CN113119711B - 车辆的动力***、控制方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种车辆的动力***、控制方法及车辆。其中，动力***包括：发动机、第一和第二电机；第一至第三行星齿轮，第一行星齿轮的齿圈与发动机相连，太阳轮与第一电机的输出轴相连，行星架与第二行星齿轮的齿圈相连，第二行星齿轮的齿圈与第三行星齿轮的齿圈相连，太阳轮与第二电机的输出轴相连；第一和第二分合组件，第一行星齿轮的齿圈通过第一分合组件与第二行星齿轮的行星架相连，第一行星齿轮的太阳轮通过第二分合组件与第三行星齿轮的太阳轮相连；第一和第二锁止机构，分别锁止第二行星齿轮的行星架的动力输入和第三行星齿轮的太阳轮的动力输入。本申请的动力***可以实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求。

Description

车辆的动力***、控制方法及车辆
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，特别涉及一种车辆的动力***、控制方法及车辆。
背景技术
相关技术中，混合动力汽车通常采用一个发动机和一个驱动电机组成的动力***，发动机和驱动电机可以单独驱动车辆，也可以共同驱动车辆，实现如：纯电动驱动模式和混合动力驱动模式。存在以下技术问题：
驱动模式类型较少，而车辆在实际行驶工程中，遇到的工况种类多种多样，负载情况也不同，因此，通常会在某些工况下，无论采用何种驱动模式，均存在油耗高、排放差或者动力不足的问题，进而，影响车辆的使用体验。
发明内容
有鉴于此，本申请旨在提出一种车辆的动力***。该***可以实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
一种车辆的动力***，包括：发动机、第一电机和第二电机；第一行星齿轮至第三行星齿轮，所述第一行星齿轮的齿圈与所述发动机的输出轴相连，所述第一行星齿轮的太阳轮与所述第一电机的输出轴相连，所述第一行星齿轮的行星架与第二行星齿轮的齿圈相连，所述第二行星齿轮的齿圈与所述第三行星齿轮的齿圈相连，所述第二行星齿轮的太阳轮与所述第二电机的输出轴相连，所述第三行星齿轮的行星架与差减总成相连；第一分合组件和第二分合组件，所述第一行星齿轮的齿圈通过所述第一分合组件选择性地与所述第二行星齿轮的行星架相连，所述第一行星齿轮的太阳轮通过所述第二分合组件选择性地与所述第三行星齿轮的太阳轮相连；第一锁止机构和第二锁止机构，所述第一锁止机构用于选择性锁止所述第二行星齿轮的行星架的动力输入，所述第二锁止机构用于选择性锁止所述第三行星齿轮的太阳轮的动力输入。
进一步的，还包括：控制器，所述控制器用于控制所述第一分合组件、第二分合组件、所述第一锁止机构和第二锁止机构的开闭，以使所述动力***切换至相应的工作模式。
进一步的，所述第一锁止机构及所述第二锁止机构同时闭合，所述第一分合组件及第二分合组件打开，所述动力***切换至第一纯电驱动模式。
进一步的，所述第一锁止机构、所述第一分合组件及所述第二锁止机构同时闭合，第二分合组件打开，所述动力***切换至第二纯电驱动模式。
进一步的，所述第一锁止机构、所述第一分合组件及所述第二分合组件同时闭合，第二锁止机构打开，所述动力***切换至第三纯电驱动模式。
进一步的，所述第一锁止机构及所述第二锁止机构同时闭合，所述第一分合组件及所述第二分合组件打开，所述动力***切换至第一无极调速混联混动驱动模式。
进一步的，所述动力***切换至第一无极调速混联混动驱动模式后，当所述第一电机调速至零速而锁止所述第一电机，所述动力***由所述第一无极调速混联混动驱动模式进入第一固定速比并联混动或发动机直驱模式。
进一步的，所述第一分合组件及所述第二锁止机构同时闭合，所述第一锁止机构与所述第二分合组件打开，所述动力***切换至第二无极调速混联混动驱动模式。
进一步的，所述动力***切换至第二无极调速混联混动驱动模式后，当所述第二电机调速至零速而锁止所述第二电机，所述动力***由所述第二无极调速混联混动驱动模式进入第二固定速比并联混动或发动机直驱模式。
进一步的，所述第一分合组件与所述第二分合组件同时闭合，所述第一锁止机构及所述第二锁止机构打开，所述动力***切换至第三无极调速混联混动驱动模式。
进一步的，所述动力***切换至第三无极调速混联混动驱动模式后，当所述第二电机调速至零速而锁止所述第二电机，所述动力***由所述第三无极调速混联混动驱动模式进入第三固定速比并联混动或发动机直驱模式。
本申请的车辆的动力***，可实现发动机和/或第一电机MG1和/或第二电机动力按照三个不同速比挡位传输的纯电驱动、无极调速混联混动、发动机直驱及并联联动，从而实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
