CN109017265B - 一种混合动力汽车多模耦合四轮驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车多模耦合四轮驱动系统，包括发动机、电动离合器、盘式电机、主驱动电机、传动总成、模式切换执行机构、驱动桥轮间差速器、半轴、驱动轮。其中，传动总成能实现双侧集中、双侧分布、单侧集中和单侧分布式驱动的功能，传动总成中央差速器为非对称式多片离合器差速器。该系统可以根据车辆的复杂行驶工况需求采取多种机电耦合驱动模式并动态分配前后轮驱动力矩，实现单独前轮驱动，单独后轮驱动，前、后轮分布式驱动和前、后轮集中式驱动，解决现有四轮驱动系统的结构缺陷和协调控制各难题，大幅提高整车的动力性、经济性、稳定性和通过性。

Description

一种混合动力汽车多模耦合四轮驱动系统
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其是一种可实现前、后轮集中式驱动与分布式驱动模式耦合于一体的混合动力汽车四轮驱动系统。
背景技术
近几年，能源与污染问题日益严重，发展新能源汽车成为汽车产业持续发展的必然选择。由于混合动力汽车的节能减排效果明显，不会降低车辆的动力性且产业化能力强，在新能源汽车中占据着重要地位。目前，四轮驱动混合动力汽车的驱动模式主要有两种：第一种是发动机与电动机通过机电耦合系统将动力集中式输出，通过分动器或者中央差速器将系统输出的动力分别传递给前驱动桥的轮间差速器和后驱动桥的轮间差速器，轮间差速器再将动力分别输出到两侧车轮，除动力源与传统四轮驱动汽车不同外，其他结构与传统四轮驱动汽车无较大差异，此种四轮驱动模式为轴间集中式驱动；第二种是采用发动机和盘式电机耦合的混合动力系统驱动前驱动桥或者后驱动桥，电动机驱动另外的驱动桥，发动机与电动机分别将动力通过轮间差速器输出到两侧车轮，此种四轮驱动模式为轴间分布式驱动。第一种发动机与电动机将动力耦合后集中输出的方式无法实现前后驱动桥的独立控制，无法满足四轮驱动车辆前后桥动力分配和整车经济性控制的需求；第二种混合动力系统和电动机分别独立驱动前、后驱动桥的驱动模式，对于发动机和电动机性能要求都比较严格，且出现某侧驱动桥动力源出现故障或者驱动轮受困时，车辆只能采用剩余动力源和驱动桥进行驱动，此时原四驱车辆等同于单存前驱或后驱的两驱车辆，甚至动力源的驱动能力要弱于传统两驱车。
发明内容
本发明目的在于提供一种混合动力汽车多模耦合四轮驱动系统，基于发动机、盘式电机和主驱动电机动力耦合的纯电驱动、串/并联混合动力驱动模式，能够实现前轮纯电驱动、前轮混合动力驱动、后轮纯电驱动、四轮纯电驱动、四轮混合动力驱动等多种集中式驱动、分布式驱动以及差动锁止后的前、后轮同步驱动功能，具有可以提高整车的动力性、经济性、稳定性和通过性的功能。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述系统包括离合器、盘式电机、主驱动电机、模式切换执行机构、传动总成、后驱动轮、后半轴、后驱动桥轮间差速器、后传动轴、前传动轴、前驱动轮、前半轴、前驱动桥轮间差速器、发动机；
所述发动机通过离合器与盘式电机连接，盘式电机安装在传动总成的壳体上并与传动总成的输入轴Ⅰ连接；主驱动电机安装在传动总成的壳体上并与传动总成的输入轴Ⅱ连接；前驱动桥轮间差速器通过前传动轴与传动总成的前输出轴连接，前驱动轮通过前半轴与前驱动桥轮间差速器连接；后驱动桥轮间差速器通过后传动轴与传动总成的后输出轴连接；后驱动轮通过后半轴与后驱动桥轮间差速器连接；模式切换执行机构安装在传动总成的壳体上并对传动总成进行调控。实现单主驱动电机后轮驱动模式，单主驱动电机四轮驱动模式，双电机分布式四轮驱动模式，单盘式电机前轮驱动模式，单盘式电机四轮驱动模式，双电机集中式四轮驱动模式，单发动机前轮驱动模式，单发动机四轮驱动模式，发动机与主电动机分布式四轮驱动，发动机与主驱动电动机集中式四轮驱动，发动机与盘式电机前轮驱动模式，发动机与盘式电机集中式四轮驱动模式，发动机、盘式电机和主驱动电机集中式四轮驱动模式和发动机、盘式电机和主驱动电机分布式四轮驱动模式。
