CN106994893A - 双行星排多模混合动力车辆驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双行星排多模混合动力车辆驱动系统，涉及汽车技术领域，包括发动机、前行星排、后行星排、一号离合器、二号离合器、三号离合器、超越离合器、制动器、一号电机和二号电机；通过离合器系统和制动器的接合与分离可以实现不同工作模式的切换。本发明具有更好的与现有车辆的技术继承性以及整车动力性、燃油经济性和低排放的特点，具有多模驱动、无级变速、并联和混联系统功能，解决了汽车在低速区加速性能差和爬坡能力有限的问题，增大混合动力系统的高效率区间，实现了高性能、低成本开发，易于实现规模产业化。

Description

双行星排多模混合动力车辆驱动系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种双行星排多模混合动力车辆驱动系统。
背景技术
随着汽车排放法规日益严格和燃料价格不断上涨，越来越多的工业化国家达成共识，未来的汽车应该有更低的二氧化碳排放和能耗。混合动力技术有效的解决了传统内燃机车辆较高的燃油消耗率和排放性差等缺点，逐渐被行业所认可。混合动力汽车其驱动系统有串联、并联和混联三种形式。串联式混合动力汽车具有整车底盘布置的自由度较大、动力总成控制简单等优点，但驱动系统中因存在能量二次转换导致总体效率较低的缺点。并联式混合动力汽车具有能量利用率较高的优点，适合于行驶在城市间公路和高速功率等行驶工况的车型，但在低速工况中，发动机的工作效率受到限制。混联式混合动力车型汇集了串联和并联两种构型的双重优势，有最佳的综合性能。尤其EVT(Electrical VariableTransmission)混联式混合动力车型实现了无级变速功能，发动机工作在最优曲线上，最大限度的提高了整车的燃油经济性。
当前混联式混合动力汽车主要采用行星机构作为功率分流装置，典型的结构形式包括丰田的THS系统和通用的AHS系统。其中，丰田的THS系统只能实现输入式功率分流一种模式，高速区传动效率较小；驱动电机直接连接到输出件齿圈，对其性能要求较高，为了满足良好得动力性，需选用功率等级较高的电机，这在很大程度上增大了整车成本和安装的困难程度。通用公司的AHS系统多数采用三排行星齿轮机构进行功率分流，需要控制多个离合器、锁止器以进行模式切换，导致其结构复杂、控制难度大。
目前，已有的行星式多模混合动力系统的专利大多结构复杂，混合动力系统的高效率区间较小；同时，该类专利混合动力系统的输出扭矩小，为了满足爬坡性能等动力性需求，需选用功率等级较高的电机。如中国专利公布号CN105128647A，公布日2015-12-09，公开了一种多模混合动力传动驱动装置，该系统可以实现串联、并联和混联等模式，能够在电池电量低的情况下，在启动发动机的同时，仍然能够使车辆具有倒挡行驶能力；但该系统采用三排行星齿轮机构，结构复杂，控制难度大；在中高速工况下，系统综合效率较低。本发明提出的双行星排多模混合动力车辆驱动系统结合了输入功率分流模式、复合功率分流模式、并联模式和发动机直驱模式等多种工作模式，一方面增大了混合动力系统的高效率区间，有效地避免寄生功率的产生，改善车辆的经济性；另一方面有效地降低系统对驱动电机的功率需求，提高车辆在平直路面的加速性能和爬坡性能；除此之外，还可以实现纯电动模式、再生制动模式和发动机驱动并发电等模式，进一步改善系统的燃油经济性。
发明内容
本发明是为克服车辆在低速区加速性能差和爬坡能力有限的问题，以及克服车辆在高速区产生寄生功率和整车综合效率降低的问题，提供了一种双行星排多模混合动力车辆驱动系统。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图：所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，包括发动机1、前行星排与后行星排，该系统还包括一号电机4、一号离合器8、二号离合器10、三号离合器11、二号电机12、制动器17与超越离合器21；所述的前行星排套装在动力输入轴3上为转动连接；后行星排套装在二号电机12的输出轴上为固定连接；一号离合器8的主动部分与前行星排行星架7为一体结构，一号离合器8的从动部分固连在后行星排齿圈16的左端，与后行星排齿圈16共同旋转；二号离合器10的主动部分与动力输入轴3固定连接，二号离合器10的从动部分固连在前行星排行星架7的右端，与前行星排行星架7共同旋转；三号离合器11的主动部分与后行星排太阳轮13固定连接，三号离合器11的从动部分与二号离合器10的主动部分为一体结构；制动器17的主动部分与后行星排齿圈16为一体结构，制动器17的从动部分固定在车架或承载式车身上；超越离合器21的外座圈与前行星排齿圈9的右端固定连接，内座圈与后行星排行星架15的左端固定连接；一号电机4的壳体固定在车架或承载式车身上，一号电机4的转子套装在动力输入轴3的右端，与前行星排太阳轮5为固定连接；二号电机12的壳体固定在车架或承载式车身上，二号电机12的输出轴与后行星排太阳轮13为固定连接。
