CN209466984U

CN209466984U - 混合动力耦合系统及车辆

Info

Publication number: CN209466984U
Application number: CN201822275074.2U
Authority: CN
Inventors: 祁宏钟; 张安伟; 赵江灵; 祖国强; 尚阳; 任晓华; 杨洋; 施国飞
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-10-08
Anticipated expiration: 2028-12-28

Abstract

本实用新型混合动力耦合系统及车辆，包括发动机、发电机、驱动电机、第一行星排、第二行星排、制动器、第一离合器、第二离合器、输入轴和输出动力至车轮的中间轴，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星架及第一齿圈，第二行星排包括第二太阳轮、与第一齿圈连接的第二行星架及与第一行星架连接的第二齿圈；发动机与输入轴相连；输入轴通过第一离合器和第二离合器分别与第一太阳轮和第二行星架相连；制动器用于制动第一太阳轮，第一行星架与设于中间轴上的第一齿轮啮合；发电机与第二太阳轮或输入轴相连；驱动电机与中间轴相连；有利于减小系统负载，能够实现多种驱动模式，有更高的传动效率，提高整车的动力性能及经济性。

Description

混合动力耦合系统及车辆

技术领域

本实用新型属于新能源汽车领域，特别是涉及混合动力耦合系统及车辆。

背景技术

动力系统包括发动机(内燃机)和一个由变速器、差速器和传动轴组成的传动系统；它的作用是向车辆提供驱动轮所需的驱动动力。内燃机有一定的速度和扭矩范围，并在其中很小的范围内达到最佳的工作状态，这时或是油耗最小，或是有害排放最低，或是俩者皆然。然而，实际路况千变万化，不但表现在驱动轮的速度上，同时还表现在驱动轮所要求的扭矩。因此，实现内燃机的转速和扭矩最优，即动力最优状态，与驱动轮动力状态之匹配好，是变速器的首要任务。

目前市场上的变速器主要有有级变速器和无级变速器两大类。有级变速器又细分为手动和自动两种。它们大多通过齿轮系或行星轮系不同的啮合排列来提供有限个离散的输出输入速比。两相邻速比之间驱动轮速度的调节则依靠内燃机的速度变化来实现。无级变速器，无论是机械式，液压式，或机一电式的，都能在一定速度范围内提供无限个连续可选用的速比，理论上说，驱动轮的速度变化完全可通过变速器来完成。这样，内燃机可以尽可能的工作在最佳速度范围内。同时无级变速器和有级变速器相比，具有调速平稳，能充分利用内燃机最大功率等诸多优点，因此，无级变速器多年来一直是各国工程师们研究的对象。

近年来，电机混合动力技术的诞生为实现内燃机与动力轮之间动力的完全匹配开拓了新的途径。在众多的动力总成设计案中，最具代表性的有串联混合系统和并联混合系统两种。电机串联混合系统中，内燃机一发电机一电动机一轴系一驱动轮组成一条串联的动力链，动力总成结构极为简单。其中，发电机一电动机组合可视为传统意义下的变速器。当与储能器，如电池，电容等联合使用时，该变速器又可作为能量调节装置，完成对速度和扭矩的独立调节。

电机并联系统有两条并行的独立的动力链。一条由传统的机械变速器组成，另一条由电机一电池系统组成。机械变速器负责完成对速度的调节，而电机一电池系统则完成对功率或扭矩的调节。为充分发挥整个系统的潜能，机械变速器还需采用无级变速方式。

串联混合系统的优点在于结构简单，布局灵活。但由于全部动力通过发电机和电动机，因此电机的功率要求高，体积大，重量重。同时，由于能量传输过程经过两次机一电，电一机的转换，整个系统的效率较低。在并联混合系统中，只有部分动力通过电机系统，因此，对电机的功率要求相对较低。整体系统的效率高。然而，此系统需两套独立的子系统，造价高。通常只用于弱混合系统。

现有的一种动力耦合系统，包含两个电机，一个由第一行星排和第二行星排组成的复合行星排，第一行星排包括第一太阳轮和第一行星架，第二行星排包括第二太阳轮和第二行星架，第一行星排和第二行星排共用齿圈，第一太阳轮与发电机相连，第一行星架与发动机相连，齿圈与差减相连，第二太阳轮与驱动电机相连，第二行星架与制动器相连；该方案虽然能通过合理的控制相关动力源，实现纯电动、混合驱动等工作模式，但不能实现发动机直驱模式。对于功率分流系统，E-CVT模式只是在中低速的时候，系统效率高，经济性较好；对于中高速，还是发动机直驱模式的系统效率高，经济性较好，因此不能实现发动机直驱模式的现有方案，必然导致动力性和经济性不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有方案动力耦合系统动力性和经济性不足的问题，提供一种混合动力耦合系统及车辆。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种混合动力耦合系统，包括发动机、发电机、驱动电机、第一行星排、第二行星排、制动器、第一离合器、第二离合器、输入轴和中间轴；第一行星排包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，第二行星排包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第一行星架与所述第二齿圈连接，所述第一齿圈与所述第二行星架连接；

