混合动力驱动系统及车辆的制作方法

文档序号:20670838发布日期:2020-05-08 17:19阅读:111来源:国知局
混合动力驱动系统及车辆的制作方法
本发明属于动力
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
:混合动力系统可以通过多种方式改进车辆经济性。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。混合动力车辆能够结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系统,该混合动力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。现有的混合动力驱动系统,包括发动机、动力电机、副电机、第一输入轴、第二输入轴、第一输出轴和第二输出轴,发动机通过双离合器将动力输出到混合动力汽车的车轮,第二输入轴同轴地套设在第一输入轴上,发动机设置成通过双离合器可选择性地接合第一输入轴和第二输入轴中的一个,第一输入轴和第二输入轴中的每个输入轴上设置有挡位主动齿轮,第一输出轴和第二输出轴与第一输入轴平行设置,第一输出轴和第二输出轴中的每个输出轴上设置有挡位从动齿轮,挡位从动齿轮与挡位主动齿轮对应地啮合,动力电机设置成与第一输入轴或第二输入轴联动,副电机与发动机相连并在发动机的带动下进行发电以实现给动力电池充电;虽然设置了两个电机,但动力电机仅用于驱动,并不用于发电,充电效率低,副电机需要额外的连接结构单独连接发动机,结构复杂且负载相对较高,不能有效地将混合动力驱动系统保持在高效区间工作。此外,现有的混合动力系统很难同时解决低速和中低速发动机效率问题、电平衡问题以及发动机高速动力性问题。发动机很难工作在燃油经济区间,车辆经济性较差。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题是:针对现有方案车辆经济性较差的问题,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,本发明实施例提供一种混合动力驱动系统,包括发动机、第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一输入轴、第二输入轴、第三输入轴、输出轴、第一齿轮组、第二齿轮组、第四齿轮和行星齿轮机构;所述发动机通过所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器分别与所述第一输入轴、所述第二输入轴和所述第三输入轴相连;所述第一输入轴和所述第二输入轴分别通过所述第一齿轮组和所述第二齿轮组减速连接于所述输出轴;所述第四齿轮设于所述输出轴上;所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈;所述太阳轮连接到所述第一电机的转轴上;所述行星架和所述齿圈中的一个与所述第三输入轴相连,另一个与所述第四齿轮相连;所述第二电机与所述输出轴相连;所述第一齿轮组和所述第二齿轮组分别对应两种速比。进一步地,还包括同步器;所述同步器选择性地将所述第一齿轮组有效连接于所述第一输入轴与所述输出轴之间或将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,或者同时断开所述第一齿轮组对所述第一输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接。进一步地,所述第一齿轮组包括设于所述第一输入轴上的第一主动齿轮和可转动地设于所述输出轴上的第一从动齿轮,所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮啮合;所述第四齿轮可转动地设于所述输出轴上;所述同步器设于所述输出轴上,并能与所述第一从动齿轮和所述第四齿轮中的一个连接,或者同时与所述第一从动齿轮和所述第四齿轮断开。进一步地,还包括第三齿轮组和同步器,所述第三齿轮组的速比不同于所述第一齿轮组的速比和所述第二齿轮组的速比;所述第三输入轴通过所述第三齿轮组减速连接于所述输出轴;所述同步器选择性地将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间或将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,或者同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接。进一步地,所述第三齿轮组包括设于所述第三输入轴上的第三主动齿轮和可转动地设于所述输出轴上的第三从动齿轮,所述第三主动齿轮与所述第三从动齿轮啮合;所述第四齿轮可转动地设于所述输出轴上;所述同步器设于所述输出轴上,并能与所述第三从动齿轮和所述第四齿轮中的一个连接,或者同时与所述第三从动齿轮和所述第四齿轮断开。进一步地,还包括第四离合器,所述输出轴包括第一轴段和通过所述第四离合器与所述第一轴段连接的第二轴段,所述第二齿轮组与所述第一轴段相连,所述第一齿轮组、所述第三齿轮组、所述第四齿轮和所述第二电机与所述第二轴段相连。进一步地,所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器为集成式三离合器,所述第一输入轴和所述第二输入轴均为空心轴,所述第一输入轴可转动地设于所述第二输入轴的轴孔内,所述第三输入轴可转动地设于所述第一输入轴的轴孔内。进一步地,所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器同轴固设;所述第三离合器嵌于所述第一离合器和所述第二离合器内,或者所述第一离合器和所述第三离合器嵌于所述第二离合器内。