CN108839551B - 混合动力系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力系统及控制方法，该系统包括：发动机、离合器、行星轮系、传动齿轮、换挡机构、第一电机、第二电机和用于为第一电机、第二电机供电的蓄电池，行星轮可转动地设置在行星架上；发动机的输出轴通过离合器与齿圈同轴连接；中心轮与第一电机的输出轴通过主轴同轴连接；传动齿轮与第二电机的输出轴同轴连接，传动齿轮与车轮传动连接；换挡机构能够切换至不同的三种状态，当换挡机构切换至第一状态时，换挡机构传动连接主轴和传动齿轮；当换挡机构切换至第二状态时，换挡机构传动连接行星架和传动齿轮；当换挡机构切换至第三状态时，传动齿轮与主轴和行星架断开连接。本发明能有效地解决混合动力系统的工作效率差的问题。

Description

混合动力系统及控制方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种混合动力系统及控制方法。
背景技术
汽车作为一种生活中快节奏、高效率的代步工具，近年来其数量是逐年增多的，然而传统汽车大多使用化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力，其排出的尾气会对环境造成污染，不符合节能、环保的要求。因此，使用无污染的新能源(如电能)来替代化石燃料为汽车提供动力是刻不容缓的。
现有技术提供了一种适用于汽车的混合动力系统，包括：发动机、离合器和电机。其中，发动机通过传动轴依次与离合器、电机、车轮传动联接。当离合器断开时，为纯电动模式，此时使用电机将动力传递给车轮，以驱动车轮转动。当离合器闭合时，为混合动力模式，此时发动机和电机同时提供动力驱动车轮转动。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的混合动力系统仅存在两种工作模式，不能高效、节能地利用发动机和电机，使得该系统的能量优化和汽车的动力性较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种混合动力系统，能解决现有混合动力系统的工作模式少，不能高效利用发动机和电机的问题。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种混合动力系统，所述系统包括：发动机、离合器、行星轮系、传动齿轮、换挡机构、第一制动器、第二制动器、第三制动器、第一电机、第二电机以及用于为所述第一电机和所述第二电机供电的蓄电池；所述行星轮系包括：齿圈、中心轮、行星轮和行星架，所述中心轮设于所述齿圈内，所述行星轮设置在所述中心轮和所述齿圈之间并与所述中心轮和所述齿圈啮合，所述行星轮可转动地设置在所述行星架上；所述发动机的输出轴通过所述离合器与所述齿圈同轴连接；所述中心轮与所述第一电机的输出轴通过主轴同轴连接；所述传动齿轮与所述第二电机的输出轴同轴连接，所述传动齿轮与车轮传动连接；所述换挡机构能够在第一状态、第二状态和第三状态间切换，当所述换挡机构切换至所述第一状态时，所述换挡机构传动连接所述主轴和所述传动齿轮；当所述换挡机构切换至所述第二状态时，所述换挡机构传动连接所述行星架和所述传动齿轮；当所述换挡机构切换至所述第三状态时，所述传动齿轮与所述主轴和所述行星架断开连接；所述第一制动器用于制动所述齿圈，所述第二制动器用于制动所述行星架，所述第三制动器用于制动所述第一电机的输出轴。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述主轴上设有第一换挡齿轮，所述第一换挡齿轮与所述主轴同轴连接，当所述换挡机构切换至所述第一状态时，所述第一换挡齿轮与所述传动齿轮传动连接。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述行星架上同轴设有第二换挡齿轮，当所述换挡机构切换至第二状态时，所述第二换挡齿轮与所述传动齿轮传动连接。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述换挡机构包括：换挡拨叉、换挡轴和第三换挡齿轮，所述换挡轴垂直设置在所述传动齿轮的一侧面上，所述换挡拨叉可滑动地设置在所述换挡轴上，所述第三换挡齿轮转动设置在所述换挡拨叉上，且所述第三换挡齿轮的转动轴线与所述换挡轴平行，当所述换挡机构切换至所述第一状态时，所述换挡拨叉位于第一位置，所述第三换挡齿轮与所述第一换挡齿轮啮合；当所述换挡机构切换至所述第二状态时，所述换挡拨叉位于第二位置，所述第三换挡齿轮与所述第二换挡齿轮啮合；当所述换挡机构切换至所述第三状态时，所述换挡拨叉位于第三位置，所述第三换挡齿轮不与所述第二换挡齿轮和所述第一换挡齿轮啮合。
