CN114211950A - 混合动力系统及车辆 - Google Patents

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CN114211950A CN202111601415.0A CN202111601415A CN114211950A CN 114211950 A CN114211950 A CN 114211950A CN 202111601415 A CN202111601415 A CN 202111601415A CN 114211950 A CN114211950 A CN 114211950A
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周之光
张恒先
叶远龙
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Abstract

本申请公开了一种混合动力系统及车辆，该系统包括双离合器组件、发动机、一挡齿轮组、二挡齿轮组、输出齿轮组、第一电机和第二电机；双离合器组件包括第一离合器和第二离合器，第一离合器包括第一内毂和第一外毂，第二离合器包括第二内毂和第二外毂，其中，第一内毂和第二内毂均固定连接在发动机的输出轴上，第一外毂与一挡齿轮组连接，第二外毂与二挡齿轮组连接；一挡齿轮组和二挡齿轮组均与输出齿轮组连接；第一电机与发动机的输出轴连接；第二电机与一挡齿轮组连接；其中，一挡齿轮组的传动比大于二挡齿轮组的传动比。本申请公开的混合动力系统及车辆，具有较低的制造成本。

Description

混合动力系统及车辆
技术领域
本申请涉及汽车动力系统技术领域，具体涉及一种混合动力系统及车辆。
背景技术
为降低燃油车辆的汽车尾气对环境的影响，越来越多的新能源汽车走入消费者的视野。混合动力汽车以其优越的节能减排以及较为出色的用户体验，逐渐得到了市场的青睐。
为了满足不同工况下的动力需求，目前的混合动力汽车通常配置有多个挡位。传统的手动变速箱只包括一个离合器，换挡时驾驶员需要踩下离合器踏板，以切换不同挡位的齿轮，但动力也会在换挡期间出现间断，使得动力输出出现停顿。相关技术中，通常采用双离合器提高换挡的效率，双离合器包括有两个子离合器，两个子离合器共用同一个外毂。
但是，上述双离合器的外毂通常是通过在一个筒形结构的不同截面位置加工出两个不同深度的键槽制造而成，而混动系统中电机输出的转速较高，因此在强度、灵活性等方面对离合器的要求比较高，导致制造成本增加。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种混合动力系统及车辆，改善了双离合器组件的结构及布置方式，降低了制造成本。
本申请具体采用如下技术方案：
本申请的第一方面是提供了一种混合动力系统，所述系统包括双离合器组件、发动机、一挡齿轮组、二挡齿轮组、输出齿轮组、第一电机和第二电机；
所述双离合器组件包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器包括第一内毂和第一外毂，所述第二离合器包括第二内毂和第二外毂，其中，所述第一内毂和所述第二内毂均固定连接在所述发动机的输出轴上，所述第一外毂与所述一挡齿轮组连接，所述第二外毂与所述二挡齿轮组连接；
所述一挡齿轮组和所述二挡齿轮组均与所述输出齿轮组连接；
所述第一电机与所述发动机的输出轴连接；
所述第二电机与所述一挡齿轮组连接；
其中，所述一挡齿轮组的传动比大于所述二挡齿轮组的传动比。
可选地，所述第一外毂的尺寸大于所述第二外毂的尺寸，所述第二外毂位于所述第一外毂的内部。
可选地，所述第一离合器包括第一摩擦件，所述第一摩擦件与所述第一外毂固定连接，并与所述第一内毂可控制地结合和分离；
所述第二离合器包括第二摩擦件，所述第二摩擦件与所述第二外毂固定连接，并与所述第二内毂可控制地结合和分离；
所述第一内毂和所述第二内毂沿轴向排列，所述第一摩擦件和所述第二摩擦件沿轴向排列。
可选地，所述一挡齿轮组包括相互啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一主动齿轮的齿数少于所述第一从动齿轮的齿数；
