CN111619334B - 混合动力系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种混合动力系统和控制方法，包括：发动机、行星轮系、第一离合器、第二离合器、第一制动器、空心轴、第一电机、第二电机和供电组件，发动机的输出轴与行星架同轴连接，第一制动器用于制动太阳轮，齿圈位于第一电机的转子内，齿圈与第一电机的转子同轴固定连接，空心轴的一端与齿圈同轴连接，空心轴的另一端插装于第二电机的转子内，第一离合器的主动部与行星架连接，第一离合器的从动部位于空心轴的内壁上，第二离合器的主动部位于空心轴的外壁上，第二离合器的从动部与第二电机的转子连接，第二电机的转子与车轮传动连接。本公开能提高混合动力系统的集成度，降低混合动力系统占用的汽车内部的安装空间，保障整车的动力性能。

Description

混合动力系统和控制方法
技术领域
本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种混合动力系统和控制方法。
背景技术
车辆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。传统车辆大多使用化石燃料(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，有必要使用无污染的新能源(如电能)来替代化石燃料为车辆提供动力。目前具有采用新能源和化石燃料作为能源的混合动力汽车，混合动力汽车可以大幅提高整车的动力性和燃油经济性，减少排放。
相关技术中混合动力汽车的变速箱上设置有一个或多个电机，使得变速箱能接收到发动机和电机输出的动力。
然而，相关技术中的变速箱多使用齿轮系或行星轮系作为变速机构，且设置在变速箱上的电机均需要通过齿轮等传动机构与变速箱内的齿轮系或行星轮系传动连接，以传导动力。导致混合动力系统的布置方式集成度低，占用汽车内部较大的安装空间，不便于设置多个电机(例如双电机)，进而影响整车动力性能。
发明内容
本公开实施例提供了一种混合动力系统和控制方法，能提高混合动力系统的集成度，降低混合动力系统占用的汽车内部的安装空间，保障整车的动力性能。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种混合动力系统，所述混合动力系统包括：发动机、行星轮系、第一离合器、第二离合器、第一制动器、空心轴、第一电机、第二电机和用于为所述第一电机和所述第二电机供电的供电组件，所述行星轮系包括：齿圈、太阳轮、行星轮和行星架，所述太阳轮设于所述齿圈内，所述行星轮设置在所述太阳轮和所述齿圈之间并与所述太阳轮和所述齿圈啮合，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与所述行星架同轴连接，所述第一制动器用于制动所述太阳轮，所述第一电机和所述第二电机同心排布，所述齿圈位于所述第一电机的转子内，所述齿圈与所述第一电机的转子同轴固定连接，所述空心轴的一端与所述齿圈同轴连接，所述空心轴的另一端同轴插装于所述第二电机的转子内，所述第一离合器和所述第二离合器均包括主动部和从动部，所述第一离合器的主动部与所述行星架同轴连接，所述第一离合器的从动部连接在所述空心轴的一端和所述齿圈之间，所述第二离合器的主动部与所述空心轴的另一端连接，所述第二离合器的从动部与所述第二电机的转子连接，所述第二电机的转子与车轮传动连接。
在本公开实施例的一种实现方式中，所述空心轴包括同轴连接的第一连接环和第二连接环，所述第二连接环的内径不大于所述第一连接环，所述第二连接环位于所述第二电机的转子内，所述第一离合器的从动部连接在所述第一连接环和所述齿圈之间，所述第二离合器的主动部与所述第二连接环的一端连接。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述混合动力系统还包括传动齿轮系，所述传动齿轮系包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮与所述第二电机的转子同轴连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第三齿轮和所述第二齿轮同轴连接，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第四齿轮与车轮同轴连接。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述混合动力系统还包括第二制动器，所述第二制动器用于制动所述发动机的输出轴。
本公开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。