本申请的第二个目的在于提出一种车辆的动力***的控制方法。该方法可以实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
一种车辆的动力***的控制方法，包括：接收模式切换指令；根据所述模式切换指令控制所述第一分合组件、第二分合组件、所述第一锁止机构和第二锁止机构的开闭，以使所述动力***切换至相应的工作模式。
所述的车辆的动力***的控制方法与上述的车辆的动力***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本申请的第三个目的在于提出一种车辆，该车辆可以实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的车辆的动力***。
所述的车辆与上述的车辆的动力***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的示意图；
图2为本申请一个实施例所述的车辆的动力***多个工作模式的工作区间示意图；
图3至5分别为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的三种纯电驱动模式的状态图；
图6为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的第一无极调速混联混动驱动模式的状态图；
图7为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的第一无极调速混联混动驱动模式和第一固定速比并联混动或发动机直驱模式的工作区间示意图；
图8为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的第二无极调速混联混动驱动模式的状态图；
图9为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的第二无极调速混联混动驱动模式和第二固定速比并联混动或发动机直驱模式的工作区间示意图；
图10为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的第三无极调速混联混动驱动模式的状态图；
图11为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的第三无极调速混联混动驱动模式和第三固定速比并联混动或发动机直驱模式的工作区间示意图；
图12-14分别为本申请一个实施例所述的车辆的动力***的三种在车辆上应用的架构图；
图15为本申请一个实施例所述的动力***的控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是根据本申请一个实施例的车辆的动力***的结构框图。
如图1所示，根据本申请一个实施例的车辆的动力***，包括：发动机ICE、第一电机MG1、第二电机MG2、第一行星齿轮PG1、第二行星齿轮PG2、第三行星齿轮PG3、第一分合组件CL1、第二分合组件CL2、第一锁止机构BK1 和第二锁止机构BK2。
其中，第一行星齿轮的齿圈R1与发动机ICE的输出轴相连，第一行星齿轮的太阳轮S1与第一电机MG1的输出轴相连，第一行星齿轮的行星架C1与第二行星齿轮的齿圈R2相连，第二行星齿轮的齿圈R2与第三行星齿轮的齿圈 R3相连，第二行星齿轮的太阳轮S2与第二电机MG2的输出轴相连，第三行星齿轮的行星架C3与差减总成(即：通过差速器、减速器为车辆的车轮提供动力)相连。第一行星齿轮的齿圈R1通过第一分合组件CL1选择性地与第二行星齿轮的行星架C2相连，第一行星齿轮的太阳轮S1通过第二分合组件CL2 选择性地与第三行星齿轮的太阳轮S3相连。第一锁止机构BK1用于选择性锁止第二行星齿轮的行星架C2的动力输入，第二锁止机构BK2用于选择性锁止第三行星齿轮的太阳轮S3的动力输入。
在具体示例中，第一分合组件CL1、第二分合组件CL2、所述第一锁止机构BK1和第二锁止机构BK2的开闭可以由控制器控制，例如：车辆的动力***，还包括：控制器(图1中没有示出)，控制器用于控制第一分合组件CL1、第二分合组件CL2、第一锁止机构BK1和第二锁止机构BK2的开闭，以使动力***切换至相应的工作模式。
如表1所示，本申请实施例的动力***的工作模式至少包括表1中所示的 9中工作模式，即：第一纯电驱动模式EV1、第二纯电驱动模式EV2、第三纯电模式EV3、第一无极调速混联混动驱动模式eCVT1、第二无极调速混联混动驱动模式eCVT2、第三无极调速混联混动驱动模式eCVT3、第一固定速比并联混动或发动机ICE直驱模式FG1、第二固定速比并联混动或发动机ICE直驱模式FG2、第三固定速比并联混动或发动机ICE直驱模式FG3。
