[发明专利]混合动力系统和混合动力车辆及混合驱动方法

权利要求书

1.一种混合动力系统，包括内燃机（1），包括有前太阳轮（15）、前行星架（14）和前齿圈（6）的前行星排，包括有后太阳轮（12）、后行星架（13）和后齿圈（7）的后行星排，所述前行星排的前行星架（14）连接第一电机（2），所述后行星排的后齿圈（7）连接第二电机（10），所述前行星排的前齿圈（6）与所述后行星排的后太阳轮（12）连接，所述内燃机（1）的输出端与所述前行星排的前太阳轮（15）连接，所述后行星排的后行星架（13）与系统输出轴（11）连接，其特征在于，所述的前行星架（14）连接有对所述前行星架（14）进行锁止或释放的前锁止离合器（3），所述的后太阳轮（12）连接有对所述后太阳轮（12）进行锁止或释放的中锁止离合器（16），所述的后齿圈（7）连接有对所述后齿圈（7）进行锁止或释放的后锁止离合器（8），所述后齿圈（7）与所述后行星架之间设有模式离合器（9）。

2.一种具有权利要求1所述的混合动力系统的混合动力车辆，其特征在于，混合动力系统的系统输出轴（11）连接混合动力车辆的驱动桥（17）。

3.一种权利要求1所述的混合动力系统的驱动方法，其特征在于，包括以下工作模式：

a、纯电动模式：

内燃机关闭，动力电源向第二电机提供动力驱动整车行驶，该模式分为低车速纯电动、高车速纯电动两种模式：

a1、高车速纯电动模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开以及后锁止离合器脱开，模式离合器接合；

通过逆变器驱动第二电机，第二电机带动后齿圈转动，后齿圈、后行星架和后太阳轮共同以同一个转速旋转，此时第一电机空转，内燃机不转，第一电机的转速能够恰好使得前太阳轮自转转速保证前行星轮的内侧绕静止的前太阳轮公转，且前行星轮的外侧与前齿圈的内侧配合转动；

a2、低车速纯电动模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开、模式离合器脱开，

通过逆变器驱动第二电机，第二电机带动后齿圈转动，后齿圈带动后行星轮和后行星架绕后太阳轮旋转，后行星架通过系统输出轴输出功率；

b、纯充电模式：

纯充电模式中，第二电机不运转，后行星排的后齿圈、后行星架、后太阳轮均不旋转，功率仅仅在内燃机与第一电机之间流动；该模式分为以下模式：

b1、0100模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；内燃机输出动力，第一电机和前行星架被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮把动力传递给前行星架，与前太阳轮连接的第一电机发电；

b2、0101模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；内燃机输出动力，第一电机和前行星架被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮把动力传递给前行星架，与前太阳轮连接的第一电机发电；

b3、0110模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；内燃机输出动力，第一电机和前行星架被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮把动力传递给前行星架，与前太阳轮连接的第一电机发电；

b4、0111模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器锁止、模式离合器接合；内燃机输入动力，第一电机和前行星架被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮把动力传递给前行星架，与前太阳轮连接的第一电机发电；

b5、0011模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器接合；内燃机输入动力，第一电机和前行星架被由内燃机驱动的前太阳轮带动，前太阳轮把动力传递给前行星架，与前太阳轮连接的第一电机发电；

c、内燃机驱动模式：

内燃机启动，第一电机不工作，内燃机提供动力驱动整车行驶，该模式分为低车速纯内燃机直驱和高车速纯内燃机直驱两种模式：

c1、低车速纯内燃机直驱模式：

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；

动力由内燃机输出到前太阳轮上，前太阳轮通过前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈带动后太阳轮旋转，后太阳轮带动后行星架和后行星轮旋转，后行星架将动力经过系统输出轴输出；

c2、高车速纯内燃机直驱模式

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；

动力由内燃机输出到前太阳轮上，前太阳轮通过前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈带动后太阳轮旋转，后太阳轮带动后行星架和后行星轮以后行星排的整体转速旋转，后行星架将动力经过系统输出轴输出；

d、混合驱动模式：

混合驱动模式中，内燃机工作，第二电机处于电动状态，通过后齿圈向后行星排输入动力，第一电机则根据需要选择处于发电或电动或不工作状态，该模式分为以下5种模式：

d1、串联式混合动力模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；

动力由内燃机经过前太阳轮输入，传递给前行星架，前行星架带动第一电机发电；第二电机被逆变器驱动，向后齿圈输入动力，动力传递给后行星轮和后行星架，后行星架将动力经系统输出轴输出；

d2、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式：

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；

动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架旋转；同时，逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转速耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；

d3、内燃机+第二电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力模式：

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；

动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架以后行星排的整体转速旋转；逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转矩耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；

d4、内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转速耦合混合动力模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；