所述发动机与所述输入轴相连；

所述输入轴通过所述第一离合器与所述第一太阳轮相连，所述输入轴通过所述第二离合器与所述第二行星架相连；

所述制动器用于制动所述第一太阳轮，所述第一行星架与固设于所述中间轴上的第一齿轮啮合；

所述发电机与所述第二太阳轮和/或所述输入轴相连；

所述驱动电机与所述中间轴相连；

所述中间轴输出动力至车轮。

可选地，还包括第三离合器，所述发电机通过所述第三离合器与所述输入轴相连。

可选地，所述第三离合器的壳体连接所述发电机的转轴和所述第二太阳轮。

可选地，所述第一太阳轮和所述第二太阳轮可转动地设于所述输入轴上。

可选地，所述第一离合器和所述第二离合器集成为共用离合器壳体的双离合器，所述双离合器位于所述第一太阳轮与所述第二太阳轮之间，所述离合器壳体设于所述输入轴上。

可选地，还包括第一减速齿轮副，所述驱动电机通过所述第一减速齿轮副连接所述中间轴。

可选地，所述发动机和所述发电机同轴设置，且分别位于所述输入轴的两端；

所述第一减速齿轮副包括相互啮合的第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮固设于所述驱动电机的转轴上，所述第四齿轮固设于所述中间轴的一端上，所述第一齿轮固设于所述中间轴的另一端上；或

所述第一减速齿轮副包括所述第一齿轮和第三齿轮，所述第三齿轮固设于所述驱动电机的转轴上并与所述第一齿轮啮合。

可选地，所述发电机与所述第二太阳轮相连时：所述混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第一ECVT模式及第二ECVT模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机和所述发电机不工作，所述驱动电机驱动，以建立所述单电机纯电动模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动，以建立所述双电机纯电动模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，结合所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第二混合驱动模式；

结合所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第三混合驱动模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，结合所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机和所述驱动电机不工作，以建立所述第二发动机直驱模式；

结合所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机和所述驱动电机不工作，以建立所述第三发动机直驱模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第一ECVT模式；

结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第二ECVT模式。

可选地，所述发电机与所述输入轴相连时：所述混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、第一双电机纯电动模式、第二双电机纯电动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式及增程模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，结合所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动，以建立所述第一双电机纯电动模式；

结合所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动，以建立所述第二双电机纯电动模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动所述发电机发电，所述驱动电机驱动，以建立所述增程模式。

可选地，当所述发电机通过所述第三离合器与所述输入轴相连，所述第三离合器的壳体连接所述发电机的转轴和所述第二太阳轮时，所述混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第一ECVT模式、第二ECVT模式及增程模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述第三离合器，分离所述制动器，所述发动机和所述发电机不工作，所述驱动电机驱动，以建立所述单电机纯电动模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述第三离合器，结合所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机驱动共同驱动，以建立所述双电机纯电动模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述第三离合器，结合所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第一混合驱动模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，结合所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第二混合驱动模式；

结合所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第三混合驱动模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述第三离合器，结合所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机和所述驱动电机不工作，以建立所述第一发动机直驱模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，结合所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机和所述驱动电机不工作，以建立所述第二发动机直驱模式；

结合所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机和所述驱动电机不工作，以建立所述第三发动机直驱模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述第三离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第一ECVT模式；

结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述第三离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第二ECVT模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述第三离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动所述发电机发电，所述驱动电机驱动，以建立所述增程模式。

本实用新型实施例提供了一种车辆，包括控制器和连接于所述控制器的电池；还包括前述混合动力耦合系统，所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述控制器并受所述控制器控制。

本实用新型实施例提供的混合动力耦合系统及车辆，设置了CR-CR复合行星排(即第一行星排和第二行星排)，通过控制制动器、第一离合器和第二离合器的工作状态(结合或分离)，能实现复合行星排的两挡速比切换，从而使得发动机驱动车轮时具有两个挡位，发电机驱动车轮时具有一个挡位，发动机和发电机共同驱动车轮时具有两个挡位，发动机还能驱动发电机发电，还能通过驱动电机驱动车轮，能够实现多种驱动模式，显著地提高了整车的动力性能，提高车辆经济性；

发动机和发电机共用CR-CR复合行星排进行变速，结构简单、紧凑，减少了零件数量，有利于减小系统负载，提高整车的动力性能，有利于减小体积，降低了减速组件的成本；

当发动机连接于第二太阳轮时，发动机和发电机通过CR-CR复合行星排相连，速比范围较大且可调，有利于减小发电机的体积；

混合驱动模式下，可通过CR-CR复合行星排调速，优化发动机的工作区间，提高车辆经济性；

混合驱动模式、双电机纯电动模式、单电机纯电动模式及增程模式下，驱动电机均参与驱动，避免动力中断；

能够实现双电机纯电动模式，有利于减小发电机和驱动电机的尺寸，降低成本；

该混合动力耦合系统通过动力电池有效的补充车轮所需的驱动动力从而更合理地调配内燃机的动力，保持内燃机的工作状态不受或少受路况的影响。内燃机可始终工作在设定的最佳状态，以提高整车的燃油效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的混合动力耦合系统的结构简图；