进一步的，所述模式切换执行机构由壳体部分和内部传动结构组成；
所述模式切换执行机构的壳体部分包括小型直流电机A、小型直流电机B、角位移传感器B、角位移传感器A和模式切换执行机构壳体；两个小型直流电机A、B平行安装在模式切换执行机构壳体同侧；两个角位移传感器A、B安装在模式切换执行机构相互垂直的两个侧面，角位移传感器A用来测量小型直流电机A的转动角度，角位移传感器B来测量小型直流电机B的旋转角度；
所述模式切换执行机构的内部传动结构包括扇形涡轮A、蜗杆A、蜗杆B、扇形涡轮B、轴、摇臂、摇臂座、扇形齿轮、拨转轴、拨指A、齿轮轴；小型直流电机A、蜗杆B、扇形涡轮B、轴、摇臂、摇臂座和角位移传感器A为选模传动组件；当执行选模指令时，小型直流电机A根据控制指令旋转并带动蜗杆B旋转，蜗杆B带动扇形涡轮B旋转，扇形涡轮B通过轴和摇臂带动摇臂座上下移动，摇臂座带动转轴和转轴上的拨指在竖直方向上移动来选择模式；角位移传感器A安装在轴上；
小型直流电机B、蜗杆A、扇形涡轮A、齿轮轴、扇形齿轮、拨转轴、拨指A和角位移传感器B为执行变模传动组件；小型直流电机B通过蜗杆A、扇形涡轮A、齿轮轴、扇形齿轮和拨转轴将动力传递给拨指A，角位移传感器B安装在齿轮轴上。
进一步的，所述传动总成包括拨叉A、拨叉轴A、滚针轴承A、角接触轴承A、拨指B、角接触轴承B、滚针轴承B、拨叉轴B、输入轴Ⅱ、主驱动电机主动齿轮、拨叉B、主驱动电机从动齿轮、滚针轴承C、中间轴、角接触轴承C、集中式主动齿轮A、分布式主动齿轮A、同步器、后输出轴、角接触轴承D、分布式从动齿轮A、角接触轴承E、角接触轴承F、中央差速器外齿圈、集中式从动齿轮A、中央差速器行星齿轮、中央差速器太阳轮、中央差速器行星架、角接触轴承G、离合器外片、离合器内片、角接触轴承H、分布式从动齿轮B、前输出轴、角接触轴承I、集中式从动齿轮B、集中式主动齿轮B、角接触轴承J、输入轴Ⅰ、滚针轴承D、分布式主动齿轮B和同步器；
所述输入轴Ⅰ通过角接触轴承J和角接触轴承A固定在传动总成壳体上；分布式主动齿轮B和集中式主动齿轮B分别通过滚针轴承D和滚针轴承A安装在输入轴Ⅰ上；同步器安装在集中式主动齿轮B和分布式主动齿轮B之间，并通过花键固定在输入轴Ⅰ上；前输出轴通过角接触轴承I和角接触轴承H固定在传动总成壳体上，分布式从动齿轮B固定在前输出轴上，并与分布式主动齿轮B啮合，中央差速器太阳轮安装在前输出轴上；后输出轴通过角接触轴承F和角接触轴承D固定在传动总成壳体上，分布式从动齿轮A安装在后输出轴上并与分布式主动齿轮A啮合，中央差速器外齿圈与后输出轴相连、集中式主动齿轮A与集中式从动齿轮A安装在中央差速器行星架的外部，并分别与集中式主动齿轮A和集中式主动齿轮B啮合，中央差速器太阳轮安装在中央差速器行星架内部；中央差速器多片离合器外片与中央差速器行星架相连，内片与前输出轴相连，当离合器被压紧后，中央差速器锁止，此时前输出轴、后输出轴同步输出；拨叉A安装在拨叉轴A上并与同步器上的接合套相连，拨叉B安装在拨叉轴B上并与同步器上的接合套相连；拨指B置于拨叉轴A的拨块和拨叉轴B的拨块之间；当拨指B转动时拨动拨叉轴A和拨叉轴B轴向滑动，拨叉轴A和拨叉轴B上的拨叉A和拨叉B拨动接合套实现变模。
进一步的，所述中央差速器为非对称式行星齿轮差速器，有多片离合器式差速锁，包括外齿圈、太阳轮、行星轮、行星架，离合器内片、离合器外片；外齿圈与后输出轴相连；太阳轮与前输出轴相连；行星架上安装有行星轮、离合器外片和两个集中式从动齿轮，行星架一侧通过角接触轴承与前输出轴固定和另一端通过角接触轴承与后输出轴固定；行星轮与外齿圈和太阳轮啮合；离合器内片安装在前输出轴上。当系统采用集中式驱动模式时，动力由集中式从动齿轮传递至行星架，行星架将动力经行星轮传递至太阳轮和外齿圈，在差速锁未锁止的情况下，太阳轮和外齿圈按不同比例将动力传递至前后驱动桥，当差速锁锁止后及多片式离合器压紧后，前输出轴与行星架近似于刚性连接，此时行星轮系只有1个自由度，中央差速器将驱动力全部传递至前、后驱动桥，当一侧驱动桥的驱动力出现失效情况，剩余动力将全部传递至未失效一侧。
进一步的，所述系统具有多种驱动模式；
