CN209159400U - 混合动力驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于混合动力技术领域，涉及一种混合动力驱动系统及车辆，该混合动力驱动系统包括发动机、发动机输出轴、第一电机、第二电机、连接断开单元及变速器，所述变速器包括变速器输入轴、变速器输出轴及变速齿轮机构。本实用新型实施例的混合动力驱动系统及车辆，第二电机通过第二动力传递机构或通过第二动力传递机构及变速器输出轴将动力传递到差速器，使得第二电机到车轮的动力传递为独立路线，当系统变换挡位时，第二电机提供动力，换挡过程中无动力中断。

Description

混合动力驱动系统及车辆

技术领域

本实用新型属于混合动力技术领域，特别是涉及一种混合动力驱动系统及车辆。

背景技术

混合动力驱动系统可以通过多种方式改进车辆燃料经济性。例如，发动机可以在怠速、减速或制动期间关闭，采用纯电驱动模式行驶，以消除由于发动机阻力导致的效率损失。另外，通过再生制动产生或由电机在发动机运行期间发电存储在动力电池中的能量，可在纯电驱动模式下被利用，或在混合驱动模式下补充发动机的转矩或功率。

混合动力车辆能够接合至少两种不同的动力来进行驱动，目前大部分混合动力车辆都是采用油电混合动力驱动系统，该混合动力驱动系统包括从燃油得到动力的发动机和由电力驱动的电动机。为了最大程度上改善发动机的燃烧效率，很多汽车厂商开发的混合动力驱动系统都采用了双电机结构，即除驱动电机外，还增加了一个发电机。由于同时存在发动机、发电机和驱动电机，三者之间的连接和控制将直接影响混合动力车辆的性能。

申请号为CN200910199960.4的中国专利申请公开了一种车用离合器动力藕合同步器换挡混合动力驱动系统，该技术能够实现各混合动力源与车轮之间连接及断开的切换，实现混合动力驱动系统工作模式及挡位的变换。

该技术采用同步器和两个离合器组合换挡，第一离合器连接或断开发动机的动力传输到传动装置，第二离合器连接或断开电机的动力传输到传动装置。以纯电行驶换挡为例，挡位从一挡切换到二挡的过程，第二离合器先断开，同步器与第一主动齿轮断开，随后与第二主动齿轮接合，随后第二离合器的接合，完成换挡。这一过程中，传递到轮端的动力会出现短暂的中断，并且，由于同步器换挡的特性，换挡过程中有一定顿挫，换挡平顺性较差，不能满足用户对平顺性动力性的要求。

此外，该混合动力驱动系统的轴、齿轮数目较多，结构较复杂，增加了系统的成本。该混合动力驱动系统的发动机、集成启动发电机及主驱动电机同轴布置，因受到发动机相配合面地制约而不能将发电机的外径设置较大，因此为了获得必要的转矩、输出，该混合动力驱动系统就需要增大轴向尺寸，为此将导致系统轴向变长，系统的搭载性差。另外，该技术采用两个离合器，离合器的成本较高，故障率高，导致该系统的成本增加，可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术中采用同步器和两个离合器组合换挡，使得换挡过程中会有一定顿挫并出现短暂动力中断的问题，提供一种混合动力驱动系统及车辆。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供一种混合动力驱动系统，包括发动机、发动机输出轴、第一电机、第二电机、连接断开单元及变速器，所述变速器包括变速器输入轴、变速器输出轴及变速齿轮机构；

所述变速齿轮机构包括设置在所述变速器输入轴上的至少一个挡位主动齿轮及设置在所述变速器输出轴上且与所述挡位主动齿轮对应啮合的至少一个挡位从动齿轮；

所述发动机输出轴的一端连接所述发动机，所述第一电机连接所述发动机输出轴，所述第二电机通过第一动力传递机构连接所述变速器输出轴或差速器，所述变速器输出轴输出动力至差速器；

所述连接断开单元连接在所述发动机输出轴与所述变速器输入轴之间，所述连接断开单元选择性地接合或断开以控制所述发动机输出轴与所述变速器输入轴的动力连接与断开，以通过所述变速器将所述发动机的动力传递至差速器。

可选地，所述发动机与所述第一电机同轴布置，所述第一电机与第二电机平行间隔布置；

所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接；

所述第一电机的转子组件连接在所述发动机输出轴的外周上；或者，

所述第一电机的转子组件连接在所述变速器输入轴的外周上；或者，

所述第一电机连接在所述变速器输入轴远离所述发动机的一端。

可选地，所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接；

所述第一电机的电机轴通过第二动力传递机构与所述发动机输出轴连接，所述第二动力传递机构包括啮合的发电主动齿轮及发电从动齿轮，所述发电主动齿轮固定连接在所述发动机输出轴上，所述发电从动齿轮固定连接在所述第一电机的电机轴上。