图2为图1所示混合动力耦合系统在单电机纯电动模式下的动力传递路线图；

图3为图1所示混合动力耦合系统在双电机纯电动模式下的动力传递路线图；

图4为图1所示混合动力耦合系统在第一混合驱动模式下的动力传递路线图；

图5为图1所示混合动力耦合系统在第一混合驱动模式下的共线图；

图6为图1所示混合动力耦合系统在第二混合驱动模式下的动力传递路线图；

图7为图1所示混合动力耦合系统在第二混合驱动模式下的共线图；

图8为图1所示混合动力耦合系统在第三混合驱动模式下的动力传递路线图；

图9为图1所示混合动力耦合系统在第三混合驱动模式下的共线图；

图10为图1所示混合动力耦合系统在第一ECVT模式下的动力传递路线图；

图11为图1所示混合动力耦合系统在第一ECVT模式下的共线图；

图12为图1所示混合动力耦合系统在第二ECVT模式下的动力传递路线图；

图13为图1所示混合动力耦合系统在第二ECVT模式下的共线图；

图14为图1所示混合动力耦合系统在增程模式下的动力传递路线图；

说明书中的附图标记如下：

1、发动机；2、发电机；3、驱动电机；

4、第一行星排；41、第一太阳轮；43、第一行星架；44、第一齿圈；

5、第二行星排；51、第二太阳轮；53、第二行星架；54、第二齿圈；

6、第一离合器；7、第二离合器；8、第三离合器；9、制动器；

10、输入轴；11、中间轴；

12、主减速齿轮副；121、第一齿轮；122、第二齿轮；

13、第一减速齿轮副；131、第三齿轮；132、第四齿轮；

14、差速器；15、车轮。

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，以下结合附图及实施例，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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供的混合动力耦合系统，包括发动机1、发电机2、驱动电机3、第一行星排4、第二行星排5、制动器9、第一离合器6、第二离合器7、输入轴10和中间轴11；第一行星排4包括第一太阳轮41、第一行星架43和第一齿圈44，第二行星排5包括第二太阳轮51、第二行星架53和第二齿圈54，第一行星架43与第二齿圈54连接，第一齿圈44与第二行星架53连接；

发动机1与输入轴10相连；

输入轴10通过第一离合器6与第一太阳轮41相连，输入轴10通过第二离合器7与第二行星架53相连；

制动器9用于制动第一太阳轮41，第一行星架43与固设于中间轴11上的第一齿轮121啮合；

发电机2与第二太阳轮51和/或输入轴10相连；

驱动电机3与中间轴11相连；

中间轴11输出动力至车轮15。

其中，第一行星排4和第二行星排5连接成的整体结构即为CR-CR复合行星排。

其一，发电机2与第二太阳轮51相连时：

使用时，分离第一离合器6，结合第二离合器7，结合制动器9，发动机1的动力传递到输入轴10，再由第二行星架53输入CR-CR复合行星排，经CR-CR复合行星排减速后，再从第一行星架43输出；或者结合第一离合器6，结合第二离合器7，分离制动器9，CR-CR复合行星排锁死于输入轴10，整个CR-CR复合行星排的速比为1，发动机1的动力传递到输入轴10，再输入CR-CR复合行星排，再由复合行星排整体旋转输出动力；发动机1的动力通过前述两种路径中的任一路径传递到车轮15，从而实现发动机1直接驱动车轮15的两个挡位。

分离第一离合器6、分离第二离合器7、分离制动器9，或者分离第一离合器6、结合第二离合器7、结合制动器9，或者结合第一离合器6、结合第二离合器7、分离制动器9时，发电机2的动力由第二太阳轮51输入CR-CR复合行星排，经CR-CR复合行星排减速或不减速，再从第一行星架43输出，从而实现发电机2驱动车轮15；

驱动电机3的动力能够经中间轴11输出至车轮15，从而实现驱动电机3直接驱动车轮15；

发动机1的动力能够传递至输入轴10，输入轴10的动力能够经CR-CR复合行星排传递至发电机2，从而驱动发电机2发电；

当发动机1或发电机2，及驱动电机3共同参与驱动时，中间轴11起到耦合动力的作用，并将耦合后的动力传递到车轮15；

当发动机1和发电机2共同参与驱动时，CR-CR复合行星排起到耦合动力的作用，并将耦合后的动力传递到车轮15。

其二，发电机2与输入轴10相连时：

使用时，分离第一离合器6，结合第二离合器7，结合制动器9，发动机1(或发电机2)的动力传递到输入轴10，再由第二行星架53输入CR-CR复合行星排，经CR-CR复合行星排减速后，再从第一行星架43输出；或者结合第一离合器6，结合第二离合器7，分离制动器9，CR-CR复合行星排锁死于输入轴10，整个CR-CR复合行星排的速比为1，发动机1(或发电机2)的动力传递到输入轴10，再输入CR-CR复合行星排，再由复合行星排整体旋转输出动力；发动机1(或发电机2)的动力通过前述两种路径中的任一路径传递到车轮15，从而实现发动机1(或发电机2)直接驱动车轮15的两个挡位。

