CN111114279A - 混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混合动力驱动系统及车辆，包括发动机、第一电机、第二电机、集成式三离合器、第一输入轴、第二输入轴、第三输入轴、输出轴、第一齿轮组和第二齿轮组；发动机通过集成式三离合器的第一离合器、第二离合器和第三离合器分别与第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴相连；第一输入轴和第二输入轴分别通过第一齿轮组和第二齿轮组连接于输出轴；第一电机和第二电机分别连接于第三输入轴和输出轴；第一齿轮组和第二齿轮组对应两种速比。第一齿轮组和第二齿轮组对应两种速比，切换第一离合器和第二离合器，能实现发动机的两挡变速，根据控制策略当不需第一电机发电时可断开第三离合器以减小负载，能满足不同驱动力要求，提高车辆燃油经济性。

Description

混合动力驱动系统及车辆

技术领域

本发明属于动力技术领域，特别是涉及一种混合动力驱动系统及车辆。

背景技术

混合动力系统可以通过多种方式改进车辆经济性。例如，发动机可以在怠速、减速或制动期间关闭，采用纯电驱动模式行驶，以消除由于发动机阻力导致的效率损失。另外，通过再生制动产生或由电机在发动机运行期间发电存储在动力电池中的能量，可在纯电驱动模式下被利用，或在混合驱动模式下补充发动机的转矩或功率。

混合动力车辆能够结合至少两种不同的动力来进行驱动，目前大部分混合动力车辆都是采用油电混合动力系统，该混合动力系统包括从燃油得到动力的发动机和由电力驱动的电动机。为了最大程度上改善发动机的燃烧效率，很多汽车厂商开发的混合动力系统都采用了双电机结构，即除驱动电机外，还增加了一个发电机。由于同时存在发动机、发电机和驱动电机，三者之间的连接和控制将直接影响混合动力车辆的性能。

现有的混合动力驱动系统，包括发动机、动力电机、副电机、第一输入轴、第二输入轴、第一输出轴和第二输出轴，发动机通过双离合器将动力输出到混合动力汽车的车轮，第二输入轴同轴地套设在第一输入轴上，发动机设置成通过双离合器可选择性地接合第一输入轴和第二输入轴中的一个，第一输入轴和第二输入轴中的每个输入轴上设置有挡位主动齿轮，第一输出轴和第二输出轴与第一输入轴平行设置，第一输出轴和第二输出轴中的每个输出轴上设置有挡位从动齿轮，挡位从动齿轮与挡位主动齿轮对应地啮合，动力电机设置成与第一输入轴或第二输入轴联动，副电机与发动机相连并在发动机的带动下进行发电以实现给动力电池充电；虽然设置了两个电机，但动力电机仅用于驱动，并不用于发电，充电效率低，副电机需要额外的连接结构单独连接发动机，结构复杂且负载相对较高，不能有效地将混合动力驱动系统保持在高效区间工作。

此外，现有的混合动力系统很难同时解决低速和中低速发动机效率问题、电平衡问题以及发动机高速动力性问题。发动机很难工作在燃油经济区间，车辆经济性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有方案车辆经济性较差的问题，提供一种混合动力驱动系统及车辆。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、第一电机、第二电机、集成式三离合器、第一输入轴、第二输入轴、第三输入轴、输出轴、第一齿轮组和第二齿轮组，所述集成式三离合器包括第一离合器、第二离合器和第三离合器；

所述发动机通过所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器分别与所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述第三输入轴相连；

所述第一输入轴通过所述第一齿轮组连接于所述输出轴；

所述第二输入轴通过所述第二齿轮组连接于所述输出轴；

所述第三输入轴连接于所述第一电机；

所述第二电机连接于所述输出轴；

所述第一齿轮组和所述第二齿轮组对应两种速比。

进一步地，还包括第三齿轮组，所述第三输入轴通过所述第三齿轮组增速连接于所述第一电机。

进一步地，还包括第四输入轴和第四齿轮组，所述第二电机与所述第四输入轴相连，所述第四输入轴通过所述第四齿轮组减速连接所述输出轴。

进一步地，还包括同步器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，或者断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接。