可选地，所述第一电机、所述第二电机及所述发动机均不在同一轴线上。

可选地，所述变速器输入轴为空套在所述发动机输出轴上的空心轴。

可选地，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮、中间轴、电机中间齿轮及电机输出齿轮，所述电机输入齿轮固定连接在所述第二电机的电机轴上并与所述电机中间齿轮啮合，所述电机中间齿轮及电机输出齿轮固定连接在所述中间轴上，所述电机输出齿轮与差速器上的主减从动齿轮啮合。

可选地，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮，所述电机输入齿轮固定在所述第二电机的电机轴上并与所述变速器输出轴上的一个挡位从动齿轮啮合；或者，

所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮及电机中间齿轮，所述电机输入齿轮固定在所述第二电机的电机轴上，所述电机中间齿轮固定在所述变速器输出轴上并与所述电机输入齿轮啮合。

可选地，所述变速齿轮机构包括一挡主动齿轮及一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮固定在所述变速器输入轴上，所述一挡从动齿轮固定在所述变速器输出轴上。

可选地，所述变速器还包括换挡同步机构，所述变速齿轮机构包括设置在所述变速器输入轴上的多个挡位主动齿轮及设置在所述变速器输出轴上且与所述挡位主动齿轮对应啮合的多个挡位从动齿轮，相互啮合的一组所述挡位主动齿轮及挡位从动齿轮中，其中一个齿轮空套在其所处的轴上，另一个齿轮固定在其所处的轴上，所述换挡同步机构用于控制空套的齿轮与其所处轴的接合或断开，所述变速器输出轴上固定连接有与差速器上的主减从动齿轮啮合的主减主动齿轮。

可选地，多个所述挡位主动齿轮包括一挡主动齿轮及二挡主动齿轮，所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮固定在所述变速器输入轴上，多个所述挡位从动齿轮包括一挡从动齿轮及二挡从动齿轮，所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮空套在所述变速器输出轴上，所述换挡同步机构包括布置在所述变速器输出轴上且位于所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮之间的同步器，所述同步器选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开；或者，

多个所述挡位主动齿轮包括一挡主动齿轮及二挡主动齿轮，所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮空套在所述变速器输入轴上，多个所述挡位从动齿轮包括一挡从动齿轮及二挡从动齿轮，所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮固定在所述变速器输出轴上，所述换挡同步机构包括布置在所述变速器输入轴上且位于所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮之间的同步器，所述同步器选择性地与所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮接合或断开。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种车辆，其包括上述的混合动力驱动系统。

本实用新型实施例的混合动力驱动系统及车辆，第二电机通过第二动力传递机构或通过第二动力传递机构及变速器输出轴将动力传递到差速器，使得第二电机到车轮的动力传递为独立路线，当系统变换挡位时，第二电机提供动力，换挡过程中无动力中断。第二电机到车轮的动力传递的速比固定，该系统在中低速时可采用纯电动模式运行(纯电驱动工况)，无需换挡，平顺性好。此外，该系统结构简单，轴承、齿轮等零部件数量少，成本较低，重量较轻。该系统采用了一个连接断开单元来控制第一电机的电机轴发动机输出轴与变速器输入轴的动力连接与断开，可实现较多的工作模式，采用一个连接断开单元一方面便于控制，另一方面节约成本，减小系统故障率。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图2是本实用新型第二实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图3是本实用新型第三实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图4是本实用新型第四实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图5是本实用新型第五实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图6是本实用新型第六实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图7是本实用新型第七实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图8是本实用新型第八实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图；

图9是本实用新型第九实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图。

说明书中的附图标记如下：

1、发动机；2、第一电机；3、第二电机；4、连接断开单元；5、变速器输入轴；6、第一电机的电机轴；7、第二电机的电机轴；8、变速器输出轴；9、差速器；10、主减从动齿轮；11、发电主动齿轮；12、发电从动齿轮；13、一挡主动齿轮；14、二挡主动齿轮；15、一挡从动齿轮；16、二挡从动齿轮；17、电机输入齿轮；18、电机中间齿轮；19、电机输出齿轮；20、发动机输出轴；21、主减主动齿轮；22、中间轴；S、同步器。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下接合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的混合动力驱动系统，包括发动机、发动机输出轴、第一电机、第二电机、连接断开单元及变速器，所述变速器包括变速器输入轴、变速器输出轴及变速齿轮机构。