当主驱动电机侧同步器接合套与主驱动电机侧的分布式主动齿轮接合，发动机侧同步器接合套处于空挡位置时，整个系统处于主驱动电机单独驱动后轮的后驱模式；
当离合器接合，发动机侧同步器的接合套与发动机侧的分布式主动齿轮接合，主驱动电机侧的同步器接合套处于空挡位置，并且盘式电机不工作时，系统处于发动机单独驱动前轮的前驱模式；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的集中式主动齿轮接合，发动机侧同步器接合套处于空挡位置时，系统处于主驱动电机单独驱动四轮的集中式四驱模式；
当离合器接合，发动机侧的同步器接合套与发动机侧的集中式主动齿轮接合，盘式电机不工作，主驱动电机侧的同步器接合套处于空挡位置时，系统处于发动机单独驱动四轮的集中式四驱模式；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的集中式主动齿轮接合，离合器未接合，发动机侧同步器的接合套与发动机侧的集中式主动齿轮接合时，系统处于主驱动电机和盘式电机并联集中式驱动四轮的四驱模式；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的分布式主动齿轮接合，离合器未接合，发动机侧同步器的接合套与发动机侧的分布式主动齿轮接合，系统处于主驱动电机和盘式电机并联分布式驱动四轮的四驱模式；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的集中式主动齿轮接合，离合器接合，发动机侧的同步器接合套与发动机侧的集中式主动齿轮接合时，系统处于主驱动电机与发动机并联集中式驱动四轮的四驱模式，此时盘式电机可以作为发电机，给整车供电；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的分布式主动齿轮接合，离合器接合，发动机侧的同步器接合套与发动机侧的分布式主动齿轮接合时，系统处于主驱动电机与发动机并联分布式驱动四轮的四驱模式，此时盘式电机可以处于发电模式，给整车供电；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的集中式主动齿轮接合，离合器接合，盘式电机处于驱动模式，发动机侧的同步器接合套与发动机侧的集中式主动齿轮接合时，系统处于主驱动电机、盘式电机与发动机并联集中式驱动四轮的四驱模式。；
当主驱动电机侧的同步器接合套与主驱动电机侧的分布式主动齿轮接合，离合器接合，盘式电机处于驱动模式，发动机侧的同步器接合套与发动机侧的分布式主动齿轮接合时，系统处于主驱动电机、盘式电机与发动机并联分布式驱动四轮的四驱模式；
当系统处于集中式四轮驱动模式时，在中央差速器差速锁止后，可以将动力源的大部分动力传递给前驱动桥或者后驱动桥。
工作过程大致如下：
当车辆起步时，可以采用前、后驱动桥分布式驱动模式，利用两个电动机分别驱动前驱动桥和后驱动桥，此种模式可以对车辆前、后桥的输出力矩进行主动调控。由于车辆起步，导致载荷后移，所以后驱动轮较前驱动轮可以提供更大的地面驱动力，此时可以分配给后轮较大的驱动力矩，前轮较小的驱动力矩，在保证驱动轮不滑转的情况下获得更强的驱动能力。在高速行驶时，车辆动力学特性显著，可以采用发动机作为单独的动力源或者发动机与电动机并联作为混合动力源进行驱动，若驱动模式为分布式，则可实现前、后驱动桥的独立控制，提高车辆的稳定性；低速行驶时，当车辆某一侧驱动轮受限，可以采用混合动力集中式驱动并将中央差速器锁止，将整个驱动系统的绝大部分动力输出到非受限驱动轮，从而保证整车的正常驱动能力，提高通过性。所述的多模耦合四轮驱动系统可以进行前、后桥集中式与分布式驱动模式的切换，弥补了当前混动汽车四轮驱动系统单独采用集中式或分布式驱动模式的缺点，为高性能混合动力汽车提供了更大的发展空间。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、可以实现后轮驱动功能、前轮驱动功能、集中式四轮驱动功能和分布式四轮驱动功能的驱动系统，可以实现单动力源集中式驱动、单动力源分布式驱动、双动力源集中式驱动和双动力源分布式驱动以及三动力源集中式驱动和三动力源分布式驱动等多种混合动力和纯电驱动模式。