另一方面，本本发明实施例提供了一种混合动力系统的控制方法，所述控制方法用于控制如前文所述的混合动力系统切换为纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、能量回收模式或驻车发电模式，所述纯电动模式包括：单电机模式和双电机模式，所述混合驱动模式包括：双电机混合驱动模式和单电机混合驱动模式，所述能量回收模式包括：单电机回收模式和双电机回收模式。
进一步地，控制所述混合动力系统切换为所述纯电动模式时，所述方法包括：在所述单电机模式中，控制所述发动机、所述第一电机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器均不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，控制所述蓄电池为所述第二电机供电，使所述第二电机驱动车轮转动；在所述双电机模式中，控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器均不制动，将所述换挡机构切换至所述第一状态，控制所述蓄电池为所述第一电机和所述第二电机供电，使所述第一电机和所述第二电机共同驱动车轮转动；或者控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第二制动器和所述第三制动器不制动，控制所述第一制动器制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，控制所述蓄电池为所述第一电机和所述第二电机供电，使所述第一电机和所述第二电机共同驱动车轮转动。
进一步地，所述控制所述混合动力系统切换为所述纯发动机模式时，所述方法包括：控制所述发动机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第三制动器制动，控制所述第一制动器、所述第二制动器不制动，控制所述第一电机和所述第二电机不工作，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使所述发动机驱动车轮转动。
进一步地，所述控制所述混合动力系统切换为所述混合驱动模式时，所述方法包括：在所述双电机混合驱动模式中，控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使所述发动机、所述第一电机和所述第二电机共同驱动车轮转动；在所述单电机混合驱动模式中，控制所述发动机、所述第一电机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使所述发动机和所述第一电机驱动车轮转动；或者控制所述发动机、所述第二电机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第二制动器制动，控制所述第一制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，使所述发动机驱动所述第一电机发电为所述蓄电池充电，且所述蓄电池为所述第二电机供电驱动车轮转动。
进一步地，所述控制所述混合动力系统切换为所述能量回收模式时，所述方法包括：在所述单电机回收模式中，控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，使车轮驱动所述第二电机发电为所述蓄电池充电；在所述双电机回收模式中，控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第二制动器和所述第三制动器不制动，控制所述第一制动器制动，将所述换挡机构切换至所述第一状态，使车轮驱动所述第一电机和所述第二电机发电为所述蓄电池充电；或者控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第二制动器和所述第三制动器不制动，控制所述第一制动器制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使车轮驱动所述第一电机和所述第二电机发电为所述蓄电池充电。