所述变速齿轮机构包括设置在所述变速器输入轴上的至少一个挡位主动齿轮及设置在所述变速器输出轴上且与所述挡位主动齿轮对应啮合的至少一个挡位从动齿轮。

所述发动机输出轴的一端连接所述发动机，所述第一电机连接所述发动机输出轴，所述第二电机通过第一动力传递机构连接所述变速器输出轴或差速器，所述变速器输出轴输出动力至差速器。

所述连接断开单元连接在所述发动机输出轴与所述变速器输入轴之间，所述连接断开单元选择性地接合或断开以控制所述发动机输出轴与所述变速器输入轴的动力连接与断开，以通过所述变速器将所述发动机的动力传递至差速器。

一些实施例中，所述连接断开单元为离合器，例如湿式多片离合器。采用湿式多片离合器，相较于干式离合器更加可靠。第一电机与第二电机的冷却方式采用油冷，连接断开单元、第一电机及第二电机的冷却可以共用一套液压系统，节约了系统成本，提高了两个电机的冷却效率。

一些实施例中，所述连接断开单元可以是单向离合器、干式摩擦片离合器或其具有类似功能的元件。

一些实施例中，所述变速器输入轴与所述发动机的曲轴同轴布置，所述发动机与所述第一电机同轴布置，所述第一电机与第二电机平行间隔布置。具体分以下几中情况，第一种是，所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接，所述第一电机的转子组件连接在所述发动机输出轴的外周上。另外一种是，所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接，所述第一电机的电机轴连接在所述变速器输入轴远离所述发动机的一端。还有一种是，所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接，所述第一电机的转子组件连接在所述变速器输入轴的外周上。

一些实施例中，所述第一电机的电机轴通过第二动力传递机构与所述发动机输出轴连接，所述第二动力传递机构包括啮合的发电主动齿轮及发电从动齿轮，所述发电主动齿轮固定连接在所述发动机输出轴上，所述发电从动齿轮固定连接在所述第一电机的电机轴上，所述变速器设置在所述发动机与所述第二电机之间。一些实施例中，所述第二动力传递机构也可以是皮带传动机构或链条传动机构。第二动力传递机构使得发动机到第一电机增速传动，以此提高第一电机的发电效率。

一些实施例中，所述第一电机、所述第二电机及所述发动机均不在同一轴线上，即第一电机的电机轴与发动机的曲轴平行间隔布置，第二电机的电机轴与发动机的曲轴及变速器输入轴平行间隔布置，且，第一电机的电机轴与第二电机的电机轴不同轴。此时，由于第一电机的电机轴与变速器输入轴平行间隔布置，第二电机的电机轴与变速器输入轴平行间隔布置，因此消除了与发动机相配合的配合面的制约，在同样的布置空间条件下，能够增大第一电机和第二电机的外径。由此，无需为了获得第一电机的转矩、输出而增长第一电机的电机轴的轴长，由此能够通过缩短轴向长度来提高搭载性。

一些实施例中，所述变速器输入轴为空套在所述发动机输出轴上的空心轴。

一些实施例中，所述变速器输入轴与所述发动机输出轴为没有空套关系的两根轴。

一些实施例中，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮、中间轴、电机中间齿轮及电机输出齿轮，所述电机输入齿轮固定连接在所述第二电机的电机轴上并与所述电机中间齿轮啮合，所述电机中间齿轮及电机输出齿轮固定连接在所述中间轴上，所述电机输出齿轮与差速器上的主减从动齿轮啮合。一些实施例中，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮，所述电机输入齿轮固定在所述第二电机的电机轴上并与所述变速器输出轴上的一个挡位从动齿轮啮合。第一动力传递机构的设置，使得第二电机到差速器的动力传输为独立的路线，更好匹配第二电机的转速。

还有一些实施例中，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮及电机中间齿轮，所述电机输入齿轮固定在所述第二电机的电机轴上，所述电机中间齿轮固定在所述变速器输出轴上并与所述电机输入齿轮啮合。这样，可以减少中间轴及电机输出齿轮，简化结构。

一些实施例中，所述变速齿轮机构包括一挡主动齿轮及一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮固定在所述变速器输入轴上，所述一挡从动齿轮固定在所述变速器输出轴上。这样，第二电机一挡驱动，结构简单。