进一步地,所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、混联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第三并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式、第四发动机直接驱动模式、第五发动机直接驱动模式和第六发动机直接驱动模式;其中,断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器,所述发动机不工作,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立纯电驱动模式;断开所述第一离合器和所述第二离合器,接合所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机正转或反转,所述第二电机驱动,以建立混联驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第一并联驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第二并联驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第三并联驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第一发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第二发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第三发动机直接驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第四发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第五发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第六发动机直接驱动模式。进一步地,当设有同步器,且所述同步器选择性地将所述第一齿轮组有效连接于所述第一输入轴与所述输出轴之间或将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间时,所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、混联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第三并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式、第四发动机直接驱动模式、第五发动机直接驱动模式和第六发动机直接驱动模式;其中,断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第一齿轮组对所述第一输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机不工作,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立纯电驱动模式;断开所述第一离合器和所述第二离合器,接合所述第三离合器,所述同步器将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机正转或反转,所述第二电机驱动,以建立混联驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器将所述第一齿轮组有效连接于所述第一输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第一并联驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第一齿轮组对所述第一输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第二并联驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第三并联驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器将所述第一齿轮组有效连接于所述第一输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第一发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第一齿轮组对所述第一输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第二发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第三发动机直接驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器将所述第一齿轮组有效连接于所述第一输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第四发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第一齿轮组对所述第一输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第五发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第六发动机直接驱动模式。进一步地,当设有第三齿轮组和同步器时,所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、混联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第三并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式、第四发动机直接驱动模式、第五发动机直接驱动模式和第六发动机直接驱动模式;其中,断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机不工作,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立纯电驱动模式;断开所述第一离合器和所述第二离合器,接合所述第三离合器,所述同步器将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机正转或反转,所述第二电机驱动,以建立混联驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第一并联驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第二并联驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第三并联驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第一发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第二发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第三发动机直接驱动模式;接合所述第一离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第四发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第五发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第六发动机直接驱动模式。