CN108116218B

CN108116218B - 基于行星轮系的多档位混联驱动系统

Info

Publication number: CN108116218B
Application number: CN201711470698.3A
Authority: CN
Inventors: 肖宗礼; 肖益友
Original assignee: Fujian Province Jinjiang City Dongshi Xiaoxia Liansheng Machinery Parts Factory (general Partnership)
Current assignee: Fujian Province Jinjiang City Dongshi Xiaoxia Liansheng Machinery Parts Factory (general Partnership)
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN108116218A

Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车的混合驱动技术构造，特别是一种基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其结构要点在于，还包括有行星轮系、第二离合器和第二制动器，其中行星轮系包括内齿圈、太阳轮和行星架，发电机轴的一端与内齿圈固定连接，第一制动器的内毂与发电机的电机转子、内齿圈固定连接，内齿圈通过第二离合器与行星架连接，行星架上沿着圆周方向均匀分布有多个结构相同的行星轮；太阳轮与驱动电机轴固定连接，驱动电机轴上安装有第二制动器，第二制动器的内毂与驱动电机、太阳轮固定连接，行星架与动力输出轴固定连接。优点在于：提高混合动力汽车在不同工况需求下的动力性和能量利用效率、降低发动机电机的体积重量，扩展混联型混合动力汽车的使用场合，特别适合需要多档位、大传动比的工程机械车辆。

Description

基于行星轮系的多档位混联驱动系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车的混合驱动技术构造，特别是一种基于行星轮系的多档位混联驱动系统。

背景技术

在当前汽车产业中，混合动力电动汽车(HEV)可以有效地克服了传统汽车与纯电动汽车(EV)的缺点并兼顾了两者的优点，混合动力车辆经历了微混合，轻混合，中混合，强混合的发展历程，混合度的不断提高成为发展趋向。机电耦合是混合动力汽车的核心技术，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能是否能到达设计要求，通过以不同的方式对发动机和电机进行组合，可以得到各式各样的混合结构，不同结构的混合动力系统将导致混合动力汽车的适用条件和使用要求各不相同

混合动力方式，根据动力源的数量及动力传递方式的不同，分为串联型、并联型和混联型。混联式混合动力汽车的动力源由发动机与电机组成，来自发动机和电机的动力可以耦合共同驱动汽车。其相较串联式车型，动力性更强；相较并联式车型，由于多出一个电机，避免了并联式车型单个电机只能单独工作在电机状态或者发电机状态的弊端。但是现有的混联式混合动力汽车，存在以下问题：发动机和电机工作效率低下、能量回收效率低、整车燃油经济性和能量利用效率一般、档位少转速扭矩范围窄、发动机电机的体积重量大、使用场合仅限于轿车及客车，不能适用工程机械等车辆。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能量回收效率高、经济性好、可靠性高、多档位无级变速、驱动模式多样化的基于行星轮系的多档位混联驱动系统。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

基于行星轮系的多档位混联驱动系统，包括有发动机、发电机、发电机轴、第一离合器、第一制动器、驱动电机、驱动电机轴以及动力输出轴，发动机通过第一离合器与发电机轴连接，发电机轴上安装有第一制动器；其结构要点在于，还包括有行星轮系、第二离合器和第二制动器，其中行星轮系包括内齿圈、太阳轮和行星架，发电机轴的一端与内齿圈固定连接，第一制动器的内毂与发电机的电机转子、内齿圈固定连接，内齿圈通过第二离合器与行星架连接，行星架上沿着圆周方向均匀分布有多个结构相同的行星轮；太阳轮与驱动电机轴固定连接，驱动电机轴上安装有第二制动器，第二制动器的内毂与驱动电机、太阳轮固定连接，行星架与动力输出轴固定连接；