一些实施例中，所述变速器还包括换挡同步机构，所述变速齿轮机构包括设置在所述变速器输入轴上的多个挡位主动齿轮及设置在所述变速器输出轴上且与所述挡位主动齿轮对应啮合的多个挡位从动齿轮，相互啮合的一组所述挡位主动齿轮及挡位从动齿轮中，其中一个齿轮空套在其所处的轴上，另一个齿轮固定在其所处的轴上，所述换挡同步机构用于控制空套的齿轮与其所处轴的接合或断开，所述变速器输出轴上固定连接有与差速器上的主减从动齿轮啮合的主减主动齿轮。这样，第二电机驱动时有多个速比可选，以便于匹配第二电机转速，使得第二电机能够工作在高效运行区间，提高第二电机的运行效率。

一些实施例中，多个所述挡位主动齿轮均空套在所述变速器输入轴上，多个所述挡位从动齿轮均固定在所述变速器输出轴上。

一些实施例中，多个所述挡位主动齿轮均固定在所述变速器输入轴上，多个所述挡位从动齿轮空套在所述变速器输出轴上。

还有一些实施例中，部分所述挡位主动齿轮空套在所述变速器输入轴上，另外一部分所述挡位主动齿轮固定在所述变速器输入轴上。对应地，与空套的所述挡位主动齿轮对应的部分所述挡位从动齿轮固定在所述变速器输出轴上，与固定的所述挡位主动齿轮对应的另外一部分所述挡位从动齿轮空套在所述变速器输出轴上。

本实用新型实施例的混合动力驱动系统及车辆，第二电机通过第二动力传递机构或通过第二动力传递机构及变速器输出轴将动力传递到差速器，使得第二电机到车轮的动力传递为独立路线，当系统变换挡位时，第二电机提供动力，换挡过程中无动力中断。第二电机到车轮的动力传递的速比固定，该系统在中低速时可采用纯电动模式运行(纯电驱动工况)，无需换挡，平顺性好。此外，该系统结构简单，轴承、齿轮等零部件数量少，成本较低，重量较轻。该系统采用了一个连接断开单元来控制第一电机的电机轴发动机输出轴与变速器输入轴的动力连接与断开，可实现较多的工作模式，采用一个连接断开单元一方面便于控制，另一方面节约成本，减小系统故障率。

以下结合图1至图9详细说明本实用新型实施例提供的混合动力驱动系统。

第一实施例

如图1所示，本实用新型第一实施例提供的混合动力驱动系统，包括发动机1、发动机输出轴20、第一电机2、第二电机3、连接断开单元4及变速器，所述变速器包括变速器输入轴5、变速器输出轴8、变速齿轮机构及换挡同步机构。

所述变速齿轮机构包括一挡主动齿轮13、二挡主动齿轮14、一挡从动齿轮15及二挡从动齿轮16，所述变速器输出轴8上固定连接有与差速器9上的主减从动齿轮10啮合的主减主动齿轮21，所述一挡主动齿轮13与一挡从动齿轮15啮合，所述二挡主动齿轮14与所述二挡从动齿轮16啮合，所述一挡主动齿轮13及二挡主动齿轮14空套在所述变速器输入轴5上，所述一挡从动齿轮15及二挡从动齿轮16固定在所述变速器输出轴8上，所述换挡同步机构包括布置在所述变速器输入轴5上且位于所述一挡主动齿轮13及二挡主动齿轮14之间的同步器S，所述同步器S选择性地与所述一挡主动齿轮13及二挡主动齿轮14接合或断开。

所述发动机输出轴20与所述连接断开单元4的主动端连接，所述变速器输入轴5与所述连接断开单元4的从动端连接。所述第一电机的电机轴6通过第二动力传递机构与所述发动机输出轴20连接，所述第二动力传递机构包括啮合的发电主动齿轮11及发电从动齿轮12，所述发电主动齿轮11固定连接在所述发动机输出轴20上，所述发电从动齿轮12固定连接在所述第一电机的电机轴6上。

所述发动机输出轴20与变速器输入轴5为没有空套关系的两根轴。

所述连接断开单元4连接在所述发动机输出轴20与所述变速器输入轴5之间，所述连接断开单元4选择性地接合或断开以控制所述发动机输出轴20与所述变速器输入轴5的动力连接与断开，以通过所述变速器将所述发动机1的动力传递至差速器9。

所述发动机1的曲轴和变速器输入轴5之间可以设置单质量飞轮、双质量飞轮或扭转减震器等部件。

所述第一电机2、所述第二电机3及所述发动机1均不在同一轴线上。即，所述发动机输出轴20与所述第一电机的电机轴6平行间隔布置，所述第一电机的电机轴6与所述第二电机的电机轴7平行间隔布置，所述发动机输出轴20与所述第二电机的电机轴7平行间隔布置。