进一步地，还包括第四离合器；

所述第二电机通过所述第四离合器连接于所述输出轴，或者

所述输出轴分为第一输出段和第二输出段，所述第一输出段和所述第二输出段通过所述第四离合器相连，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组连接于所述第一输出段，所述第三齿轮组和所述第四齿轮组连接于所述第二输出段。

进一步地，第一齿轮组包括设于所述第一输入轴上的第一主动齿轮和设于所述输出轴上的第一从动齿轮，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮啮合；

所述第二齿轮组包括设于所述第二输入轴上的第二主动齿轮和设于所述输出轴上的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合；

所述第三齿轮组包括设于所述第三输入轴上的第三主动齿轮和与所述第一电机相连的第三从动齿轮，所述第三主动齿轮与所述第三从动齿轮啮合；

所述第四齿轮组包括设于所述第四输入轴上的第四主动齿轮和设于所述输出轴上的第四从动齿轮，所述第四主动齿轮与所述第四从动齿轮啮合。

进一步地，所述第一输入轴和所述第二输入轴均为空心轴，所述第一输入轴可转动地设于所述第二输入轴的轴孔内，所述第三输入轴可转动地设于所述第一输入轴的轴孔内。

进一步地，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器同轴固设；

所述第三离合器嵌于所述第一离合器和所述第二离合器内，或者所述第一离合器和所述第三离合器嵌于所述第二离合器内。

进一步地，所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、串联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式；

断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机不工作，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立纯电驱动模式；

断开所述第一离合器和所述第二离合器，接合所述第三离合器，所述发动机工作，所述第一电机发电，所述第二电机驱动，以建立串联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第一并联驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第二并联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述第一电机和所述第二电机中的至少一个发电，或

断开所述第三离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述第一电机和所述第二电机中的至少一个发电，或

断开所述第三离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第四发动机直接驱动模式。

进一步地，当设有同步器时，所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、串联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式；

断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机不工作，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立纯电驱动模式；

断开所述第一离合器和所述第二离合器，接合所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机工作，所述第一电机发电，所述第二电机驱动，以建立串联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第一并联驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第二并联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第四发动机直接驱动模式。

进一步地，当设有第四离合器时，所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、串联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式；

断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，接合所述第四离合器，所述发动机不工作，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立纯电驱动模式；

断开所述第一离合器和所述第二离合器，接合所述第三离合器和所述第四离合器，所述发动机工作，所述第一电机发电，所述第二电机驱动，以建立串联驱动模式；

接合所述第一离合器和所述第四离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第一并联驱动模式；

接合所述第二离合器和所述第四离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第二并联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，断开所述第四离合器，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器和所述第四离合器，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，接合所述第四离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，断开所述第四离合器，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器和所述第四离合器，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，接合所述第四离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第四发动机直接驱动模式。

另一方面，本发明实施例还提供一种车辆，其包括上述的混合动力驱动系统。

本发明实施例的混合动力驱动系统及车辆，通过控制第一离合器、第二离合器的接合或断开，发动机的动力能够选择性地通过第一齿轮组、第二齿轮组中的一个齿轮组传递动力至输出轴，从而使发动机能进行两种速比的输出，实现发动机的两挡变速，接合第三离合器时第一电机能够在发动机的驱动下向电池发电，不需第一电机发电时可断开第三离合器以减小负载，第二电机可用于发电或驱动，能够实现纯电驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式和发动机直接驱动模式，且其中多种驱动模式具有多个挡位，可以满足发动机的不同驱动力要求，尽可能地使发动机工作在具有较高燃油经济性的区间，第二电机工作在具有较高经济性的区间，系统工作效率高，以此提高车辆经济性，解决了低速、中低速时发动机效率问题和电平衡问题以及高速时发动机动力性问题；该混合动力驱动系统，结构简单、紧凑，使用的零部件数量较少，降低了混合动力驱动系统的结构复杂程度，能量传递损失较少，提高了系统效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图一；