2、具有多种模式切换功能，可以行驶工况实现灵活的模式切换，既能够保证车辆的经济性和稳定性，还能保证动力性和通过性，为四轮驱动混合动力汽车的发展提供更好的驱动系统。
3、当整车在恶劣路面上低速行驶时，可采用四轮集中式驱动模式，并将中央差速器差速锁锁止，此时该系统能将发动机与电动机的绝大部分动力传递给未受限驱动桥，可以大幅增加车辆的脱困能力。
附图说明
图1为本发明系统的结构原理图。
图2为本发明系统的变模执行机构壳体及附件结构图。
图3为本发明系统的变模执行机构图。
图4为本发明系统的传动总成原理图。
图5为本发明系统的主驱动电机后轮驱动模式动力传递图。
图6为本发明系统的发动机前轮驱动模式动力传递图。
图7为本发明系统的主驱动电机集中式驱动模式动力传递图。
图8为本发明系统的发动机集中式驱动模式动力传递图。
图9为本发明系统的主驱动电机与盘式电机并联集中式驱动模式动力传递图。
图10为本发明系统的主驱动电机与盘式电机分布式驱动模式动力传递图。
图11为本发明系统的主驱动电机与发动机并联集中式驱动模式动力传递图。
图12为本发明系统的主驱动电机与发动机分布式驱动模式动力传递图。
图13为本发明系统的主驱动电机、盘式电机和发动机并联集中式驱动模式动力传递图。
图14为本发明系统的主驱动电机和发动机与盘式电机并联分布式驱动模式动力传递图。
附图标号：1-离合器、2-盘式电机、3-主驱动电机、4-模式切换执行机构、5-传动总成、6-后驱动轮、7-后半轴、8-后驱动桥轮间差速器、9-后传动轴、10-前传动轴、11-前驱动轮、12-前半轴、13-前驱动桥轮间差速器、14-发动机、401-模式切换执行机构壳体、402-角位移传感器B、403-小型直流电机A、404-小型直流电机B、405-角位移传感器A、406-扇形涡轮A、407-蜗杆A、408-蜗杆B、409-扇形涡轮B、410-轴、411-摇臂、412-摇臂座、413-扇形齿轮、414-拨转轴、415-拨指A、416-齿轮轴；501-拨叉A、502-拨叉轴A、503-滚针轴承A、504-角接触轴承A、505-拨指B、506-角接触轴承B、507-滚针轴承B、508-拨叉轴B、509-输入轴Ⅱ、510-主驱动电机主动齿轮、511-拨叉B、512-主驱动电机从动齿轮、513-滚针轴承C、514-中间轴、515-角接触轴承C、516-集中式主动齿轮A、517-分布式主动齿轮A、518-同步器、519-后输出轴、520-角接触轴承D、521-分布式从动齿轮A、522-角接触轴承E、523-角接触轴承F、524-中央差速器外齿圈、525-集中式从动齿轮A、526-中央差速器行星齿轮、527-中央差速器太阳轮、528-中央差速器行星架、529-角接触轴承G、530-离合器外片、531-离合器内片、532-角接触轴承H、533-分布式从动齿轮B、534-前输出轴、535-角接触轴承I、536-集中式从动齿轮B、537-集中式主动齿轮B、538-角接触轴承J、539-输入轴Ⅰ、540-滚针轴承D、541-分布式主动齿轮B、542-同步器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明所述系统包括离合器1、盘式电机2、主驱动电机3、模式切换执行机构4、传动总成5、后驱动轮6、后半轴7、后驱动桥轮间差速器8、后传动轴9、前传动轴10、前驱动轮11、前半轴12、前驱动桥轮间差速器13、发动机14；所述发动机通过离合器与盘式电机连接，盘式电机安装在传动总成的壳体上并与传动总成的输入轴Ⅰ连接；主驱动电机安装在传动总成的壳体上并与传动总成的输入轴Ⅱ连接；前驱动桥轮间差速器通过前传动轴与传动总成的前输出轴连接，前驱动轮通过前半轴与前驱动桥轮间差速器连接；后驱动桥轮间差速器通过后传动轴与传动总成的后输出轴连接；后驱动轮通过后半轴与后驱动桥轮间差速器连接；模式切换执行机构安装在传动总成的壳体上并对传动总成进行调控。