在本公开实施例的一种实现方式中，控制所述混合动力系统切换为所述纯电动模式时，所述控制方法包括：控制所述发动机和所述第一电机不工作，控制所述第一离合器、所述第二离合器处于分离状态，控制所述第一制动器不制动，控制所述第二电机工作；或者控制所述发动机不工作，控制所述第一离合器处于分离状态，控制所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器不制动，控制所述第一电机和所述第二电机工作。
在本公开实施例的另一种实现方式中，控制所述混合动力系统切换为所述纯发动机模式时，所述控制方法包括：控制所述第一电机和所述第二电机不工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器不制动，控制所述发动机工作；或者控制所述第一电机和所述第二电机不工作，控制所述第一离合器处于分离状态，控制所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器制动，控制所述发动机工作。
在本公开实施例的另一种实现方式中，控制所述混合动力系统切换为所述混合驱动模式时，所述控制方法包括：控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器不制动；或者控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，控制所述第一离合器处于分离状态，控制所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器制动；或者控制所述发动机和所述第二电机工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，控制所述第一制动器制动，控制发动机驱动所述第一电机发电。
在本公开实施例的另一种实现方式中，控制所述混合动力系统切换为所述能量回收模式时，所述控制方法包括：控制所述发动机和所述第一电机不工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，控制第一制动器不制动，控制所述第二电机发电。
在本公开实施例的另一种实现方式中，控制所述混合动力系统切换为所述驻车发电模式时，所述控制方法包括：控制所述发动机工作，控制所述第二电机不工作，控制所述第一制动器制动，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，控制所述发动机驱动所述第一电机发电；或者控制所述发动机工作，控制所述第二电机不工作，控制所述第一制动器不制动，控制所述第一离合器处于结合状态，控制所述第二离合器处于分离状态，控制所述发动机驱动所述第一电机发电。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本公开实施例中发动机的输出轴与行星轮系的太阳轮同轴连接，以将发动机的动力输出至行星轮系，并且行星轮系中的齿圈与行星轮啮合，其中空心轴的一端与齿圈同轴连接，空心轴的另一端同轴插装于第二电机的转子内，且第二电机的转子和车轮传动连接。并且，空心轴的另一端和第二离合器的主动部连接，即空心轴和第二电机的转子通过第二离合器连接在一起，也即是当第二离合器的主动部和从动部结合时，齿圈、空心轴和第二电机的转子共同构成行星轮系的齿圈，当第二离合器的主动部和从动部分离时，空心轴和第二电机的转子断开连接，仅齿圈和空心轴作为行星轮系的齿圈。由于第二电机的转子是与车轮传动连接的，这样利用第二离合器控制齿圈和第二电机的转子分离，能够实现发动机和车轮的解耦，避免使用电机倒拖发动机启动时，因发动机与车轮无法解耦，而导致启动发动机过程中有冲击的问题，以提供混合动力系统的舒适性。
并且，齿圈和空心轴均是位于第一电机的转子内，齿圈与第一电机的转子固定连接。也即第一电机的动力可以通过与转子连接的齿圈、空心轴输送至混合动力系统中。且由于第一离合器的从动部连接在空心轴的一端和齿圈之间，即齿圈、空心轴和第二电机的转子通过第二离合器可以共同构成行星轮系的齿圈。也即混合动力系统中，行星轮系是同时设置在第一电机和第二电机的转子内的，并且连接齿圈的空心轴和第二电机的转子的第二离合器也是设置在第二电机的转子内的，连接行星架和空心轴的一端的第一离合器是设置在第一电机的转子内的。这样将行星轮系、第一离合器和第二离合器设置在两个电机内可以节省汽车内部的安装空间，提高集成度且降低混合动力系统在汽车内的空间占比。相较于相关技术中，设置电机时需要通过传动机构(例如齿轮)将电机的输出轴与变速箱实现传动连接，本公开实施例通过将两个电机的转子分别与齿圈和与齿圈连接的空心轴连接即实现将电机的动力传输至动力系统，从而避免通过输出轴和传动机构的方式使电机动力传输至动力系统。并且无需保留输出轴和传动机构，从而可以节省大量汽车内部的安装空间。