进一步地,当设有第四离合器时,所述混合动力驱动系统具有纯电驱动模式、混联驱动模式、第一并联驱动模式、第二并联驱动模式、第三并联驱动模式、第一发动机直接驱动模式、第二发动机直接驱动模式、第三发动机直接驱动模式、第四发动机直接驱动模式、第五发动机直接驱动模式和第六发动机直接驱动模式;其中,断开所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器,接合所述第四离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机不工作,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立纯电驱动模式;断开所述第一离合器和所述第二离合器,接合所述第三离合器和所述第四离合器,所述同步器将所述第四齿轮有效连接于所述行星齿轮机构与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机正转或反转,所述第二电机驱动,以建立混联驱动模式;接合所述第一离合器和所述第四离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第一并联驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第二并联驱动模式;接合所述第三离合器和所述第四离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机驱动,以建立第三并联驱动模式;接合所述第一离合器和所述第四离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第一发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第二发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器和所述第四离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机不工作,以建立第三发动机直接驱动模式;接合所述第一离合器和所述第四离合器,断开所述第二离合器和所述第三离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第四发动机直接驱动模式;接合所述第二离合器,断开所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器,所述同步器同时断开所述第三齿轮组对所述第三输入轴和所述输出轴的有效连接及所述第四齿轮对所述行星齿轮机构和所述输出轴的有效连接,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第五发动机直接驱动模式;接合所述第三离合器和所述第四离合器,断开所述第一离合器和所述第二离合器,所述同步器将所述第三齿轮组有效连接于所述第三输入轴与所述输出轴之间,所述发动机驱动,所述第一电机不工作,所述第二电机发电,以建立第六发动机直接驱动模式。另一方面,本发明实施例还提供一种车辆,其包括上述的混合动力驱动系统。本发明实施例的混合动力驱动系统及车辆,通过控制第一离合器、第二离合器、第三离合器的接合或断开,发动机的动力能够选择性地通过第一齿轮组、第二齿轮组及行星齿轮机构和第四齿轮传递动力至输出轴,从而使发动机能进行多挡速比的输出,实现发动机的多挡变速;第一电机、第二电机均可用于发电或驱动,当接合第三离合器时,发动机和第一电机的动力经过行星齿轮机构进行耦合,再传递到输出轴,第一电机可以不断地变化转速,从而实现发动机转速的稳态控制从而调节输出到输出轴的转速;能够实现纯电驱动模式、混联驱动模式、并联驱动模式和发动机直接驱动模式,且其中多种驱动模式具有多个挡位,可以满足发动机的不同驱动力要求,尽可能地使发动机工作在具有较高燃油经济性的区间,第一电机、第二电机工作在具有较高经济性的区间,解决了低速、中速时发动机效率问题和电平衡问题以及高速时发动机动力性问题,系统工作效率高,以此提高车辆经济性;该混合动力驱动系统,结构简单、紧凑,使用的零部件数量较少,降低了混合动力驱动系统的结构复杂程度,能量传递损失较少,提高了系统效率。附图说明图1为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图一;图2为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图二;图3为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构简图三;图4为图2所示的混合动力驱动系统在纯电动驱动模式下的动力传递路线图;图5为图2所示的混合动力驱动系统在混联驱动模式下的动力传递路线图;图6为图2所示的混合动力驱动系统在第一并联驱动模式下的动力传递路线图;图7为图2所示的混合动力驱动系统在第二并联驱动模式下的动力传递路线图;图8为图2所示的混合动力驱动系统在第三并联驱动模式下的动力传递路线图;图9为图2所示的混合动力驱动系统在第一发动机直接驱动模式下的动力传递路线图;图10为图2所示的混合动力驱动系统在第二发动机直接驱动模式下的动力传递路线图;图11为图2所示的混合动力驱动系统在第三发动机直接驱动模式下的动力传递路线图;图12为图2所示的混合动力驱动系统在第四发动机直接驱动模式下的动力传递路线图;图13为图2所示的混合动力驱动系统在第五发动机直接驱动模式下的动力传递路线图;图14为图2所示的混合动力驱动系统在第六发动机直接驱动模式下的动力传递路线图;图15为本发明实施例提供的车辆的结构简图。