发动机1的动力能够传递至输入轴10，输入轴10的动力传递至发电机2，从而驱动发电机2发电；

当发动机1和发电机2共同参与驱动时输入轴10起到耦合动力的作用，并将耦合后的动力传递到车轮15。

本实用新型实施例提供的混合动力耦合系统，设置了CR-CR复合行星排，通过控制制动器9、第一离合器6和第二离合器7的工作状态(结合或分离)，能实现复合行星排的两挡速比切换，从而使得发动机1驱动车轮15时具有两个挡位，发电机2驱动车轮15时具有一个挡位，发动机1和发电机2共同驱动车轮15时具有两个挡位，发动机1还能驱动发电机2发电，还能通过驱动电机3驱动车轮15，能够实现多种驱动模式，显著地提高了整车的动力性能，提高车辆经济性；

发动机1和发电机2共用CR-CR复合行星排进行变速，结构简单、紧凑，减少了零件数量，有利于减小系统负载，提高整车的动力性能，有利于减小体积，降低了减速组件的成本；

当发动机1连接于第二太阳轮51时，发动机1和发电机2通过CR-CR复合行星排相连，速比范围较大且可调，有利于减小发电机2的体积；

混合驱动模式下，可通过CR-CR复合行星排调速，优化发动机1的工作区间，提高车辆经济性；

混合驱动模式、双电机纯电动模式、单电机纯电动模式及增程模式下，驱动电机3均参与驱动，避免动力中断；

能够实现双电机纯电动模式，有利于减小发电机2和驱动电机3的尺寸，降低成本。

其中，发电机2为电动/发电机(M/G)，可用于发电和驱动。

具体地，发电机2还作为启动电机使用，用于启动发动机1。若发电机2不驱动、不发电，且发动机1驱动时，发电机2启动发动机1后停止工作；若发电机2驱动或发电，且发动机1驱动时，发电机2启动发动机1后保持工作状态。

为简化结构和增加稳定性，优选第一行星架43与第二齿圈54为一体结构，第一齿圈44与第二行星架53为一体结构。

优选地，从第一行星架43的转速大于第一齿轮121的转速，相当于第一行星架43和第一齿轮121构成了一级减速齿轮副，实现发动力或发电机2的减速输出，简化了结构。

此外，如图1所示，混合动力耦合系统还包括差速器14，第一齿轮121连接于差速器14(或中间轴11连接于差速器14，第一齿轮121将动力传递至中间轴11，再经中间轴11传递至差速器14，该方案未图示)，差速器14驱动车轮15。优选地，混合动力耦合系统还包括主减速齿轮副12，中间轴11通过主减速齿轮副12减速连接于差速器14，第一齿轮121可为主减速齿轮副12的组成部分。

在一实施例中，如图1所示，还包括第三离合器8，发电机2通过第三离合器8与输入轴10相连(未图示发电机2仅与第二太阳轮51，或仅与输入轴10相连的方案)。通过控制第三离合器8的通断，来实现发电机2是否工作的控制；在需要发电机2驱动车轮15或在发动机1的驱动下发电时，结合第三离合器8即可，不需发电机2工作时，断开第三离合器8以减少系统负载，保护发电机2。

优选地，如图1所示，第三离合器8的壳体连接第二太阳轮51和发电机2的转轴。

如此，第三离合器8既起到连接输入轴10与发电机2的作用，还起到连接输入轴10与第二太阳轮51的作用，为发动机1驱动车轮15增加了一个挡位，使得混合驱动模式、发动机直驱模式都具有三个挡位，同时还具有ECVT模式和增程模式，模式多、挡位多，系统效率更高，经济性好。

在一实施例中，如图1所示，第一太阳轮41和第二太阳轮51可转动地设于输入轴10上，有利于提高复合行星排的结构稳定性及传动平稳性。

在一实施例中，如图1所示，第一离合器6和第二离合器7集成为共用离合器壳体的双离合器，双离合器位于第一太阳轮41与第二太阳轮51之间，离合器壳体设于输入轴10上。结构更为简单、紧凑，有利于混合动力耦合系统的小型化及减小系统负载。

在一实施例中，如图1所示，还包括第一减速齿轮副13，驱动电机3通过第一减速齿轮副13连接中间轴11，驱动电机3经第一减速齿轮副13减速后再向差速器14传递动力，实现更好的动力匹配。

在一实施例中，如图1所示，第一减速齿轮副13包括相互啮合的第三齿轮131和第四齿轮132，第三齿轮131固设于驱动电机3的转轴上，第四齿轮132固设于中间轴11的一端上，第一齿轮121固设于中间轴11的另一端上；

结构简单，此时第一齿轮121作为输出部件，向车轮15输出动力，具体第一齿轮121可与设于差速器14上的第二齿轮122啮合，由此第一齿轮121和第二齿轮122构成主减速齿轮副12(如图1所示)，保证驱动电机3经过两级减速(通过第一减速齿轮副13和主减速齿轮副12实现)再向差速器14输出动力，发动机1或发电机2至少经过一级减速(通过主减速齿轮副12实现)，实现更好的动力匹配。