根据本发明提供的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其中，动力输入轴3、前行星排、后行星排、一号离合器8、二号离合器10、三号离合器11、制动器17、超越离合器21、一号电机4与二号电机12的回转轴线共线。
根据本发明提供的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其中，一号离合器8的主动部分与前行星排行星架7为一体结构，从动部分固连在后行星排齿圈16的左端；二号离合器10的主动部分与动力输入轴3固定连接，二号离合器10的从动部分固连在前行星排行星架7的右端；三号离合器11的主动部分与后行星排太阳轮13固定连接，三号离合器11的从动部分与二号离合器10的主动部分为一体结构；超越离合器21为单项离合器，超越离合器21的外座圈与前行星排齿圈9的右端固定连接，内座圈与后行星排行星架15的左端固定连接；通过控制一号离合器8、二号离合器10和三号离合器11的接合与分离，并通过超越离合器21的自动接合与分离，实现功率分流模式的转换；根据功率分流的方式不同，功率分流模式可划分为输入功率分流模式与复合功率分流模式。
根据本发明提供的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其中，制动器17包括有主动部分和从动部分，主动部分与后行星排齿圈16为一体结构，从动部分固定在车架或承载式车身上；通过接合制动器17的主动部分与从动部分，实现纯电动模式、发动机直驱模式、发动机驱动并发电模式、并联模式和再生制动模式。
根据本发明提供的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其中，一号电机4为永磁同步电机，一号电机4的壳体固定在汽车车架或承载式车身上，电机输出轴为空心轴，通过轴承支撑在动力输入轴3的光轴部分，电机转子与前行星排太阳轮5固定连接；所述的一号电机4用于在不同工况下解耦发动机1和车轮之间的转速，使发动机1的转速独立于车轮的转速，配合二号电机12对发动机1和车轮之间的转矩解耦；所述的二号电机12为永磁同步电机，二号电机12的壳体固定在汽车车架或承载式车身上，电机输出轴通过轴承支撑在后行星排太阳轮13的凹槽部分，电机转子与后行星排太阳轮13固定连接；所述的二号电机12具有高转矩输出特性可以增加或补充整车驱动桥上来自于发动机1的转矩以满足路面转矩需求。
根据本发明提供的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其中，前行星排包括前行星排太阳轮5、前行星排行星轮6、前行星排行星架7、前行星排齿圈9；所述的前行星排太阳轮5、前行星排行星轮6、前行星排齿圈9依次啮合，前行星排行星架7与前行星排行星轮6为转动连接；所述的前行星排行星架7与一号离合器8的主动部分和二号离合器10的从动部分为一体结构，前行星排齿圈9与超越离合器21的外座圈固定连接。
根据本发明提供的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其中，后行星排包括后行星排太阳轮13、后行星排行星轮14、后行星排行星架15、后行星排齿圈16；所述的后行星排太阳轮13、后行星排行星轮14、后行星排齿圈16依次啮合，后行星排行星架15与后行星排行星轮14为转动连接；所述的后行星排太阳轮13与三号离合器11的主动部分固定连接，后行星排行星架15与超越离合器21的内座圈固定连接，后行星排齿圈16与一号离合器8的从动部分和制动器17的主动部分为一体结构。
所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统划分为纯电动模式、输入功率分流模式、复合功率分流模式、发动机直驱模式、发动机驱动并发电模式、并联模式和再生制动模式。其中，纯电动模式根据动力源和输入方式不同划分为纯电动模式Ⅰ、纯电动模式Ⅱ和纯电动模式Ⅲ等三种子模式；相同的，再生制动模式划分为与纯电动模式一一对应的三种再生制动子模式。
本发明与现有技术相比，有益效果如下：
1.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统通过一号离合器、超越离合器和制动器的接合与分离，实现三种纯电动子模式，实现纯电动起步，消除发动机的怠速油耗，提高整车燃油经济性，同时减少有害气体排放量，减少对环境的污染。