所述二挡齿轮组包括相互啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第二主动齿轮的齿数多于所述第二从动齿轮的齿数；
所述第一主动齿轮的齿数少于所述第二主动齿轮的齿数，所述第一从动齿轮的齿数多于所述第二从动齿轮的齿数。
可选地，所述第一外毂与所述第一主动齿轮连接，所述第二外毂与所述第二主动齿轮连接。
可选地，所述输出齿轮组包括中间轴、第一齿轮和第二齿轮；
所述第一齿轮、所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮均固定连接在所述中间轴上；
所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮用于向车轮输出动力；
其中，所述第一齿轮的齿数多于所述第一从动齿轮的齿数。
可选地，所述第二齿轮为差速器。
可选地，所述系统还包括第二电机输出齿轮，所述第二电机输出齿轮与所述第一从动齿轮啮合；
所述第二电机输出齿轮的齿数少于所述第一从动齿轮的齿数。
可选地，所述系统还包括第三齿轮和第一电机输出齿轮，所述第一电机输出齿轮的齿数少于所述第三齿轮的齿数；
所述第三齿轮固定连接在所述发动机的输出轴上；
所述第一电机输出齿轮与所述第三齿轮啮合。
本申请的第二方面是提供了一种车辆，所述车辆包括控制器和上述的混合动力系统；
所述控制器与所述混合动力系统中的双离合器组件、发动机、第一电机和第二电机分别电连接。
本申请实施例提供的混合动力系统具有双离合器组件，该双离合器组件的第一离合器和第二离合器各自具有内毂和外毂，因此对于每一个离合器而言，其外毂只需要加工一个键槽，改善了双离合器组件的结构，降低了加工难度；而且，每个离合器的自重较轻，当第一电机作为动力源驱动时，与其连接的离合器能够快速响应，满足强度、灵活性等方面的要求，降低了制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种混合动力系统结构示意图；
图2是本申请实施例提供的双离合器组件的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的第一种纯电动模式的动力传递示意图；
图4是本申请实施例提供的第二种纯电动模式的动力传递示意图；
图5是本申请实施例提供的第一种混合驱动模式的动力传递示意图；
图6是本申请实施例提供的第二种混合驱动模式的动力传递示意图；
图7是本申请实施例提供的第三种混合驱动模式的动力传递示意图；
图8是本申请实施例提供的第四种混合驱动模式的动力传递示意图；
图9是本申请实施例提供的一种发动机直驱模式的动力传递示意图；
图10是本申请实施例提供的一种能量回收模式的动力传递示意图。
附图标记：
1、双离合器组件；11、第一离合器；111、第一内毂；112、第一外毂；113、第一摩擦件；12、第二离合器；121、第二内毂；122、第二外毂；123、第二摩擦件；2、发动机；21、输出轴；3、一挡齿轮组；31、第一主动齿轮；32、第一从动齿轮；4、二挡齿轮组；41、第二主动齿轮；42、第二从动齿轮；5、输出齿轮组；51、中间轴；52、第一齿轮；53、第二齿轮；6、第一电机；7、第二电机；8、第二电机输出齿轮；9、第三齿轮；10、第一电机输出齿轮；101、车轮驱动轴；102、车轮。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
混合动力汽车以其优越的节能减排以及较为出色的用户体验，成为各大车企的重点研究方向。混合动力汽车的变速箱中通常配置有多个挡位，以满足不同工况下的动力需求，以及降低行驶过程中的能量损失。
然而，传统的手动变速箱只包括一个离合器，换挡时驾驶员需要踩下离合器踏板，以切换不同挡位的齿轮，但动力也会在换挡期间出现间断，使得动力输出出现停顿。相关技术中，可以采用双离合器提高换挡的效率，双离合器包括有两个子离合器，两个子离合器一般共用同一个外毂。
但是，上述双离合器的外毂通常是通过在一个筒形结构的不同截面位置加工出两个不同深度的键槽制造而成，这就要求筒形结构的厚度比较厚，因此导致双离合器的自重较重，加工难度也比较大。而且，混动系统中电机输出的转速较高，因此在强度、灵活性等方面对离合器的要求比较高，如此便增加了双离合器的加工制造成本，进而增加了车辆的生产成本。
