CN112440723B - 混合动力装置和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力装置和车辆，所述混合动力装置中，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架，第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二行星架，第一太阳轮与第二行星架连接，第一行星架与第二齿圈连接；输入轴设置成可选择性地接合第一太阳轮和第一行星架；第一制动器设置成锁止或释放第二齿圈，第二制动器设置成锁止或释放第二行星架；发动机设置成选择性地与输入轴接合或分离，第一电机与输入轴相连，第二电机与第二太阳轮连接，第一齿圈设置成向车轮输出动力。根据本发明实施例的混合动力装置，采用了双行星排，实现复合动力分流和输出动力分流，有利于燃油经济性，实现驻车发电、增程模式等。

Description

混合动力装置和车辆
技术领域
本发明涉及交通运输技术领域，特别涉及一种混合动力装置及具有该混合动力装置的车辆。
背景技术
由于环境的逐渐恶化，新能源汽车、混合动力汽车等技术越来越受到重视，相关技术的混合动力汽车中，存在一些缺陷，导致了混合动力汽车难以普及。相关技术中的均采用单行星排结构，只能实现单模混合动力分离；发动机扭矩只能由第一电机单独平衡，增大发动机会导致电机平衡扭矩过大，限制了该系统的使用范围；高速行驶时第一电机反转提供动力，第二电机发电，导致电功率循环，效率较低；第二电机直接与输出端相连，对电机要求较高。例如，丰田的第一、二代混合动力系统就存在这些问题。而在丰田的第四代产品中，仍然存在由于系统为单行星排，只能实现单模混合动力分流；高速行驶时第一电机反转提供动力，第二电机发电，导致电功率循环，效率较低等技术问题需要克服。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种混合动力装置，采用了双行星排结构，可以实现符合动力分流和输出动力分流。
本发明的另一目的在于提出一种具有该混合动力装置的车辆。
根据本发明实施例的混合动力装置，包括发动机、输入轴、第一电机、第二电机、第一行星排、第二行星排、第一制动器和第二制动器，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二行星架，所述第一太阳轮与第二行星架连接，所述第一行星架与第二齿圈连接；所述输入轴设置成可选择性地接合所述第一太阳轮和第一行星架；所述第一制动器设置成锁止或释放第二齿圈，所述第二制动器设置成锁止或释放第二行星架；所述发动机设置成选择性地与所述输入轴接合或分离，所述第一电机与所述输入轴相连，所述第二电机与第二太阳轮连接，所述第一齿圈设置成向车轮输出动力。
根据本发明实施例的混合动力装置，采用了双行星排结构，可以实现符合动力分流和输出动力分流。
另外，根据本发明上述实施例的混合动力装置，还可以具有如下附加的技术特征：
一些示例中，所述混合动力装置还包括：双离合器，所述双离合器具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入轴与所述输入端相连，所述第一输出端与所述第一太阳轮相连，所述第二输出端与所述第一行星架相连。
一些示例中，所述混合动力装置包括EV1档、EV2档、EV3档、EV4档、EV5档。
一些示例中，所述EV1档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述EV2档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第一电机经所述输入轴、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述EV3档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器锁止所述第二行星架，所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述EV4档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第二齿圈、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述EV5档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第一电机与第二电机以相同速度转动，向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述混合动力装置包括HEV1档、HEV2档、HEV3档、HEV4档。