图2为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图二；

图3为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图三；

图4为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图四；

图5为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图五；

图6为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图六；

图7为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图七；

图8为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图八；

图9为图1采用另一种集成式三离合器时的结构简图；

图10为图1所示的混合动力驱动系统在纯电动驱动模式下的动力传递路线图；

图11为图1所示的混合动力驱动系统在串联驱动模式下的动力传递路线图；

图12为图1所示的混合动力驱动系统在第一并联驱动模式下的动力传递路线图；

图13为图1所示的混合动力驱动系统在第二并联驱动模式下的动力传递路线图；

图14为图1所示的混合动力驱动系统在第一发动机直接驱动模式下的动力传递路线图；

图15为图1所示的混合动力驱动系统在第二发动机直接驱动模式下的动力传递路线图；

图16为图1所示的混合动力驱动系统在第三发动机直接驱动模式下的动力传递路线图；

图17为图1所示的混合动力驱动系统在第四发动机直接驱动模式下的动力传递路线图；

图18为本发明实施例提供的车辆的结构简图。

说明书中的附图标记如下：

1、发动机；2、第一电机；3、第二电机；4、第一离合器；5、第二离合器；6、第三离合器；7、第四离合器；8、同步器；9、第一输入轴；10、第二输入轴；11、第三输入轴；12、第四输入轴；

13、输出轴；131、第一输出段；132、第二输出段；

14、第一齿轮组；141、第一主动齿轮；142、第一从动齿轮；

15、第二齿轮组；151、第二主动齿轮；152、第二从动齿轮；

16、第三齿轮组；161、第三主动齿轮；162、第三从动齿轮；

17、第四齿轮组；171、第四主动齿轮；172、第四从动齿轮；

18、主减速器；19、差速器；20、车轮；

100、车辆；200、混合动力驱动系统。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

第一实施例

请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种混合动力驱动系统，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、集成式三离合器、第一输入轴9、第二输入轴10、第三输入轴11、输出轴13、第一齿轮组14和第二齿轮组15，集成式三离合器包括第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6；

发动机1通过第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6分别与第一输入轴9、第二输入轴10和第三输入轴11相连；

第一输入轴9通过第一齿轮组14连接于输出轴13；

第二输入轴10通过第二齿轮组15连接于输出轴13；

第三输入轴11连接于第一电机2；

第二电机3连接于输出轴13；

第一齿轮组14和第二齿轮组15对应两种速比。为方便描述，后续用输入轴泛指第一输入轴9、第二输入轴10或第三输入轴11。

通过控制第一离合器4、第二离合器5的接合或断开，发动机1的动力能够选择性地通过第一齿轮组14、第二齿轮组15中的一个齿轮组传递动力至输出轴13，从而使发动机1能进行两种速比的输出，实现发动机1的两挡变速，接合第三离合器6时第一电机2能够在发动机1的驱动下向电池发电，不需第一电机2发电时可断开第三离合器6以减小负载，第二电机3可用于发电或驱动，能够实现纯电驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式和发动机直接驱动模式，且其中多种驱动模式具有多个挡位，可以满足发动机1的不同驱动力要求，尽可能地使发动机1工作在具有较高燃油经济性的区间，第二电机3工作在具有较高经济性的区间，系统工作效率高，以此提高车辆经济性，解决了低速、中低速时发动机1效率问题和电平衡问题以及高速时发动机1动力性问题；该混合动力驱动系统，通过集成式三离合器来实现发动机1与第一输入轴9、第二输入轴10和第三输入轴11的连接，结构简单、紧凑，使用的零部件数量较少，降低了混合动力驱动系统的结构复杂程度，能量传递损失较少，提高了系统效率。