在另一实施例中，未图示地，第一减速齿轮副包括相互啮合的第一齿轮和第三齿轮，第三齿轮固设于驱动电机3的转轴上；

结构简单，此时中间轴作为输出部件，向车轮15输出动力，具体可将主减速齿轮副的一个齿轮固设于中间轴11，另一个齿轮设于差速器14，保证驱动电机3经过两级减速(通过第一减速齿轮副和主减速齿轮副实现)再向差速器14输出动力，发动机1或发电机2至少经过一级减速(通过主减速齿轮副实现)，实现更好的动力匹配。

在一实施例中，如图1所示，发动机1和发电机2同轴设置，且分别位于输入轴10的两端；结构更为简单、紧凑，有利于减小系统负载，增加CR-CR复合行星排的传动平稳性。

在一实施例中，未图示地，发电机2与输入轴10相连且不与第二太阳轮51相连时，输入轴10通过增速齿轮副与发电机2相连，从输入轴10到发电机2，经过一级齿轮(增速齿轮副)升速降扭，可有效减小发电机2体积，当发电机2参与驱动时，从发电机2到输入轴10，经过增速齿轮副实现降速升扭。

优选增速齿轮副包括设于输入轴10上的第五齿轮和设于发电机2的转轴上的第六齿轮，第五齿轮与第六齿轮啮合；结构简单、紧凑，有利于减小系统负载，保证了传动的平稳性。

以下对涉及制动器9和离合器(泛指第一离合器6、第二离合器7、第三离合器8)的控制的优选实施例进行说明：

实施例一

如图1至图14，当发电机2通过第三离合器8与输入轴10相连时，第三离合器8的壳体连接发电机2的转轴和第二太阳轮51时,混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、双电机纯电驱动模式、混合驱动模式(具有三挡：第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式)、发动机直驱模式(具有三挡：第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式)、ECVT模式(具有两挡：第一ECVT模式、第二ECVT模式)及增程模式等六种工作模式；

其中，前述六种工作模式以表1进行体现。

表1

以下各模式，结合图2至图14说明混合动力耦合系统的动力传递路线，其中图5、图7、图9、图11和图13中，S₁表示第一太阳轮41，S₂表示第二太阳轮51，C₁表示第一行星架43，C₂表示第二行星架53，R₁表示第一齿圈44，R₂表示第二齿圈54，E₁表示发电机2，ICE表示发动机1，OUT表示输出；

(1)单电机纯电动模式

分离第一离合器6，分离第二离合器7，分离第三离合器8，分离制动器9，发动机1和发电机2不工作，驱动电机3驱动，以建立单电机纯电动模式；

具体地，如图2所示，该驱动模式下的动力传递路线为：驱动电机3－〉第三齿轮131－〉第四齿轮132、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15。

当动力电池电量充足时，混合动力耦合系统可进入单电机纯电动模式，适于全车速。

(2)双电机纯电驱动模式

分离第一离合器6，分离第二离合器7，分离第三离合器8，结合制动器9，发动机1不工作，发电机2和驱动电机3驱动共同驱动，以建立双电机纯电动模式；

具体地，如图3所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发电机2－〉第二太阳轮51－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，动力传递路线2为：驱动电机3－〉第三齿轮131－〉第四齿轮132、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15。

当动力电池电量充足时，混合动力耦合系统可进入双电机纯电驱动模式，适于全车速。

(3)第一混合驱动模式

分离第一离合器6，分离第二离合器7，结合第三离合器8，结合制动器9，发动机1驱动，发电机2驱动或在发动机1的驱动下发电，驱动电机3辅助驱动，以建立第一混合驱动模式；

具体地，如图4所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉输入轴10－〉第三离合器8－〉第二太阳轮51－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，

动力传递路线2为：发电机2－〉第二太阳轮51－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，

动力传递路线3为：发动机1－〉输入轴10－〉第三离合器8－〉发电机2，

动力传递路线4为：驱动电机3－〉第三齿轮131－〉第四齿轮132、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15。

如图5所示，第一混合驱动模式下，发电机2接收来至发动机1的动力或输出动力给第二太阳轮51，发动机1输出动力给第二太阳轮51，第一太阳轮41在制动器9的作用下不转动，第二行星架53与第一齿圈44的转速相等，第二齿圈54和第一行星架43的转速相等，第二行星架53的速小于第二太阳轮51的转速，第一行星架43的转速小于第二行星架53的转速，第一行星架43输出动力至车轮15，如此通过CR-CR复合行星排实现发动机1或发电机2驱动车轮15时的两级减速，实现更好的动力匹配。

当车速要求为中低速时，混合动力耦合系统可进入第一混合驱动模式，发动机1、驱动电机3共同驱动车轮15。同时，当动力电池电量充足时，可利用发电机2辅助驱动车轮15，当动力电池电量不足时，可利用发动机1驱动发电机2向动力电池发电。

(4)第二混合驱动模式

分离第一离合器6，结合第二离合器7，分离第三离合器8，结合制动器9，发动机1驱动，发电机2驱动或在发动机1的驱动下发电，驱动电机3辅助驱动，以建立第二混合驱动模式；

具体地，如图6所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉输入轴10－〉第二离合器7－〉第二行星架53、第一齿圈44－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，

