CN201423916Y - 一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置，包括对转双转子电机、电机控制器、行星机构、蓄电池组、控制单元ECU和定轴齿轮副，发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接；至少一个制动器与行星机构的太阳轮与齿圈连接；蓄电池组分别与电机控制器和控制单元ECU电连接，电机控制器与对转双转子电机电连接。该装置结构紧凑，动力传递部件少，减少传递损失；制动器的动作决定不同的工作模式，不同的模式具有不同的速比和转矩输出，车辆可根据实际功率需求，选择在不同的模式下运行，其速比范围大幅度增加，使得此系统可用于对速比有不同要求的各种车型。

Description

一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及混合动力汽车中的动力传动与自动变速系统，具体是指用于并联式混合动力汽车的驱动装置。

技术背景

由于能源和环境的问题所引起的人们增长的环保意识，对汽车节能、环保要求越来越高，但是出电动汽车以及燃料电池汽车相关技术还不成熟，使得混合动力汽车(HEV)越来越引起人们的重视，逐渐成为一种发展趋势，是当前汽车领域课题研究的热点。

混合动力电动汽车动力合成的方法和结构形式直接关系到车辆的性能，目前，混合动力汽车动力驱动系统的结构形式有串联式、并联式和串并混联式，具体的结构形式有多种变化，但均存在一定的不足，不能充分发挥混合动力汽车节能环保的优势。现在世界上各种混合驱动系统最有代表性的是日本丰田汽车公司的THS混合动力系统、通用汽车公司的EP(电动并联)混合动力系统及其AH2(第二代先进混合动力系统)、福特汽车公司的FHS混合动力系统。

而不论是HEV还是传统内燃机车辆，变速器作为其动力传动部件，对发动机特性的调节、车辆的驾驶性能的好坏起着至关重要的作用。在现有的多种动力传动系统中，液力机械式自动变速器(AT)具有不切断动力换档、起步平顺、液力变矩器对阻力自适应的优点，但存在构造复杂、制造工艺要求高、液力变矩器传动效率低等缺点；电控机械式自动变速器(AMT)具有传动效率高、功率容量较大的优点，但难以获得无级自动变速的完美传动特性；由于无级变速传动(CVT)能够连续改变速比，使得汽车在任意工况下，都可以按照驾驶员的操作意图，实现发动机和电动机工作点的最佳匹配(最佳经济性或最佳动力性匹配)，从而有效降低排放，提高整车的燃油经济性、动力性以及乘坐舒适性，因此，基于无级变速传动的混合动力电动汽车已成为了首选方案。

但是，就目前存在的一些类型的机械式无级变速器(CVT)来看，也由于它们实际上都是基于摩擦传动的，具有传递转矩和功率的能力及效率偏低、可用的变速比范围(即系统最大速比和最小速比的比值)相当有限等缺点，因而一般只适合于所需功率和速比范围不大的小排量轿车和摩托车，或其他只需传递较小功率的用途或场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服目前汽车无级变速动力驱动系统的缺点，提供一种布置较灵活、易于控制，不需采用变速器，传动效率较高，可实现多种不同工作模式，并在各种工作模式下具有较大速比范围的自动无级变速功能的用于并联式混合动力汽车的驱动装置。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

本实用新型综合机械传动和电传动的优点，利用对转双转子电机的无级调速作用，通过行星机构三个端口中的两个作为动力输入端，另外一个作为动力输出端，形成动力的并联式汇入。具体是对转双转子电机的内转子两端分别与发动机输出轴和行星机构的一个输入端联结，外转子则通过一对定轴齿轮副与行星机构的另一输入端联结，动力最终由行星机构的输出端传递给减速器。

一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置，包括对转双转子电机、电机控制器、行星机构、蓄电池组、控制单元ECU和定轴齿轮副，行星机构的行星架经输出轴与驱动桥连接，驱动桥通过两半轴与驱动轮连接；发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接；至少一个制动器与行星机构的太阳轮与齿圈连接；蓄电池组分别与电机控制器和控制单元ECU电连接，电机控制器与对转双转子电机电连接；输入轴和输出轴上分别设有第一转速传感器和第二转速传感器，控制单元ECU分别与第一转速传感器、第二转速传感器、制动器和电机控制器信号连接。

