CN115946516A - 混合动力耦合***、控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合动力耦合***、控制方法和车辆，所述混合动力耦合***包括发动机、驱动电机、发电机、双离合器和传动装置，发电机用于启动发动机和/或向驱动电机供电，双离合器包含第一离合器和第二离合器，第一离合器和第二离合器分别与发动机的输入轴相连，传动装置包括包括同步器以及第一档位齿轮、第二档位齿轮和第三档位齿轮，所述第一离合器与所述第一档位齿轮及所述第二档位齿轮相连，所述第二离合器与所述第三档位齿轮相连，所述同步器设置在所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮之间；使得可以实现至少三个档位，提高了混合动力耦合***的动力性和经济性，通过双离合实现换挡，换挡过程无动力中断，提高换挡的舒适性。

Description

混合动力耦合***、控制方法和车辆

技术领域

本申请涉及车辆的控制技术领域，特别涉及一种混合动力耦合***、一种混合动力耦合***的控制方法、一种车辆。

背景技术

现有的混合动力汽车的动力***包括发动机、驱动电机和传动装置的集成，往往结构复杂，占用空间大，在整车上布置困难，同时混合动力***的控制也较困难。

此外，目前常见的混合动力耦合***普遍采用单一档位的结构，使得整车的动力性和经济性受限。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请的目的在于提供一种混合动力耦合***、控制方法和车辆，混合动力耦合***采用双离合器和同步器实现发动机的多档位变速，提高混合动力耦合***的动力性和经济性。

为了达到上述目的，本申请采取了以下技术方案：

本申请一方面公开了一种混合动力耦合***，包括：

发动机和驱动电机；

发电机，用于启动所述发动机和/或向所述驱动电机供电；

双离合器，包含第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器分别与所述发动机的输入轴相连；

传动装置，包括同步器以及第一档位齿轮、第二档位齿轮和第三档位齿轮，所述第一离合器与所述第一档位齿轮及所述第二档位齿轮相连，所述第二离合器与所述第三档位齿轮相连，所述同步器设置在所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮之间。

本申请的一些实施例中，所述第一离合器包括：

第一连接轴，空套在所述输入轴上；

第一齿轮，设置在所述第一连接轴上，与所述第一档位齿轮啮合；

第二齿轮，设置在所述第一连接轴上，与所述第二档位齿轮啮合；

所述第二离合器包括：

第二连接轴，空套在所述输入轴上，设置于所述第一连接轴与所述输入轴之间；

第三齿轮，设置在所述第二连接轴上，与所述第三档位齿轮啮合；

所述传动装置还包括中间轴，所述第一档位齿轮、所述第二档位齿轮及所述第三档位齿轮设置在所述中间轴上，所述同步器设置在所述中间轴上用以控制所述第一档位齿轮或者所述第二档位齿轮与所述中间轴结合或者分离。

本申请的一些实施例中，所述传动装置还包括设置在所述中间轴上的第四齿轮；

所述混合动力耦合***还包括：

差速器，所述差速器设有第五齿轮，所述第五齿轮与所述第四齿轮啮合。

本申请的一些实施例中，所述混合动力耦合***还包括减速装置，其中，所述减速装置包括：

第三连接轴，

第六齿轮，设置于所述第三连接轴上，与所述第五齿轮啮合；

第七齿轮，设置于所述第三连接轴上，所述驱动电机的输出端设置有第八齿轮，所述第七齿轮与所述第八齿轮啮合。

本申请的一些实施例中，所述驱动电机的输出端设有第八齿轮，所述第八齿轮与所述第三档位齿轮的一端啮合，所述第三档位齿轮的另一端与所述第三齿轮啮合。

本申请的一些实施例中，所述混合动力耦合***还包括第三离合器，所述第三离合器设置于所述发动机与所述双离合器之间，所述发电机固定在所述输入轴远离所述发动机的一端。

本申请另一方面还提供了一种混合动力耦合***的控制方法，用于如上任一项所述的混合动力耦合***，所述控制方法包括：

获取电池电量值、油门开度和车速值；

根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式。

本申请的一些实施方式中，所述根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式的步骤，具体包括：

当混合动力耦合***处于怠速且车辆电池电量低于第一阈值时，控制所述发电机启动所述发动机，所述发动机带动所述发电机发电，以向电池充电，断开所述第一离合器和所述第二离合器，控制所述同步器与所述第一档位齿轮和第二档位齿轮分离，控制所述驱动电机不工作，以进入怠速发电模式；

当车辆电池电量值高于第一阈值且油门开度小于第二阈值时，控制所述发动机、所述发电机不工作，断开所述第一离合器和所述第二离合器，控制所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮分离，启动所述驱动电机，以进入纯电驱动模式；

