CN215284357U - 两档混合动力耦合机构及控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车动力技术领域，公开了一种两档混合动力耦合机构及控制系统，机构包括发动机、发电机、驱动电机、减震器、差速器、制动器、第一离合器、行星齿轮组和多个齿轮；第一齿轮及第二齿轮均设于发动机输入轴上，第三齿轮设于发电机输入轴上并与第一齿轮啮合，第四齿轮设于驱动电机输入轴上。行星齿轮组包括设于中间轴上的太阳轮、行星架和齿圈，行星架分别与第二齿轮及第四齿轮啮合。第五齿轮设于中间轴上并与差速器啮合；制动器与太阳轮连接以用于制动太阳轮；第一离合器用于控制行星齿轮组实现整体旋转。本实用新型结构简单，可切换多种驱动模式，有效提高汽车的动力性能及经济性，且有利于节省空间和轻量化。

Description

两档混合动力耦合机构及控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车动力技术领域，特别是涉及一种两档混合动力耦合机构及控制系统。

背景技术

现有技术中，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。

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。

根据上述记载，目前的机电耦合系统大多只有一个档位，动力性和经济性受限。

因此，现有技术亟需改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是：本实用新型提供了一种两档混合动力耦合机构及控制系统，以解决现有技术的机电耦合系统大多只有一个档位，动力性和经济性受限的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种两档混合动力耦合机构，用于混合动力汽车的驱动，包括

发动机，其具有发动机输入轴；

发电机，其具有发电机输入轴；

驱动电机，其具有驱动电机输入轴，且其与所述发电机同轴套设；

中间轴；

减震器，其设于所述发动机输入轴上；

差速器，其与车轮轮轴连接；

第一齿轮，其设于所述发动机输入轴上；

第二齿轮，其设于所述发动机输入轴上；

第三齿轮，其设于所述发电机输入轴上并与所述第一齿轮啮合；

第四齿轮，其设于所述驱动电机输入轴上；

行星齿轮组，其包括设于所述中间轴的太阳轮、行星架和齿圈；所述行星架分别与所述第二齿轮及所述第四齿轮啮合；

第五齿轮，其设于所述中间轴上并与所述差速器啮合；

制动器，其与所述太阳轮连接；

第一离合器，其用于控制所述行星齿轮组整体旋转。

本申请的一些实施例中，还包括第六齿轮；所述第六齿轮设于所述中间轴上并与所述第四齿轮啮合，使所述行星架仅与所述第二齿轮啮合。

本申请的一些实施例中，还包括第二离合器；所述第二离合器设于所述发动机输入轴上以用于控制发动机是否参与工作。

本申请的一些实施例中，所述驱动电机连接有动力电池，在汽车制动时所述驱动电机可产生制动力矩以制动车轮，并产生感应电流向所述动力电池进行充电。

本申请的一些实施例中，所述减震器为扭转减震器或双质量飞轮。

本实用新型还提供一种两档混合动力耦合控制系统，用于混合动力汽车的驱动，其特征在于，包括两档混合动力耦合机构和模式控制装置；

所述两档混合动力耦合机构包括：

发动机，其具有发动机输入轴；

发电机，其具有发电机输入轴；

驱动电机，其具有驱动电机输入轴，且其与所述发电机同轴套设；

中间轴；

减震器，其设于所述发动机输入轴上；

差速器，其与车轮轮轴连接；

第一齿轮，其设于所述发动机输入轴上；

第二齿轮，其设于所述发动机输入轴上；

第三齿轮，其设于所述发电机输入轴上并与所述第一齿轮啮合；

第四齿轮，其设于所述驱动电机输入轴上；

行星齿轮组，其包括设于所述中间轴的太阳轮、行星架和齿圈；所述行星架与所述第二齿轮啮合；

第五齿轮，其设于所述中间轴上并与所述差速器啮合；

第六齿轮，其设于所述中间轴上并与所述第四齿轮啮合；

制动器，其与所述太阳轮连接；

第一离合器，其用于控制所述行星齿轮组整体旋转；

所述模式控制装置，其用于根据当前电池SOC值或/和汽车车速需求，确定所述两档混合动力耦合机构的工作模式，并将所述两档混合动力耦合机构切换至所确定的工作模式，所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式。