发动机通过第一离合器的接合或断开，与发电机串联或断开串联；在第一制动器的断开或接合下，对应控制电机转子、内齿圈的旋转或静止；第二离合器的断开、接合，对应控制内齿圈与行星架的断开、接合，第二离合器断开时，内齿圈和行星架以各自的速度进行旋转，第二离合器接合时，内齿圈和行星架以相同的速度旋转；第二制动器的断开或接合时，对应控制太阳轮的旋转或静止。

本发明所述多档位混联驱动系统包含有三个动力源，即发动机、发电电机、驱动电机，四个摩擦元件，即第一离合器、第一制动器、第二离合器、第二制动器，以及三个行星旋转要素：内齿圈、太阳轮、行星架。其中，行星轮系是混联驱动系统的核心部件，主要功能是产生所需的固定速比及无级耦合变速功能。由于行星轮系具有两个自由度，在内齿圈、太阳轮、行星架三个元件中，连接任选两个元件，行星轮系可以看作一根轴，整体以相同的速度旋转；当任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一个元件固定不动，或使其运动受一定的约束，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力；而任选两个元件作为主动件，而使另一个元件作为从动件，行星轮系将按特定运动规律进入速度耦合模式。

由此，在各个部件间的转矩保持一定的比例关系，便可通过控制三个动力源的驱动和四个摩擦元件的断开或接合，实现独驱分支、串驱分支、并驱分支及混驱分支等四个驱动模式，分别对应直接档、低速档、超低档、自动档等四个档位；三动力源在独驱分支独立工作，在串驱分支与并驱分支联合工作，在混驱分支同时工作。所述四个档位的运行如下：

当第二离合器接合时，内齿圈、行星架联成一体，整个行星轮系相当于一根轴，是为直接档。此时，当第一离合器接合，发动机驱动为主，发电机、驱动电机作为辅助动力源，形成油电混合串联驱动模式；当第一离合器断开，则发电机、驱动电机之一独自驱动，或者二者串联驱动，形成纯电串联无级变速驱动模式；在直接档中，行星轮系连接发电机轴和动力输出轴，以相同的速度旋转，直接输出。

当第二制动器接合时，驱动电机停止、太阳轮被固定，第二离合器断开，内齿圈、行星架没有联成一体，是为低速档。此时可以有两种驱动模式：一为油电混合串联驱动模式，第一离合器接合，发动机、发电机串联驱动，或者发动机单独驱动，发电机则发电回收能量；二为纯电动无级变速驱动，即发电机单独驱动，此时第一、第二离合器以及第一制动器均断开。两种驱动模式中输出的动力都是通过发电机轴，驱动内齿圈，行星轮系自身耦合从行星架通过动力输出轴输出。

当第一制动器接合时，内齿圈被固定，发动机、发电机停止，第一、第二离合器以及第二制动器均断开，内齿圈、行星架没有联成一体，驱动电机独自驱动，输出的动力通过驱动电机轴，驱动太阳轮，从行星架通过动力输出轴输出，是为超低档，

当第二离合器、第一制动器、第二制动器均断开时，内齿圈、行星架没有联成一体，驱动电机可以与发电电机、发动机两者中的一个或全部参与驱动，此时行星轮系进入速度耦合模式，对驱动电机进行转速调节，实现无级变速功能，是为自动档。自动档有两种驱动模式：当第一离合器断开时，由发电机和驱动电机并联驱动，实现纯电并联无级变速驱动模式；当第二离合器接合时，发电机、发动机和驱动电机混联驱动，发电机可发电回收能量，实现油电混联无级变速驱动模式。

