CN118306193A - 混合动力系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合动力系统和车辆，其中，混合动力系统包括发动机、驱动电机、发电机、第一离合器、第二离合器、差速器、第一减速机构、第二减速机构、输入轴以及输出轴；发动机通过、输入轴、第一减速机构与发电机传动连接；驱动电机通过第二减速机构与输出轴传动连接；输出轴与差速器传动连接；第一离合器控制输入轴与第二减速机构的结合或断开；第二离合器控制第一减速机构与输出轴的结合或断开。本发明技术方案提高了车辆的爬坡性能，扩大了发动机的工作区域，降低了油耗，提高了车辆的适用范围。

Description

混合动力系统和车辆

技术领域

本发明涉及传动系统技术领域，特别涉及一种混合动力系统和车辆。

背景技术

目前，车辆行业节能减排将是未来多年的重要的工作目标。因传统动力驱动系统的碳排放量较大，新能源动力系统越来越受到关注。

混合动力系统可实现节能减排，同时也能满足续航要求。但是，目前常见的混动系统一般是发动机与发电机直接相连，发动机通过控制元件与驱动电机相连，驱动电机通过减速箱与车轮相连。如此，驱动电机到车轮的速比是固定的，对于超载爬坡等工况，驱动电机和发动机并联模式所提供的扭矩很难满足车辆的需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种混合动力系统，旨在提高车辆的爬坡性能，提高车辆的适用范围。

为实现上述目的，本发明提出的混合动力系统，包括发动机、驱动电机、发电机、第一离合器、第二离合器、差速器、第一减速机构、第二减速机构、输入轴以及输出轴；

所述发动机与所述输入轴传动连接，所述输入轴上套设有所述第一减速机构，所述第一减速机构与所述发电机传动连接；

所述第二减速机构套设于所述输出轴上，所述驱动电机通过所述第二减速机构与所述输出轴传动连接；

所述输出轴与所述差速器传动连接；

所述第一离合器用于控制所述输入轴与所述第二减速机构的结合或断开，以控制所述发动机的动力在所述输入轴和所述第二减速机构之间的传递；

所述第二离合器用于控制所述第一减速机构与所述输出轴的结合或断开，以控制所述发动机的动力在所述第一减速机构和所述输出轴之间的传递。

可选地，所述第一减速机构包括相啮合的第一主动齿轮和第一浮动齿轮，所述第一主动齿轮固套于所述输入轴，所述第二离合器用于控制所述第一浮动齿轮和所述输出轴的结合或断开。

可选地，至少部分所述第二离合器位于所述第一浮动齿轮内。

可选地，所述第一减速机构还包括与所述第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述发电机传动连接。

可选地，所述第二减速机构包括相啮合的第二主动齿轮和第二浮动齿轮，所述第二主动齿轮固设于所述输出轴，所述第一离合器用于控制所述输入轴与所述第二浮动齿轮的结合或断开。

可选地，至少部分所述第一离合器位于所述第二浮动齿轮内。

可选地，所述混合动力系统还包括第三减速机构，所述第三减速机构包括相啮合的第三主动齿轮和第三从动齿轮，所述第三主动齿轮与所述驱动电机传动连接，所述第二减速机构还包括与所述第二主动齿轮相啮合的第二从动齿轮，所述第三从动齿轮与所述第二从动齿轮传动连接。

可选地，所述驱动电机采用高速电机。

可选地，所述混合动力系统具有以下任一种或多种工作模式：

纯电驱动模式：所述第一离合器断开，所述第二离合器断开，所述发动机不工作，所述发电机不工作，所述驱动电机工作；

纯电并联驱动模式：所述第一离合器结合，所述第二离合器断开，所述发动机不工作，所述发电机驱动，所述驱动电机工作；

增程驱动模式：所述第一离合器断开，所述第二离合器断开，所述发动机带动所述发电机发电，所述驱动电机工作；

发动机驱动模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动，所述发电机不工作，所述驱动电机不工作；

发动机驱动发电模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动并带动所述发电机发电，所述驱动电机不工作；

并联驱动模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动，所述发电机不工作；所述驱动电机工作；

并联驱动发电模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动并带动所述发电机发电，所述驱动电机工作；