也使得第一电机和第二电机可以同轴布置，无需将双电机按径向并列的排布方式布置，从而减小混合动力系统的总体积，提高集成度且降低混合动力系统在汽车内的空间占比。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种混合动力系统的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图3是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图4是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图5是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图6是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图7是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图8是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图9是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图10是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图；
图11是本公开实施例提供的一种混合动力系统的动力传递示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种混合动力系统的结构示意图。如图1所示，该混合动力系统包括：发动机1、行星轮系20、第一离合器31、第二离合器32、第一制动器41、空心轴22、第一电机51、第二电机52和用于为第一电机51和第二电机52供电的供电组件60。
如图1所示，星轮系包括：齿圈21、太阳轮23、行星轮24和行星架25，太阳轮23设于齿圈21内，行星轮24设置在太阳轮23和齿圈21之间并与太阳轮23和齿圈21啮合，行星轮24可转动地设置在行星架25上。
其中，发动机1的输出轴与行星架25同轴连接，第一制动器41用于制动太阳轮23。
如图1所示，第一电机51和第二电机52同心排布，齿圈21位于第一电机51的转子53内，齿圈21与第一电机51的转子53同轴固定连接。
如图1所示，空心轴22的一端与齿圈21同轴连接，空心轴22的另一端同轴插装于第二电机52的转子53内。
其中，第一离合器31和第二离合器32均包括主动部34和从动部35。如图1所示，第一离合器31的主动部34与行星架25同轴连接，第一离合器31的从动部35连接在空心轴22的一端和齿圈21之间，第二离合器32的主动部34与空心轴22的另一端连接，第二离合器32的从动部35与第二电机52的转子53连接，第二电机52的转子53与车轮传动连接。
本公开实施例中发动机的输出轴与行星轮系的太阳轮同轴连接，以将发动机的动力输出至行星轮系，并且行星轮系中的齿圈与行星轮啮合，其中空心轴的一端与齿圈同轴连接，空心轴的另一端同轴插装于第二电机的转子内，且第二电机的转子和车轮传动连接。并且，空心轴的另一端和第二离合器的主动部连接，即空心轴和第二电机的转子通过第二离合器连接在一起，也即是当第二离合器的主动部和从动部结合时，齿圈、空心轴和第二电机的转子共同构成行星轮系的齿圈，当第二离合器的主动部和从动部分离时，空心轴和第二电机的转子断开连接，仅齿圈和空心轴作为行星轮系的齿圈。由于第二电机的转子是与车轮传动连接的，这样利用第二离合器控制齿圈和第二电机的转子分离，能够实现发动机和车轮的解耦，避免使用电机倒拖发动机启动时，因发动机与车轮无法解耦，而导致启动发动机过程中有冲击的问题，以提供混合动力系统的舒适性。
并且，齿圈和空心轴均是位于第一电机的转子内，齿圈与第一电机的转子固定连接。也即第一电机的动力可以通过与转子连接的齿圈、空心轴输送至混合动力系统中。且由于第一离合器的从动部连接在空心轴的一端和齿圈之间，即齿圈、空心轴和第二电机的转子通过第二离合器可以共同构成行星轮系的齿圈。也即混合动力系统中，行星轮系是同时设置在第一电机和第二电机的转子内的，并且连接齿圈的空心轴和第二电机的转子的第二离合器也是设置在第二电机的转子内的，连接行星架和空心轴的一端的第二离合器是设置在第一电机的转子内的。这样将行星轮系、第一离合器和第二离合器设置在两个电机内可以节省汽车内部的安装空间，提高集成度且降低混合动力系统在汽车内的空间占比。相较于相关技术中，设置电机时需要通过传动机构(例如齿轮)将电机的输出轴与变速箱实现传动连接，本公开实施例通过将两个电机的转子分别与齿圈和与齿圈连接的空心轴连接即实现将电机的动力传输至动力系统，从而避免通过输出轴和传动机构的方式使电机动力传输至动力系统。并且无需保留输出轴和传动机构，从而可以节省大量汽车内部的安装空间。也使得第一电机和第二电机可以同轴布置，无需将双电机按径向并列的排布方式布置，从而减小混合动力系统的总体积，提高集成度且降低混合动力系统在汽车内的空间占比。
