CN210174609U - 混合动力汽车及其动力***和传动*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种混合动力汽车及其动力***和传动***。其中，混合动力传动***，在用于传动连接行星齿轮机构的太阳轮与第一电机的第二动力输入轴设置有锁止机构，通过该锁止机构可以选择性地切断第一电机输入太阳轮的动力，和/或，选择性地将行星齿轮机构的太阳轮与其输入端传动连接或者断开连接，从而可以将发动机的动力经过功率分流后联动输出或者单独输出，可以简化驾驶模式，有利于控制混合动力汽车的制造成本。混合动力***，包括：发动机、第一电机、第二电机以及上述混合动力传动***。混合动力汽车，包括：第一车桥、第二车桥和上述混合动力***。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车及其动力***和传动***。
背景技术
纯电动汽车在短期内很难解决其动力电池带来的整车成本增加、里程困扰、充电时间长、电池寿命及安全等诸多问题，而混动动力汽车由于具备长驾驶里程、低油耗、低排放、无充电困扰等诸多优势，混动汽车正越来越受到市场青睐。混动汽车按驱动方式一般分为两轮驱动和四轮驱动两大类，由于两轮驱动具有机械结构相对简单、车内空间比较宽敞、动力传递效率高等优点而被广泛的应用。
现有的混动汽车，一般采用基于双电机的无级电传动变速(electronicContinuously Variable Transmission，简称eCVT)混合动力总成传动***。例如，丰田普锐斯混合动力基于行星齿轮结构的混动无级变速箱在全速范围内采用串并混联驱动；本田的iMMD集成混动传动***采用了简单的单级减速加一个电控离合器，通过匹配大功率大扭矩驱动电机及发电机，更加简易实效地实现了eCVT的强混功能；通用第二代Voltec2混动技术采用双行星齿轮复合动力分流混动技术。
但是，丰田普锐斯混合动力驱动在高速工况节油效率下降，低速牵引驱动能力较不足；本田的iMMD集成混动传动***因受限于单级减速机械机构，在中低速持续重载爬坡、高速持续超车等工况下动力性能较弱；通用第二代Voltec2混动技术结构复杂，混动总成成本较高。
实用新型内容
本实用新型提供一种混合动力驱动***及汽车，以解决现有的eCVT双电机混动变速箱技术中存在的部分技术问题，以便两轮驱动车在高速直驱模式下，不仅可以兼顾动力性，还能提高整体混动***效率。
本实用新型的第一方面，提供一种混合动力传动***，包括：行星齿轮机构、第一动力输入轴、第二动力输入轴、锁止机构、减速器、变速器以及动力输出机构；
所述行星齿轮机构包括：太阳轮、齿圈和行星架；
所述齿圈和行星架的其中一个作为所述行星齿轮机构的输入端，用于通过所述第一动力输入轴与发动机传动连接；所述齿圈和行星架的另外一个作为所述行星齿轮机构的输出端，用于通过所述减速器与所述动力输出机构的第一输入端传动连接；
所述太阳轮用于通过所述第二动力输入轴与第一电机传动连接；所述第二动力输入轴设置有锁止机构；
所述锁止机构，被配置成至少用于选择性地切断所述第一电机输入到所述太阳轮的动力以及选择性地将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接或断开连接中的一种；
所述动力输出机构的第二输入端，用于通过所述变速器与第二电机传动连接；
所述动力输出机构的输出端，用于驱动两驱汽车的一个车桥运动。
根据本实用新型一实施例，所述锁止机构为用于选择性地将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接的离合器。
根据本实用新型的一实施例，所述锁止机构为用于选择性地切断所述第一电机的动力输出给所述太阳轮的制动器。
根据本实用新型的一实施例，所述锁止机构包括：离合器和制动器，所述离合器用于选择性地将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接或断开连接，所述制动器用于选择性地切断所述第一电机的动力输出给所述太阳轮。
根据本实用新型的一实施例，所述制动器切断所述第一电机输入到所述太阳轮的动力，所述离合器将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接，以单独将所述发动机的动力通过所述行星齿轮传动机构和所述减速器输出给所述动力输出机构的第一输入端。
根据本实用新型的一实施例，所述制动器允许所述第一电机的动力输入到所述太阳轮，所述离合器将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接，以将所述发动机和所述第一电机并联联动后的动力输出给所述动力输出机构的第一输入端。
根据本实用新型的一实施例，所述制动器允许所述第一电机的动力输入到所述太阳轮，所述离合器将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端断开连接，以将所述发动机的动力经所述第一电机进行功率分流后输出给所述动力输出机构的第一输入端。
根据本实用新型的一实施例，所述变速器包括：中间输出轴，设置在所述中间输出轴上的一挡输出齿轮和中间输出齿轮，用于与所述第二电机传动连接的第三动力输入轴，以及，设置在所述第三动力输入轴上的一挡输入齿轮；
