地输出或让多个动力共同输出以驱动整车行驶，彼此之间不发生运动干涉，可靠性高。
4、动力总成轴向短、成本低、重量轻、实用性强。
本发明中，变速机构、行星耦合机构共用轴向空间，接合齿座设置在输入轴上并位于高低档位主动轮之间，常啮合齿轮设置在中间轴对应同步器位置，减小了传动系统的轴向尺寸，为其它总成的布置让出了空间。驱动电机与发电机远离发动机，在壳体同侧并排布置，进一步减少了轴向尺寸。各动力源有转矩耦合模式，驱动同样的车辆，可以选择更小扭矩的驱动电机、发动机，不但整车成本下降，重量更轻。本发明的多动力两档耦合变速装置中各动力源相互独立，装拆维护方便；机构紧凑且集成度高，减少了整体空间尺寸，提高了整体的质量，易于产业化，能够很好地实现动力性、经济性、环保性的统一，有效降低车辆保养成本、噪音，改善驾驶员和乘客的舒适度，具有很强的实用性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例一的结构简化图；
图2是本发明优选实施例二的结构简化图；
图中：1-壳体，2-滚动轴承，3-输出法兰，4-转速传感器，5-驱动电机，6-发电机，7-发动机，8-离合装置(制动器A/离合器C)，9-制动器B，10-控制系统，11-蓄电池，100-变速机构，101-输入轴一，102-低档位主动轮，104-高档位主动轮，105-中间轴，106-高档位从动轮，107-常啮合齿轮，200-行星耦合机构，201-输入轴二，202-太阳轮，203-齿圈，204-行星架，205-输出轴，206-发电机主动轮，300-发电联合驱动机构，301-输入轴三，302-发电机从动轮，400-换档机构，401-接合齿座，402-接合套，403-换挡执行组件，404-位置传感器，405-换挡电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1的多动力两档耦合变速装置实施例一，包括壳体1、滚动轴承2、输出法兰3、转速传感器4、变速机构100、行星耦合机构200、发电联合驱动机构300、换档机构400、驱动电机5、发电机6、发动机7、制动器A8、制动器B9、控制系统10及蓄电池11，变速机构100包括输入轴一101、中间轴105、输入轴一101与中间轴105均由壳体通过轴承2滚动支撑，输入轴一的轴向一端伸至壳体外连接驱动电机5，变速机构100还包括空套在输入轴一上的高档位主动轮104、空套在输入轴一上的低档位主动轮102、固设在中间轴上的高档位从动轮106、固设在中间轴上的低档位从动轮108及固设在中间轴上的常啮合齿轮107，高档位从动轮与高档位主动轮啮合，低档位从动轮与低档位主动轮啮合，常啮合齿轮设置在高档位从动轮与低档位从动轮之间，换档机构400包括固设在输入轴一上的接合齿座401、用于与接合齿座401套接匹配而实现换档的接合套402、驱动接合套402进行换挡动作的换挡执行组件403、检测换挡执行组件位置的位置传感器404及对换挡执行组件提供换挡驱动力的换挡电机405，接合齿座401设置在高档位主动轮104与低档位主动轮102之间。
行星耦合机构包括输入轴二201、输出轴205及沿径向方向由外而内依次啮合设置的齿圈203、行星架204与太阳轮组件，齿圈包括位于内侧壁的内齿及位于外侧壁的外齿，内齿与行星架204上的行星轮啮合，外齿与中间轴上的常啮合齿轮啮合，输出轴205中间部位由壳体1通过滚动轴承2滚动支撑，轴出轴轴向一端与齿圈203固连，输出轴轴向另一端与汽车驱动桥直接或间接连接，实施例一中，输出轴通过输出法兰3与驱动桥连接，输入轴二201与输出轴同轴设置，输入轴二轴向一端由齿圈通过滚动轴承2滚动支撑，输入轴二中间部位由壳体通过滚动轴承滚动支撑，输入轴二轴向另一端通过制动器A8与发动机7连接，行星架与输入轴二固连，太阳轮组件包括与行星轮啮合的太阳轮202及与太阳轮一体设置的发电机主动轮206，太阳轮与发电机主动轮均空套在输入轴二上。
发电联合驱动机构300包括输入轴三301与发电机从动轮302，输入轴三301轴向一端通过制动器B9与发电机6连接，输入轴三上固设有与发电机主动轮啮合的发电机从动302。
实施例一中，制动器A与制动器B均采用液压制动器，驱动电机与发电机均为既可对外提供动力又可发电的总成式电机，即驱动电机与发电机均包括有驱动绕组与发电绕组，并连接有蓄能元件(实施例一中为蓄电池11)。