从表1中可以看出，不同工作模式下，对应的第一分合组件CL1、第二分合组件CL2、所述第一锁止机构BK1和第二锁止机构BK2的开闭情况不同、发动机ICE、第一电机MG1和第二电机MG2的工作情况不同，并且，表1中还包括有每种工作模式的解析。
表1
Figure GDA0002423877290000061
结合图2所示，不同工况分区示意。对于如混动汽车HEV的应用，动力电池小，动力电池功率输出有限，所以，纯电驱动动力及车速范围窄；对于插电混动汽车PHEV的应用，匹配有大功率动力电池，因此，纯电EV车速及动力范围更宽。
在具体示例中，第一分合组件CL1和第二分合组件CL2例如为第一离合器 CL1和第二离合器CL2，第一锁止机构BK1和第二锁止机构BK2例如为第一制动器BK1和第二制动器BK2。
以下以第一离合器CL1和第二离合器CL2、第一制动器BK1和第二制动器BK2为例，分别对每种工作模式进行详细描述。
第一纯电驱动模式：如图3所示，第一锁止机构BK1及第二锁止机构BK2 同时闭合，第一分合组件CL1及第二分合组件CL2打开，动力***切换至第一纯电驱动模式。
具体来说，第一制动器BK1及第二制动器BK2关闭，第一离合器CL1及第二离合器C12处于打开状态，发动机ICE因自身阻尼扭矩保持停机静止状态；第二电机MG2独立地提供纯电驱动，第一电机MG1不提供有效驱动扭矩，但处于随转状态。由于第三行星齿轮PG3的太阳轮锁止，第三行星齿轮PG3的齿圈R3的输入动力按照固定速比经行星架C3输出。发动机ICE、第一电机MG1 及第二电机MG2到最终输出端的扭矩表示为：
TR1-ICE＝0，
TS1-MG1＝0，
Figure GDA0002423877290000071
根据以上公式，在车辆前进方向第二电机MG2工作在反向转速区，提供负扭矩满足车辆纯电驱动正向加速需求，第一电机MG1在正转向区输出零扭矩随转；第二电机MG2在反向转速区输出正扭矩实现车辆前进方向回馈制动功能。车辆在倒车后退方向，第二电机MG2工作在正向转速区，提供正扭矩满足车辆纯电驱动倒车加速需求，提供负扭矩实现倒车回馈制动功能，而第一电机MG1在负转向区输出零扭矩随转。
其中，EV1模式适应于中低车速的纯电驾驶工况。
第二纯电驱动模式：如图4所示，第一锁止机构BK1、第一分合组件CL1 及第二锁止机构BK2同时闭合，第二分合组件CL2打开，动力***切换至第二纯电驱动模式。
即：第一离合器CL1、第一制动器BK1及第二制动器BK2同时闭合，第二离合器CL2打开，发动机ICE停机静止；第一电机MG1与第二电机MG2 单独或共同提供纯电驱动。发动机ICE、第一电机MG1及第二电机MG2到最终输出端的纯电驱动扭矩表示为：
TR1C2-ICE＝0，
Figure GDA0002423877290000081
该模式下，发动机ICE被第一制动器BK1锁止停机不提供任何扭矩输出，第一电机MG1和/或第二电机MG2的扭矩通过各自独立的固定速比增益输出到第三行星齿轮PG3的行星架输出端。由于第一电机MG1及第二电机MG2可以同时提供驱动，双电机为满足整车牵引扭矩匹配需求降低，这有利于降低电机的体积及重量，从而可以改善双电机***成本。除外，双电机共同驱动模式下能够有效改善电驱***在驻坡或低车速爬坡需求所需要的持续大扭矩恶劣工况下的热损耗。
根据以上公式，在车辆前进方向，第一电机MG1工作在正向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动正向加速需要的部分扭矩，然而第二电机MG2工作在反向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动正向加速需要的部分或全部扭矩需求。第一电机MG1工作在正向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动减速回馈制动需要的部分扭矩，然而第二电机MG2工作在负向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动减速回馈制动需要的部分或全部回馈制动扭矩需求。
车辆在倒车后退方向，第一电机MG1工作在负向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动倒车加速需要的部分扭矩，而第二电机MG2工作在正向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动倒车加速需要的部分或全部扭矩需求；第一电机 MG1工作在负向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动倒车减速需要的部分回馈制动扭矩，第二电机MG2工作在正向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动倒车减速需要的部分或全部回馈制动扭矩需求。
