CN113002287B - 一种单行星排混合驱动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单行星排混合驱动系统及其控制方法，包括行星排，发动机（1），第一电机（13），第二电机（14），输出轴，机械油泵（24），及电子泵，通过纯电动模式和混合动力模式的相互切换，使得其能够满足高爬坡度及高车速的同时，又能够控制，且可以提升动力系统性能和增大适应范围；通过采用行星排动力分流加平行轴两档耦合机构，满足车辆起步、爬坡，高低速等各种工况需求；通过设置双泵耦合润滑系统，满足车辆高低温各种工况下的润滑需求。

Description

一种单行星排混合驱动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源客车动力传动系统及其控制方法的技术领域，具体涉及一种单行星排混合驱动系统及其控制方法。

背景技术

随着新能源混合动力技术的不断发展，混动客车应用范围越来越广，工况也越来越复杂。现有技术中基于行星排动力分流混动产品存在如下不足：

1）纯电动起步时爬坡能力不足，系统在纯电模式下输出扭矩受限。若使用更大功率及扭矩的电机，则会引起系统尺寸增大、输入最高转速下降等问题；

2）为避免混动工况下，输出齿轮倒拖驱动电机超速的状况发生，需限制传动比，从而导致最高车速偏低；

3）持续高速工况，输入端轴承、油封等零部件达到应用极限，可靠性和使用寿命降低；

4）电子泵在-20℃以下的温度下泵油困难，减小产品适用范围。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种单行星排混合驱动系统及其控制方法。

本发明提供的技术方案如下：一种单行星排混合驱动系统，所述混合驱动系统包括：

行星排，所述行星排包括太阳轮（7），位于太阳轮（7）外周且能够绕太阳轮（7）转动的若干个行星轮（8），与行星轮（8）连接的行星架（9）、以及位于若干个行星轮（8）外周并与行星轮（8）啮合转动的齿圈（11）；

发动机（1），所述发动机（1）的输出轴与行星架（9）固定连接；

第一电机（13），所述第一电机（13）的输出轴（10）经第一电机传动齿轮副与所述太阳轮（7）连接，所述第一电机（13）的输出轴还连接有犬牙制动器（4-1）；

第二电机（14），所述第二电机（14）的输出轴（15）经第二电机传动齿轮副与所述齿圈（11）连接，所述第二电机传动齿轮副上设置有第一犬牙离合器（19）；

动力输出轴，所述动力输出轴与所述齿圈（11）连接。

进一步地，所述第一电机传动齿轮副包括第一电机大齿轮（5）和第一电机小齿轮（6），所述第一电机大齿轮（5）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述太阳轮（7）连接，所述第一电机小齿轮（6）与所述第一电机（13）的输出轴（10）固定连接且位于所述第一电机（13）与所述犬牙制动器（4-1）之间。

进一步地，所述第二电机传动齿轮副包括对应啮合连接的减速齿轮（12）与中间轴齿轮（16），对应啮合连接的一档小齿轮（17）与一档大齿轮（18），及对应啮合连接的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21），所述一档小齿轮（17）和所述二档小齿轮（20）与所述第二电机（14）的输出轴固定连接，所述一档大齿轮（18）和所述二档大齿轮（21）套设于第二电机中间轴（22）上，所述第一犬牙离合器（19）设置于第二电机中间轴（22）上且位于所述一档大齿轮（18）与所述二档大齿轮（21）之间，所述中间轴齿轮（16）与所述第二电机中间轴（22）固定连接，所述减速齿轮（12）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述齿圈（11）连接。

进一步地，所述发动机（1）的输出轴经扭转减震器（2）后与行星架（9）固定连接，在所述扭转减震器（2）与所述太阳轮（7）之间通过油泵齿轮副连接机械油泵（24）；

所述油泵齿轮副包括相互啮合的油泵大齿轮（3）和油泵小齿轮（23），所述油泵大齿轮（3）与所述发动机（1）的输出轴固定连接，所述油泵小齿轮（23）与所述机械油泵（24）的输出轴固定连接。

进一步地，所述混合驱动系统还包括：电子泵，所述电子泵与系统中各润滑点连接以向各润滑点提供润滑油。

还提出一种单行星排混合驱动系统的控制方法，所述的单行星排混合驱动系统包括以下工作模式：

1）第一纯电动模式（EV1）——第二电机纯电动1档

第一犬牙离合器（19）右结合，行星架静止，太阳轮随转，动力由第二电机（14），经相互啮合的一档小齿轮（17）与一档大齿轮（18）传递至第二电机中间轴（22），再经相互啮合的中间轴齿轮（16）与减速齿轮（12）从动力输出轴输出；

2）第二纯电动模式（EV2）——第二电机纯电动2档

第一犬牙离合器（19）左结合，行星架静止，太阳轮随转，动力由第二电机（14），经相互啮合的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21）传递至第二电机中间轴（22），再经相互啮合的中间轴齿轮（16）与减速齿轮（12）从动力输出轴输出；

纯电模式下，电子泵为系统中各润滑点提供润滑油；

3）第一混合动力模式（HEV1）

第一犬牙离合器（19）左结合，发动机（1）启动，发动机（1）提供的动力一部分传递至第一电机（13）发电，一部分经行星架（9）传递至齿圈（11），同时驱动机械油泵（24）；第二电机（14）提供的动力经相互啮合的一档小齿轮（17）与一档大齿轮（18），或相互啮合的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21），输出到第二电机中间轴（22）；两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

4）第二混合动力模式（HEV2）

第一犬牙离合器（19）左结合，发动机（1）启动，犬牙制动器（4-1）结合，锁止太阳轮（7），发动机（1）提供的动力经行星架（9）传递至齿圈（11），实现超速档；第二电机（14）提供的动力经相互啮合的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21），输出到第二电机中间轴（22）；两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