为了现有的解决上述问题，本申请实施例提供了一种混合动力系统，通过改善双离合器组件的结构以及与其他部件的连接关系，减小了双离合器组件的加工难度，同时也满足了混动系统中电机对双离合器组件的要求，从而降低了双离合器组件以及车辆的生产成本。
如图1所示，该混合动力系统包括双离合器组件1、发动机2、一挡齿轮组3、二挡齿轮组4、输出齿轮组5、第一电机6和第二电机7。
其中，双离合器组件1包括第一离合器11和第二离合器12，第一离合器11包括第一内毂111和第一外毂112，第二离合器12包括第二内毂121和第二外毂122，第一内毂111和第二内毂121均固定连接在发动机2的输出轴21上，第一外毂112与一挡齿轮组3连接，第二外毂122与二挡齿轮组4连接。一挡齿轮组3和二挡齿轮组4均与输出齿轮组5连接；第一电机6与发动机2的输出轴21连接，第二电机7与一挡齿轮组3连接，一挡齿轮组3的传动比大于二挡齿轮组4的传动比。
相比于相关技术中仅具有一个外毂的双离合器组件，本申请实施例中的第一离合器11和第二离合器12各自具有内毂和外毂，因此对于每一个离合器而言，其外毂只需要加工一个键槽，加工难度降低；而且每个离合器的自重较轻，当第一电机6作为动力源驱动时，与其连接的离合器能够快速响应，满足强度、灵活性等方面的要求；双离合器组件1的第一内毂111和第二内毂121串联并与发动机2的输出轴21连接，第一外毂112和第二外毂122分别与一挡齿轮组3和二挡齿轮组4连接，因此在装配时也更加方便和容易。
在本申请实施例中，第一离合器11传递扭矩的能力大于第二离合器12传递扭矩的能力，而且一挡齿轮组3的传动比大于二挡齿轮组4的传动比，因此当车辆以一挡行驶时，能够传递更大的扭矩；对应地，当车辆以二挡行驶时，能够输出更高的速度，满足不同的工况需求。
其中，第一离合器11和第二离合器12通常为摩擦式离合器，相比于齿轮式离合器、牙嵌式离合器等仅适用于在低转速工况下结合的离合器，摩擦式离合器既可以适用于低转速工况下的结合和分离，也可以适用于中高转速工况下的结合和分离，适用范围较宽。通过第一离合器11和第二离合器12的滑磨换挡，可以有效提升车辆的平顺性，满足舒适性要求。
同时，本申请所提供的混合动力系统配置有两个挡位，匹配有三个动力源：发动机2、第一电机6和第二电机7，因此可以实现五个组合挡位的驱动，既可以适应中低速工况，也可以适应中高速工况。通过根据工况需求切换不同挡位，能够降低对各动力源的扭矩要求，从而各动力源能够更多地在高效区工作。示例性地，在汽车起步加速及低速阶段，可以利用电机响应快、低速大扭矩的特性，控制该混合动力系统使用电机驱动车辆行驶，不仅提升了动力性，还能避免发动机2频繁启停的能量损失，提高节油率；在中速及高速阶段，可以加入发动机2作为动力源，或者也可以直接使用发动机2单独驱动，利用挡位的切换，使得发动机2工作在高效区。
在本申请实施例中，该混合动力系统还包括电源组件，第一电机6和第二电机7可以与电源组件发生能量交换。当第一电机6和/或第二电机7工作时，电源组件可以为第一电机6和/或第二电机7提供能量；当第一电机6和/或第二电机7处于发电模式时，电源组件可以接收并存储第一电机6和/或第二电机7转化的能量。
其中，电机“工作”是指电机处于将电能转化为机械能的状态，“不工作”即是指电机处于既不将电能转化为机械能又不将机械能转化为电能的状态，“处于发电模式”即指电机处于将机械能转化为电能的状态。第一电机6和第二电机7均可以正转或反转，当正转时车辆前行，当反转时即为启动车辆的倒车功能。
在本申请实施例中，如图1所示，电源组件可以包括电池组BP(Battery Pack)、第一电机控制单元MCU1(Motor Control Unit)、第二电机控制单元MCU2、第一逆变器INV1(Inverter)和第二逆变器INV2，电池组BP与第一逆变器INV1和第二逆变器INV2连接，第一电机控制单元MCU1和第一电机均与第一逆变器INV1电连接，第二电机控制单元MCU2和第二电机均与第二逆变器INV2电连接。
在本申请的一些实施例中，电源组件可以包括电池管理系统BMS(BatteryManagement System)，电池管理系统BMS包括电池组BP，电池管理系统BMS能够时刻监控电池组BP的使用状态，通过必要措施缓解电池组BP的不一致性，为电池组BP的使用安全提供保障。