所述发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接是指发动机通过输入轴、自动可控离合器与对转双转子电机的内转子连接，内转子通过轴、第一制动器与行星机构的太阳轮连接；双转子电机的外转子通过定轴齿轮副、第二制动器与行星机构的齿圈连接。

所述发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接是指发动机通过输入轴、自动可控离合器与对转双转子电机的内转子连接，内转子通过轴、第一制动器与行星机构的齿圈连接；双转子电机的外转子通过定轴齿轮副、第二制动器与行星机构的太阳轮连接。

所述发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接是指发动机通过输入轴、第一制动器与行星机构的太阳轮连接；输入轴上还设有定轴齿轮副，定轴齿轮副与对转双转子电机的内转子连接，双转子电机的外转子通过轴与第二制动器与行星机构的齿圈连接。

所述发动机的输入轴上还设有自动可控离合器，自动可控离合器与控制单元ECU信号连接。

所述第一制动器和第二制动器为干式、湿式或电磁制动器。

所述第一制动器和第二制动器为单片或多片的制动器。

所述蓄电池组为锂电池、镍氢电池或铅酸电池。

本实用新型的工作原理：

本系统采用对转双转子电机和具有两个自由度的行星机构作为主要的构件，取行星机构的三个构件中的两个作为动力输入端，分别对发动机和对转双转子电机的能量进行分汇流传递；由于对转双转子电机的外转子通过定轴齿轮副与行星机构的一输入端联结，故可用第二制动器控制定轴齿轮副的运动状态来控制对转双转子电机的外转子及与其定轴齿轮副联结的行星机构的输入端的运动状态，第一制动器控制内转子及与其联结的行星机构的输入端的运动状态，以达到实现多种不同的工作模式的目的。

其具体工作是由汽车的控制系统根据汽车当前的运行状况，通过对两个制动器进行控制选择不同的工作模式；同时，根据所选工作模式，通过电机控制器连续的调节电机的转速和转矩，以使发动机始终工作在最优状态。

如图1所示为该无级变速并联混合动力驱动系统的通用原理图。根据制动器的控制动作、电机控制器对双转子电机的控制，可以实现混合动力汽车各种工作模式：

(1)发动机怠速停机/快速启动模式

在车辆减速过程中、或者是遇到红灯和堵车以及其他情况停车时，通过使发动机断油、停机，避免了现有内燃机汽车此时减速、怠速运行的油耗和尾气排放，可提高整车燃油经济性和降低尾气排放。根据整车控制策略，在需要启动发动机时，通过内转子带动发动机到某一较高转速后，发动机开始供油，避免发动机启动过程中燃油消耗和尾气排放。

(2)纯电驱动模式

在车辆起步阶段或低负荷运行时，发动机处于低负荷工况，热效率低且尾气排放不佳。此时，可通过关闭发动机，制动器制动行星机构中发动机输入端，使双转子电机外转子单独提供整车驱动的全部扭矩，实现零排放，该模式对于城市道路运行具有重要作用。

(3)纯发动机驱动模式

在电池电能不足，无法驱动电机或是电机提供的扭矩不足以驱动汽车时，需要发动机单独驱动，此时双转子电机空转，制动器制动行星机构中外转子输入端，或是发动机发出功率用于驱动车辆还有剩余时，双转子电机工作于发电模式，可在驱动汽车同时进行蓄电池的电能补充。

(4)并联混合驱动模式

在车辆急加速或爬坡等需要较大驱动扭矩或车辆所需扭矩快速增大时，若蓄电池还能提供电能驱动双转子电机，则可在发动机输出动力的同时，双转子电机也提供动力，此时若制动器制动行星机构中外转子输入端，则实现电机内转子与发动机输出动力的直接耦合，可实现增扭输出；若行星机构中外转子输入端不制动，可实现内转子与发动机直接耦合的同时与电机外转子动力通过行星机构耦合输出，此时可以在增扭的同时实现输出的无级调速功能。

(5)再生制动能量回馈模式

在车辆制动或减速过程中，发动机断油、停机，以及双转子电机运行于发电模式，实现再生制动能量回馈模式。此时，为避免内转子倒拖发动机消耗回收能量，需对行星机构中发动机输入端制动，利用外转子进行再生制动能量回收。