所述一挡输出齿轮与所述一挡输入齿轮啮合，所述中间输出齿轮与所述动力输出机构的第二输入端传动连接。
根据本实用新型的一实施例，所述变速器还包括：设置在所述第三动力输入轴上的换挡同步器；所述换挡同步器用于选择性地将所述一挡输入齿轮与所述第三动力输入轴传动连接或者断开连接。
根据本实用新型的一实施例，所述变速器还包括：设置在所述中间输出轴上的二挡输出齿轮，以及，设置在所述第三动力输入轴上二挡输入齿轮，所述二挡输出齿轮与所述二挡输入齿轮啮合；
所述换挡同步器用于选择性地将所述一挡输入齿轮和所述二挡输入齿轮中的一个与所述第三动力输入轴传动连接或者将所述一挡输入齿轮和所述二挡输入齿轮与所述第三动力输入轴断开连接。
根据本实用新型的一实施例，所述行星齿轮机构的输入端为齿圈，所述行星齿轮机构的输出端为行星架；或者，所述行星齿轮机构的输入端为行星架，所述行星齿轮机构的输出端为齿圈。
根据本实用新型的一实施例，所述减速器包括：中间动力输入轴；套装在所述中间动力输入轴上的第一减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接；
中间传输轴；套装在所述中间传输轴上的减速齿轮机构，所述减速齿轮机构同时与所述第一减速齿轮和所述动力输出机构的第一输入端传动连接。
根据本实用新型的一实施例，所述减速齿轮机构包括：第二减速齿轮和第三减速齿轮，所述第二减速齿轮与所述第一减速齿轮传动连接，所述第三减速齿轮与所述动力输出机构的第一输入端传动连接。
根据本实用新型的一实施例，所述中间动力输入轴为空心轴，所述第二动力输入轴穿设在所述空心轴内。
根据本实用新型的第二方面，提供一种混合动力***，包括：发动机、第一电机、第二电机以及上述混合动力传动***；
所述发动机通过所述混合动力传动***的第一动力输入轴与行星齿轮机构的行星架和齿圈的其中一个传动连接；
所述第一电机通过所述混合动力传动***的第二动力输入轴与行星轮传动连接；
所述混合动力传动***的动力输出机构的输出端用于驱动两驱汽车的第一车桥或第二车桥运动。
根据本实用新型的一实施例，所述汽车还包括差速器，所述动力输出机构的输出端通过所述差速器驱动所述第一车桥或第二车桥运动。
根据本实用新型第三方面，提供一种混合动力汽车，包括：第一车桥、第二车桥以及上述混合动力***。
本实用新型混合动力汽车及其动力***和传动***，通过锁止机构选择性地将发动机与行星齿轮机构的输入端传动连接或者断开连接，和/或，切断第一电机输入太阳轮的动力，从而可以将发动机动力经过功率分流后联动输出或者单独输出，不仅可以满足混合动力汽车在不同驾驶工况下选择合理的动力输出模式，提高汽车的节油率、驾驶性能以及动力性能，而且还可以有利的控制混合动力汽车的制造成本。
附图说明
通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：
图1为本实用新型实施例一提供的一种混合动力***的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的另一种混合动力***的结构示意图；
图3为本实用新型实施例二提供的一种混合动力***的结构示意图；
图4为本实用新型实施例二提供的另一种混合动力***的结构示意图；
图5为本实用新型实施例三提供的一种混合动力***的结构示意图；
图6为本实用新型实施例三提供的另一种混合动力***的结构示意图；
图7为本实用新型实施例四提供的一种混合动力***的结构示意图；
图8为本实用新型实施例四提供的另一种混合动力***的结构示意图；
图9为本实用新型实施例五提供的一种混合动力***的结构示意图；
图10为本实用新型实施例五提供的另一种混合动力***的结构示意图。
附图标记说明：
10：混合动力***；11：发动机ICE；12：减震阻尼器；
20：减速器；
30：变速器；
100：第一动力输入轴；102：行星齿轮机构PGS；
200：第二动力输入轴；201：第一电机MG1；202：离合器CL；203：制动器BK；
300：第三动力输入轴；301：第二电机MG2；302：一挡输入齿轮；303：换挡同步器SY；304：二挡输入齿轮；
400：中间传输轴；401：第二减速齿轮；402：第三减速齿轮；
500：中间输出轴；501：一挡输出齿轮；502：中间输出齿轮；503：二挡输出齿轮；
600：最终输出轴；601：最终主减速齿轮；602：最终差速器；
700：中间动力输入轴；701：第一减速齿轮。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，该实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型是基于双电机的无级电传动变速eCVT混合动力总成传动***进行的改进，应用于两驱混合动力汽车中，以改善车辆在不同驾驶工况下的动力输出。总体上来说，本实用新型的混合动力传动***包括：行星齿轮机构、第一动力输入轴、第二动力输入轴、锁止机构、减速器、变速器以及动力输出机构。其中，行星齿轮机构包括：太阳轮、行星架和齿圈；行星架和齿圈的其中一个(例如行星架)作为该行星齿轮机构的第一输入端，该第一输入端通过第一动力输入轴与发动机传动连接；太阳轮则作为该行星齿轮机构的第二输入端，其通过第二动力输入轴与第一电机传动连接，以便第一电机可以将动力输入到该行星齿轮机构中；行星架和齿圈的另外一个(例如齿圈)作为该行星齿轮机构的输出端，该输出端通过减速器与动力输出机构的第一输入端传动连接。