混联驱动模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动，所述发电机驱动；所述驱动电机工作。

本发明还提出一种车辆，包括所述的混合动力系统。

本发明的一个技术方案通过在混合动力系统中设置发动机、驱动电机、发电机、第一离合器、第二离合器、差速器、第一减速机构、第二减速机构、输入轴以及输出轴。第一减速机构套设在输入轴上，第二减速机构套设在输出轴上，发动机通过输入轴、第一减速机构与发电机连接，以带动发电机发电，以供驱动电机使用。驱动电机通过第二减速机构与输出轴传动连接，输出轴与差速器传动连接。第一离合器设在输入轴和第二减速机构之间，用于控制发动机的动力能否通过第二减速机构传递至输出轴；第二离合器设在第一减速机构和输出轴之间，用于控制发动机的动力能否通过第一减速机构传递至输出轴。如此，相较于现有技术中，仅设置一个离合器，使得混动车辆在超载爬坡时，驱动电机和发动机并联所提供的扭矩很难满足车辆需求，本发明在混合动力系统中设置了第一离合器和第二离合器，当车辆在超载爬坡时，使第一离合器结合，驱动电机驱动，发电机同时参与驱动工作，发电机的动力通过第一减速机构、第一离合器第二减速机构传递至输出轴，从而使发电机获得更大的传动比，实现超载短时爬坡的需求，提高了车辆的爬坡性能，提高了车辆的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明混合动力系统一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前，随着双碳目标的提出，车辆行业节能减排将是未来多年的重要的工作目标。因传统动力驱动系统的碳排放量较大，新能源动力系统越来越受到关注。

混合动力系统可实现节能减排，同时也能满足续航要求。但是，目前常见的混动系统一般是发动机与发电机直接相连，发动机通过控制元件与驱动电机相连，驱动电机通过减速箱与车轮相连。如此，驱动电机到车轮的速比是固定的，对于超载爬坡等工况，驱动电机和发动机并联模式所提供的扭矩很难满足车辆的需求。

鉴于此，本发明提出一种混合动力系统。

请参照图1，在本发明实施例中，该混合动力系统包括发动机11、驱动电机12、发电机13、第一离合器21、第二离合器22、差速器40、第一减速机构50、第二减速机构60、输入轴31以及输出轴32。

其中，发动机11与输入轴31传动连接，输入轴31上套设有第一减速机构50，第一减速机构50与发电机13传动连接。具体地，发动机11与输入轴31传动连接，在一实施例中，输入轴31为发动机11的输出轴32，发动机11的动力直接通过其自身的输出轴32传动至第一减速机构50。当然，输入轴31也可以是额外设置的轴，输入轴31与发动机11的输出轴32通过花键连接，从而使得发动机11的动力通过输入轴31传递至第一减速机构50。第一减速机构50的一侧套设在输入轴31上，另一侧与发电机13传动连接，从而实现发动机11的动力经过第一减速机构50传递至发电机13，使得发动机11能够带动发电机13发电。发电机13产生的电量用于供给至驱动电机12，以供驱动电机12工作使用，或者存储在电池中。发电机13还可以参与驱动。在一实施例中，发动机11可采用汽油发动机11或柴油发动机11，在此，不对发动机11的类型做限制。在一实施例中，在发动机11和第一减速机构50之间还设置有飞轮，飞轮的主要作用是储存发动机11做功冲程外的能量和惯性。

第二减速机构60套设于输出轴32上，驱动电机12通过第二减速机构60与输出轴32传动连接。具体地，输出轴32与输入轴31平行设置，以节省横向空间，其中横向指的是车辆的宽度方向。在输出轴32上套设第二减速机构60，驱动电机12与第二减速机构60传动连接，从而使得驱动电机12的动力通过第二减速机构60减速后，传递至输出轴32。

输出轴32与差速器40传动连接。具体地，输出轴32与差速器40传动连接，差速器40与车轮传动连接，从而将输出轴32上的动力传递至差速器40，再传递至车轮。在一实施例中，差速器40采用锥形齿轮差速器40。锥形齿轮差速器40包括差速器40外壳，差速器40外壳内设置有两行星齿轮和两半轴齿轮，两行星齿轮分别与车辆的左半轴和右半轴相连接，以分别向左半轴、右半轴传递动力，进而驱动车辆的左车轮和右车轮，实现车辆的驱动。