当车辆电池电量低于第一阈值且油门开度小于第二阈值时，控制所述发电机启动所述发动机，启动后的所述发动机带动所述发电机向电池充电或给所述驱动电机供电，断开所述第一离合器和所述第二离合器，控制所述同步器与所述第一档位齿轮和第二档位齿轮分离，启动所述驱动电机，以进入串联驱动模式；

当车辆油门开度大于第三阈值时，启动所述发动机和所述驱动电机，所述发动机一部分动力用于带动所述发电机发电，以向电池充电或向所述驱动电机供电，另一部动力用于驱动车辆；其中，

当车速高于第五阈值且低于第六阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述同步器与所述第一档位齿轮同步结合，以进入并联一档驱动模式；

当车速高于第六阈值且低于第七阈值时，控制所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述同步器与所述第一档位齿轮和第二档位齿轮均分离，以进入并联二挡驱动模式；

当车速高于第七阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述同步器与所述第二档位齿轮同步结合，以进入并联三挡驱动模式。

本申请的一些实施例中，所述发动机与所述双离合器之间设置有第三离合器，所述根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式的步骤，具体包括：

当电池电量值高于第一阈值，油门开度大于第二阈值且小于第三阈值时，控制所述发动机不工作，所述第三离合器断开，启动所述发电机和所述驱动电机，以进入双电机纯电驱动模式；其中，

当车速低于第四阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器断开，所述同步器与所述第一档位齿轮同步结合，以进入双电机纯电一档驱动模式；

当车速高于第四阈值且低于第五阈值时，控制所述第一离合器断开，所述第二离合器闭合，所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮均分离，以进入双电机纯电二挡驱动模式；

当车速高于第五阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器断开，所述同步器与所述第二档位齿轮同步结合，以进入双电机纯电三挡驱动模式。

本申请另一方面还提供了一种车辆，包括如上任一项所述的混合动力耦合***。

有益效果：

本申请提供了一种混合动力耦合***，通过设置具有至少三个档位齿轮的传动装置与发动机连接，并且在档位齿轮之间设置同步器，发动机与传动装置之间设置双离合器与传动装置连接，通过控制双离合器以及同步器的结合或者断开实现发动机三个档位的切换，提供更宽的速比选择范围，使发动机更合理的运行在高效率区间，提高混合动力***的动力性和经济性。

此外，通过双离合器实现换档，可实现换档过程中车辆无动力中断，提高了换档舒适性。

本申请还提供了一种混合动力耦合***的控制方法，应用于上述混合动力耦合***，通过获取电池电量值、油门开度和车速值于预设值的大小关系，可实现怠速发电、纯电驱动、串联驱动、并联驱动多种工作模式的自动切换，有效降低油耗，提高燃油经济性。

本申请还提供了一种车辆，包括上述混合动力耦合***，具有上述所有优点。

附图说明

图1为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***的连接示意图。

图2为本申请另一实施方式提供的混合动力耦合***的连接示意图。

图3为本申请又一实施方式提供的混合动力耦合***的连接示意图。

图4为本申请再一实施方式提供的混合动力耦合***的连接示意图。

图5为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***怠速发电模式下的连接示意图。

图6为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***纯电驱动模式下的连接示意图。

图7为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***串联驱动模式下的连接示意图。

图8为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***并联一档驱动模式下的连接示意图。

图9为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***并联二挡驱动模式下的连接示意图。

图10为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***并联三挡驱动模式下的连接示意图。

图11为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***双电机纯电一档驱动模式下连接示意图。

图12为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***双电机纯电二挡驱动模式下的连接示意图。

图13为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***双电机纯电三挡驱动模式下的连接示意图。

图14为本申请一实施方式提供的混合动力耦合***的控制方法的控制流程示意图。

主要元件符号说明：1、发动机；11、输入轴；12、第十齿轮；2、驱动电机；21、第八齿轮；22、第一电机轴；3、发电机；31、第九齿轮；32、第二电机轴；4、双离合器；41、第一离合器；411、第一连接轴；412、第一齿轮；413、第二齿轮；42、第二离合器；421、第二连接轴；422、第三齿轮；5、传动装置；51、中间轴；52、同步器；53、档位齿轮；531、第一档位齿轮；532、第二档位齿轮；533、第三档位齿轮；54、第四齿轮；6、差速器；61、第五齿轮；7、减速装置；71、第三连接轴；72、第六齿轮；73、第七齿轮；8、第三离合器；9、减振器。

具体实施方式

本申请提供一种混合动力耦合***、控制方法和车辆，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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申请和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本申请的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且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。因此，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多个该特征。本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