一些示例中，所述HEV1档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器锁止所述第二行星架，所述发动机与所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述HEV2档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架分离，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机与所述第一电机经所述输入轴、所述第一太阳轮所述第二行星架、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述HEV3档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机与所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第二齿圈、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述HEV4档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机、所述第一电机以及所述第二电机以相同速度转动，向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述混合动力装置还包括第一倒车档，在所述第一倒车档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出反向动力。
一些示例中，所述混合动力装置还包括第二倒车档，在所述第二倒车档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机经所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出反向动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出反向动力。
一些示例中，所述混合动力装置还包括驻车发电档，在所述驻车发电档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接分离与所述第一行星架分离。
一些示例中，所述混合动力装置还包括第一增程模式，在所述第一增程模式，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮断开并与所述第一行星架断开，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机直接驱动所述第一电机发电，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述混合动力装置还包括第二增程模式，在所述第二增程模式，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮断开并与所述第一行星架断开，所述第一制动器放开所述第二齿圈，所述第二制动器锁止所述第二行星架，所述发动机直接驱动所述第一电机发电，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一齿轮向所述第一齿圈输出动力。
一些示例中，所述输入轴、所述第一电机的电机轴、所述第二电机的电机轴同轴设置。
一些示例中，所述第一电机经第一齿轮组与输入轴连接。
一些示例中，所述第一齿圈通过第二齿轮组连接差速器，所述第二齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第四齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿圈构成第一双联齿轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮构成第二双联齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合。
一些示例中，所述第一电机经第一齿轮组与输入轴连接，所述第二双联齿轮的连接轴为空心轴，并套设于第一电机的电机轴外侧。
根据本发明另一方面的车辆，包括根据前述的混合动力装置。
本发明中，双模动力分流系统，可以实现多种纯电动以及混合动力驱动模式，结构较为紧凑，有固定速比挡，可输出较高扭矩或较高转速，也可实现无级变速，调速范围宽，有利于提高燃油经济性，可实现驻车发电、行车发电等。
附图说明
图1是本发明一个实施例的混合动力装置的结构原理图。
图2是本发明一个实施例的混合动力装置的结构原理图。
图3是本发明一个实施例的混合动力装置的结构原理图。
图4是本发明一个实施例的混合动力装置的EV1档的等效杠杆图。
图5是本发明一个实施例的混合动力装置的EV2档的等效杠杆图。
图6是本发明一个实施例的混合动力装置的EV3档的等效杠杆图。
图7是本发明一个实施例的混合动力装置的EV4档的等效杠杆图。
图8是本发明一个实施例的混合动力装置的EV5档的等效杠杆图。
图9是本发明一个实施例的混合动力装置的HEV1档的等效杠杆图。
图10是本发明一个实施例的混合动力装置的HEV2档的等效杠杆图。
图11是本发明一个实施例的混合动力装置的HEV3档的等效杠杆图。
图12是本发明一个实施例的混合动力装置的HEV4档的等效杠杆图。
图13是本发明一个实施例的混合动力装置的第一倒车档的等效杠杆图。
图14是本发明一个实施例的混合动力装置的第二倒车档的等效杠杆图。
附图标记：
发动机ICE，第一电机EM1，第二电机EM2，输入轴101，
第一太阳轮S1，第一行星轮P1，第一齿圈R1，第一行星架PC1，
第二太阳轮S2，第二行星轮P2，第二齿圈R2，第二行星架PC2，
第一制动器B1，第二制动器B2，
第一离合器C1，第二离合器C2，第三离合器C0，
差速器103，