(6)停车充电模式

在车辆停车状态，若电池电量太低，可以进行停车充电。在停车充电时，利用对车轮的制动，锁止行星机构的输出端，制动器不工作，双转子电机工作于发电模式，发动机带动内转子转动，同时通过行星机构带动外转子同时转动，实现最大的发电效率。当电池电量超过设定值时，关闭发动机停止充电。

本实用新型的优点：

(1)结构紧凑，动力传递部件少，减少传递损失。

(2)制动器的动作决定不同的工作模式，不同的模式具有不同的速比和转矩输出，车辆可根据实际功率需求，选择在不同的模式下运行。

(3)所使用的对转双转子电机本身具有无级变速功能，不需要使用变速器，在混合驱动时通过对转双转子电机的调速作用即可实现某一转速范围内的无级变速。

(4)由于速比范围大幅度增加，使得此系统可用于对速比有不同要求的各种车型。

附图说明

图1为本实用新型的通用原理图。

图2为本实用新型改变定轴齿轮副联结位置后实施例1的原理示意图。

图3为增加一个离合器，减少一个制动器的实施例2的原理示意图。

图4为改变行星机构输入输出端后实施例4的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

下述实施例中所述第一制动器和第二制动器可为干式、湿式或电磁制动器。所述第一制动器和第二制动器可为单片或多片的制动器。蓄电池组可为锂电池、镍氢电池或铅酸电池。行星机构可为单行星机构，也可以为复合行星机构。对转双转子电机可以为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机或磁阻电机等。控制单元ECU为单片机或嵌入式计算机，采集各传感器的电信号，对自动离合器、电机控制器、制动器等进行控制。电机控制器依据所选用的电机类型进行相应的配置。

下面实施例中，为分析方便，各参数通用符号定义如下：n_e为发动机转速；n_M为对转双转子电机4的转速；n_M-out为对转双转子电机4的外转子转速；n_M-in为对转双转子电机4的内转子转速；n_s为行星机构7的太阳轮转速，n_r为行星机构7的齿圈转速，n_c为行星机构7的行星架转速，行星机构7的行星排特性参数k＝n_r/n_s；k₁为定轴齿轮副5的传动比；i＝n_e/n_c为系统的传动比。

实施例1

如图2所示，一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置包括发动机1、对转双转子电机4、行星机构7、第一制动器61、第二制动器62、蓄电池组13、控制单元ECU11、一对定轴齿轮副5和多个转速传感器。发动机1通过输入轴31、第一制动器61与行星机构7的太阳轮连接；输入轴31上还设有定轴齿轮副5，定轴齿轮副5与对转双转子电机4的内转子连接，双转子电机4的外转子通过轴与第二制动器62与行星机构7的齿圈连接。行星机构7的行星架经输出轴32与驱动桥10连接，驱动桥10通过两半轴9与驱动轮8连接。蓄电池组13分别与电机控制器13和控制单元ECU11电连接，电机控制器13与对转双转子电机4电连接。输入轴31和输出轴32上分别设有第一转速传感器21和第二转速传感器22，控制单元ECU11分别与第一转速传感器21、第二转速传感器22、第一制动器61、第二制动器62和电机控制器13信号连接。输入轴31和输出轴32的转速由第一转速传感器21和第二转速传感器22检测后，将电信号传给控制单元ECU11，控制单元控制第一制动器61、第二制动器62动作，以及向电机控制单元13输出控制信号，控制双转子电机4动作，实现模式选择和调速功能。

内转子输出动力与发动机1输出动力通过定轴齿轮副5直接耦合后由输入轴31输入行星机构7的太阳轮，第一制动器61控制发动机和内转子即控制行星机构7的太阳轮的运动状态；对转双转子电机4的外转子直接输入行星机构7的齿圈，第二制动器62控制外转子即控制行星机构7的齿圈的运动状态；最后动力在此汇流后由行星机构7的行星架经输出轴32传递给驱动桥10、半轴9，最终传递给驱动轮8驱动车辆。