常见的油电混合动力汽车具有发动机和驱动电机，发动机消耗燃油牵引驱动电机消耗动力电池的电能。用于混合动力汽车的混合动力耦合***及其工作模式是提高混合动力汽车整车动力性和经济性的重要因素，混合动力耦合***中发动机或驱动电机保持在最佳工作区运行，能够提高整车的动力性和经济性。

请参阅图1，本申请提供一种混合动力耦合***，包括发动机1、驱动电机2、发电机3、双离合器4和传动装置5；其中，发电机3用于启动发动机1和/或向驱动电机2供电，双离合器4包含第一离合器41和第二离合器42，第一离合器41和第二离合器42分别与发动机1的输入轴11相连，传动装置5包括同步器52以及至少三个档位齿轮53，档位齿轮53包括第一档位齿轮531、第二档位齿轮532和第三档位齿轮533，第一离合器41与第一档位齿轮531及第二档位齿轮532相连，第二离合器42与第三档位齿轮533相连，同步器52设置在第一档位齿轮531和第二档位齿轮532之间。通过控制双离合器4的结合与分离以及同步器52与档位齿轮53的结合与分离，可以实现该混合动力耦合***具有至少三挡变速，使汽车能够保持在最佳工作区间运转，提高混合动力耦合***的动力性和经济性。

第一离合器41和第二离合器42的主动端连接在一起，组成双离合器4，使得换挡过程中无动力中断，提高换挡的舒适性。

值得理解的是，第一离合器41的从动端可以连接一个档位齿轮53，或者两个以上的档位齿轮53；第二离合器42的从动端也可以连接一个档位齿轮53，或者两个以上的档位齿轮53。

如图1所示，进一步的，第一离合器41的从动端连接有第一连接轴411，第一连接轴411上分别设置有第一齿轮412和第二齿轮413，第一齿轮412和第二齿轮413间隔设置，第一齿轮412与第一档位齿轮531相互啮合，第二齿轮413与第二档位齿轮532啮合；以将第一离合器41的动力通过第一齿轮412传递到第一档位齿轮531中，或者通过第二齿轮413传递到第二档位齿轮532中，并通过同步器52控制第一档位齿轮531或第二档位齿轮532与中间轴51的同步结合，使***形成两个不同的传动比，即形成两个不同的档位。第二离合器42的从动端连接有第二连接轴421，第二连接轴421上设置有第三齿轮422，第三齿轮422与第二齿轮413间隔设置，第三齿轮422与第三档位齿轮533啮合，以通过第三齿轮422将第二离合器42的动力传递到第三档位齿轮533，形成***另一个不同的档位；即通过上述设置，混合动力耦合***能够形成三个不同的档位，提高***动力调节的灵活性和经济性。

传动装置5还包括中间轴51，第一档位齿轮531、第二档位齿轮532及第三档位齿轮533设置在所述中间轴51上，同步器52设置在中间轴51上用以控制第一档位齿轮531或者第二档位齿轮532与中间轴51结合或者分离。第一档位齿轮531、第二档位齿轮532和第三档位齿轮533间隔设置在中间轴51上，通过与同步器52和双离合器4的配合，实现三个档位的变换，使得混合动力耦合***在运行过程中具有更宽的速比选择范围，提高整个***的动力性和经济性。

第一连接轴411和第二连接轴421为空心轴，第二连接轴421空套在发动机1的输入轴11上，第一连接轴411空套在第二连接轴421上，使整个***的结构更加紧凑，提高整个***的集成度，有利于各部件的装配且节省空间，提高了车内的空间利用率。

如图1所示，传动装置5还包括设置在中间轴51上的第四齿轮54；混合动力耦合***还包括差速器6，差速器6设有第五齿轮61，第五齿轮61与第四齿轮54相互啮合，使动力能够传递到差速器6中，通过差速器6的驱动半轴传递到驱动轮中，以带动驱动轮运转。

如图1所示，本申请的一种实施方式中，混合动力耦合***还包括减速装置7，其中，减速装置7包括第三连接轴71，以及设置在第三连接轴71上的第六齿轮72和第七齿轮73。第六齿轮72与差速器6上设置的第五齿轮61啮合；驱动电机2的输出端连接有第一电机轴22，该第一电机轴22上设置有第八齿轮21，第八齿轮21与第七齿轮73相互啮合，以将驱动电机2中产生的动力传送到减速装置7中，通过第六齿轮72和第七齿轮73的两级减速再传递到差速器6中，与发动机1产生的动力进行耦合，以实现混合动力驱动的模式。