综上所述，本申请实施例提供了一种能将燃料(如汽油、柴油等)和电能结合使用的混合动力系统，在该系统中具有三个动力源：发动机2、第一电机6和第二电机7，以及两个挡位，因此能够实现五个组合挡位，根据车辆所处的工况调整所使用的动力源以及切换挡位，从而降低了对各动力源的要求，具有良好的动力性与较低的能耗。并且，在该混合动力系统中，双离合器组件1的两个离合器各自具有内毂和外毂，两个离合器的内毂通过发动机2的输出轴21串联在一起，外毂与对应的挡位齿轮组连接，因此还降低了双离合器组件1的加工难度和装配难度，降低了成本。
继续参见图1，在本申请的一些实施例中，第一离合器11的外毂的尺寸大于第二离合器12的第二外毂122的尺寸，并且第二外毂122位于第一外毂112的内部。
由于第一离合器11的尺寸较大，因此第一离合器11传递扭矩的能力强于第二离合器12传递扭矩的能力。
而且，相比于传统燃油车的传动系统，本申请提供的混合动力系统中包括一个发动机2和两个电机，动力源的数量明显增加，导致整车布置空间更加局促和紧凑。而通过采用双离合器组件1，将第一离合器11和第二离合器12集成在一起，第二离合器12设置在第一离合器11的第一外毂112的内部，在一定程度上节省了布置空间。在本申请的一些实施例中，一挡齿轮组3包括相互啮合的第一主动齿轮31和第一从动齿轮32，并且第一主动齿轮31的齿数少于第一从动齿轮32的齿数；二挡齿轮组4包括相互啮合的第二主动齿轮41和第二从动齿轮42，第二主动齿轮41的齿数多于第二从动齿轮42的齿数。
需要说明的是，一挡齿轮组3中的两个齿轮模数相等，二挡齿轮组4中的两个齿轮模数相等。在齿轮的模数相等的情况下，齿轮的齿数与直径成正比，齿数越多则直径越大，齿数越少则直径约小。其中，一挡齿轮组3中齿轮的模数与二挡齿轮组4中齿轮的模数相等或不相等。
传动比指的是齿轮组中两个齿轮角速度的比值。在一挡齿轮组3中，由于第一主动齿轮31的齿数较少，因此转动时该齿轮的角速度较大，即一挡齿轮组3的传动比大于1；在二挡齿轮组4中，由于第二主动齿轮41的齿数较多，因此转动时该齿轮的角速度较小，即二挡齿轮组4的传动比小于1。因此在该混合动力系统中，一挡齿轮组3起到减速增扭的作用，二挡齿轮组4起到提速减扭的作用。
如图1所示，第一主动齿轮31的齿数少于第二主动齿轮41的齿数。第一离合器11的第一外毂112与第一主动齿轮31连接，第二离合器12的第二外毂122与第二主动齿轮41连接。
第一主动齿轮31固定在第一离合器11上，第二主动齿轮41固定在第二离合器12上。由于第一离合器11传递扭矩的能力强于第二离合器12传递扭矩的能力，当第一主动齿轮31的齿数少于第二主动齿轮41的齿数时，进一步提高了混合动力系统以一挡运行时传递扭矩的能力，以及提高了混合动力系统以二挡运行时提速的能力。
继续参见图1，第一从动齿轮32的齿数多于第二从动齿轮42的齿数，第二电机7与第一从动齿轮32连接。由于第一从动齿轮32的齿数较多，因此相比于第二电机7与第二从动齿轮42相连的情形，第二电机7与第一从动齿轮32相连时所能传递的扭矩更大。
在一些实施例中，本申请实施例提供的混合动力系统还包括第二电机输出齿轮8，第二电机输出齿轮8与第一从动齿轮32啮合；第二电机输出齿轮8的齿数少于第一从动齿轮32的齿数。从第二电机输出齿轮8到第一从动齿轮32，传动比增大，输出的扭矩增大，如此便降低了对第二电机7的要求，从而降低了整个系统的成本，具有良好的动力性与较低的能耗。
如图1所示，输出齿轮组5包括中间轴51、第一齿轮52和第二齿轮53；第一齿轮52、第一从动齿轮32和第二从动齿轮42均固定连接在中间轴51上；第二齿轮53与第一齿轮52啮合，第二齿轮53用于向车轮102输出动力；第一齿轮52的齿数多于第一从动齿轮32的齿数。其中，第一齿轮52、第二齿轮53和第一从动齿轮32的模数相等，并且第一齿轮52的直径大于第二齿轮53的直径和第一从动齿轮32的直径。
第二齿轮53可以固定在车轮驱动轴101上，车轮驱动轴101的两端分别连接两个车轮102。输出齿轮组5用于将各动力源输出的动力传递至车轮102，以驱动车轮102转动。
在一些实施例中，第二输出齿轮可以为差速器，差速器可以使两个车轮102以不同的转速转动。