双转子电机可以正反向转动，反向转动时实现倒车(最好简要说明原理)。

通过第一制动器61、第二制动器62的动作控制，以及双转子电机的转速控制，该系统能实现不同的动力传递模式：

(1)当第一制动器61制动时，太阳轮被制动，转速为零，发动机1和内转子输出动力无法输入行星机构7，只有对转双转子电机4的外转子的动力能输入行星机构7用于驱动车辆。此时可以实现纯电机驱动模式，给电机输入反相电流时可以实现倒车模式；如果要进行再生制动能量回馈，此时电机可以工作在发电模式，进行能量回收，第一制动器61制动还可以防止倒拖发动机消耗能量。

行星机构7输出与输入的转速关系为：

n_C＝n_M-out·k/(k+1)＝n_M·k/(k+1)

(2)当第二制动器62制动时，双转子电机4的外转子动力无法输入，齿圈转速为零。发动机1和对转双转子电机4的内转子输出的动力由太阳轮输入。此时，若电机空转，则可以实现发动机单独驱动；若发动机1除驱动车辆外还有多余功率，且电池12电能不足，电机可以工作于发电模式，将发动机1多余功率驱动对转双转子电机4发电，使发动机工作于最高效点；若地面扭矩需求较大，发动机在最高效点输出扭矩不足时，此时可以启动对转双转子电机4，使内转子转速与发动机1转速通过定轴齿轮5匹配，而内转子输出扭矩可以增加输入轴31的输入扭矩，实现增扭输出。

行星机构7输出与输入的转速关系为：

n_C＝n_S/(k+1)＝n_e·/(k+1)

(3)第一制动器61、第二制动器62均不制动时，行星机构7的太阳轮和齿圈两个输入端都可以输入动力，此时实现并联混合驱动，并且通过调节双转子电机4的转速，可以实现输出的无级变速功能；车辆停车时，若电池12电能不足，此时让对转双转子电机4工作于发电模式，利用发动机带动内外转子同时转动，进行最大效率的发电。

输出转速为：

n_C＝[(k₁·k+1)·n_e+k·n_M]/(k+1)

系统传动比为：

i＝(k+1)/(1+k□k₁+k□n_M/n_e)

由上式可知：由于定轴齿轮副5使内转子转速换向变速，这里我们假设定轴齿轮副5仅使内转子转速换向，所以k₁＝-1。当发动机1转速和对转双转子电机4的转速在一定范围内变化时，上式分母的值可正可负，而且当其两个多项式的值无限接近时，系统传动比可接近无穷大。分母值的正负可根据实际所需要的输出轴转速方向确定，若取输出和输入同向，即取：n_M＞(k-1)·n_e/k；同时，由于实际需要速比也有限，并不需要无穷大，所以，可适当缩小以上不等式的范围，将条件不等式变为：n_M＞(k-1)·n_e/k+500。

下表1、表2即为发动机不同转速下，行星排特性参数k∈[4/3，4]，对转双转子电机4的转速n_M∈[(k-1)·n_e/k+500，8000]，且满足条件不等式的速比范围。由下表的统计可以看出：发动机1的转速越高，对转双转子电机4的调速范围越窄，但速比所涵盖的范围越宽，在当发动机的转速超过4000r/min时，系统无法实现超速输出，此时若增加电机转速范围，可以实现超速输出。且随着k值的增加，相同发动机转速下速比范围变小。

表1  k＝2时的速比范围

发动机转速(r/min)	2000	3000	4000	5000	6000
						对转双转子电机4的调速范围(r/min)	1500-8000	2000-8000	2500-8000	3000-8000	3500-8000
速比i范围	6～0.4286	9～0.6923	12～1	15～1.3636	18～1.8

表2  k＝3时的速比范围

发动机转速(r/min)	2000	3000	4000	5000	6000
						对转双转子电机4的调速范围(r/min)	1833-8000	2500-8000	3167-8000	3833-8000	4500-8000
速比i范围	5.33～0.404	8～0.6667	10.67～1.01	13.33～1.45	16～2