进一步地，所述控制所述混合动力系统切换为所述驻车发电模式时，所述方法包括：控制所述发动机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第二制动器制动，控制所述第一制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，使所述发动机驱动所述第一电机发电为所述蓄电池充电。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例设置了具有发动机、离合器、行星轮系、传动齿轮、换挡机构、第一电机、第二电机、蓄电池、第一制动器、第二制动器和第三制动器的混合动力系统。通过控制离合器断开发动机的输出轴和齿圈间的动力传递、控制第一电机和第二电机的工作来实现纯电动模式，并调整换挡机构的工作状态，切换单电机驱动模式或双电机驱动模式；通过控制离合器连通发动机的输出轴和齿圈间的动力传递、控制第一电机和第二电机不工作实现纯发动机模式；通过控制离合器连通发动机的输出轴和齿圈间的动力传递且第一电机和第二电机工作，并切换换挡机构为第二状态，实现双电机混合驱动模式，同时离合器连通、通过切换换挡机构为第二状态，第一电机工作，或第二制动器制动、换挡机构为第三状态，实现单电机混合驱动模式；通过控制第一电机和第二电机是否接收车轮的动力，实现单电机回收模式或双电机回收模式；另外还通过控制发动机驱动第一电机发电，实现了驻车发电模式。本发明实现了多种混合系统的多种工作模式，充分发挥了发动机、第一电机和第二电机的作用；同时通过换挡机构、第一、二、三制动器工作、离合器和第一、二电机的工作实现混合动力系统的多种工作模式的切换，从而为汽车选取最合适的工作模式，提高了混合动力系统的工作效率，降低能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种混合动力系统的换挡机构的第一状态示意图；
图2是本发明实施例提供的一种混合动力系统的换挡机构的第二状态示意图；
图3是本发明实施例提供的一种混合动力系统的换挡机构的第三状态示意图；
图4是本发明实施例提供的一种混合动力系统的单电机模式下的能量传递示意图；
图5是本发明实施例提供的一种混合动力系统的双电机模式下的能量传递示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种混合动力系统的双电机模式下的能量传递示意图；
图7是本发明实施例提供的一种混合动力系统的纯发动机模式下的能量传递示意图；
图8是本发明实施例提供的一种混合动力系统的双电机混合驱动模式下的能量传递示意图；
图9是本发明实施例提供的一种混合动力系统的单电机混合驱动模式下的能量传递示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种混合动力系统的单电机混合驱动模式下的能量传递示意图；
图11是本发明实施例提供的一种混合动力系统的单电机回收模式下的能量传递示意图；
图12是本发明实施例提供的一种混合动力系统的双电机回收模式下的能量传递示意图；
图13是本发明实施例提供的一种混合动力系统的驻车发电模式下的动力传递示意图。
图中各符号表示含义如下：
1-发动机，2-离合器，3-中心轮，4-行星轮，5-齿圈，6-第一制动器，7-行星架，71-第二换挡齿轮，8-第二制动器，9-换挡机构，91-换挡轴，92-换挡拨叉，93-第三换挡齿轮，10-第一换挡齿轮，11-传动齿轮，12-第二电机，13-第三制动器，14-第一电机，15-逆变器，16-蓄电池，17-第二齿轮，18-第三齿轮，19-车轮，20-主轴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种混合动力系统的换挡机构的第一工作位置示意图，如图1所示，该系统包括：发动机1、离合器2、行星轮系、传动齿轮11、换挡机构9、第一制动器6、第二制动器8、第三制动器13、第一电机14、第二电机12和用于为第一电机14和第二电机12供电的蓄电池16。
其中，行星轮系包括：齿圈5、中心轮3、行星轮4和行星架7，中心轮3设于齿圈5内，行星轮4设置在中心轮3和齿圈5之间并与中心轮3和齿圈5啮合，行星轮4可转动地设置在行星架7上。齿圈5为一端开口的圆筒结构，其内壁周向设有内圈齿，行星轮4、中心轮3均设置在其中，中心轮3与齿圈5同心布置，多个行星轮4同时与中心轮3的外圆齿以及齿圈5的内圈齿啮合，且多个行星轮4可转动地设置在行星架7上。