所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮17、中间轴22、电机中间齿轮18及电机输出齿轮19，所述电机输入齿轮17固定连接在所述第二电机的电机轴7上并与所述电机中间齿轮18啮合，所述电机中间齿轮18及电机输出齿轮19固定连接在所述中间轴22上，所述电机输出齿轮19与差速器9上的主减从动齿轮10啮合。

如图1所示，所述发电主动齿轮11、连接断开单元4、一挡主动齿轮13、同步器S及二挡主动齿轮14沿所述变速器输入轴5的轴线向远离所述发动机1的方向依次排布，所述主减主动齿轮21、一挡从动齿轮15及二挡从动齿轮16沿所述变速器输出轴8的轴线向远离所述发动机1的方向依次排布。

本实用新型第一实施例的混合动力驱动系统，发动机1参与驱动时有两个挡位选择，一方面对车辆动力性有一定提升，另一方面有利于发动机1的匹配，使发动机1保持在高效率区间工作，较少油耗。

在一挡模式下，发动机1输出的动力经一挡主动齿轮13及一挡从动齿轮15减速后输出，动力输出的扭矩大，转速小，能够满足汽车在起动、上坡及急加速等情况下的工作需要。而当所述混合动力驱动系统中发动机1输出的动力经二挡主动齿轮14及二挡从动齿轮16后输出，即在二挡模式下，动力输出的扭矩小、转速大，能够满足汽车中高速行驶等情况下的工作需要。进一步地，本实施例提供的汽车混合动力驱动系统的两个挡位的选择使得即使对发动机1的要求适当降低也能够满足混合动力汽车的扭矩输出要求和高速行驶要求，而且使得混合动力汽车发动机1驱动的工作模式下能够适应的工况条件范围扩大，同时所述发动机1的工作效率也得到进一步地优化。该系统第二电机3到车轮的动力传输有单独路线，当该系统挡位变换的时候，第二电机3提供动力，换挡过程中无动力中断。第二电机3到车轮的动力传输的速比固定，该系统在中低速时采用纯电动模式运行，发动机1到车轮的动力传输有两个挡位选择，增加了发动机1的工作范围，有利于发动机1的匹配。该系统采用了一个连接断开单元4，可实现的工作模式很多，采用一个连接断开单元4装置一方面便于控制，另一方面节约成本，减小系统故障率。

第一实施例的混合动力驱动系统，通过连接断开单元4及同步器S的组合动作，可实现以下多种工作模式：驻车发电模式、纯电动模式、串联驱动模式、并联驱动及换挡模式、制动减速能量回收模式、空挡驻车模式、急加速及换挡模式、发动机1驱动及换挡模式及车辆倒车模式等。具体如下：

1)驻车发电模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于驻车发电模式时，所述第一电机2在汽车停止时进行利用所述发动机1输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电，该模式下控制所述连接断开单元4、同步器S断开，车辆整车控制器控第一电机2首先进入启动模式，对所述发动机1进行点火工作，然后所述第一电机2进入发电工作模式，对电池组进行充电，所述第二电机3不工作。整车控制器发现电池电量过低时，例如长时间停车且空调处于工作状态下，有必要进入停车充电模式。

2)纯电动模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于纯电动模式时，所述混合动力驱动系统利用所述第二电机3输出的动力驱动汽车行驶，该模式下控制所述第二电机3进行动力输出，所述发动机1及第一电机2停止工作。在车辆需求功率低于第二电机3所能提供的驱动功率，且电池组电量足够时，第二电机3单独驱动车辆，电池组为第二电机3提供电能，所述混合动力驱动系统将第二电机3输出的动力向车轮输出。

3)串联驱动模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于串联驱动模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1输出的动力对混合动力汽车的电池组进行充电、利用所述第二电机3输出的动力驱动汽车行驶。该模式下控制所述发动机1进行驱动所述第一电机2进行发电工作，第二电机3进行动力输出工作，在车辆长时间低速行驶(如拥堵路况下)，连接断开单元4由于机械速比和所述发动机1最低工作转速的限制无法接合时，所述第二电机3驱动车辆，所述第一电机2进入发电模式，所述第二电机3需要的电能由所述第一电机2提供，不足或多余部分由电池组提供或吸收，所述混合动力驱动系统将第二电机3的动力向车轮输出。