如图2所示，本申请的另一种实施方式中，为提高***的结构紧凑性，以及简化传动的结构，驱动电机2的输出端设有第一电机轴22，第一电机轴22上设置有第八齿轮21，第八齿轮21与第三档位齿轮533的一端啮合，第三档位齿轮533的另一端与第三齿轮422啮合，即第八齿轮21、第三档位齿轮533和第三齿轮422共面，使得整个***的结构更紧凑，提高空间利用率。

如图3和图4所示，进一步的，混合动力耦合***还包括第三离合器8，第三离合器8设置于发动机1与双离合器4之间，发电机3固定在输入轴11远离发动机1的一端。通过断开第三离合器8，使发动机1与传动装置5断开，可实现双电机纯电驱动的模式，从而降低电机的尺寸和成本，进一步提高整车的动力性和经济性。

进一步的，如图11至13所示，第三离合器8、双离合器4以及同步器52与档位齿轮53的同步结合，可实现双电机纯电驱动的三个不同的传动比，即可实现双电机纯电驱动的三种档位。

进一步的，发电机3的输出端连接有第二电机轴32，第二电机轴32上设置有第九齿轮31，发动机1的输入轴11上远离发动机1的一端设置有第十齿轮12，第十齿轮12与第九齿轮31相互啮合，以将发电机3的动力传递至发动机1，启动发动机1，或者通过双离合器4传递至差速器6，与驱动电机2的动力耦合后传递到驱动轮中，以实现双电机纯电驱动模式。

如图1所示，为了对发动机1的输出进行缓冲和减振，提高发动机1动力输出的稳定性，该混合动力耦合***还包括减振器9，减振器9的输入端与发动机1连接，减振器9的输出端通过输入轴11与双离合器4连接。具体的，减振器9可以为扭转减振器或双质量飞轮。

如图1所示，第一具体的实施例中，混合动力耦合***的发动机1的输入轴11上连接有双离合器4，发动机1与双离合器4之间设置减振器9；输入轴11远离发动机1的一端连接有发电机3，传动装置5设置有中间轴51，中间轴51上设置有三个档位齿轮53，分别为第一档位齿轮531、第二档位齿轮532和第三档位齿轮533。第一离合器41上连接有第一齿轮412和第二齿轮413，第二离合器42上连接有第三齿轮422，第一齿轮412和第一档位齿轮531相互啮合，第二齿轮413与第二档位齿轮532相互啮合，第三齿轮422与第三档位齿轮533相互啮合，同步器52设置在第一档位齿轮531和第二档位齿轮532之间，控制第一档位齿轮531与第二档位齿轮532与中间轴51的结合或断开。中间轴51上还设置有第四齿轮54，第四齿轮54与差速器6传动连接。驱动电机2连接有第一电机轴22，第一电机轴22上设置有第八齿轮21，第八齿轮21与减速装置7啮合，减速装置7的另一端与差速器6啮合。该混合动力耦合***通过双离合器4与同步器52的结合，实现发动机1的三个不同的传动比，提高***的动力性和经济性，通过双离合器4传动，提高了换档的平稳性和舒适性。

如图2所示，第二具体实施例中，混合动力耦合***的发动机1的输入轴11上连接有双离合器4，发动机1与双离合器4之间设置减振器9；输入轴11远离发动机1的一端连接有发电机3，传动装置5设置有中间轴51，中间轴51上设置有三个档位齿轮53，分别为第一档位齿轮531、第二档位齿轮532和第三档位齿轮533。第一离合器41上连接有第一齿轮412和第二齿轮413，第二离合器42上连接有第三齿轮422，第一齿轮412和第一档位齿轮531相互啮合，第二齿轮413与第二档位齿轮532相互啮合，第三齿轮422与第三档位齿轮533相互啮合，同步器52设置在第一档位齿轮531和第二档位齿轮532之间，控制第一档位齿轮531与第二档位齿轮532与中间轴51的结合或断开。中间轴51上还设置有第四齿轮54，第四齿轮54与差速器6传动连接。驱动电机2连接有第一电机轴22，第一电机轴22上设置有第八齿轮21，驱动电机2通过第八齿轮21与第三档位齿轮533啮合，连接在传动装置5上，减少了减速装置7的设置，并且第八齿轮21、第三档位齿轮533和第三齿轮422之间的连接位置设置为同一平面上，进一步提高了产品的结构紧凑性，且简化了结构，克服了现有混合动力汽车及其动力总成尺寸大、占用空间较多、结构复杂的缺点。