第一离合器21用于控制输入轴31与第二减速机构60的结合或断开，以控制发动机11的动力在输入轴31和第二减速机构60之间的传递。

具体地，第一离合器21设在输入轴31和第二减速机构60之间，用于控制输入轴31和第二减速机构60的结合或断开。当第一离合器21结合时，输入轴31和第二减速机构60相结合，发动机11的动力通过输入轴31、第一离合器21、第二减速机构60、输出轴32，传递至差速器40。此时，发动机11的动力经过第二减速机构60的减速后，传递至车轮。当第一离合器21断开时，输入轴31和第二减速机构60断开，发动机11的动力不能通过输入轴31传递至第二减速机构60。此时，发动机11的动力不能经过第二减速机构60进行传递。

第二离合器22用于控制第一减速机构50与输出轴32的结合或断开，以控制发动机11的动力在第一减速机构50和输出轴32之间的传递。

具体地，第二离合器22设在第一减速机构50和输出轴32之间，用于控制第一减速机构50和输出轴32的结合或断开。当第二离合器22结合时，第一减速机构50和输出轴32相结合，发动机11的动力通过输入轴31、第一减速机构50、第二离合器22、输出轴32，传递至差速器40。此时，发动机11的动力经第一减速机构50的减速后，传递至车轮。当第二离合器22断开时，第一减速机构50和输出轴32断开，发动机11的动力不能通过第一减速机构50传递至输出轴32。

可以理解的，第一离合器21的一侧安装在输入轴31上，第二离合器22的一侧安装在输出轴32上，如此，直接在输入轴31、输出轴32上分别安装第一离合器21和第二离合器22，不用再额外的设置第一离合器21的安装轴、第二离合器22的安装轴，从而进一步地节省了安装空间，降低了混合动力系统的成本。更进一步地，输入轴31和输出轴32平行设置，使得第一离合器21和第二离合器22也平行设置，相较于两个离合器的交叉设置，或垂直设置，更进一步地节省了横向的安装空间。在一实施例中，第一离合器21和第二离合器22的类型、型号相同，从而进一步地降低了混合动力系统的成本。

如此，在混合动力系统中设置第一离合器21和第二离合器22，当第一离合器21结合、第二离合器22断开时，发动机11的动力经第二减速机构60减速后，传递至输出轴32；当第一离合器21断开、第二离合器22结合时，发动机11的动力经第一减速机构50减速后，传递至输出轴32。可以理解的，第一减速机构50和第二减速机构60的传动比不同，如此，发动机11传递至输出轴32的动力具有两个挡位。在混合动力系统中，在发动机11驱动模式下，当第一离合器21结合时，发动机11的动力经过第二减速机构60传递至输出轴32，此时，为发动机11的直驱中速挡位；当第二离合器22结合时，发动机11的动力经过第一减速机构50传递至输出轴32，此时，为发动机11的直驱高速挡位。

如此，在本发明混合动力系统中，一般情况下，车辆在低速行驶时，采用驱动电机12驱动；车辆在中速行驶时，采用发动机11驱动；车辆在高速行驶时，采用发动机11驱动，从而使得发动机11始终工作在高效区。当车辆在超载爬坡时，此时，驱动电机12驱动，使第一离合器21结合，发电机13同时参与驱动工作，发电机13的动力通过第一减速机构50、第一离合器21、第二减速机构60传递至输出轴32，从而使发电机13获得更大的传动比，实现超载短时爬坡的需求，提高了车辆的爬坡性能，提高了车辆的适用范围。

另一方面，本发明在混合动力系统中设置了第一离合器21，保证了发动机11中速直驱(如转速在30-60km/h的城郊工况)时，能够工作在高效区，以节油降耗，降低混合动力系统的效率损失；再一方面，通过设置第二离合器22，保证了车辆在高速行驶时，发动机11能以直驱模式参与工作，使得发动机11高速直驱时也工作在高效区，以节油降耗，从而进一步地提高混合动力系统的整体经济性；又一方面，发动机11通过第一减速机构50与发电机13直接连接，发动机11与驱动电机12通过离合器解耦，从而更加方便设计电机效率曲线来匹配发动机11的万有曲线，从而使发电效率提升，减少能耗损失。