本申请的一些实施例中，所述两档混合动力耦合机构还包括第二离合器，其设于所述发动机输入轴上以用于控制发动机是否参与工作；

所述工作模式还包括双电机纯电动两档驱动模式。

本申请的一些实施例中，所述模式控制装置包括：

比较模块：用于将当前电池SOC值与第一阈值进行比较，或/及将汽车当前车速与第二阈值进行比较；

工作模式确定模块：用于根据比较结果，确定所述两档混合动力耦合控制系统的工作模式；所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式；

工作模式切换模块：用于根据所确定的工作模式，控制所述两档混合动力耦合控制系统中各元件的关闭或位置，使所述两档混合动力耦合机构切换至所述工作模式。

本申请的一些实施例中，所述工作模式切换模块具体采用下述方式进行工作模式切换：

当所确定的工作模式为单电机纯电动驱动模式时，控制所述发动机和所述发电机关闭，控制所述驱动电机工作，并控制所述制动器、所述第一离合器及所述第二离合器均处于断开状态，向车轮输出驱动力；

当所确定的工作模式为双电机纯电动1档驱动模式时，控制所述发动机关闭，控制所述发电机和所述驱动电机工作，并控制所述制动器结合，以及所述第一离合器和所述第二离合器均断开，共同向车轮输出驱动力；

当所确定的工作模式为双电机纯电动2档驱动模式时，控制所述发动机关闭，控制所述发电机和所述驱动电机工作，并控制所述第一离合器结合，以及所述制动器和所述第二离合器均断开，共同向车轮输出驱动力；

当所确定的工作模式为混合动力1档驱动模式时，控制所述发动机、发电机和驱动电机均工作，并控制所述制动器和所述第二离合器均结合，以及所述第一离合器断开，共同向车轮输出驱动力；

当所确定的工作模式为混合动力2档驱动模式时，控制所述发动机、发电机和驱动电机均工作，并控制所述第一离合器和所述第二离合器均结合，以及所述制动器断开，共同向车轮输出驱动力；

当所确定的工作模式为增程驱动模式时，控制所述发动机、发电机和驱动电机均工作，并控制所述第二离合器结合，以及所述制动器和所述第一离合器均断开，共同向车轮输出驱动力。

本申请的一些实施例中，所述模式控制装置还包括制动模式处理模块；所述制动模式处理模块用于汽车制动时控制所述驱动电机产生制动力矩并且在其电机绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

本实用新型实施例一种两档混合动力耦合机构及控制系统与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型提出的一种两档混合动力耦合机构，结构简单，可切换多种驱动模式。在纯电动驱动工况下，发电机和驱动电机均可参与驱动，且发电机两档可调；在混合动力驱动工况下，发动机和发电机通过行星排做增速处理，且发动机两档可调，有效提高汽车的动力性能并降低电机的尺寸和成本，有利于节省空间和轻量化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1的两档混合动力耦合机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的两档混合动力耦合机构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3的两档混合动力耦合机构的结构示意图；

图4是本实用新型实施例4的两档混合动力耦合机构的结构示意图；

图5是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统的结构示意图；

图6是本实用新型的两档混合动力耦合控制方法的流程示意图；

图7是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于单电机纯电动驱动模式下的动力传递示意图；

图8是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于双电机纯电动1档驱动模式下的动力传递示意图；

图9是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于双电机纯电动2档驱动模式下的动力传递示意图；

图10是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于混合动力1档驱动模式下的动力传递示意图；

图11是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于混合动力2档驱动模式下的动力传递示意图；

图12是本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于增程驱动模式下的动力传递示意图；

图13是模式控制装置的模块结构示意图；

图中，1、发动机；2、减震器；3、发动机输入轴；4、第一齿轮；5、第二齿轮；6、发电机输入轴；7、第三齿轮；8、第四齿轮；9、驱动电机；10、发电机；11、中间轴；12、制动器；13、太阳轮；14、行星架；15、齿圈；16、第一离合器；17、第五齿轮；18、第六齿轮；19、差速器齿轮；20、差速器；21、驱动电机输入轴；22、第二离合器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