本公开实施例中，第一离合器31和第二离合器32均包括主动部34和从动部35，其中，从动部35分用于将主动部34传递而来的动力输出至与从动部35连接的部件。例如，主动部34可以是离合器支撑盘，从动部35可以是离合器毂。在离合器处于分离状态时，离合器支撑盘和离合器毂相互分离，从而使得与离合器支撑盘连接的部件和与离合器毂连接的部件无法进行动力传递；在离合器处于结合状态时，离合器支撑盘和离合器毂相互结合，离合器支撑盘可以带动离合器毂转动，从而使得与离合器支撑盘连接的部件上的动力可以传导至与离合器毂连接的部件上。
如图1所述，本公开实施例中，第一离合器31的离合器毂位于齿圈21和空心轴22的一端之间，也即第一离合器31的离合器毂的两端分别与齿圈21和空心轴22的一端同轴连接。第一离合器31的离合器支撑盘则与行星架连接24连接。第二离合器32的离合器支撑盘与空心轴22的另一端连接，也即第二离合器32的离合器支撑盘的一端与空心轴22的另一端同轴连接。第二离合器32的离合器毂则与第二电机52的转子53连接。
如图1所示，空心轴22包括同轴连接的第一连接环22a和第二连接环22b，第二连接环22b的内径不大于第一连接环22a，第二连接环22b位于第二电机52的转子53内，第一离合器31的从动部35连接在第一连接环22a和齿圈21之间，第二离合器32的主动部34与第二连接环22b的一端连接。
示例性地，如图1所示，空心轴22还包括连接第一连接环22a和第二连接环22b的传动环，传动环的内边缘与第二连接环22b连接，传动环的外边缘第一连接环22a连接。且第二连接环22b位于第一连接环22a之外，以使得第一连接环22a、第二连接环22b和传动环形成阶梯形的筒状结构。其中，第二连接环22b部分位于第二电机52的转子53内，以提供安装第二离合器32的主动部34的空间，从而通过第二离合器32将第二连接环22b和第二电机52的转子53连接在一起。
上述实现方式中，第二连接环22b的内径可以比第一连接环22a的小，且第一连接环22a和第二连接环22b同轴布置，使得第二连接环22b可以布置在第一连接环22a内，不会拓展空心轴和与空心轴连接的行星轮系20的径向尺寸，因而缩小混合动力系统的总体积，且降低混合动力系统在汽车内的空间占比。其中，第二连接环22b具有部分区域是插装于第二电机52的转子53内的，因而使得第二连接环22b和第二电机52的转子53之间具有相对的部分，该相对的部分则可以用于安装第二离合器32，这样使得第二离合器32也设置在第二电机52的转子53内，不会拓展径向尺寸，以进一步缩小混合动力系统的总体积。
可选地，混合动力系统还包括传动齿轮系，传动齿轮系的输入齿轮与第二电机52的转子53同轴连接，传动齿轮系的输出齿轮与车轮传动连接。通过传动齿轮系使得第二电机52的转子53与车轮传动连接，从而使得第二电机52上的动力得以传输至车轮，驱动车轮转动。
示例性地，如图1所示，传动齿轮系包括第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73和第四齿轮74。第一齿轮71为传动齿轮系的输入齿轮，第四齿轮74为传动齿轮系的输出齿轮。其中，第一齿轮71与第二电机52的转子53同轴连接，第二齿轮72与第一齿轮71啮合，第三齿轮73和第二齿轮72同轴连接，第四齿轮74与第三齿轮73啮合，且第四齿轮74与车轮同轴连接。这样通过与第二电机52的转子53同轴连接的第一齿轮71接收动力，并将动力依次从第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73和第四齿轮74传递至车轮，从而实现驱动车轮转动的目的。
如图1所示，混合动力系统还包括第二制动器42，第二制动器42用于制动发动机1的输出轴。其中，第二制动器42设置在发动机1和行星轮系20之间，即利用第二制动器42制动发动机1的输出轴可以避免发动机1的动力传递至行星轮系20上，以实现采用不同动力源分别驱动汽车的运行的目的。
如图1所示，供电组件60包括：电池61和两个逆变器62，两个逆变器62中的一个连接在电池61和第一电机51之间，两个逆变器62中的另一个连接在电池61和第二电机52之间。在本发明实施例中，设有两个逆变器62，其一用于连接电池61和第一电机51，其二用于连接电池61和第二电机52。其中，电池61为可充电电池61，逆变器62设置在电池61的输出电路上，用于将电池61输出的直流电转换成三相交流电后驱动第一电机51或第二电机52。另外本发明实施例中逆变器62和变压器集成在一起，便于安装，并节省安装空间。