实施例一中，输入轴一、输入轴二、输入轴三与中间轴的轴心线相互平行且不在同一条直线上，输入轴一、输入轴二、输入轴三与中间轴沿径向方向排成一列，从而减小变速装置的轴向尺寸，为其他总成的布置让出空间。
实施例一中，常啮合齿轮设置在中间轴对应接合齿座的位置。
实施例一中，输出轴上连接有用于检测输出轴转速的转速传感器4。
实施例一中，输出轴205用于连接输出法兰3的一端与驱动电机5、发电机6位于壳体的同一侧，发动机7位于壳体的另一侧。
参见图2的多动力两档耦合变速装置实施例二，实施例二中离合装置采用离合器(名命为离合器C)，其余部件及结构与实施例一相同。离合器C的主动部分固定在发动机输出端上，从动部分固定在输入轴二201上，实施例一制动器A的松开相当于实施例二离合器C的结合，由于离合器C不能锁止行星架204，实施例二中，行星耦合机构200相对于实施例一少了行星架锁止时的最大组速比。
本发明实施例一及实施例二的各部件工作原理如下：
壳体1是各机构零部件的载体；壳体内部载有润滑液，设有加液孔、液面观察孔、泄液孔来控制液面高度，给各零部件润滑降温。滚动轴承2将各旋转传动件支撑在壳体上。输出法兰3通过花键与驱动桥连接，用于驱动车轮。转速传感器4固定在壳体1上，用于收集输出法兰的转速信号，传输给控制系统。
实施例一中，制动器A固定在壳体上，制动器A结合时用于锁止行星架，使行星耦合机构200的行星轮系有固定速比；同时兼有离合器功能，控制发动机是否参与驱动，制动器A松开时，联通了发动机7与行星架204的动力传递。
实施例一中，制动器B的旋转部分通过花键固定在输入轴301上，静止部分设置在壳体上。当制动器B松开时，发电机6可以参与驱动、进行行驶或停车发电；结合时，用于锁止太阳轮，使行星耦合机构200的行星轮系有固定速比。
实施例一中，换档机构400优选为电控换挡机构，也可以选择液压式离合器换挡机构，换档机构中同步器可以选择结合套式同步器或摩擦式惯性同步器。
输入轴一101前端设置成内花键(也可以为外花键)与驱动电机相连，换档机构400的接合齿座401通过花键固定在输入轴一101上，低档位主动轮102、高档位动齿轮104与输入轴一101间设置有轴承，可以在输入轴一101上自由转动(即本发明所述空套结构)。中间轴105与常啮合齿轮107制成一体；高档位从动轮106、低档位从动轮108分别从两端紧压入中间轴105上，四者为一个整体，以同一转速旋转。低档的速比范围优选为5～10，高档的速比范围优选为2.5～5，可根据驱动电机与整车的转速转矩匹配需求调整。
换档机构400的接合套402分别挂低档、高档时，对应的低档位主动轮102、高档位主动轮104分别与输入轴一101刚性连接，分别驱动中间轴105上的低档位从动轮108、高档位从动轮106旋转，从而以不同的速比，将动力传递到常啮合齿轮107上。
输入轴二201与行星架204刚性连接，一端伸入齿圈203内，用滚动轴承支撑在齿圈内壁上，另一端用滚动轴承2支撑在壳体上，输入轴二201通过制动器A与发动机相连；太阳轮与发电机主动轮内孔设置轴承，空套在输入轴201可以自由旋转。齿圈203通过两个滚动轴承2支撑在壳体上，齿圈上的内齿将太阳轮202、行星架204传来的动力输出到输出法兰3上；齿圈上的外齿将常啮合齿轮107传来的动力输出到输出法兰3上。行星耦合机构200具有两组固定速比，制动器A结合时，发电机驱动有最大速比：齿圈内齿数/太阳轮齿数，此时输入输出旋转方向相同，其速比范围优选为2～6，也可根据发动机与驱动电机及整车的转速转矩具体匹配需求调整；制动器B结合时，发动机驱动有最小速比：齿圈内齿数/(太阳轮齿数+齿圈内齿数)，此时输入输出旋转方向相反，输出转速高于发动机转速，可根据具体匹配需求调整。当制动器A及制动器B均松开时，三动力源进入转速耦合混联驱动模式，对任一电机进行速度调节，可实现无极变速功能，行星系三动力元件太阳轮、内齿圈、行星架的转速有依附关系，此时根据能量守恒定律，转速耦合遵循特性方程：n1+Kn2+(1+K)n3＝0，式中，K＝z内/z太，z内-齿圈内齿数，z太－太阳轮齿数，n1－太阳轮的转速，n2－齿圈的转速，n3－行星架的转速。
发电联合驱动机构300包括输入轴三301与发电机从动轮302，两者刚性连接，可以制成一个零件。输入轴301前端设置成花键与发电机6相连。