2.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统通过接合超越离合器、二号离合器和制动器，可以实现输入功率分流模式，在低速区整车综合效率高，并且保证发动机工作在最佳燃油经济区，降低整车油耗。
3.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统通过接合一号离合器、二号离合器和超越离合器，可以实现复合功率分流模式，在高速区整车综合效率高，并且保证发动机工作在最佳燃油经济区，降低整车油耗。
4.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统通过接合三号离合器和制动器，可以实现并联模式、发动机直驱模式和发动机驱动并发电模式，根据整车功率需求和电池荷电状态实现并联模式、发动机直驱模式和发动机驱动并发电模式的切换；在中高速工况下，发动机直驱模式整车综合效率高，避免能量二次转换。
5.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统通过一号离合器、超越离合器和制动器的接合与分离，可以实现三种再生制动子模式，回收制动能量，明显提高整车燃油经济性。
6.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统可以减少机械制动器的使用次数和强度，延长其使用寿命，降低其维修、保养费用。
7.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统可以选用较小功率的发动机满足车辆的正常行驶要求，减少有害气体排放量，减少对环境的污染。
8.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在输出相同驱动力的条件下，可以选用峰值转矩较小的二号电机，减小了系统对电机的依赖性。
9.本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统应用范围广，不仅适用于乘用车，还可应用于商用车，尤其是对动力性要求较高的城市客车、公交客车和大型载货车。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统的结构原理图；
图2为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统的杆模型图；
图3为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在纯电动模式Ⅰ下的结构原理图；
图4为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在纯电动模式Ⅰ下的杆模型图；
图5为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在纯电动模式Ⅱ下的结构原理图；
图6为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在纯电动模式Ⅱ下的杆模型图；
图7为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在纯电动模式Ⅲ下的结构原理图；
图8为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在纯电动模式Ⅲ下的杆模型图；
图9为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在输入功率分流模式下的结构原理图；
图10为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在输入功率分流模式下的杆模型图；
图11为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在复合功率分流模式下的结构原理图；
图12为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在复合功率分流模式下的杆模型图；
图13为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在发动机直驱模式下的结构原理图；
图14为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在发动机直驱模式下的杆模型图；
图15为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在发动机驱动并发电模式下的结构原理图；
图16为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在发动机驱动并发电模式下的杆模型图；