本公开实施例中，可以通过第一电机51倒驱发动机1启动，且第一电机51倒驱发动机1时，第二离合器32处于分离状态，这样实现了发动机1和车轮的解耦，防止发动机1启动过程中出现冲击。同时还避免在混合动力系统中增设起动机启动发动机1，以节省成本，防止通过起动机启动发动机1时，存在启动时间长、噪音大和振动大的问题，提高混合动力系统的稳定性。
本公开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。
在本公开的一些实施例中，控制混合动力系统切换为纯电动模式时，该方法包括：
如图2所示，在一种纯电动模式中，控制发动机1和第一电机51不工作，控制第一离合器31、第二离合器32处于分离状态，控制第一制动器41不制动，控制第二电机52工作。其中，第一离合器31处于分离状态，且第一制动器41、第二制动器42均不制动，即行星轮系20中各个部件无约束，此时行星轮系20不传递动力，且第二离合器32也处于分离状态，也即发动机1和第一电机51上的动力均无法通过行星轮系20进一步传导至第二电机52的转子53。
该种运行状态为纯电动模式中的单电机驱动模式，且该种模式下动力传导的方向如图2中箭头所示，即发动机1、第一电机51不工作，动力从第二电机52输出，并依次经过第二电机52的转子53、第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。并且第二电机52既可以正转也可以反转，正转时第二电机52驱动车辆前行，反转时第二电机52驱动车辆倒车。
如图3所示，在另一种纯电动模式中，控制发动机1不工作，控制第一离合器31处于分离状态，控制第二离合器32处于结合状态，控制第一制动器41不制动，控制第一电机51和第二电机52工作。其中，第一离合器31处于分离状态，且第一制动器41不制动，第二制动器42制动，即行星轮系20中行星架25受到约束，此时第一电机51输出的动力不会通过行星架25传导至发动机1，而造成能量损失。而第二离合器32处于结合状态，也即第一电机51上的动力可以通过第二离合器32从齿圈21和空心轴22传递至第二电机52的转子53，同时第二电机52也可以将动力传导至第二电机52的转子53，从而实现将两个电机输出的动力传递至车轮的目的。
该种运行状态为纯电动模式中的双电机驱动模式，且该种模式下动力传导的方向如图3中箭头所示，即发动机1不工作，第一电机51和第二电机52共同驱动车辆行驶。其中，第一电机51将其动力传输至与第一电机51的转子连接的齿圈21和空心轴22，并通过第二离合器32将动力继续传导至第二电机52的转子53；而第二电机52将其动力传输至与第二电机52的转子连接的第二电机52的转子53。同时，两个电机输出的动力在第二电机52的转子53耦合，并依次经过第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。并且第一电机51和第二电机52既可以正转也可以反转，正转时两个电机共同驱动车辆前行，反转时两个电机共同驱动车辆倒车。相较于单电机驱动模式，双电机驱动模式驱动车辆行驶时，车辆具有较强的动力。
在本公开的一些实施例中，控制混合动力系统切换为纯发动机模式时，该方法包括：
如图4所示，在一种纯发动机模式中，控制第一电机51和第二电机52不工作，控制第一离合器31和第二离合器32处于结合状态，控制第一制动器41不制动，控制发动机1工作。其中，第一离合器31处于结合状态，且第一制动器41、第二制动器42均不制动，即行星轮系20中虽各个部件无约束，但行星架25和空心轴22是固定连接的，也即行星架25、空心轴22以及与空心轴22连接的齿圈21形成一个整体，此时发动机1的动力就可以直接通过行星架25传导至齿圈21和空心轴22。且第二离合器32处于结合状态，发动机1的动力还可以继续传导至第二电机52的转子53。
该种运行状态为纯发动机模式中的发动机1挡位驱动模式，由于行星架25和齿圈21形成一个整体，此时发动机1的输出轴和齿圈21之间的传动比为1，也即发动机1的输出轴转速可以齿圈21的转速保持一致，以实现高速驱动。且该种模式下动力传导的方向如图4中箭头所示，即第一电机51、第二电机52不工作，动力从发动机1输出，并依次经过行星架25、齿圈21、空心轴22、第二电机52的转子53、第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。
如图5所示，在另一种纯发动机模式中，控制第一电机51和第二电机52不工作，控制第一离合器31处于分离状态，控制第二离合器32处于结合状态，控制第一制动器41制动，控制发动机1工作。其中，第一离合器31处于分离状态，且第一制动器41制动，第二制动器42不制动，即行星轮系20中太阳轮23被约束，此时发动机1的动力就可以依次经行星架25、行星轮24以传导至齿圈21和空心轴22。且第二离合器32处于结合状态，发动机1的动力还可以继续传导至第二电机52的转子53。