本发明是基于行星转速耦合的运动特点，通过同轴布置方式，实现了三动力源混联的变速耦合驱动系统。该变速耦合驱动系统动力性和能量利用效率高。有独驱分支、串驱分支、并驱分支及混驱分支等四个驱动模式；同时可以实现3种固定速比档位及一种无级变速档位。这样，整车的总档位数将可以扩大4倍，同时，利用电机的调速性能，经变速器的速比扩大，车辆的转速可以在一个很大的范围内进行无级变速，极大地提高了舒适性；同时，行星轮系的最大速比区间通常为2.5~7，相比总速比可以比原来扩大2.5~7倍，不但可以缩小发动机电机的体积重量，而且可以省去变速器，在有限的空间内实现大扭矩、大速比的混联驱动。该变速耦合驱动系统动力混合度高，能量再生容易。发动机、发电机、驱动电机可以分别处于纯电驱动、混合驱动、空转发电、行驶发电、再生制动等多种模式，能量的利用率高、再生容易。该变速耦合驱动系统具有多个档位无级变速功能，易于实现扭矩、转速的自动控制，极大地提高了舒适性。离合器、制动器采用多片摩擦式，最大程度地避免了离合器、制动器的磨损损坏，降低了维护成本。

本发明进一步具体为：

第一离合器和第二离合器或者为摩擦接合式的离合器，或者为啮合式的离合装置。

第一离合器为能够对发动机及内齿圈进行连接的离合器装置，主要功能是断开、接合发动机的动力传递。接合状态下的第一离合器对发动机及内齿圈进行连接，从而能够使对发动机及内齿圈一体旋转，还有在正常行驶过程中利用发电机发电的功能。断开状态下的第一离合器将对发动机及内齿圈断开，从而容许对发动机及内齿圈的相对各自旋转，也避免了传动系统对发动机轴系的扭转振动的不利影响。

第二离合器主要功能是断开、接合旋转元件内齿圈、行星架的连接，是直接档的转换控制装置。第二离合器断开时，内齿圈与行星架脱开，允许内齿圈、行星架以各自的速度进行旋转；第二离合器接合时，内齿圈与行星架连接，整个行星轮系以相同的速度旋转。

第一、第二离合器优选为摩擦接合式的离合器，但并不限定于此，也可以将啮合式等公知的离合装置作为本发明所述离合器来使用。第一、第二离合器均通过利用油压或电力而进行工作的作动器而被驱动从而进行接合或者断开。

发电机的定子固定不动，转子与发电机轴、第一制动器的内毂、行星轮系的内齿圈同轴固定连接，随发电机轴一起转动。

发电机既是发电电机，也是驱动电机，其主要功能是回收能量，给车辆的蓄电装置充电。在第一离合器的作用下，可以与发动机接合或断开；在减速、制动情况下，回收制动能量。其中第一制动器是能够对内齿圈的旋转进行限制的制动器装置。同时，也是行星轮系的超低档转换控制装置。发电机的发电机轴、内齿圈与第一制动器的内毂同轴连接，通过控制第一制动器可以进行旋转限制。第一制动器可以通过利用油压或电力而进行工作的作动器而被驱动，从而进行接合或断开。

驱动电机轴为空心轴，驱动电机的定子固定不动，转子与驱动电机轴、第二制动器的内毂、行星轮系的太阳轮同轴固定连接，随驱动电机的转子一起转动。

驱动电机在行驶过程中是主驱动部件，兼有回收发电功能。同轴固定连接的各个元件在第二制动器的作用下，可以制动与旋转。在减速、制动情况下，驱动电机可以回收制动能量。其中第二制动器是能够对太阳轮的旋转进行限制的制动器装置。同时，也是行星轮系的低速档转换控制装置。第二制动器可以通过利用油压或电力而进行工作的作动器而被驱动，从而进行接合或断开。

动力输出轴从空心的驱动电机轴内部穿过，与行星架固定连接，动力输出轴输出端上设有转速传感器。

动力输出轴为动力输出端，根据整车布置需要，动力输出轴后可以连接变速器、分动器或传动轴，当其为变速器、分动器时，车辆总档位数等于行星轮系档位数乘以变速器、分动器档位数。所述转速传感器能够结合当前总减速比及车轮轮胎半径计算出车辆瞬时速度。

本发明还可以进一步具体为：

还包括有电子控制单元、发电逆变器、驱动逆变器和蓄电装置，电子控制单元的控制端分别连接第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、发动机、发电机、驱动电机以及发电逆变器、驱动逆变器；蓄电装置通过发电逆变器和驱动逆变器分别对应连接到发电机和驱动电机。