混合动力模式下，机械油泵（24）与电子泵共同为系统中各润滑点提供润滑油，此时电子泵的转速降低；或机械油泵（24）单独为系统中各润滑点提供润滑油；

5）停车发电模式

车辆停止，制动齿圈（11），发动机（1）开启，动力经太阳轮（7）和第一电机传动齿轮副传递至第一电机（13），为电池充电；

6）制动能量回收模式

在以上各种工作模式下，通过第二电机（14）制动，实现制动能量回收；

各工作模式转换过程为：

（1）第一纯电动模式（EV1）→第二纯电动模式（EV2）

第一纯电动模式（EV1）下第一犬牙离合器（19）右结合，模式转换时，第一犬牙离合器（19）打开，第二电机（14）经调速后与动力输出轴同步后，第一犬牙离合器（19）左结合，实现从第一纯电动模式（EV1）到第二纯电动模式（EV2）的切换；

（2）第二纯电动模式（EV2）→第一混合动力模式（HEV1）

当车速达到预设车速阈值后，第一电机（13）反拖发动机（1）启动，发动机（1）和第一电机（13）共同参与工作，三动力源协同工作，进入第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式；

（3）第一混合动力模式（HEV1）→第二混合动力模式（HEV2）

在第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式下，若车辆车速持续提升，则需进入高速工作的第二混合动力模式（HEV2），此时第一电机（13）调速，使第一电机（13）转速接近零速，然后控制制动器（4-1）结合，太阳轮（7）锁止，发动机（1）的输出动力经过行星架（9）输入，由齿圈（11）输出，第二电机（14）提供助力或能量回收；

（4）第二混合动力模式（HEV2）→第一混合动力模式（HEV1）

当车速降低到预设阈值后，犬牙制动器（4-1）打开，由第二混合动力模式（HEV2）进入第一混合动力模式（HEV1）；

（5）第一混合动力模式（HEV1）→第二纯电动模式（EV2）

第一混合动力模式（HEV1）时，第一电机（13）调速，使行星架（9）转速接近发动机（1）怠速转速后，发动机（1）停机，第一电机（13）自由转动，第二电机（14）单独驱动车辆，进入第二纯电动模式（EV2）；

（6）第二纯电动模式（EV2）→第一纯电动模式（EV1）

第一犬牙离合器（19）由左结合位置回到中位，第二电机（14）调速至接近动力输出轴转速，然后第一犬牙离合器（19）由中位移动至右结合位置，进入第一纯电动模式（EV1）；

（7）第一纯电动模式（EV1）→第一混合动力模式（HEV1）

第一电机（13）反拖发动机（1）启动，第一犬牙离合器（19）由右结合位置回到中位，然后第二电机（14）调速至与动力输出轴转速同步时，第一犬牙离合器（19）由中位移动至左结合位置；

（8）第一混合动力模式（HEV1）→第一纯电动模式（EV1）

第一混合动力模式（HEV1）下，首先第一电机（13）调速，使行星架（9）转速接近发动机（1）怠速转速后，发动机（1）停机，同时第一电机（13）自由转动；然后第一犬牙离合器（19）由左结合位置回至中位，然后第二电机（14）调速至与动力输出轴转速同步时，第一犬牙离合器（19）由中位移动至右结合位置，进入第一纯电动模式（EV1）。

还提出一种单行星排混合驱动系统，所述混合驱动系统包括：

行星排，所述行星排包括太阳轮（7），位于太阳轮（7）外周且能够绕太阳轮（7）转动的若干个行星轮（8），与行星轮（8）连接的行星架（9）、以及位于若干个行星轮（8）外周并与行星轮（8）啮合转动的齿圈（11）；

发动机（1），所述发动机（1）的输出轴与行星架（9）固定连接，在所述油泵齿轮副与所述太阳轮（7）之间还设置有第二犬牙离合器（4-2）和第三犬牙离合器（4-3）；

第一电机（13），所述第一电机（13）的输出轴经第一电机传动齿轮副与所述太阳轮（7）连接；

第二电机（14），所述第二电机（14）的输出轴经第二电机传动齿轮副与所述齿圈（11）连接；

动力输出轴，所述动力输出轴与所述齿圈（11）连接。

进一步地，所述第一电机传动齿轮副包括第一电机大齿轮（5）和第一电机小齿轮（6），所述第一电机大齿轮（5）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述太阳轮（7）连接，所述第一电机小齿轮（6）与所述第一电机（13）的输出轴（10）固定连接。

进一步地，所述第二电机传动齿轮副包括对应啮合连接的减速齿轮（12）与中间轴齿轮（16），所述中间轴齿轮（16）与所述第二电机（14）的输出轴（15）固定连接，所述减速齿轮（12）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述齿圈（11）连接。

进一步地，所述油泵齿轮副包括相互啮合的油泵大齿轮（3）和油泵小齿轮（23），所述油泵大齿轮（3）与所述发动机（1）的输出轴固定连接，所述油泵小齿轮（23）与所述机械油泵（24）的输出轴固定连接；

所述发动机（1）的输出轴经扭转减震器（2）后与行星架（9）固定连接，在所述扭转减震器（2）与所述太阳轮（7）之间通过油泵齿轮副连接机械油泵（24）。

进一步地，所述混合驱动系统还包括：电子泵，所述电子泵与系统中各润滑点连接以向各润滑点提供润滑油。

还提出一种单行星排混合驱动系统的控制方法，所述的单行星排混合驱动系统包括以下工作模式：

1）纯电动模式（EV1）

第二犬牙离合器（4-2）右结合，第三犬牙离合器（4-3）居中，行星架静止，太阳轮随转，一部分动力由第一电机（13）经第一电机传动齿轮副传递至太阳轮（7），再经齿圈（11）后从动力输出轴输出，另一部分动力由第二电机（14），经第二电机传动齿轮副传递至至齿圈后从动力输出轴输出；

