本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多工況條件系統(tǒng)效率均衡、加速性能好、適用于插電式混合動(dòng)力汽車的多?；旌蟿?dòng)力耦合裝置。

背景技術(shù)：

近年來，人們?cè)诜e極推進(jìn)新型節(jié)能環(huán)保汽車的研究與開發(fā)。然而，純電動(dòng)汽車由于續(xù)航能力不足，且相對(duì)于燃油汽車價(jià)格昂貴，同時(shí)純電動(dòng)汽車的充電也是不可忽略的問題。因此，純電動(dòng)汽車較難被廣大消費(fèi)者直接接受。混合動(dòng)力汽車通過加入第二種動(dòng)力源，使其在提高燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)也能很好地控制成本，體現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)。

目前混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)占有率較高的幾款車型均采用行星齒輪排作為動(dòng)力耦合結(jié)構(gòu)，例如豐田汽車推出的油電混合動(dòng)力汽車普銳斯。該款車型目前采用雙行星排結(jié)構(gòu)，將發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，電機(jī)，車輛輸出軸耦合在一起。通用汽車公司也推出了相應(yīng)的雙行星排混合動(dòng)力汽車，同時(shí)系統(tǒng)加入了兩個(gè)離合器，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同的功率分流工作模式。

但是，上述混合動(dòng)力系統(tǒng)本身不具有純電動(dòng)工作模式，不適宜應(yīng)用在目前主流的插電式混合動(dòng)力汽車之上，其高速巡航狀態(tài)下，仍然使用功率分流模式驅(qū)動(dòng)，由于多余的二次能量轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)能量利用率較低。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：混合動(dòng)力汽車多工況條件系統(tǒng)效率不均衡，加速性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種汽車多?；旌蟿?dòng)力耦合裝置，多工況條件系統(tǒng)效率均衡、加速性能好。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種汽車多?；旌蟿?dòng)力耦合裝置，包括內(nèi)燃機(jī)、第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、輸出軸、第一行星齒輪系、第二行星齒輪系、齒輪、離合器Ⅰ、離合器Ⅱ和制動(dòng)器，所述離合器Ⅰ一端與第一行星齒輪系固定連接，另一端與第二行星齒輪系連接，所述第一行星齒輪系另一端與內(nèi)燃機(jī)固定連接，所述第二行星齒輪系另一端與制動(dòng)器固定連接，所述離合器Ⅱ一端也與第一行星齒輪系固定連接，另一端與第二行星齒輪系固定連接，所述第二行星齒輪系的另一端還與齒輪固定連接，所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的輸出軸與第二行星齒輪系固定連接，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的輸出軸與第一行星齒輪系固定連接，所述齒輪與輸出軸固定連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、多工況條件系統(tǒng)效率均衡：利用雙排行星齒輪結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率分流的混合動(dòng)力模式，能夠具有相對(duì)串聯(lián)與并聯(lián)混合動(dòng)力汽車較高的系統(tǒng)效率。串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式可以使車輛在城市擁堵工況下實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，輸入型功率分流驅(qū)動(dòng)模式能在低速工況下提供較高的效率，雙電機(jī)并聯(lián)模式在車輛高速巡航時(shí)減少機(jī)械能與電能之間轉(zhuǎn)換的二次損失，提高系統(tǒng)效率。

2、加速性能好：雙電機(jī)并聯(lián)模式使得系統(tǒng)能夠使得系統(tǒng)各部件均以高扭矩輸出有效地提高和改善車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，同時(shí)純電動(dòng)模式的存在使得該裝置適用于深度混合動(dòng)力汽車和插電式混合動(dòng)力汽車。適用于插電式混合動(dòng)力汽車。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明汽車多?；旌蟿?dòng)力耦合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1—內(nèi)燃機(jī)，2—第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，3—第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，4—輸出軸，5—第一行星齒輪系，51—太陽輪Ⅰ，52—行星架Ⅰ，53—齒圈Ⅰ，6—第二行星齒輪系，61—太陽輪Ⅱ，62—行星架Ⅱ，63—齒圈Ⅱ，7—齒輪Ⅰ，8—離合器Ⅰ，9—離合器Ⅱ，10—制動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明汽車多?；旌蟿?dòng)力耦合裝置，其包括內(nèi)燃機(jī)1、第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2、第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3、輸出軸4、第一行星齒輪系5、第二行星齒輪系6、齒輪70、離合器Ⅰ8、離合器Ⅱ9和制動(dòng)器10；