在本申请的一些实施例中，如图2所示，第一离合器11包括第一摩擦件113，第一摩擦件113与第一离合器11的第一外毂112固定连接，并与第一内毂111可控制地结合和分离；第二离合器12包括第二摩擦件123，第二摩擦件123与第二外毂122固定连接，并与第二内毂121可控制地结合和分离；第一内毂111和第二内毂121沿轴向排列，第一摩擦件113和第二摩擦件123沿轴向排列。需要说明的是，在本申请实施例中，“轴向”指的是平行于发动机2的输出轴21的轴线的方向，“径向”指的是平行于发动机2的输出轴21的径向的方向。
参见图1和图2，输出齿轮组5中的第一齿轮52的直径较大，因而占用的径向布置空间也较多，导致双离合器组件1的径向布置空间较小。因此，通过将第一内毂111、第二内毂121轴向布置，将第一摩擦件113、第二摩擦件123轴向布置，从而减小了双离合组件径向上的空间布置需求，使得混合动力系统的整体结构更加紧凑。
在本申请的一些实施例中，如图1所示，混合动力系统还可以包括第三齿轮9和第一电机输出齿轮10，第一电机输出齿轮10的齿数少于第三齿轮9的齿数，第三齿轮9固定连接在发动机2的输出轴21上，第一电机输出齿轮10与第三齿轮9啮合。
需要说明的是，在本申请实施例中，由于发动机2输出的扭矩较大，而第一电机6输出的转速较高，二者的转速区间不同，因此发动机2和第一电机6不能通过同一输出轴直接相连。而当第一电机6输出的动力通过第一电机输出齿轮10传递至第三齿轮9时，传动比增大，输出扭矩的能力增加，因此可以与发动机2实现更好地配合，同时还降低了对第一电机6的要求，从而降低了整个系统的成本，具有良好的动力性与较低的能耗。
综上所述，本申请实施例提供的混合动力系统的有益效果至少在于：
第一，双离合器组件的两个离合器各自具有内毂和外毂，两个离合器的内毂都与发动机的输出轴串联，外毂与对应的挡位齿轮组连接，因此还降低了双离合器组件的加工难度和装配难度，降低了成本。
第二，混合动力系统的结构简单紧凑，配置有三个动力源和两个挡位，能够根据工况需求切换不同挡位，降低对各动力源的扭矩要求，同时使得各动力源更多地在高效区工作。
第三，在换挡过程中通过第一离合器和第二离合器滑磨换挡，使得整车平顺性得到了很大的提升，满足了舒适性要求。
本申请实施例还提供了一种混合动力车辆，该混合动力车辆包括控制器和上述的混合动力系统，控制器与混合动力系统中的双离合器组件1、发动机2、第一电机6和第二电机7分别电连接。其中，控制器可以分别与双离合器组件1中的第一离合器11和第二离合器12连接，以单独或联合控制第一离合器11和第二离合器12。
控制器能够根据当前车辆状态，控制车辆切换至对应的运行模式下，并根据对应的运行模式调整发动机2、第一电机6、第二电机7、第一离合器11和第二离合器12的状态。其中，当前车辆状态至少包括当前油门踏板开度、当前刹车踏板开度、当前动力电池电量、当前车速和当前工况；对应的运行模式可包括纯电动模式、混合驱动模式、发动机直驱模式、能量回收模式等，每个运行模式下又可以根据挡位的不同而分为不同的情况。
表1示出了当汽车处于各运行模式时，控制器对图1所示出的混合动力系统中各个部件的控制内容。
表1.控制器在各运行模式下的控制内容
Figure BDA0003433184720000111
下面结合图3-10，对表1中示出的一些运行模式所适用的工况，以及混合动力汽车在该运行模式下的动力传递路径进行详细的说明。
(1)纯电动模式
本申请实施例所提供的混合动力系统在处于纯电动模式时，可以利用第一电机6或者第二电机7单独作为动力源，该运行模式通常适用于车辆处于低速蠕行或巡航状态的情况，例如城市工况下，能够降低拥堵以及停车等待过程中的功耗，更加节省电力。当用户需要使车辆处于低速状态下，但临时需要较大扭矩进行超车的情况时，可以采用双动力源，即控制第一电机6和第二电机7均工作，从而使得车辆短时间内获得较大扭矩，具有良好的动力响应性。
例如，当以第一电机6为单独动力源时，控制器可以被配置为：控制第一电机6工作，控制发动机2和第二电机7不工作，控制第一离合器11和第二离合器12的一个结合，另一个分离。
如图3所示，第一电机6在一挡下单独驱动车辆行驶的动力传递路径为：电池组BP释放出的直流电，经过第一逆变器INV1后转换为三相交流电，用于驱动第一电机6的输出轴旋转，第一电机6输出的动力依次通过第三齿轮9、发动机2的输出轴21、第一离合器11、第一主动齿轮31、第一从动齿轮32、中间轴51、第一齿轮52、第二齿轮53和车轮驱动轴101传递给车轮102。