发动机1的输出轴通过离合器2与齿圈5同轴连接；中心轮3与第一电机14的输出轴通过主轴20同轴连接。主轴20的一端与中心轮3同轴连接，主轴20的另一端与第一电机14的传动轴连接。其中，传动齿轮11与第二电机12的输出轴同轴连接，传动齿轮11与车轮19传动连接。
在本发明实施例中，换挡机构9能够切换至不同的三种状态，当换挡机构9切换至第一状态时(参见图1)，换挡机构9传动连接主轴20和传动齿轮11；当换挡机构9切换至第二状态时(参见图2)，换挡机构9传动连接行星架7和传动齿轮11；当换挡机构9切换至第三状态时(参见图3)，传动齿轮11与主轴20和行星架7断开连接。
第一制动器6用于制动齿圈5，第二制动器8用于制动行星架7，第三制动器13用于制动第一电机14的输出轴。
本发明实施例设置了具有发动机、离合器、行星轮系、传动齿轮、换挡机构、第一电机、第二电机、蓄电池、第一制动器、第二制动器和第三制动器的混合动力系统。通过控制离合器断开发动机的输出轴和齿圈间的动力传递、控制第一电机和第二电机的工作来实现纯电动模式，并调整换挡机构的工作状态，切换单电机驱动模式或双电机驱动模式；通过控制离合器连通发动机的输出轴和齿圈间的动力传递、控制第一电机和第二电机不工作实现纯发动机模式；通过控制离合器连通发动机的输出轴和齿圈间的动力传递且第一电机和第二电机工作，并切换换挡机构为第二状态，实现双电机混合驱动模式，同时离合器连通、通过切换换挡机构为第二状态，第一电机工作，或第二制动器制动、换挡机构为第三状态，实现单电机混合驱动模式；通过控制第一电机和第二电机是否接收车轮的动力，实现单电机回收模式或双电机回收模式；另外还通过控制发动机驱动第一电机发电，实现了驻车发电模式。本发明实现了多种混合系统的多种工作模式，充分发挥了发动机、第一电机和第二电机的作用；同时通过换挡机构、第一、二、三制动器工作、离合器和第一、二电机的工作实现混合动力系统的多种工作模式的切换，从而为汽车选取最合适的工作模式，提高了混合动力系统的工作效率，降低能耗。
如图1所示，第二电机12的输出轴与传动齿轮11同轴连接，传动齿轮11与车轮19传动连接。其中，传动齿轮11与车轮19传动连接时可依次通过第二齿轮17和第三齿轮18与车轮19连接，第三齿轮18与车轮19同轴连接，第二齿轮17与传动齿轮11和第二齿轮17啮合，传动齿轮11、第二齿轮17和第三齿轮18形成齿轮系，可将第二电机的扭矩平稳地传递至车轮19。
其中，混合动力系统中还设有逆变器15和变压器，在本发明实施例中，逆变器15和变压器集成在一起，便于安装，并节省安装空间。逆变器15和变压器设置在电池16的输出电路上，用于将电池16输出的直流电转换成三相交流电后驱动第一电机14或第二电机12。
如图1所示，主轴20上设有第一换挡齿轮10，第一换挡齿轮10与主轴20同轴连接，当换挡机构9切换至第一状态时，第一换挡齿轮10与传动齿轮11传动连接。第一换挡齿轮10与中心轮3同轴安装在主轴20上，第一换挡齿轮10可以设置在主轴20的中部，使得当换挡机构9切换至第一状态时，第一换挡齿轮10恰好与传动齿轮11传动连接。
行星架7上可以同轴设有第二换挡齿轮71，如图3所示，当换挡机构9切换至第二状态时，第二换挡齿轮71与传动齿轮11传动连接。从而可以将行星架7上的动力传递值传动齿轮11。
如图1所示，换挡机构9包括：换挡拨叉92、换挡轴91和第三换挡齿轮93，换挡轴91垂直设置在传动齿轮11的一侧面上，换挡拨叉92可滑动地设置在换挡轴91上，第三换挡齿轮93转动设置在换挡拨叉92上，且第三换挡齿轮93的转动轴线与换挡轴91平行，当换挡机构9切换至第一状态时，换挡拨叉92位于第一位置，第三换挡齿轮93与第一换挡齿轮10啮合；当换挡机构9切换至第二状态时，换挡拨叉92位于第二位置，第三换挡齿轮93与第二换挡齿轮71啮合；当换挡机构9切换至第三状态时，换挡拨叉92位于第三位置，第三换挡齿轮93与第二换挡齿轮71和第一换挡齿轮10均不啮合。在本发明实施例中，换挡轴91垂直设置在传动齿轮11的端一侧面上，换挡拨叉92可滑动设置在换挡轴91上，第三换挡齿轮93转动设置在换挡拨叉92上，第三换挡齿轮93随换挡拨叉92在换挡轴91上移动时，分别切换至第一状态、第二状态和第三状态，且分别与第一换挡齿轮10、第二换挡齿轮71或不与第一换挡齿轮10和第二换挡齿轮71啮合。