该种运行状态为纯发动机1模式中的发动机2挡位驱动模式，由于发动机1的动力是经过行星轮系20才传导至第二电机52的转子53的，因此经过行星轮系20的减速后，发动机1的输出轴和齿圈21之间的传动比会小于1(0.6～0.8)，也即发动机1的输出轴转速会大于齿圈21的转速，因而齿圈21的转速会比发动机1输出的转速更低，即实现低速行驶。且该种模式下动力传导的方向如图5中箭头所示，即第一电机51、第二电机52不工作，动力从发动机1输出，并依次经过行星架25、行星轮24、齿圈21、空心轴22、第二电机52的转子53、第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。
在本公开的一些实施例中，控制混合动力系统切换为混合驱动模式时，控制方法包括：
如图6所示，在一种混合驱动模式中，控制发动机1、第一电机51和第二电机52工作，控制第一离合器31和第二离合器32处于结合状态，控制第一制动器41不制动。其中，第一离合器31处于结合状态，且第一制动器41、第二制动器42均不制动，即行星轮系20中虽各个部件无约束，但行星架25和空心轴22是固定连接的，也即行星架25、空心轴22以及与空心轴22连接的齿圈21形成一个整体，此时发动机1的动力就可以直接通过行星架25传导至齿圈21和空心轴22。同时第一电机51的动力也可以传递至齿圈21和空心轴22。并且第二离合器32处于结合状态，这样发动机1的动力和第一电机51的动力可以继续传导至第二电机52的转子53，同时第二电机52的动力也可以传递至第二电机52的转子53。
该种运行状态为混合驱动模式中的并联式混动1挡模式，该种模式下第一电机51、第二电机52和发动机1均输出动力共同驱动车辆行驶。且该种模式下动力传导的方向如图6中箭头所示，动力从发动机1输出，并依次经过行星架25、齿圈21和空心轴22；同时第一电机51的动力也输出至齿圈21和空心轴22，通过第二离合器32，发动机1和第一电机51的动力得传输至第二电机52的转子53，同时第二电机52的动力也输出至第二电机52的转子53，此时第一电机51、第二电机52和发动机1的动力均在第二电机52的转子53处汇合，且动力再依次经第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。该种模式第一电机51、第二电机52和发动机1同时参与车辆的驱动，此时车辆具有较强的动力。
如图7所示，在另一种混合驱动模式中，控制发动机1、第一电机51和第二电机52工作，控制第一离合器31处于分离状态，控制第二离合器32处于结合状态，控制第一制动器41制动。其中，第一离合器31处于分离状态，且第一制动器41制动，第二制动器42不制动，即行星轮系20中太阳轮23被约束，此时发动机1的动力就可以依次经行星架25、行星轮24以传导至齿圈21和空心轴22。且第二离合器32处于结合状态，发动机1的动力还可以继续传导至第二电机52的转子53。同时第一电机51的动力也可以传递至齿圈21和空心轴22。由于齿圈21、空心轴22、行星轮24、行星架25和太阳轮23构成行星轮系20，利用行星轮系20的杠杆作用，通过调节第一电机51的转速和扭矩就可以调节发动机1的工作区，使得发动机1运行在高效区间内。并且第二离合器32处于结合状态，这样发动机1的动力和第一电机51的动力可以继续传导至第二电机52的转子53，同时第二电机52的动力也可以传递至第二电机52的转子53。
该种运行状态为混合驱动模式中的并联式混动2挡模式，该种模式下第一电机51、第二电机52和发动机1均输出动力共同驱动车辆行驶。且该种模式下动力传导的方向如图7中箭头所示，动力从发动机1输出，并依次经过行星架25、行星轮24、齿圈21和空心轴22；同时第一电机51的动力也输出至齿圈21和空心轴22，通过第二离合器32，发动机1和第一电机51的动力得传输至第二电机52的转子53，同时第二电机52的动力也输出至第二电机52的转子53，此时第一电机51、第二电机52和发动机1的动力均在第二电机52的转子53处汇合，且动力再依次经第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。
如图8所示，在另一种混合驱动模式中，控制发动机1和第二电机52工作，控制第一离合器31和第二离合器32处于分离状态，控制第一制动器41制动，控制发动机1驱动第一电机51发电。其中，第一离合器31处于分离状态，且第一制动器41制动，第二制动器42不制动，即行星轮系20中太阳轮23被约束，此时发动机1的动力就可以依次经行星架25、行星轮24以传导至齿圈21和空心轴22。且第一电机51不工作，利用发动机1传输至齿圈21的动力驱动第一电机51进入发电状态，从而为供电组件60充电。并且第二离合器32处于分离状态，即发动机1的动力不会通过齿圈21和空心轴22传导至第二电机52的转子53。同时供电组件60发电后驱动第二电机52工作，以将第二电机52的动力传递至第二电机52的转子53。