第一齿轮G1，第二齿轮G2，第三齿轮G3，第四齿轮G4，第五齿轮G5，第六齿轮G6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图3所示，根据本发明实施例的混合动力装置，包括发动机ICE、输入轴101、第一电机EM1、第二电机EM2、第一行星排、第二行星排、第一制动器B1、第二制动器B2。
其中，第一行星排包括第一太阳轮S1、第一行星轮P1、第一齿圈R1和第一行星架PC1，第二行星排包括第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二齿圈R2和第二行星架PC2，第一行星排与第二行星排可以构成双排行星齿轮机构。第一太阳轮S1与第二行星架PC2连接，第一行星架PC1与第二齿圈R2连接，实现动力耦合传输。
输入轴101设置成可旋选择性地接合第一太阳轮S1和第一行星架PC1。第一制动器B1设置成锁止或释放第二齿圈R2，第二制动器B2设置成锁止或释放第二行星架PC2；发动机ICE设置成可选择性地与输入轴101接合或分离，第一电机EM1与输入轴101相连，第二电机EM2与第二太阳轮S2连接，第一齿圈R1设置成向车轮输出动力。
在使用过程中，发动机ICE可以切换与输入轴101的接合状态，同时可以改变输入轴101与第一太阳轮S1和第一行星架PC1的接合状态，另外可以改变第一制动器B1、第二制动器B2的锁止和释放状态，从而可以改变动力的传递方向，实现改变转速比输出的不同情况。
根据本发明实施例的混合动力装置，发动机ICE可以切换与输入轴101的接合状态，同时可以改变输入轴101与第一太阳轮S1和第一行星架PC1的接合状态，控制更加灵活，能优化发动机ICE工作区间，提高效率。采用了双行星排，可实现复合动力分流和输出动力分流，为双模动力分流结构。前后行星排传动比设计不受彼此制约，结构设计灵活。采用双行星排，可通过离合器与制动器的控制，档位实现较为容易。
另外，发动机ICE可以切换与输入轴101的接合状态，同时可以改变输入轴101与第一太阳轮S1和第一行星架PC1的接合状态，以及第一制动器B1和第二制动器B2的状态，本发明可以提供五个纯电动前进档位(EV档)和倒车档、混动四个前进档位(HEV档)和一个倒车档。启动档有较大传动比，可输出较大扭矩。在纯电动模式和混动模式均存在无级变速档位，调速更灵活、范围宽。该系统在混动模式存在直接档，可输出较高转速。
可选地，本发明可以设置成第一电机EM1的输出功率小于第二电机EM2的输出功率，
如图1，第一行星排与第二行星排可以设置为并排放置的形式。
可选地，在本发明中，混合动力装置还包括双离合器，双离合器具有输入端、第一输出端和第二输出端，输入轴101与输入端相连，第一输出端与第一太阳轮S1相连，第二输出端与第一行星架PC1相连。输入端与第一输出端接合时，输入轴101的动力经双离合器传递至第一太阳轮S1；输入端与第二输出端接合时，输入轴101的动力经双离合器传递至第一行星架PC1；输入端与第一输出端、第二输出端均接合时，输入轴101的动力经双离合器传递至第一太阳轮S1以及第一行星架PC1。从而通过双离合器切换输入轴101与第一太阳轮S1和第一行星架PC1的接合状态。
其中，输入端和第一输出端构造出第一离合器C1，输入端与第二输出端构造出第二离合器C2。另外，发动机ICE与输入轴101可在接合和分离之间切换，可以在发动机ICE与输入轴101之间设置第三离合器C0。
另外，还可以通过其他结构来实现发动机ICE与输入轴101、输入轴101与第一太阳轮S1、输入轴101与第一行星架PC1的接合分离状态。
可选地，在本发明中，第一制动器B1一端连接在第二齿圈R2上，另一端固定在变速器壳体上；第二制动器B2一端连接在第二行星架PC2上，另一端固定在变速器壳体上。动力由第一齿圈R1输出。
该装置具有不同的功率分流模式，在输入功率分流模式：闭合第一离合器C1、第三离合器C0，打开第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2，装置处于混动HEV2档，通过第二电机EM2调速功能调节发动机ICE工作点，以提高整车燃油经济性；在复合动力分流模式：闭合第二离合器C2、第三离合器C0,打开第一离合器C1、第一制动器B1、第二制动器B2，系统处于混动模式HEV3档，可通过第一电机EM1调节发动机ICE工作点，以提高整车燃油经济性。
该装置在纯电动模式具有五个前进档(EV1、EV2、EV3、EV4、EV5)和一个倒挡(EV1RD)，其中EV4档为无级变速，调速范围较宽，EV5档位直接档，可输出高转速；在混动模式，该系统有四个前进档(HEV1、HEV2、HEV3、HEV4)和一个倒档(HEV-RD)，其中HEV2、HEV3为无级变速，调速范围较宽，HEV4档为直接档，可输出高转速。
如图1，在本发明的一些实施例中，输入轴101、第一电机EM1的电机轴、第二电机EM2的电机轴同轴设置。使得本发明混合动力装置的各部分布置合理，动力分配均匀。
本发明采用了发动机ICE+双电机+双行星排的混合驱动方式，发动机ICE通过第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C0的闭合与打开，分别控制与第一行星架PC1的连接和与第一太阳轮S1的连接；双行星排中，第一行星架PC1与第二齿圈R2连接，第一太阳轮S1与第二行星架PC2连接；第一制动器B1可锁止第二齿圈R2和第一行星架PC1，第二制动器B2可锁止第二行星架PC2和第一太阳轮S1；第一电机EM1(或发电机)与输入轴101连接，可带动其转动，也可被拖动进行发电；第二电机EM2(或驱动电机)与第二太阳轮S2连接，可驱动其转动。