其中，EV2模式主要适应于中低车速、中重载荷的纯电驾驶工况。
第三纯电驱动模式，如图5所示，第一锁止机构BK1、第一分合组件CL1 及第二分合组件CL2同时闭合，第二锁止机构BK2打开，动力***切换至第三纯电驱动模式。
具体来说，第一制动器BK1、第一离合器CL1及第二离合器CL2同时闭合，第二制动器BK2打开，发动机ICE被锁止而静止；第一电机MG1与第二电机MG2共同或单独提供纯电驱动。发动机ICE、第一电机MG1及第二电机 MG2到最终输出端的扭矩表示为：
TR1C2-ICE＝0，
Figure GDA0002423877290000091
该模式下，发动机ICE锁止停机不提供任何扭矩输出，第一电机MG1和或第二电机MG2的扭矩通过各自独立的固定速比增益输出到第三行星齿轮 PG2的行星架的输出端，第一电机MG1及第二电机MG2可以单独或同时提供纯电驱动。
根据以上公式，在车辆前进方向，第一电机MG1工作在正向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动正向加速需要的部分扭矩，然而第二电机MG2工作在反向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动正向加速需要的部分或全部扭矩需求。第一电机MG1工作在正向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动减速回馈制动需要的部分扭矩，然而第二电机MG2工作在负向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动减速回馈制动需要的部分或全部回馈制动扭矩需求。
车辆在倒车后退方向，第一电机MG1工作在负向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动倒车加速需要的部分扭矩，而第二电机MG2工作在正向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动倒车加速需要的部分或全部扭矩需求；第一电机 MG1工作在负向转速区输出正扭矩提供车辆纯电驱动倒车减速需要的部分回馈制动扭矩，第二电机MG2工作在正向转速区输出负扭矩提供车辆纯电驱动倒车减速需要的部分或全部回馈制动扭矩需求。
其中，EV3主要适用于中高速区、动力电池电量充足状态下的的稳态驾驶工况。
第一无极调速混联混动驱动模式：如图6所示，第一锁止机构BK1及所述第二锁止机构BK2同时闭合，所述第一分合组件CL1及所述第二分合组件CL2 打开，所述动力***切换至第一无极调速混联混动驱动模式。
进一步地，动力***切换至第一无极调速混联混动驱动模式后，当第一电机MG1调速至零速而锁止第一电机MG1，所述动力***由所述第一无极调速混联混动驱动模式进入第一固定速比并联混动或发动机ICE直驱模式。
具体而言，第一制动器BK1及第二制动器BK2关闭，第一离合器CL1及第二离合器Cl2处于打开状态，离合器及制动器的闭合状态完全与纯电EV1模式完全一样，也就是说，EV1模式与eCVT1模式可以完全平顺切换。
eCVT1模式为输入式动力分流混联混动、eCVT1模式，发动机ICE提供动力输入，第一电机MG1调速动力分流；如果车辆驱动需求低于发动机ICE的高效工作区域，发动机ICE抬高工作点进入高效区，第一电机MG1动力分流功率增大，第一电机MG1分流后的电能一部分对动力电池充电，其他部分直接提供给第二电机MG2驱动用；第二电机MG2按照固定速比提供额外驱动扭矩，平衡电池电量，或对动力电池放电，提供额外的加速动力。发动机ICE部分动力经第一行星齿轮PG1的行星架C1输出到第二行星齿轮PG2的齿圈R2 输出端，并且与第二电机MG2的输入动力进行并联联动后，通过第三行星齿 PG3的固定速比输出，三个动力源的稳态扭矩可表示如下：
Figure GDA0002423877290000111
Figure GDA0002423877290000112
在eCVT1模式下，发动机ICE的动力输出经两个路径传输，部分动力直接通过第一行星齿轮PG1的机械传输途径经PG1的行星架C1输出，该机械功率定义为：
Figure GDA0002423877290000113
发动机ICE的其余机械输出动力经第一电机MG1动力分流转化为电能，动力分流机电转化功率定义为：
Figure GDA0002423877290000114
发动机ICE扭矩经机械传输增益放大后输出到第二行星齿轮PG2及第三行星齿轮PG2的齿圈，第二电机MG2扭矩按照固定速比放大后输出到第二行星齿轮PG2的齿圈R2，与发动机ICE机械动力输出联动后，通过第三行星齿轮 PG3的固定速比输出。第一电机MG1对发动机ICE动力分流扭矩为正，MG1 只有调速在负转速区域，第一电机MG1动力分流功率为负，将发动机ICE部分动力转化为电能发电；否则MG1调速在正转速区域，第一电机MG1经动力分流功率为正，从而消耗动力电池电量。
