CN109849642B

CN109849642B - 一种多模式的混合动力耦合驱动系统

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Publication number: CN109849642B
Application number: CN201910187770.4A
Authority: CN
Inventors: 赵韩; 刘浩; 邱明明; 张冰战; 曹龙凯; 张义雷
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: CN109849642A

Abstract

本发明涉及一种多模式的混合动力耦合驱动系统。包括发动机、第一电机、第二电机、差速器和传动机构；所述传动机构包括双离合变速机构和单排行星轮机构；所述双离合变速机构包括发动机动力输入轴、输入管轴、发动机动力输出轴、输出管轴和中间轴；所述输入管轴和输出管轴依次空套在发动机动力输出轴上，输入管轴的输出端和输出管轴的输入端之间通过第三离合器连接；单排行星轮机构包括太阳轮、两个以上的行星轮、齿圈和行星架。本发明实现10种工作模式，其中7种模式的传动输出、1种模式的制动、1种模式的倒挡、1种模式的怠速充电，并可实现3个匹配发动机与第一电机驱动的档位，3个匹配第二电机单独驱动的档位。本发明结构简单紧凑，成本低。

Description

一种多模式的混合动力耦合驱动系统

技术领域

本发明属于车辆动力传动技术领域，具体涉及一种多模式的混合动力耦合驱动系统。

背景技术

目前，双电机的混合动力耦合驱动系统最典型的是丰田普锐斯专用的THS混合动力系统，也有如国内外高校联合研制的并联结构单行星排自动变速系统。它们存在的问题是，工作模式的种类较少，无法根据实际工况调整到最贴合实际的工作模式，并且可换档位较少，很难使发动机工作在最佳燃油消耗的工作区间内。

特别是在许多工况下，发动机或电机需单独工作，发动机或电机单独驱动时对档位数量的有一定要求，而上述混合动力装置发动机单独驱动时的档位数量与电机单独驱动时的档位数量较少，影响驾驶员驾驶过程中的直观感受，且不利于燃油或电能消耗的经济性，也有部分可实现发动机或电机多档位单独驱动的混合动力装置，但结构较为松散，齿轮对数太多且同步器较多，传动损耗较大，不适合运用于较小型的车辆，并且这些混合动力装置成本较高。

发明内容

为了提供更多可选择的工作模式，并实现发动机单独驱动时有3个档位、电机单独驱动时有3个档位，本发明提供一种多模式的混合动力耦合驱动系统。

一种多模式的混合动力耦合驱动系统包括发动机1、第一电机4、第二电机8、差速器17和传动机构；

所述传动机构包括双离合变速机构和单排行星轮机构；

所述双离合变速机构包括发动机动力输入轴3、输入管轴9、发动机动力输出轴26、输出管轴23和中间轴20；所述输入管轴9和输出管轴23依次空套在发动机动力输出轴26上，输入管轴9的输出端和输出管轴23的输入端之间通过第三离合器11连接；

所述单排行星轮机构包括太阳轮18、两个以上的行星轮15、齿圈14和行星架16；

发动机1的输出轴通过第一离合器2连接着第一电机4的转子轴一端，第一电机4的转子轴另一端连接着发动机动力输入轴3的一端，发动机动力输入轴3上固定设有齿轮A5，发动机动力输入轴3的另一端通过第二离合器6连接着发动机动力输出轴26的一端，与第二离合器6相邻的发动机动力输出轴26上设有第一锁止器27，发动机动力输出轴26的另一端固定设有太阳轮18；通过行星架16两个以上的行星轮15分别与太阳轮18、齿圈14啮合；

与第二离合器6相邻的一侧输入管轴9和第二电机8的转子轴同轴，另一侧输入管轴9上固定设有齿轮B10；

所述输出管轴23上固定设有第二锁止器12和齿轮C13，输出管轴23的输出端固定连接着齿圈14的中心；

所述中间轴20上空套设有齿轮D29、齿轮E25和齿轮F21，齿轮D29一侧的中间轴20上设有第一同步器28，齿轮E25一侧的中间轴20上设有第二同步器24，齿轮F21一侧的中间轴20上设有第三同步器22，所述齿轮A55和齿轮D29啮合传动；所述齿轮B10和齿轮E25啮合传动；齿轮C13和齿轮F21啮合传动；