电子控制单元具有作为控制装置而对系统的各部分进行控制的功能。发电机、驱动电机不仅能够将从蓄电装置所供给的电力转换为机械的动力而进行输出，并且能够通过所输入的动力而被驱动从而将机械的动力转换为电力。由发电机、驱动电机发电而产生的电力能够对蓄电装置进行蓄电。

所述第一制动器、第二制动器及第二离合器间设有相互锁止装置。

相互锁止装置用于防止三个元件同时接合，避免车辆误动。

本发明可以进一步优化为：

第二离合器和第二制动器组合构成摩擦式同步器总成，摩擦式同步器总成的固定齿座与空心的驱动电机轴固定相连，作为第二离合器的左摩擦同步零件与行星架固定相连，作为第二制动器的右摩擦同步零件固定在驱动电机的壳体上，第一制动器与摩擦式同步器总成间设有相互锁止装置。

此优化方案是在前述方案的基础上，将原来的第二离合器、第二制动器合并为摩擦式同步器总成，使原来对第二离合器、第二制动器的分别控制，转变为对同步器的控制，使控制更为简单。

综上所述，本发明通过控制离合器、摩擦式同步器和制动器的接合与断开，实现了混合动力变速耦合驱动，具有如下有益效果：

1). 多档位轻量化、能量利用效率高。该多档位混联驱动系统可以实现3种固定速比及一种无级变速驱动功能。这样整车的总档位数将可以扩大4倍，使发动机速比范围更广，能量利用效率更高；同时，相比最大速比可以比原来扩大2.5~7倍，减小了对动力源的驱动转矩要求，不但可以缩小发动机、发电机的体积重量，而且可以省去变速器，在有限的空间内实现大速比、大扭矩的动力输出。在起步、爬坡及高速工况时，动力传动系统可以随着不同的车速，通过档位变换来提供不同的动力源，避免了发动机在低转速时的低功效，充分发挥发动机高转速时的高功效效、电机的低在低转速时的高功效特性，动力性和能量利用效率高。

2).驱动模式多样。多档位混联驱动系统能够实现三动力源独驱、串驱、并驱、混驱四种驱动模式，而且实现了多个档位的无级变速功能。动力合成功能强，将来自三种不同动力源的动力进行合成，实现了混合动力、纯电动汽车的各种混合驱动工作模式；三动力源在独驱分支独立工作，在串驱分支与并驱分支联合工作，在混驱分支同时工作，驱动模式多样。

3).发电模式多，能量再生容易。多档位混联驱动系统可以分别处于纯电驱动、混合驱动、空转发电、行驶发电、再生制动等多种模式。发动机无须始终与发电机一起旋转，从而使电机更有效地吸收外部动能，减少发动机不必要的倒拖功率消耗，提高了动力总成的整体效率，降低了油耗。除超低档外，多档位混联驱动系统都允许将各动力源的一部分传递给发电机，发电机以发电模式工作，为储能装置充电，实现边行驶边发电；还可以在所有档位运行期间，整车减速、制动时，实施再生制动，回收能量效率得到显著提高；当蓄电装置电量不足时，可以停车发电、行使发电或采用外接电源充电，能量的利用率高、再生容易。

4).多档无级变速，舒适且节省能量。在直接档、低速档、超低档、自动档的各个独驱、串驱、并驱、混驱分支，可以利用电极的调速功能，实现多档无级变速，使发动机、驱动电机一直工作于理想工况。从而使混合动力汽车提高了燃油经济性、降低排放的同时，改善了发动机、发电机的工作状况，增加了它们的工作寿命。相比液力自动变速器只有85%的传动效率，而行星轮系传动效率高达98%，极大地节省了能量。同时，经变速器、主减速器的速比扩大，车辆的速度可以在一个很大的范围内进行稳定连续变化，提高了乘座舒适性和降低了驾驶员劳动强度。