如图2所示，所述模式切换执行机构由壳体部分和内部传动结构组成；壳体部分包括小型直流电机A403、小型直流电机B404、角位移传感器B402、角位移传感器A405和模式切换执行机构壳体401；两个小型直流电机A、B平行安装在模式切换执行机构壳体同侧；两个角位移传感器A、B安装在模式切换执行机构相互垂直的两个侧面，角位移传感器A用来测量小型直流电机A的转动角度，角位移传感器B来测量小型直流电机B的旋转角度；
如图3所示，内部传动结构包括扇形涡轮A406、蜗杆A407、蜗杆B408、扇形涡轮B409、轴410、摇臂411、摇臂座412、扇形齿轮413、拨转轴414、拨指A415、齿轮轴416；小型直流电机A、蜗杆B、扇形涡轮B、轴、摇臂、摇臂座和角位移传感器A为选模传动组件；当执行选模指令时，小型直流电机A根据控制指令旋转并带动蜗杆B旋转，蜗杆B带动扇形涡轮B旋转，扇形涡轮B通过轴和摇臂带动摇臂座上下移动，摇臂座带动转轴和转轴上的拨指在竖直方向上移动来选择模式；角位移传感器A安装在轴上；小型直流电机B、蜗杆A、扇形涡轮A、齿轮轴、扇形齿轮、拨转轴、拨指和角位移传感器B为执行变模传动组件；小型直流电机B通过蜗杆A、扇形涡轮A、齿轮轴、扇形齿轮和拨转轴将动力传递给拨指，角位移传感器B安装在齿轮轴上。
如图4所示，所述传动总成包括拨叉A501、拨叉轴A502、滚针轴承A503、角接触轴承A504、拨指B505、角接触轴承B506、滚针轴承B507、拨叉轴B508、输入轴Ⅱ509、主驱动电机主动齿轮510、拨叉B511、主驱动电机从动齿轮512、滚针轴承C513、中间轴514、角接触轴承C515、集中式主动齿轮A516、分布式主动齿轮A517、同步器518、后输出轴519、角接触轴承D520、分布式从动齿轮A521、角接触轴承E522、角接触轴承F523、中央差速器外齿圈524、集中式从动齿轮A525、中央差速器行星齿轮526、中央差速器太阳轮527、中央差速器行星架528、角接触轴承G529、离合器外片530、离合器内片531、角接触轴承H532、分布式从动齿轮B533、前输出轴534、角接触轴承I535、集中式从动齿轮B536、集中式主动齿轮B537、角接触轴承J538、输入轴Ⅰ539、滚针轴承D540、分布式主动齿轮B541和同步器542；所述输入轴Ⅰ通过角接触轴承J和角接触轴承A固定在传动总成壳体上；分布式主动齿轮B和集中式主动齿轮B分别通过滚针轴承D和滚针轴承A安装在输入轴Ⅰ上；同步器安装在集中式主动齿轮B和分布式主动齿轮B之间，并通过花键固定在输入轴Ⅰ上；前输出轴通过角接触轴承I和角接触轴承H固定在传动总成壳体上，分布式从动齿轮B固定在前输出轴上，并与分布式主动齿轮B啮合，中央差速器太阳轮安装在前输出轴上；后输出轴通过角接触轴承F和角接触轴承D固定在传动总成壳体上，分布式从动齿轮A安装在后输出轴上并与分布式主动齿轮A啮合，中央差速器外齿圈与后输出轴相连、集中式主动齿轮A与集中式从动齿轮A安装在中央差速器行星架的外部，并分别与集中式主动齿轮A和集中式主动齿轮B啮合，中央差速器太阳轮安装在中央差速器行星架内部。中央差速器多片离合器外片与中央差速器行星架相连，内片与前输出轴相连，当离合器被压紧后，中央差速器锁止，此时前输出轴、后输出轴同步输出；拨叉A安装在拨叉轴A上并与同步器上的接合套相连，拨叉B安装在拨叉轴B上并与同步器上的接合套相连；拨指置于拨叉轴A的拨块和拨叉轴B的拨块之间；当拨指转动时拨动拨叉轴A和拨叉轴B轴向滑动，拨叉轴A和拨叉轴B上的拨叉A和拨叉B拨动接合套实现变模。
所述中央差速器为非对称式行星齿轮差速器，有多片离合器式差速锁，包括外齿圈、太阳轮、行星轮、行星架，离合器内片、离合器外片；外齿圈与后输出轴相连；太阳轮与前输出轴相连；行星架上安装有行星轮、离合器外片和两个集中式从动齿轮，行星架一侧通过角接触轴承与前输出轴固定和另一端通过角接触轴承与后输出轴固定；行星轮与外齿圈和太阳轮啮合；离合器内片安装在前输出轴上。当系统采用集中式驱动模式时，动力由集中式从动齿轮传递至行星架，行星架将动力经行星轮传递至太阳轮和外齿圈。
下面结合图5-14对不同的驱动模式进行说明：