第二动力输入轴设置有锁止机构，该锁止机构被配置成至少用于选择性地切断该第一电机输入到该太阳轮的动力以及选择性地将该太阳轮与该行星齿轮机构的输出端传动连接或断开连接中的一种；换句话说，该锁止机构可以仅用于选择性地切断该第一电机输入到该太阳轮的动力，或者可以仅用于选择性地将该太阳轮与该行星齿轮机构的输出端传动连接或断开连接，还可以用于选择性地切断该第一电机输入到该太阳轮的动力、并选择性地切断该第一电机输入到该太阳轮的动力。
变速器的输入端与第二电机传动连接，变速器的输出端则与动力输出机构的第二输入端传动连接。动力输出机构的输出端输出的动力则用来驱动混合动力汽车的前桥或者后桥。
本实用新型的混合动力传动***，通过在传动连接第一电机和太阳轮的第二动力输入轴设置锁止机构，可以选择性地切断第一电机输入到太阳轮的动力，和/或，选择性地将太阳轮与作为行星齿轮机构的输出端的齿圈或者行星架传动连接或断开连接，从而可以根据不同驾驶工况输出不同的动力。例如，可以单独输出发动机动力，也可以将发动机的动力通过第一电机进行功率分流后输出，还可以将发动机和第一电机的动力并联联动后同时输出。此外，第二电机的动力可以独立输出给动力输出机构。因此，可以满足两驱混合动力汽车在不同驾驶工况的动力需求。
为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图介绍本实用新型几个可选地实施方式。
实施例一
图1为本实施例提供的一种混合动力***的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的混合动力动力***10包括：发动机ICE 11、第一动力输入轴100、第二动力输入轴200、行星齿轮机构PGS 102、第一电机MG1 201、减速器20、第二电机MG2 301、离合器CL 202、变速器30、最终主减速齿轮601、最终输出轴600以及最终差速器602。
具体的，发动机ICE 11通过第一动力输入轴100与行星齿轮机构102的齿圈传动连接，在第一动力输入轴上100上还可以设置减震阻尼器12。第一电机MG2 201通过第二动力输入轴200与行星齿轮机构PGS 102的太阳轮传动连接，且该第二动力输入轴200设置有离合器CL 202，该离合器CL 202则用于选择性地将行星齿轮机构PGS 102的行星架与太阳轮传动连接或断开连接。
行星齿轮机构PGS 102的行星架将动力输出到减速器20，经过减速增扭后输出到最终主减速输出齿轮601，然后经过最终输出轴600输出到最终差速器602，以驱动前桥或者后桥。当然，在本实施例中，动力输出机构并不限于本实施例中的最终主减速齿轮601、最终输出轴600和最终差速器602，可以根据实际需要采用任意合适的结构，例如，在某些示例中，也可以省略差速器602。
应当理解，由于本实施例的第一电机MG2 201通过第二动力输入轴200与行星齿轮机构PGS 102的太阳轮传动连接，并且该第二动力输入轴200还设置有可选择性地将行星齿轮机构PGS 102的行星架与太阳轮传动连接或断开连接的离合器CL 202，从而可实现发动机ICE 11的动力单独输出、或者发动机ICE 11的动力与第一电机MG1 201的动力并联联动后输出、或者发动机ICE 11的动力经第一电机MG1 201功率分流后输出。
在本实施例中，减速器20采用两级齿轮减速器，其包括：中间动力输入轴700、第一减速齿轮701、中间传输轴400、第二减速齿轮401、第三减速齿轮402。其中，第一减速齿轮701套装在中间动力输入轴700上，并且该第一减速齿轮701与行星齿轮机构PGS 102的行星架传动连接；第二减速齿轮401和第三减速齿轮402套装在中间传输轴400上，且该第二减速齿轮401与第一减速齿轮701啮合；第三减速齿轮402则与最终主减速齿轮601啮合，以便将动力输出给动力输出机构。
应当理解，在某些示例中，中间输出轴400上也可以套设其他减速机构，通过该减速机构实现与第一减速齿轮701和最终主减速齿轮601的传动连接。例如，在下文中记载了通过第二减速齿轮401同时与第一减速齿轮701和最终主减速齿轮601啮合的减速机构。
在本实施例中，第二电机MG2 301通过第三动力输入轴300与变速器30的输入端传动连接，该变速器30的输出端与最终主减速齿轮601传动连接，从而第二电机MG2 301的动力可以经过动力输出机构传递给前桥或者后桥，以驱动该前桥或者后桥运动。可选地，中间动力输入轴700为空心轴，第二动力输入轴200穿设在该空心轴内。
在本实施例中，变速器30采用一挡齿轮变速机构，其包括：与第二电机MG2 301传动连接的第三动力输入轴300，套装在该动力输入轴300上的一挡输入齿轮302，中间输出轴500，套装在该中间输出轴500上的一挡输出齿轮501；其中，一挡输出齿轮501与一挡输入齿轮302啮合，以便将第二电机MG2 301的动力输出给动力输出机构。