此外，请参阅图1，该混合动力驱动系统还包括主减速器18和差速器19，主减速器18连接在输出轴13的输出端，差速器19连接于主减速器18与车轮20之间，以此将输出轴13的动力通过主减速器18和差速器19传递至车轮20，驱动车辆行驶。当然，输出轴13与主减速器18之间还可设置用于传递动力的输出构件。

优选地，请参阅图3，还包括第三齿轮组16，第三输入轴11通过第三齿轮组16增速连接于第一电机2，有利于提高发动机1驱第一电机2发电的效率。本申请中增速连接，均使指使得转速增加的连接方式；如“第三输入轴11通过第三齿轮组16增速连接于第一电机2”时，经过第三齿轮组16传动后，使得第一电机2的转轴的转速大于第三输入轴11的转速，具体可通过第三输入轴11的动力先经过大齿轮，再经过小齿轮，再传递到第一电机2的转轴实现。

优选地，请参阅图7，还包括第四输入轴12和第四齿轮组17，第二电机3与第四输入轴12相连，第四输入轴12通过第四齿轮组17减速连接输出轴13。无论是否设置第三齿轮组16，都可设置第四齿轮组17。本申请中减速连接，均使指使得转速降低的连接方式；如“第四输入轴12通过第四齿轮组17减速连接输出轴13”时，经过第四齿轮组17传动后，使得第四输入轴12的转速小于第二电机3的转轴的转速，具体可通过第二电机3的转轴的动力先经过小齿轮，再经过大齿轮，再传递到第四输入轴12实现。

优选地，请参阅图7，第一齿轮组14包括设于第一输入轴9上的第一主动齿轮141和设于输出轴13上的第一从动齿轮142，第一主动齿轮141与第一从动齿轮142啮合；

第二齿轮组15包括设于第二输入轴10上的第二主动齿轮151和设于输出轴13上的第二从动齿轮152，第二主动齿轮151与第二从动齿轮152啮合；

第三齿轮组16包括设于第三输入轴11上的第三主动齿轮161和与第一电机2相连的第三从动齿轮162，第三主动齿轮161与第三从动齿轮162啮合(若有设置第三齿轮组16)；

第四齿轮组17包括设于第四输入轴12上的第四主动齿轮171和设于输出轴13上的第四从动齿轮172，第四主动齿轮171与第四从动齿轮172啮合(若有设置第四齿轮组17)；简化了动力输出路径，结构更为简单、紧凑，有利于减少能量传递损失及混合动力驱动系统的小型化。

优选地，请参阅图1和图9，第一输入轴9和第二输入轴10均为空心轴，第一输入轴9可转动地设于第二输入轴10的轴孔内，第三输入轴11可转动地设于第一输入轴9的轴孔内；结构简单、紧凑，有利于混合动力驱动系统的小型化，尽量减少能量传递损失。

更优选地，第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6同轴固设；第三离合器6嵌于第一离合器4和第二离合器5内(请参阅图1)，或者第一离合器4和第三离合器6嵌于第二离合器5内(请参阅图9)。实现第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6的集成，三个输入轴中位于最中心层的第三输入轴11对应的第三离合器6设于集成式三离合器的内层，三个输入轴中位于最外层的第二输入轴10对应的第二离合器5设于集成式三离合器中的外层，三个输入轴中居中的第一输入轴9对应的第一离合器4设于集成式三离合器中的内层或外层，结构简单、紧凑，有利于集成式三离合器的小型化，还可适用于较短的输入轴(较第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6排成一行设置时)，有利于减小负载。

更优选地，请参阅图1和图2，第一离合器4的从动部分较主动部分更靠近第一电机2的轴线，第二离合器5的从动部分较主动部分更靠近第一电机2的轴线，第三离合器6的从动部分较主动部分更靠近第一电机2的轴线，有利于减小第一输入轴9、第二输入轴10和第三输入轴11的尺寸，从而减小负载。

其中，第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、第一齿轮组14、第二齿轮组15和第三齿轮组16在图10-17上还分别用C1、C2、C3、GS1、GS2和GS3表示。