实施例2

如图3所示，一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置包括发动机1、对转双转子电机4、行星机构7、第一制动器61、第二制动器62、蓄电池组13、控制单元ECU11、一对定轴齿轮副5和多个转速传感器。发动机1通过输入轴31、自动可控离合器14与对转双转子电机4的内转子连接，内转子通过轴与行星机构7的太阳轮连接；双转子电机4的外转子通过定轴齿轮副5、第一制动器61与行星机构7的齿圈连接。行星机构7的行星架经输出轴32与驱动桥10连接，驱动桥10通过两半轴9与驱动轮8连接。蓄电池组13分别与电机控制器13和控制单元ECU11电连接，电机控制器13与对转双转子电机4电连接。输入轴31和输出轴32上分别设有第一转速传感器21和第二转速传感器22，控制单元ECU11分别与第一转速传感器21、第二转速传感器22、第一制动器61和电机控制器13信号连接。输入轴31和输出轴32的转速由第一转速传感器21和第二转速传感器22检测后，将电信号传给控制单元ECU11，控制单元控制第一制动器61动作，以及向电机控制单元13输出控制信号，控制双转子电机4动作与行星机构7的齿圈的运动状态，实现模式选择和调速功能。

本实施例在发动机1与对转双转子电机4的内转子之间设置自动可控离合器14，自动可控离合器14控制发动机1与内转子之间的动力传递和机械连接。利用自动可控离合器14的工作，可以实现纯电驱动时内外转子同时驱动，且可以在实现各种混合动力驱动工况。内转子输入行星机构7的太阳轮直接连接；双转子电机4的外转子通过定轴齿轮5输入行星机构7的齿圈，第一制动器61控制齿轮副即控制行星机构7的齿圈的运动状态；最后动力在此汇流后由行星机构7的行星架经输出轴32传递给驱动桥10、半轴9，最终传递给驱动轮8驱动车辆。

通过第一制动器61、离合器14的动作控制，以及双转子电机的转速控制，该系统能实现不同的动力传递模式：

(1)当离合器14断开、第一制动器61不制动时，发动机1动力无法输入行星机构7，只有双转子电机4的内、外转子的动力通过行星机构7的两个输入端输入用于驱动车辆。此时可以实现内外转子同时驱动的纯电机驱动模式，但是由于行星机构7两个输入端存在一定的转矩关系，只有使定轴齿轮副5的传动比k₁大小等于行星机构7的特征值k时，两个输入端才能转矩平衡，才能有效传递动力。给电机输入反相电流时可以实现倒车模式；如果要进行再生制动能量回馈，此时电机可以工作在发电模式，进行最大效率的能量回收。输出与输入的转速关系为(因为定轴齿轮副5兼有换向功能，所以k₁＝-k)：

n_C＝(n_M-in+k·n_M-out/k₁)/(k+1)＝n_M/(k+1)

(2)当离合器14断开、第一制动器61制动时，双转子电机4的外转子动力无法输入，齿圈转速为零。发动机1动力同样无法输入行星机构7。只有双转子电机4的内转子输出的动力由太阳轮输入。此时可以实现电机内转子单独驱动；给电机输入反相电流时可以实现倒车模式；如果要进行再生制动能量回馈，此时电机可以工作在发电模式，进行能量回收。输出与输入的转速关系为：

n_C＝n_M-in/(k+1)

(3)当离合器14接合、第一制动器61制动时，双转子电机4的外转子动力无法输入，齿圈转速为零。发动机1和双转子电机4的内转子输出的动力由太阳轮输入。此时，若电机空转，则可以实现发动机单独驱动；若发动机1除驱动车辆外还有多余功率，且电池12电能不足，电机可以工作于发电模式，将发动机1多余功率驱动双转子电机4发电，使发动机工作于最高效点；若地面扭矩需求较大，发动机在最高效点输出扭矩不足时，此时可以启动双转子电机4，使内转子转速与发动机1转速相同，而太阳轮输入扭矩为发动机1和内转子的转矩和，实现增扭输出。输出与输入的转速关系为：

n_C＝n_S/(k+1)＝n_e/(k+1)

(4)当离合器14接合、第一制动器61不制动时，行星机构7的太阳轮和齿圈两个输入端都可以输入动力，此时为并联混合驱动。车辆停车时，若电池12电能不足，此时让双转子电机4工作于发电模式，利用发动机带动内外转子同时转动，进行最大效率的发电。

但由于定轴齿轮副5的传动比k₁与行星机构7的特征值k大小相同，且k₁＝-k，所以输出转速为：

n_C＝[n_e+k·(+n_e-n_M)/k₁]/(k+1)＝n_M/(k+1)