如图5所示，当驱动模式为主驱动电机单独驱动后轮时，主驱动电机经过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机从动齿轮、中间轴、同步器、分布式主动齿轮A、分布式从动齿轮A、后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴将动力传递至后驱动轮。此驱动模式仅为后轮驱动。此驱动模式可以根据车辆对动力性和经济型需求，在车辆起步和低速行驶时使用，此时可以充分发挥主驱动电机性能。
如图6所示，当驱动模式为发动机独立驱动前轮时，发动机通过离合器、盘式电机、输入轴Ⅰ、同步器、分布式主动齿轮B、分布式从动齿轮B、前输出轴、前传动轴、前驱动桥轮间差速器和前半轴将动力传递至前驱动轮。此驱动模式仅为前轮驱动并根据发动机的特性仅在车辆高速行驶时使用，能大幅减小油耗。车辆轻载时，在此驱动模式下也可以通过盘式电机发电，来给车辆供电或者给电池组充电。
如图7所示，当驱动模式为主驱动电机集中式四轮驱动时，主驱动电机通过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机从动齿轮、中间轴、同步器、集中式主动齿轮A和集中式从动齿轮A将动力传递给中央差速器。中央差速器将动力通过前输出轴，前传动轴，前驱动桥轮间差速器和前半轴传递至前驱动轮；通过后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴传递至后驱动轮。此驱动模式为四轮驱动，在低速行驶时，当路面条件不好和需要大驱动力的条件下可以选择。此驱动模式可以最大限度的发挥主驱动电机的动力，在中央差速器锁止的情况下还可以将主驱动电机的动力全部传递至前驱动轮或者后驱动轮。
如图8所示，当驱动模式为发动机集中式四轮驱动时，发动机通过离合器、盘式电机、输入轴Ⅰ、同步器、集中式主动齿轮B和集中式从动齿轮B将动力传递至中央差速器。中央差速器将动力通过前输出轴，前传动轴，前驱动桥轮间差速器和前半轴传递至前驱动轮；通过后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴传递至后驱动轮。此驱动模式为四轮驱动，在中高速行驶时，当路面条件不好或需要大驱动力的情况下可以选择，此驱动模式可以最大限度的发挥出发动机的动力，在中央差速器锁止的情况下还可以将发动机的动力全部传递至前驱动轮或者后驱动轮。在此驱动模式下，也可以通过盘式电机发电来给车辆或电池组提供电能。
如图9所示，当驱动模式为主驱动电机和盘式电机并联集中式驱动时，主驱动电机通过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机从动齿轮、中间轴、同步器、集中式主动齿轮A和集中式从动齿轮A将动力传递给中央差速器；盘式电机通过输入轴Ⅰ、同步器、集中式主动齿轮B和集中式从动齿轮B将动力传递至中央差速器中央差速器。中央差速器将动力通过前输出轴，前传动轴，前驱动桥轮间差速器和前半轴传递至前驱动轮；通过后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴传递至后驱动轮。此驱动模式为双电机并联集中式四轮驱动，在起步或者低速行驶需要大力矩输出时可选择，在中央差速器锁止的情况下还可以将两个电机的动力全部传递至前驱动轮或者后驱动轮。
如图10所示，当驱动模式为主驱动电机和盘式电机并联分布式驱动时，主驱动电机经过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机从动齿轮、中间轴、同步器、分布式主动齿轮A、分布式从动齿轮A、后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴将动力传递至后驱动轮。盘式电机通过输入轴Ⅰ、同步器、分布式主动齿轮B、分布式从动齿轮B、前输出轴、前传动轴、前驱动桥轮间差速器和前半轴将动力传递至前驱动轮。此驱动模式为前后驱动轮分布式独立驱动，在此模式下可以实现灵活的动力分配控制。