参见图1，是本实用新型优选实施例的一种两档混合动力耦合机构，用于混合动力汽车的驱动，具体地，可适用于插电式混合动力汽车(plug in hybrid electric vehicle，PHEV)或混合动力汽车(HybridElectric Vehicle，HEV)中，所述两档混合动力耦合机构主要包括发动机1、发电机10、驱动电机9、减震器2、差速器20、离合器(制动器12和第一离合器16)及轴齿系统(行星齿轮组、第一齿轮4、第二齿轮5、第三齿轮7、第四齿轮8及第五齿轮17)。

其中，发动机1具有发动机输入轴3，发电机10具有发电机输入轴6，驱动电机9具有驱动电机输入轴21，且驱动电机9与发电机10同轴套设，并位于中间轴11上。具体的，发电机输入轴6为空心轴套设于驱动电机输入轴21。差速器20与车轮轮轴连接，并具有差速器齿轮19。减震器2设于发动机输入轴3上，具体位于发动机1和第一齿轮4之间。

第一齿轮4及第二齿轮5均设于发动机输入轴3上，第三齿轮7设于发电机输入轴6上并与第一齿轮4啮合，第四齿轮8设于驱动电机输入轴21上。行星齿轮组包括设于中间轴11上的太阳轮13、行星架14和齿圈15，行星架14分别与第二齿轮5及第四齿轮8啮合。第五齿轮17设于中间轴11上并与差速器20的差速器齿轮19啮合。

制动器12与太阳轮13连接，用于制动太阳轮6，通过控制制动器12的结合以实现发动机1的1档速比。

第一离合器16与齿圈15连接，通过控制第一离合器16的结合用于控制行星排实现整体旋转，以实现发动机的2档速比。

实施例2

参见图2，本实施例与实施例1的区别在于：还包括第六齿轮18。第六齿轮18设于中间轴11上并与第四齿轮8啮合，使行星架14仅与第二齿轮5啮合。

实施例1的方案中，行星架14同时与第二齿轮5及第四齿轮8啮合，即形成3个齿轮啮合的连接关系，使得两档混合动力耦合机构整体结构更紧凑，轴向尺寸短，机构体积小。

而本实施例的方案中，增加了一个第六齿轮18与第四齿轮8啮合，使行星架14仅与第二齿轮5啮合，分别形成2个齿轮啮合的连接关系，轴向尺寸有所加长，但传动更平稳，且当机构内部出现故障时(如噪音明显过大)，更容易排查及检修。

实施例3

参见图3，本实施例与实施例1的区别在于：还包括第二离合器22。第二离合器22设于发动机输入轴3上并位于减震器2及第一齿轮4之间。通过控制第二离合器22的结合，可以控制发动机1是否参与工作，如果第二离合器22结合，发动机1可以输出，机构可以实现增程模式和混合驱动模式。

实施例4

参见图4，本实施例与实施例2的区别在于：还包括第二离合器22。第二离合器22设于发动机输入轴3上并位于减震器2及第一齿轮4之间。通过控制第二离合器22的结合，可以控制发动机1是否参与工作，如果第二离合器22结合，发动机1可以输出，机构可以实现增程模式和混合驱动模式。

上述任一实施例中，减震器2可为扭转减震器或双质量飞轮。

上述任一实施例中，驱动电机9连接有动力电池，在汽车制动时驱动电机9可产生制动力矩以制动车轮，并产生感应电流向动力电池进行充电。

相应地，参见图5，本实用新型还提供了一种两档混合动力耦合控制系统，用于混合动力汽车的驱动，其包括两档混合动力耦合机构100和模式控制装置200，其中：

所述两档混合动力耦合机构100包括发动机1、发电机10、驱动电机9、减震器2、差速器20、离合器(制动器12、第一离合器16及第二离合器22)及轴齿系统(行星齿轮组、第一齿轮4、第二齿轮5、第三齿轮7、第四齿轮8、第五齿轮17及第六齿轮18)。