纯电模式下，电子泵为系统中各润滑点提供润滑油；

2）第一混合动力模式（HEV1）

第二犬牙离合器（4-2）左结合，第三犬牙离合器（4-3）居中，发动机（1）启动并实现功率分流，一部分动力至第一电机（13）发电，一部分动力经行星架（9）传至齿圈（11），同时驱动机械油泵（24）；第二电机（14）的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

3）第二混合动力模式（HEV2）

第二犬牙离合器（4-2）左结合，第三犬牙离合器（4-3）左结合，发动机（1）启动，同时锁止太阳轮（7）和行星架（9），发动机（1）的输出动力经整个行星排传至动力输出轴，实现直接档；第二电机（14）的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

4）第三混合动力模式（HEV3）

第二犬牙离合器（4-2）左结合，第三犬牙离合器（4-3）右结合，发动机（1）启动，锁止太阳轮（7），发动机（1）的输出动力经行星架（9）传至齿圈（11），进而传至动力输出轴，实现超速档；第二电机（14）的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

混合动力模式下，机械油泵（24）与电子泵共同为系统中各润滑点提供润滑油，此时电子泵的转速降低；或机械油泵（24）单独为系统中各润滑点提供润滑油；

5）停车发电模式

车辆停止，制动齿圈（11），发动机（1）开启，动力经太阳轮（7）和第一电机传动齿轮副传递至第一电机（13），为电池充电；

6）制动能量回收模式

在以上各种工作模式下，通过第二电机（14）制动，实现制动能量回收；

各工作模式转换过程为：

（1）纯电动模式（EV1）→第一混合动力模式（HEV1）

纯电动模式（EV1）下第二犬牙离合器（4-2）右结合，当车速达到预设阈值后进行模式转换时，第二犬牙离合器（4-2）打开后居中，第一电机（13）反拖发动机（1）启动，发动机（1）和第一电机（13）共同参与工作，三动力源协同工作，进入第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式；

（2）第一混合动力模式（HEV1）→第二混合动力模式（HEV2）

在第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式下，若车辆车速持续提升，则需进入较高车速的第二混合动力模式（HEV2），此时第一电机（13）调速，使第一电机（13）减速后转速与发动机（1）转速保持同步，然后控制第三犬牙离合器（4-3）左结合，行星排锁排，发动机（1）的输出动力经过整个行星排通过动力输出轴输出，第二电机（14）提供助力或能量回收；

（3）第二混合动力模式（HEV2）→第三混合动力模式（HEV3）

在第二混合动力模式（HEV2）直接挡工作模式下，若车辆车速继续提升，则需进入更高车速的第三混合动力模式（HEV3），此时第一电机（13）调速，使一电机（13）转速接近零速，然后控制第三犬牙离合器（4-3）右结合，太阳轮（7）锁止，发动机（1）的输出动力经过行星架（9）输入，齿圈（11）输出，第二电机（14）提供助力或能量回收；

（4）第三混合动力模式（HEV3）→第二混合动力模式（HEV2）

当车速降低到预设阈值后，第一电机（13）调速，使之减速后与行星架（9）的转速同步，第三犬牙离合器（4-3）左结合，由第三混合动力模式（HEV3）进入第二混合动力模式（HEV2）；

（5）第二混合动力模式（HEV2）→第一混合动力模式（HEV1）

第二混合动力模式（HEV2）下，发动机（1）调速，使发动机（1）的转速控制在怠速转速，第三犬牙离合器（4-3）居中，第一电机（13）调速后和发动机（1）共同参与工作，第二电机（14）提供助力或能量回收，三个部件协同工作，进入第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式；

（6）第一混合动力模式（HEV1）→纯电动模式（EV1）

第一混合动力模式（HEV1）下，首先第一电机（13）调速，使行星架（9）转速为发动机（1）的怠速转速，第二犬牙离合器（4-2）右结合，发动机（1）停机，同时第一电机（13）调速，使之转速与齿圈（11）转速同步，进入纯电动模式（EV1）。

本发明相对于现有技术取得的有益效果为：

1）本发明提供一种单行星排混合驱动系统及其控制方法，通过纯电动模式和混合动力模式的相互切换，使得其能够满足高爬坡度及高车速的同时，又能够控制，且可以提升动力系统性能和增大适应范围。

2）本发明提供一种单行星排混合驱动系统及其控制方法，通过采用行星排动力分流加平行轴两档耦合机构，满足车辆起步、爬坡，高低速等各种工况需求。

3）本发明提供一种单行星排混合驱动系统及其控制方法，通过设置双泵耦合润滑系统，满足车辆高低温各种工况下的润滑需求。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示为本发明第一实施例所提供的一种单行星排混合驱动系统，所述混合驱动系统包括：

行星排，所述行星排包括太阳轮7，位于太阳轮7外周且能够绕太阳轮7转动的若干个行星轮8，与行星轮8连接的行星架9、以及位于若干个行星轮8外周并与行星轮8啮合转动的齿圈11；