4)并联驱动及换挡模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于并联及换挡模式时，混合动力驱动系统利用所述发动机1及第二电机3输出的动力驱动汽车行驶，同时利用第一电机2进行发电对混合动力汽车的电池组进行充电，并进行换挡。该模式下控制所述发动机1及第二电机3进行动力输出工作，所述第一电机2进行发电工作，并控制第二电机3或第一电机2，控制所述连接断开单元4及同步器S接合或断开，实现混合动力驱动系统的一挡或二挡换挡功能。具体地，控制所述连接断开单元4接合、所述同步器S接合所述一挡主动齿轮13实现该模式下的一挡功能，控制所述第连接断开单元4接合、所述同步器S接合所述二挡主动齿轮14实现该模式下的二挡功能。此工况下发动机1的功率部分与第二电机3一起直接参与驱动，其余部分由第一电机2发电后给电池充电。在特定工况下，例如长距离爬坡工况，且电池因功率或能量受限不足以提供第二电机3所需功率，或主第二电机3提供的扭矩不足以单独驱动车辆克服阻力，才需要由整车控制器控制混合动力驱动系统进入该工作模式。

5)制动减速能量回收模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速能量回收模式时，根据连接断开单元4的接合状态、制动功率需求、发电效率以及电池允许的充电功率，由整车控制器决定所述第一电机2通过一挡主动齿轮13与一挡从动齿轮15或二挡主动齿轮14与二挡从动齿轮16在汽车制动时进行能量回收，和/或第二电机3通过所述传递路径(电机输入齿轮17、电机中间齿轮18、电机输出齿轮19、主减从动齿轮10)在汽车制动时进行能量回收。该模式下控制所述第一电机2和/或第二电机3进行发电。在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于制动减速模式时，此时混合动力驱动系统的电机控制器控制所述第一电机2和/或第二电机3在汽车制动时进行能量回收并给电池组进行充电。

6)空挡驻车模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于空挡驻车模式时，所述混合动力驱动系统的发动机1、第一电机2与车轮动力断开，该模式下控制所述连接断开单元4及同步器S断开，控制所述发动机1、第一电机2及第二电机3停止工作。第二电机3与车轮没有断开连接，控制器通过逆变器进行零电流控制，使第二电机3处于无负载状态。在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于空挡驻车模式时，从而断开混合动力驱动系统动力源与车轮之间的动力连接，实现车辆空挡驻车功能。

6)急加速及换挡模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于急加速及换挡模式时，所述混合动力驱动系统利用所述发动机1、第二电机3及第一电机2输出的动力共同驱动汽车行驶并进行换挡功能，该模式下控制所述发动机1、第一电机2及第二电机3进行动力输出工作，并控制第一电机2或第二电机3，进一步控制所述连接断开单元4及同步器S接合或断开，实现混合动力驱动系统的一挡或二挡换挡功能。具体地，控制所述连接断开单元4接合、所述同步器S接合所述一挡主动齿轮13实现该模式下的一挡功能，控制所述第连接断开单元4接合、所述同步器S接合所述二挡主动齿轮14实现该模式下的二挡功能。在所述混合动力驱动系统所应用的车辆需要急加速模式时，在车辆需求功率大于发动机1效率优化功率时，所述发动机1、第一电机2和第二电机3共同工作输出动力驱动车辆，实现最大化地输出所述混合动力驱动系统的动力。

7)发动机驱动及换挡模式

在所述混合动力驱动系统所应用的车辆处于发动机驱动及换挡模式时，所述混合动力驱动系统利用所述发动机1输出的动力驱动汽车行驶并进行换挡功能，该模式下连接断开单元4接合，控制所述发动机1进行动力输出工作，并对第二电机3进零电流控制，控制所述连接断开单元4及同步器S接合或断开，实现混合动力驱动系统的一挡或二挡换挡功能。具体地，控制所述连接断开单元4接合、所述同步器S接合所述一挡主动齿轮13实现该模式下的一挡功能，控制所述第连接断开单元4接合、所述同步器S接合所述二挡主动齿轮14实现该模式下的二挡功能。此外，发动机1多余的动力可通过第一电机2对电池组进行充电，在所述混合动力驱动系统所应用的车辆发动机1驱动模式运行时，车辆的机械效率大于电效率，例如高速巡航工况，所述发动机1输出动力驱动车辆，实现所述混合动力驱动系统的高效率输出。