本发明的一个技术方案通过在混合动力系统中设置发动机11、驱动电机12、发电机13、第一离合器21、第二离合器22、差速器40、第一减速机构50、第二减速机构60、输入轴31以及输出轴32。第一减速机构50套设在输入轴31上，第二减速机构60套设在输出轴32上，发动机11通过输入轴31、第一减速机构50与发电机13连接，以带动发电机13发电，以供驱动电机12使用。驱动电机12通过第二减速机构60与输出轴32传动连接，输出轴32与差速器40传动连接。第一离合器21设在输入轴31和第二减速机构60之间，用于控制发动机11的动力能否通过第二减速机构60传递至输出轴32；第二离合器22设在第一减速机构50和输出轴32之间，用于控制发动机11的动力能否通过第一减速机构50传递至输出轴32。如此，相较于现有技术中，仅设置一个离合器，使得混动车辆在超载爬坡时，驱动电机和发动机并联所提供的扭矩很难满足车辆需求，本发明在混合动力系统中设置了第一离合器21和第二离合器22，当车辆在超载爬坡时，使第一离合器21结合，驱动电机12驱动，发电机13同时参与驱动工作，发电机13的动力通过第一减速机构50、第一离合器21第二减速机构60传递至输出轴32，从而使发电机13获得更大的传动比，实现超载短时爬坡的需求，提高了车辆的爬坡性能，提高了车辆的适用范围。

进一步地，第一减速机构50包括相啮合的第一主动齿轮51和第一浮动齿轮53，第一主动齿轮51固套于输入轴31，第二离合器22用于控制第一浮动齿轮53和输出轴32的结合或断开。

具体地，第一主动齿轮51通过焊接、花键、过盈压装或者与轴一体成形等方式固定设置在输入轴31上。第一浮动齿轮53和第一主动齿轮51相啮合，第一浮动齿轮53能够在第一主动齿轮51的带动下转动。如此，将第一浮动齿轮53与第一主动齿轮51相啮合连接，从而不用额外设置与第一浮动齿轮53相配合的中间齿轮，从而不占用减速箱的横向空间，在车辆的宽度方向上，减少了齿轮的长度和减速箱的长度，在节省横向空间的同时，也实现了料本的下降。

第二离合器22设在输出轴32上，第二离合器22用于控制第一浮动齿轮53和输出轴32的结合或断开，从而控制发动机11的动力能否经第一减速机构50传递至输出轴32。在一实施例中，至少部分第二离合器22位于第一浮动齿轮53内。可以理解的，在齿轮的端面设置有凹槽，使至少部分的第二离合器22伸入第一浮动齿轮53的凹槽中，并与第一浮动齿轮53相结合。如此，相较于将第二离合器22和第一浮动齿轮53沿横向方向排布的方式，本发明将至少部分的第二离合器22伸入第一浮动齿轮53内，从而进一步地节省了横向的布置空间。相较于第二离合器22和第一浮动齿轮53沿纵向依次排布的方式，本发明也进一步地节省了纵向的布置空间。

进一步地，第一减速机构50还包括与第一主动齿轮51相啮合的第一从动齿轮52，第一从动齿轮52与发电机13传动连接。

具体地，第一减速机构50还包括第一从动齿轮52，第一从动齿轮52与第一主动齿轮51相啮合，且第一从动齿轮52位于第一主动齿轮51背离第一浮动齿轮53的一侧，使得第一主动齿轮51能够同时带动第一从动齿轮52和第一浮动齿轮53转动。如此，第一从动齿轮52和第一浮动齿轮53共用一个啮合齿轮，从而节省了横向的布置空间。第一从动齿轮52与发电机13传动连接，在一实施例中，发电机13的转子轴与第一从动齿轮52花键连接。如此，使得发动机11的动力经输入轴31、第一主动齿轮51、第一从动齿轮52传递至发电机13，从而使发动机11带动发电机13发电，以为驱动电机12提供电源，或者充电至电池。

进一步地，第二减速机构60包括相啮合的第二主动齿轮61和第二浮动齿轮63，第二主动齿轮61固设于输出轴32，第一离合器21用于控制输入轴31与第二浮动齿轮63的结合或断开。