图17为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在并联模式下的结构原理图；
图18为本发明所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统在并联模式下的杆模型图；
图中：1.发动机，2.扭转减振器，3.动力输入轴，4.一号电机，5.前行星排太阳轮，6.前行星排行星轮，7.前行星排行星架，8.一号离合器，9.前行星排齿圈，10.二号离合器，11.三号离合器，12.二号电机，13.后行星排太阳轮，14.后行星排行星轮，15.后行星排行星架，16.后行星排齿圈，17.制动器，18.输出齿轮，19.动力输出轴，20.驱动桥，21.超越离合器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1、图2，本发明提供了一种双行星排多模混合动力车辆驱动系统，所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统主要包括发动机、前行星排、后行星排、一号离合器、二号离合器、三号离合器、制动器、超越离合器、一号电机和二号电机。
参阅图1、图2，所述的前行星排包括有动力输入轴3、前行星排太阳轮5、前行星排行星轮6、前行星排行星架7、前行星排齿圈9。
参阅图1、图2，所述的动力输入轴3为阶梯轴结构，左端开有外花键用于传递来自发动机1经过扭转减振器2的动力，右端通过花键或其他形式将动力传递给二号离合器10和三号离合器11；所述的前行星排太阳轮5为圆柱齿轮结构；所述的前行星排行星轮6为圆柱齿轮结构；所述的前行星排行星架7为圆环结构，与一号离合器8的主动部分和二号离合器10的从动部分为一体结构；所述的前行星排齿圈9为圆柱内齿轮结构，右端轴伸部分与超越离合器21的外座圈固定连接。
参阅图1、图2，动力输入轴3左端通过轴承支撑在扭转减振器2的输出端，右端通过轴承支撑在二号离合器10凹槽内；前行星排太阳轮5通过轴承支撑在动力输入轴3的光轴部分，与前行星排行星轮6常啮合；前行星排行星轮6分别与前行星排太阳轮5和前行星排齿圈9常啮合；前行星排行星架7通过销轴与前行星排行星轮6连接，并绕前行星排太阳轮5公转。
参阅图1、图2，所述的后行星排包括有后行星排太阳轮13、后行星排行星轮14、后行星排行星架15、后行星排齿圈16。
参阅图1、图2，所述的后行星排太阳轮13为圆柱齿轮结构，左端轴伸部分与三号离合器11的主动部分固定连接，内部开有内花键用于传递来自二号电机12的动力；所述的后行星排行星轮14为圆柱齿轮结构；所述的后行星排行星架15为圆环结构，与超越离合器21的内座圈固定连接，后行星排行星架15的右端为圆柱外齿轮结构；所述的后行星排齿圈16为圆柱内齿轮结构，与一号离合器8的从动部分和制动器17的主动部分为一体结构。
参阅图1、图2，后行星排太阳轮13通过轴承支撑在二号电机12的输出轴部分，与后行星排行星轮14常啮合；后行星排行星轮14分别与后行星排太阳轮13和后行星排齿圈16常啮合；后行星排行星架15通过销轴与后行星排行星轮14连接，并绕后行星排太阳轮13公转，后行星排行星架15的右端外齿轮与输出齿轮18常啮合，将动力通过输出齿轮18传递给驱动桥20。
参阅图1、图2，所述的离合器系统包括一号离合器8、二号离合器10、三号离合器11、超越离合器21。
参阅图1、图2，所述的一号离合器8为多片式摩擦离合器，其主动部分与前行星排行星架7为一体结构，从动部分与后行星排齿圈16固连在一起，通过摩擦作用来接合一号离合器8；二号离合器10为多片式摩擦离合器，其主动部分与动力输入轴3固定连接，从动部分与前行星排行星架7固连在一起，通过摩擦作用来接合二号离合器10；三号离合器11为多片式摩擦离合器，其主动部分与后行星排太阳轮13固定连接，从动部分与二号离合器10的主动部分为一体结构，通过摩擦作用来接合三号离合器11；超越离合器21为单向离合器，外座圈与前行星排齿圈9固定连接，内座圈与后行星排行星架15固定连接，外座圈与内座圈根据转速变化或回转方向变换而自动接合和分离。
参阅图1、图2，所述的制动器17为多片式摩擦制动器，其主动部分与后行星排齿圈16为一体结构，从动部分固定在汽车车架或承载式车身上，通过摩擦作用来接合制动器17。
参阅图1、图7、图9、图11，所述的电机系统包括一号电机4、二号电机12。