动力传递路线3为：发动机1－〉输入轴10－〉第二离合器7－〉第二行星架53－〉发电机2，

如图7所示，第二混合驱动模式下，发电机2通过CR-CR复合行星排接收来至发动机1的动力，或输出动力给第二太阳轮51，发动机1输出动力给第二行星架53，第一太阳轮41在制动器9的作用下不转动，第二行星架53与第一齿圈44的转速相等，第二齿圈54和第一行星架43的转速相等，第二行星架53的速小于第二太阳轮51的转速，第一行星架43的转速小于第二行星架53的转速，第一行星架43输出动力至车轮15，如此通过CR-CR复合行星排实现发动机1驱动车轮15时的一级减速，或实现发电机2驱动车轮15时的两级减速，或实现发动机1驱动发电机2发电时的一级增速，实现更好的动力匹配，提高发电效率。

当车速要求为中高速时，混合动力耦合系统可进入第二混合驱动模式，发动机1、驱动电机3共同驱动车轮15。同时，当动力电池电量充足时，可利用发电机2辅助驱动车轮15，当动力电池电量不足时，可利用发动机1驱动发电机2向动力电池发电。

(5)第三混合驱动模式

结合第一离合器6，结合第二离合器7，分离第三离合器8，分离制动器9，发动机1驱动，发电机2驱动或在发动机1的驱动下发电，驱动电机3辅助驱动，以建立第三混合驱动模式；

具体地，如图8所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉输入轴10－〉第一离合器6、第二离合器7－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，

动力传递路线3为：发动机1－〉输入轴10－〉第一离合器6、第二离合器7－〉第二太阳轮51－〉发电机2，

如图9所示，第三混合驱动模式下，发电机2通过CR-CR复合行星排接收来至发动机1的动力，或输出动力给第二太阳轮51，发动机1通过第一离合器6和第二离合器7输出动力给CR-CR复合行星排，CR-CR复合行星排整体旋转，第一太阳轮41、第二行星架53、第一齿圈44、第二齿圈54、第一行星架43和第二太阳轮51的转速相等，第一行星架43输出动力至车轮15，如此通过CR-CR复合行星排实现发动机1或发电机2驱动车轮15时的不减速(这里的不减速，是指CR-CR复合行星排不减速，并不是指不减速地从发动机1或发电机2输出动力给车轮15)。

当车速要求为高速时，混合动力耦合系统可进入第三混合驱动模式，发动机1、驱动电机3共同驱动车轮15。同时，当动力电池电量充足时，可利用发电机2辅助驱动车轮15，当动力电池电量不足时，可利用发动机1驱动发电机2向动力电池发电。

(6)第一发动机直驱模式

分离第一离合器6，分离第二离合器7，结合第三离合器8，结合制动器9，发动机1驱动，发电机2和驱动电机3不工作，以建立第一发动机直驱模式；

具体地，该驱动模式下的动力传递路线为：发动机1－〉输入轴10－〉第三离合器8－〉第二太阳轮51－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15；该驱动模式下的发动机1驱动车轮15的动力传递路线，请参阅图4。

当车速要求为中低速时，混合动力耦合系统可进入第一发动机直驱模式。

(7)第二发动机直驱模式

分离第一离合器6，结合第二离合器7，分离第三离合器8，结合制动器9，发动机1驱动，发电机2和驱动电机3不工作，以建立第二发动机直驱模式；

具体地，该驱动模式下的动力传递路线为：发动机1－〉输入轴10－〉第二离合器7－〉第二行星架53、第一齿圈44－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15；该驱动模式下的发动机1驱动车轮15的动力传递路线，请参阅图6。

当车速要求为中高速时，混合动力耦合系统可进入第二发动机直驱模式。

(8)第三发动机直驱模式

结合第一离合器6，结合第二离合器7，分离第三离合器8，分离制动器9，发动机1驱动，发电机2和驱动电机3不工作，以建立第三发动机直驱模式；

具体地，该驱动模式下的动力传递路线为：发动机1－〉输入轴10－〉第一离合器6、第二离合器7－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15；该驱动模式下的发动机1驱动车轮15的动力传递路线，请参阅图8。

当车速要求为高速时，混合动力耦合系统可进入第三发动机直驱模式。

(9)第一ECVT模式

分离第一离合器6，结合第二离合器7，分离第三离合器8，分离制动器9，发动机1驱动，发电机2驱动或在发动机1的驱动下发电，驱动电机3辅助驱动，以建立第一ECVT模式；

具体地，如图10所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉输入轴10－〉第二离合器7－〉第二行星架53、第一齿圈44－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，

如图11所示，第一ECVT模式下，发电机2通过CR-CR复合行星排接收来至发动机1的动力，或输出动力给第二太阳轮51，发动机1输出动力给第二行星架53，第二行星架53与第一齿圈44的转速相等，第二齿圈54和第一行星架43的转速相等，第二行星架53的速小于第二太阳轮51的转速，第一行星架43的转速小于第二行星架53的转速，第一太阳轮41的转速小于第一行星架43的转速，第一行星架43输出动力至车轮15，如此通过CR-CR复合行星排实现发动机1驱动车轮15时的一级减速，或实现发电机2驱动车轮15时的两级减速，或实现发动机1驱动发电机2发电时的一级增速，实现更好的动力匹配，提高发电效率。