本发明中，第一动力源发动机7主要用于高速独驱车辆，兼有行驶、停车时驱动第二动力源驱动电机5、第三动力源发电机6进行发电功能；第二动力源驱动电机，主要用于低中速纯电独驱并驱、低速油电并驱、多动力混联驱动车辆，兼有制动发电、行驶发电、停车发电功能。第三动力源发电机主要用于能量回收再生，进行制动发电、行驶发电、停车发电，兼有辅助驱动，参与多动力混联驱动车辆的功能，行星架锁止时(即制动器A结合时)也可以独立驱动车辆。
本发明所述实施例一的多动力两档耦合变速装置，设计采用高度一体化总成集成技术，特别适用于前置后驱的混合动力车辆，方便整车的灵活配置，既可以利用独驱系统、并驱系统，也可以配置成为混联系统。驱动电机有四种运行状态：电动、回馈制动、充电和停止；而发动机有运行、关闭两种运行状态；发电机有四种运行状态：电动或辅助电动、回馈制动、充电和停止。从而使混合动力驱动系统有多种工作模式，工作模式依车辆结构配置和行驶工况的不同而不同。车辆实际运行中，需要根据不同工况要求和控制目标，在这些工作模式之间进行切换。
实施例一的工作模式包括以下9种：
1、低速纯电驱动模式：
发挥电机低速恒大扭矩特性，以纯电动方式挂低档启动，并在车辆速度低于某确定数值时，一直工作于低速纯电动模式，此时发动机不启动，制动器A结合，制动器B松开。换档机构挂低档，车辆仅由驱动电机独立驱动；当需要更大动力启动时，发电机可以参与进来，进入双电机扭矩耦合驱动子模式，以纯电动最大扭矩驱动或加速车辆，再者，此时换档机构挂空挡，仅靠发电机也可以进行车辆低速驱动。
2、中速纯电驱动模式：
在低速纯电动驱动模式下，当车速超过某一数值时，仅靠低档行驶已不足以满足驱动车辆的速度要求，此时换档机构挂高档，车辆仅由驱动电机独立驱动；当需要时，发电机可以参与进来，进入双电机扭矩耦合驱动子模式，进行中速大扭矩驱动或加速车辆。
3、发动机高速独驱模式：
高速时启动发动机，此时控制制动器A松开、制动器B结合、换档机构挂空挡。由于车速在这一区间比较稳定，发动机工作于高速高效率区，转速从行星架传递到齿圈，从而实现转速进一步提高，降低燃油消耗、减少排放的目的。
4、油电并联耦合驱动模式：
在中低速纯电动驱动模式下，当驱动电机电量不足以驱动车辆时，或者超越障碍、爬坡时，此时启动发动机，制动器A由结合转换成松开，车辆工作于发动机与驱动电机并联转矩耦合驱动工作模式，以更大的扭矩驱动车辆。当换档机构挂空挡、制动器B松开时，发电机也可参与的油电并联转速耦合驱动，进一步提高车辆行驶速度。
5、多动力混联转速转矩耦合驱动模式：
当需要最大力矩启动或爬坡加速时，此时各动力源全部参与驱动，通过行星耦合机构200的太阳轮与行星架204间转速耦合、齿圈203外齿与常啮合齿轮107间的转矩耦合，共同输出最大驱动力矩给驱动轮。此时，挂低挡适用于车辆低速启动、爬坡或加速，挂高档适用于车辆中高速爬坡或加速。该工作模式真正体现了车辆的最大动力性能及加速性能。
6、制动发电模式：
当车辆处于制动或急减速状态时，驾驶员踩下制动踏板，车轮的转动反过来带动轮系，车辆的部分动能通过驱动电机、发电机及控制系统回馈至蓄电池中储存起来。此时，上述各驱动模式工作的驱动电机、发电机反过来处于发电状态。
7、行车发电模式：
车辆运行过程中，控制系统检测到蓄电池的容量小于设定数值，在发动机高速独驱模式下，换档机构挂低挡，实现给驱动电机高速发电；挂高挡发电转速较慢，可发电但一般不采用。通过发电机给蓄电池持续充电，直到蓄电池容量达到要求水平。
8、停车发电模式：
当车辆静止，检测到动力蓄电池的容量小于设定数值，此时启动发动机ICE，制动器A松开。当制动器B结合、换档机构挂低挡时，实现通过驱动电机高速发电；当制动器B松开、换档机构挂低挡时，实现同时通过驱动电机、发电机高速发电，发电效率提高一倍。同样的，挂高挡发电转速较慢，可发电但一般不采用。
9、纯电倒车模式:
汽车倒车时一般车速较低，因发动机运行在低转速、不稳定、高油耗、高排放区域而不启动，此时制动器A结合。利用电机低速恒大扭矩特性，制动器B松开、换档机构挂低档，控制驱动电机反转来实现倒车，则可以消除倒车时的油耗及排放，此时为驱动电机独驱倒车模式；当驱动力不足时，发电机可以参与进来，进入双电机联驱倒车模式，进行转矩耦合，以更大的扭矩进行倒车。
实施例一所提供的变速装置的各种工作模式汇总如表1
表1 实施例-工作模式汇总表