所述行星架16固定连接着差速器17的输入轴；

所述混合动力耦合驱动系统实现10种工作模式，分别为混合动力行星轮无极变速模式、混合动力并联模式、纯电机行星轮无极变速模式、纯电机并联模式、发动机1与第一电机4组合工作模式、第二电机8单独驱动模式、行车快速充电模式、再生制动充电模式、怠速充电模式、倒车模式。

进一步限定的技术方案如下：

所述第一电机4和第二电机8均为永磁同步电机。

所述第一离合器2、第二离合器6和第三离合器11均为干式离合器。

所述第一锁止器27和第二锁止器12均为摩擦式制动器。

所述第一同步器28、第二同步器24和第三同步器22均为惯性式同步器。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

（1）本发明中采用多自由度齿轮机构耦合电机和发动机的动力，实现混合动力和动力换挡功能；其中，发动机1、离合器、电机、发动机动力输入轴3、输入管轴9、发动机动力输出轴26、输出管轴23、单排行星轮机构同轴布置，结构紧凑，适合于传统车辆动力系统，便于空间布置；

（2）本发明中双离合变速机构采用多自由度定轴齿轮变速，双离合变速机构由3对齿轮机构，3个同步器组成，通过齿轮对的重复利用以及单排行星轮机构的高低两档，模式和挡位选择较多，从而保证发动机和电机的高效性，更好地适应不同工况，其中，发动机1与第一电机4驱动时可以提供3个匹配发动机1与第一电机4的挡位，第二电机8单独驱动时可以提供3个匹配第二电机8的挡位；

（3）本发明中匹配发动机的挡位与匹配电机的挡位不同时换挡，匹配发动机的挡位换挡时，匹配电机的挡位提供转矩支持；反之，匹配电机的挡位换挡时，匹配发动机的挡位提供转矩支持，通过换挡过程中的转矩支持，实现了动力换挡，提高动力性能与换挡舒适性；

（4）本发明中可通过电动机反转与多自由度定轴齿轮变速机构传动提供电动倒挡功能，取消了倒挡齿轮对，提高了齿轮机构的紧凑度；

（5）本发明采用电机挡位起步，降低了离合器起步的控制难度以及离合器的磨损，提高了起步舒适性和车辆低速可控性；

（6）本发明可实现并联形式的混合动力技术，在低速工况可实现纯电驱动，急加速工况实现混合驱动，减速工况实现制动能量回收；

（7）本发明传动路径较短，传动效率更高，提高了燃油经济性。

附图说明

图1为本发明系统结构图。

图2为混合动力行星轮无极变速模式档位1传动路线图。

图3为混合动力行星轮无极变速模式档位2传动路线图。

图4为混合动力并联模式档位1传动路线图。

图5为混合动力并联模式档位2传动路线图。

图6为混合动力并联模式档位3传动路线图。

图7为混合动力并联模式档位4传动路线图。

上图中序号：发动机1、第一离合器2、发动机动力输入轴3、第一电机4、齿轮A55、第二离合器6、电池7、第二电机8、输入管轴9、齿轮B10、第三离合器11、第二锁止器12、齿轮C13、齿圈14、行星轮15、行星架16、差速器17、太阳轮18、车轮19、中间轴20、齿轮F21、第三同步器22、输出管轴23、第二同步器24、齿轮E25、发动机动力输出轴26、第一锁止器27、第一同步器28、齿轮D29。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

参见图1，一种多模式的混合动力耦合驱动系统包括发动机1、第一电机4、第二电机8、差速器17和传动机构。第一电机4和第二电机8均为永磁同步电机。

传动机构包括双离合变速机构和单排行星轮机构。

双离合变速机构包括发动机动力输入轴3、输入管轴9、发动机动力输出轴26、输出管轴23和中间轴20。输入管轴9和输出管轴23依次空套在发动机动力输出轴26上，输入管轴9的输出端和输出管轴23的输入端之间通过第三离合器11连接。