系统传动比为：

i＝n_e·(k+1)/n_M

由上式可知：速比只与发动机转速，电机转速有关，所以输入输出是同向的。只有当双转子电机4转速接近0时才会出现速比无限大，因此，设电机转速范围为n_M∈[1000，8000]。下表3、表4即为发动机不同转速，行星排特性参数k∈[4/3，4]条件下的速比范围。由下表的统计可以看出：发动机1的转速越高，对转双转子电机4的调速范围不变，速比所涵盖的范围越宽，但是k值越大，相同的发动机转速下，速比范围扩大，但系统无法实现超速输出，此时若增加电机转速范围，可以实现超速输出。

表3  k＝2时的速比范围

发动机转速(r/min)	2000	3000	4000	5000	6000
						对转双转子电机4的调速范围(r/min)	1000-8000	1000-8000	1000-8000	1000-8000	1000-8000
速比i范围	6～0.75	7～1.125	12～1.5	15～1.875	18～2.25

表4  k＝3时的速比范围

发动机转速(r/min)	2000	3000	4000	5000	6000
						对转双转子电机4的调速范围(r/min)	1000-8000	1000-8000	1000-8000	1000-8000	1000-8000
速比i范围	8～1	12～1.5	16～2	20～2.5	24～3

实施例3

一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置包括发动机1、对转双转子电机4、行星机构7、第一制动器61、第二制动器62、蓄电池组13、控制单元ECU11、一对定轴齿轮副5和多个转速传感器。发动机1通过输入轴31、自动可控离合器14与对转双转子电机4的内转子连接，内转子通过轴、第一制动器61与行星机构7的太阳轮连接；双转子电机4的外转子通过定轴齿轮副5、第二制动器61与行星机构7的齿圈连接。行星机构7的行星架经输出轴32与驱动桥10连接，驱动桥10通过两半轴9与驱动轮8连接。蓄电池组13分别与电机控制器13和控制单元ECU11电连接，电机控制器13与对转双转子电机4电连接。输入轴31和输出轴32上分别设有第一转速传感器21和第二转速传感器22，控制单元ECU11分别与第一转速传感器21、第二转速传感器22、第一制动器61、第二制动器62和电机控制器13信号连接。输入轴31和输出轴32的转速由第一转速传感器21和第二转速传感器22检测后，将电信号传给控制单元ECU11，控制单元控制第一制动器61、第二制动器62动作，以及向电机控制单元13输出控制信号，控制双转子电机4动作，实现模式选择和调速功能。该实施例的工作模式见原理说明。

实施例4

如图4所示：该实施例与实施例3所不同的是：实施例3发动机1的一股动力由对转双转子电机4的内转子输入行星齿轮机构7的太阳轮，另一股动力由对转双转子电机4的外转子经定轴齿轮副5输入行星齿轮机构7的齿圈；而本实施例是发动机1的一股动力由对转双转子电机4的内转子输入行星齿轮机构7的齿圈，另一股动力由对转双转子电机4的外转子经定轴齿轮副5输入行星齿轮机构7的太阳轮。

通过第一制动器61、第二制动器62的动作控制，以及双转子电机的转速控制，该系统能实现不同的动力传递模式：

(1)当第一制动器61制动时，齿圈被制动，转速为零，发动机1和内转子输出动力无法输入行星机构7，只有对转双转子电机4的外转子的动力能输入行星机构7用于驱动车辆。此时可以实现纯电机驱动模式，给电机输入反相电流时可以实现倒车模式；如果要进行再生制动能量回馈，此时电机可以工作在发电模式，进行能量回收，第一制动器61制动还可以防止倒拖发动机消耗能量。输出与输入的转速关系为：

n_C＝n_M-out/[k₁·(k+1)]＝n_M/[k₁·(k+1)]

(2)当第二制动器62制动时，双转子电机4的外转子动力无法输入，太阳轮转速为零。发动机1和对转双转子电机4的内转子输出的动力由齿圈输入。此时，若电机空转，则可以实现发动机单独驱动；若发动机1除驱动车辆外还有多余功率，且电池12电能不足，电机可以工作于发电模式，将发动机1多余功率驱动对转双转子电机4发电，使发动机工作于最高效点；若地面扭矩需求较大，发动机在最高效点输出扭矩不足时，此时可以启动对转双转子电机4，使内转子转速与发动机1转速相同，而齿圈的输入扭矩为发动机1扭矩和内转子扭矩之和，实现增扭输出。输出与输入的转速关系为：

n_C＝n_R/(k+1)＝n_e/(k+1)