当换挡机构9处于第三状态时行星架7与传动齿轮11分离，此时第二电机12可以通过传动齿轮11驱动车轮19转动；当换挡机构9切换至第二状态时，发动机1的扭矩可以通过行星架7、换挡机构9传递至传动齿轮11，此时发动机1可以驱动车轮19转动，且第一电机14的扭矩也可以传递至传动齿轮11，驱动车轮19转动；当换挡机构9处于第一状态时，第一电机14的扭矩可以传递至传动齿轮11，驱动车轮19转动。第二电机12通过电池16供电直接驱动传动齿轮11，从而驱动车轮19转动。
本发明实施例提供了一种混合动力系统的控制方法，该控制方法用于控制如前文所述的混合动力系统切换至纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、能量回收模式或驻车发电模式，纯电动模式包括：单电机模式和双电机模式，混合驱动模式包括：双电机混合驱动模式和单电机混合驱动模式，能量回收模式包括：单电机回收模式和双电机回收模式。
在本发明的一些实施例中，控制混合动力系统切换为纯电动模式时，该方法包括：
如图4所示，在单电机模式中，控制发动机1和第一电机14不工作，控制离合器2断开、控制第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13均不制动，将换挡机构9切换至第三状态，控制蓄电池16为第二电机12供电，使第二电机12驱动车轮19转动。单电机模式中，控制发动机1不工作，控制离合器2断开、控制第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13均不制动，换挡拨叉92位于第三位置，切断发动机1和第一电机14与车轮19之间的动力传递，仅由第二电机12驱动车轮19转动。单电机模式下的能量传递方式如图4中的箭头所示，此时蓄电池16放电，经过逆变器15和变压器将直流电转换为三相交流电后驱动第二电机12旋转，第二电机12将电能转换为机械能传递至传动齿轮11、第二齿轮17和第三齿轮18，从而将机械能传递给车轮19，实现第二电机12单独驱动车辆的工作模式。其中，第二电机12既可以正转也可以反转，正转时汽车前行，反转时实现纯电动模式下的倒车功能。
如图5所示，在双电机模式中，控制发动机1不工作、控制离合器2断开、控制第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13均不制动，将换挡机构9切换至第一状态，双电机模式下的能量传递方向如图5中的箭头所示，控制蓄电池16为第一电机14和第二电机12供电，使第一电机14和第二电机12共同驱动车轮19转动。双电机模式用于汽车动力需求较大的工况，此时换挡拨叉92位于第一位置，离合器2断开、第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13不制动，通过第一电机14和第二电机12共同驱动车轮19转动。
如图6所示，在双电机模式中的另一种实现方式中，控制发动机1不工作，控制离合器2断开、控制第二制动器8和第三制动器13不制动，控制第一制动器6制动，将换挡机构9切换至第二状态，该双电机模式下的能量传递方向如图6中的箭头所示，控制蓄电池16为第一电机和第二电机供电，使第一电机14和第二电机12共同驱动车轮19转动。此时换挡拨叉92位于第二位置，第一制动器6制动齿圈5，离合器2、第二制动器8和第三制动器13不工作，蓄电池16为第一电机14和第二电机12供电从而共同驱动车轮19转动。
如图7所示，控制混合动力系统切换为纯发动机模式时，控制发动机1工作、控制离合器2闭合和第三制动器13制动，控制第一制动器6、第二制动器8不制动、控制第一电机14和第二电机12不工作，将换挡机构9切换至第二状态，使发动机驱动车轮19转动。发动机1工作，而第一电机14和第二电机12不工作，仅由发动机1提供动力驱动车轮19转动，完成车辆的起步和行驶。纯发动机模式下的能量传递方向如图7中箭头所示，此时，离合器2闭合，第三制动器13制动第一电机的输出轴，第一制动器6和第二制动器8不工作，换挡拨叉92位于第二位置。发动机1输出机械能后，依次经离合器2、齿圈5、行星轮4和行星架7，将机械能传递至第三换挡齿轮93，第三换挡齿轮93带动换挡轴91转动，从而依次带动齿轮系中的传动齿轮11、第二齿轮17和第三齿轮18转动，从而驱动车轮19，实现纯发动机1模式。在该工作模式下可以实现纯发动机1的起步。当换挡拨叉92切换到第一状态时，可实现纯发动机1的倒车。该工作模式可在蓄电池16电量不足或者电机出现故障不能工作时使用。