发动机1，所述发动机1的输出轴经扭转减震器2后与行星架9固定连接，在所述扭转减震器2与所述太阳轮7之间通过油泵齿轮副连接机械油泵24；

第一电机13，所述第一电机13的输出轴10经第一电机传动齿轮副与所述太阳轮7连接，所述第一电机13的输出轴还连接有犬牙制动器4-1；

第二电机14，所述第二电机14的输出轴15经第二电机传动齿轮副与所述齿圈11连接，所述第二电机传动齿轮副上设置有第一犬牙离合器19；

动力输出轴，所述动力输出轴与所述齿圈11连接；

电子泵，所述电子泵与系统中各润滑点连接以向各润滑点提供润滑油。

具体地，所述油泵齿轮副包括相互啮合的油泵大齿轮3和油泵小齿轮23，所述油泵大齿轮3与所述发动机1的输出轴固定连接，所述油泵小齿轮23与所述机械油泵24的输出轴固定连接。

具体地，所述第一电机传动齿轮副包括第一电机大齿轮5和第一电机小齿轮6，所述第一电机大齿轮5套设于所述发动机1的输出轴外周并与所述太阳轮7连接，所述第一电机小齿轮6与所述第一电机13的输出轴10固定连接且位于所述第一电机13与所述犬牙制动器4-1之间。

具体地，所述第二电机传动齿轮副包括对应啮合连接的减速齿轮12与中间轴齿轮16，对应啮合连接的一档小齿轮17与一档大齿轮18，及对应啮合连接的二档小齿轮20与二档大齿轮21，所述一档小齿轮17和所述二档小齿轮20与所述第二电机14的输出轴固定连接，所述一档大齿轮18和所述二档大齿轮21套设于第二电机中间轴22上，所述第一犬牙离合器19设置于第二电机中间轴22上且位于所述一档大齿轮18与所述二档大齿轮21之间，所述中间轴齿轮16与所述第二电机中间轴22固定连接，所述减速齿轮12套设于所述动力输出轴外周并与所述齿圈11连接。

具体地，本发明第一实施例还提供一种单行星排混合驱动系统的控制方法，所述的单行星排混合驱动系统包括以下工作模式（如表1所示）：

表1 本发明第一实施例工作模式表

注：√表示犬牙离合器当前工况下的结合位置及犬牙制动器当前工况下进入工作；/表示犬牙离合器当前工况下不工作，×表示犬牙制动器当前工况下不工作。

1）第一纯电动模式EV1——第二电机纯电动1档

第一犬牙离合器19右结合，行星架静止，太阳轮随转，动力由第二电机14，经相互啮合的一档小齿轮17与一档大齿轮18传递至第二电机中间轴22，再经相互啮合的中间轴齿轮16与减速齿轮12从动力输出轴输出；一档采用大传动比，输出大扭矩用于起步阶段，特别是满足坡道起步的要求；

2）第二纯电动模式EV2——第二电机纯电动2档

第一犬牙离合器19左结合，行星架静止，太阳轮随转，动力由第二电机14，经相互啮合的二档小齿轮20与二档大齿轮21传递至第二电机中间轴22，再经相互啮合的中间轴齿轮16与减速齿轮12从动力输出轴输出；二档采用小传动比，输出高转速，以满足纯电动高速工况的动力需求；

纯电模式下，电子泵为系统中各润滑点提供润滑油；

3）第一混合动力模式HEV1

第一犬牙离合器19左结合，发动机1启动，发动机1提供的动力一部分传递至第一电机13发电，一部分经行星架9传递至齿圈11，同时驱动机械油泵24；第二电机14提供的动力经相互啮合的一档小齿轮17与一档大齿轮18，或相互啮合的二档小齿轮20与二档大齿轮21，输出到第二电机中间轴22；两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

4）第二混合动力模式HEV2

第一犬牙离合器19左结合，发动机1启动，犬牙制动器4-1结合，锁止太阳轮7，发动机1提供的动力经行星架9传递至齿圈11，实现超速档；第二电机14提供的动力经相互啮合的二档小齿轮20与二档大齿轮21，输出到第二电机中间轴22；两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

混合动力模式下，机械油泵24与电子泵共同为系统中各润滑点提供润滑油，此时电子泵的转速降低；或机械油泵24单独为系统中各润滑点提供润滑油；

采用双泵供油方式，拓宽了产品应用范围，在实际应用中，在冬季气温低于-20℃的寒冷地区，冷车情况下，电子泵泵油困难；此时机械泵可工作（混动工况），保证车辆运行；待油温升至-20℃以上，电子泵正常工作。

5）停车发电模式

车辆停止，制动齿圈11，发动机1开启，动力经太阳轮7和第一电机传动齿轮副传递至第一电机13，为电池充电；

6）制动能量回收模式

在以上各种工作模式下，通过第二电机14制动，实现制动能量回收；

各工作模式转换过程为：

（1）第一纯电动模式EV1→第二纯电动模式EV2

第一纯电动模式EV1下第一犬牙离合器19右结合，模式转换时，第一犬牙离合器19打开，第二电机14经调速后与动力输出轴同步后，第一犬牙离合器19左结合，实现从第一纯电动模式EV1到第二纯电动模式EV2的切换；

（2）第二纯电动模式EV2→第一混合动力模式HEV1

当车速达到预设车速阈值后，第一电机13反拖发动机1启动，发动机1和第一电机13共同参与工作，三动力源协同工作，进入第一混合动力模式HEV1下的动力分流工作模式；

（3）第一混合动力模式HEV1→第二混合动力模式HEV2

在第一混合动力模式HEV1下的动力分流工作模式下，若车辆车速持续提升，则需进入高速工作的第二混合动力模式HEV2，此时第一电机13调速，使第一电机13转速接近零速，然后控制制动器4-1结合，太阳轮7锁止，发动机1的输出动力经过行星架9输入，由齿圈11输出，第二电机14提供助力或能量回收；