所述離合器Ⅰ8一端與第一行星齒輪系5固定連接，另一端與第二行星齒輪系6連接，所述第一行星齒輪系5另一端與內(nèi)燃機(jī)1固定連接，所述第二行星齒輪系6另一端與制動(dòng)器10固定連接；

所述離合器Ⅱ9一端也與第一行星齒輪系5固定連接，另一端與第二行星齒輪系6固定連接；

所述第二行星齒輪系6的另一端還與齒輪7固定連接；

所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2的輸出軸與第二行星齒輪系6固定連接，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3的輸出軸與第一行星齒輪系5固定連接；

所述齒輪7與輸出軸4固定連接。

所述第一行星齒輪系5包括太陽輪Ⅰ51、行星架Ⅰ52和齒圈Ⅰ53，所述行星架Ⅰ52一端與太陽輪Ⅰ51嚙合，另一端與齒圈Ⅰ53嚙合，

所述第二行星齒輪系6包括太陽輪Ⅱ61、行星架Ⅱ62和齒圈Ⅱ63，所述行星架Ⅱ62一端與太陽輪Ⅱ61嚙合，另一端與齒圈Ⅱ63嚙合，

所述離合器Ⅰ8一端與齒圈Ⅰ53固定連接，另一端與齒圈Ⅱ63連接，所述齒圈Ⅰ53另一端與內(nèi)燃機(jī)1固定連接，所述齒圈Ⅱ63另一端與制動(dòng)器10固定連接，

所述離合器Ⅱ9一端與齒圈Ⅰ53固定連接，另一端與行星架Ⅱ62固定連接，

所述行星架Ⅱ62另一端與齒輪7固定連接，

所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2的輸出軸與太陽輪Ⅱ61固定連接，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3的輸出軸與太陽輪Ⅰ51固定連接，

所述行星架Ⅰ52與內(nèi)燃機(jī)1固定連接。

本發(fā)明通過控制離合器Ⅰ8、離合器Ⅱ9和制動(dòng)器10的接合與分離，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式，輸出型功率分流驅(qū)動(dòng)模式，單電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式及兩種具有不同傳動(dòng)比的雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。而按發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與否、車輛是否在加減速，系統(tǒng)還具有純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式、停車工況、停車充電模式。

下面將根據(jù)系統(tǒng)執(zhí)行器狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)，對(duì)該混合動(dòng)力傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的工作模式與狀態(tài)進(jìn)行介紹。

1、停車模式Ⅰ：離合器Ⅰ8、離合器Ⅱ9和制動(dòng)器10均處于分離狀態(tài)，均不工作，車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)。

2、串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，制動(dòng)器10接合，離合器Ⅰ8、離合器Ⅱ9均分離。

在此模式之下，齒圈Ⅱ63被固定，內(nèi)燃機(jī)1與第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3通過第一行星齒輪系5連接，形成固定傳動(dòng)比，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2與輸出軸4通過第二行星齒輪系6相互連接，形成固定傳動(dòng)比；同時(shí)，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3作為發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)1相連接，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2作為電動(dòng)機(jī)與輸出軸4相連，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3將內(nèi)燃機(jī)1燃燒獲得的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，通過第一行星齒輪系5給電池充電或者供電給第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2驅(qū)動(dòng)車輛；若在該模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)，而第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2以電池能量為能源驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，則實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式；若發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)，而車輛處于制動(dòng)減速狀態(tài)，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2可作為發(fā)電機(jī)，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，從而給電池充電，但由于該模式只有一個(gè)電機(jī)能夠參與制動(dòng)能量回收，故稱該模式的制動(dòng)能量回收狀態(tài)為中低功率制動(dòng)能量回收；若內(nèi)燃機(jī)1啟動(dòng)，而第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2并不消耗能量驅(qū)動(dòng)車輛，則實(shí)現(xiàn)停車充電模式；若內(nèi)燃機(jī)1啟動(dòng)，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2也驅(qū)動(dòng)輸出軸4，則為混合驅(qū)動(dòng)模式；若內(nèi)燃機(jī)1停機(jī)與第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2不消耗能量，則車輛處于停車狀態(tài)。由于串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式使得該混合動(dòng)力傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置具有純電動(dòng)模式和停車充電模式，因此該混合動(dòng)力裝置可以運(yùn)用在增程式混合動(dòng)力汽車和插電式混合動(dòng)力汽車上。