在eCVT1模式下，当第一电机MG1调速到零转速ωS1-MG1＝0，第一电机 MG1对发动机ICE的动力分流有效功率为零，该工作点称作HEV1eCVT1的第一机械点，如果忽略***机械损耗及第一电机MG1动力分流扭矩导致的铜损耗，发动机ICE扭矩经增益放大后输出到第二行星齿轮PG2及第三行星齿轮 PG2的齿圈；此状态下发动机ICE动力的机械传输效率最优。并且在此机械点，第二电机MG2动力与发动机ICE动力直接并联联动后输出，并联联动扭矩输出等同于以上公式，eCVT1在此机械点的混动模式也称作第一挡位固定速比的并联混动及发动机ICE直驱FG1模式。发动机ICE、第一电机MG1及第二电机MG2的扭矩分配如下：
Figure GDA0002423877290000121
Figure GDA0002423877290000122
第一电机MG1在零速的调速分流损耗取决于其分流扭矩的大小，由上述公式可知，发动机ICE扭矩输出越大，第一电机MG1的动力分流扭矩在零速下的损耗越大，采用较大的第一行星齿轮PG1的减速比，有利于降低FG1模式下MG1的分流损耗。
eCVT1及FG1的最优控制覆盖区域如图7中阴影部分所示。eCVT1及FG1 模式下发动机ICE机械传输路径的固定速比增益定义为第一换挡速比，即：
Figure GDA0002423877290000123
eCVT1动力分流混动模式可以覆盖所有从低负载到高负载、从零速到中速区的车速范围，但是基于效率优化考虑，eCVT1混动驱动模式将主要应用于2 挡以上的中高负载区域。
其中，FG1更适合于中低速、中高持续负载稳态驾驶工况。
第二无极调速混联混动驱动模式：如图8所示，第一分合组件CL1及所述第二锁止机构BK2同时闭合，所述第一锁止机构BK1与所述第二分合组件CL2 打开，所述动力***切换至第二无极调速混联混动驱动模式。
进一步地，动力***切换至第二无极调速混联混动驱动模式后，当所述第二电机MG2调速至零速而锁止所述第二电机MG2，所述动力***由所述第二无极调速混联混动驱动模式进入第二固定速比并联混动或发动机ICE直驱模式。
具体而言，eCVT2模式下，第一离合器CL1及第二制动器BK2闭合，第二离合器CL2及第一制动器BK1处于打开状态。发动机ICE、第一电机MG1 及第二电机MG2这三个动力源通过第一行星齿轮PG1及第二行星齿轮PG2同时联动实现复合动力分流无极调速混动，最后经过第三行星齿轮PG3的固定速比放大后经行星架C3输出。基于行星齿轮的转速杠杆原理，三个动力源的转速关系表示如下：
ωS1-MG1+k1ωR1C2-ICE＝(k1+1)ωC1R2R3，
ωS2-MG2+k2ωC1R2R3＝(k2+1)ωR1C2-ICE，
k3ωC1R2R3＝(k3+1)ωC3-out，
ωS3＝0；
在eCVT2模式下，第一电机MG1或第二电机MG2都可以单独用作调速动力分流电机，第一电机MG1更适合于低速区域做调速动力分流电机，而第二电机MG2更适合低速到中高速区域的调速动力分流功能；但第一电机MG1 及第二电机MG2绝对不能同时运行在调速动力分流模式，否则将打破由两个行星齿轮共同组合形成的杠杆平衡机构。
根据以上公式，通过分别设置两个动力分流电机调速至零速，复合动力分流eCVT2模式可以具备两个机械控制点MP，即挡位切换点。理想状态下，如果忽略机械传输及调速电机损耗，发动机ICE在两个机械换挡点工作时，发动机ICE输出的动力将直接通过双行星齿轮的机械传输途径全部输出到第三行星齿轮PG3的行星架C3输出。发动机ICE动力将在两个机械点独立地直接驱动或与非调速分流电机进行并联混动。
第一电机MG1作为eCVT2模式调速分流电机及第一机械换挡点。当第一电机MG1作为调速动力分流电机，第二电机MG2将作为驱动电机与发动机ICE 共同并联联动，三个动力源的扭矩输出关系表示如下：
Figure GDA0002423877290000131
Figure GDA0002423877290000132
以上公式表示eCVT2模式下，如果第一电机MG1用作调速动力分流电机，发动机ICE及第二电机MG2共同产生分流合成扭矩。根据以上公式，动力总成输出由发动机ICE及第二电机MG2共同提供。如果需要提升瞬态动力输出，第二电机MG2需要提供正向助力，从而引起第一电机MG1动力分流助力上升，导致***效率降低。所以eCVT2不适合提供低速的大扭矩驱动需求，eCVT1 模式更适合提供高效的低速大扭矩驱动需求。
在eCVT2模式下，第一电机MG1作为调速动力分流电机，发动机ICE机械传输路径的固定速比增益定义为eCVT2第一换挡速比，即：
Figure GDA0002423877290000141