（4）第二混合动力模式HEV2→第一混合动力模式HEV1

当车速降低到预设阈值后，犬牙制动器4-1打开，由第二混合动力模式HEV2进入第一混合动力模式HEV1；

（5）第一混合动力模式HEV1→第二纯电动模式EV2

第一混合动力模式HEV1时，第一电机13调速，使行星架9转速接近发动机1怠速转速后，发动机1停机，第一电机13自由转动，第二电机14单独驱动车辆，进入第二纯电动模式EV2；

（6）第二纯电动模式EV2→第一纯电动模式EV1

第一犬牙离合器19由左结合位置回到中位，第二电机14调速至接近动力输出轴转速，然后第一犬牙离合器19由中位移动至右结合位置，进入第一纯电动模式EV1；

（7）第一纯电动模式EV1→第一混合动力模式HEV1

第一电机13反拖发动机1启动，第一犬牙离合器19由右结合位置回到中位，然后第二电机14调速至与动力输出轴转速同步时，第一犬牙离合器19由中位移动至左结合位置；

（8）第一混合动力模式HEV1→第一纯电动模式EV1

第一混合动力模式HEV1下，首先第一电机13调速，使行星架9转速接近发动机1怠速转速后，发动机1停机，同时第一电机13自由转动；然后第一犬牙离合器19由左结合位置回至中位，然后第二电机14调速至与动力输出轴转速同步时，第一犬牙离合器19由中位移动至右结合位置，进入第一纯电动模式EV1。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，例如，将犬牙制动器4-1由第一电机13的输出轴10移到太阳轮7上，及将第一电机13的发电机功能用作驱动电机等，这些都属于本发明的保护范围。

如图2所示为本发明第二实施例提供的一种单行星排混合驱动系统，所述混合驱动系统包括：

行星排，所述行星排包括太阳轮7，位于太阳轮7外周且能够绕太阳轮7转动的若干个行星轮8，与行星轮8连接的行星架9、以及位于若干个行星轮8外周并与行星轮8啮合转动的齿圈11；

发动机1，所述发动机1的输出轴经扭转减震器2后与行星架9固定连接，在所述扭转减震器2与所述太阳轮7之间通过油泵齿轮副连接机械油泵24，在所述油泵齿轮副与所述太阳轮7之间还设置有第二犬牙离合器4-2和第三犬牙离合器4-3；

第一电机13，所述第一电机13的输出轴经第一电机传动齿轮副与所述太阳轮7连接；

第二电机14，所述第二电机14的输出轴经第二电机传动齿轮副与所述齿圈11连接；

动力输出轴，所述动力输出轴与所述齿圈11连接；

电子泵，所述电子泵与系统中各润滑点连接以向各润滑点提供润滑油。

具体地，所述油泵齿轮副包括相互啮合的油泵大齿轮3和油泵小齿轮23，所述油泵大齿轮3与所述发动机1的输出轴固定连接，所述油泵小齿轮23与所述机械油泵24的输出轴固定连接。

具体地，所述第一电机传动齿轮副包括第一电机大齿轮5和第一电机小齿轮6，所述第一电机大齿轮5套设于所述发动机1的输出轴外周并与所述太阳轮7连接，所述第一电机小齿轮6与所述第一电机13的输出轴10固定连接。

具体地，所述第二电机传动齿轮副包括对应啮合连接的减速齿轮12与中间轴齿轮16，所述中间轴齿轮16与所述第二电机14的输出轴15固定连接，所述减速齿轮12套设于所述动力输出轴外周并与所述齿圈11连接。

具体地，本发明还提供一种单行星排混合驱动系统的控制方法，所述的单行星排混合驱动系统包括以下工作模式（如表2所示）：

表2 本发明第二实施例工作模式表

注：√表示各离合器当前工况下的结合位置。

1）纯电动模式EV1

第二犬牙离合器4-2右结合，第三犬牙离合器4-3居中，行星架静止，太阳轮随转，一部分动力由第一电机13经第一电机传动齿轮副传递至太阳轮7，再经齿圈11后从动力输出轴输出，另一部分动力由第二电机14，经第二电机传动齿轮副传递至至齿圈后从动力输出轴输出；该工作模式下系统输出大扭矩用于起步阶段，特别是满足坡道起步要求；

纯电模式下，电子泵为系统中各润滑点提供润滑油；

2）第一混合动力模式HEV1

第二犬牙离合器4-2左结合，第三犬牙离合器4-3居中，发动机1启动并实现功率分流，一部分动力至第一电机13发电，一部分动力经行星架9传至齿圈11，同时驱动机械油泵24；第二电机14的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

3）第二混合动力模式HEV2

第二犬牙离合器4-2左结合，第三犬牙离合器4-3左结合，发动机1启动，同时锁止太阳轮7和行星架9，发动机1的输出动力经整个行星排传至动力输出轴，实现直接档；第二电机14的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

4）第三混合动力模式HEV3

第二犬牙离合器4-2左结合，第三犬牙离合器4-3右结合，发动机1启动，锁止太阳轮7，发动机1的输出动力经行星架9传至齿圈11，进而传至动力输出轴，实现超速档；第二电机14的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在动力输出轴处耦合后共同输出；

混合动力模式下，机械油泵24与电子泵共同为系统中各润滑点提供润滑油，此时电子泵的转速降低；或机械油泵24单独为系统中各润滑点提供润滑油；

采用双泵供油方式，拓宽了产品应用范围，在实际应用中，在冬季气温低于-20℃的寒冷地区，冷车情况下，电子泵泵油困难；此时机械泵可工作（混动工况），保证车辆运行；待油温升至-20℃以上，电子泵正常工作。