(3)第一制动器61、第二制动器62均不制动时，行星机构7的太阳轮和齿圈两个输入端都可以输入动力，此时实现并联混合驱动，并且通过调节对转双转子电机4的转速，可以实现输出的无级变速功能。车辆停车时，若电池12电能不足，此时让对转双转子电机4工作于发电模式，利用发动机带动内外转子同时转动，进行最大效率的发电。

输出转速为：

n_C＝[(k·k₁+1)·n_e-n_M]/[(k+1)·k₁]

系统传动比为：

i＝k₁·(k+1)/[(1+k·k₁)-n_M/n_e]

由上式可知：上式分子分母在任何情况下均为负值，所以速比为正值，即输入输出是同向的。因此，我们设电机转速范围为：n_M∈[0，8000]。下表5、表6即为发动机不同转速，行星排特性参数k∈[4/3，4]条件下的速比范围。由下表的统计可以看出：发动机1的转速越高，对转双转子电机4的调速范围不变，但速比所涵盖的范围越小，在当发动机的转速超过4000r/min时，系统无法实现超速输出，此时若增加电机转速范围，可以实现超速输出。且随着k值的增加，相同发动机转速下速比范围变小。

表5  k＝4/3时的速比范围

发动机转速(r/min)	2000	3000	4000	5000	6000
						对转双转子电机4的调速范围(r/min)	0-8000	0-8000	0-8000	0-8000	0-8000
速比i范围	7～0.5385	7～0.7778	7～1	7～1.2069	7～1.4

表6  k＝2时的速比范围

发动机转速(r/min)	2000	3000	4000	5000	6000
						对转双转子电机4的调速范围(r/min)	0-8000	0-8000	0-8000	0-8000	0-8000
速比i范围	3～0.6	3～0.8182	3～1	3～1.1538	3～1.2857

Claims (8)

1、一种用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：包括对转双转子电机、电机控制器、行星机构、蓄电池组、控制单元ECU和定轴齿轮副，行星机构的行星架经输出轴与驱动桥连接，驱动桥通过两半轴与驱动轮连接；发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接；至少一个制动器与行星机构的太阳轮与齿圈连接；蓄电池组分别与电机控制器和控制单元ECU电连接，电机控制器与对转双转子电机电连接；输入轴和输出轴上分别设有第一转速传感器和第二转速传感器，控制单元ECU分别与第一转速传感器、第二转速传感器、制动器和电机控制器信号连接。

2、根据权利要求1所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接是指发动机通过输入轴、自动可控离合器与对转双转子电机的内转子连接，内转子通过轴、第一制动器与行星机构的太阳轮连接；双转子电机的外转子通过定轴齿轮副、第二制动器与行星机构的齿圈连接。

3、根据权利要求1所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接是指发动机通过输入轴、自动可控离合器与对转双转子电机的内转子连接，内转子通过轴、第一制动器与行星机构的齿圈连接；双转子电机的外转子通过定轴齿轮副、第二制动器与行星机构的太阳轮连接。

4、根据权利要求1所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述发动机的输入轴通过由对转双转子电机和定轴齿轮副组成的动力传送机构分别与行星机构的太阳轮与齿圈连接是指发动机通过输入轴、第一制动器与行星机构的太阳轮连接；输入轴上还设有定轴齿轮副，定轴齿轮副与对转双转子电机的内转子连接，双转子电机的外转子通过轴与第二制动器与行星机构的齿圈连接。

5、根据权利要求1～4任一项所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述发动机的输入轴上还设有自动可控离合器，自动可控离合器与控制单元ECU信号连接。

6、根据权利要求2～4任一项所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述第一制动器和第二制动器为干式、湿式或电磁制动器。

7、根据权利要求2～4任一项所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述第一制动器和第二制动器为单片或多片的制动器。

8、根据权利要求1所述的用于并联式混合动力汽车的驱动装置，其特征在于：所述蓄电池组为锂电池、镍氢电池或铅酸电池。

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