当车速要求为中低速时，混合动力耦合系统可进入第一ECVT模式，发动机1、驱动电机3共同驱动车轮15。同时，当动力电池电量充足时，可利用发电机2辅助驱动车轮15，当动力电池电量不足时，可利用发动机1驱动发电机2向动力电池发电。

(10)第二ECVT模式

结合第一离合器6，分离第二离合器7，分离第三离合器8，分离制动器9，发动机1驱动，发电机2驱动或在发动机1的驱动下发电，驱动电机3辅助驱动，以建立第二ECVT模式；

具体地，如图12所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉输入轴10－〉第一离合器6－〉第一行星架43－〉第一齿轮121、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15，

动力传递路线3为：发动机1－〉输入轴10－〉第一离合器6－〉第二太阳轮51－〉发电机2，

如图13所示，第二ECVT模式下，发电机2通过CR-CR复合行星排接收来至发动机1的动力，或输出动力给第二太阳轮51，发动机1通过第一离合器6输出动力给第一太阳轮41，第二行星架53与第一齿圈44的转速相等，第二齿圈54和第一行星架43的转速相等，第二行星架53的速小于第二太阳轮51的转速，第一行星架43的转速小于第二行星架53的转速，第一太阳轮41的转速小于第一行星架43的转速，第一行星架43输出动力至车轮15，如此通过CR-CR复合行星排实现发动机1驱动车轮15时的一级增速，或实现发电机2驱动车轮15时的两级减速，或实现发动机1驱动发电机2发电时的三级增速，实现更好的动力匹配，提高发电效率。

当车速要求为中高速时，混合动力耦合系统可进入第二ECVT模式，发动机1、驱动电机3共同驱动车轮15。同时，当动力电池电量充足时，可利用发电机2辅助驱动车轮15，当动力电池电量不足时，可利用发动机1驱动发电机2向动力电池发电。

(11)增程模式

分离第一离合器6，分离第二离合器7，结合第三离合器8，分离制动器9，发动机1驱动发电机2发电，驱动电机3驱动，以建立增程模式；

具体地，如图12所示，该驱动模式下的动力传递路线1为：发动机1－〉第三离合器8－〉发电机2，

动力传递路线2为：驱动电机3－〉第三齿轮131－〉第四齿轮132、中间轴11－〉第二齿轮122－〉差速器14－〉车轮15。

当动力电池电量不足时，混合动力耦合系统可进入增程模式，适于全车速。

(12)驻车发电模式

分离第一离合器6，分离第二离合器7，分离第三离合器8，分离制动器9，发动机1和发电机2不工作，驱动电机3产生制动力矩并在其绕组中产生感应电流向动力电池电量充电，以建立驻车发电模式；

当车辆制动时，混合动力耦合系统可进入驻车发电模式，驱动电机3产生制动力矩制动车轮15，同时驱动电机3的绕组中将产生感应电流向动力电池充电，实现制动能量的回收。

实施例二

当发电机2通过第三离合器8与第二太阳轮51相连，且不与输入轴10相连时，混合动力耦合系统在实施例一的基础上减少第一混合驱动模式、第一发动机直驱模式和增程模式，且需发电机2参与驱动或发电时才结合第三离合器8，发电机2的动力经第三离合器8输入第二太阳轮51，或第二太阳轮51的动力经第三离合器8输入发电机2；

若在前述方案基础上取消第三离合器8，则取消对第三离合器8的控制即可，各工作模式的动力路线相应的不必经过第三离合器8。为免赘述，此处不再对该方案各工作模式的动力路线进行一一列举；其工作模式以表2进行体现。

表2

实施例三

当发电机2通过第三离合器8与输入轴10相连，且不与第二太阳轮51相连时，混合动力耦合系统在实施例一的基础上减少第一混合驱动模式、第一发动机直驱模式、第一ECVT模式和第二ECVT模式，双电机纯电动模式增加一个挡位(两个挡位分别为第一双电机纯电动模式和第二双电机纯电动模式)。且需发电机2参与驱动或发电时才结合第三离合器8，发电机2的动力先传输到输入轴10，再经第一离合器6或第二离合器7输入CR-CR复合行星(实施例三中发电机2的动力从输入轴10到第一行星架43的动力传递路径与实施例一中发动机1的动力从输入轴10到第一行星架43的动力传递路径一致，此处不再赘述)，或输入轴10的动力经第三离合器8输入发电机2；

若在前述方案基础上取消第三离合器8，则取消对第三离合器8的控制即可，各工作模式的动力路线相应的不必经过第三离合器8。为免赘述，此处不再对该方案各工作模式的动力路线进行一一列举；其工作模式以表3进行体现。

表3

本实用新型实施例还提供了车辆，包括控制器和连接于控制器的动力电池，还包括前述任一实施例述及的混合动力耦合系统，发动机1、发电机2和驱动电机3连接于控制器并受控制器控制。