在本发明中，采用了双离合器，控制更加灵活，能优化发动机ICE工作区间，提高效率。该系统采用了双行星排，可实现输入动力分流、输出动力分流和复合动力分流等多种分流模式，效率更高。该装置前后行星排传动比设计不受彼此制约，结构设计灵活。该系统采用双行星排，可通过离合器与制动器的控制，档位实现较为容易，本系统可实现纯电动四个前进档位和一个倒档，混动四个前进档位和一个倒车档。该装置启动档有较大传动比，可输出较大扭矩。该系统在纯电动模式和混动模式均存在无级变速档位，调速更灵活、范围宽。该系统在纯电动模式和混动模式存在直接档，可输出较高转速。该系统可实现驻车充电(驻车状态，闭合第三离合器C0，发动机ICE直接通过第一电机EM1充电)，也可在行驶过程中充电(如混动模式的HEV4档)。该系统第一电机EM1可以经一级减速后再接入耦合双行星排，输入扭矩增大了，有利于减小第一电机EM1尺寸，有利于与发动机ICE的匹配。
另外，本发明中的两个电机可以不同轴，有利于减小系统轴向尺寸，有利于避免发动机ICE散热导致的电机升温。
另外，本申请中设置了发动机ICE和电机，其中，可以通过发动机ICE驱动电机发电，也就是说，本发明中的第一电机EM1、第二电机EM2同样可以为发电机。
如图2，在本发明的另一些实施例中，第一电机EM1经第一齿轮组与输入轴101连接。通过在第一电机EM1与输入轴101之间设置第一齿轮组，可以根据需要实现增速发电、减速驱动，提高混合动力装置的性能。
其中，通过一对平行轴齿轮将第一电机EM1移到发动机ICE外侧；可将该电机安装在动力合成箱外侧，便于维修和更换。该机构中第一电机EM1作为驱动时，可经一级平行齿轮减速增扭；第一电机EM1作为发电机时，转速会经过一级平行齿轮增速然后输入电机，提高发电效率。
可选地，第一齿轮组可以包括第五齿轮G5和第六齿轮G6，第五齿轮G5和第六齿轮G6相互啮合并连接第一电机EM1。
可选地，本发明中的第一齿圈R1可以连接多级主减齿轮(例如两级主减速齿轮)，第一齿圈R1经两级减速齿轮连接差速器103，然后由左右半轴输出。
如图3所示，第一齿圈R1通过第二齿轮组连接差速器103，第二齿轮组包括第一齿轮G1、第二齿轮G2、第三齿轮G3以及第四齿轮G4，第一齿轮G1与第一齿圈R1构成第一双联齿轮，第二齿轮G2与第三齿轮G3构成第二双联齿轮。其中，第一齿轮G1和第二齿轮G2构成一级减速齿轮组，第三齿轮G3和第四齿轮G4构成第二级减速齿轮组，从而实现减速增距。
可选地，第一电机EM1经第一齿轮组与输入轴101连接，第二双联齿轮的连接轴为空心轴，并套设于第一电机EM1的电机轴外侧。从而有效地提高混合动力装置的稳定性。
通过将将主减齿轮第三齿轮G3和第四齿轮G4构成的第二双联齿轮所在轴做成空心，套在第一电机EM1的电机轴上，可以简化内部结构，省去箱体对电机轴的右侧支撑位置，改由第二双联齿轮所在轴来支撑。
下面参照附图描述本发明的混合动力装置在不同档位下的工作状态以及动力传递路径。
结合图1至图8，混合动力装置包括EV1档、EV2档、EV3档、EV4档、EV5档。此时发动机ICE未接入，因此，可以将发动机ICE与输入轴101分离、输入轴101与第一太阳轮S1和第一行星架PC1分离，而通过切换第一制动器B1、第二制动器B2的状态实现不同档位之间的切换。
EV1档下，发动机ICE与输入轴101分离，输入轴101与第一太阳轮S1分离并与第一行星架PC1分离，第一制动器B1锁止第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，第二电机EM2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力。
其中，图4为EV1档下等效杠杆图，此时闭合第一制动器B1，打开第三离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2和第二制动器B2。该档位下，第一制动器B1锁止第一行星架PC1，由第二电机EM2单独驱动，动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图(杠杆图常用于研究行星机构，可较快速得出太阳轮、行星架、齿圈之间转速关系，应用较为普遍)可以看出，该系统此时有较大的固定传动比，可输出低速大扭矩，电机也可工作在较高效区间。
EV2档下，发动机ICE与输入轴101分离，输入轴101与第一太阳轮S1接合并与第一行星架PC1分离，第一制动器B1锁止第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，第一电机EM1经输入轴101、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力，第二电机EM2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力。