5）停车发电模式

车辆停止，制动齿圈11，发动机1开启，动力经太阳轮7和第一电机传动齿轮副传递至第一电机13，为电池充电；

6）制动能量回收模式

在以上各种工作模式下，通过第二电机14制动，实现制动能量回收；

各工作模式转换过程为：

（1）纯电动模式EV1→第一混合动力模式HEV1

纯电动模式EV1下第二犬牙离合器4-2右结合，当车速达到预设阈值后进行模式转换时，第二犬牙离合器4-2打开后居中，第一电机13反拖发动机1启动，发动机1和第一电机13共同参与工作，三动力源协同工作，进入第一混合动力模式HEV1下的动力分流工作模式；

（2）第一混合动力模式HEV1→第二混合动力模式HEV2

在第一混合动力模式HEV1下的动力分流工作模式下，若车辆车速持续提升，则需进入较高车速的第二混合动力模式HEV2，此时第一电机13调速，使第一电机13减速后转速与发动机1转速保持同步，然后控制第三犬牙离合器4-3左结合，行星排锁排，发动机1的输出动力经过整个行星排通过动力输出轴输出，第二电机14提供助力或能量回收；

（3）第二混合动力模式HEV2→第三混合动力模式HEV3

在第二混合动力模式HEV2直接挡工作模式下，若车辆车速继续提升，则需进入更高车速的第三混合动力模式HEV3，此时第一电机13调速，使一电机13转速接近零速，然后控制第三犬牙离合器4-3右结合，太阳轮7锁止，发动机1的输出动力经过行星架9输入，齿圈11输出，第二电机14提供助力或能量回收；

（4）第三混合动力模式HEV3→第二混合动力模式HEV2

当车速降低到预设阈值后，第一电机13调速，使之减速后与行星架9的转速同步，第三犬牙离合器4-3左结合，由第三混合动力模式HEV3进入第二混合动力模式HEV2；

（5）第二混合动力模式HEV2→第一混合动力模式HEV1

第二混合动力模式HEV2下，发动机1调速，使发动机1的转速控制在怠速转速，第三犬牙离合器4-3居中，第一电机13调速后和发动机1共同参与工作，第二电机14提供助力或能量回收，三个部件协同工作，进入第一混合动力模式HEV1下的动力分流工作模式；

（6）第一混合动力模式HEV1→纯电动模式EV1

第一混合动力模式HEV1下，首先第一电机13调速，使行星架9转速为发动机1的怠速转速，第二犬牙离合器4-2右结合，发动机1停机，同时第一电机13调速，使之转速与齿圈11转速同步，进入纯电动模式EV1。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种单行星排混合驱动系统的控制方法，其特征在于：

所述单行星排混合驱动系统包括：

行星排，所述行星排包括太阳轮（7），位于太阳轮（7）外周且能够绕太阳轮（7）转动的若干个行星轮（8），与行星轮（8）连接的行星架（9）、以及位于若干个行星轮（8）外周并与行星轮（8）啮合转动的齿圈（11）；

发动机（1），所述发动机（1）的输出轴经扭转减震器（2）后与行星架（9）固定连接，在所述扭转减震器（2）与所述太阳轮（7）之间通过油泵齿轮副连接机械油泵（24）；

第一电机（13），所述第一电机（13）的输出轴（10）经第一电机传动齿轮副与所述太阳轮（7）连接，所述第一电机（13）的输出轴还连接有犬牙制动器（4-1）；

第二电机（14），所述第二电机（14）的输出轴（15）经第二电机传动齿轮副与所述齿圈（11）连接，所述第二电机传动齿轮副上设置有第一犬牙离合器（19）；

输出轴，所述输出轴与所述齿圈（11）连接；

电子泵，所述电子泵与系统中各润滑点连接以向各润滑点提供润滑油；

所述油泵齿轮副包括相互啮合的油泵大齿轮（3）和油泵小齿轮（23），所述油泵大齿轮（3）与所述发动机（1）的输出轴固定连接，所述油泵小齿轮（23）与所述机械油泵（24）的输出轴固定连接；

所述第一电机传动齿轮副包括第一电机大齿轮（5）和第一电机小齿轮（6），所述第一电机大齿轮（5）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述太阳轮（7）连接，所述第一电机小齿轮（6）与所述第一电机（13）的输出轴（10）固定连接且位于所述第一电机（13）与所述犬牙制动器（4-1）之间；

所述第二电机传动齿轮副包括对应啮合连接的减速齿轮（12）与中间轴齿轮（16），对应啮合连接的一档小齿轮（17）与一档大齿轮（18），及对应啮合连接的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21），所述一档小齿轮（17）和所述二档小齿轮（20）与所述第二电机（14）的输出轴固定连接，所述一档大齿轮（18）和所述二档大齿轮（21）套设于第二电机中间轴（22）上，所述第一犬牙离合器（19）设置于第二电机中间轴（22）上且位于所述一档大齿轮（18）与所述二档大齿轮（21）之间，所述中间轴齿轮（16）与所述第二电机中间轴（22）固定连接，所述减速齿轮（12）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述齿圈（11）连接；

所述的单行星排混合驱动系统包括以下工作模式：

1）第一纯电动模式（EV1）——第二电机纯电动1档

第一犬牙离合器（19）右结合，行星架静止，太阳轮随转，动力由第二电机（14），经相互啮合的一档小齿轮（17）与一档大齿轮（18）传递至第二电机中间轴（22），再经相互啮合的中间轴齿轮（16）与减速齿轮（12）从输出轴输出；