本实施例的混合动力***在工作时，通过选择性地控制离合器CL 202的开闭状态，发动机ICE 11的动力可以通过行星齿轮机构PGS 102的行星架独立输出到减速器20，或者也可以在行星齿轮机构PGS 102内与第一电机MG1201的动力进行并联联动后再将联动动力通过行星架输出到减速器20，或者还可以经过第一电机MG1 201进行功率分流后将部分动力通过行星架输出到减速器20。从行星架输出的动力经过减速器20的减速增扭后，通过最终主减速齿轮601、最终输出轴600和最终差速器603驱动前桥或后桥运动。换句话说，通过选择性地控制离合器CL 202的开闭状态，可以控制从行星齿轮机构PGS 102的行星架输出给减速器20的动力。
而且，第二电机MG2 301的动力可以独立地经过第三动力输入轴300与变速器30输出给最终主减速齿轮601。具体而言，变速器30可以通过啮合在一起的一挡输入齿轮302和一挡输出齿轮501将第二电机MG2 301的动力减速增扭后输出到最终主减速齿轮601。
由此可见，本实施例可选择性地控制第一动力输入轴100及第二动力输入轴200的动力联动状态；第二电机MG2 301可提供发动机ICE 11及第一电机MG1 201工作模式切换时的扭矩中断补偿；同样，发动机ICE11和/或第一电机MG1 201可提供第二电机MG2 301换挡期间的扭矩中断补偿，提升驾驶平顺性。
下面详细描述本实用新型的用于车辆的混合动力动力***10可实现的驱动模式。为便于解释本实用新型的混合动力***10的驱动模式，下表1给出了示例性的驱动模式，在此假定一般混合动力HEV及插电混合动力PHEV采用统一动力平台。在以下示例中，混动功能主要包括两个动力分区：全速功率分流eCVT、中高速并联混动PH，另外混动驱动区域内部提供稳态巡航下的中高速发动机高效直驱MED模式，驱动模式区域之间相互交替重叠。应当理解，表1仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
表1
请参见表1，在第一行的纯电动模式(1-EV1模式)下，离合器CL 202处于打开状态。发动机ICE 11处于停机静止状态，第二电机MG2 301负责驱动，第一电机MG1 201处于在空转0Nm模式。受限于整车动力电池的放电功率，对于一般混合动力汽车HEV应用，1-EV1模式可以仅用于低速工况。对于插电混动汽车PHEV应用，车载动力电池具有更大放电功率，1-EV1模式下，车速仅受限于行星齿轮机构20的太阳轮及第二电机MG2 301的最高转速限制。
在表1第二行的功率分流模式(2-ECVT模式)下，离合器CL 202处于打开状态。发动机ICE 11动力经过第一电机MG1 201调速功率分流，发动机ICE 11经过功率分流后的部分动力经过行星齿轮机构的机械传递路径直接输出到行星齿轮机构PGS 102的行星架，再经过减速器20减速增扭后输出。发动机ICE 11经过功率分流后的其余动力经第一电机MG1201将机械能转化为电能，可以用于对车载动力电池充电，或者可以直接输出给第二电机MG2 301作为驱动用电能。应当理解，通过合理配置行星齿轮机构PGS 102与减速器20的速比，行星齿轮机构PGS 102可实现发动机ICE 11在全速范围内的动力分流控制。
在表1第三行的并联混动模式和第四行的纯发动机直驱模式(3-HPH模式及4-HDED模式)下，离合器CL 202处于关闭状态。发动机ICE 11动力通过行星齿轮机构PGS 102的齿圈与行星架的速比(k+1)/k减速增扭后输出到行星齿轮机构PGS 102的行星架，再经减速器20减速增扭后输出到最终主减速输出齿轮601，并与第一电机MG1 201动力经变速器30经增扭后与第二电机MG2 301在最终主减速齿轮601进行并联联动。该3-HPH模式及4-HDED模式适用于中高速区的中高速或中高速稳态巡航驾驶驱动工况，由于发动机ICE 11动力全部经机械传输途径输出，不经过第一电机MG1 201动力分流，从而提升混合动力***的整体效率。此外，由于第一电机MG1 201或第二电机MG2 301可随时并联联动，可间歇地提供辅助性超车瞬态加速动力或短时滑行回馈制动功能，发动机ICE 11可持续保持高效稳态输出，有利于改善发动机油耗及排放。
可以理解，在上述各模式下，由于第二电机MG2 301动力传输途径完全独立于发动机ICE11及第一电机MG1 201的动力传输途径，第二电机MG2301可以在全速范围内提供驾驶所需要的瞬态及稳态动力需求，如瞬态超车，并且可以在各种驱动模式切换过程中为发动机ICE11及第一电机MG1 201提供动力补偿。
可选地，图2为本实施例提供的另一种混合动力***的结构示意图，其与图1的区别在于，发动机ICE 11通过第一动力输入轴100与行星齿轮机构PGS 102的行星架传动连接；相应的，行星齿轮机构PGS 102的齿圈与减速器20传动连接；并且，设置于第二动力输入轴200的离合器CL 202被替换成制动器BK 203，该制动器BK 203用于选择性地切断第一电机MG1 201输入到太阳轮的动力，下表2给出了其示例性的驱动模式。
表2
本实施例的混合动力***，驾驶模式简单，适宜于应用在对成本要求比较严格的车型上。
实施例二