5).高可靠性、低维护成本。行使过程不单一依靠燃油油量或电量，当蓄电装置的电量低于设定值时，可以自动转换到行使充电工况；当燃油量低于设定值时，可以自动转换到纯电动驱动工况。可实现的多种驱动模式，都具有发电模式，降低了对储能装置的大功率运行要求，极大地提高了行驶间隔及里程，系统运行可靠性高。另外，利用外接电源给储能装置充电的间隔周期显著延长降低了维护成本。行星轮系齿轮传动时，啮合齿数多，强度可靠，离合器、制动器采用多片摩擦式，最大程度地避免了离合器、制动器的磨损损坏，降低了维护成本。

附图说明

图1为本发明所述基于行星轮系的多档位混联驱动系统的原理结构示意图；

图2为本发明所述多档位混联驱动系统中直接档的驱动系统图；

图3为本发明所述多档位混联驱动系统中低速档的驱动系统图；

图4为本发明所述多档位混联驱动系统中超低速档的驱动系统图；

图5为本发明所述多档位混联驱动系统中自动档的驱动系统图；

图6为本发明所述多档位混联驱动系统一种优化方案的原理结构示意图；

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1，基于行星轮系的多档位混联驱动系统，包括有发动机1、第一离合器C1、发电机100、第一制动器B1、行星轮系200、第二离合器C2、驱动电机300、第二制动器B2、动力输出轴3、转速传感器4、电子控制单元ECU、发电逆变器、驱动逆变器和蓄电装置，构成一个变速耦合的多档位混联驱动系统。该驱动系统包含三个动力源：发动机1、发电电机100、驱动电机300；四个摩擦元件：第一离合器C1、第一制动器B1、第二离合器C2、第二制动器B2；行星轮系200的三个行星系旋转要素：内齿圈201、太阳轮202、行星架204。发动机1通过第一离合器C1的接合或断开，与发电机100串联或断开串联；第一制动器B1的内毂与发电机100的电机转子102、内齿圈201固定连接，在第一制动器B1的断开/接合下，可以控制电机转子102、内齿圈201的旋转/静止。第二离合器C2的断开、接合，可以控制内齿圈201、行星架204的断开、接合，从而使内齿圈201、行星架204以各自的速度进行旋转或以相同的速度旋转。第二制动器B2的内毂与驱动电机300、太阳轮202固定连接，在第二制动器B2的断开/接合下，可以控制太阳轮202的旋转/静止。行星架204是动力输出端，与动力输出轴3相连输出动力。采用结合三个动力源、四个摩擦元件、三旋转要素的动力驱动装置，通过控制三个动力源的驱动，四个摩擦元件的断开/接合，不但实现了多档位传动功能，而且实现了多个档位的无级变速功能。所述行星轮系是变速耦合的核心部件，其主要功能是产生所需的固定速比及无级耦合变速功能。若干个结构相同的行星轮均匀分布在到行星架中心轴线距离相等的圆周上，固定在行星架上绕轴心旋转。

其中驱动电机300在行驶过程中是主驱动部件，兼有回收发电功能。驱动电机300包括驱动电机定子301、驱动电机轴302、驱动电机转子303。驱动电机转子303为空心轴，驱动电机定子 301固定在动力耦合机构的壳体上，不可运动。驱动电机轴302与驱动电机转子303、第二制动器B2的内毂、行星轮系200的太阳轮202同轴固定连接，随驱动电机转子303一起转动；在第二制动器B2的作用下，可以制动与旋转。在减速、制动情况下，驱动电机300可以回收制动能量。

所述多档位混联驱动系统有直接档、低速档、超低档、自动档等四个档位；有独驱分支、串驱分支、并驱分支及混驱分支等四个驱动模式。三动力源在独驱分支独立工作，在串驱分支与并驱分支联合工作，在混驱分支同时工作。在电子控制单元ECU的控制下，进行三动力源在直接档、低速档、超低档、自动档间进行系统输出动力的在各种工况下的合理分配，实现独驱分支、串驱分支、并驱分支及混驱分支间的相互切换。