参阅图1、图7、图9、图11，所述的一号电机4为永磁同步电机，一号电机4的壳体固定在汽车车架或承载式车身上，电机输出轴为空心轴，通过轴承支撑在动力输入轴3的光轴部分，电机转子与前行星排太阳轮5通过花键或其他形式连接；所述的一号电机4用于在不同工况下解耦发动机1和车轮之间的转速，使发动机1的转速独立于车轮的转速，配合二号电机12对发动机1和车轮之间的转矩解耦，可以保证发动机1工作于高效区域，以提高整车燃油经济性。所述的二号电机12为永磁同步电机，二号电机12的壳体固定在汽车车架或承载式车身上，电机输出轴通过轴承支撑在后行星排太阳轮13的凹槽部分，电机转子与后行星排太阳轮13通过花键或其他形式连接；二号电机12具有高转矩输出特性可以增加或补充整车驱动桥上来自于发动机1的转矩以满足路面转矩需求，即把发动机1的转矩输出从路面需求转矩中解耦出来，解除了发动机1与整车的驱动轴之间因为机械连接而引起的路面需求扭矩对发动机1转矩的限制。
工作原理与工作模式划分
参阅图1、图2，所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统有三个动力输入，分别是发动机1、一号电机4和二号电机12；发动机的动力通过动力输入轴3输入，一号电机4的动力通过前行星排太阳轮5输入，二号电机12的动力通过后行星排太阳轮13输入。
1、纯电动模式
参阅图1～图8，在纯电动模式下，发动机1处于关机状态，制动器17处于接合状态，二号离合器10和三号离合器11均处于分离状态，一号电机4和二号电机12处于电动或关机状态；根据一号离合器8和超越离合器21的不同接合状态，以及电机的工作状态，从而实现三种纯电动子模式。
纯电动模式Ⅰ
参阅图3、图4，纯电动模式Ⅰ可称作一号电机单独驱动模式，主要用于启动车辆和低速巡航。在纯电动模式Ⅰ下，离合器控制器控制一号离合器8接合，制动器控制器控制制动器17接合，从而将后行星排齿圈16固定，超越离合器21自动接合；在纯电动模式Ⅰ下，只有一号电机4处于电动状态，动力由前行星排太阳轮5输入，经过前行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15最终由输出齿轮18输出；此时二号离合器10和三号离合器11均处于分离状态，防止动力输出到发动机输出轴而反拖发动机。
纯电动模式Ⅱ
参阅图5、图6，纯电动模式Ⅱ可称作二号电机单独驱动模式，主要用于启动车辆和低速巡航。在纯电动模式Ⅱ下，制动器控制器控制制动器17接合，从而将后行星排齿圈16固定；在纯电动模式Ⅱ下，只有二号电机12处于电动状态，动力由后行星排太阳轮13输入，经过后行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15最终由输出齿轮18输出；此时一号离合器8、二号离合器10和三号离合器11均处于分离状态，超越离合器21处于超越状态。
纯电动模式Ⅲ
参阅图7、图8，纯电动模式Ⅲ可称作双电机联合驱动模式，主要用于低速爬坡和需求扭矩较大的工况。在纯电动模式Ⅲ下，离合器控制器控制一号离合器8接合，制动器控制器控制制动器17接合，从而将后行星排齿圈16固定，超越离合器21自动接合；在纯电动模式Ⅲ下，一号电机4和二号电机12均处于电动状态，一号电机4的动力由前行星排太阳轮5输入，经过前行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15；二号电机12的动力由后行星排太阳轮13输入，经过后行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15，两部分动力在后行星排行星架15处叠加耦合，最终经过输出齿轮18输出；此时二号离合器10和三号离合器11均处于分离状态，防止动力输出到发动机输出轴而反拖发动机。
2、输入功率分流模式
参阅图1、图2、图9、图10，输入功率分流模式可称作常规低速模式，可以实现无级变速功能，一般用在动力性要求不高的常规低速工况。在输入功率分流模式下，发动机处于工作状态，一号电机4处于发电状态，二号电机12处于电动状态；二号离合器10、超越离合器21和制动器17处于接合状态，一号离合器8和三号离合器11均处于分离状态。发动机1的输出功率分为两部分，一部分经过前行星排齿圈9，输出到后行星排行星架15；另一部分经过前行星排太阳轮5，输出到一号电机4。一号电机4处于发电状态，将发动机1传递的机械能转换为电能，电能通过电路径传递给二号电机12和电池。二号电机12处于电动状态，将一号电机4和电池传递的电能转换为机械能，通过后行星排太阳轮13输入，经过后行星排的减速能扭作用后，最终输出到后行星排行星架15；发动机1和二号电机12输出的机械能在后行星排行星架15处叠加耦合，最终经过输出齿轮18输出到驱动桥20。
3、复合功率分流模式