本发明所述实施例二的多动力两档耦合变速装置，其结构如图2所示，与实施例一的不同之处，在于第一制动器A改变为离合器C，离合器C的主动部分固定在发动机输出端上,从动部分固定在输入轴二201上，离合器C不能锁止行星架204，行星耦合机构200缺少了行星架锁止时的最大组速比。其动力系统的工作模式与实施例一基本相同，仅少了低速纯电主驱动模式下的发电机独立驱动模式，控制方面的区别在于实施例中制动器A的松开相当于离合器C的结合，制动器A的结合相当于离合器C的松开。不同于实施例一中制动器A松开时来控制发动机启动参与驱动，发动机在离合器C结合或松开时，均可以启动参与驱动，且制动器B与离合器C可以同时结合。实施例二动力系统的各种工作模式汇总见表2。
表2 实施例二工作模式汇总
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，包括壳体(1)、变速机构(100)、行星耦合机构(200)、发电联合驱动机构(300)、换档机构(400)、驱动电机(5)、发电机(6)、发动机(7)、离合装置(8)及制动器B(9)，所述变速机构(100)包括输入轴一(101)和中间轴(105)，输入轴一(101)与中间轴(105)均由壳体滚动支撑，输入轴一的轴向一端连接所述驱动电机(5)，所述变速机构(100)还包括空套在输入轴一上的高档位主动轮(104)、空套在输入轴一上的低档位主动轮(102)、固设在中间轴上的高档位从动轮(106)、固设在中间轴上的低档位从动轮(108)及固设在中间轴上的常啮合齿轮(107)，所述高档位从动轮与高档位主动轮啮合，所述低档位从动轮与低档位主动轮啮合，所述常啮合齿轮设置在高档位从动轮与低档位从动轮之间，所述换档机构(400)包括固设在输入轴一上的接合齿座(401)及用于与接合齿座(401)套接匹配而实现换档的接合套(402)，所述接合齿座(401)设置在高档位主动轮(104)与低档位主动轮(102)之间；
所述行星耦合机构包括输入轴二(201)、输出轴(205)及沿径向方向由外而内依次啮合设置的齿圈(203)、行星架(204)与太阳轮组件，所述齿圈包括位于内侧壁的内齿及位于外侧壁的外齿，内齿与行星架上的行星轮啮合，外齿与中间轴上的常啮合齿轮啮合，所述输出轴(205)中间部位由壳体(1)滚动支撑，轴出轴轴向一端与齿圈(203)固连，输出轴轴向另一端与汽车驱动桥直接或间接连接，所述输入轴二(201)与输出轴同轴设置，输入轴二轴向一端由齿圈滚动支撑，输入轴二中间部位由壳体滚动支撑，输入轴二轴向另一端通过离合装置(8)与所述发动机(7)连接，所述行星架与输入轴二固连，所述太阳轮组件包括与行星轮啮合的太阳轮(202)及与太阳轮一体设置的发电机主动轮(206)，太阳轮与发电机主动轮均空套在输入轴二上；
所述发电联合驱动机构包括输入轴三(301)与发电机从动轮(302)，所述输入轴三(301)轴向一端通过所述制动器B(9)与所述发电机(6)连接，输入轴三上固设有与发电机主动轮啮合的所述发电机从动轮(302)；
所述离合装置用于切断或接续发动机与对行星架的动力传输，所述制动器B用于锁止或松开太阳轮，所述驱动电机与发电机均为既可对外提供动力又可发电的总成式电机；
所述输入轴一、输入轴二、输入轴三、中间轴的轴心线相互平行且不在同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，所述常啮合齿轮设置在中间轴对应接合齿座(401)的位置。
3.根据权利要求1所述的一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，所述离合装置采用制动器A或离合器C，当离合装置采用制动器A时，制动器A通过锁止或松开行星架而切断或接续发动机与对行星架的动力传输。
4.根据权利要求1所述的一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，所述离合装置与制动器B均采用液压制动器。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，所述输出轴上连接有用于检测输出轴转速的转速传感器(4)。
6.根据权利要求5所述的一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，所述输出轴(205)用于连接驱动桥的一端与驱动电机(5)、发电机(6)位于壳体的同一侧，发动机(7)位于壳体的另一侧。
7.根据权利要求6所述的一种多动力两档耦合变速装置，其特征在于，所述驱动电机、发电机的机壳与壳体(1)设置成一体式结构。
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