在本发明实施例的另一种实现方式中，控制混合动力系统切换为混合驱动模式时，方法包括：
如图8所示，在双电机混合驱动模式中，控制发动机1工作、控制离合器2闭合、控制第一电机14和第二电机12工作，控制第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13不制动，将换挡机构9切换至第二状态，使发动机、第一电机14和第二电机12共同驱动车轮19转动。双电机混合驱动模式下，发动机1、第二电机12和第一电机14共同工作，联合驱动车轮19转动，可以输出较大的功率，提高汽车的动力性能。双电机混合驱动模式下的能量传递方向如图8中的箭头所示，此时离合器2处于闭合状态，第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13均不制动。发动机1输出机械能，经离合器2传递至齿圈5，再依次经过行星轮4、行星架7，而第一电机14则通过中间轴传递其扭矩，经中心轮3和行星轮4传递至行星架7，发动机1和第一电机14的扭矩在行星架7处耦合后，再经第三换挡齿轮93传递至传动齿轮11，同时第二电机12的扭矩也传递至传动齿轮11，两处扭矩均在传动齿轮11上耦合，再经过第二齿轮17和第三齿轮18传递至车轮19，实现发动机1、第二电机12和第一电机14共同驱动车辆行驶。运行该工作模式时，发动机1和第一电机14以无级调速模式工作，在满足行星架输出需求的基础上，通过调整第一电机14的转速来实现发动机1高效工作，即可以通过降低第一电机14转速的方式，在满足行星架转速要求的同时，会使得发动机1的性能得到充分利用。
如图9所示，在单电机混合驱动模式的一种实现方式中，控制发动机1工作、控制离合器2闭合、控制第一电机14工作，第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13不制动，将换挡机构9切换至第二状态，使发动机1和第一电机14驱动车轮转动。该单电机混合驱动模式下的能量传递方向如图9中的箭头所示，此时发动机1和第一电机14联合驱动车轮19转动，蓄电池16不向第二电机12供电，即其不工作，该模式适用于功率需求较小的工况，可节省能源。
如图10所示，在单电机混合驱动模式的另一种实现方式中，控制发动机1工作、控制离合器2闭合、控制第二电机12工作，第二制动器8制动，控制第一制动器6和第三制动器13不制动，将换挡机构9切换至第三状态，使发动机1驱动第一电机14发电为蓄电池16充电，且蓄电池16为第二电机12供电驱动车轮19转动。该单电机混合驱动模式下的能量传递方向如图10中的箭头所示，发动机1不参与驱动车辆行驶，适用于燃油经济性较好的工况，发动机1将机械能传递给第一电机14，第一电机14将机械能转换为电能，产生的电能一部分提供给第二电机12用来驱动车辆行驶，剩下的一部分经过逆变器15和变压器转换成直流电后存入蓄电池16备用。此时离合器2处于闭合状态，第二制动器8制动，第一制动器6和第三制动器13不工作，换挡拨叉92位于第三位置，发动机1的机械能通过离合器2、依次经过齿圈5、行星轮4和中心轮3传递至第一电机14进行发电。第一电机14利用发出的电能提供给第二电机12来驱动车辆行驶，当第二电机12需求电能大于第一电机14发出的电能时，可通过蓄电池16补充。
如图11所示，控制混合动力系统切换为能量回收模式时，在单电机回收模式中，控制发动机1不工作、控制离合器2断开、控制第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13不制动，将换挡机构9切换至第三状态，使车轮19驱动第二电机12发电为蓄电池16充电。该工作模式下车辆为滑行或者制动，该单电机回收模式下的能量传递方向如图11中的箭头所示，此时混合动力系统给车辆提供反向力矩，将车辆的部分动能经由第二电机12转换为电能，存入蓄电池16中备用。其中，在滑行和制动工况下，离合器2和第一制动器6、第二制动器8和第三制动器13均不工作，换挡拨叉92位于第三位置，第二电机12处于发电工作状态，发动机1和第一电机14不工作，汽车的动能依次通过车轮19、第三齿轮18、第二齿轮17和传动齿轮11后将动能传递至第二电机12进行发电，电能通过逆变器15和变压器储存至蓄电池16中。