eCVT2模式的第一机械换挡点完全与eCVT1模式的机械换挡点增益重合，该换挡点正好是eCVT1模式与eCVT2模式实现相互平顺切换的机械换挡工作点。
当第一电机MG1用作eCVT2模式的动力分流调速电机时，第一换挡点通过将第一电机MG1调速至零转速得到，即ωS1-MG1＝0，从而导致第一电机 MG1的分流功率为零，第二电机MG2动力将与发动机ICE动力进行并联联动后输出到第二行星齿轮PG2的齿圈C2。
第一电机MG1作为eCVT2模式的动力分流电机，该模式用来作为eCVT2 模式与eCVT1模式的换挡切换过渡控制，正常高负载的工况采用eCVT1模式。
当第二电机MG2作为eCVT2模式调速动力分流电机，第一电机MG1将作为驱动电机与发动机ICE共同并联联动，
Figure GDA0002423877290000142
Figure GDA0002423877290000143
eCVT2模式下，如果第二电机MG2用作调速动力分流电机，发动机ICE 作为主驱动动力，第二电机MG2正转向输出负功率，即动力分流发电；基于以上公式，第一电机MG1正向助力同时降低了第二电机MG2的分流扭矩，有利于动力分流的效率提升。发动机ICE扭矩经二挡固定速比增益输出，适用于低速至中高速的中载驱动需求。
在eCVT2模式下，第二电机MG2作为调速动力分流电机，发动机ICE机械传输路径的固定速比增益定义为eCVT2模式的第二换挡速比点，同时也是混动变速箱的第二换挡速比kG2，可表示为：
Figure GDA0002423877290000144
当第二电机MG2作为eCVT2模式的动力分流电机，该控制模式将作为 eCVT2的主要高效驱动控制模式。
在eCVT2模式下，当第二电机MG2作为调速分流电机，调速到零转速ωS2-MG2＝0，即eCVT2工作在第二机械换挡点，第二电机MG2对发动机ICE 的动力分流有效功率为零，如果忽略***机械损耗及第二电机MG2动力分流扭矩导致的铜损耗，发动机ICE扭矩经二挡输出；此状态下发动机ICE动力的机械传输效率最优。eCVT2模式在此机械点的混动模式也称作2挡固定速比的并联混动模式及发动机ICE直驱FG2模式。发动机ICE、第一电机MG1及第二电机MG2的扭矩分配如下：
Figure GDA0002423877290000151
Figure GDA0002423877290000152
第二电机MG2在零速的调速分流损耗取决于其分流扭矩的大小。发动机 ICE直驱模式下发动机ICE扭矩输出越大，第二电机MG2的动力分流扭矩在零速下的损耗越大，采用较大的第二行星齿轮PG2的减速比k2，有利于降低FG2 模式下MG2的分流损耗。并且第一电机MG1正向助力同时降低第二电机MG2 的分流扭矩，有利于动力分流的效率提升。
eCVT2模式及FG2模式的最优控制覆盖区域：eCVT2模式可以覆盖所有从低负载到中负载、从零速到中高速区的车速范围，但是基于效率优化考虑， eCVT2驱动模式将主要适用于第一换挡线与第三换挡线区间内的驾驶驱动范围，如图9中阴影部分所示，FG2模式更适合于中低速至中高速持续中载稳态驾驶工况。
第三无极调速混联混动驱动模式：如图10所示，第一分合组件CL1与所述第二分合组件CL2同时闭合，所述第一锁止机构BK1及所述第二锁止机构 BK2打开，所述动力***切换至第三无极调速混联混动驱动模式。
进一步地，动力***切换至第三无极调速混联混动驱动模式后，当第二电机MG2调速至零速而锁止第二电机MG2，动力***由第三无极调速混联混动驱动模式进入第三固定速比并联混动或发动机ICE直驱模式。
例如：eCVT3模式下，第一离合器CL1及第二离合器CL2闭合，第一制动器BK1及第二制动器BK2处于打开状态。发动机ICE、第一电机MG1及第二电机MG2这三个动力源通过第一行星齿轮PG1、第二行星齿轮PG2及第三行星齿轮同时联动实现复合动力分流无极调速混动，最后经过第三行星齿轮 PG3的行星架C3输出。基于行星齿轮的转速杠杆原理，三个动力源的转速关系表示如下：
ωS1S3-MG1+k1ωR1C2-ICE＝(k1+1)ωC1R2R3，
ωS2-MG2+k2ωC1R2R3＝(k2+1)ωR1C2-ICE，
ωs1S3-MG1+k3ωC1R2R3＝(k3+1)ωC3-out；
在eCVT3模式下，第一电机MG1或第二电机MG2可以单独用作调速动力分流电机，第一电机MG1更适合于低速区域做调速动力分流电机，而第二电机MG2更适合低速到高速区域的调速动力分流功能；但第一电机MG1及第二电机MG2绝对不能同时运行在调速动力分流模式，否则将打破由两个行星齿轮共同组合形成的杠杆平衡机构。
根据以上公式，通过分别设置两个动力分流电机调速至零速，eCVT3模式可以具备两个机械换挡控制点MP，即挡位切换点。理想状态下，如果忽略机械传输及调速电机损耗，发动机ICE在两个机械换挡点工作时，发动机ICE输出的动力将直接通过行星齿轮的机械传输途径全部通过第三行星齿轮PG3的行星架C3输出。发动机ICE动力将在两个机械点独立地直接驱动或与非调速分流电机进行并联混动。