8)车辆倒车模式

倒车时车速较低，因此该系统的倒车靠第二电机3反转实现，连接断开单元4断开，第二电机3反转实现车辆倒车功能。

第二实施例

图2所示为本实用新型第二实施例提供的混合动力驱动系统，与第一实施例不同之处在于，所述一挡主动齿轮13及二挡主动齿轮14固定在所述变速器输入轴5上，所述一挡从动齿轮15及二挡从动齿轮16空套在所述变速器输出轴8上，所述换挡同步机构包括布置在所述变速器输出轴8上且位于所述一挡从动齿轮15及二挡从动齿轮16之间的同步器S，所述同步器S选择性地与所述一挡从动齿轮15及二挡从动齿轮16接合或断开。

第三实施例

图3所示为本实用新型第三实施例提供的混合动力驱动系统，与第一实施例不同之处在于，取消了二挡主动齿轮14、二挡从动齿轮16及同步器S，即所述变速齿轮机构仅包括啮合的一挡主动齿轮13与一挡从动齿轮15，所述一挡主动齿轮13固定在所述变速器输入轴5上，所述一挡从动齿轮15固定在所述变速器输出轴8上。

第三实施例的混合动力驱动系统，在各种工作模式下只有一个挡位输出。

第四实施例

图4所示为本实用新型第四实施例提供的混合动力驱动系统，与第二实施例不同之处在于，取消了由发电主动齿轮11及发电从动齿轮12构成的第二动力传递机构，所述第一电机2的转子组件连接在所述发动机输出轴20的外周上且位于所述发动机1与连接断开单元4之间＝。

第五实施例

图5所示为本实用新型第五实施例提供的混合动力驱动系统，与第一实施例一个不同之处在于，所述第一电机2直接连接在所述变速器输入轴5远离所述发动机1的一端。

另外一个不同之处在于第一动力传递机构不同。具体为，如图5所示，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮17，所述电机输入齿轮17固定在所述第二电机的电机轴7上并与所述变速器输出轴8上的二挡从动齿轮16啮合，以实现第二电机3与变速器输出轴8的动力连接。

第六实施例

图6所示为本实用新型第六实施例提供的混合动力驱动系统，与第二实施例一个不同之处在于，所述第一电机2直接连接在所述变速器输入轴5远离所述发动机1的一端。

另外一个不同之处在于第一动力传递机构不同。具体为，如图6所示，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮17，所述电机输入齿轮17固定在所述第二电机的电机轴7上并与所述变速器输出轴8上的二挡从动齿轮16啮合，以实现第二电机3与变速器输出轴8的动力连接。

第七实施例

图7所示为本实用新型第七实施例提供的混合动力驱动系统，与第一实施例不同之处在于第一动力传递机构不同。具体为，如图7所示，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮17，所述电机输入齿轮17固定在所述第二电机的电机轴7上并与所述变速器输出轴8上的二挡从动齿轮16啮合，以实现第二电机3与变速器输出轴8的动力连接。

第八实施例

图8所示为本实用新型第八实施例提供的混合动力驱动系统，与第二实施例不同之处在于第一动力传递机构不同。具体为，如图8所示，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮17及电机中间齿轮18，所述电机输入齿轮17固定在所述第二电机的电机轴7上，所述电机中间齿轮18固定在所述变速器输出轴8上并与所述电机输入齿轮17啮合，以实现第二电机3与变速器输出轴8的动力连接。

第九实施例

图9所示为本实用新型第九实施例提供的混合动力驱动系统，与第一实施例不同之处在于，所述变速器输入轴5为空套在所述发动机输出轴20上的空心轴。

此外，第九实施例的混合动力驱动系统只有一个挡位。即，所述变速齿轮机构包括一挡主动齿轮13及一挡从动齿轮15，所述一挡主动齿轮13固定在所述变速器输入轴5(空心轴)上，所述一挡从动齿轮15固定在所述变速器输出轴8上。

第九实施例中，所述发动机输出轴20与连接断开单元4的主动端连接，空套在所述发动机输出轴20上的所述变速器输入轴5(空心轴)与连接断开单元4的从动端连接，所述变速器输入轴5上设置有与连接断开单元4相互配合的花键或键槽等特征。

第九实施例中，优选地，连接断开单元4布置在壳体外(图9中的虚线方框表示壳体)，这种布置方式有利于连接断开单元4(例如离合器)的散热，并且方便连接断开单元4的维修更换。

第二实施例至第九实施例，同样可以实现第一实施例的驻车发电模式、纯电动模式、串联驱动模式、并联驱动及换挡模式、制动减速能量回收模式、空挡驻车模式、急加速及换挡模式、发动机驱动及换挡模式及车辆倒车模式。第二实施例至第九实施例实现上述模式的过程与第一实施例类似。