如图3所示，第三具体实施例中，混合动力耦合***的发动机1的输入轴11上连接有双离合器4，发动机1与双离合器4之间设置减振器9；发动机1与双离合器4之间设置有第三离合器8；输入轴11远离发动机1的一端连接有发电机3，传动装置5设置有中间轴51，中间轴51上设置有三个档位齿轮53，分别为第一档位齿轮531、第二档位齿轮532和第三档位齿轮533。第一离合器41上连接有第一齿轮412和第二齿轮413，第二离合器42上连接有第三齿轮422，第一齿轮412和第一档位齿轮531相互啮合，第二齿轮413与第二档位齿轮532相互啮合，第三齿轮422与第三档位齿轮533相互啮合，同步器52设置在第一档位齿轮531和第二档位齿轮532之间，控制第一档位齿轮531与第二档位齿轮532与中间轴51的结合或断开。中间轴51上还设置有第四齿轮54，第四齿轮54与差速器6传动连接。驱动电机2连接有第一电机轴22，第一电机轴22上设置有第八齿轮21，第八齿轮21与减速装置7啮合，减速装置7的另一端与差速器6啮合。通过第三离合器8的设置，可以实现双电机驱动的模式，结合双离合器4和同步器52的控制，可实现双电机驱动的三挡控制模式，降低了电机的尺寸和成本，提供了更宽的速比选择范围，提高整车的动力性和经济性。

如图4所示，第四具体实施例中，混合动力耦合***的发动机1的输入轴11上连接有双离合器4，发动机1与双离合器4之间设置减振器9；发动机1与双离合器4之间设置有第三离合器8；输入轴11远离发动机1的一端连接有发电机3，传动装置5设置有中间轴51，中间轴51上设置有三个档位齿轮53，分别为第一档位齿轮531、第二档位齿轮532和第三档位齿轮533。第一离合器41上连接有第一齿轮412和第二齿轮413，第二离合器42上连接有第三齿轮422，第一齿轮412和第一档位齿轮531相互啮合，第二齿轮413与第二档位齿轮532相互啮合，第三齿轮422与第三档位齿轮533相互啮合，同步器52设置在第一档位齿轮531和第二档位齿轮532之间，控制第一档位齿轮531与第二档位齿轮532与中间轴51的结合或断开。中间轴51上还设置有第四齿轮54，第四齿轮54与差速器6传动连接。驱动电机2连接有第一电机轴22，第一电机轴22上设置有第八齿轮21，驱动电机2通过第八齿轮21与第三档位齿轮533啮合，连接在传动装置5上，减少了减速装置7的设置，并且第八齿轮21、第三档位齿轮533和第三齿轮422之间的连接位置设置为同一平面上，进一步提高了产品的结构紧凑性，且简化了结构，克服了现有混合动力汽车及其动力总成尺寸大、占用空间较多、结构复杂的缺点。通过第三离合器8的设置，可以实现双电机驱动的模式，结合双离合器4和同步器52的控制，可实现双电机驱动的三挡控制模式，降低了电机的尺寸和成本，提供了更宽的速比选择范围，提高整车的动力性和经济性。

如图14所示，本申请另一方面还提供了一种混合动力耦合***的控制方法，该控制方法应用于如上任一所述的混合动力耦合***中，通过控制双离合器4的结合与分离、同步器52与档位齿轮53的同步结合与分离，同时控制发动机1、发电机3和驱动电机2的工作状态，可实现怠速发电、纯电驱动、串联驱动、并联驱动、制动能量回收等多种工作模式的切换。该控制方法包括：

步骤S1.获取电池电量值、油门开度和车速值；

步骤S2.根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式。根据上述参数的判断，该***可实现怠速发电、纯电驱动、串联驱动、并联驱动和制动能量回收等工作模式，使混合动力耦合***能够实现在多种工作模式的自动切换，有效降低油耗，提高燃油经济性。

上述方法中，第一阈值用于判断电池电量的高低，第二阈值和第三阈值用于判断油门开度的大小，第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值用于判断车速的高低。本实施例中不对第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的取值范围进行限定，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、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的取值不尽相同。设定好第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值后，则可自动判断***的实际运行参数与预设的阈值的大小关系，并根据判断结果在各种工作模式间自动切换。

具体的，如图5所示，当混合动力耦合***处于怠速且车辆电池电量低于第一阈值时，控制发电机3启动发动机1，发动机1带动发电机3发电，以向电池充电，断开第一离合器41和第二离合器42，控制同步器52与档位齿轮53分离，控制驱动电机2不工作，以进入怠速发电模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路线为：发动机1→输入轴11→第十齿轮12→第九齿轮31→第二电机轴32→发电机3。

需要说明的是，怠速是混合驱动汽车的一种工作状态，指的是发动机在空档情况下运转，发动机怠速时的转速称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。