该种运行状态为混合驱动模式中的串联式混动模式，该种模式下发动机1驱动第一电机51发电，第二电机52则输出动力驱动车辆行驶。且发动机1与第一电机51之间通过行星轮系20传动连接，发动机1与第一电机51之间的传动比为0.6～0.8，由于第二离合器32处于分离状态，即发动机1和第一电机51与车轮解耦，发动机1可以驱动第一电机51发电，并将电能一部分用于第二电机52驱动车辆，多余的电能储存到供电组件60中。该种模式适用于供电组件60的电量低及城市工况。且该种模式下动力传导的方向如图8中箭头所示，动力从发动机1输出，并依次经过行星架25、行星轮24、齿圈21和空心轴22，以驱动第一电机51发电，同时供电组件60驱动第二电机52工作，使得第二电机52的动力依次经过第二电机52的转子53、第一齿轮71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74和车轮，从而使得动力可以驱动车轮转动，最终实现驱动车辆行驶的目的。
在本公开的一些实施例中，控制混合动力系统切换为能量回收模式时，控制方法包括：
如图9所示，在能量回收模式中，控制发动机1和第一电机51不工作，控制第一离合器31和第二离合器32处于分离状态，控制第一制动器41不制动，控制第二电机52发电。该模式下通常只需要第二电机52进行能量的回收，且该种模式下动力传导的方向如图9中箭头所示，刹车能量由车轮依次通过第四齿轮74、第三齿轮73、第二齿轮72、第一齿轮71和第二电机52的转子53传输至第二电机52，此时第二电机52处于发电状态，并将电能储存到供电组件60中。
在本公开的一些实施例中，控制混合动力系统切换为驻车发电模式时，控制方法包括：
如图10所示，控制发动机1工作，控制第二电机52不工作，控制第一制动器41制动，控制第一离合器31和第二离合器32处于分离状态，控制发动机1驱动第一电机51发电。该模式下通常采用第一电机51进行发电，且该种模式下动力传导的方向如图10中箭头所示，发动机1输出动力依次经过行星架25、行星轮24和齿圈21传输至第一电机51，此时第一电机51处于发电状态，并将电能储存到供电组件60中。
如图11所示，控制发动机1工作，控制第二电机52不工作，控制第一制动器41不制动，控制第一离合器31处于结合状态，控制第二离合器32处于分离状态，控制发动机1驱动第一电机51发电。该模式下通常采用第一电机51进行发电，且该种模式下动力传导的方向如图11中箭头所示，发动机1输出动力依次经过行星架25和齿圈21传输至第一电机51，此时第一电机51处于发电状态，并将电能储存到供电组件60中。
以上仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统包括：发动机(1)、行星轮系(20)、第一离合器(31)、第二离合器(32)、第一制动器(41)、空心轴(22)、第一电机(51)、第二电机(52)和用于为所述第一电机(51)和所述第二电机(52)供电的供电组件(60)，
所述行星轮系(20)包括：齿圈(21)、太阳轮(23)、行星轮(24)和行星架(25)，所述太阳轮(23)设于所述齿圈(21)内，所述行星轮(24)设置在所述太阳轮(23)和所述齿圈(21)之间并与所述太阳轮(23)和所述齿圈(21)啮合，所述行星轮(24)可转动地设置在所述行星架(25)上，
所述发动机(1)的输出轴与所述行星架(25)同轴连接，所述第一制动器(41)用于制动所述太阳轮(23)，
所述第一电机(51)和所述第二电机(52)同心排布，所述齿圈(21)位于所述第一电机(51)的转子(53)内，所述齿圈(21)与所述第一电机(51)的转子(53)同轴固定连接，
所述空心轴(22)的一端与所述齿圈(21)同轴连接，所述空心轴(22)的另一端同轴插装于所述第二电机(52)的转子(53)内，