第一实施例提供的混合动力驱动系统具有以下多种驱动模式：纯电驱动模式、串联驱动模式、2个并联驱动模式(第一并联驱动模式和第二并联驱动模式)、4个发动机直接驱动模式(第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式)。各个驱动模式下的操作逻辑如表1所示。

表1各驱动模式下的操作逻辑表(第一实施例)

以下，结合图10至图17详细说明各个驱动模式下的动力传递路线。

(1)纯电驱动模式

断开第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6，发动机1不工作，第一电机2不工作，第二电机3驱动，以建立纯电驱动模式；

请参阅10，该驱动模式下的动力传递路线为：第二电机3－〉输出轴13输出。

在纯电驱动模式下：混合动力驱动系统利用第二电机3驱动车轮20，同时发动机1和第一电机2不工作。

(2)串联驱动模式

断开第一离合器4和第二离合器5，接合第三离合器6，发动机1工作，第一电机2发电，第二电机3驱动，以建立串联驱动模式；

请参阅11，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉第三离合器6－〉第三输入轴11－〉第一电机2；

动力传递路线2为：第二电机3－〉输出轴13输出。

在串联驱动模式下，混合动力驱动系统利用第二电机3驱动车轮20，同时发动机1驱动第一电机2发电。

(3)第一并联驱动模式

接合第一离合器4，断开第二离合器5和第三离合器6，发动机1驱动，第一电机2不工作，第二电机3驱动，以建立第一并联驱动模式；

请参阅12，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉第一离合器4－〉第一输入轴9－〉第一齿轮组14－〉输出轴13输出；

动力传递路线2为：第二电机3－〉输出轴13输出。

(4)第二并联驱动模式

接合第二离合器5，断开第一离合器4和第三离合器6，发动机1驱动，第一电机2不工作，第二电机3驱动，以建立第二并联驱动模式；

请参阅13，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉第二离合器5－〉第二输入轴10－〉第二齿轮组15－〉输出轴13输出；

动力传递路线3为：第二电机3－〉输出轴13输出。

在第一并联驱动模式和第二并联驱动模式下：混合动力驱动系统利用发动机1和第二电机3共同驱动，通过切换第一离合器4、第二离合器5，实现发动机1的两挡速比输出。

(5)第一发动机直接驱动模式(电机发电)

接合第一离合器4，断开第二离合器5，发动机1驱动，

接合第三离合器6，第一电机2和第二电机3中的至少一个发电，或

断开第三离合器6，第一电机2不发电，第二电机3发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

请参阅14，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉第一离合器4－〉第一输入轴9－〉第一齿轮组14－〉输出轴13输出；

动力传递路线2为：发动机1－〉第三离合器6－〉第三输入轴11－〉第一电机2；

动力传递路线3为：发动机1－〉第一离合器4－〉第一输入轴9－〉第一齿轮组14－〉输出轴13－〉第二电机3；

其中，动力传递路线2、3至少存在一个。

(6)第二发动机直接驱动模式(电机发电)

接合第二离合器5，断开第一离合器4，发动机1驱动，

接合第三离合器6，第一电机2和第二电机3中的至少一个发电，或

断开第三离合器6，第一电机2不发电，第二电机3发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

请参阅15，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉第二离合器5－〉第二输入轴10－〉第二齿轮组15－〉输出轴13输出；

动力传递路线2为：发动机1－〉第三离合器6－〉第三输入轴11－〉第一电机2；

动力传递路线3为：发动机1－〉第二离合器5－〉第二输入轴10－〉第二齿轮组15－〉输出轴13－〉第二电机3；

其中，动力传递路线2、3至少存在一个。

在第一发动机直接驱动模式和第二发动机直接驱动模式下：混合动力驱动系统利用发动机1驱动，同时发动机1驱动第一电机2和第二电机3中的至少一个为电池发电，通过切换第一离合器4、第二离合器5，实现发动机1的两挡速比输出；第一电机2较第二电机3具有更高的发电效率，因此，优选减速制动时混合动力驱动系统才制用第二电机3发电。