图3是本实施例提供的混合动力***的结构示意图，其与图1的区别在于，变速器30还包括有设置在第三动力输出轴300上的换挡同步器SY 303的，以此来实现第二电机MG2301在高速稳态下的脱挡控制，保证动力性的需求，使得第二电机MG2 301可在发动机高速稳态直驱模式下实现脱挡。下表2给出了示例性的驱动模式。
表3
由表2可以看出，其与表1的区别在于换挡同步器SY 303在1-EV1和2-ECVT模式下处于在挡状态，在2-HPH模式和4-HDED模式下处于空挡状态。
可选地，图4为本实施例提供的另一种混合动力***的结构示意图，其与图3的区别在于，发动机ICE 11通过第一动力输入轴100与行星齿轮机构PGS 102的行星架传动连接；相应的，行星齿轮机构PGS 102的齿圈与减速器20传动连接；并且，设置于第二动力输入轴200的离合器CL 202被替换成制动器BK 203，该制动器BK 203用于选择性地切断第一电机MG1 201输入到太阳轮的动力，下表4给出了相应的驱动模式。
表4
本实施例的混合动力***，驾驶模式简单，适宜于应用在对成本要求比较严格的车型上。
实施例三
图5是本实施例提供的一种混合动力***的结构示意图，其与图3的区别在于，变速器30还包括二挡输入齿轮304和二挡输出齿轮503，其中，二挡输入齿轮304套设在第三动力输入轴300上，与该二挡输入齿轮304啮合的二挡输出齿轮503则套装在中间输出轴500上。换挡同步器SY 303可以选择性地将一挡输出齿轮501和中间输出齿轮502中的一个与动力输入轴300传动连接、或者将一挡输出齿轮501和中间输出齿轮502均与动力输入轴300断开连接。换句话说，本实施例的变速器30为两挡齿轮变速机构。下表5给出了示例性的驱动模式。
表5
请参见表5，在第一行和第二行的纯电动模式(1-EV1模式及2-EV2模式)下，离合器CL 202处于打开状态，换挡同步器SY 303处于一挡或二挡位置。发动机ICE 11处于停机静止状态，第二电机MG2 301负责驱动，第一电机MG1 201处于在空转0Nm模式。
需要说明的是，由于第二电机MG2 301具备可选择的两挡减速增扭输出，为满足整车动力性能及爬坡能力，可以降低第二电机MG2 301的扭矩需求，这有利于减少第二电机MG2 301的体积、重量级成本；同时在高速区域第二电机MG2 301可仅保持在二挡位置，有利于提升第二电机MG2 301***的控制效率，并可改善整个动力总成在高速区域运行的效率。
在表5第三行和第四行的功率分流模式(3-ECVTL模式及4-ECVTH模式)下，离合器CL 202处于打开状态、换挡同步器SY 303处于一挡或二挡位置。发动机ICE 11动力经过第一电机MG1 201调速功率分流，发动机ICE11经过功率分流后的部分动力经过行星齿轮机构的机械传递路径直接输出到行星齿轮机构PGS 102的行星架，再经过减速器20减速增扭后输出。发动机ICE 11经过功率分流后的其余动力经第一电机MG1 201将机械能转化为电能，可以用于对车载动力电池充电，或者可以直接输出给第二电机MG2 301作为驱动用电能。第二电机MG2 301动力经变速器30减速增扭后输出到车轮。
可以理解，通过合理配置行星齿轮机构PGS 102与减速器20的速比，行星齿轮机构PGS 102可实现发动机ICE 11在全速范围内的动力分流控制，也即，从低速到中速区的动力分流eCVTL。举例而言，第二电机MG2 301处于一挡驱动，可提供加速或爬坡用的大扭矩输出；从中速到高速区的动力分流eCVTH，通过优化控制发动机动力分流的比例，第二电机MG2301处于二挡高效驱动，可以满足中高速驾驶瞬态的全功率驱动需求。
在表5第五行的并联混动模式和第七行的纯发动机直驱模式(5-HPH模式及7-HDED模式)下，离合器CL 202处于关闭状态、换挡同步器SY 303处于空挡位置。第一电机MG1 201处于助力或者空转0Nm状态，发动机ICE11动力通过行星齿轮机构PGS 102的齿圈与行星架的速比(k+1)/k减速增扭后输出到行星齿轮机构PGS 102的行星架，再经减速器20减速增扭后输出到最终主减速输出齿轮601。第二电机MG2 301停机。在5-HPH模式及7-HDED模式下，发动机ICE 11仅提供稳态动力或断油，第一电机MG1 201实现所有瞬态动力需求，由于发动机ICE 11只有第一电机MG1 201与发动机ICE 11并联，没有动力分流，有助于改善混合动力***在高速稳态驾驶的整体效率。
可选地，图6为本实施例提供的另一种混合动力***的结构示意图，其与图5的区别在于，发动机ICE 11通过第一动力输入轴100与行星齿轮机构PGS 102的行星架传动连接；相应的，行星齿轮机构PGS 102的齿圈与减速器20传动连接，并且，设置于第二动力输入轴200的离合器CL 202被替换成制动器BK 203，该制动器BK 203用于选择性地切断第一电机MG1 201输入到太阳轮的动力，下表6给出了相应的驱动模式。
表6
实施例四
图7为本实施例提供的一种混合动力***的结构示意图，其与图3的区别在于，该混合动力***还包括设置于第二动力输入轴200的制动器BK 203，该制动器BK 203用于选择性地切断第一电机MG1 201输入到太阳轮的动力；并且，取消减速器20的第三减速齿轮402，由第二减速齿轮401与最终主减速齿轮601啮合。换句话说，在本实施例中，不仅有可以选择性地将太阳轮与行星架传动连接或者断开连接的离合器CL 202，还有可以选择性地切断第一电机MG1 201输入到太阳轮的动力的制动器BK 203，通过对离合器CL 202和制动器BK 203的联合控制，可以优化不同驾驶工况下的动力输出。同时，还将减速器20由二级齿轮减速机构简化成了一级齿轮减速机构。