3、輸出型功率分流驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，離合器Ⅰ8接合，離合器Ⅱ9、制動(dòng)器10均分離。

在此模式之下，齒圈Ⅰ53、齒圈Ⅱ63將第一行星齒輪系5與第二行星齒輪系6相連，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2與輸出軸4通過第二行星齒輪系6連接，可以驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)與后退；內(nèi)燃機(jī)1動(dòng)力經(jīng)過內(nèi)燃機(jī)1輸出軸，輸入到第一排行星系的齒圈Ⅰ53和行星輪Ⅰ52，此時(shí)，整個(gè)第二排行星齒輪系組作為功率分流機(jī)構(gòu)；此時(shí)第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2主要作用是通過調(diào)節(jié)其自身轉(zhuǎn)速，使得內(nèi)燃機(jī)1工作于其最佳燃油經(jīng)濟(jì)效率區(qū)域；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量大于需求功率時(shí)，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3將多余的發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換為電能給電池充電，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量小于需求功率時(shí)，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3作為電動(dòng)機(jī)提供能量驅(qū)動(dòng)車輛；此模式下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，通過協(xié)調(diào)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)也可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式或者制動(dòng)能量回收模式，該制動(dòng)能量回收模式是中低功率制動(dòng)能量回收，純電動(dòng)模式下，電機(jī)的控制相對(duì)復(fù)雜；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng)模式。

4、單電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，離合器Ⅱ9接合，離合器Ⅰ8、制動(dòng)器10均分離。

在此模式下，齒圈Ⅰ53與行星架Ⅱ62相互連接在一起，形成一體，此時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2與輸出軸4之間沒有動(dòng)力傳遞，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3與輸出軸4與第一行星齒輪系5通過齒圈Ⅰ53與行星架Ⅱ62連接，內(nèi)燃機(jī)1與輸出軸4之間通過第一行星齒輪系5形成固定傳動(dòng)比，故該狀態(tài)下所有動(dòng)力源均被耦合在了一起，并無功率分流驅(qū)動(dòng)模式下的無級(jí)變速功能。此時(shí)，只有第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2作為動(dòng)力輔助機(jī)構(gòu)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量大于需求功率時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2將多余的發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換為電能給電池充電，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量小于駕駛員需求功率時(shí)，雙電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)提供能量驅(qū)動(dòng)車輛；同時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，該模式可工作在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式，但此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)有拖動(dòng)效應(yīng)，故不建議使用該模式進(jìn)行純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式，而車輛在制動(dòng)減速狀態(tài)下，本模式可作為制動(dòng)能量回收模式，此時(shí)，只有單電機(jī)參與制動(dòng)能量回收，故也稱該模式為高制動(dòng)能量回收模式。

5、雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式Ⅰ時(shí)，離合器Ⅱ9、制動(dòng)器10均接合，離合器Ⅰ8分離。