如图6所示，当车辆电池电量值高于第一阈值且油门开度小于第二阈值时，控制发动机1、发电机3不工作，断开第一离合器41和第二离合器42，控制同步器52与档位齿轮53分离，启动驱动电机2，以进入纯电驱动模式，通过驱动电机2提供驱动轮运转的动力。此时，混合动力耦合***的动力传递路径为：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→第七齿轮73→第三连接轴71→第六齿轮72→第五齿轮61→差速器6→驱动轮。

如图7所示，当车辆电池电量低于第一阈值且油门开度小于第二阈值时，控制发电机3启动发动机1，启动后的发动机1带动发电机3向电池充电或给驱动电机2供电，断开第一离合器41和第二离合器42，控制同步器52与档位齿轮53分离，启动驱动电机2，以进入串联驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路线有两条，第一条为：发动机1→输入轴11→第十齿轮12→第九齿轮31→第一电机轴22→发电机3；第二条为：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→第七齿轮73→第三连接轴71→第六齿轮72→第五齿轮61→差速器6→驱动轮。

当车辆油门开度大于第三阈值时，启动发动机1和驱动电机2，发动机1一部分动力用于带动发电机3发电，以向电池充电或向驱动电机2供电，另一部动力用于驱动车辆；发动机1的部分动力与驱动电机2产生的动力在差速器6中耦合，实现混合动力驱动模式。其中，

如图8所示，当车速高于第五阈值且低于第六阈值时，控制第一离合器41结合，第二离合器42分离，同步器52与第一档位齿轮531同步结合，第一齿轮412与第一档位齿轮531啮合，发动机1的动力通过第一齿轮412传递至第一档位齿轮531，再通过中间轴51传递至差速器6中，驱动电机2的动力通过第一电机轴22和第五齿轮61传递至差速器6中，与驱动电机2传递至差速器6中的动力耦合，通过差速器6的驱动半轴传递至驱动轮中，以进入并联一档驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路线有三条，第一条为：发动机1→输入轴11→发电机3；第二条为：发动机1→第一差速器6→第一齿轮412→第一档位齿轮531→中间轴51→差速器6→驱动轮；第三条为：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→减速装置7→差速器6→驱动轮。

如图9所示，当车速高于第六阈值且低于第七阈值时，控制第一离合器41分离，第二离合器42结合，同步器52与档位齿轮53均分离，第三齿轮422与第三档位齿轮533啮合，发动机1的部分动力通过第三齿轮422传递至第三档位齿轮533，再通过中间轴51传递至差速器6；同时，驱动电机2的动力通过第一电机轴22传递至差速器6，与发动机1的传递至差速器6中的动力耦合后，通过差速器6的驱动半轴传递至驱动轮，以进入并联二挡驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路径有三条，第一条为：发动机1→输入轴11→发电机3；第二条为：发动机1→第二离合器42→第三齿轮422→第三档位齿轮533→中间轴51→差速器6→驱动轮；第三条为：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→减速装置7→差速器6→驱动轮。

如图10所示，当车速高于第七阈值时，控制第一离合器41结合，第二离合器42分离，同步器52与第二档位齿轮532同步结合，第二齿轮413与第二档位齿轮532啮合，发动机1的部分动力通过第二齿轮413传递至第二档位齿轮532，再通过中间轴51传递至差速器6；同时，驱动电机2的动力通过第一电机轴22传递至差速器6，与发动机1的传递至差速器6中的动力耦合后，通过差速器6的驱动半轴传递至驱动轮，以进入并联三挡驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路径有三条，第一条为：发动机1→输入轴11→发电机3；第二条为：发动机1→第一离合器41→第二齿轮413→第二档位齿轮532→中间轴51→差速器6→驱动轮；第三条为：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→减速装置7→差速器6→驱动轮。

值得理解的是，上述驱动模式中，若发动机1与双离合器4之间设置有第三离合器8，则第三离合器8处于结合状态，使发动机1与双离合器4的主动端连接为通路。

进一步的，发动机1与双离合器4之间设置有第三离合器8，此时，该混合动力耦合***通过第三离合器8控制发动机1与发电机3之间的通断，能够实现发电机3与驱动电机2双电机纯电驱动模式，降低电机的尺寸和成本，进一步提高整车的动力性和经济性。

具体的，当电池电量值高于第一阈值，油门开度大于第二阈值且小于第三阈值时，控制发动机1不工作，第三离合器8断开，启动发电机3和驱动电机2，进入双电机纯电驱动模式；结合双离合器4与同步器52的控制，该双电机纯电驱动模式也可以实现多档位的控制，适应更多的使用场景。其中，