具体地，第二主动齿轮61通过焊接、花键、过盈压装或者与轴一体成形等方式固定设置在输出轴32上。第二浮动齿轮63和第二主动齿轮61相啮合，第二浮动齿轮63能够在第二主动齿轮61的带动下转动。如此，将第二浮动齿轮63与第二主动齿轮61相啮合连接，从而不用额外设置与第二浮动齿轮63相配合的中间齿轮，从而不占用减速箱的横向空间，在车辆的宽度方向上，减少了齿轮的长度和减速箱的长度，在节省横向空间的同时，也实现了料本的下降。

第一离合器21设在输入轴31上，第一离合器21用于控制第二浮动齿轮63和输入轴31的结合或断开，从而控制发动机11的动力能否经第二减速机构60传递至输出轴32。在一实施例中，至少部分第一离合器21位于第二浮动齿轮63内。可以理解的，在齿轮的端面设置有凹槽，使至少部分的第一离合器21伸入第二浮动齿轮63的凹槽中，并与第二浮动齿轮63相结合。如此，相较于将第一离合器21和第二浮动齿轮63沿横向方向排布的方式，本发明将至少部分的第一离合器21伸入第二浮动齿轮63内，从而进一步地节省了横向的布置空间。相较于第一离合器21和第二浮动齿轮63沿纵向依次排布的方式，本发明也进一步地节省了纵向的布置空间。

进一步地，混合动力系统还包括第三减速机构70，第二减速机构60还包括与第二主动齿轮61相啮合的第二从动齿轮62，驱动电机12通过第三减速机构70与第二从动齿轮62传动连接。

具体地，第二减速机构60还包括第二从动齿轮62，第二从动齿轮62与第二主动齿轮61相啮合，且第二从动齿轮62位于第二主动齿轮61背离第二浮动齿轮63的一侧，使得第二主动齿轮61能够同时带动第二从动齿轮62和第二浮动齿轮63转动。如此，第二从动齿轮62和第二浮动齿轮63共用一个啮合齿轮，从而节省了横向的布置空间。混合动力系统还包括第三减速机构70，第三减速机构70的输出端与第二从动齿轮62传动连接，第三减速机构70的输入端与驱动电机12传动连接。在一实施例中，驱动电机12的转子轴与第三减速机构70花键连接。如此，使得驱动电机12的动力经第三减速机构70、第二从动齿轮62、第二主动齿轮61传递至输出轴32，进而传递至差速器40，以驱动车辆行驶。

进一步地，第三减速机构70包括相啮合的第三主动齿轮71和第三从动齿轮72，第三主动齿轮71与驱动电机12传动连接，第三从动齿轮72与第二从动齿轮62传动连接。

具体地，在一实施例中，第三减速机构70采用普通的啮合齿轮，包括第三主动齿轮71和第三从动齿轮72，第三主动齿轮71与驱动电机12传动连接。在一实施例中，驱动电机12的转子轴与第三主动齿轮71花键连接。在第三从动齿轮72和第二从动齿轮62之间设置有齿轮轴，齿轮轴的两端分别固设有第三从动齿轮72和第二从动齿轮62，从而使得第三从动齿轮72和第二从动齿轮62可以同轴转动。如此，使得驱动电机12的动力经第三主动齿轮71、第三从动齿轮72、第二从动齿轮62、第二主动齿轮61、输出轴32，传递至差速器40，从而驱动车辆。

在一实施例中，驱动电机12采用高速电机。一般地，相较于低速电机，高速电机的体积更小、成本更低、转速更快。在本发明图中示出的方案中，驱动电机12的动力经第三减速机构70减速后传递至第二减速机构60，然后经第二减速机构60减速后传递至输出轴32，进而传递至差速器40，经差速器40减速后再传递至车轮，从而驱动车辆行驶。驱动电机12的动力在传递至差速器40之前经过了第三减速机构70和第二减速机构60的两级减速，如此，驱动电机12采用高速电机也能满足动力输出的转速要求。如此，采用高速电机，在节省布置空间的同时，也降低了混合动力系统的整体成本。

值得注意的是，高速电机的转速范围为0～20000rpm，甚至0～25000rpm，以高速电机的转速范围为0～20000rpm为例，当车速达到60km/h左右时，发动机11可以介入驱动，驱动电机12对应转速达到13000rpm左右，但是当发动机11介入驱动，到车速达到100km/h左右时，驱动电机12可以被反拖到20000rpm左右，此时还可以通过电机驱动补充部分动力，有效降低油耗。

