CN109177716B - 用于混合动力车辆的动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于混合动力车辆的动力系统，涉及混合动力车辆领域。本发明的用于混合动力车辆的动力系统，由于采用相互配合的第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，其中第一太阳轮随第一输入轴转动，第二太阳轮与第一输入轴相互独立，第二太阳轮通过第一制动器、第二制动器和第二离合器以实现不同的运动状态，以提供不同的传动比，使动力系统不仅结构简单、成本低，而且适应性更强。进一步地，第二电机通过第二行星齿轮机构与输入轴相连，能够通过行星齿轮机构降低第二电机的速度，增加扭矩，以有效减小第二电机的尺寸或提高了车辆加速性能。

Description

用于混合动力车辆的动力系统
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域，特别是涉及一种用于混合动力车辆的动力系统。
背景技术
目前，采用油电混合动力作为车辆动力源越来越成为车辆发展的主流趋势。油电混合动力的车辆，通常包括有一个相比于传统发动机具有较小排量的发动机和一个或者二个电机。一般情况下，当在低速状况下行驶(例如城市路面)或者需要频繁起动的情况下，可以仅通过电机来驱动车辆；当需要高速行驶时可以仅采用发动机来驱动车辆，以达到节省能源的目的。在现有技术中，油电混合动力汽车的混合方式主要包括有串联、并联以及混联三种方式。
现有混合动力车辆中的动力系统的结构比较单一，适应性较差。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种适应性强的用于混合动力车辆的动力系统。
本发明一个进一步的目的是要采用两个行星齿轮机构，实现动力系统的三挡不同的传动比，提高动力系统燃油经济性和加速动力性。
特别地，本发明提供了一种用于混合动力车辆的动力系统，所述动力系统包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、第一输入轴、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、中间轴和差速器；
所述发动机和所述第一电机传动连接，所述第一离合器设置于所述第一电机和所述第一输入轴之间，通过所述第一离合器能够切断或者结合所述第一电机与所述输入轴之间的动力传输；所述第二电机设置在所述第一输入轴上，用于驱动所述第一输入轴转动；
所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星齿轮、第一齿圈和第一行星架；所述第一太阳轮设置于所述第一输入轴上使得所述第一太阳轮随所述第一输入轴转动；所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星齿轮、第二齿圈和第二行星架；所述第二太阳轮与所述第一输入轴相互独立；其中，所述第二齿圈与所述第一行星架固定相连，所述第一齿圈与所述第二行星架固定相连，所述第二齿圈用于传输所述动力系统输出的动力；
所述第一制动器设置在所述第二行星架和所述动力系统的壳体之间；所述第二制动器设置在所述第二太阳轮与所述动力系统的壳体之间，所述第二离合器设置于所述第二太阳轮与所述第一输入轴之间；
所述第二齿圈通过所述动力系统的输出齿轮与所述中间轴传动连接以通过所述中间轴将动力传输至所述差速器。
可选地，所述第二电机通过第三行星齿轮机构与所述第一输入轴相连，所述第三行星齿轮机构包括第三太阳轮、至少一组行星轮、第三齿圈和第三行星架；
其中，所述第三太阳轮、所述第三齿圈或所述第三行星架三个部件中的任意一个相对于所述动力系统的壳体固定，所述第二电机的第二转子与其中一个未固定部件传动连接以向其提供动力，另一个未固定部件与所述第一输入轴传动连接以驱动所述第一输入轴；