2）第二纯电动模式（EV2）——第二电机纯电动2档

第一犬牙离合器（19）左结合，行星架静止，太阳轮随转，动力由第二电机（14），经相互啮合的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21）传递至第二电机中间轴（22），再经相互啮合的中间轴齿轮（16）与减速齿轮（12）从输出轴输出；

纯电模式下，电子泵为系统中各润滑点提供润滑油；

3）第一混合动力模式（HEV1）

第一犬牙离合器（19）左结合，发动机（1）启动，发动机（1）提供的动力一部分传递至第一电机（13）发电，一部分经行星架（9）传递至齿圈（11），同时驱动机械油泵（24）；第二电机（14）提供的动力经相互啮合的一档小齿轮（17）与一档大齿轮（18），或相互啮合的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21），输出到第二电机中间轴（22）；两路动力在输出轴处耦合后共同输出；

4）第二混合动力模式（HEV2）

第一犬牙离合器（19）左结合，发动机（1）启动，犬牙制动器（4-1）结合，锁止太阳轮（7），发动机（1）提供的动力经行星架（9）传递至齿圈（11），实现超速档；第二电机（14）提供的动力经相互啮合的二档小齿轮（20）与二档大齿轮（21），输出到第二电机中间轴（22）；两路动力在输出轴处耦合后共同输出；

混合动力模式下，机械油泵（24）与电子泵共同为系统中各润滑点提供润滑油，此时电子泵的转速降低；或机械油泵（24）单独为系统中各润滑点提供润滑油；

5）停车发电模式

车辆停止，制动齿圈（11），发动机（1）开启，动力经太阳轮（7）和第一电机传动齿轮副传递至第一电机（13），为电池充电；

6）制动能量回收模式

在以上各种工作模式下，通过第二电机（14）制动，实现制动能量回收；

各工作模式转换过程为：

（1）第一纯电动模式（EV1）à第二纯电动模式（EV2）

第一纯电动模式（EV1）下第一犬牙离合器（19）右结合，模式转换时，第一犬牙离合器（19）打开，第二电机（14）经调速后与输出轴同步后，第一犬牙离合器（19）左结合，实现从第一纯电动模式（EV1）到第二纯电动模式（EV2）的切换；

（2）第二纯电动模式（EV2）à第一混合动力模式（HEV1）

当车速达到预设车速阈值后，第一电机（13）反拖发动机（1）启动，发动机（1）和第一电机（13）共同参与工作，三动力源协同工作，进入第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式；

（3）第一混合动力模式（HEV1）à第二混合动力模式（HEV2）

在第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式下，若车辆车速持续提升，则需进入高速工作的第二混合动力模式（HEV2），此时第一电机（13）调速，使第一电机（13）转速接近零速，然后控制制动器（4-1）结合，太阳轮（7）锁止，发动机（1）的输出动力经过行星架（9）输入，由齿圈（11）输出，第二电机（14）提供助力或能量回收；

（4）第二混合动力模式（HEV2）à第一混合动力模式（HEV1）

当车速降低到预设阈值后，犬牙制动器（4-1）打开，由第二混合动力模式（HEV2）进入第一混合动力模式（HEV1）；

（5）第一混合动力模式（HEV1）à第二纯电动模式（EV2）

第一混合动力模式（HEV1）时，第一电机（13）调速，使行星架（9）转速接近发动机（1）怠速转速后，发动机（1）停机，第一电机（13）自由转动，第二电机（14）单独驱动车辆，进入第二纯电动模式（EV2）；

（6）第二纯电动模式（EV2）à第一纯电动模式（EV1）

第一犬牙离合器（19）由左结合位置回到中位，第二电机（14）调速至接近输出轴转速，然后第一犬牙离合器（19）由中位移动至右结合位置，进入第一纯电动模式（EV1）；

（7）第一纯电动模式（EV1）à第一混合动力模式（HEV1）

第一电机（13）反拖发动机（1）启动，第一犬牙离合器（19）由右结合位置回到中位，然后第二电机（14）调速至与输出轴转速同步时，第一犬牙离合器（19）由中位移动至左结合位置；

（8）第一混合动力模式（HEV1）à第一纯电动模式（EV1）

第一混合动力模式（HEV1）下，首先第一电机（13）调速，使行星架（9）转速接近发动机（1）怠速转速后，发动机（1）停机，同时第一电机（13）自由转动；然后第一犬牙离合器（19）由左结合位置回至中位，然后第二电机（14）调速至与输出轴转速同步时，第一犬牙离合器（19）由中位移动至右结合位置，进入第一纯电动模式（EV1）。

2.一种单行星排混合驱动系统，其特征在于：所述混合驱动系统包括：

行星排，所述行星排包括太阳轮（7），位于太阳轮（7）外周且能够绕太阳轮（7）转动的若干个行星轮（8），与行星轮（8）连接的行星架（9）、以及位于若干个行星轮（8）外周并与行星轮（8）啮合转动的齿圈（11）；

发动机（1），所述发动机（1）的输出轴经扭转减震器（2）后与行星架（9）固定连接，在所述扭转减震器（2）与所述太阳轮（7）之间通过油泵齿轮副连接机械油泵（24），在所述油泵齿轮副与所述太阳轮（7）之间还设置有第二犬牙离合器（4-2）和第三犬牙离合器（4-3）；