在本发明图中示出的方案中，第一减速机构50、第二减速机构60以及第三减速机构70均采用普通的传动齿轮，且在能够共用齿轮处，采用共用齿轮，从而在保证发动机11直驱的低速挡和高速挡的前提下，尽可能少的设置齿轮数量，从而降低齿轮的数量，降低混合动力系统的生产成本，同时也尽可能的节省布置空间。另外，相较于减速机构采用行星排的设置，本发明采用普通传动齿轮，使得齿轮的数量更少，结构更简单，使得传动效率更高，避免了过多的齿轮搅油损失，从而降低油耗。

混合动力系统具有以下任一种或多种工作模式：

纯电驱动模式：第一离合器21断开，第二离合器22断开，发动机11不工作，发电机13不工作，驱动电机12工作。此时，驱动电机12的动力传递路径为：驱动电机12-第三主动齿轮71-第三从动齿轮72-第二从动齿轮62-第二主动齿轮61-输出轴32-差速器40。

纯电并联驱动模式：第一离合器21结合，第二离合器22断开，发电机13驱动，发动机11被返拖，驱动电机12工作。此时，发电机13参与驱动工作，发电机13的动力传递路径为：发电机13-第一从动齿轮52-第一主动齿轮51-第一离合器21-第二浮动齿轮63-第二主动齿轮61-输出轴32-差速器40。驱动电机12的动力传递路径为：驱动电机12-第三主动齿轮71-第三从动齿轮72-第二从动齿轮62-第二主动齿轮61-输出轴32-差速器40。

增程驱动模式：第一离合器21断开，第二离合器22断开，发动机11带动发电机13发电，驱动电机12工作。此时，驱动电机12的动力传递路径为：驱动电机12-第三主动齿轮71-第三从动齿轮72-第二从动齿轮62-第二主动齿轮61-输出轴32-差速器40。

发动机11驱动模式：第一离合器21或第二离合器22结合，发动机11驱动，发电机13不工作，驱动电机12不工作。此时包括发动机11直驱中速档位和发动机11直驱高速档位。

发动机11直驱中速档位时，第一离合器21结合，第二离合器22断开，发动机11驱动，发电机13不工作，驱动电机12不工作。发动机11的动力传递路径为：发动机11-输入轴31-第一离合器21-第二浮动齿轮63-第二主动齿轮61-输出轴32-差速器40。

发动机11直驱高速档位时，第一离合器21断开，第二离合器22结合，发动机11驱动，发电机13不工作，驱动电机12不工作。发动机11的动力传递路径为：发动机11-输入轴31-第一主动齿轮51-第一浮动齿轮53-第二离合器22-输出轴32-差速器40。

发动机11驱动发电模式：第一离合器21或第二离合器22结合，发动机11驱动并带动发电机13发电，驱动电机12不工作。此时发动机11的动力传递路径与发动机11驱动模式相同，不再赘述。

并联驱动模式：第一离合器21或第二离合器22结合，发动机11驱动，发电机13不工作；驱动电机12工作。此时，发动机11的动力传递路径与发动机11驱动模式相同，驱动电机12的动力传递路径与纯电驱动模式相同，不再赘述。

并联驱动发电模式：第一离合器21或第二离合器22结合，发动机11驱动并带动发电机13发电，驱动电机12工作。此时，发动机11和驱动电机12的动力传递路径与并联驱动模式相同，不再赘述。

混联驱动模式：第一离合器21或第二离合器22结合，发动机11工作，发电机13驱动，驱动电机12驱动。此时，发动机11和驱动电机12的动力传递路径与并联驱动模式相同，不再赘述。发电机13的动力传递路径为：发电机13-第一从动齿轮52-第一主动齿轮51-第一离合器21-第二浮动齿轮63-第二主动齿轮61-输出轴32-差速器40。

以下，对各个工况下，混合动力系统适用的不同工作模式做说明。

在低速行驶过程中，采用纯电驱动模式、纯电并联驱动模式或者增程驱动模式，取决于动力电池释放功率及整车动力需求，特别是一些重载直驱上坡工况，需要发动机11启动补充功率。