如图12所示，在双电机回收模式中，控制发动机1不工作、控制离合器2断开、控制第二制动器8和第三制动器13不制动，控制第一制动器6制动，将换挡机构9切换至第一状态，该双电机回收模式下的能量传递方向如图12中的箭头所示，使车轮19驱动第一电机14和第二电机12发电为蓄电池16充电；或者控制发动机1不工作、控制离合器2断开、控制第二制动器8和第三制动器13不制动，控制第一制动器6制动，将换挡机构9切换至第二状态，使车轮19驱动第一电机14和第二电机12发电为蓄电池16充电。该工作模式适用于制动扭矩较大的工况，可以将第一电机14和第二电机12一起调整为发电模式，一起进行能量回收，换挡拨叉92位于第二位置或第一位置，第一制动器6制动，离合器2、第二制动器8和第三制动器13不工作，实现第一电机14和第二电机12共同进行能量回收。
如图13所示，控制混合动力系统切换为驻车发电模式时，控制发动机1工作、控制离合器2闭合，控制第二制动器8制动，控制第一制动器6、第二电机12和第三制动器13不制动，将换挡机构9切换至第三状态，该驻车发电模式下的能量传递方向如图13中的箭头所示，使发动机1驱动第一电机14发电为蓄电池16充电。该工作模式适用于蓄电池16电量较低的工况，此时使第二电机12不工作，在驻车的工况下起动发动机1，由发动机1驱动第一电机14进行发电，并通过逆变器15和变压器将电能转换为直流电存入蓄电池16中，实现了驻车充电的功能。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，所述系统包括：发动机、离合器、行星轮系、传动齿轮、换挡机构、第一制动器、第二制动器、第三制动器、第一电机、第二电机以及用于为所述第一电机和所述第二电机供电的蓄电池；
所述行星轮系包括：齿圈、中心轮、行星轮和行星架，所述中心轮设于所述齿圈内，所述行星轮设置在所述中心轮和所述齿圈之间并与所述中心轮和所述齿圈啮合，所述行星轮可转动地设置在所述行星架上；
所述发动机的输出轴通过所述离合器与所述齿圈同轴连接；所述中心轮与所述第一电机的输出轴通过主轴同轴连接；
所述传动齿轮与所述第二电机的输出轴同轴连接，所述传动齿轮与车轮传动连接；
所述换挡机构能够在第一状态、第二状态和第三状态间切换，当所述换挡机构切换至所述第一状态时，所述换挡机构传动连接所述主轴和所述传动齿轮；当所述换挡机构切换至所述第二状态时，所述换挡机构传动连接所述行星架和所述传动齿轮；当所述换挡机构切换至所述第三状态时，所述传动齿轮与所述主轴和所述行星架断开连接；
所述第一制动器用于制动所述齿圈，所述第二制动器用于制动所述行星架，所述第三制动器用于制动所述第一电机的输出轴。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述主轴上设有第一换挡齿轮，所述第一换挡齿轮与所述主轴同轴连接，当所述换挡机构切换至所述第一状态时，所述第一换挡齿轮与所述传动齿轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述行星架上同轴设有第二换挡齿轮，当所述换挡机构切换至第二状态时，所述第二换挡齿轮与所述传动齿轮传动连接。
4.根据权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述换挡机构包括：换挡拨叉、换挡轴和第三换挡齿轮，所述换挡轴垂直设置在所述传动齿轮的一侧面上，所述换挡拨叉可滑动地设置在所述换挡轴上，所述第三换挡齿轮转动设置在所述换挡拨叉上，且所述第三换挡齿轮的转动轴线与所述换挡轴平行，当所述换挡机构切换至所述第一状态时，所述换挡拨叉位于第一位置，所述第三换挡齿轮与所述第一换挡齿轮啮合；当所述换挡机构切换至所述第二状态时，所述换挡拨叉位于第二位置，所述第三换挡齿轮与所述第二换挡齿轮啮合；当所述换挡机构切换至所述第三状态时，所述换挡拨叉位于第三位置，所述第三换挡齿轮与所述第二换挡齿轮和所述第一换挡齿轮均不啮合。
5.一种混合动力系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制如权利要求1～4任一项所述的混合动力系统切换为纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、能量回收模式或驻车发电模式，所述纯电动模式包括：单电机模式和双电机模式，所述混合驱动模式包括：双电机混合驱动模式和单电机混合驱动模式，所述能量回收模式包括：单电机回收模式和双电机回收模式。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，控制所述混合动力系统切换为所述纯电动模式时，所述方法包括：