(7)第三发动机直接驱动模式(电机空载)

接合第一离合器4，断开第二离合器5和第三离合器6，发动机1驱动，第一电机2和第二电机3不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

请参阅16，该驱动模式下的动力传递路线为：发动机1－〉第一离合器4－〉第一输入轴9－〉第一齿轮组14－〉输出轴13输出。

(8)第四发动机直接驱动模式(电机空载)

接合第二离合器5，断开第一离合器4和第三离合器6，发动机1驱动，第一电机2和第二电机3不工作，以建立第四发动机直接驱动模式；

请参阅17，该驱动模式下的动力传递路线为：发动机1－〉第二离合器5－〉第二输入轴10－〉第二齿轮组15－〉输出轴13输出。

在第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式下：混合动力驱动系统利用发动机1驱动，同时第一电机2和第二电机3不工作，通过切换第一离合器4、第二离合器5，实现发动机1的两挡速比输出。

以上为未设置第三齿轮组16和第四齿轮组17时，各驱动模式下的动力传递路线；

如设有第三齿轮组16，则第一发电机发电时，相对于前述动力传递路线，第三齿轮组16在第三输入轴11和第一电机2间传递动力：第三输入轴11－〉第三齿轮组16－〉第一电机2，

如设有第四齿轮组17，则第二发电机驱动时，相对于前述动力传递路线，第四输入轴12和第四齿轮组17在第二电机3和输出轴13间传递动力：第二电机3－〉第四输入轴12－〉第四齿轮组17－〉输出轴13，

如设有第四齿轮组17，则第二发电机发电时，相对于前述动力传递路线，第四输入轴12和第四齿轮组17在第二电机3和输出轴13间传递动力：输出轴13－〉第四齿轮组17－〉第四输入轴12－〉第二电机3。

第二实施例

请参阅图5和图6，本实施例在第一实施例的设有第四输入轴12和第四齿轮组17的方案的基础上增设了同步器8，同步器8将第四齿轮组17有效连接于第四输入轴12与输出轴13之间(简称同步器8接合)，或者断开第四齿轮组17对第四输入轴12和输出轴13的有效连接(简称同步器8断开)；第二实施例的其它结构与第一实施例相同，此处不再赘述。

本申请中，有效连接是指能够实现动力传递的连接。

需要第二电机3发电或驱动时，同步器8接合即可实现第二电机3与输出轴13相连；无需第二电机3驱动或发电时，同步器8断开即可实现将第二电机3与输出轴13断开，减小负载，提高车辆经济性。

具体地，同步器8可设于输出轴13上，第四从动齿轮172可转动地设于输出轴13上并能接合或断开同步器8；或者同步器8设于第四输入轴12上，第四主动齿轮171可转动地设于第四输入轴12上并能接合或断开同步器8。

第二实施例提供的混合动力驱动系统具有以下多种驱动模式：纯电驱动模式、串联驱动模式、2个并联驱动模式(第一并联驱动模式和第二并联驱动模式)、4个发动机直接驱动模式(第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式)。各个驱动模式下的操作逻辑如表2所示。

表2各驱动模式下的操作逻辑表(第二实施例)

结合表1、表2可知，第二实施例的各驱动模式与第一实施例的相应驱动模式中，第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、发动机1、第一电机2和第二电机3的工作状态各自对应相同，区别仅在于第二实施例增加了同步器8的工作状态控制。具体的：

需第二电机3参与驱动时，相对于前述动力传递路线，同步器8参与第二电机3和输出轴13间的动力传递：第二电机3－〉第四输入轴12－〉同步器8－〉第四齿轮组17－〉输出轴13，或

第二电机3－〉第四输入轴12－〉第四齿轮组17－〉同步器8－〉输出轴13；

需第二电机3发电时，相对于前述动力传递路线，同步器8参与第二电机3和输出轴13间的动力传递：输出轴13－〉第四齿轮组17－〉同步器8－〉第四输入轴12－〉第二电机3，或