在电子控制单元ECU 上连接有加速器开度传感器、发动机1电子节气门的开度传感器、发电机100 转速传感器、驱动电机300 转速传感器、车速传感器、蓄电池电量传感器等。通过这些传感器，电子控制单元ECU 能够取得所需信息并进行相应控制。例如电子控制单元ECU 能够通过燃料喷射控制或点火控制、电子节气门控制等而对发动机 1的转矩或转速进行控制；能够调整对发电机100、驱动电机 300所供给的电流值，对发电机100 及驱动电机 300 的转速或转矩进行控制；也能够通过对油压或电力控制装置向第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1及第二制动器B2 供给的油压或电力进行控制，从而对第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1及第二制动器B2的接合 / 断开状态进行控制。此外，电子控制单元ECU对第一制动器B1及第二制动器B2的接合 / 断开状态进行监控，当第一制动器B1制动时，停止发动机1、发电电机100的驱动运转；当第二制动器B2制动时，停止驱动电机 300的驱动运转。

在电子控制单元ECU的控制下，能够选择性地执行直接档、低速档、超低档、自动档的各档位行驶。在起步、倒车行驶时，挂超低档，发挥驱动电机低速大扭矩优势；在加速行驶时，挂低速档或自动档，发电机1与电机一起驱动；在高速行驶时，挂直接档，充分发挥发动机1高速能效利用率高的优势。除超低档外，其余各个档位，都可以实现边行驶边发电，尤其是该混联驱动系统在所有档位运行期间，都可以回收制动能量。当蓄电装置电量不足时，可以停车发电、行使发电或采用外接电源充电。电子控制单元ECU可以对能量进行控制，当蓄电装置的电量低于设定值时，可以自动转换到行使充电工况；当燃油量低于设定值时，可以自动转换到纯电动驱动工况。可实现的多种驱动模式，都具有发电模式，降低了对储能装置的大功率运行要求，极大地提高了行驶间隔及里程，系统运行可靠性高。

各档位控制如下：第一制动器B1、第二制动器B2及第二离合器C2间设有相互锁止装置，防止同时接合。当第二离合器C2接合时，内齿圈201、行星架204联成一体，整个行星轮系相当于一根轴，以相同的速度旋转，是为直接档，有固定速比i1=1；当第二制动器B2接合时，内齿圈201、行星架204没有联成一体，驱动电机300停止、太阳轮202被固定，发动机1、发电电机100输出的动力通过电机轴103，驱动内齿圈201，从行星架204通过动力输出轴3输出，是为低速档，有固定速比i2，i2=（Z_太+ Z_内）/ Z_内；当第一制动器B1接合时，内齿圈201、行星架204没有联成一体，发动机1、发电机100停止，内齿圈201被固定，驱动电机300输出的动力通过驱动电机轴302，驱动太阳轮202，从行星架204通过动力输出轴3输出，是为超低档，有固定速比i3，i3=（Z_太+ Z_内）/ Z_太；当第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2均断开时，内齿圈201、行星架204没有联成一体，驱动电机300可以与发电电机100、发动机1两者中的一个或全部参与驱动，此时行星轮系进入速度耦合模式，对驱动电机300进行转速调节，实现无级变速功能，是为自动档。此时根据能量守恒定律，三个元件上输入和输出的功率的代数和应等于零，从而得到转速耦合的特性方程：n1+an2-(1+a)n3=0。（其中：n1——太阳轮转速，n2——齿圈转速，n3——行星架转速，a——内齿圈与太阳轮齿数比，Z_太——太阳轮齿数，Z_内——内齿圈齿数。）