当以第二电机7为单独动力源时，控制器可以被配置为：控制第二电机7工作，控制发动机2和第一电机6不工作，控制第一离合器11和第二离合器12均分离。
如图4所示，第二电机7单独驱动车辆行驶的动力传递路径为：电池组BP释放出的直流电，经过第二逆变器INV2后转换为三相交流电，用于驱动第二电机7的输出轴旋转，第二电机7输出的动力依次通过第一电机输出齿轮8、第一从动齿轮32、中间轴51、第一齿轮52、第二齿轮53和车轮驱动轴101传递给车轮102。
其中，第二电机7可以正转或反转，当正转时车辆前行，当反转时即为启动车辆的倒车功能。在实施中，纯电动模式可以适用于加速、高速巡航、频繁启停等多种工况，共有五种实现方式，满足了客户追求经济性、动力性和舒适型等多方面的要求。
(2)混合驱动模式
在本申请实施例中，混合驱动模式可以包括串联式混合驱动模式和并联式混合驱动模式，而在处于并联式驱动模式时，又可以分为双动力源驱动和三动力源驱动。
其中，当本申请实施例所提供的混合动力系统在处于串联式混合驱动模式时，可以将发动机2和第二电机7作为混合动力源，第一电机6作为发电设备，该运行模式通常适用于大扭矩工况、急加速工况等，例如车辆处于高速状态下但临时需要较大扭矩进行超车的情况，既能够利用发动机2在高转速下的动力优势，又能够利用电机响应性快的特点，使得车辆在高速行驶时能够在短时间内获得较大扭矩；当然，该运行模式也可适用于电池组BP电量不足的情况，通过发动机2驱动第一电机6发电为第二电机7供给能量，驱动车辆行驶。
示例性地，当控制车辆处于串联式混合驱动模式时，控制器被配置为：
控制发动机2工作，控制第一电机6处于发电模式，控制第二电机7工作，控制第一离合器11和第二离合器12均分离。
如图5所示，在实施中，发动机2运行在高效区带动第一电机6运转，第一电机6将机械能转换为电能，转换的电能用于供给第二电机7驱动车辆行驶，多余的电能则储存在电池组BP中。当第一电机6的发电量不足时，电池组BP也可以进行补充，从而第一电机6转换的电能和电池组BP存储的电能共同满足第二电机7的电量需求。该模式下第一电机6转换的电能，以及电池组BP释放出的直流电，经过第二逆变器INV2后转换为三相交流电，用于驱动第二电机7的输出轴旋转，第二电机7输出的动力依次通过第一电机输出齿轮8、第一从动齿轮32、中间轴51、第一齿轮52、第二齿轮53和车轮驱动轴101传递给车轮102，实现第二电机7串联式混合驱动模式下单独驱动车辆行驶。
示例性地，当本申请实施例所提供的混合动力系统在处于并联式混合驱动模式时，可以将发动机2、第一电机6作为双动力源，也可以将发动机2、第二电机7作为双动力源，还可以将发动机2、第一电机6和第二电机7均作为动力源，即三个动力源共同工作，联合驱动车辆行驶。该运行模式下混合动力系统可以输出较大的功率，提高整车动力性。
在本申请实施例中，当控制车辆处于发动机2和第二电机7联合驱动的并联式混合驱动模式时，控制器被配置为：
控制发动机2和第二电机7工作，控制第一电机6不工作，控制第一离合器11和第二离合器12中的一个结合，另一个分离。
例如，参见图6所示的第一种情况，当发动机2在一挡下联合第二电机7驱动车辆行驶时，在实施中，发动机2启动运转，电池组BP放电并经过第二逆变器INV2将直流电转换为三相交流电，驱动第二电机7的输出轴旋转。其中，发电机输出的动力依次经过第一离合器11、第一主动齿轮31传递至第一从动齿轮32；第二电机7输出的动力经第一电机输出齿轮8传递至第一从动齿轮32，并在第一从动齿轮32处与发动机2输出的动力汇合后通过中间轴51、第一齿轮52、第二齿轮53和车轮驱动轴101传递给车轮102。
需要说明的是，在发动机2和第二电机7联合驱动的并联式混合驱动模式下，第一电机6也可以处于发电模式，此时，发动机2输出的动力分为两部分，一部分的动力传递路径如前文中所述的，经过第一离合器11后在第一从动齿轮32处与第二电机7输出的动力汇合，用于驱动车轮102转动；另一部分依次通过发动机2的输出轴21、第三齿轮9和第一电机输出齿轮10输出至第一电机6，并由第一电机6将机械能转换为电能存入电池组BP中备用。
在本申请实施例中，当控制车辆处于发动机2和第一电机6联合驱动的并联式混合驱动模式时，控制器被配置为：
控制发动机2和第一电机6工作，控制第二电机7不工作，控制第一离合器11和第二离合器12中的一个结合，另一个分离。