如图11所示，当车速低于第四阈值时，控制第一离合器41结合，第二离合器42断开，同步器52与第一档位齿轮531同步结合，第一齿轮412与第一档位齿轮531啮合，将发电机3的动力传递至中间轴51，再通过第四齿轮54传递至差速器6中；驱动电机2的动力通过第一电机轴22和第八齿轮21传递至差速器6中，与发电机3传递至差速器6中的动力耦合，然后通过差速器6的驱动半轴传递至驱动轮中，以进入双电机纯电一档驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路径有两条，第一条为：发电机3→输入轴11→第一差速器6→第一齿轮412→第一档位齿轮531→中间轴51→差速器6→驱动轮；第二条：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→减速装置7→差速器6→驱动轮。

如图12所示，当车速高于第四阈值且低于第五阈值时，控制第一离合器41断开，第二离合器42闭合，同步器52与档位齿轮53均分离，第三齿轮422与第三档位齿轮533啮合，将发电机3的动力传递至中间轴51，再通过第四齿轮54传递至差速器6中；驱动电机2的动力通过第一电机轴22和第八齿轮21传递至差速器6中，与发电机3传递至差速器6中的动力耦合，然后通过差速器6的驱动半轴传递至驱动轮中，以进入双电机纯电二挡驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路径有两条，第一条为：发电机3→输入轴11→第二差速器6→第三齿轮422→第三档位齿轮533→中间轴51→差速器6→驱动轮；第二条：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→减速装置7→差速器6→驱动轮。

如图13所示，当车速高于第五阈值时，控制第一离合器41结合，第二离合器42断开，同步器52与第二档位齿轮532同步结合，第二齿轮413与第二档位齿轮532啮合，将发电机3的动力传递至中间轴51，再通过第四齿轮54传递至差速器6中；驱动电机2的动力通过第一电机轴22和第八齿轮21传递至差速器6中，与发电机3传递至差速器6中的动力耦合，然后通过差速器6的驱动半轴传递至驱动轮中，以进入双电机纯电三挡驱动模式。此时，混合动力耦合***的动力传递路径有两条，第一条为：发电机3→输入轴11→第一差速器6→第二齿轮413→第二档位齿轮532→中间轴51→差速器6→驱动轮；第二条：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→减速装置7→差速器6→驱动轮。

上述驱动模式中，若第八齿轮21直接与第三档位齿轮533啮合，省略减速装置7时，驱动电机2与驱动轮之间的动力传递路径为：驱动电机2→第一电机轴22→第八齿轮21→第三档位齿轮533→第四齿轮54→第五齿轮61→差速器6→驱动轮。简化了传动结构，提高***的结构紧凑性。

进一步的，汽车制动时，驱动电机2产生制动力矩制动车轮，同时其电机绕组中将产生感应电流向电池充电，实现制动能量的回收。因此，混合动力耦合***的控制方法还包括：

步骤S3.在制动时，控制驱动电机2产生制动力矩并且在绕组中产生感应电流以向电池充电。

以上工作模式以表格体现，如下表所示：

本申请另一方面还提供了一种车辆，该车辆具体为一种混合动力汽车，设置有混合动力耦合***，该混合动力耦合***为上述任一项所述的***，且可以实现如上所述的怠速发电模式、纯电驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式等。

综上所述，本申请通过双离合器与同步器的设置，实现了三个档位的切换，提供更宽的速比选择范围，发动机能够更合理地运行在高效率区间，提高了整车的动力性和经济性；

可以实现怠速发电、纯电驱动、串联驱动、并联驱动、制动能量回收等多种工作模式的自动切换，有效降低能耗，提高燃油经济性；

通过将第一离合器和第二离合器集成为双离合器，提高了结构的紧凑性，且实现换挡过程中车辆无动力中断，提高了换挡的舒适性；

输入轴、第二连接轴和第一连接轴依次套接在一起，以及驱动电机通过第八齿轮直接与第三档位齿轮啮合，并使第三档位齿轮与第三齿轮的连接位置以及第三档位齿轮与第八齿轮的连接位置共面，提高了***的结构紧凑性，减小了产品的尺寸，节省了空间，便于各器件的布局，克服了现有混合动力汽车及其动力总成尺寸空间、结构复杂等缺点。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本申请的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合动力耦合***，其特征在于，包括：

发动机和驱动电机；

发电机，用于启动所述发动机和/或向所述驱动电机供电；

双离合器，包含第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器分别与所述发动机的输入轴相连；

传动装置，包括同步器以及第一档位齿轮、第二档位齿轮和第三档位齿轮，所述第一离合器与所述第一档位齿轮及所述第二档位齿轮相连，所述第二离合器与所述第三档位齿轮相连，所述同步器设置在所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮之间。