第一电机MG1作为eCVT3模式调速分流电机及第一机械换挡点：当第一电机MG1作为调速动力分流电机，第二电机MG2将作为驱动电机与发动机ICE 共同并联联动，三个动力源之间的扭矩输出关系表示如下：
Figure GDA0002423877290000161
Figure GDA0002423877290000171
上述公式表示eCVT3模式下，如果第一电机MG1用作调速动力分流电机，动力总成输出为发动机ICE及第二电机MG2共同提供。上述公式表示动力分流电机MG1将对发动机ICE及第二电机MG2的共同输入动力进行分流。
在eCVT3模式下，第一电机MG1作为调速动力分流电机，发动机ICE机械传输路径的固定速比增益定义为eCVT3第一机械换挡速比，即：
Figure GDA0002423877290000172
eCVT3的第一机械换挡点完全与eCVT1模式的机械换挡点及eCVT2模式的第一机械换挡点增益完全重合，该换挡点正好是eCVT3与eCVT1或eCVT2 模式实现相互平顺切换的机械换挡工作点。
当第一电机MG1用作eCVT3模式的动力分流调速电机时，第一换挡点通过将第一电机MG1调速至零速得到，即ωS1-MG1＝0，第二电机MG2将与发动机ICE动力进行并联联动后通过第三行星齿轮PG3的齿圈C3输出。
第二电机MG2作为eCVT3模式调速分流电机及第三机械换挡点：当第二电机MG2作为调速动力分流电机，第一电机MG1将作为驱动电机与发动机ICE 共同并联联动，三个动力源之间的扭矩输出关系表示如下：
Figure GDA0002423877290000173
Figure GDA0002423877290000174
以上公式表示eCVT3模式下，如果第二电机MG2用作调速动力分流电机，发动机ICE作为主驱动动力，第二电机MG2正转向输出负功率，即动力分流发电；基于上述公式的第二电机MG2的扭矩分流，第一电机MG1正向助力同时会降低第二电机MG2的分流扭矩，有利于动力分流的效率提升。基于上述公式的eCVT3动力输出，发动机ICE扭矩经第三挡固定速比增益输出，适用于低速至高速的中低负载驱动需求。
在eCVT3模式下，第二电机MG2作为调速动力分流电机，发动机ICE机械传输路径的固定速比增益定义为eCVT3第二换挡速比，同时也是混动变速箱的第三换挡速比kG3，可表示为：
Figure GDA0002423877290000181
当第二电机MG2作为eCVT3模式的动力分流电机，该控制模式将作为 eCVT3的主要高效驱动控制模式。
在eCVT3模式下，当第二电机MG2作为动力分流调速电机，调速到零转速ωS2-MG2＝0，即eCVT3工作在第三机械换挡点，第二电机MG2对发动机 ICE的动力分流有效功率为零，如果忽略***机械损耗及第二电机MG2动力分流扭矩导致的铜损耗，发动机ICE扭矩经第三挡位速比输出；此状态下发动机 ICE动力的机械传输效率最优。eCVT3在此机械点的混动模式也称作3挡固定速比的并联混动模式及发动机ICE直驱FG3模式。发动机ICE、第一电机MG1及第二电机MG2的扭矩分配如下：
Figure GDA0002423877290000182
Figure GDA0002423877290000183
eCVT3及FG3的最优控制覆盖区域：eCVT3动力分流混动模式可以覆盖所有从中低负载下从零速到中高速区的车速范围，主要适用于第二换挡线以下区间内的驾驶驱动范围如图11中阴影部分所示，FG3更适合于中低速至高速持续中低载荷稳态驾驶工况。
另外，本申请实施例的动力***在车辆上的布置可以有多种形式。例如以下三种纵置机械结构布局，如图12至图14所示，示出了三种纵置机械结构布局。当然，在其它示例中，也可以有其他形式的结构布局，此处不做赘述。
根据本申请实施例的车辆的动力***，可实现发动机和/或第一电机MG1 和/或第二电机动力按照三个不同速比挡位传输的纯电驱动、无极调速混联混动、发动机直驱及并联联动，从而实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
图15是根据本申请一个实施例的动力***的控制方法的流程图。如图15 所示，根据本申请一个实施例的动力***的控制方法，包括：
S101：接收模式切换指令。
S102：根据所述模式切换指令控制所述第一分合组件、第二分合组件、所述第一锁止机构和第二锁止机构的开闭，以使所述动力***切换至相应的工作模式。
根据本申请实施例的动力***的控制方法，可实现发动机和/或第一电机 MG1和/或第二电机动力按照三个不同速比挡位传输的纯电驱动、无极调速混联混动、发动机直驱及并联联动，从而实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