上述的混联驱动系统的各个档位摩擦元件接合参照下表：

离合器、制动器栏的“●”标记表示接合，“X”标记表示断开。备注内容见表后对应标示内容。

ZJ1：发动机驱动为主，发电机、驱动电机两者一起作为辅助动力源组成串驱模式，两电机可发电回收能量；

ZJ2：发电机、驱动电机的其一独驱模式，或两者串驱模式，可无级变速，未参与动力驱动的电机可发电回收能量；

DS1：发动机、发电机串联驱动模式，发动机独驱模式时，发电机可发电回收能量；

DS2：发电机独驱模式，可实现无级变速；

CDS：驱动电机独驱模式，可无级变速，反转实现倒车行驶；

ZD1：发电机、驱动电机并联驱动，可无级变速；

ZD2：发动机、发电机、驱动电机混联驱动，可无级变速，发电机可发电回收能量。

具体参照附图描述如下：

参照附图2，档位挂直接档时，第二离合器C2接合、第一制动器B1断开、第二制动器B2断开，将内齿圈201、行星架204联成一体，整个行星轮系相当于一根轴，三个动力源发动机1、发电机100、驱动电机300组成串联驱动模式。它们的动力直接通过行星轮系200传递到动力输出轴3上输出。细分来讲，当第一离合器C1断开时，有发电机100、驱动电机300组成的纯电串驱分支、发电机100独驱分支、驱动电机300独驱分支，通过电机的调速功能，可以实现无级变速，由于两电机的电机转子都随行星轮系200一起转动，不参与驱动的电机可发电，电量储存在蓄电装置中。当第一离合器C1接合时，有以发动机1驱动为主，发电机100、驱动电机300或两者一起作为辅助动力源组成的油电混合串驱分支；当发电电机100、驱动电机300或两者一起不参与驱动时，组成了另外的油电混合串驱分支及发动机独驱分支；同样，发动机1可以驱动不参与驱动的电机发电，电量储存在蓄电装置中。

参照附图3，档位挂低速档时，第二制动器B2接合，第二离合器C2、第一制动器B1均断开，驱动电机300停止、太阳轮202被固定，有发动机1、发电机100组成的油电混合串联驱动模式。它们的动力首先通过电机轴103驱动行星轮系200的内齿圈201旋转，由于太阳轮202被固定，就驱动行星架204旋转，传递到动力输出轴3上输出。细分来讲，当第一离合器C1接合时，有以发动机驱动为主，发电电机作为辅助动力源组成的油电混合串联驱动发电模式，当发电机100不参与驱动时，发动机1可以驱动发电机100发电，电量储存在蓄电装置中；当第一离合器C1断开时，有发电机100独驱的纯电动无级变速驱动模式，对发电机100进行速度调节，可以实现无级变速功能。

参照附图4，档位挂超低档时，第一制动器B1接合，第一离合器C1、第二离合器C2、第二制动器B2均断开，发动机1、发电机100停止，内齿圈201被固定，有驱动电机300独驱的纯电动无级变速驱动模式。驱动电机300是唯一动力源，它的动力首先通过电机转子303驱动行星轮系200的太阳轮202旋转，由于内齿圈201被固定，就驱动行星架204旋转，动力传递到动力输出轴3上输出。对驱动电机300进行速度调节，可以实现无级变速功能。

参照附图5，档位挂自动档时，第一制动器B1、第二离合器C2、第二制动器B2均断开，三旋转元件内齿圈201、太阳轮202、行星架204进入速度耦合模式，实现无级变速功能。发动机1、发电机100、驱动电机300是动力源，发动机1、发电机100的动力首先通过电机轴103驱动行星轮系200的内齿圈201旋转，而驱动电机300的动力首先通过电机转子303驱动行星轮系200的太阳轮202旋转，进行转速耦合后，就驱动行星架204旋转，而后动力传递到动力输出轴3上输出。有发动机1、发电机100、驱动电机300组成的油电混联无级变速驱动发电模式。利用行星轮系200的转速耦合特性，对驱动电机300进行速度调节，就可以实现无级变速功能。细分来讲，当第一离合器C1接合时，有以发动机1、驱动电机300并联耦合驱动为主，发电机100作为辅助动力源组成的油电混联无级变速驱动发电模式，利用行星轮系200的转速耦合特性，对驱动电机300进行速度调节，就可以实现无级变速功能，当发电机100不参与驱动时，发动机1可以驱动发电机100发电，电量储存在蓄电装置中；当第一离合器C1断开时，有以发电机100、驱动电机300并联耦合驱动的纯电动并联无级变速驱动模式。