图5为EV2档下等效杠杆图，此时闭合第一制动器B1、第一离合器C1，打开第三离合器C0、第二离合器C2和第二制动器B2。该档位下，锁止第一行星架PC1，可由第一电机EM1与第二电机EM2共同驱动，第一电机EM1动力由第一太阳轮S1输入、第二电机EM2动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时有固定传动比，可输出较大转速。
EV3档下，发动机ICE与输入轴101分离，输入轴101与第一太阳轮S1分离并与第一行星架PC1接合，第一制动器B1释放第二齿圈R2，第二制动器B2锁止第二行星架PC2，第一电机EM1经输入轴101、第一行星架PC1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力，第二电机EM2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二齿圈R2、第一行星架PC1、第一齿轮向第一齿圈R1输出动力。
图6为EV3档下等效杠杆图，此时闭合第二制动器B2、第二离合器C2，打开第三离合器C0、第一离合器C1和第一制动器B1。该档位下，制动器锁止第一太阳轮S1，可由第一电机EM1与第二电机EM2共同驱动，第一电机EM1动力由第一行星架PC1输入、第二电机EM2动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时有固定传动比，可输出较大转速。
EV4档下，发动机ICE与输入轴101分离，输入轴101与第一太阳轮S1分离并与第一行星架PC1接合，第一制动器B1释放第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，第一电机EM1经输入轴101、第一行星架PC1、第二齿圈R2、第二行星轮P2、第二行星架PC2、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力，第二电机EM2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力。
图7为EV4档下等效杠杆图，此时闭合第二离合器C2，打开第三离合器C0、第一离合器C1和第一制动器B1、B2。该档位下，可由第一电机EM1与第二电机EM2共同驱动，第一电机EM1动力由第一行星架PC1输入、第二电机EM2动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统无固定传动比，可实现无级变速，调速范围宽，当第一电机EM1与第二电机EM2转速相同时，系统输出最高转速。
EV5档下，发动机ICE与输入轴101分离，输入轴101与第一太阳轮S1接合并与第一行星架PC1接合，第一制动器B1释放第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，第一电机EM1和第二电机EM2以相同速度转动向第一齿圈R1输出动力。
图8为EV5档下等效杠杆图，此时闭合第一离合器C1、第二离合器C2，打开第三离合器C0和第一制动器B1、B2。该档位为直接档，第一电机EM1与第二电机EM2同步转动，扭矩耦合后，由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时处于直接档，第一电机EM1与第二电机EM2同步运转，输出高转速，车辆在高速运行区间，使发动机处于燃油经济区间，并且第一电机EM1、第二电机EM2同步输出，保证了高扭矩输出。
结合图1-3以及图9至图12，混合动力装置包括HEV1档、HEV2档、HEV3档、HEV4档，其中，
所述HEV1档下，所述发动机ICE与所述输入轴101接合，所述输入轴101与所述第一太阳轮S1分离并与所述第一行星架PC1接合，所述第一制动器B1释放所述第二齿圈R2，所述第二制动器B2锁止所述第二行星架PC2，所述发动机ICE与所述第一电机EM1经所述输入轴101、所述第一行星架PC1、所述第一行星轮P1向所述第一齿圈R1输出动力，所述第二电机EM2经所述第二太阳轮S2、所述第二行星轮P2、所述第二齿圈R2、所述第一行星架PC1、所述第一行星轮P1向所述第一齿圈R1输出动力。
图9为HEV1档下等效杠杆图，此时闭合第三离合器C0、第二离合器C2、第二制动器B2，打开第一离合器C1和第一制动器B1。该档位下，第二制动器B2锁止第一太阳轮S1，由发动机ICE、第一电机EM1和第二电机EM2共同驱动，动力由第一行星架PC1和第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时有固定传动比，可输较大扭矩。
所述HEV2档下，所述发动机ICE与所述输入轴101接合，所述输入轴101与所述第一太阳轮S1接合并与所述第一行星架PC1分离，所述第一制动器B1释放所述第二齿圈R2，所述第二制动器B2释放所述第二行星架PC2，所述发动机ICE与所述第一电机EM1经所述输入轴101、所述第一太阳轮S1所述第二行星架PC2、所述第二行星轮P2、所述第二齿圈R2、所述第一行星架PC1、所述第一行星轮P1向所述第一齿圈R1输出动力，所述第二电机EM2经所述第二太阳轮S2、所述第二行星轮P2、所述第二齿圈R2、所述第一行星架PC1、所述第一行星轮P1向所述第一齿圈R1输出动力。
图10为HEV2档下等效杠杆图，此时闭合第三离合器C0、第一离合器C1，打开第二离合器C2和第一制动器B1、B2。该档位下，由发动机ICE、第一电机EM1、第二电机EM2共同驱动，发动机ICE和第一电机EM1动力由第一太阳轮S1输入、第二电机EM2动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时没有固定传动比，可实现无级变速，调速范围较宽，并且可通过第一电机EM1充电。