优选地，所述第三太阳轮固定于后壳体；所述第三齿圈固定于所述第二电机的第二转子上且随所述第二转子一起转动，所述第二电机通过所述第三行星架将动力传输至所述第一输入轴；
优选地，所述第三太阳轮固定于所述第二电机的第二转子上且随所述第二转子一起转动，所述第三行星架安装于后壳体且相对于所述后壳体固定，所述第二电机通过所述第三齿圈将动力传输至所述第一输入轴；
优选地，所述第三太阳轮通过传动链与所述第二电机的输出轴传动连接，所述第三齿圈安装于后壳体且相对于所述后壳体固定，所述第二电机通过所述第三行星架将动力传输至所述第一输入轴。
可选地，所述第二电机的第二转子通过转子支撑板与所述第三行星齿轮机构中的一个未固定部件传动连接。
可选地，还包括固定安装于前壳体靠近所述第一行星齿轮机构一端的中间支撑板，所述中间支撑板和所述前壳体之间形成一个用于安装所述第一制动器、与所述第一制动器对应的第三执行油缸、所述第二制动器和与所述第二制动器对应的第四执行油缸的空腔结构。
可选地，还包括与所述第一离合器对应的第一执行油缸和与所述第二离合器对应的第二执行油缸；
所述第一执行油缸、所述第二执行油缸、所述第三执行油缸和第四执行油缸均设置于所述前壳体内，所述前壳体内还设置有与所述第一执行油缸、所述第二执行油缸和所述第三执行油缸相连的油道。
可选地，所述输出齿轮通过第一支撑轴承支撑在所述中间支撑板上，所述中间支撑板通过滑动轴承支撑在所述第一行星架上。
可选地，还包括套装于所述第一输入轴外侧的第二输入轴，所述第一输入轴与所述第二输入轴之间相互独立；
所述第二输入轴的一端与所述第二太阳轮相连，其另一端与所述第二离合器相连，所述第二输入轴还与所述第二制动器相连。
可选地，所述动力系统还包括与所述输出齿轮相啮合的被动齿轮和用于刹车的驻车棘轮，其中，所述被动齿轮和所述驻车棘轮为一体化设置。
可选地，所述差速器通过第四行星齿轮机构与所述中间轴的主减速齿轮传动连接，其中，所述第四行星齿轮机构包括第四太阳轮、至少一组行星轮、第四齿圈和第四行星架，所述第四太阳轮、所述第四齿圈或所述第四行星架三个部件中任意一个相对于所述动力系统的壳体固定，所述主减速齿轮与其中一个未固定部件传动连接以向其提供动力，另一个未固定部件与所述差速器的输入端传动连接以驱动所述差速器。
可选地，所述第一执行油缸通过第一分离轴承控制所述第一离合器，所述第二执行油缸通过第二分离轴承控制所述第二离合器。
本发明的用于混合动力车辆的动力系统，由于采用相互配合的第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，其中第一太阳轮随第一输入轴转动，第二太阳轮与第一输入轴相互独立，行星齿轮机构通过第一制动器、第二制动器和第二离合器的结合或脱开(三者之间相互配合)以实现不同的运动状态以提供不同的传动比，使动力系统不仅结构简单、成本低，而且适应性更强。
进一步地，本发明的第二电机通过第三行星齿轮机构与输入轴相连，能够通过行星齿轮机构降低第二电机的速度，增加扭矩，以有效减小第二电机的尺寸或提高了车辆加速性能。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的动力系统的示意性原理图；
图2是根据本发明另一个实施例的动力系统的示意性结构图；
图3是图2所示动力系统的示意性侧视图。
图4是根据本发明动力系统中的差速器通过行星齿轮机构连接到输出齿轮的示意性结构图。
具体实施方式
下面参照图1至图4来描述本发明实施例的动力系统100。
图1是根据本发明一个实施例的动力系统100的示意性原理图。如图1所示，本实施例中的用于混合动力车辆的动力系统100，可适用于两驱和四驱车辆。动力系统100包括发动机13、第一电机101、第二电机102、第一行星齿轮机构105、第二行星齿轮机构104、第一输入轴11、第一离合器7、第二离合器8、第一制动器26、第二制动器5、中间轴和差速器。