本实施例的混合动力***在工作时，通过选择性地控制制动器BK 203及离合器CL202的开闭状态，发动机ICE 11的动力可以通过行星齿轮机构PGS 102的行星架独立输出到减速器20，或者也可以在行星齿轮机构PGS 102内与第一电机MG1 201的动力进行并联联动后再将联动动力通过行星架输出到减速器20，或者还可以经过第一电机MG1 201进行功率分流后将部分动力通过行星架输出到减速器20；从行星架输出的动力经过减速器20的减速增扭后，通过最终主减速齿轮601、最终输出轴600和最终差速器603驱动前桥或后桥运动。换句话说，通过对制动器BK 203及离合器CL 202的开闭状态进行联合控制，可以控制从行星齿轮机构PGS 102的行星架输出给减速器20的动力。
下表7给出了本实施例示例性的驱动模式。
表7
由表7可以看出，本实施例在纯电动和功率分流模式下，制动器BK 203和离合器CL202均处于打开状态，而在并联混动模式和纯发动机直驱模式下，制动器BK 203和离合器CL202的其中一个处于打开状态、另一个处于关闭状态，从而可以通过对离合器CL 202和制动器BK 203开闭状态的不同选择来对动力输出进行优化，有利于优化发动机的整体效率。
可选地，图8为本实施例提供的另一种混合动力***的结构示意图，其与图7的区别在于，发动机ICE 11通过第一动力输入轴100与行星齿轮机构PGS 102的行星架传动连接；相应的，行星齿轮机构PGS 102的齿圈与减速器20传动连接。可以理解，图8与图4的区别在于，该混合动力***还包括设置于第二动力输入轴200的离合器CL 202，并且减速器20取消了第三减速齿轮402而由第二减速齿轮401直接与最终主减速齿轮601啮合。表8给出了相应的驱动模式。
表8
实施例五
图9为本实施例提供的一种混合动力***的结构示意图，其与图5的区别在于，该混合动力***10还包括设置于第二动力输入轴200的制动器BK203，该制动器BK 203用于选择性地切断第一电机MG1 201输入到太阳轮的动力。
在本实施例中，变速器30还可以通过内部设置的换挡同步器SY 303选择性地将第二电机MG2 301的动力按照不同档位减速增扭后输出到最终主减速齿轮
因此，本实施例的混合动力***10中，发动机ICE 11、第一电机MG1 201及第二电机MG2 301的动力可通过对制动器BK 203离合器CL 202以及换挡同步器SY 303的控制实现选择性地一起联动或独立运行。
此外，可选择性地控制第一动力输入轴100及第二动力输入轴200的动力联动状态；第二电机MG2 301可提供发动机ICE 11及第一电机MG1 201工作模式切换时的扭矩中断补偿；同样，发动机ICE11和/或第一电机MG1 201可提供第二电机MG2 301换挡期间的扭矩中断补偿，提升驾驶平顺性。
下表9给出了本实施例混合动力***示例性的驱动模式。
表9
请参见表9，在第一行的纯电动模式(1-EV1模式)下，制动器BK 203及离合器CL202都处于打开状态，换挡同步器SY 303处于一挡位置。发动机ICE 11处于停机静止状态，第二电机MG2 301负责驱动，第一电机MG1 201处于在空转0Nm模式。受限于整车动力电池的放电功率，对于一般混合动力汽车HEV应用，1-EV1模式可以仅用于低速工况。对于插电混动汽车PHEV应用，车载动力电池具有更大放电功率，1-EV1模式下，车速仅受限于行星齿轮机构20的太阳轮及第二电机MG2 301的最高转速限制。
在表9第二行的纯电动模式(2-EV2模式)下，制动器BK 203及离合器CL 202都处于打开状态，换挡同步器SY 303处于二挡位置。发动机ICE 11处于停机静止状态，第二电机MG2 301负责驱动，第一电机MG1 201处于在空转0Nm模式。2-EV2模式的车速仅受限于行星齿轮机构20的太阳轮最高转速限制。
需要说明的是，由于第二电机MG2 301具备可选择的两挡减速增扭输出，为满足整车动力性能及爬坡能力，可以降低第二电机MG2 301的扭矩需求，这有利于减少第二电机MG2 301的体积、重量级成本；同时在高速区域第二电机MG2 301可仅保持在二挡位置，有利于提升第二电机MG2 301***的控制效率，并可改善整个动力总成在高速区域运行的效率。
在表9第三行和第四行的功率分流模式(3-ECVTL模式及4-ECVTH模式)下，制动器BK 203及离合器CL 202都同时打开、换挡同步器SY 303处于一挡或二挡位置。发动机ICE11动力经过第一电机MG1 201调速功率分流，发动机ICE 11经过功率分流后的部分动力经过行星齿轮机构的机械传递路径直接输出到行星齿轮机构PGS 102的行星架，再经过减速器20减速增扭后输出。发动机ICE 11经过功率分流后的其余动力经第一电机MG1 201将机械能转化为电能，可以用于对车载动力电池充电，或者可以直接输出给第二电机MG2 301作为驱动用电能。第二电机MG2 301动力经变速器30减速增扭后输出到车轮。