单排行星轮机构包括太阳轮18、两个以上的行星轮15、齿圈14和行星架16。

发动机1的输出轴通过第一离合器2连接着第一电机4的转子轴一端，第一电机4的转子轴另一端连接着发动机动力输入轴3的一端，发动机动力输入轴3上固定安装有齿轮A5，发动机动力输入轴3的另一端通过第二离合器6连接着发动机动力输出轴26的一端，与第二离合器6相邻的发动机动力输出轴26上安装有第一锁止器27，发动机动力输出轴26的另一端固定安装有太阳轮18；通过行星架16两个以上的行星轮15分别与太阳轮18、齿圈14啮合。

与第二离合器6相邻的一侧输入管轴9和第二电机8的转子轴同轴，另一侧输入管轴9上固定安装有齿轮B10。

输出管轴23上固定安装有第二锁止器12和齿轮C13，输出管轴23的输出端固定连接着齿圈14的中心。

中间轴20上空套设有齿轮D29、齿轮E25和齿轮F21，齿轮D29一侧的中间轴20上安装有第一同步器28，齿轮E25一侧的中间轴20上安装有第二同步器24，齿轮F21一侧的中间轴20上安装有第三同步器22；齿轮A55和齿轮D29啮合传动；齿轮B10和齿轮E25啮合传动；齿轮C13和齿轮F21啮合传动。

行星架16固定连接着差速器17的输入轴。

第一离合器2、第二离合器6和第三离合器11均为干式离合器。

第一锁止器27和第二锁止器12均为摩擦式制动器。

第一同步器28、第二同步器24和第三同步器22均为惯性式同步器。

本发明混合动力耦合驱动系统实现10种工作模式，分10种模式别为混合动力行星轮无极变速模式、混合动力并联模式、纯电机行星轮无极变速模式、纯电机并联模式、发动机1与第一电机4组合工作模式、第二电机8单独驱动模式、行车快速充电模式、再生制动充电模式、怠速充电模式、倒车模式。

10种工作模式的具体情况说明如下：

1.混合动力行星轮无极变速模式

混合动力行星轮无极变速模式分别有三种工况：

工况Ⅰ工作时：发动机1启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4不启动；

工况Ⅱ工作时：发动机1启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4作为电动机启动；

工况Ⅲ工作时：发动机1启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4作为发电机启动；

车辆处于混合动力行星轮无极变速模式工况Ⅰ或混合动力行星轮无极变速模式工况Ⅱ或混合动力行星轮无极变速模式工况Ⅲ中工作时，第二电机8匹配1至2个档位。

档位1：参见图2，第一离合器2闭合，第二离合器6闭合，第三离合器11闭合；第一锁止器27松开，第二锁止器12松开；所有同步器不工作；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18作为一个动力源，第二电机8动力通过输入管轴9、第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14作为另一个动力源，最后通过单排行星轮机构将两个动力源耦合起来实现无极变速输出。

档位2：参见图3，第一离合器2闭合，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12松开；第二同步器24、第三同步器22工作，第二同步器24啮合齿轮E25，第三同步器22啮合齿轮F21；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18作为一个动力源，第二电机8动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14作为另一个动力源，最后通过单排行星轮机构将两个动力源耦合起来实现无极变速输出。

2. 混合动力并联模式

混合动力并联模式分别有三种工况：

车辆处于混合动力并联模式工况Ⅰ或混合动力并联模式工况Ⅱ或混合动力并联模式工况Ⅲ中工作时，发动机1、第一电机4与第二电机8共可匹配1至4个档位。

（2.1）档位1：

参见图4，第一离合器2闭合，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力输出到发动机动力输入轴3作为一个动力源，第二电机8动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第一同步器28、齿轮D29、齿轮A5、输出到发动机动力输入轴3作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起通过第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

（2.2）档位2：

参见图5，第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10输出到输入管轴9作为一个动力源，第二电机8动力输出到输入管轴9作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起通过第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