其中，发动机1具有发动机输入轴3，发电机10具有发电机输入轴6，驱动电机9具有驱动电机输入轴21，且驱动电机9与发电机10同轴套设，并位于中间轴11上。具体的，发电机输入轴6为空心轴套设于驱动电机输入轴21。差速器20与车轮轮轴连接，并具有差速器齿轮19。减震器2设于发动机输入轴3上，具体位于发动机1和第一齿轮4之间。

第一齿轮4及第二齿轮5均设于发动机输入轴3上，第三齿轮7设于发电机输入轴6上并与第一齿轮4啮合，第四齿轮8设于驱动电机输入轴21上。行星齿轮组包括设于中间轴11上的太阳轮13、行星架14和齿圈15，行星架14与第二齿轮5啮合。第六齿轮18设于中间轴11上并与第四齿轮8啮合。第五齿轮17设于中间轴11上并与差速器20的差速器齿轮19啮合。

制动器12与太阳轮13连接，用于制动太阳轮6，通过控制制动器12的结合以实现发动机1的1档速比。

第一离合器16与齿圈15连接，通过控制第一离合器16的结合用于控制行星排实现整体旋转，以实现发动机的2档速比。

第二离合器22设于发动机输入轴3上并位于减震器2及第一齿轮4之间。通过控制第二离合器22的结合，可以控制发动机1是否参与工作，如果第二离合器22结合，发动机1可以输出，机构可以实现增程模式和混合驱动模式。

上述两档混合动力耦合机构100的结构与实施例4的方案相同，实际上，两档混合动力耦合机构100的结构也可设置为与实施例3的方案相同，实施例3与实施例4的结构可实现的工作模式是相同的，机构均可实现单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式。实际上，两档混合动力耦合机构100的结构也可与实施例1或实施例2的结构相同，实施例1和实施例2的结构均不设有第二离合器22，此时机构可实现的工作模式包括单电机纯电动驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式。

所述模式控制装置200用于根据当前电池SOC值或/和汽车车速需求，确定所述两档混合动力耦合机构的工作模式，并将所述两档混合动力耦合机构切换至所确定的工作模式，所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式。

参见图13，模式控制装置200包括：

比较模块201，用于将当前电池SOC值与第一阈值进行比较，或/及将汽车当前车速与第二阈值进行比较；

工作模式确定模块202，用于根据比较结果，确定所述两档混合动力耦合控制系统的工作模式；所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式；

工作模式切换模块203，用于根据所确定的工作模式，控制所述两档混合动力耦合控制系统中各元件的关闭或位置，使所述两档混合动力耦合机构切换至所述工作模式；

本申请的一些实施例中，模式控制装置200进一步包括制动模式处理模块204，用于汽车制动时控制驱动电机9产生制动力矩并且在其电机绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

参见图6，本实用新型还提供了一种两档混合动力耦合控制方法，应用于上述两档混合动力耦合控制系统中，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，将当前电池SOC值与第一阈值进行比较，或/及将汽车当前车速与第二阈值进行比较；

步骤S2，根据比较结果，确定所述两档混合动力耦合控制系统的工作模式；所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式；

步骤S3、根据所确定的工作模式，控制所述两档混合动力耦合控制系统中各元件的关闭或位置，使所述两档混合动力耦合机构切换至所述工作模式。

本申请的一些实施例中，还包括步骤S4。步骤S4为：汽车制动时，控制驱动电机9产生制动力矩制动车轮，同时其电机绕组中产生将感应电流向动力电池充电，实现制动能量的回收。

本申请的一些实施例中，所述步骤S3包括：

当所确定的工作模式为单电机纯电动驱动模式时，控制发动机1和发电机10关闭，控制驱动电机9工作，并控制制动器12、第一离合器16及第二离合器22均处于断开状态，向车轮输出驱动力。