本发明可以进一步优化如下：

参照附图6，在前述技术方案的基础上，将原来的第二离合器C2、第二制动器B2合并为摩擦式同步器总成205，使原来对第二离合器C2、第二制动器B2的分别控制，转变为对同步器的控制，使控制更为简单。为优化布置，摩擦式同步器总成205的固定齿座与空心轴电机轴302固定相连，左摩擦同步零件与行星架204固定相连，右摩擦同步零件固定在驱动电机300的壳体上，第一制动器B1、摩擦式同步器总成205间设有相互锁止装置，防止同时接合。在电子控制单元ECU的控制下，以相同的工作原理、控制策略、运行模式及适合工况能够选择性地执行直接档、低速档、超低档、自动档的各档位行驶。相较前述方案，同步器205左接合相当于第二离合器接合，同步器右接合相当于第二制动器接合，同步器在中间位时，相当于第二离合器、第二制动器均断开。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims

1.基于行星轮系的多档位混联驱动系统，包括有发动机、发电机、发电机轴、第一离合器、第一制动器、驱动电机、驱动电机轴以及动力输出轴，发动机通过第一离合器与发电机轴连接，发电机轴上安装有第一制动器；其结构要点在于，还包括有行星轮系、第二离合器和第二制动器，其中行星轮系包括内齿圈、太阳轮和行星架，发电机轴的一端与内齿圈固定连接，第一制动器的内毂与发电机的电机转子、内齿圈固定连接，内齿圈通过第二离合器与行星架连接，行星架上沿着圆周方向均匀分布有多个结构相同的行星轮；太阳轮与驱动电机轴固定连接，驱动电机轴上安装有第二制动器，第二制动器的内毂与驱动电机、太阳轮固定连接，行星架与动力输出轴固定连接；

2.根据权利要求1所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，第一离合器和第二离合器或者为摩擦接合式的离合器，或者为啮合式的离合装置。

3.根据权利要求1所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，发电机的定子固定不动，转子与发电机轴、第一制动器的内毂、行星轮系的内齿圈同轴固定连接，随发电机轴一起转动。

4.根据权利要求1所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，驱动电机轴为空心轴，驱动电机的定子固定不动，转子与驱动电机轴、第二制动器的内毂、行星轮系的太阳轮同轴固定连接，随驱动电机的转子一起转动。

5.根据权利要求4所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，动力输出轴从空心的驱动电机轴内部穿过，与行星架固定连接，动力输出轴输出端上设有转速传感器。

6.根据权利要求1所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，还包括有电子控制单元、发电逆变器、驱动逆变器和蓄电装置，电子控制单元的控制端分别连接第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、发动机、发电机、驱动电机以及发电逆变器、驱动逆变器；蓄电装置通过发电逆变器和驱动逆变器分别对应连接到发电机和驱动电机。

7.根据权利要求1所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，所述第一制动器、第二制动器及第二离合器间设有相互锁止装置。

8.根据权利要求1所述的基于行星轮系的多档位混联驱动系统，其特征在于，第二离合器和第二制动器组合构成摩擦式同步器总成，摩擦式同步器总成的固定齿座与空心的驱动电机轴固定相连，作为第二离合器的左摩擦同步零件与行星架固定相连，作为第二制动器的右摩擦同步零件固定在驱动电机的壳体上，第一制动器与摩擦式同步器总成间设有相互锁止装置。