发动机13和第一电机101传动连接，第一离合器7设置于第一电机101和第一输入轴11之间，通过第一离合器7能够切断或者结合发动机13和/或第一电机101与输入轴之间的动力传输。具体地，发动机13曲轴末端经双质量飞轮14与驱动轴12连接，连接到第一转子17上的第一离合器7的第一外毂16通过花键与驱动轴12连接，第一外毂16通过第一外毂16支撑轴承10支撑在前端盖15上，双质量飞轮14可为减震器、单质量飞轮或连接盘，通过第一离合器7结合或断开可以切断或连接发动机13的动力传动。
第二电机102与第一输入轴11传动连接，用于驱动第一输入轴11转动。第一行星齿轮机构105包括第一太阳轮38、第一行星齿轮36、第一齿圈41和第一行星架35。第一太阳轮38设置于第一输入轴11上使得第一太阳轮38随第一输入轴11转动。第二行星齿轮机构104包括第二太阳轮52、第二行星齿轮40、第二齿圈44和第二行星架42。第二太阳轮52与第一输入轴11相互独立，其中，第二齿圈44与第一行星架35固定相连或传动连接，第一齿圈41与第二行星架42固定相连或传动连接，第二齿圈44用于传输动力系统100输出的动力。
第一制动器26设置在第二行星架42和动力系统100的壳体之间，第一制动器26的摩擦片之间设有波纹弹簧(图中未画出)，用以减小制动器内毂高速旋转时的拖曳扭矩，提高效率。第二制动器5设置在第二太阳轮52与动力系统100的壳体之间，第二制动器5的摩擦片之间也可同样设有波纹弹簧(图中未画出)，用以减小制动器内毂高速旋转时的拖曳扭矩，提高效率。上述两个制动器根据需要也可采用带式制动器。第二离合器8设置于第二太阳轮52与第一输入轴11之间。用于实现或断开第二太阳轮52与第一输入轴11之间的动力传输。第二齿圈44通过动力系统100的输出齿轮45与中间轴传动连接以通过中间轴将动力传输至差速器。
采用上述结构，可以实现车辆的三档模式，具体如下，当第一制动器26结合，第二制动器5和第二离合器8断开时，第二行星齿轮机构104的第二行星架42通过第一制动器26的结合固定连接在动力系统100的壳体上，由第一行星架35将动力传输至输出轴，此时动力系统100具有一个速度比，此时为一档，可用来协助电机启步或加速。当第二制动器5结合，第一制动器26和第二离合器8断开时，第二太阳轮52通过第二制动器5的结合固定连接在动力系统100的壳体上，由第二齿圈44将动力传输至输出轴，此时动力系统100具有另一个速度比，此时为二挡，可以用来驱动车辆高速巡航或高效发电。当第二离合器8接合，第一制动器26和第二制动器5断开时，第二太阳轮52随输入轴一起转动，此时，两个太阳轮一起随第一输入轴11转动，相当于把第一行星齿轮机构105内部锁死，动力系统100的最终传动比与第一行星齿轮机构105无关，此时为三挡。
图2是根据本发明另一个实施例的动力系统100的示意性结构图。在如图2所示的动力系统100的结构图中，包括但不限于以下结构：驱动半轴1、差速器总成2、差速器支撑轴承3、中间轴支撑轴承4、第二制动器5、第二输入轴6、第一离合器7、第二离合器8、第一内毂9、第一外毂16支撑轴承10、第一输入轴11、驱动轴12、发动机13、双质量飞轮14、前端盖15、第二内毂50、第一外毂16、第一转子17、前壳体18、第一定子19、第一转子连接板20、第一转速传感器21、第一回位弹簧22、第一分离轴承23、第一执行油缸51、后端盖24、第三执行油缸25、第一制动器26、中间支撑板27、后壳体28、固定螺栓29、第二定子30、第二转子31、第二转子连接板32、第二转速传感器33、第二位置传感器34、第一行星架35、第一行星齿轮36、第一行星齿轮盖板37、第二太阳轮52、第一太阳轮38、第二转子连接板支撑轴承39、第二行星齿轮40、第一齿圈41、第二行星架42、输出齿轮45支撑轴承43、第二齿圈44、输出齿轮45、被动齿轮46、被动齿轮支撑轴承47、主动齿轮48、驻车棘轮58、差速器齿圈49、逆变器54、驻车机构53。