输出轴13－〉同步器8－〉第四齿轮组17－〉第四输入轴12－〉第二电机3；

其它与第一实施例的工作状态控制、动力传递路线相同的部分，此处不再赘述。

第三实施例

本实施例在第一实施例的基础上增设了第四离合器7；

未设置第四齿轮组17时，第二电机3通过第四离合器7连接于输出轴13(请参阅图2和图4)；

设有第四齿轮组17时，输出轴13分为第一输出段131和第二输出段132，第一输出段131和第二输出段132通过第四离合器7相连，第一齿轮组14和第二齿轮组15连接于第一输出段131，第三齿轮组16和第四齿轮组17连接于第二输出段132(请参阅图8)；

第三实施例的其它结构与第一实施例相同，此处不再赘述。

需要第二电机3发电或驱动时，接合第四离合器7即可实现第二电机3将动力传递至输出轴13进行输出；无需第二电机3驱动或发电时，断开第四离合器7即可实现将第二电机3与输出轴13断开，避免输出轴16上的动力向第二电机3传递，减小负载，提高车辆经济性。

第三实施例提供的混合动力驱动系统具有以下多种驱动模式：纯电驱动模式、串联驱动模式、2个并联驱动模式(第一并联驱动模式和第二并联驱动模式)、4个发动机直接驱动模式(第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式)。各个驱动模式下的操作逻辑如表3所示。

表3各驱动模式下的操作逻辑表(第三实施例)

结合表1、表3可知，第三实施例的各驱动模式与第一实施例的相应驱动模式中，第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、发动机1、第一电机2和第二电机3的工作状态各自对应相同，区别仅在于第三实施例增加了第四离合器7的工作状态控制。其中：

1)未设置第四齿轮组17时

需第二电机3参与驱动时，相对于前述动力传递路线，第四离合器7参与第二电机3和输出轴13间的动力传递：第二电机3－〉第四离合器7－〉输出轴13；

需第二电机3发电时，相对于前述动力传递路线，第四离合器7参与第二电机3和输出轴13间的动力传递：输出轴13－〉第四离合器7－〉第二电机3；

2)设有第四齿轮组17时

需第二电机3参与驱动时，相对于前述动力传递路线，第四离合器7参与第二电机3和输出轴13间的动力传递：第二电机3－〉第四输入轴12－〉第四齿轮组17－〉第二输出段132－〉第四离合器7－〉第一输出段131；

需第二电机3发电时，相对于前述动力传递路线，第四离合器7参与第二电机3和输出轴13间的动力传递：第一输出段131－〉第四离合器7－〉第二输出段132－〉第四齿轮组17－〉第四输入轴12－〉第二电机3；

其它与第一实施例的工作状态控制、动力传递路线相同的部分，此处不再赘述。

第四实施例

另外，请参阅图18，本发明第四实施例还提供了一种车辆100，其包括第一实施例、第二实施例或第三实施例的混合动力驱动系统200。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括发动机、第一电机、第二电机、集成式三离合器、第一输入轴、第二输入轴、第三输入轴、输出轴、第一齿轮组和第二齿轮组，所述集成式三离合器包括第一离合器、第二离合器和第三离合器；

所述发动机通过所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器分别与所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述第三输入轴相连；

所述第一输入轴通过所述第一齿轮组连接于所述输出轴；

所述第二输入轴通过所述第二齿轮组连接于所述输出轴；

所述第三输入轴连接于所述第一电机；

所述第二电机连接于所述输出轴；

所述第一齿轮组和所述第二齿轮组对应两种速比。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括第三齿轮组，所述第三输入轴通过所述第三齿轮组增速连接于所述第一电机。

3.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括第四输入轴和第四齿轮组，所述第二电机与所述第四输入轴相连，所述第四输入轴通过所述第四齿轮组减速连接所述输出轴。

4.根据权利要求2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括第四输入轴和第四齿轮组，所述第二电机与所述第四输入轴相连，所述第四输入轴通过所述第四齿轮组连接于所述输出轴。