具体的，当电池电量充足(SOC值高)且所需车速不限(全车速)时，整车可以选择单电机纯电动驱动模式运行。参见图7，本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于单电机纯电动驱动模式下的动力传递路径(如图中箭头所示)依次为：驱动电机9、驱动电机输入轴21、第四齿轮8、第六齿轮18、中间轴11、第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

当所确定的工作模式为双电机纯电动1档驱动模式时，控制发动机1关闭，控制发电机10和驱动电机9工作，并控制制动器12结合，以及第一离合器16和第二离合器22均断开，共同向车轮输出驱动力。

具体的，当电池电量充足且所需车速不限(全车速)时，整车可以选择双电机纯电动1档驱动模式运行。参见图9，本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于双电机纯电动1档驱动模式下的动力传递路径(如图中箭头所示)有发电机10及驱动电机9两端。

发电机10端传递路径：发电机10、发电机输入轴6、第三齿轮7、第一齿轮4及第二齿轮5，然后传递到行星架14、齿圈15，然后经第五齿轮17传递到差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

驱动电机端传递路径：动力由驱动电机(9)传递到第四齿轮(8)，再传递到第六齿轮(18)，传递到中间轴(11)，经第五齿轮(17)传递到第九齿轮(19)，差速器(20)，最后到轮端。

驱动电机9端传递路径：驱动电机9、驱动电机输入轴21、第四齿轮8、第六齿轮18、中间轴11、第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

当所确定的工作模式为双电机纯电动2档驱动模式时，控制发动机1关闭，控制发电机10和驱动电机9工作，并控制第一离合器16结合，以及制动器12和第二离合器22均断开，共同向车轮输出驱动力。

具体的，当电池电量充足(SOC值高)且所需车速不限(全车速)时，整车可以选择双电机纯电动2档驱动模式运行。参见图8，本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于双电机纯电动2档驱动模式下的动力传递路径(如图中箭头所示)有发电机10及驱动电机9两端。

发电机10端传递路径为：发电机10、发电机输入轴6、再传递到第三齿轮7、第一齿轮4、第二齿轮5，然后传递到行星齿轮组(行星排整体旋转)，然后经第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

驱动电机9端传递路径：由驱动电机9、驱动电机输入轴21、第四齿轮8、第六齿轮18、中间轴11、第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

当所确定的工作模式为混合动力1档驱动模式时，控制发动机1、发电机10和驱动电机9均工作，并控制制动器12和第二离合器22均结合，以及第一离合器16断开，共同向车轮输出驱动力。

具体的，当电池电量不充足且所需车速为中速时，整车可以选择混合动力1档驱动模式运行。参见图10，本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于混合动力1档驱动模式下的动力传递路径(如图中箭头所示)有发动机1及驱动电机9两端。

发动机1端的动力传递路径具有两条，发动机1的其中一部分动力经减震器2、第二离合器22及发动机输入轴3传递到第二齿轮5、然后传递到行星架14、齿圈15，然后经第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。同时发动机1的另一部分动力，经第一齿轮4传递到第三齿轮7，然后到发电机输入轴6，最后传到发电机10，带动发电机10发电。

驱动电机9端的传递路径为：驱动电机9、驱动电机输入轴21、第四齿轮8、第六齿轮18、中间轴11、第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

当所确定的工作模式为混合动力2档驱动模式时，控制发动机1、发电机10和驱动电机9均工作，并控制第一离合器16和第二离合器22均结合，以及制动器12断开，共同向车轮输出驱动力。

具体的，当电池电量不充足且所需车速为高速时，整车可以选择混合动力2档驱动模式运行。参见图11，本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于混合动力2档驱动模式下的动力传递路径(如图中箭头所示)有发动机1及驱动电机9两端。

发动机1端的动力传递路径具有两条，发动机1的其中一部分动力经减震器2、第二离合器22及发动机输入轴3传递到第二齿轮5，然后传递到行星齿轮组(行星排整体旋转)，然后经第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。同时发动机1的另一部分动力，经第一齿轮4传递到第三齿轮7，然后到发电机输入轴6，最后传到发电机10，带动发电机10发电。

驱动电机9端的传递路径为：驱动电机9、驱动电机输入轴21、第四齿轮8、第六齿轮18、中间轴11、第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