参考图2，第一电机101、第一离合器7和第二离合器8均设置于前壳体18的容置空间内。第一电机101的第一转子17经第一离合器7的外毂与第一输入轴11花键连接。第一电机101与前壳体18的内壁之间设有用于对第一电机101进行冷却的冷却水套，具体地，第一定子19外围设有冷却水套，用以冷却第一电机101。前壳体18内还设置有与第一离合器7相对应的第一执行油缸51和与第二离合器8相对应的第二执行油缸，第一执行油缸51、第二执行油缸均设置于前壳体18内，前壳体18内设置有与第一执行油缸51、第二执行油缸相连的油道。第一转子连接板20上固定有第一转速传感器21的旋转部分，用以检测第一电机(发电机)的转速。继续参考图1，第一执行油缸51通过第一分离轴承23控制第一离合器7，第二执行油缸通过第二分离轴承控制第二离合器8。具体地，在接收到接合信号后，第一执行油缸51推动第一分离轴承23使离合器接合，当接合信号消失后，在第一回位弹簧22的作用下，离合器断开。在其他实施例中，第一分离轴承23和第二分离轴承也可为自动变速器(AT)结构的平衡腔结构，在本方案中采用两个分离轴承代替平衡腔结构节省了布置空间。
第一离合器7的第一执行油缸51布置在后端盖24上，压力油通过第一执行油缸51推动第一分离轴承23克服第一回位弹簧22的阻力，使第一离合器7结合。第一离合器7的第一内毂9与第一输入轴11花键连接，使来自发动机13的动力传递至第一输入轴11。第二离合器8的第二内毂50与第二输入轴6花键连接，在第二执行油缸和第二分离轴承的作用下分离和结合，来连接或断开第一输入轴11和第二输入轴6之间的连接。上述离合器的第一分离轴承23或第二分离轴承也可采用平衡腔结构来压紧或松开摩擦片。第二离合器8的第二执行油缸设置在后端盖24上，并且在后端盖24设有油路与制动器、离合器的油缸连接。
动力系统100内还包括一固定安装于前壳体18靠近第二行星齿轮机构104一端的中间支撑，中间支撑板27和前壳体18之间形成一个用于安装第一制动器26、与第一制动器对应的第三执行油缸25、第二制动器5和与第二制动器5对应的第四执行油缸的空腔结构。中间支撑板27通过螺栓固定在后端盖24上，一侧与后端盖24形成密封空间用以布置第一制动器26和第二制动器5，另一侧通过输出齿轮45支撑轴承43连接来支撑输出齿轮45，消除径向和轴向载荷。具体地，中间支撑与前壳体18后端形成相对封闭的腔，第一制动器26、第二制动器5、第三执行油缸25及第四执行油缸都布置在这个腔中，可有效利用这个空间。制动器可为多片离合器式制动器或带式制动器。前壳体18内设置有与第三执行油缸25相连和第四执行油缸相连通的油道。
四个执行油缸采用上述设置，一方面节省了空间；另一方面，压力油通过前壳体18内的油道可直接进入执行油缸，便于高压油密封，同时以缩短油路路线。将上述四个执行油缸采用集中布置的方式，还进一步便于系统高压油油道布置和管理。
继续参考图2，第二齿圈44通过花键与动力系统100的输出齿轮45传动连接，输出齿轮45通过轴承支撑在中间支撑板27上，中间支撑板27的内端面与第二行星架42通过轴承连接。第二齿圈44通过花键与输出齿轮45连接，输出齿轮45内侧通过输出齿轮45支撑轴承43支撑在中间支撑板27上，外侧与中间轴的被动齿轮46啮合来输出动力。被动齿轮46左侧通过被动齿轮支撑轴承47支撑在壳体上，此种支撑方式有利于提高支撑刚度，增大传递扭矩。这样动力就可以由第二行星齿轮机构104的第二齿圈44同步稳定高效地传输至输出齿轮45。在此方案中通过在前壳体18后端面布置中间支撑，然后中间支撑的内端面与第一行星架35通过轴承连接，可有效传递输出齿轮45啮合产生的径向力。进一步地，动力系统100还包括用于刹车的驻车棘轮58，其中，被动齿轮46和驻车棘轮58为一体化设置。被动齿轮46与驻车棘轮58采用一体式的设计结构，有利于节省布置空间，减少零部件的加工，节省成本。
继续参考图1，第二电机102、第一行星齿轮机构105、第二行星齿轮机构104设置于后壳体28的容置空间中，第二电机(驱动电机)102与后壳体28的内壁之间设有用于对第二电机102进行冷却的冷却水套。第一行星齿轮机构105内置在第二转子31的内腔中，缩短了轴向布置长度。第一太阳轮38与第一输入轴11做为一体，第一行星架35与第二齿圈44固定连接或传动连接，第一齿圈41与第二行星架42固定连接或传动连接。第二行星架42与第一制动器26的内转毂连接。第二齿圈44通过花键与输出齿轮45连接。