在一实施例中，低速爬坡时，此时第一离合器21结合，驱动电机12经过30速比到车轮一个扭矩，发电机13反拖发动机11(较低速度5-10km/h，此时车速较低，发动机11不在高效区，不参与驱动)经过第一减速机构50速比3.5，第二减速机构60速比2，再经过差速器40速比4.875，输出速比达到34，驱动电机12和发电机13两个电机经过额定到车辆车轮扭矩达到8100N.m，该扭矩可以额定爬20度的坡，如果进行超功率运行，超载到10吨(额定4.5吨)，可以爬坡到25-30度坡(1-10分钟)。

可以理解的是，上述速比值仅为本发明中的其中一个实施例，而不是对速比的限制。

当车速增加，进入中速状态，进入发动机11高效区转速范围时，发动机11直接切入，采用发动机11驱动模式(此时第一离合器21结合)，存在以下三种情况：

1、发动机11驱动，扭矩在高效区之下(如下坡工况、平路不拉货状态等)，此时如果处于下坡工况，发动机11给发电机13充电或停止；如果处于平路状态，发动机11除了驱动车辆外还需要给发电机13充电，在电池电量即将充满情况下，发动机11停止工作，采用纯电驱动模式。

2、发动机11驱动，扭矩刚刚好在高效区(如平路拉货、空车上坡等)，此时采用发动机11驱动模式；发动机11多余的能量，带动发电机13发电，用于给电池充电。

3、发动机11驱动，扭矩超过高效区(此时包含电池有电和电池馈电状态)：

如果电池处于馈电状态(如电池电量小于等于20％)，那么发动机11最大功率输出，在驱动车辆的同时带动发电机13发电；当下坡工况时，发动机11也带动发电机13发电。

如果电池处于有电状态，而车辆处于超载状态(通过平路的功率或者电流大小来判断车辆的拉货重量)，首先计算发动机11在低耗油的高效区能不能保电，如果能保电(如下小坡、平路拉货或超载不严重等工况)，则维持发动机11高效区的低油耗状态；如果保电还有剩余(如超载不严重等工况)，那么发动机11带动发电机13给电池充电，给予高速爬坡或纯电行驶使用；如果保电不足，那么发动机11进入下一个高油耗曲线范围内，用提高油耗来实现保电，根据超载情况不断调整油耗曲线档位。

以上超载情况下，在中速区域尽量采用发动机11驱动模式来提升效率，如果功率不足，就需要离合器脱离，与地面解耦，发动机11高速进入高速发电范围，采用增程驱动模式。

当车速继续增加，进入高速状态，当车辆空载运行时(通过平路的功率或者电流大小来判断车辆的拉货重量)，首先采用纯电驱动模式行驶，当接近馈电状态时，采用发动机11驱动发电模式，当电池电量达到中间状态时，进入纯电驱动模式，防止刚刚充满电时，车辆已经到达目的地。

当车辆半载运行时(通过平路的功率或者电流大小来判断车辆的拉货重量)，需求功率低于电池1C功率，此时采用纯电驱动模式行驶；发动机11驱动发电模式与空载行驶时一致，充电最大百分比根据实际情况进行调整；当平路需求功率高于电池1C功率，发动机11进入发动机11驱动模式或增程驱动模式；当上坡工况，发动机11和驱动电机12共同工作，采用并联驱动模式；当下坡工况时，车辆回收能量，将能量储存至电池，为电池充电。

当车辆处于满载状态或超载状态，采用发动机11驱动模式(此时第二离合器22结合)，以使发动机11最大功率输出给车轮；如发动机11有多余能量，则带动发电机13发电，以将多余能量回收到电池(包括下坡工况)；如果发动机11最高车速情况下，超出功率需求，则驱动电机12助力驱动，采用并联驱动模式；当电量接近馈电情况下，降低车速。

值得注意的是，车辆在60km/h的时候，发动机11会涉及到换挡(由中速档位换至高速档位)，但是根据发动机11的万有曲线，在60km/h的油耗不是最佳区域，故在55-65km/h的时候采用纯电驱动模式。也即，30-55km采用发动机11直驱中速档位(此时第一离合器21结合)，55-65km/h采用纯电驱动模式，65-90km/h采用发动机11直驱高速档位(此时第二离合器22结合)。