（2.3）档位3：

参见图6，第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第三同步器22啮合齿轮F21；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13输出到输出管轴23作为一个动力源，第二电机8动力通过输入管轴9、第三离合器11输出到输出管轴23作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

（2.4）档位4：

参见图7，第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25，第三同步器22啮合齿轮F21；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28输出到中间轴20作为一个动力源，第二电机8动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24输出到中间轴20作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起通过第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

3. 纯电机行星轮无极变速模式

发动机1不启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4作为电动机启动；此时第二电机8匹配1至2个档位，除第一离合器2都为松开外，1至2个档位的其余离合器与所有同步器工作状态与混合动力行星轮无极变速模式1至2个档位分别相同，且动力传送路径也分别相同。

4. 纯电机并联模式

发动机1不启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4作为电动机启动；此时第一电机4与第二电机8共匹配1至4个档位，除第一离合器2都为松开外，1至4个档位的其余离合器与所有同步器工作状态与混合动力并联模式1至4个档位分别相同，且动力传送路径也分别相同。

5. 发动机1与第一电机4组合工作模式

发动机1与第一电机4组合工作模式分别有三种工况：

工况Ⅰ工作时：发动机1启动，第二电机8不启动，第一电机4不启动；

工况Ⅱ工作时：发动机1启动，第二电机8不启动，第一电机4作为电动机启动；

工况Ⅲ工作时：发动机1启动，第二电机8不启动，第一电机4作为发电机启动；

车辆处于发动机1与第一电机4组合工作模式工况Ⅰ或发动机1与第一电机4组合工作模式工况Ⅱ或发动机1与第一电机4组合工作模式工况Ⅲ中工作时，发动机1与第一电机4共可匹配1至3个档位。

（5.1）档位1：

第一离合器2闭合，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；所有同步器不工作；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

（5.2）档位2：

第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10、输入管轴9、第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

（5.3）档位3：

第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第三同步器22啮合齿轮F21；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

6. 第二电机8单独驱动模式

发动机1不启动，第一电机4不启动，第二电机8共可匹配1至3个档位：

（6.1）档位1：

第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；所有同步器不工作；第二电机8动力通过输入管轴9、第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

（6.2）档位2：

第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第二同步器24、第三同步器22工作，第二同步器24啮合齿轮E25，第三同步器22啮合齿轮F21；第二电机8动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

（6.3）档位3：

第一离合器2松开，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；第二电机8动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第一同步器28、齿轮D29、齿轮A5、发动机动力输入轴3、第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

7. 行车快速充电模式

行车快速充电模式分别有二种工况：

工况Ⅰ工作时：发动机1启动，第二电机8作为发电机启动，第一电机4作为发电机启动；

工况Ⅱ工作时：发动机1启动，第二电机8作为发电机启动，第一电机4不启动；

车辆处于行车快速充电模式工况Ⅰ或行车快速充电模式工况Ⅱ中工作时，共可匹配1至3个档位。

（7.1）档位1：

第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10输出到输入管轴9，其中部分动力带动第二电机8转子旋转，为电池7供电，其余动力通过第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

（7.2）档位2：

第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第三同步器22啮合齿轮F21；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13输出到输出管轴23，其中部分动力通过第三离合器输出到输出管轴23，带动第二电机8转子旋转，为电池7供电，其余动力输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

（7.3）档位3：

第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25，第三同步器22啮合齿轮F21；发动机1通过第一离合器2与第一电机4组合后的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28输出到中间轴20，其中部分动力通过第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10输出到输入管轴9，带动第二电机8转子旋转，为电池7供电，其余动力通过第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

8.再生制动充电模式

再生制动充电模式分别有三种工况：

工况Ⅰ工作时：发动机1不启动，第一电机4作为发电机启动，第二电机8不启动：

工况Ⅱ工作时：发动机1不启动，第一电机4不启动，第二电机8作为发电机启动：

工况Ⅲ工作时：发动机1启动，第一电机4作为发电机启动，第二电机8不启动：

车辆处于再生制动充电模式工况Ⅰ工作时，第一离合器2松开，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；所有同步器不工作；制动转矩通过单排行星轮机构输送到太阳轮18上，再通过发动机动力输出轴26、第二离合器6、发动机动力输入轴3输送到第一电机4上，从而给电池7供电。