动力系统100还包括套装于第一输入轴11外侧的第二输入轴6，第一输入轴11与第二输入轴6之间相互独立。第一行星架35通过第二输入轴6、第二离合器8与第一输入轴11相连。第二输入轴6的一端与第二太阳轮52固定连接，其另一端与第二离合器8相连，第二输入轴6还与第一制动器相连。具体地，第二行星齿轮机构104的第二太阳轮52与第二输入轴6可以作为一体。这样通过一根空心轴套在第一输入轴11上连接三个部件，有效的缩短了变速器的径向空间，使布置更加紧凑。第一输入轴11一端通过轴承支撑在变速器的后壳体28上，另一端通过轴承支撑在驱动轴12内。第二输入轴6通过轴承空套在第一输入轴11上，并且与第一输入轴11相互独立。第一输入轴11及第二输入轴6设有油道和油孔，用来冷却、润滑离合器、制动器和轴承。
进一步地，第二电机102通过第三行星齿轮机构与第一输入轴11相连，第三行星齿轮机构包括第三太阳轮、至少一组行星轮、第三齿圈和第三行星架。第三太阳轮、第三齿圈或第三行星架中任意一个部件相对于动力系统100的壳体固定，第二电机102的第二转子31与其中一个未固定部件相连以向其提供动力，另一个未固定部件与第一输入轴11相连以驱动第一输入轴11。具体来说，第二电机102与第一输入轴11之间可以实现六种不同的传动方式，可根据实际需要的传动比、第二电机102尺寸、第二电机102安装位置等选用最合适的传动方式。
在一个优选地实施例中，第三太阳轮固定于后壳体28；第三齿圈固定于第二电机102的第二转子31上且随第二转子31一起转动，第二电机102通过第三行星架将动力传输至第一输入轴11。具体地，第二电机102与第一输入轴11同轴布置。第二电机102的第二转子31通过转子支撑板与第三齿圈固定连接。在本实施例中，采用转子支撑板，把第二电机102的第二转子31与第三齿圈通过花键连接(采用卡环或铆接或固定的方式)，使动力由第二电机102传至第三行星齿轮机构。转子支撑板根据所受力的需要，可采用一个或多个支撑轴承支撑在变速器的后壳体28上。这种布置方式可使第三行星齿轮机构布置在第二转子31的内侧，优化布置空间，缩短了轴向长度。进一步的，根据整车动力需要，可通过改变布置方式来改变电机转子与第三行星齿轮机构的连接方式，来改变电机扭矩与转速输出的传动比来满足整车需求。
在另一个优选地实施例中，第三太阳轮固定于第二电机102的第二转子31上且随第二转子31一起转动，第三行星架安装于后壳体28且相对于后壳体28固定，第二电机102通过第三齿圈将动力传输至第一输入轴11。
在又一个优选地实施例中，第三太阳轮通过传动链与第二电机102的输出轴传动连接，第三齿圈安装于后壳体28且相对于后壳体28固定，第二电机102通过第三行星架将动力传输至第一输入轴11。
本发明的混合动力车辆的动力系统100，由于第二电机102通过第三行星齿轮机构与输入轴传动连接，能够通过行星齿轮机构降低第二电机102的速度，增加扭矩，以有效减小第二电机102的尺寸或提高了车辆加速性能。由于在第二电机102驱动时第一输入轴11与发动机13之间的第一离合器7脱开，减少了发动机13的拖曳阻力，提高了车辆的燃油经济性。
在一个实施例中，变速器壳体内还设置有用于检测第一电机101转速的第一转速传感器21和用于检测第二电机102转速的第二转速传感器33。第二电机102的第二定子30通过固定螺栓29固定在变速器的后壳体28上，第二电机102的第二转子31与转子连接板17固定连接，并通过第二转子连接板支撑轴承39支撑在变速器后壳体28上，第二转子连接板32左侧延伸部分安装有第二转速传感器33(提供控制电机所需信号)，控制第二位置传感器34(提供换挡及系统控制信号)的旋转部分，用以检测第二电机的转速。第二转子连接板32与第一输入轴11花键连接，使其动力可以与发动机13的动力叠加输出。