第十实施例

另外，本实用新型第十实施例还提供了一种车辆，其包括上述实施例的混合动力驱动系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，包括发动机、发动机输出轴、第一电机、第二电机、连接断开单元及变速器，所述变速器包括变速器输入轴、变速器输出轴及变速齿轮机构；

所述变速齿轮机构包括设置在所述变速器输入轴上的至少一个挡位主动齿轮及设置在所述变速器输出轴上且与所述挡位主动齿轮对应啮合的至少一个挡位从动齿轮；

所述发动机输出轴的一端连接所述发动机，所述第一电机连接所述发动机输出轴，所述第二电机通过第一动力传递机构连接所述变速器输出轴或差速器，所述变速器输出轴输出动力至差速器；

所述连接断开单元连接在所述发动机输出轴与所述变速器输入轴之间，所述连接断开单元选择性地接合或断开以控制所述发动机输出轴与所述变速器输入轴的动力连接与断开，以通过所述变速器将所述发动机的动力传递至差速器。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机与所述第一电机同轴布置，所述第一电机与第二电机平行间隔布置；

所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接；

所述第一电机的转子组件连接在所述发动机输出轴的外周上；或者，

所述第一电机的转子组件连接在所述变速器输入轴的外周上；或者，

所述第一电机的电机轴连接在所述变速器输入轴远离所述发动机的一端。

3.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机输出轴与所述连接断开单元的主动端连接，所述变速器输入轴与所述连接断开单元的从动端连接；

所述第一电机的电机轴通过第二动力传递机构与所述发动机输出轴连接，所述第二动力传递机构包括啮合的发电主动齿轮及发电从动齿轮，所述发电主动齿轮固定连接在所述发动机输出轴上，所述发电从动齿轮固定连接在所述第一电机的电机轴上。

4.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一电机、所述第二电机及所述发动机均不在同一轴线上。

5.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述变速器输入轴为空套在所述发动机输出轴上的空心轴。

6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮、中间轴、电机中间齿轮及电机输出齿轮，所述电机输入齿轮固定连接在所述第二电机的电机轴上并与所述电机中间齿轮啮合，所述电机中间齿轮及电机输出齿轮固定连接在所述中间轴上，所述电机输出齿轮与差速器上的主减从动齿轮啮合。

7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮，所述电机输入齿轮固定在所述第二电机的电机轴上并与所述变速器输出轴上的一个挡位从动齿轮啮合；或者，

所述第一动力传递机构包括电机输入齿轮及电机中间齿轮，所述电机输入齿轮固定在所述第二电机的电机轴上，所述电机中间齿轮固定在所述变速器输出轴上并与所述电机输入齿轮啮合。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述变速齿轮机构包括一挡主动齿轮及一挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮固定在所述变速器输入轴上，所述一挡从动齿轮固定在所述变速器输出轴上。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述变速器还包括换挡同步机构，所述变速齿轮机构包括设置在所述变速器输入轴上的多个挡位主动齿轮及设置在所述变速器输出轴上且与所述挡位主动齿轮对应啮合的多个挡位从动齿轮，相互啮合的一组所述挡位主动齿轮及挡位从动齿轮中，其中一个齿轮空套在其所处的轴上，另一个齿轮固定在其所处的轴上，所述换挡同步机构用于控制空套的齿轮与其所处轴的接合或断开，所述变速器输出轴上固定连接有与差速器上的主减从动齿轮啮合的主减主动齿轮。

10.根据权利要求9所述的混合动力驱动系统，其特征在于，多个所述挡位主动齿轮包括一挡主动齿轮及二挡主动齿轮，所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮固定在所述变速器输入轴上，多个所述挡位从动齿轮包括一挡从动齿轮及二挡从动齿轮，所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮空套在所述变速器输出轴上，所述换挡同步机构包括布置在所述变速器输出轴上且位于所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮之间的同步器，所述同步器选择性地与所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮接合或断开；或者，

多个所述挡位主动齿轮包括一挡主动齿轮及二挡主动齿轮，所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮空套在所述变速器输入轴上，多个所述挡位从动齿轮包括一挡从动齿轮及二挡从动齿轮，所述一挡从动齿轮及二挡从动齿轮固定在所述变速器输出轴上，所述换挡同步机构包括布置在所述变速器输入轴上且位于所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮之间的同步器，所述同步器选择性地与所述一挡主动齿轮及二挡主动齿轮接合或断开。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的混合动力驱动系统。