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、第一离合器;5、第二离合器;6、第三离合器;7、第四离合器;8、同步器;9、第一输入轴;10、第二输入轴;11、第三输入轴;12、输出轴;13、行星齿轮机构;131、太阳轮;132、行星轮;133、行星架;134、齿圈;14、第一齿轮组;141、第一主动齿轮;142、第一从动齿轮;15、第二齿轮组;151、第二主动齿轮;152、第二从动齿轮;16、第三齿轮组;161、第三主动齿轮;162、第三从动齿轮;17、第四齿轮;18、主减速器;19、差速器;20、车轮;100、车辆;200、混合动力驱动系统。具体实施方式为了使本发明所解决的技术问题、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,对本发明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发明,并不用于限定本发明。第一实施例请参阅图1,本发明第一实施例提供的一种混合动力驱动系统,包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、第一输入轴9、第二输入轴10、第三输入轴11、输出轴12、第一齿轮组14、第二齿轮组15、第四齿轮17和行星齿轮机构13;发动机1通过第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6分别与第一输入轴9、第二输入轴10和第三输入轴11相连;第一输入轴9和第二输入轴10分别通过第一齿轮组14和第二齿轮组15减速连接于输出轴12;第四齿轮17设于输出轴12上;行星齿轮机构13包括太阳轮131、行星轮132、行星架133和齿圈134;太阳轮131连接到第一电机2的转轴上;行星架133和齿圈134中的一个与第三输入轴11相连,另一个与第四齿轮17相连;第二电机3与输出轴12相连;第一齿轮组14和第二齿轮组15分别对应两种速比。通过控制第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6的接合或断开,发动机1的动力能够选择性地通过第一齿轮组14、第二齿轮组15及行星齿轮机构13和第四齿轮17传递动力至输出轴12,从而使发动机1能进行多挡速比的输出,实现发动机1的多挡变速;第一电机2、第二电机3均可用于发电或驱动,当接合第三离合器6时,发动机1和第一电机2的动力经过行星齿轮机构13进行耦合,再传递到输出轴12,第一电机2可以不断地变化转速,从而实现发动机1转速的稳态控制从而调节输出到输出轴12的转速;能够实现纯电驱动模式、混联驱动模式、并联驱动模式和发动机1直接驱动模式,且其中多种驱动模式具有多个挡位,可以满足发动机1的不同驱动力要求,尽可能地使发动机1工作在具有较高燃油经济性的区间,第一电机2、第二电机3工作在具有较高经济性的区间,解决了低速、中速时发动机1效率问题和电平衡问题以及高速时发动机1动力性问题,系统工作效率高,以此提高车辆经济性;该混合动力驱动系统,结构简单、紧凑,使用的零部件数量较少,降低了混合动力驱动系统的结构复杂程度,能量传递损失较少,提高了系统效率。优选,行星架133与第三输入轴11相连,齿圈134与第四齿轮17相连啮合。此外,请参阅图1,该混合动力驱动系统还包括主减速器18和差速器19,主减速器18连接在输出轴12的输出端,差速器19连接于主减速器18与车轮20之间,以此将输出轴12的动力通过主减速器18和差速器19传递至车轮20,驱动车辆行驶。当然,输出轴12与主减速器18之间还可设置用于传递动力的输出构件。优选地,请参阅图1,第一齿轮组14包括设于第一输入轴9上的第一主动齿轮141和设于输出轴12上的第一从动齿轮142,第一主动齿轮141与第一从动齿轮142啮合;第二齿轮组15包括设于第二输入轴10上的第二主动齿轮151和设于输出轴12上的第二从动齿轮152,第二主动齿轮151与第二从动齿轮152啮合;简化了动力输出路径,结构更为简单、紧凑,有利于减少能量传递损失及混合动力驱动系统的小型化。优选地,请参阅图1,第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6为集成式三离合器,第一输入轴9和第二输入轴10均为空心轴,第一输入轴9可转动地设于第二输入轴10的轴孔内,第三输入轴11可转动地设于第一输入轴9的轴孔内;结构简单、紧凑,有利于混合动力驱动系统的小型化,尽量减少能量传递损失。更优选地,第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6同轴固设;第三离合器6嵌于第一离合器4和第二离合器5内(请参阅图1),或者第一离合器4和第三离合器6嵌于第二离合器5内(未图示)。实现第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6的集成,输入轴中位于最中心的第三输入轴11对应的第三离合器6设于集成式三离合器的内层,输入轴中位于最外层的第二输入轴10对应的第二离合器5设于集成式三离合器中的外层,输入轴中居中的第一输入轴9对应的第一离合器4设于集成式三离合器中的内层或外层,结构简单、紧凑,有利于集成式三离合器的小型化,还可适用于较短的输入轴(较第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6排成一行设置时),有利于减小负载。更优选地,第一离合器4的从动部分较主动部分更靠近第一电机2的轴线,第二离合器5的从动部分较主动部分更靠近第一电机2的轴线,第二离合器5的从动部分较主动部分更靠近第一电机2的轴线,有利于减小第一输入轴9、第二输入轴10和第三输入轴11的尺寸,从而减小负载。第一实施例提供的混合动力驱动系统具有以下多种驱动模式:纯电驱动模式、混联驱动模式、3个并联驱动模式(第一并联驱动模式、第二并联驱动模式和第三并联驱动模式)、6个发动机1直接驱动模式(第一发动机直接驱动模式、第二发动机1直接驱动模式、第三发动机1直接驱动模式、第四发动机1直接驱动模式、第五发动机1直接驱动模式和第六发动机1直接驱动模式)。各个驱动模式下的操作逻辑如表1所示。表1各驱动模式下的操作逻辑表(第一实施例)驱动模式第一离合器第二离合器第三离合器发动机第一电机第二电机纯电驱动断开断开断开不工作不工作驱动混联驱动断开断开接合驱动正转或者反转不工作第一并联驱动模式接合断开断开驱动不工作驱动第二并联驱动模式断开接合断开驱动不工作驱动第三并联驱动模式断开断开接合驱动不工作驱动第一发动机直接驱动接合断开断开驱动不工作不工作第二发动机直接驱动断开接合断开驱动不工作不工作第三发动机直接驱动断开断开接合驱动不工作不工作第四发动机直接驱动接合断开断开驱动不工作发电第五发动机直接驱动断开接合断开驱动不工作发电第六发动机直接驱动断开断开接合驱动不工作发电以下,结合图1,详细说明各个驱动模式下的动力传递路线。