如果车速在55-65km/h的时候，电池电量达到馈电行驶，此时需要发电补电，则采用增程驱动模式。

如果在超载爬坡工况下，需要的发动机11功率刚刚好够直驱模式，那么60km/h的时候，发动机11先断开增程模式，采用纯电驱动模式(时间约1min)，再进入发动机11直驱的高档位或低挡位模式。

当车辆制动时，从高速到5-10km/h制动以电制动为主，以进行能量回收，从而减低油耗，减少摩擦片的损耗，提升刹车系统的使用寿命。

可以理解的，上述提到的电池的馈电状态和中间状态，可以根据实际情况进行设定。在一实施例中，电池的馈电状态指的是电池的电量低于20％，中间状态指的是电池的电量大于等于50％且小于等于70％。

上述提到的车辆的低速状态、中速状态以及高速状态，可以根据实际情况进行设定。在一实施例中，低速状态指的是车速低于30km/h，中速状态指的是车速大于等于30km/h且小于等于60km/h，高速状态指的是车速大于60km/h且小于90km/h。

本发明还提出一种车辆，该车辆包括混合动力系统，该混合动力系统的具体结构参照上述实施例，由于本车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力系统，其特征在于，包括发动机、驱动电机、发电机、第一离合器、第二离合器、差速器、第一减速机构、第二减速机构、输入轴以及输出轴；

所述发动机与所述输入轴传动连接，所述输入轴上套设有所述第一减速机构，所述第一减速机构与所述发电机传动连接；

所述第二减速机构套设于所述输出轴上，所述驱动电机通过所述第二减速机构与所述输出轴传动连接；

所述输出轴与所述差速器传动连接；

所述第一离合器用于控制所述输入轴与所述第二减速机构的结合或断开，以控制所述发动机的动力在所述输入轴和所述第二减速机构之间的传递；

所述第二离合器用于控制所述第一减速机构与所述输出轴的结合或断开，以控制所述发动机的动力在所述第一减速机构和所述输出轴之间的传递。

2.如权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一减速机构包括相啮合的第一主动齿轮和第一浮动齿轮，所述第一主动齿轮固套于所述输入轴，所述第二离合器用于控制所述第一浮动齿轮和所述输出轴的结合或断开。

3.如权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，至少部分所述第二离合器位于所述第一浮动齿轮内。

4.如权利要求2所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一减速机构还包括与所述第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述发电机传动连接。

5.如权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第二减速机构包括相啮合的第二主动齿轮和第二浮动齿轮，所述第二主动齿轮固设于所述输出轴，所述第一离合器用于控制所述输入轴与所述第二浮动齿轮的结合或断开。

6.如权利要求5所述的混合动力系统，其特征在于，至少部分所述第一离合器位于所述第二浮动齿轮内。

7.如权利要求6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三减速机构，所述第三减速机构包括相啮合的第三主动齿轮和第三从动齿轮，所述第三主动齿轮与所述驱动电机传动连接，所述第二减速机构还包括与所述第二主动齿轮相啮合的第二从动齿轮，所述第三从动齿轮与所述第二从动齿轮传动连接。

8.如权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于，所述驱动电机采用高速电机。

9.如权利要求1至8任一项所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统具有以下任一种或多种工作模式：

纯电驱动模式：所述第一离合器断开，所述第二离合器断开，所述发动机不工作，所述发电机不工作，所述驱动电机工作；

纯电并联驱动模式：所述第一离合器结合，所述第二离合器断开，所述发动机不工作，所述发电机驱动，所述驱动电机工作；

增程驱动模式：所述第一离合器断开，所述第二离合器断开，所述发动机带动所述发电机发电，所述驱动电机工作；

发动机驱动模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动，所述发电机不工作，所述驱动电机不工作；

发动机驱动发电模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动并带动所述发电机发电，所述驱动电机不工作；

并联驱动模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动，所述发电机不工作；所述驱动电机工作；

并联驱动发电模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动并带动所述发电机发电，所述驱动电机工作；

混联驱动模式：所述第一离合器或所述第二离合器结合，所述发动机驱动，所述发电机驱动；所述驱动电机工作。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的混合动力系统。