如图11所示，当驱动模式为主驱动电机和发动机并联集中式驱动时，主驱动电机通过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机从动齿轮、中间轴、同步器、集中式主动齿轮A和集中式从动齿轮A将动力传递给中央差速器。发动机通过离合器、盘式电机、输入轴Ⅰ、同步器、集中式主动齿轮B和集中式从动齿轮B将动力传递至中央差速器。中央差速器将动力通过前输出轴，前传动轴，前驱动桥轮间差速器和前半轴传递至前驱动轮；通过后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴传递至后驱动轮。此驱动模式可在车辆需要大力矩起步、脱困和爬坡输出时使用，能够充分利用发动机和主驱动电机的动力；在中央差速器锁止后，可以将发动机和主驱动电机的动力全部传递至前驱动轮或者后驱动轮。
如图12所示，当驱动模式为主驱动电机和发动机并联分布式驱动时，主驱动电机3经过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机行动齿轮C、中间轴、同步器、分布式主动齿轮A、分布式从动齿轮A、后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴将动力传递至后驱动轮。发动机通过离合器、盘式电机、输入轴Ⅰ、同步器、分布式主动齿轮B、分布式从动齿轮B、前输出轴、前传动轴、前驱动桥轮间差速器和前半轴将动力传递至前驱动轮。在此驱动模式下，可以通过对发动机和主驱动电机的力矩进行独立控制，能够减少发动机油耗并使整车综合效率得到进一步提高。
如图13所示，当驱动模式为发动机、盘式电机和主驱动电机并联集中式驱动时，主驱动电机通过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机从动齿轮、中间轴、同步器、集中式主动齿轮A和集中式从动齿轮A将动力传递给中央差速器。发动机和盘式电机通过离合器实现动力耦合，然后经过输入轴Ⅰ、同步器、集中式主动齿轮B和集中式从动齿轮B将动力传递至中央差速器中央差速器。中央差速器将动力通过前输出轴，前传动轴，前驱动桥轮间差速器和前半轴传递至前驱动轮；通过后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴传递至后驱动轮。此驱动模式车辆的三个动力源同时工作，是车辆具有最大动力的驱动模式，当中央差速器差动锁止后，能将三个动力源的大部分动力传递至前驱动轮或者后驱动轮，极大的增加车辆的脱困能力。
如图14所示，当驱动模式为发动机、盘式电机和主驱动电机并联分布式驱动时，主驱动电机经过主驱动电机主动齿轮、主驱动电机行动齿轮、中间轴、同步器、分布式主动齿轮A、分布式从动齿轮A、后输出轴、后传动轴、后驱动桥轮间差速器和后半轴将动力传递至后驱动轮。发动机和盘式电机通过离合器实现动力耦合，然后经过输入轴Ⅰ、同步器、分布式主动齿轮B、分布式从动齿轮B、前输出轴、前传动轴、前驱动桥轮间差速器和前半轴将动力传递至前驱动轮。此驱动模式为分布式四轮驱动最大动力模式，当处于分布式驱动适用环境并需要大动力时可采用此种模式。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种混合动力汽车多模耦合四轮驱动系统，其特征在于：所述系统包括离合器、盘式电机、主驱动电机、模式切换执行机构、传动总成、后驱动轮、后半轴、后驱动桥轮间差速器、后传动轴、前传动轴、前驱动轮、前半轴、前驱动桥轮间差速器、发动机；
所述发动机通过离合器与盘式电机连接，盘式电机安装在传动总成的壳体上并与传动总成的输入轴I连接；主驱动电机安装在传动总成的壳体上并与传动总成的输入轴Ⅱ连接；前驱动桥轮间差速器通过前传动轴与传动总成的前输出轴连接，前驱动轮通过前半轴与前驱动桥轮间差速器连接；后驱动桥轮间差速器通过后传动轴与传动总成的后输出轴连接；后驱动轮通过后半轴与后驱动桥轮间差速器连接；模式切换执行机构安装在传动总成的壳体上并对传动总成进行调控，实现单主驱动电机后轮驱动模式，单主驱动电机四轮驱动模式，双电机分布式四轮驱动模式，单盘式电机前轮驱动模式，单盘式电机四轮驱动模式，双电机集中式四轮驱动模式，单发动机前轮驱动模式，单发动机四轮驱动模式，发动机与主电动机分布式四轮驱动，发动机与主驱动电动机集中式四轮驱动，发动机与盘式电机前轮驱动模式，发动机与盘式电机集中式四轮驱动模式，发动机、盘式电机和主驱动电机集中式四轮驱动模式和发动机、盘式电机和主驱动电机分布式四轮驱动模式；