5.根据权利要求3或4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括同步器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，或者断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接。

6.根据权利要求2或3所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括第四离合器，所述第二电机通过所述第四离合器连接于所述输出轴。

7.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括第四离合器，所述输出轴分为第一输出段和第二输出段，所述第一输出段和所述第二输出段通过所述第四离合器相连，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组连接于所述第一输出段，所述第三齿轮组和所述第四齿轮组连接于所述第二输出段。

8.根据权利要求4所述的混合动力驱动系统，其特征在于，第一齿轮组包括设于所述第一输入轴上的第一主动齿轮和设于所述输出轴上的第一从动齿轮，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮啮合；

所述第二齿轮组包括设于所述第二输入轴上的第二主动齿轮和设于所述输出轴上的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合；

所述第三齿轮组包括设于所述第三输入轴上的第三主动齿轮和与所述第一电机相连的第三从动齿轮，所述第三主动齿轮与所述第三从动齿轮啮合；

所述第四齿轮组包括设于所述第四输入轴上的第四主动齿轮和设于所述输出轴上的第四从动齿轮，所述第四主动齿轮与所述第四从动齿轮啮合。

9.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一输入轴和所述第二输入轴均为空心轴，所述第一输入轴可转动地设于所述第二输入轴的轴孔内，所述第三输入轴可转动地设于所述第一输入轴的轴孔内。

10.根据权利要求9所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器同轴固设；

所述第三离合器嵌于所述第一离合器和所述第二离合器内，或者所述第一离合器和所述第三离合器嵌于所述第二离合器内。

11.根据权利要求1-4任一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、串联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式；

断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机不工作，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立纯电驱动模式；

断开所述第一离合器和所述第二离合器，接合所述第三离合器，所述发动机工作，所述第一电机发电，所述第二电机驱动，以建立串联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第一并联驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第二并联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述第一电机和所述第二电机中的至少一个发电，或

断开所述第三离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述第一电机和所述第二电机中的至少一个发电，或

断开所述第三离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第四发动机直接驱动模式。

12.根据权利要求5所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、串联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式；

断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机不工作，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立纯电驱动模式；

断开所述第一离合器和所述第二离合器，接合所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机工作，所述第一电机发电，所述第二电机驱动，以建立串联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第一并联驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第二并联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，所述同步器将所述第四齿轮组有效连接于所述第四输入轴与所述输出轴之间，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述同步器断开所述第四齿轮组对所述第四输入轴和所述输出轴的有效连接，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第四发动机直接驱动模式。

13.根据权利要求6所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、串联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式和第四发动机直接驱动模式；

断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，接合所述第四离合器，所述发动机不工作，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立纯电驱动模式；

断开所述第一离合器和所述第二离合器，接合所述第三离合器和所述第四离合器，所述发动机工作，所述第一电机发电，所述第二电机驱动，以建立串联驱动模式；

接合所述第一离合器和所述第四离合器，断开所述第二离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第一并联驱动模式；

接合所述第二离合器和所述第四离合器，断开所述第一离合器和所述第三离合器，所述发动机驱动，所述第一电机不工作，所述第二电机驱动，以建立第二并联驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，断开所述第四离合器，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器和所述第四离合器，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，接合所述第四离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第一发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器，所述发动机驱动，

接合所述第三离合器，断开所述第四离合器，所述第一电机发电，所述第二电机不发电，或

接合所述第三离合器和所述第四离合器，所述第一电机和所述第二电机发电，或

断开所述第三离合器，接合所述第四离合器，所述第一电机不发电，所述第二电机发电，以建立第二发动机直接驱动模式；

接合所述第一离合器，断开所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第三发动机直接驱动模式；

接合所述第二离合器，断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器，所述发动机驱动，所述第一电机和所述第二电机不工作，以建立第四发动机直接驱动模式。

14.一种车辆，包括权利要求1-13任意一项所述的混合动力驱动系统。

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