需要说明的是，本申请实施例的动力***的控制方法的具体实现方式与本申请实施例的车辆的动力***的具体实现方式类似，具体请参见***部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本申请的实施例公开了一种车辆，设置有如上述的任意一个实施例所述的车辆的动力***。该车辆可实现发动机和/或第一电机MG1和/或第二电机动力按照三个不同速比挡位传输的纯电驱动、无极调速混联混动、发动机直驱及并联联动，从而实现车辆在不同驾驶工况下的各种不同驱动功能需求，降低车辆能耗、排放，提升驾驶体验。
另外，根据本申请实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种车辆的动力***，其特征在于，包括：
发动机、第一电机和第二电机；
第一行星齿轮至第三行星齿轮，所述第一行星齿轮的齿圈与所述发动机的输出轴相连，所述第一行星齿轮的太阳轮与所述第一电机的输出轴相连，所述第一行星齿轮的行星架与第二行星齿轮的齿圈相连，所述第二行星齿轮的齿圈与所述第三行星齿轮的齿圈相连，所述第二行星齿轮的太阳轮与所述第二电机的输出轴相连，所述第三行星齿轮的行星架与差减总成相连；
第一分合组件和第二分合组件，所述第一行星齿轮的齿圈通过所述第一分合组件选择性地与所述第二行星齿轮的行星架相连，所述第一行星齿轮的太阳轮通过所述第二分合组件选择性地与所述第三行星齿轮的太阳轮相连；
第一锁止机构和第二锁止机构，所述第一锁止机构用于选择性锁止所述第二行星齿轮的行星架的动力输入，所述第二锁止机构用于选择性锁止所述第三行星齿轮的太阳轮的动力输入。
2.根据权利要求1所述的车辆的动力***，其特征在于，还包括：
控制器，所述控制器用于控制所述第一分合组件、第二分合组件、所述第一锁止机构和第二锁止机构的开闭，以使所述动力***切换至相应的工作模式。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的动力***，其特征在于，所述第一锁止机构及所述第二锁止机构同时闭合，所述第一分合组件及第二分合组件打开，所述动力***切换至第一纯电驱动模式。
4.根据权利要求1或2所述的车辆的动力***，其特征在于，所述第一锁止机构、所述第一分合组件及所述第二锁止机构同时闭合，第二分合组件打开，所述动力***切换至第二纯电驱动模式。
5.根据权利要求1或2所述的车辆的动力***，其特征在于，所述第一锁止机构、所述第一分合组件及所述第二分合组件同时闭合，第二锁止机构打开，所述动力***切换至第三纯电驱动模式。
6.根据权利要求1或2所述的车辆的动力***，其特征在于，所述第一锁止机构及所述第二锁止机构同时闭合，所述第一分合组件及所述第二分合组件打开，所述动力***切换至第一无级 调速混联混动驱动模式。
7.根据权利要求6所述的车辆的动力***，其特征在于，所述动力***切换至第一无级调速混联混动驱动模式后，当所述第一电机调速至零速而锁止所述第一电机，所述动力***由所述第一无级 调速混联混动驱动模式进入第一固定速比并联混动或发动机直驱模式。
8.根据权利要求1或2所述的车辆的动力***，其特征在于，所述第一分合组件及所述第二锁止机构同时闭合，所述第一锁止机构与所述第二分合组件打开，所述动力***切换至第二无级 调速混联混动驱动模式。
9.根据权利要求8所述的车辆的动力***，其特征在于，所述动力***切换至第二无级调速混联混动驱动模式后，当所述第二电机调速至零速而锁止所述第二电机，所述动力***由所述第二无级 调速混联混动驱动模式进入第二固定速比并联混动或发动机直驱模式。
10.根据权利要求1或2所述的车辆的动力***，其特征在于，所述第一分合组件与所述第二分合组件同时闭合，所述第一锁止机构及所述第二锁止机构打开，所述动力***切换至第三无级 调速混联混动驱动模式。
11.根据权利要求10所述的车辆的动力***，其特征在于，所述动力***切换至第三无级 调速混联混动驱动模式后，当所述第二电机调速至零速而锁止所述第二电机，所述动力***由所述第三无级 调速混联混动驱动模式进入第三固定速比并联混动或发动机直驱模式。
12.一种动力***的控制方法，其特征在于，所述动力***为根据权利要求1-11任一项所述的车辆的动力***，所述控制方法包括：
接收模式切换指令；
根据所述模式切换指令控制所述第一分合组件、第二分合组件、所述第一锁止机构和第二锁止机构的开闭，以使所述动力***切换至相应的工作模式。
13.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-11任一项所述的车辆的动力***。
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