第一电机（13），所述第一电机（13）的输出轴经第一电机传动齿轮副与所述太阳轮（7）连接；

第二电机（14），所述第二电机（14）的输出轴经第二电机传动齿轮副与所述齿圈（11）连接；

输出轴，所述输出轴与所述齿圈（11）连接；

电子泵，所述电子泵与系统中各润滑点连接以向各润滑点提供润滑油。

3.根据权利要求2所述的一种单行星排混合驱动系统，其特征在于：所述油泵齿轮副包括相互啮合的油泵大齿轮（3）和油泵小齿轮（23），所述油泵大齿轮（3）与所述发动机（1）的输出轴固定连接，所述油泵小齿轮（23）与所述机械油泵（24）的输出轴固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种单行星排混合驱动系统，其特征在于：所述第一电机传动齿轮副包括第一电机大齿轮（5）和第一电机小齿轮（6），所述第一电机大齿轮（5）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述太阳轮（7）连接，所述第一电机小齿轮（6）与所述第一电机（13）的输出轴（10）固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种单行星排混合驱动系统，其特征在于：所述第二电机传动齿轮副包括对应啮合连接的减速齿轮（12）与中间轴齿轮（16），所述中间轴齿轮（16）与所述第二电机（14）的输出轴（15）固定连接，所述减速齿轮（12）套设于所述发动机（1）的输出轴外周并与所述齿圈（11）连接。

6.一种如权利要求2-5中任一项所述的单行星排混合驱动系统的控制方法，其特征在于：所述的单行星排混合驱动系统包括以下工作模式：

1）纯电动模式（EV1）

第二犬牙离合器（4-2）右结合，第三犬牙离合器（4-3）居中，行星架静止，太阳轮随转，一部分动力由第一电机（13）经第一电机传动齿轮副传递至太阳轮（7），再经齿圈（11）后从输出轴输出，另一部分动力由第二电机（14），经第二电机传动齿轮副传递至至齿圈后从输出轴输出；

纯电模式下，电子泵为系统中各润滑点提供润滑油；

2）第一混合动力模式（HEV1）

第二犬牙离合器（4-2）左结合，第三犬牙离合器（4-3）居中，发动机（1）启动并实现功率分流，一部分动力至第一电机（13）发电，一部分动力经行星架（9）传至齿圈（11），同时驱动机械油泵（24）；第二电机（14）的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在输出轴处耦合后共同输出；

3）第二混合动力模式（HEV2）

第二犬牙离合器（4-2）左结合，第三犬牙离合器（4-3）左结合，发动机（1）启动，同时锁止太阳轮（7）和行星架（9），发动机（1）的输出动力经整个行星排传至输出轴，实现直接档；第二电机（14）的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在输出轴处耦合后共同输出；

4）第三混合动力模式（HEV3）

第二犬牙离合器（4-2）左结合，第三犬牙离合器（4-3）右结合，发动机（1）启动，锁止太阳轮（7），发动机（1）的输出动力经行星架（9）传至齿圈（11），进而传至输出轴，实现超速档；第二电机（14）的输出动力经第二电机传动齿轮副减速后纯电输出，两路动力在输出轴处耦合后共同输出；

混合动力模式下，机械油泵（24）与电子泵共同为系统中各润滑点提供润滑油，此时电子泵的转速降低；或机械油泵（24）单独为系统中各润滑点提供润滑油；

5）停车发电模式

车辆停止，制动齿圈（11），发动机（1）开启，动力经太阳轮（7）和第一电机传动齿轮副传递至第一电机（13），为电池充电；

6）制动能量回收模式

在以上各种工作模式下，通过第二电机（14）制动，实现制动能量回收；

各工作模式转换过程为：

（1）纯电动模式（EV1）à第一混合动力模式（HEV1）

纯电动模式（EV1）下第二犬牙离合器（4-2）右结合，当车速达到预设阈值后进行模式转换时，第二犬牙离合器（4-2）打开后居中，第一电机（13）反拖发动机（1）启动，发动机（1）和第一电机（13）共同参与工作，三动力源协同工作，进入第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式；

（2）第一混合动力模式（HEV1）à第二混合动力模式（HEV2）

在第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式下，若车辆车速持续提升，则需进入较高车速的第二混合动力模式（HEV2），此时第一电机（13）调速，使第一电机（13）减速后转速与发动机（1）转速保持同步，然后控制第三犬牙离合器（4-3）左结合，行星排锁排，发动机（1）的输出动力经过整个行星排通过输出轴输出，第二电机（14）提供助力或能量回收；

（3）第二混合动力模式（HEV2）à第三混合动力模式（HEV3）

在第二混合动力模式（HEV2）直接挡工作模式下，若车辆车速继续提升，则需进入更高车速的第三混合动力模式（HEV3），此时第一电机（13）调速，使一电机（13）转速接近零速，然后控制第三犬牙离合器（4-3）右结合，太阳轮（7）锁止，发动机（1）的输出动力经过行星架（9）输入，齿圈（11）输出，第二电机（14）提供助力或能量回收；

（4）第三混合动力模式（HEV3）à第二混合动力模式（HEV2）

当车速降低到预设阈值后，第一电机（13）调速，使之减速后与行星架（9）的转速同步，第三犬牙离合器（4-3）左结合，由第三混合动力模式（HEV3）进入第二混合动力模式（HEV2）；

（5）第二混合动力模式（HEV2）à第一混合动力模式（HEV1）

第二混合动力模式（HEV2）下，发动机（1）调速，使发动机（1）的转速控制在怠速转速，第三犬牙离合器（4-3）居中，第一电机（13）调速后和发动机（1）共同参与工作，第二电机（14）提供助力或能量回收，三个部件协同工作，进入第一混合动力模式（HEV1）下的动力分流工作模式；

（6）第一混合动力模式（HEV1）à纯电动模式（EV1）

第一混合动力模式（HEV1）下，首先第一电机（13）调速，使行星架（9）转速为发动机（1）的怠速转速，第二犬牙离合器（4-2）右结合，发动机（1）停机，同时第一电机（13）调速，使之转速与齿圈（11）转速同步，进入纯电动模式（EV1）。

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