在一个实施例中，前壳体18与后壳体28通过螺栓或其他连接方式固定连接，以组成一个完整的变速器壳体(或称动力系统100的壳体)。在其他实施例中，整个壳体还可以一体化设置。第一输入轴11的两端分别与第一电机101和第二电机102传动连接。发动机13的曲轴末端经双质量飞轮14与第一电机101的电机输入轴连接。在其他实施例中，双质量飞轮14还可以由减震器、单质量飞轮或连接盘代替。第二行星齿轮机构104的第二齿圈44用于输出动力，与其花键连接的输出齿轮45通过支撑轴承支撑在中间支撑上，然后与中间轴上的被动齿轮46相啮合，将输入动力变速后传给中间轴。第二电机102的第二转子31通过第二转子31支撑板连接到第三行星齿轮机构的第三齿圈上，然后通过支撑轴承支撑在变速器的后壳体28上。第三行星齿轮机构的第三太阳轮固定在变速器的后壳体28上。在本实施例中，第三行星齿轮机构的输出件是第三行星架。第三行星齿轮机构将第二电机102的速度改变后输给第一输入轴11，然后通过第一行星齿轮机构105和第二行星齿轮机构104再将输入速度换挡后输给中间轴。中间轴的主减速齿轮再驱动差速器上的差速器齿圈49，将发动机13和第二电机102的驱动功率传到差速器输出半轴，带动车辆运动。
进一步地，根据传动比的需要，在布置空间内可调整中间轴主减速齿轮与差速器齿圈49的传动比来适应整车需求，有利于平台化开发。
图3是图2所示动力系统100的示意性侧视图。如图3所示，还包括逆变器54和驻车机构53，逆变器54用于把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电，驻车机构53用于相似车辆停止时使其保持在原地不致自动滑动。
图4是根据本发明动力系统100中的差速器通过行星齿轮机构连接到输出齿轮45的示意性结构图。如图4所示，差速器通过第四行星齿轮机构106与中间轴的主减速齿轮传动连接，其中，第四行星齿轮机构106包括第四太阳轮61、至少一组行星轮、第四齿圈63和第四行星架62，第四太阳轮61、第四齿圈63或第四行星架62中任意一个部件相对于动力系统100的壳体固定，主减速齿轮与其中一个未固定部件相连以向其提供动力，另一个未固定部件与差速器的输入端相连以驱动差速器。具体来说，第二电机102与第一输入轴11之间可以实现六种不同的传动方式，可根据实际需要的传动比、第二电机102尺寸、第二电机102安装位置等选用最合适的传动方式。
在一个具体的实施例中，差速器输入端可采用第四行星齿轮机构106与中间轴的主减速齿轮传动连接；其中，第四行星齿轮机构106的第三齿圈固定，动力经第四太阳轮61输入，传至与差速器壳体为一体的第四行星架62，然后动力由差速器输出半轴输出。
以下为本实施例中的动力系统100的多种工作模式，具体如下：
1)发动机13的启动和充电
发动机13经双质量飞轮14、驱动轴12、第一离合器7的第一外毂16与第一转子17相连，发电机转动即可启动发动机13。反之，发动机13运转就可带动发电机给电池充电。因发电机主要功能是发电，而发电机的转速总与发动机13一致，发动机13和发电机的高效转速区应该设计为一致。
2)发动机13单独驱动
发动机13运转时接合第一离合器7，就可将发动机13的全部或部分动力传给第一输入轴11，如果结合第一制动器26，第一齿圈41被固定，第一输入轴11上的第一太阳轮38带动第一行星齿轮36和第一行星架35转动，将动力输出至输出齿轮45带动被动齿轮46转动。根据动力和工况需要，分别改变第一制动器26、第二制动器5和第二离合器8的状态，来改变传动比。
例如，第一制动器26结合时，传动比在13左右，可用于爬坡和起步工况；当第一制动器26脱开，第二制动器5结合传动比在6左右，可用于城市中低速工况，当第二制动器5脱开，第二离合器8结合，速比为一，此处的速比指第一输入轴的转速与输出齿轮45的转速之比。可用于高速巡航，与发动机13的经济区域相适应。
3)电动机单独驱动
脱开第一离合器7，启动第二电机102，有效的避免电驱动时发动机13的拖曳扭矩，提升了效率。第二电机102的第二转子31经第二转子连接板32与第一输入轴11连接，从而带动第一太阳轮38旋转。根据动力和工况需要，分别改变第一制动器26、第二制动器5和第二离合器8的状态，来改变传动比，从而改变输出齿轮45的转速。