当所确定的工作模式为增程驱动模式时，控制发动机1、发电机10和驱动电机9均工作，并控制第二离合器22结合，以及制动器12及第一离合器16均断开，共同向车轮输出驱动力。

具体的，当电池电量不充足且所需车速不限(全车速)时，整车可以选择增程驱动模式运行。参见图12，本实用新型的两档混合动力耦合控制系统处于增程驱动模式下的动力传递路径(如图中箭头所示)有发动机1及驱动电机12两端。

发动机1端的动力传递路径为：发动机1的动力，经经第一齿轮4传递到第三齿轮7，然后到发电机输入轴6，最后传到发电机10，带动发电机发电。

驱动电机2的动力传递路径为：动力由驱动电机9传递到驱动电机输入轴21，再传递到第四齿轮8、第六齿轮18、中间轴11、第五齿轮17、差速器齿轮19及差速器20，最后到轮端。

工作模式切换模块203具体采用上述步骤S3的方式进行工作模式切换。

上述以实施例3的两档混合动力耦合机构为例举例说明两档混合动力耦合控制方法的步骤，实际上，上述两档混合动力耦合控制方法步骤适用于实施例1－4任一实施例的两档混合动力耦合机构。当两档混合动力耦合机构中不设有第二离合器22时，如实施例1及2，则机构系统减少两个双电机纯电动模式(双电机纯电动1档驱动模式及双电机纯电动2档驱动模式)。

表1列出了上述6种驱动模式对应的执行部件和使用条件如下，其中C0表示第二离合器22、C1表示制动器12以及C2表示第一离合器16。

表1

根据表1可知，当电池电量充足(SOC值高)的时候，整车可以以纯电动驱动模式运行，其中，纯电动工况，可以是驱动电机9单独工作，也可以是驱动电机9和发电机10同时参与驱动的双电机纯电动模式，并且发电机10也有两个纯电动档位，有效提高汽车的动力性能，并可以降低驱动电机9的尺寸和成本，如图7、8及9所示。

当车速要求较高时，耦合机构可以切换到混合动力驱动模式，发动机1和发电机10通过行星齿轮组做增速处理，发动机1可以直接参与驱动，并且发动机1有两个档位可以选择，有效提高汽车的动力性能，并可以降低电机的尺寸和成本，如图10及11所示。

当电池电量不足(SOC值低)且车速为全车速工况时，耦合机构可以切换到增程驱动模式，发动机1全部动力供给发电机10发电，有效提高汽车的动力性能，如图12所示。

本实用新型提供的两档混合动力耦合控制系统，在动力调节方面，可通过动力电池有效的补充动力轮所需的驱动动力从而更合理地调配发动机的动力，保持发动机1的工作状态不受或少受路况的影响。发动机1可始终工作在设定的最佳状态，以提高整车的效率。同时，本系统还可回收制动时的动能，返送回动力电池中。所有这些举措都大幅度地提高整体车辆的燃油效率，有效解决现有技术的机电耦合系统大多只有一个档位，动力性和经济性受限的问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种两档混合动力耦合机构，用于混合动力汽车的驱动，其特征在于，包括：

发动机(1)，其具有发动机输入轴(3)；

发电机(10)，其具有发电机输入轴(6)；

驱动电机(9)，其具有驱动电机输入轴(21)，且其与所述发电机(10)同轴套设；

中间轴(11)；

减震器(2)，其设于所述发动机输入轴(3)上；

差速器(20)，其与车轮轮轴连接；

第一齿轮(4)，其设于所述发动机输入轴(3)上；

第二齿轮(5)，其设于所述发动机输入轴(3)上；

第三齿轮(7)，其设于所述发电机输入轴(6)上并与所述第一齿轮(4)啮合；

第四齿轮(8)，其设于所述驱动电机输入轴(21)上；

行星齿轮组，其包括设于所述中间轴(11)的太阳轮(13)、行星架(14)和齿圈(15)；所述行星架(14)分别与所述第二齿轮(5)及所述第四齿轮(8)啮合；

第五齿轮(17)，其设于所述中间轴(11)上并与所述差速器(20)啮合；

制动器(12)，其与所述太阳轮(13)连接；

第一离合器(16)，其用于控制所述行星齿轮组整体旋转。

2.根据权利要求1所述的两档混合动力耦合机构，其特征在于，还包括第六齿轮(18)；所述第六齿轮(18)设于所述中间轴(11)上并与所述第四齿轮(8)啮合，使所述行星架(14)仅与所述第二齿轮(5)啮合。