参阅图1、图2、图11、图12，复合功率分流模式可称作高速模式，可以实现无级变速功能，一般用在高速工况。在高速工况下，离合器控制器控制一号离合器8和二号离合器10接合，超越离合器21自动接合，控制分离三号离合器11和制动器17，实现复合功率分流模式，系统得到较高的整车综合效率。在复合功率分流模式下，发动机处于工作状态，一号电机4处于发电或电动状态，二号电机12处于发电或电动状态。发动机1的输出功率和一号电机4的输出功率在前行星排进行耦合作用，通过一号离合器8和超越离合器21传递给后行星排的后行星排齿圈16和后行星排行星架15；二号电机12的输出功率与前行星排传递的功率在后行星排进行耦合作用，最终通过后行星排行星架15的右端外齿轮部分和输出齿轮18的啮合作用，输出到驱动桥20。在复合功率分流模式下，一号电机4和二号电机12的输出功率可以分为正功率和负功率，电机处于电动状态时输出功率为正功率，电机处于发电状态时输出功率为负功率，一号电机4和二号电机12由电机控制器控制。
4、发动机直驱模式
参阅图1、图2、图13、图14，发动机直驱模式可称作发动机单独驱动模式，一般用在中高速工况。在发动机直驱模式下，制动器控制器控制制动器17接合，从而将后行星排齿圈16固定，离合器控制器控制三号离合器11接合；在发动机直驱模式下，只有发动机1处于工作状态，动力由后行星排太阳轮13输入，经过后行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15最终由输出齿轮18输出；此时一号离合器8和二号离合器10均处于分离状态，超越离合器21处于超越状态。在中高速工况下，发动机直驱模式可以使得系统得到较高的整车综合效率，并防止能量发生二次转换。
5、发动机驱动并发电模式
参阅图1、图2、图15、图16，发动机驱动并发电模式一般用在中高速巡航工况，此模式应用于整车需求功率小于发动机输出功率并且电池荷电状态较低的情况。在发动机驱动并发电模式下，制动器控制器控制制动器17接合，后行星排齿圈16固定不动，离合器控制器控制三号离合器11接合；在发动机驱动并发电模式下，发动机1处于工作状态，二号电机12处于发电状态，动力由后行星排太阳轮13输入，一部分经过后行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15最终由输出齿轮18输出；另一部分通过二号电机12将机械能转化为电能，储存到电池中；此时一号离合器8和二号离合器10均处于分离状态，超越离合器21处于超越状态。
6、并联模式
参阅图1、图2、图17、图18，并联模式一般用在急加速工况、爬坡工况等大扭矩输出工况，此模式应用于整车需求功率较大并且电池荷电状态较高的情况。在并联模式下，制动器控制器控制制动器17接合，后行星排齿圈16固定不动，离合器控制器控制三号离合器11接合；在并联模式下，发动机1处于工作状态，二号电机12处于电动状态，二者的动力在后行星排太阳轮13处并联叠加，经过后行星排的减速增扭作用后，输出到后行星排行星架15最终由输出齿轮18输出；此时一号离合器8和二号离合器10均处于分离状态，超越离合器21处于超越状态。
7、再生制动模式
参阅图1～图8，在再生制动模式下，发动机1处于关机状态，制动器17处于接合状态，二号离合器10和三号离合器11均处于分离状态，一号电机4和二号电机12处于发电或关机状态；根据一号离合器8和超越离合器21的不同接合状态，以及电机系统的工作状态，从而实现三种再生制动子模式。
参阅图1～图8，在再生制动工况下，整车控制器对制动强度、荷电状态、车速信息等因素进行计算、判断和仲裁，从而决定整车处于何种再生制动子模式。如果汽车处于非紧急制动的情况、车速高于某一限定值、并且此时的需求转矩小于电机系统所能提供的最大制动转矩时，制动力全部由电机系统提供，将机械能转化成电能，并将其储存在电池中；如果汽车处于非紧急制动的情况、车速高于某一限定值、并且此时的需求转矩大于电机系统所能提供的最大制动转矩时，制动力中的一部分由电机系统提供，将机械能转化成电能，并将其储存在电池中，制动力中的另一部分由传统的机械制动来提供。

Claims (7)

1.一种双行星排多模混合动力车辆驱动系统，包括发动机(1)、前行星排与后行星排，其特征在于，所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统还包括一号电机(4)、一号离合器(8)、二号离合器(10)、三号离合器(11)、二号电机(12)、制动器(17)与超越离合器(21)；