动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架旋转；逆变器驱动第一电机旋转，第一电机经过前行星架和前行星轮向前行星排输入能量，前行星排将第一电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合；逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转速耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；

d5、内燃机+第二电机+第一电机输入并联且第二电机转矩耦合混合动力模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，前齿圈将动力传递到后太阳轮上，后太阳轮带动后行星轮和后行星架旋转；同时，逆变器驱动第一电机旋转，第一电机经过前行星架和前行星轮向前行星排输入能量，前行星排将第一电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合；同时，逆变器驱动第二电机旋转，第二电机经过后齿圈向后行星排输入能量，后行星排将第二电机的动力与前齿圈经后太阳轮输入的动力转矩耦合，由后行星架将动力经系统输出轴输出；

e、功率分流输出模式：

e1、第一电机充电+内燃机低速驱动模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮带动前齿圈和前行星架旋转，前行星架被前行星轮带动将部分动力传递给第一电机，第一电机从前行星排吸收能量，前行星排的动力经过前齿圈向后输出，带动后太阳轮，后太阳轮带动后行星轮自转+公转，进而带动后行星架公转，由前齿圈输入的动力减速、升转矩，通过后行星架输出给系统输出轴；

e2、第一电机充电+内燃机高速驱动模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮带动前齿圈和前行星架旋转，前行星架被前行星轮带动将部分动力传递给第一电机，第一电机从前行星排吸收能量，前行星排的动力经过前齿圈向后输出，带动后太阳轮，后太阳轮带动后行星轮、后行星架以后行星排的整体转速公转，后行星排通过后行星架把动力输出给系统输出轴；

e3、第二电机充电+内燃机低速驱动模式：

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，前行星排的动力经过前齿圈向后输出，带动后太阳轮，后太阳轮带动后行星轮、后行星架、后齿圈旋转，后齿圈将部分动力传递给第二电机，第二电机从后行星排吸收能量，后行星排通过后行星架把其余动力输出给系统输出轴；

e4、第二电机充电+内燃机高速驱动模式：

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，前行星排的动力经过前齿圈向后输出带动后太阳轮，后太阳轮带动后行星轮、后行星架、后齿圈以后行星排的整体转速公转，后齿圈将部分动力传递给第二电机，第二电机从后行星排吸收能量，后行星排通过后行星架把其余动力输出给系统输出轴；

f、制动能量回收模式：

内燃机关闭，第一电机不工作，第二电机发电，第二电机与整车的摩擦制动系统提供动力驱动整车行驶，该模式分为低速及高速两种模式：

f1、低速制动能量回收模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器锁止、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；由第二电机输入的电制动力依次通过后齿圈、后行星轮、后行星架、系统输出轴输出，实现制动能量回收功能；

f2、高速制动能量回收模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合，由第二电机输入的电制动力依次通过后齿圈、模式离合器、后行星架、系统输出轴输出，实现制动能量回收功能；

h、备用模式：

h1、第一电机电动+内燃机减速驱动模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器锁止以及模式离合器脱开；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，逆变器驱动第一电机旋转，第一电机经过前行星架和前行星轮向前行星排输入能量，前行星排将第一电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合；前行星排的动力经过前齿圈向后输出，带动后太阳轮，后太阳轮带动后行星轮、后行星架公转，后行星排通过后行星架把动力输出给系统输出轴；

h2、第一电机电动+内燃机高速驱动模式：

前锁止离合器脱开、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器接合；动力由内燃机经过前太阳轮输入，前太阳轮经前行星轮带动前齿圈旋转，逆变器驱动第一电机旋转，第一电机经过前行星架和前行星轮向前行星排输入能量，前行星排将第一电机的动力与前行星架输入的动力转速耦合；前行星排的动力经过前齿圈向后输出，带动后太阳轮，后太阳轮带动后行星轮、后行星架、后齿圈以后行星排的整体转速公转，后行星排通过后行星架把动力输出给系统输出轴；

h3、备用驻车充电模式：

前锁止离合器锁止、中锁止离合器脱开、后锁止离合器脱开以及模式离合器脱开；动力由内燃机输入到前太阳轮上，前太阳轮通过前行星轮带动前齿圈旋转，前行星排的动力经过前齿圈向后输出并带动后太阳轮旋转，后太阳轮依次带动后行星轮、后齿圈旋转；后齿圈将动力传递给第二电机，第二电机发电将电能传送给逆变器。