例如，参见图7所示的第二种情况，当发动机2联合第一电机6在一挡下驱动车辆行驶时，在实施中，发动机2启动运转，电池组BP放电并经过第一逆变器INV1将直流电转换为三相交流电，驱动第一电机6的输出轴旋转。其中，第一电机6输出的动力依次经过第一电机输出齿轮10、第三齿轮9后与发电机输出的动力在发动机2输出轴21处汇合，再依次经过第一离合器11、第一主动齿轮31、第一从动齿轮32、中间轴51、第一齿轮52、第二齿轮53和车轮驱动轴101传递给车轮102。
在本申请实施例中，当控制车辆处于发动机2、第一电机6和第二电机7联合驱动的并联式混合驱动模式时，控制器被配置为：
控制发动机2、第一电机6、第二电机7均工作，控制第一离合器11和第二离合器12中的一个结合，另一个分离。
例如，参见图8所示的第三种情况，当发动机2和第一电机6在一挡下联合第二电机7共同驱动车辆行驶时，在实施中，发动机2启动运转，电池组BP放电并分别经过第一逆变器INV1和第二逆变器INV2将直流电转换为三相交流电，驱动第一电机6和第二电机7的输出轴旋转。其中，第一电机6输出的动力依次经过第一电机输出齿轮10、第三齿轮9后与发电机输出的动力在发动机2输出轴21处汇合，再依次经过第一离合器11、第一主动齿轮31传递至第一从动齿轮32；第二电机7输出的动力经第一电机输出齿轮8传递至第一从动齿轮32，并在第一从动齿轮32处与发动机2和第一电机6输出的动力汇合后通过中间轴51、第一齿轮52、第二齿轮53和车轮驱动轴101传递给车轮102。
(3)发动机直驱模式
本申请实施例所提供的混合动力系统在处于发动机直驱模式时，可以将发动机作为单独动力源驱动车辆行驶。该运行模式下可以适用于混合动力系统出现高压故障或电池电量不足的情况，也可以适用于高速工况下，此时若使用电机驱动可能功耗较高，若使用发动机直接驱动，能够降低功耗。。
在本申请实施例中，当控制车辆处于发动机直驱模式时，控制器被配置为：
控制发动机工作，控制第一电机和第二电机不工作，控制第一离合器和第二离合器中的一个结合，另一个分离。
例如，图9示出了发动机在一挡状态下驱动车辆行驶的动力传递路线。参见图9，在实施中，发动机启动运转，输出的动力依次经过第一离合器、第一主动齿轮、第一从动齿轮、中间轴、第一齿轮、第二齿轮和车轮驱动轴101传递给车轮102，从而驱动车辆行驶。
在一些实施例中，发动机直驱模式下还可以根据用户需求决定是否启动第一电机的发电模式，从而实现行车充电。当在发动机直驱模式下启动第一电机的发电模式时，发动机输出的机械能会分出一部分提供给第一电机，由第一电机将机械能转换为电能存入电池组BP备用；另一部分机械能则用于驱动车辆行驶，驱动过程的动力传递路径已在上文中详细说明，此处不再赘述。
(4)能量回收模式
本申请实施例所提供的混合动力系统在处于能量回收模式时，可以利用第二电机7作为发电设备，将汽车的动能转换为电能存储在电池组BP中备用。该运行模式通常适用于滑行和制动工况下，车辆能够回收部分动能并将其转化为电能存储，为后续车辆的运行提供能量，从而提高了车辆的续航里程。
在该运行模式下，控制器可以被配置为：控制第二电机7处于发电模式，控制发动机2和第一电机6不工作，控制第一离合器11和第二离合器12分离。
如图10所示，车辆在滑行和制动工况下开启能量回收模式，则车轮102输出的反向力矩依次通过驱动轴、第二齿轮53、第一齿轮52、中间轴51、第一从动齿轮32、第一电机输出齿轮8，最终传递至第二电机7，第二电机7将被制动的这部分动能转化为电能，并存入电池组BP中备用。
需要说明的是，上文中提供的只是本申请实施例的混合动力系统在一部分运行模式下的控制内容以及动力传递路线的具体示例。在上述示例的基础上，本领域技术人员可以参照表1中示出的各个运行模式下控制器的控制内容，很容易地推知出每一运行模式下控制器的控制内容，以及每个运行模式下的动力传递路径。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，所述系统包括双离合器组件(1)、发动机(2)、一挡齿轮组(3)、二挡齿轮组(4)、输出齿轮组(5)、第一电机(6)和第二电机(7)；