(1)纯电驱动模式断开第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6,发动机1不工作,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立纯电驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线为:第二电机3-〉输出轴12输出。(2)混联驱动模式断开第一离合器4和第二离合器5,接合第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2正转或反转,第二电机3驱动,以建立混联驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第一电机2-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17-〉输出轴12输出;动力传递路线3为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第一电机2;动力传递路线2为第一电机2驱动时的动力传递路线,动力传递路线2为第一电机2发电时的动力传递路线;在混联驱动模式下,发动机1参与驱动车轮20,第一电机2正转或者反转,从而实现调节用于输出动力的齿圈134(或行星架133)输出,实现对发动机1转速的稳态控制从而调节输出到输出轴12的转速。(3)第一并联驱动模式接合第一离合器4,断开第二离合器5和第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立第一并联驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第二电机3-〉输出轴12输出。(4)第二并联驱动模式接合第二离合器5,断开第一离合器4和第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立第二并联驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第二电机3-〉输出轴12输出。(5)第三并联驱动模式接合第三离合器6,断开第一离合器4和第二离合器5,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立第三并联驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第二电机3-〉输出轴12输出。在第一并联驱动模式、第二并联驱动模式和第三并联驱动模式下:混合动力驱动系统利用发动机1和第二电机3共同驱动,通过切换第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6,实现发动机1的多挡输出,第二电机3的单挡输出。(6)第一发动机直接驱动模式(电机空载)接合第一离合器4,断开第二离合器5和第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3不工作,以建立第一发动机直接驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12输出。(7)第二发动机1直接驱动模式(电机空载)接合第二离合器5,断开第一离合器4和第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3不工作,以建立第二发动机1直接驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12输出。(8)第三发动机1直接驱动模式(电机空载)接合第三离合器6,断开第一离合器4和第二离合器5,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3不工作,以建立第三发动机1直接驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17-〉输出轴12输出。在第一发动机直接驱动模式、第二发动机1直接驱动模式和第三发动机1直接驱动模式下:混合动力驱动系统利用发动机1驱动,同时第一电机2和第二电机3不工作,通过切换第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6,实现发动机1的多挡输出。(9)第四发动机1直接驱动模式(电机发电)接合第一离合器4,断开第二离合器5和第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3发电,以建立第四发动机1直接驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12-〉第二电机3。(10)第五发动机1直接驱动模式(电机发电)接合第二离合器5,断开第一离合器4和第三离合器6,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3发电,以建立第五发动机1直接驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12-〉第二电机3。(11)第六发动机1直接驱动模式(电机发电)接合第三离合器6,断开第一离合器4和第二离合器5,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3发电,以建立第六发动机1直接驱动模式;该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17-〉输出轴12-〉第二电机3。在第四发动机1直接驱动模式、第五发动机1直接驱动模式和第六发动机1直接驱动模式下:混合动力驱动系统利用发动机1驱动,同时发动机1驱动第二电机3为电池发电,通过切换第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6,实现发动机1的多挡输出。第二实施例请参阅图1,第二实施例在第一实施例基础上增设了同步器8,同步器8选择性地将第一齿轮组14有效连接于第一输入轴9与输出轴12之间或将第四齿轮17有效连接于行星齿轮机构13与输出轴12之间,或者同时断开第一齿轮组14对第一输入轴9和输出轴12的有效连接及第四齿轮17对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接。第二实施例的其它结构与第一实施例相同,此处不再赘述。