所述的前行星排套装在动力输入轴(3)上为转动连接；后行星排套装在二号电机(12)的输出轴上为转动连接；一号离合器(8)的主动部分与前行星排行星架(7)为一体结构，一号离合器(8)的从动部分固连在后行星排齿圈(16)的左端，与后行星排齿圈(16)共同旋转；二号离合器(10)的主动部分与动力输入轴(3)固定连接，二号离合器(10)的从动部分固连在前行星排行星架(7)的右端，与前行星排行星架(7)共同旋转；三号离合器(11)的主动部分与后行星排太阳轮(13)固定连接，三号离合器(11)的从动部分与二号离合器(10)的主动部分为一体结构；制动器(17)的主动部分与后行星排齿圈(16)为一体结构，制动器(17)的从动部分固定在车架或承载式车身上；超越离合器(21)的外座圈与前行星排齿圈(9)的右端固定连接，内座圈与后行星排行星架(15)的左端固定连接；一号电机(4)的壳体固定在车架或承载式车身上，一号电机(4)的转子套装在动力输入轴(3)的右端，与前行星排太阳轮(5)为固定连接；二号电机(12)的壳体固定在车架或承载式车身上，二号电机(12)的输出轴与后行星排太阳轮(13)为固定连接。
2.按照权利要求1所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其特征在于，所述的动力输入轴(3)、前行星排、后行星排、一号离合器(8)、二号离合器(10)、三号离合器(11)、制动器(17)、超越离合器(21)、一号电机(4)与二号电机(12)的回转轴线共线。
3.按照权利要求1所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其特征在于，所述的一号离合器(8)的主动部分与前行星排行星架(7)为一体结构，从动部分固连在后行星排齿圈(16)的左端；二号离合器(10)的主动部分与动力输入轴(3)固定连接，二号离合器(10)的从动部分固连在前行星排行星架(7)的右端；三号离合器(11)的主动部分与后行星排太阳轮(13)固定连接，三号离合器(11)的从动部分与二号离合器(10)的主动部分为一体结构；超越离合器(21)为单项离合器，超越离合器(21)的外座圈与前行星排齿圈(9)的右端固定连接，内座圈与后行星排行星架(15)的左端固定连接；通过控制一号离合器(8)和二号离合器(10)的接合与分离，并通过超越离合器(21)的自动接合与超越，实现功率分流模式的转换；根据功率分流的方式不同，功率分流模式可划分为输入功率分流模式与复合功率分流模式；通过接合三号离合器(11)，实现发动机直驱模式、发动机驱动并发电模式和并联模式。
4.按照权利要求1所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其特征在于，所述的制动器(17)包括有主动部分和从动部分，主动部分与后行星排齿圈(16)为一体结构，从动部分固定在车架或承载式车身上；通过接合制动器(17)的主动部分与从动部分，实现纯电动模式和再生制动模式。
5.按照权利要求1所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其特征在于，所述的一号电机(4)为永磁同步电机，一号电机(4)的壳体固定在汽车车架或承载式车身上，电机输出轴为空心轴，通过轴承支撑在动力输入轴(3)的光轴部分，电机转子与前行星排太阳轮(5)固定连接；所述的一号电机(4)用于在不同工况下解耦发动机(1)和车轮之间的转速，使发动机(1)的转速独立于车轮的转速，配合二号电机(12)对发动机(1)和车轮之间的转矩解耦；所述的二号电机(12)为永磁同步电机，二号电机(12)的壳体固定在汽车车架或承载式车身上，电机输出轴通过轴承支撑在后行星排太阳轮(13)的凹槽部分，电机转子与后行星排太阳轮(13)固定连接；所述的二号电机(12)具有高转矩输出特性可以增加或补充整车驱动桥上来自于发动机(1)的转矩以满足路面转矩需求。
6.按照权利要求1所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其特征在于，所述的前行星排包括前行星排太阳轮(5)、前行星排行星轮(6)、前行星排行星架(7)、前行星排齿圈(9)；所述的前行星排太阳轮(5)、前行星排行星轮(6)、前行星排齿圈(9)依次啮合，前行星排行星架(7)与前行星排行星轮(6)为转动连接；所述的前行星排行星架(7)与一号离合器(8)的主动部分和二号离合器(10)的从动部分为一体结构，前行星排齿圈(9)与超越离合器(21)的外座圈固定连接。
7.按照权利要求1所述的双行星排多模混合动力车辆驱动系统，其特征在于，所述的后行星排包括后行星排太阳轮(13)、后行星排行星轮(14)、后行星排行星架(15)、后行星排齿圈(16)；所述的后行星排太阳轮(13)、后行星排行星轮(14)、后行星排齿圈(16)依次啮合，后行星排行星架(15)与后行星排行星轮(14)为转动连接；所述的后行星排太阳轮(13)与三号离合器(11)的主动部分固定连接，后行星排行星架(15)左端与超越离合器(21)的内座圈固定连接，后行星排行星架(15)通过右端外齿轮将动力输出，后行星排齿圈(16)与一号离合器(8)的从动部分和制动器(17)的主动部分为一体结构。
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