3.根据权利要求1或2所述的两档混合动力耦合机构，其特征在于，还包括第二离合器(22)；所述第二离合器(22)设于所述发动机输入轴(3)上以用于控制发动机(1)是否参与工作。

4.根据权利要求3所述的两档混合动力耦合机构，其特征在于，所述驱动电机(9)连接有动力电池，在汽车制动时所述驱动电机(9)可产生制动力矩以制动车轮，并产生感应电流向所述动力电池进行充电。

5.根据权利要求3所述的两档混合动力耦合机构，其特征在于，所述减震器(2)为扭转减震器或双质量飞轮。

6.一种两档混合动力耦合控制系统，用于混合动力汽车的驱动，其特征在于，包括两档混合动力耦合机构(100)和模式控制装置(200)；

所述两档混合动力耦合机构(100)包括：

发动机(1)，其具有发动机输入轴(3)；

发电机(10)，其具有发电机输入轴(6)；

驱动电机(9)，其具有驱动电机输入轴(21)，且其与所述发电机(10)同轴套设；

中间轴(11)；

减震器(2)，其设于所述发动机输入轴(3)上；

差速器(20)，其与车轮轮轴连接；

第一齿轮(4)，其设于所述发动机输入轴(3)上；

第二齿轮(5)，其设于所述发动机输入轴(3)上；

第三齿轮(7)，其设于所述发电机输入轴(6)上并与所述第一齿轮(4)啮合；

第四齿轮(8)，其设于所述驱动电机输入轴(21)上；

行星齿轮组，其包括设于所述中间轴(11)的太阳轮(13)、行星架(14)和齿圈(15)；所述行星架(14)与所述第二齿轮(5)啮合；

第五齿轮(17)，其设于所述中间轴(11)上并与所述差速器(20)啮合；

第六齿轮(18)，其设于所述中间轴(11)上并与所述第四齿轮(8)啮合；

制动器(12)，其设于所述中间轴(11)上并与所述太阳轮(13)连接；

第一离合器(16)，其用于控制所述行星齿轮组整体旋转；

所述模式控制装置(200)，其用于根据当前电池SOC值或/和汽车车速需求，确定所述两档混合动力耦合机构的工作模式，并将所述两档混合动力耦合机构切换至所确定的工作模式，所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式。

7.根据权利要求6所述的两档混合动力耦合控制系统，其特征在于，所述两档混合动力耦合机构(100)还包括第二离合器(22)，其设于所述发动机输入轴(3)上以用于控制发动机(1)是否参与工作；

所述工作模式还包括双电机纯电动两档驱动模式。

8.根据权利要求7所述的两档混合动力耦合控制系统，其特征在于，所述模式控制装置(200)包括：

比较模块(201)：用于将当前电池SOC值与第一阈值进行比较，或/及将汽车当前车速与第二阈值进行比较；

工作模式确定模块(202)：用于根据比较结果，确定所述两档混合动力耦合控制系统的工作模式；所述工作模式包括单电机纯电动驱动模式、双电机纯电动两档驱动模式、混合动力两档驱动模式以及增程驱动模式；

工作模式切换模块(203)：用于根据所确定的工作模式，控制所述两档混合动力耦合控制系统中各元件的关闭或位置，使所述两档混合动力耦合机构切换至所述工作模式。

9.根据权利要求8所述的两档混合动力耦合控制系统，其特征在于，所述模式控制装置(200)还包括制动模式处理模块(204)；所述制动模式处理模块(204)用于汽车制动时控制所述驱动电机(9)产生制动力矩并且在其电机绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

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