可以理解，通过合理配置行星齿轮机构PGS 102与减速器20的速比，行星齿轮机构PGS 102可实现发动机ICE 11在全速范围内的动力分流控制，也即，从低速到中速区的动力分流eCVTL。举例而言，第二电机MG2 301处于一挡驱动，可提供加速或爬坡用的大扭矩输出；从中速到高速区的动力分流eCVTH，通过优化控制发动机动力分流的比例，第二电机MG2301处于二挡高效驱动，可以满足中高速驾驶瞬态的全功率驱动需求。
在表9第五行的并联混动模式和第七行的纯发动机直驱模式(5-MPH模式及7-MDED模式)下，制动器BK 203闭合、离合器CL 202打开、换挡同步器SY 303处于空挡，一挡或二挡位置。第一电机MG1 201停机无动力输出，发动机ICE 11动力通过行星齿轮机构PGS 102的齿圈与行星架的速比(k+1)/k减速增扭后输出到行星齿轮机构PGS 102的行星架，再经减速器20减速增扭后输出到最终主减速输出齿轮601，并与第二电机MG2 301动力经变速器30经增扭后在最终主减速齿轮601进行并联联动。当然，也可以不与第二电机MG2 301动力联动，由发动机动ICE 11动力独立负责驱动MDED。在5-MPH模式及7-MDED模式下，发动机ICE 11仅提供稳态动力或断油，第二电机MG2 301实现所有瞬态动力需求或回馈制动回收机械能。在持续的稳态巡航驾驶工况下，发动机ICE 11实现高效直驱驱动模式MDED，第二电机MG2 301可以随时提供瞬态动力辅助。该5-MPH模式及7-MDED模式适用于中高速区的高效稳态或瞬态驾驶驱动工况，由于发动机ICE 11动力全部经机械传输途径输出，不经过第一电机MG1201动力分流，从而提升混合动力***的整体效率。
在表9第六行的并联混动模式和第八行的纯发动机直驱模式(6-HPH模式及8-HDED模式)下，制动器BK 203打开、离合器CL 202闭合、换挡同步器SY 303处于空挡位置。发动机ICE 11与第一电机MG1 201按照固定速比并联混动，联动动力输出经过行星齿轮PGS 102及减速器20减速增扭后输出到最终主减速输出齿轮601。在6-HPH模式及8-HDED模式下，发动机ICE11仅提供稳态动力驱动，第一电机MG1 201实现所有瞬态动力需求或回馈制动回收机械能。在持续的高速稳态巡航驾驶工况下，发动机ICE 11实现高效直驱驱动模式HDED，第一电机MG1 201可随时提供瞬态动力需求。该6-HPH模式及8-HDED模式适用于中高速区的高效稳态或瞬态驾驶驱动工况，由于发动机ICE 11动力全部经机械传输途径输出，无动力分流，只有第一电机MG1 201与发动机ICE 11并联，有助于改善混合动力***在高速稳态驾驶的整体效率。
需要说明的是，在5-MPH模式及、6-HPH模式、7-MDED模式及8-HDED模式下，发动机ICE 11仅带动第一电机MG1 201和第二电机MG2 301其中一个电机并联混动、或者由该发动机ICE 11单独进行高效直驱，发动机ICE 11可以具备两挡调速输出能力。由于第一电机MG1201或第二电机MG2 301可随时并联联动，可间歇地提供辅助性超车瞬态加速动力或短时滑行回馈制动功能，发动机ICE 11可持续保持高效稳态输出，有利于改善发动机油耗及排放。
可以理解，在上述各模式下，由于第二电机MG2 301动力传输途径完全独立于发动机ICE11及第一电机MG1 201的动力传输途径，且具备两挡调速，第二电机MG2 301可以在全速范围内高效地提供驾驶所需要的瞬态及稳态动力需求，如瞬态超车，并且可以在各种驱动模式切换过程中为发动机ICE11及第一电机MG1 201提供动力补偿。同理，发动机ICE 11及第一电机MG1 201也可为第二电机MG2 301在换挡期间提供扭矩中断补偿，从而保障换挡的动力平顺性，提升驾驶感受。在实际应用中，通过保证第二电机MG2 301的换挡控制与发动机ICE11及第一电机MG1 201模式切换总是在不同的时序期间实现，就可以使混合动力***10避免动力中断，从而提升驾驶的平顺性。
可选地，图10为本实施例提供的另一种混合动力***的结构示意图，其与图9的区别在于，发动机ICE 11通过第一动力输入轴100与行星齿轮机构PGS 102的行星架传动连接；相应的，行星齿轮机构PGS 102的齿圈与减速器20传动连接，表10给出了相应的驱动模式。可以理解，图10与图6的区别也在于该混合动力***10还包括设置于第二动力输入轴200的离合器CL202，该离合器CL 202用于选择性地将太阳轮和齿圈传动连接或断开连接。
表10
在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (17)
1.一种混合动力传动***，其特征在于，包括：行星齿轮机构、第一动力输入轴、第二动力输入轴、锁止机构、减速器、变速器以及动力输出机构；
所述行星齿轮机构包括：太阳轮、齿圈和行星架；
所述齿圈和行星架的其中一个作为所述行星齿轮机构的输入端，用于通过所述第一动力输入轴与发动机传动连接；所述齿圈和行星架的另外一个作为所述行星齿轮机构的输出端，用于通过所述减速器与所述动力输出机构的第一输入端传动连接；
所述太阳轮用于通过所述第二动力输入轴与第一电机传动连接；所述第二动力输入轴设置有锁止机构；