本申请中,有效连接是指能够实现动力传递的连接。需要驱动电机通过第一齿轮组14输出动力时,同步器8将第一齿轮组14有效连接于第一输入轴9与输出轴12之间;需要行星齿轮机构13和第四齿轮17输出动力时,同步器8将第四齿轮17有效连接于行星齿轮机构13与输出轴12之间;其它情况,同步器8同时断开第一齿轮组14对第一输入轴9和输出轴12的有效连接及第四齿轮17对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接。如此尽量减小负载,提高车辆经济性。当同步器8将第一齿轮组14有效连接于第一输入轴9与输出轴12之间时,从第一输入轴9到输出轴12的动力传递路线为:第一输入轴9-〉第一齿轮组14、同步器8-〉输出轴12;当同步器8将第四齿轮17有效连接于行星齿轮机构13与输出轴12之间时,从行星齿轮机构13到输出轴12的动力传递路线为:行星齿轮机构13-〉第四齿轮17、同步器8-〉输出轴12。优选地,请参阅图1,第一齿轮组14包括设于第一输入轴9上的第一主动齿轮141和可转动地设于输出轴12上的第一从动齿轮142,第一主动齿轮141与第一从动齿轮142啮合;第四齿轮17可转动地设于输出轴12上;同步器8设于输出轴12上,并能与第一从动齿轮142和第四齿轮17中的一个连接,或者同时与第一从动齿轮142和第四齿轮17断开。简化了动力输出路径,结构更为简单、紧凑,有利于减少能量传递损失及混合动力驱动系统的小型化。第二实施例提供的混合动力驱动系统具有与第一实施例相同的驱动模式,此处不再赘述。各个驱动模式下的操作逻辑如表2所示,第一齿轮组14和第四齿轮17在表2中还分别用gs1和g4表示。表2各驱动模式下的操作逻辑表(第二实施例)结合表1、表2可知,第二实施例的各驱动模式与第一实施例的相应驱动模式中,第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、发动机1、第一电机2和第二电机3的工作状态基本相同;区别仅在于:第二实施例增加了同步器8的工作状态控制;其它与第一实施例的工作状态控制、动力传递路线相同的部分,第二实施例不再赘述。第三实施例请参阅图2,第三实施例在第一实施例基础上增设了第三齿轮组16和同步器8,第三齿轮组16的速比不同于第一齿轮组14的速比和第二齿轮组15的速比;第三输入轴11通过第三齿轮组16减速连接于输出轴12;同步器8选择性地将第三齿轮组16有效连接于第三输入轴11与输出轴12之间或将第四齿轮17有效连接于行星齿轮机构13与输出轴12之间,或者同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接。第三实施例的其它结构与第一实施例相同,此处不再赘述。增设第三齿轮组16,通过切换同步器8,第三齿轮组16有效连接于第三输入轴11与输出轴12之间,第四齿轮17有效连接于行星齿轮机构13与输出轴12之间,使得发动机1具有多一个输出挡位,尽量减小负载,尽可能地使发动机1工作在具有较高燃油经济性的区间,第一电机2、第二电机3工作在具有较高经济性的区间,以此进一步提高车辆经济性。优选地,请参阅图2,第三齿轮组16包括设于第三输入轴11上的第三主动齿轮161和可转动地设于输出轴12上的第三从动齿轮162,第三主动齿轮161与第三从动齿轮162啮合;第四齿轮17可转动地设于输出轴12上;同步器8设于输出轴12上,并能与第三从动齿轮162和第四齿轮17中的一个连接,或者同时与第三从动齿轮162和第四齿轮17断开。简化了动力输出路径,结构更为简单、紧凑,有利于减少能量传递损失及混合动力驱动系统的小型化。第三实施例提供的混合动力驱动系统具有与第一实施例相同的驱动模式,此处不再赘述。各个驱动模式下的操作逻辑如表3所示,第三齿轮组16和第四齿轮17在表3中还分别用gs3和g4表示。表3各驱动模式下的操作逻辑表(第三实施例)以下,结合图4-14,详细说明各个驱动模式下的动力传递路线。(1)纯电驱动模式断开第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1不工作,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立纯电驱动模式;请参阅图4,该驱动模式下的动力传递路线为:第二电机3-〉输出轴12输出。(2)混联驱动模式断开第一离合器4和第二离合器5,接合第三离合器6,同步器8将第四齿轮17、同步器8有效连接于行星齿轮机构13与输出轴12之间,发动机1驱动,第一电机2正转或反转,第二电机3驱动,以建立混联驱动模式;请参阅图5,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17、同步器8-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第一电机2-〉行星齿轮机构13-〉第四齿轮17、同步器8-〉输出轴12输出;动力传递路线3为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉行星齿轮机构13-〉第一电机2;动力传递路线2为第一电机2驱动时的动力传递路线,动力传递路线2为第一电机2发电时的动力传递路线;在混联驱动模式下,发动机1参与驱动车轮20,第一电机2正转或者反转,从而实现调节用于输出动力的齿圈134(或行星架133)输出,实现对发动机1转速的稳态控制从而调节输出到输出轴12的转速。(3)第一并联驱动模式接合第一离合器4,断开第二离合器5和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17、同步器8对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立第一并联驱动模式;请参阅图6,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第二电机3-〉输出轴12输出。(4)第二并联驱动模式接合第二离合器5,断开第一离合器4和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17、同步器8对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立第二并联驱动模式;请参阅图7,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第二电机3-〉输出轴12输出。