车辆处于再生制动充电模式工况Ⅱ工作时，第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；所有同步器不工作；制动转矩通过单排行星轮机构输送到齿圈14上，再通过输出管轴23、第三离合器11、输入管轴9输送到第二电机8上，从而给电池7供电。

车辆处于再生制动充电模式工况Ⅲ工作时，第一离合器2闭合，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；所有同步器不工作；制动转矩通过单排行星轮机构输送到太阳轮18上，再通过发动机动力输出轴26、第二离合器6、发动机动力输入轴3传递到第一电机4上，从而给电池7供电，不足的扭矩通过发动机1进行制动，发动机1参与制动期望工作在下坡工况下。

9.怠速充电模式

怠速充电模式分别有三个工况：

工况Ⅰ工作时：发动机1启动，第二电机8不启动，第一电机4作为电动机启动；

工况Ⅱ工作时：发动机1启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4不启动；

工况Ⅲ工作时：发动机1启动，第二电机8作为电动机启动，第一电机4作为电动机启动；

车辆处于怠速充电模式工况Ⅰ工作时，第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12闭合；所有同步器不工作；发动机1中的动力通过第一离合器2输送到发动机动力输入轴3，最后带动第一电机4转子旋转，为电池7供电。

车辆处于怠速充电模式工况Ⅱ工作时，第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12闭合；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；发动机1的动力通过第一离合器2、发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10输送到输入管轴9，最后带动第二电机8转子旋转，为电池7供电。

车辆处于怠速充电模式工况Ⅲ工作时，第一离合器2闭合，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12闭合；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；发动机1的动力通过第一离合器2输送到发动机动力输入轴3，部分动力带动第一电机4转子旋转，为电池7供电，剩余动力再通过齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10输送到输入管轴9，最后带动第二电机8转子旋转，为电池7供电。

10.倒车模式

倒车模式分别有三种工况：

工况Ⅰ工作时：发动机1不启动，第二电机8作为电动机反转，第一电机4不启动；

工况Ⅱ工作时：发动机1不启动，第二电机8不启动，第一电机4作为电动机反转；

工况Ⅲ工作时：发动机1不启动，第二电机8作为电动机反转，第一电机4作为电动机反转；

车辆处于倒车模式工况Ⅰ工作时，第二电机8匹配1至3个档位：

档位1：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；所有同步器不工作；第二电机8反转的动力通过输入管轴9、第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

档位2：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第二同步器24、第三同步器22工作，第二同步器24啮合齿轮E25，第三同步器22啮合齿轮F21；第二电机8反转的动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

档位3：第一离合器2松开，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；第二电机8反转的动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第一同步器28、齿轮D29、齿轮A5、发动机动力输入轴3、第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

车辆处于倒车模式工况Ⅱ工作时，第一电机4匹配1至3个档位：

档位1：第一离合器2松开，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；所有同步器不工作；第一电机4反转的动力通过发动机动力输入轴3、第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

档位2：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；第一电机4反转的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10、输入管轴9、第三离合器11、输出管轴23、输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

档位3：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第三同步器22啮合齿轮F21；第一电机4反转的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现动力输出。

车辆处于倒车模式工况Ⅲ工作时，第一电机4与第二电机8共匹配1至3个档位：

档位1：第一离合器2松开，第二离合器6闭合，第三离合器11松开；第一锁止器27松开，第二锁止器12闭合；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；第一电机4反转的动力输出到发动机动力输入轴3作为一个动力源，第二电机8反转的动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24、中间轴20、第一同步器28、齿轮D29、齿轮A5、输出到发动机动力输入轴3作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起通过第二离合器6、发动机动力输出轴26输出到太阳轮18，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

档位2：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25；第一电机4反转的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第二同步器24、齿轮E25、齿轮B10输出到输入管轴9作为一个动力源，第二电机8反转的动力输出到输入管轴9作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起通过第三离合器11、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