所述HEV3档下，所述发动机ICE与所述输入轴101接合，所述输入轴101与所述第一太阳轮S1分离并与所述第一行星架PC1接合，所述第一制动器B1释放所述第二齿圈R2，所述第二制动器B2释放所述第二行星架PC2，所述发动机ICE与所述第一电机EM1经所述输入轴101、所述第一行星架PC1、所述第二齿圈R2、所述第二行星轮P2、所述第二行星架PC2、所述第一太阳轮S1、所述第一行星轮P1向所述第一齿圈R1输出动力，所述第二电机EM2经所述第二太阳轮S2、所述第二行星轮P2、所述第二行星架PC2、所述第一太阳轮S1、第一行星轮P1向所述第一齿圈R1输出动力。
图11为HEV3档下等效杠杆图，此时闭合第三离合器C0、第二离合器C2，打开第一离合器C1和第一制动器B1、B2。该档位下，由发动机ICE、第一电机EM1、第二电机EM2共同驱动，发动机ICE和第一电机EM1动力由第一行星架PC1输入、第二电机EM2动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时没有固定传动比，可实现无级变速，调速范围较宽，并且可通过第一电机EM1充电。
所述HEV4档下，所述发动机ICE与所述输入轴101接合，所述输入轴101与所述第一太阳轮S1接合并与所述第一行星架PC1接合，所述第一制动器B1释放所述第二齿圈R2，所述第二制动器B2释放所述第二行星架PC2，所述发动机ICE以及所述第二电机EM2以相同速度转动，向所述第一齿圈R1输出动力。
图12为HEV4档下等效杠杆图，此时闭合第三离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2，打开第一制动器B1、B2。该档为直接档，由发动机ICE、第一电机EM1和第二电机EM2共同驱动，三者以相同转速运转，扭矩耦合后由第一齿圈R1输出。由杠杆图可以看出，该系统此时处于直接档，发动机ICE、第一电机EM1、第二电机EM2三者同步运转，输出高转速。
另外，本发明中可以通过发动机对电机输出动力以实现发电，使得该系统具有增程模式，例如，在HEV4挡下，可实现行车发电。
具体而言，HEV4档下，发动机与输入轴接合，输入轴与第一太阳轮接合并与第一行星架接合，第一制动器释放第二齿圈，第二制动器释放第二行星架，发动机、第一电机以及第二电机以相同速度整体转动，发动机、第二电机向第一齿圈输出动力，实现直驱，发动机部分动力传到第一电机，带动第一电机发电。
另外，在车辆行驶过程中，本发明还可以通过发动机将动力输出至一个电机实现发电，而通过另一个电机单独进行驱动。这种模式可以称之为增程模式。
具体而言，在第一种增程模式下：发动机ICE与输入轴101接合，输入轴101与第一太阳轮S1断开并与第一行星架PC1断开，第一制动器B1锁止第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，发动机ICE直接驱动第一电机EM1发电，第二电机EM2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力。
在第二种增程模式下：发动机ICE与输入轴101接合，输入轴101与第一太阳轮S1断开并与第一行星架PC1断开，第一制动器B1放开第二齿圈R2，第二制动器B2锁止第二行星架PC2，发动机ICE直接驱动第一电机EM1发电，第二电机3M2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二齿圈R2、第一行星架PC1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出动力。
另外，本发明中的混合动力装置还可以包括倒车档。本发明在纯电动模式下、混合动力模式下均具有倒车档，具体而言，本发明具有第一倒车档和第二倒车档。
混合动力装置在第一倒车档下，发动机ICE与输入轴101分离，输入轴101与第一太阳轮S1分离并与第一行星架PC1分离，第一制动器B1锁止第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，第二电机EM2经第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2、第一太阳轮S1、第一行星轮P1向第一齿圈R1输出反向动力。
图13为第一倒车档下等效杠杆图，此时闭合第一制动器B1，打开第三离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2和第二制动器B2。该档位下，锁止第一行星架PC1，由第二电机EM2单独驱动，动力由第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出，且由第二电机EM2负转速实现倒档驱动。由杠杆图可以看出，该系统此时有较大的固定传动比，可输出低速大扭矩，电机也可工作在较高效区间。通过第二电机EM2正转速实现倒档。