4)发动机13和电动机同时驱动
同时启动第二电机102和发动机13，接合第一离合器7，发动机13的扭矩减去拖动第一电机101的扭矩后经第一离合器7传到第一输入轴11上。第二电机102的扭矩也叠加在第一输入轴11上。如果控制第二电机102的扭矩为峰值扭矩，最大输入扭矩(第一输入轴111上)根据下式可知：
Tin＝Tp3+Te
式中：Te是发动机13的输出扭矩；Tp3是第二电机102的输出扭矩；Tin是输入扭矩。
这个扭矩相当于普通发动机13输出扭矩的两倍，可保证汽车良好加速性能。
5)换挡
在发动机13驱动时，接合第一离合器7和第一制动器26，发动机13的扭矩经第一离合器7传到第一输入轴11上。第一太阳轮38为输入轮，齿轮是输出齿轮45，此时速比为i1，为一档。当速度高于设定值时k0，松开第一制动器26，结合第二制动器5，此时速比为i2，为二挡。当速度高于设定值时k1，松开第二制动器5，结合第二离合器8，此时速比为1，为三挡。若齿轮对输出齿轮45、被动齿轮46和主动齿轮48、差速器齿圈49的速比之积id，假定：a＝Z46/Z45(被动齿轮46与输出齿轮45的齿数比，Z指啮合齿轮的齿数)；b＝Z49/Z48；(差速器齿圈49与主动齿轮48的齿数比，Z指啮合齿轮的齿数)，则两者之积是id，id＝a*b，那么发动机13驱动的一挡总速比就为i1*id；二挡总速比为i2*id；三挡总速比id，正好用来驱动车辆高速巡航或高效发电。
6)车辆制动能量回收
在车辆减速制动时，第一制动器26结合，车辆惯性经驱动半轴1、差速器总成2，主动齿轮48、中间轴、输出齿轮45、第二行星齿轮机构104、第一行星齿轮机构105，传至第一输入轴11，带动第二转子31转动发电，实现制动能回收。
综上，本发明的动力系统100至少可实现下表所示几种工作模式：
其中，IGE指发动机13，P1为第一电机101，P3为第二电机102，C0为第一离合器7，C3为第二离合器8，B1为第一制动器26，B2为第二制动器5。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (13)

1.一种用于混合动力车辆的动力系统，其特征在于，所述动力系统包括发动机、第一电机、第二电机、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、第一输入轴、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、中间轴和差速器；
所述发动机和所述第一电机传动连接，所述第一离合器设置于所述第一电机和所述第一输入轴之间，通过所述第一离合器能够切断或者结合所述第一电机与所述输入轴之间的动力传输；所述第二电机设置在所述第一输入轴上，用于驱动所述第一输入轴转动；
所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星齿轮、第一齿圈和第一行星架；所述第一太阳轮设置于所述第一输入轴上使得所述第一太阳轮随所述第一输入轴转动；所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星齿轮、第二齿圈和第二行星架；所述第二太阳轮与所述第一输入轴相互独立；其中，所述第二齿圈与所述第一行星架固定相连，所述第一齿圈与所述第二行星架固定相连，所述第二齿圈用于传输所述动力系统输出的动力；
所述第一制动器设置在所述第二行星架和所述动力系统的壳体之间；所述第二制动器设置在所述第二太阳轮与所述动力系统的壳体之间，所述第二离合器设置于所述第二太阳轮与所述第一输入轴之间；
所述第二齿圈通过所述动力系统的输出齿轮与所述中间轴传动连接以通过所述中间轴将动力传输至所述差速器。
2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，