(5)第三并联驱动模式接合第三离合器6,断开第一离合器4和第二离合器5,同步器8将第三齿轮组16有效连接于第三输入轴11与输出轴12之间,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3驱动,以建立第三并联驱动模式;请参阅图8,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉第三齿轮组16-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:第二电机3-〉输出轴12输出。在第一并联驱动模式、第二并联驱动模式和第三并联驱动模式下:混合动力驱动系统利用发动机1和第二电机3共同驱动,通过切换第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、同步器8,实现发动机1的多挡输出,第二电机3的单挡输出。(6)第一发动机直接驱动模式(电机空载)接合第一离合器4,断开第二离合器5和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17、同步器8对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3不工作,以建立第一发动机直接驱动模式;请参阅图9,该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12输出。(7)第二发动机1直接驱动模式(电机空载)接合第二离合器5,断开第一离合器4和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17、同步器8对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3不工作,以建立第二发动机1直接驱动模式;请参阅图10,该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12输出。(8)第三发动机1直接驱动模式(电机空载)接合第三离合器6,断开第一离合器4和第二离合器5,同步器8将第三齿轮组16有效连接于第三输入轴11与输出轴12之间,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3不工作,以建立第三发动机1直接驱动模式;请参阅图11,该驱动模式下的动力传递路线为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉第三齿轮组16-〉输出轴12输出。在第一发动机直接驱动模式、第二发动机1直接驱动模式和第三发动机1直接驱动模式下:混合动力驱动系统利用发动机1驱动,同时第一电机2和第二电机3不工作,通过切换第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、同步器8,实现发动机1的多挡输出。(9)第四发动机1直接驱动模式(电机发电)接合第一离合器4,断开第二离合器5和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17、同步器8对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3发电,以建立第四发动机1直接驱动模式;请参阅图12,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:发动机1-〉第一离合器4-〉第一输入轴9-〉第一齿轮组14-〉输出轴12-〉第二电机3。(10)第五发动机1直接驱动模式(电机发电)接合第二离合器5,断开第一离合器4和第三离合器6,同步器8同时断开第三齿轮组16对第三输入轴11和输出轴12的有效连接及第四齿轮17、同步器8对行星齿轮机构13和输出轴12的有效连接,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3发电,以建立第五发动机1直接驱动模式;请参阅图13,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:发动机1-〉第二离合器5-〉第二输入轴10-〉第二齿轮组15-〉输出轴12-〉第二电机3。(11)第六发动机1直接驱动模式(电机发电)接合第三离合器6,断开第一离合器4和第二离合器5,同步器8将第三齿轮组16有效连接于第三输入轴11与输出轴12之间,发动机1驱动,第一电机2不工作,第二电机3发电,以建立第六发动机1直接驱动模式;请参阅图14,该驱动模式下的动力传递路线1为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉第三齿轮组16-〉输出轴12输出;动力传递路线2为:发动机1-〉第三离合器6-〉第三输入轴11-〉第三齿轮组16-〉输出轴12-〉第二电机3。在第四发动机1直接驱动模式、第五发动机1直接驱动模式和第六发动机1直接驱动模式下:混合动力驱动系统利用发动机1驱动,同时发动机1驱动第二电机3为电池发电,通过切换第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、同步器8,实现发动机1的多挡输出。第四实施例请参阅图3,第四实施例在第三实施例基础上增设了第四离合器7,输出轴12包括第一轴段和通过第四离合器7与第一轴段连接的第二轴段,第二齿轮组15与第一轴段相连,第一齿轮组14、第三齿轮组16、第四齿轮17和第二电机3与第二轴段相连。第四实施例的其它结构与第三实施例相同,此处不再赘述。发动机1通过第二离合器5、第二输入轴10、第二齿轮组15输出动力时,第四离合器7断开,减小负载,提高车辆经济性。第四实施例提供的混合动力驱动系统具有与第三实施例相同的驱动模式,此处不再赘述。表4各驱动模式下的操作逻辑表(第四实施例)结合表3、表4可知,第四实施例的各驱动模式与第三实施例的相应驱动模式中,第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、同步器8、发动机1、第一电机2和第二电机3的工作状态基本相同;区别仅在于:第四实施例增加了第四离合器7的工作状态控制,其它与第三实施例的工作状态控制、动力传递路线相同的部分,第四实施例不再赘述。第五实施例另外,请参阅图15,本发明第五实施例还提供了一种车辆100,其包括第一实施例、第二实施例、第三实施例或第四实施例的混合动力驱动系统200。以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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