所述双离合器组件(1)包括第一离合器(11)和第二离合器(12)，所述第一离合器(11)包括第一内毂(111)和第一外毂(112)，所述第二离合器(12)包括第二内毂(121)和第二外毂(122)，其中，所述第一内毂(111)和所述第二内毂(121)均固定连接在所述发动机(2)的输出轴(21)上，所述第一外毂(112)与所述一挡齿轮组(3)连接，所述第二外毂(122)与所述二挡齿轮组(4)连接；
所述一挡齿轮组(3)和所述二挡齿轮组(4)均与所述输出齿轮组(5)连接；
所述第一电机(6)与所述发动机(2)的输出轴(21)连接；
所述第二电机(7)与所述一挡齿轮组(3)连接；
其中，所述一挡齿轮组(3)的传动比大于所述二挡齿轮组(4)的传动比。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一外毂(112)的尺寸大于所述第二外毂(122)的尺寸，所述第二外毂(122)位于所述第一外毂(112)的内部。
3.根据权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一离合器(11)包括第一摩擦件(113)，所述第一摩擦件(113)与所述第一外毂(112)固定连接，并与所述第一内毂(111)可控制地结合和分离；
所述第二离合器(12)包括第二摩擦件(123)，所述第二摩擦件(123)与所述第二外毂(122)固定连接，并与所述第二内毂(121)可控制地结合和分离；
所述第一内毂(111)和所述第二内毂(121)沿轴向排列，所述第一摩擦件(113)和所述第二摩擦件(123)沿轴向排列。
4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述一挡齿轮组(3)包括相互啮合的第一主动齿轮(31)和第一从动齿轮(32)，所述第一主动齿轮(31)的齿数少于所述第一从动齿轮(32)的齿数；
所述二挡齿轮组(4)包括相互啮合的第二主动齿轮(41)和第二从动齿轮(42)，所述第二主动齿轮(41)的齿数多于所述第二从动齿轮(42)的齿数；
所述第一主动齿轮(31)的齿数少于所述第二主动齿轮(41)的齿数，所述第一从动齿轮(32)的齿数多于所述第二从动齿轮(42)的齿数。
5.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一外毂(112)与所述第一主动齿轮(31)连接，所述第二外毂(122)与所述第二主动齿轮(41)连接。
6.根据权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，所述输出齿轮组(5)包括中间轴(51)、第一齿轮(52)和第二齿轮(53)；
所述第一齿轮(52)、所述第一从动齿轮(32)和所述第二从动齿轮(42)均固定连接在所述中间轴(51)上；
所述第二齿轮(53)与所述第一齿轮(52)啮合，所述第二齿轮(53)用于向车轮(102)输出动力；
其中，所述第一齿轮(52)的齿数多于所述第一从动齿轮(32)的齿数。
7.根据权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于，所述第二齿轮(53)为差速器。
8.根据权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于，所述系统还包括第二电机输出齿轮(8)，所述第二电机输出齿轮(8)与所述第一从动齿轮(32)啮合；
所述第二电机输出齿轮(8)的齿数少于所述第一从动齿轮(32)的齿数。
9.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述系统还包括第三齿轮(9)和第一电机输出齿轮(10)，所述第一电机输出齿轮(10)的齿数少于所述第三齿轮(9)的齿数；
所述第三齿轮(9)固定连接在所述发动机(2)的输出轴(21)上；
所述第一电机输出齿轮(10)与所述第三齿轮(9)啮合。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括控制器和权利要求1-9任一项所述的混合动力系统；
所述控制器与所述混合动力系统中的双离合器组件(1)、发动机(2)、第一电机(6)和第二电机(7)分别电连接。
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