在所述单电机模式中，控制所述发动机、所述第一电机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器均不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，控制所述蓄电池为所述第二电机供电，使所述第二电机驱动车轮转动；
在所述双电机模式中，控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器均不制动，将所述换挡机构切换至所述第一状态，控制所述蓄电池为所述第一电机和所述第二电机供电，使所述第一电机和所述第二电机共同驱动车轮转动；
或者控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第二制动器和所述第三制动器不制动，控制所述第一制动器制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，控制所述蓄电池为所述第一电机和所述第二电机供电，使所述第一电机和所述第二电机共同驱动车轮转动。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述混合动力系统切换为所述纯发动机模式时，所述方法包括：控制所述发动机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第三制动器制动，控制所述第一制动器、所述第二制动器不制动，控制所述第一电机和所述第二电机不工作，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使所述发动机驱动车轮转动。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述混合动力系统切换为所述混合驱动模式时，所述方法包括：
在所述双电机混合驱动模式中，控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使所述发动机、所述第一电机和所述第二电机共同驱动车轮转动；
在所述单电机混合驱动模式中，控制所述发动机、所述第一电机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使所述发动机和所述第一电机驱动车轮转动；
或者控制所述发动机、所述第二电机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第二制动器制动，控制所述第一制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，使所述发动机驱动所述第一电机发电为所述蓄电池充电，且所述蓄电池为所述第二电机供电驱动车轮转动。
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述混合动力系统切换为所述能量回收模式时，所述方法包括：
在所述单电机回收模式中，控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，使车轮驱动所述第二电机发电为所述蓄电池充电；
在所述双电机回收模式中，控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第二制动器和所述第三制动器不制动，控制所述第一制动器制动，将所述换挡机构切换至所述第一状态，使车轮驱动所述第一电机和所述第二电机发电为所述蓄电池充电；
或者控制所述发动机不工作，控制所述离合器断开，控制所述第二制动器和所述第三制动器不制动，控制所述第一制动器制动，将所述换挡机构切换至所述第二状态，使车轮驱动所述第一电机和所述第二电机发电为所述蓄电池充电。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述混合动力系统切换为所述驻车发电模式时，所述方法包括：控制所述发动机工作，控制所述离合器闭合，控制所述第二制动器制动，控制所述第一制动器和所述第三制动器不制动，将所述换挡机构切换至所述第三状态，使所述发动机驱动所述第一电机发电为所述蓄电池充电。
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