2.根据权利要求1所述的混合动力耦合***，其特征在于，

所述第一离合器包括：

第一连接轴，空套在所述输入轴上；

第一齿轮，设置在所述第一连接轴上，与所述第一档位齿轮啮合；

第二齿轮，设置在所述第一连接轴上，与所述第二档位齿轮啮合；

所述第二离合器包括：

第二连接轴，空套在所述输入轴上，设置于所述第一连接轴与所述输入轴之间；

第三齿轮，设置在所述第二连接轴上，与所述第三档位齿轮啮合；

所述传动装置还包括中间轴，所述第一档位齿轮、所述第二档位齿轮及所述第三档位齿轮设置在所述中间轴上，所述同步器设置在所述中间轴上用以控制所述第一档位齿轮或者所述第二档位齿轮与所述中间轴结合或者分离。

3.根据权利要求2所述的混合动力耦合***，其特征在于，所述传动装置还包括设置在所述中间轴上的第四齿轮；

所述混合动力耦合***还包括：

差速器，所述差速器设有第五齿轮，所述第五齿轮与所述第四齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的混合动力耦合***，其特征在于，所述混合动力耦合***还包括减速装置，其中，所述减速装置包括：

第三连接轴，

第六齿轮，设置于所述第三连接轴上，与所述第五齿轮啮合；

第七齿轮，设置于所述第三连接轴上，所述驱动电机的输出端设置有第八齿轮，所述第七齿轮与所述第八齿轮啮合。

5.根据权利要求3所述的混合动力耦合***，其特征在于，所述驱动电机的输出端设有第八齿轮，所述第八齿轮与所述第三档位齿轮的一端啮合，所述第三档位齿轮的另一端与所述第三齿轮啮合。

6.根据权利要求4或5所述的混合动力耦合***，其特征在于，所述混合动力耦合***还包括第三离合器，所述第三离合器设置于所述发动机与所述双离合器之间，所述发电机固定在所述输入轴远离所述发动机的一端。

7.一种混合动力耦合***的控制方法，用于如权利要求1至6任一项所述的混合动力耦合***，其特征在于，所述控制方法包括：

获取电池电量值、油门开度和车速值；

根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式。

8.根据权利要求7所述的混合动力耦合***的控制方法，其特征在于，所述根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式的步骤，具体包括：

当混合动力耦合***处于怠速且车辆电池电量低于第一阈值时，控制所述发电机启动所述发动机，所述发动机带动所述发电机发电，以向电池充电，断开所述第一离合器和所述第二离合器，控制所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮分离，控制所述驱动电机不工作，以进入怠速发电模式；

当车辆电池电量值高于第一阈值且油门开度小于第二阈值时，控制所述发动机、所述发电机不工作，断开所述第一离合器和所述第二离合器，控制所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮分离，启动所述驱动电机，以进入纯电驱动模式；

当车辆电池电量低于第一阈值且油门开度小于第二阈值时，控制所述发电机启动所述发动机，启动后的所述发动机带动所述发电机向电池充电或给所述驱动电机供电，断开所述第一离合器和所述第二离合器，控制所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮分离，启动所述驱动电机，以进入串联驱动模式；

当车辆油门开度大于第三阈值时，启动所述发动机和所述驱动电机，所述发动机一部分动力用于带动所述发电机发电，以向电池充电或向所述驱动电机供电，另一部动力用于驱动车辆；其中，

当车速高于第五阈值且低于第六阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述同步器与所述第一档位齿轮同步结合，以进入并联一档驱动模式；

当车速高于第六阈值且低于第七阈值时，控制所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮均分离，以进入并联二挡驱动模式；

当车速高于第七阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述同步器与所述第二档位齿轮同步结合，以进入并联三挡驱动模式。

9.根据权利要求7所述的混合动力耦合***的控制方法，其特征在于，所述发动机与所述双离合器之间设置有第三离合器，所述根据电池电量值与第一阈值的大小关系、油门开度与第二阈值和第三阈值的大小关系以及车速值与第四阈值、第五阈值、第六阈值和第七阈值的大小关系，确定混合动力耦合***的工作模式的步骤，具体包括：

当电池电量值高于第一阈值，油门开度大于第二阈值且小于第三阈值时，控制所述发动机不工作，所述第三离合器断开，启动所述发电机和所述驱动电机，以进入双电机纯电驱动模式；其中，

当车速低于第四阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器断开，所述同步器与所述第一档位齿轮同步结合，以进入双电机纯电一档驱动模式；

当车速高于第四阈值且低于第五阈值时，控制所述第一离合器断开，所述第二离合器闭合，所述同步器与所述第一档位齿轮和所述第二档位齿轮均分离，以进入双电机纯电二挡驱动模式；

当车速高于第五阈值时，控制所述第一离合器结合，所述第二离合器断开，所述同步器与所述第二档位齿轮同步结合，以进入双电机纯电三挡驱动模式。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的混合动力耦合***。

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