所述锁止机构，被配置成至少用于选择性地切断所述第一电机输入到所述太阳轮的动力以及选择性地将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接或断开连接中的一种；
所述动力输出机构的第二输入端，用于通过所述变速器与第二电机传动连接；
所述动力输出机构的输出端，用于驱动两驱汽车的一个车桥运动。
2.根据权利要求1所述的混合动力传动***，其特征在于，所述锁止机构为用于选择性地将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接的离合器。
3.根据权利要求1所述的混合动力传动***，其特征在于，所述锁止机构为用于选择性地切断所述第一电机的动力输出给所述太阳轮的制动器。
4.根据权利要求1所述的混合动力传动***，其特征在于，所述锁止机构包括：离合器和制动器，所述离合器用于选择性地将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接或断开连接，所述制动器用于选择性地切断所述第一电机的动力输出给所述太阳轮。
5.根据权利要求4所述的混合动力传动***，其特征在于，所述制动器切断所述第一电机输入到所述太阳轮的动力，所述离合器将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接，以单独将所述发动机的动力通过所述行星齿轮传动机构和所述减速器输出给所述动力输出机构的第一输入端。
6.根据权利要求4所述的混合动力传动***，其特征在于，所述制动器允许所述第一电机的动力输入到所述太阳轮，所述离合器将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接，以将所述发动机和所述第一电机并联联动后的动力输出给所述动力输出机构的第一输入端。
7.根据权利要求4所述的混合动力传动***，其特征在于，所述制动器允许所述第一电机的动力输入到所述太阳轮，所述离合器将所述太阳轮与所述行星齿轮机构的输出端断开连接，以将所述发动机的动力经所述第一电机进行功率分流后输出给所述动力输出机构的第一输入端。
8.根据权利要求1-7任一项所述的混合动力传动***，其特征在于，所述变速器包括：中间输出轴，设置在所述中间输出轴上的一挡输出齿轮和中间输出齿轮，用于与所述第二电机传动连接的第三动力输入轴，以及，设置在所述第三动力输入轴上的一挡输入齿轮；
所述一挡输出齿轮与所述一挡输入齿轮啮合，所述中间输出齿轮与所述动力输出机构的第二输入端传动连接。
9.根据权利要求8所述的混合动力传动***，其特征在于，所述变速器还包括：设置在所述第三动力输入轴上的换挡同步器；
所述换挡同步器用于选择性地将所述一挡输入齿轮与所述第三动力输入轴传动连接或者断开连接。
10.根据权利要求9所述的混合动力传动***，其特征在于，所述变速器还包括：设置在所述中间输出轴上的二挡输出齿轮，以及，设置在所述第三动力输入轴上二挡输入齿轮，所述二挡输出齿轮与所述二挡输入齿轮啮合；
所述换挡同步器用于选择性地将所述一挡输入齿轮和所述二挡输入齿轮中的一个与所述第三动力输入轴传动连接或者将所述一挡输入齿轮和所述二挡输入齿轮与所述第三动力输入轴断开连接。
11.根据权利要求1-7任一项所述的混合动力传动***，其特征在于，所述行星齿轮机构的输入端为齿圈，所述行星齿轮机构的输出端为行星架；或者，
所述行星齿轮机构的输入端为行星架，所述行星齿轮机构的输出端为齿圈。
12.根据权利要求1-7任一项所述的混合动力传动***，其特征在于，所述减速器包括：
中间动力输入轴；
套装在所述中间动力输入轴上的第一减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述行星齿轮机构的输出端传动连接；
中间传输轴；
套装在所述中间传输轴上的减速齿轮机构，所述减速齿轮机构同时与所述第一减速齿轮和所述动力输出机构的第一输入端传动连接。
13.根据权利要求12所述的混合动力传动***，其特征在于，所述减速齿轮机构包括：第二减速齿轮和第三减速齿轮，所述第二减速齿轮与所述第一减速齿轮传动连接，所述第三减速齿轮与所述动力输出机构的第一输入端传动连接。
14.根据权利要求12所述的混合动力传动***，其特征在于，所述中间动力输入轴为空心轴，所述第二动力输入轴穿设在所述空心轴内。
15.一种混合动力***，其特征在于，包括：发动机、第一电机、第二电机以及权利要求1-14任一项所述的混合动力传动***；
所述发动机通过所述混合动力传动***的第一动力输入轴与行星齿轮机构的行星架和齿圈的其中一个传动连接；
所述第一电机通过所述混合动力传动***的第二动力输入轴与行星轮传动连接；
所述混合动力传动***的动力输出机构的输出端用于驱动两驱汽车的第一车桥或第二车桥运动。
16.根据权利要求15所述的混合动力***，其特征在于，所述汽车还包括差速器，所述动力输出机构的输出端通过所述差速器驱动所述第一车桥或第二车桥运动。
17.一种混合动力汽车，其特征在于，包括：第一车桥、第二车桥以及权利要求15或16所述的混合动力***。
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