在此模式下，齒圈Ⅱ63被固定，齒圈Ⅰ53與行星架Ⅱ62相互連接在一起，形成一體，此時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2與輸出軸4通過行星齒輪系6連接，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2與輸出軸4之間通過第二行星齒輪系6形成固定傳動(dòng)比，內(nèi)燃機(jī)1與輸出軸4之間通過第二行星齒輪系6連接形成固定傳動(dòng)比，故該狀態(tài)下所有動(dòng)力源均被耦合在了一起，并無功率分流驅(qū)動(dòng)模式下的無級(jí)變速功能。此時(shí)，雙電機(jī)仍可以作為動(dòng)力輔助機(jī)構(gòu)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量大于需求功率時(shí)，雙電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)將多余的發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換為電能給電池充電，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量小于駕駛員需求功率時(shí)，雙電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)提供能量驅(qū)動(dòng)車輛；該狀態(tài)下，裝置的傳動(dòng)比，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)與輸出軸4之間的傳動(dòng)比取決于第二行星齒輪系6的齒圈Ⅱ63與太陽輪Ⅱ61的齒數(shù)比，而該比值為大于后述模式的比值，故稱為雙電機(jī)高傳動(dòng)比并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。由于系統(tǒng)的高傳動(dòng)比，在系統(tǒng)輸出端可以獲得較大的輸出扭矩，再加上兩個(gè)電機(jī)的扭矩從而使得車輛在該模式下具有較高的動(dòng)力性能，故該模式適用于低速高負(fù)荷需求瞬時(shí)提供較大的動(dòng)力。同時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，該模式可工作在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式，但此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)有拖動(dòng)效應(yīng)，故不建議使用該模式進(jìn)行純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)工作在混合驅(qū)動(dòng)模式；而車輛在制動(dòng)減速狀態(tài)下，本模式可作為制動(dòng)能量回收模式，此時(shí)，雙電機(jī)能同時(shí)參加制動(dòng)能量回收，故也稱該模式為高制動(dòng)能量回收模式。

6、雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式Ⅱ時(shí)，離合器Ⅰ8、離合器Ⅱ9均接合，制動(dòng)器10分離。

在此模式下，齒圈Ⅰ53與齒圈Ⅱ63、行星架Ⅱ62相互連接在一起，形成一體，此時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2、行星架Ⅱ12與輸出軸4直接連接，內(nèi)燃機(jī)1與第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2通過第一行星齒輪系5連接，行星架Ⅰ62與齒圈Ⅰ63固定連接，行星架Ⅱ62與齒圈Ⅱ63固定連接，故此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有動(dòng)力源將具有相同的轉(zhuǎn)速，即內(nèi)燃機(jī)1與輸出軸4之間、第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)2與輸出軸4之間、第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)3與輸出軸4之間的傳動(dòng)比均相同，同理，該狀態(tài)下所有動(dòng)力源均被耦合在了一起，并無功率分流式模式下的無級(jí)變速功能。與高傳動(dòng)比雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式一致，雙電機(jī)仍可以作為動(dòng)力輔助機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)模式。該狀態(tài)下系統(tǒng)的傳動(dòng)比，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)與輸出軸4之間的傳動(dòng)比，為三個(gè)檔位的最小值，故稱為低傳動(dòng)比并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。該模式適合高速巡航狀態(tài)，根據(jù)功率分流模式的特點(diǎn)，可能會(huì)出現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的多次轉(zhuǎn)換使得能量效率更低，而使用純機(jī)械傳動(dòng)能使系統(tǒng)的效率得到提高，故低傳動(dòng)比雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式適于高速巡航工況。同時(shí)，該模式下具有與高傳動(dòng)比雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式下類似的純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式與制動(dòng)能量回收模式。

7、停車模式Ⅱ：離合器Ⅰ8、離合器Ⅱ9和制動(dòng)器10均處于接合狀態(tài)，車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)。

下表為本發(fā)明的工作模式匯總表：

表1工作模式匯總表

本發(fā)明利用雙排行星齒輪結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率分流的混合動(dòng)力模式，能夠具有相對(duì)串聯(lián)與并聯(lián)混合動(dòng)力汽車較高的系統(tǒng)效率。

通過所述離合器Ⅰ、離合器Ⅱ和制動(dòng)器的接合與分離，可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式，輸出型功率分流驅(qū)動(dòng)模式，單電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式，及雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式Ⅰ與Ⅱ，根據(jù)傳動(dòng)比高低，可分為高傳動(dòng)比并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式與低傳動(dòng)比并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。

多種工作模式使得該系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜，多變的工作環(huán)境，有效地提高和改善車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，適用于深度混合動(dòng)力汽車和插電式混合動(dòng)力汽車。

串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式可以使車輛在城市擁堵工況下實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，輸入型功率分流驅(qū)動(dòng)模式能在低速工況下提供較高的效率，雙電機(jī)并聯(lián)模式在車輛高速巡航時(shí)減少機(jī)械能與電能之間轉(zhuǎn)換的二次損失，提高系統(tǒng)效率。

串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式能夠保證系統(tǒng)電量低時(shí)，通過啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠使車輛具有倒擋行駛能力。