所述第一离合器(31)和所述第二离合器(32)均包括主动部(34)和从动部(35)，所述第一离合器(31)的主动部(34)与所述行星架(25)同轴连接，所述第一离合器(31)的从动部(35)连接在所述空心轴(22)的一端和所述齿圈(21)之间，所述第二离合器(32)的主动部(34)与所述空心轴(22)的另一端连接，所述第二离合器(32)的从动部(35)与所述第二电机(52)的转子(53)连接，所述第二电机(52)的转子(53)与车轮传动连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述空心轴(22)包括同轴连接的第一连接环(22a)和第二连接环(22b)，所述第二连接环(22b)的内径不大于所述第一连接环(22a)，所述第二连接环(22b)位于所述第二电机(52)的转子(53)内，所述第一离合器(31)的从动部(35)连接在所述第一连接环(22a)和所述齿圈(21)之间，所述第二离合器(32)的主动部(34)与所述第二连接环(22b)的一端连接。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统还包括传动齿轮系，所述传动齿轮系包括第一齿轮(71)、第二齿轮(72)、第三齿轮(73)和第四齿轮(74)，所述第一齿轮(71)与所述第二电机(52)的转子(53)同轴连接，所述第二齿轮(72)与所述第一齿轮(71)啮合，所述第三齿轮(73)和所述第二齿轮(72)同轴连接，所述第四齿轮(74)与所述第三齿轮(73)啮合，所述第四齿轮(74)与车轮同轴连接。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统还包括第二制动器(42)，所述第二制动器(42)用于制动所述发动机(1)的输出轴。
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至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。
6.根据权利要求5所述的混合动力系统的控制方法，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，所述控制方法包括：
控制所述发动机和所述第一电机不工作，控制所述第一离合器、所述第二离合器处于分离状态，控制所述第一制动器不制动，控制所述第二电机工作；
或者控制所述发动机不工作，控制所述第一离合器处于分离状态，控制所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器不制动，控制所述第一电机和所述第二电机工作。
7.根据权利要求5所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，控制所述混合动力系统切换为所述纯发动机模式时，所述控制方法包括：
控制所述第一电机和所述第二电机不工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器不制动，控制所述发动机工作；
或者控制所述第一电机和所述第二电机不工作，控制所述第一离合器处于分离状态，控制所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器制动，控制所述发动机工作。
8.根据权利要求5所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，控制所述混合动力系统切换为所述混合驱动模式时，所述控制方法包括：
控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器不制动；
或者控制所述发动机、所述第一电机和所述第二电机工作，控制所述第一离合器处于分离状态，控制所述第二离合器处于结合状态，控制所述第一制动器制动；
或者控制所述发动机和所述第二电机工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，控制所述第一制动器制动，控制发动机驱动所述第一电机发电。
9.根据权利要求5所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，控制所述混合动力系统切换为所述能量回收模式时，所述控制方法包括：
控制所述发动机和所述第一电机不工作，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，控制第一制动器不制动，控制所述第二电机发电。
10.根据权利要求5所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，控制所述混合动力系统切换为所述驻车发电模式时，所述控制方法包括：
控制所述发动机工作，控制所述第二电机不工作，控制所述第一制动器制动，控制所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，控制所述发动机驱动所述第一电机发电；
或者控制所述发动机工作，控制所述第二电机不工作，控制所述第一制动器不制动，控制所述第一离合器处于结合状态，控制所述第二离合器处于分离状态，控制所述发动机驱动所述第一电机发电。
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