所述第二电机通过第三行星齿轮机构与所述第一输入轴相连，所述第三行星齿轮机构包括第三太阳轮、至少一组行星轮、第三齿圈和第三行星架；
其中，所述第三太阳轮、所述第三齿圈或所述第三行星架三个部件中的任意一个相对于所述动力系统的壳体固定，所述第二电机的第二转子与其中一个未固定部件传动连接以向其提供动力，另一个未固定部件与所述第一输入轴传动连接以驱动所述第一输入轴。
3.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述第三太阳轮固定于后壳体；所述第三齿圈固定于所述第二电机的第二转子上且随所述第二转子一起转动，所述第二电机通过所述第三行星架将动力传输至所述第一输入轴。
4.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述第三太阳轮固定于所述第二电机的第二转子上且随所述第二转子一起转动，所述第三行星架安装于后壳体且相对于所述后壳体固定，所述第二电机通过所述第三齿圈将动力传输至所述第一输入轴。
5.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述第三太阳轮通过传动链与所述第二电机的输出轴传动连接，所述第三齿圈安装于后壳体且相对于所述后壳体固定，所述第二电机通过所述第三行星架将动力传输至所述第一输入轴。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的动力系统，其特征在于，
所述第二电机的第二转子通过转子支撑板与所述第三行星齿轮机构中的一个未固定部件传动连接。
7.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，
还包括固定安装于前壳体靠近所述第一行星齿轮机构一端的中间支撑板，所述中间支撑板和所述前壳体之间形成一个用于安装所述第一制动器、与所述第一制动器对应的第三执行油缸、所述第二制动器和与所述第二制动器对应的第四执行油缸的空腔结构。
8.根据权利要求7所述的动力系统，其特征在于，
还包括与所述第一离合器对应的第一执行油缸和与所述第二离合器对应的第二执行油缸；
所述第一执行油缸、所述第二执行油缸、所述第三执行油缸和第四执行油缸均设置于所述前壳体内，所述前壳体内还设置有与所述第一执行油缸、所述第二执行油缸和所述第三执行油缸相连的油道。
9.根据权利要求7所述的动力系统，其特征在于，
所述输出齿轮通过第一支撑轴承支撑在所述中间支撑板上，所述中间支撑板通过滑动轴承支撑在所述第一行星架上。
10.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，
还包括套装于所述第一输入轴外侧的第二输入轴，所述第一输入轴与所述第二输入轴之间相互独立；
所述第二输入轴的一端与所述第二太阳轮相连，其另一端与所述第二离合器相连，所述第二输入轴还与所述第二制动器相连。
11.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，
所述动力系统还包括与所述输出齿轮相啮合的被动齿轮和用于刹车的驻车棘轮，其中，所述被动齿轮和所述驻车棘轮为一体化设置。
12.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，
所述差速器通过第四行星齿轮机构与所述中间轴的主减速齿轮传动连接，其中，所述第四行星齿轮机构包括第四太阳轮、至少一组行星轮、第四齿圈和第四行星架，所述第四太阳轮、所述第四齿圈或所述第四行星架三个部件中任意一个相对于所述动力系统的壳体固定，所述主减速齿轮与其中一个未固定部件传动连接以向其提供动力，另一个未固定部件与所述差速器的输入端传动连接以驱动所述差速器。
13.根据权利要求8所述的动力系统，其特征在于，
所述第一执行油缸通过第一分离轴承控制所述第一离合器，所述第二执行油缸通过第二分离轴承控制所述第二离合器。
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