混合动力装置在第二倒车档下，发动机ICE与输入轴101接合，输入轴101与第一太阳轮S1接合并与第一行星架PC1分离，第一制动器B1锁止第二齿圈R2，第二制动器B2释放第二行星架PC2，发动机经第一太阳轮、第一行星轮向第一齿圈输出反向动力，第二电机经第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架、第一太阳轮、第一行星轮向第一齿圈输出反向动力。
图14为第二倒车档下等效杠杆图，此时闭合第一制动器B1、第三离合器C0、第一离合器C1，打开第二离合器C2和第二制动器B2。该档位下，锁止第一行星架PC1，由发动机ICE、第一电机EM1、第二电机EM2共同驱动，动力由第一太阳轮S1和第二太阳轮S2输入，经耦合双行星排，最后由第一齿圈R1输出，实现倒档。由杠杆图可以看出，该系统此时有较大的固定传动比，可输出低速大扭矩，实现倒档。
另外，本发明中的混合动力装置还可以包括驻车发电档。
在所述驻车发电档下，所述发动机ICE与所述输入轴101接合，所述输入轴101与所述第一太阳轮S1接分离与所述第一行星架PC1分离。
另外，本发明也可以在行车过程中进行发电，如前述。
在本发明中，发动机ICE通过第三离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2接入系统，根据实际工况，通过离合器的控制，可实现发动机ICE工作在较高效率区间；双行星排的使用，使轴向空间较为紧凑；双行星排的使用，使档位实现较为容易，两行星排传动比设计不受彼此制约，结构设计灵活；通过离合器和制动器的控制，该机构可实现五档纯电动前进档和一个纯电动倒档；通过控制离合器和制动器，发动机ICE接入后，该机构可实现四档混动前进档和一个混动倒档；
纯电动模式，可实现大扭矩的启动档(EV1)；可实现无级变速档(EV4)，其中无级变速档可实现较宽转速范围；可实现高速挡(EV5)，此处高速档也可称为直接档，输出高转速；混动模式，其中某些档位(HEV2、HEV3)下电机EM1(发电机)起发电作用，进行充电；混动模式，其中某些档位(HEV2、HEV3)下可实现无级变速，调速范围较宽；混动模式，高速档(HEV4)可称直接档，发动机ICE与双电机转速均相等，同步转动，输出高转速。驻车时，发动机ICE可直接驱动电机EM1(发电机)发电。
根据本发明实施例的车辆，包括根据前述的混合动力装置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指接合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式接合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种混合动力装置，包括发动机、输入轴、第一电机、第二电机、第一行星排、第二行星排、第一制动器和第二制动器，其特征在于，
所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二行星架，所述第一太阳轮与第二行星架连接，所述第一行星架与第二齿圈连接；所述输入轴设置成可选择性地接合所述第一太阳轮和第一行星架；所述第一制动器设置成锁止或释放第二齿圈，所述第二制动器设置成锁止或释放第二行星架；所述发动机设置成选择性地与所述输入轴接合或分离，所述第一电机与所述输入轴相连，所述第二电机与第二太阳轮连接，所述第一齿圈设置成向车轮输出动力。
2.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，所述混合动力装置还包括：
双离合器，所述双离合器具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入轴与所述输入端相连，所述第一输出端与所述第一太阳轮相连，所述第二输出端与所述第一行星架相连。
3.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，所述混合动力装置包括EV1档、EV2档、EV3档、EV4档、EV5档，其中，
所述EV1档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向第一齿圈输出动力；
所述EV2档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第一电机经所述输入轴、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力；
所述EV3档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器锁止所述第二行星架，所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力；
所述EV4档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第二齿圈、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力；
所述EV5档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第一电机与第二电机以相同速度转动，向所述第一齿圈输出动力。
4.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，所述混合动力装置包括HEV1档、HEV2档、HEV3档、HEV4档，其中，