采用前述混合动力耦合系统，发动机1能驱动发电机2为动力电池发电，动力电池能够为发电机2和驱动电机3提供驱动车轮15的动力，发动机1能够直接驱动车轮15，切换第一离合器6、第二离合器7、第三离合器8(若有设置)及制动器9的工作状态，能够控制发动机1、甚至发电机2驱动车轮15的挡位，从而实现多种驱动模式，获得更高的传动效率；发动机直驱模式，避免了机-电、电-机的能量转换，提高了传动效率；由于实现双电机纯电动模式，从而能进一步提高整车的动力性能，降低整车生产成本；发动机1和发电机2共用减速组件，结构简单、紧凑，减少了零件数量，有利于减小负载，从而能进一步提高整车的动力性能，降低整车生产成本；混合驱动模式、双电机纯电动模式、单电机纯电动模式及增程模式(若有)下，驱动电机3均参与驱动，避免动力中断；通过动力电池有效的补充车轮15所需的驱动动力从而更合理地调配内燃机的动力，保持内燃机的工作状态不受或少受路况的影响。内燃机可始终工作在设定的最佳状态，以提高整车的燃油效率。

在一实施例中，可根据电池SOC值及车速需求自动切换混合动力耦合系统的多种驱动模式(单电机纯电动模式、双电机纯电驱动模式、混合驱动模式、发动机直驱模式、ECVT模式及增程模式)，自动切换多种驱动模式的控制流程，包括如下步骤：

S1、控制器判断电池SOC值与第一阈值的大小关系，或者同时判断电池SOC值与第一阈值的大小关系以及车速与第二阈值的大小关系；

S2、控制器根据步骤S1的判断结果，切换混合动力耦合系统的工作模式；

S3、在制动时，控制器控制驱动电机3产生制动力矩并且在其绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

其中，第一阈值用于判断电池SOC值的高低，第二阈值用于判断车速的高低，本实施例不对第一阈值和第二阈值的取值范围做限定，通常可以根据具体的控制策略自由设定，不同的控制策略下，第一阈值和第二阈值的取值都不尽相同。在控制器中设定好第一阈值和第二阈值后，则控制器自动进行步骤S1的判断并根据步骤S1的判断结果在多种驱动模式间自动切换。

以上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

1.一种混合动力耦合系统，包括发动机、发电机、驱动电机、第一行星排、第二行星排和制动器，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，第二行星排包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第一行星架与所述第二齿圈连接，所述第一齿圈与所述第二行星架连接，其特征在于，还包括第一离合器、第二离合器、输入轴和中间轴；

所述发动机与所述输入轴相连；

所述发电机与所述第二太阳轮和/或所述输入轴相连；

所述驱动电机与所述中间轴相连；

所述中间轴输出动力至车轮。

2.根据权利要求1所述的混合动力耦合系统，其特征在于，还包括第三离合器，所述发电机通过所述第三离合器与所述输入轴相连。

3.根据权利要求2所述的混合动力耦合系统，其特征在于，所述第三离合器的壳体连接所述发电机的转轴和所述第二太阳轮。

4.根据权利要求3所述的混合动力耦合系统，其特征在于，所述混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、第一混合驱动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第一发动机直驱模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第一ECVT模式、第二ECVT模式及增程模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述第三离合器，结合所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机共同驱动，以建立所述双电机纯电动模式；

5.根据权利要求1所述的混合动力耦合系统，其特征在于，所述第一太阳轮和所述第二太阳轮可转动地设于所述输入轴上。

6.根据权利要求5所述的混合动力耦合系统，其特征在于，所述第一离合器和所述第二离合器集成为共用离合器壳体的双离合器，所述双离合器位于所述第一太阳轮与所述第二太阳轮之间，所述离合器壳体设于所述输入轴上。

7.根据权利要求1所述的混合动力耦合系统，其特征在于，还包括第一减速齿轮副，所述驱动电机通过所述第一减速齿轮副连接至所述中间轴。

8.根据权利要求7所述的混合动力耦合系统，其特征在于，所述发动机和所述发电机同轴设置，且分别位于所述输入轴的两端；

9.根据权利要求1所述的混合动力耦合系统，其特征在于，所述发电机与所述第二太阳轮相连时：所述混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式、第一ECVT模式及第二ECVT模式；

分离所述第一离合器，分离所述第二离合器，结合所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机共同驱动，以建立所述双电机纯电动模式；

结合所述第一离合器，分离所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机驱动，所述发电机驱动或在所述发动机的驱动下发电，所述驱动电机辅助驱动，以建立所述第二ECVT模式；

所述发电机与所述输入轴相连时：所述混合动力耦合系统具有单电机纯电动模式、第一双电机纯电动模式、第二双电机纯电动模式、第二混合驱动模式、第三混合驱动模式、第二发动机直驱模式、第三发动机直驱模式及增程模式；

分离所述第一离合器，结合所述第二离合器，结合所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机共同驱动，以建立所述第一双电机纯电动模式；

结合所述第一离合器，结合所述第二离合器，分离所述制动器，所述发动机不工作，所述发电机和所述驱动电机共同驱动，以建立所述第二双电机纯电动模式；

10.一种车辆，包括控制器和连接于所述控制器的电池，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的混合动力耦合系统，所述发动机、所述发电机和所述驱动电机连接于所述控制器并受所述控制器控制。