档位3：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11闭合；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第三同步器22啮合齿轮F21；第一电机4反转的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28、中间轴20、第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13输出到输出管轴23作为一个动力源，第二电机8反转的动力通过输入管轴9、第三离合器11输出到输出管轴23作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

档位4：第一离合器2松开，第二离合器6松开，第三离合器11松开；第一锁止器27闭合，第二锁止器12松开；第一同步器28、第二同步器24、第三同步器22工作，第一同步器28啮合齿轮D29，第二同步器24啮合齿轮E25，第三同步器22啮合齿轮F21；第一电机4反转的动力通过发动机动力输入轴3、齿轮A5、齿轮D29、第一同步器28输出到中间轴20作为一个动力源，第二电机8反转的动力通过输入管轴9、齿轮B10、齿轮E25、第二同步器24输出到中间轴20作为另一个动力源，这两个动力源组合到一起通过第三同步器22、齿轮F21、齿轮C13、输出管轴23输出到齿圈14，最后通过单排行星轮机构实现并联输出。

Claims

1.一种多模式的混合动力耦合驱动系统，包括发动机（1）、第一电机（4）、第二电机（8）、差速器（17）和传动机构，其特征在于：

所述第一电机（4）和第二电机（8）均为永磁同步电机；

所述传动机构包括双离合变速机构和单排行星轮机构；

所述双离合变速机构包括发动机动力输入轴（3）、输入管轴（9）、发动机动力输出轴（26）、输出管轴（23）和中间轴（20）；所述输入管轴（9）和输出管轴（23）依次空套在发动机动力输出轴（26）上，输入管轴（9）的输出端和输出管轴（23）的输入端之间通过第三离合器（11）连接；

所述单排行星轮机构包括太阳轮（18）、两个以上的行星轮（15）、齿圈（14）和行星架（16）；

发动机（1）的输出轴通过第一离合器（2）连接着第一电机（4）的转子轴一端，第一电机（4）的转子轴另一端连接着发动机动力输入轴（3）的一端，发动机动力输入轴（3）上固定设有齿轮A（5），发动机动力输入轴（3）的另一端通过第二离合器（6）连接着发动机动力输出轴（26）的一端，与第二离合器（6）相邻的发动机动力输出轴（26）上设有第一锁止器（27），发动机动力输出轴（26）的另一端固定设有太阳轮（18）；通过行星架（16）两个以上的行星轮（15）分别与太阳轮（18）、齿圈（14）啮合；

与第二离合器（6）相邻的一侧输入管轴（9）和第二电机（8）的转子轴同轴，另一侧输入管轴（9）上固定设有齿轮B（10）；

所述第一离合器（2）、第二离合器（6）和第三离合器（11）均为干式离合器；

所述输出管轴（23）上第二锁止器（12）和齿轮C（13），输出管轴（23）的输出端固定连接着齿圈（14）的中心；

所述第一锁止器（27）和第二锁止器（12）均为摩擦式制动器；

所述中间轴（20）上空套设有齿轮D（29）、齿轮E（25）和齿轮F（21），齿轮D（29）一侧的中间轴（20）上设有第一同步器（28），齿轮E（25）一侧的中间轴（20）上设有第二同步器（24），齿轮F（21）一侧的中间轴（20）上设有第三同步器（22），所述齿轮A（5）和齿轮D（29）啮合传动；所述齿轮B（10）和齿轮E（25）啮合传动；齿轮C（13）和齿轮F（21）啮合传动；

所述第一同步器（28）、第二同步器（24）和第三同步器（22）均为惯性式同步器；

所述行星架（16）固定连接着差速器（17）的输入轴；

所述混合动力耦合驱动系统实现10种工作模式，分别为混合动力行星轮无极变速模式、混合动力并联模式、纯电机行星轮无极变速模式、纯电机并联模式、发动机（1）与第一电机（4）组合工作模式、第二电机（8）单独驱动模式、行车快速充电模式、再生制动充电模式、怠速充电模式、倒车模式。