所述HEV1档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器锁止所述第二行星架，所述发动机与所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力；
所述HEV2档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架分离，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机与所述第一电机经所述输入轴、所述第一太阳轮所述第二行星架、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力；
所述HEV3档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机与所述第一电机经所述输入轴、所述第一行星架、所述第二齿圈、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力；
所述HEV4档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架接合，所述第一制动器释放所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机、所述第一电机以及所述第二电机以相同速度转动，向所述第一齿圈输出动力。
5.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，
所述混合动力装置还包括第一倒车档，在所述第一倒车档下，所述发动机与所述输入轴分离，所述输入轴与所述第一太阳轮分离并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出反向动力；
所述混合动力装置还包括第二倒车档，在所述第二倒车档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接合并与所述第一行星架分离，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机经所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出反向动力，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出反向动力。
6.根据权利要求1所述的混合动力装置，其特征在于，
所述混合动力装置还包括驻车发电档，在所述驻车发电档下，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮接分离与所述第一行星架分离；
所述混合动力装置还包括第一增程模式，在所述第一增程模式，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮断开并与所述第一行星架断开，所述第一制动器锁止所述第二齿圈，所述第二制动器释放所述第二行星架，所述发动机直接驱动所述第一电机发电，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二行星架、所述第一太阳轮、所述第一行星轮向第一齿圈输出动力；
所述混合动力装置还包括第二增程模式，在所述第二增程模式，所述发动机与所述输入轴接合，所述输入轴与所述第一太阳轮断开并与所述第一行星架断开，所述第一制动器放开所述第二齿圈，所述第二制动器锁止所述第二行星架，所述发动机直接驱动所述第一电机发电，所述第二电机经所述第二太阳轮、所述第二行星轮、所述第二齿圈、所述第一行星架、所述第一行星轮向所述第一齿圈输出动力。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的混合动力装置，其特征在于，所述输入轴、所述第一电机的电机轴、所述第二电机的电机轴同轴设置。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的混合动力装置，其特征在于，所述第一电机经第一齿轮组与输入轴连接。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的混合动力装置，其特征在于，所述第一齿圈通过第二齿轮组连接差速器，所述第二齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第四齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿圈构成第一双联齿轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮构成第二双联齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合。
10.根据权利要求9所述的混合动力装置，其特征在于，所述第一电机经第一齿轮组与输入轴连接，所述第二双联齿轮的连接轴为空心轴，并套设于第一电机的电机轴外侧。
11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的混合动力装置。
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