所述模式切换执行机构由壳体部分和内部传动结构组成；所述模式切换执行机构的壳体部分包括小型直流电机A、小型直流电机B、角位移传感器B、角位移传感器A和模式切换执行机构壳体；两个小型直流电机A、B平行安装在模式切换执行机构壳体同侧；两个角位移传感器A、B安装在模式切换执行机构相互垂直的两个侧面，角位移传感器A用来测量小型直流电机A的转动角度，角位移传感器B来测量小型直流电机B的旋转角度；
所述模式切换执行机构的内部传动结构包括扇形蜗轮 A、蜗杆A、蜗杆B、扇形蜗轮 B、轴、摇臂、摇臂座、扇形齿轮、拨转轴、拨指A、齿轮轴；小型直流电机A、蜗杆B、扇形蜗轮 B、轴、摇臂、摇臂座和角位移传感器A为选模传动组件；当执行选模指令时，小型直流电机A根据控制指令旋转并带动蜗杆B旋转，蜗杆B带动扇形蜗轮 B旋转，扇形蜗轮 B通过轴和摇臂带动摇臂座上下移动，摇臂座带动转轴和转轴上的拨指在竖直方向上移动来选择模式；角位移传感器A安装在轴上；
小型直流电机B、蜗杆A、扇形蜗轮 A、齿轮轴、扇形齿轮、拨转轴、拨指A和角位移传感器B为执行变模传动组件；小型直流电机B通过蜗杆A、扇形蜗轮 A、齿轮轴、扇形齿轮和拨转轴将动力传递给拨指A，角位移传感器B安装在齿轮轴上；
所述传动总成包括拨叉A、拨叉轴A、滚针轴承A、角接触轴承A、拨指B、角接触轴承B、滚针轴承B、拨叉轴B、输入轴II、主驱动电机主动齿轮、拨叉B、主驱动电机从动齿轮、滚针轴承C、中间轴、角接触轴承C、集中式主动齿轮A、分布式主动齿轮A、同步器、后输出轴、角接触轴承D、分布式从动齿轮A、角接触轴承E、角接触轴承F、中央差速器外齿圈、集中式从动齿轮A、中央差速器行星齿轮、中央差速器太阳轮、中央差速器行星架、角接触轴承G、离合器外片、离合器内片、角接触轴承H、分布式从动齿轮B、前输出轴、角接触轴承I、集中式从动齿轮B、集中式主动齿轮B、角接触轴承J、输入轴I、滚针轴承D、分布式主动齿轮B和同步器；
所述输入轴I通过角接触轴承J和角接触轴承A固定在传动总成壳体上；分布式主动齿轮B和集中式主动齿轮B分别通过滚针轴承D和滚针轴承A安装在输入轴I上；同步器安装在集中式主动齿轮B和分布式主动齿轮B之间，并通过花键固定在输入轴I上；前输出轴通过角接触轴承I和角接触轴承H固定在传动总成壳体上，分布式从动齿轮B固定在前输出轴上，并与分布式主动齿轮B啮合，中央差速器太阳轮安装在前输出轴上；后输出轴通过角接触轴承F和角接触轴承D固定在传动总成壳体上，分布式从动齿轮A安装在后输出轴上并与分布式主动齿轮A啮合，中央差速器外齿圈与后输出轴相连、集中式主动齿轮A与集中式从动齿轮A安装在中央差速器行星架的外部，并分别与集中式主动齿轮A和集中式主动齿轮B啮合，中央差速器太阳轮安装在中央差速器行星架内部；中央差速器多片离合器外片与中央差速器行星架相连，内片与前输出轴相连，当离合器被压紧后,中央差速器锁止，此时前输出轴、后输出轴同步输出：拨叉A安装在拨叉轴A上并与同步器上的接合套相连，拨叉B安装在拨叉轴B上并与同步器上的接合套相连；拨指B置于拨叉轴A的拨块和拨叉轴B的拨块之间；当拨指B转动时拨动拨叉轴A和拨叉轴B轴向滑动，拨叉轴A和拨叉轴B上的拨叉A和拨叉B拨动接合套实现变模。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车多模耦合四轮驱动系统，其特征在于：所述中央差速器为非对称式行星齿轮差速器，有多片离合器式差速锁，包括外齿圈、太阳轮、行星轮、行星架，离合器内片、离合器外片；外齿圈与后输出轴相连；太阳轮与前输出轴相连；行星架上安装有行星轮、离合器外片和两个集中式从动齿轮，行星架一侧通过角接触轴承与前输出轴固定和另一端通过角接触轴承与后输出轴固定；行星轮与外齿圈和太阳轮啮合；离合器内片安装在前输出轴上：当系统采用集中式驱动模式时，动力由集中式从动齿轮传递至行星架，行星架将动力经行星轮传递至太阳轮和外齿圈。
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