一种混合动力驱动机构及车辆模式控制策略的制作方法

1.本发明涉及混合动力驱动技术领域，特别涉及一种混合动力驱动机构及车辆模式控制策略。


背景技术：

2.混合动力汽车是指车辆驱动系统由两个或者多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆。车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或者共同提供。
3.目前，混合动力汽车的动力源通常为发动机和电动机，也就是说，发动机和电动机形成混合动力驱动机构，根据控制工况对车辆进行不同状态的控制。混合动力驱动机构通常包括三类：第一类为串联式混合动力，主要包括发动机、发电机和驱动电机三大动力总成用串联方式形成动力系统；第二类为并联式混合动力，主要包括发动机和发电电动-发电机，两者相互叠加输出，也可以单独输出；第三类为综合串联式和并联式结构而组成的机构，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。
4.以上几种混合动力机构各有各的优势，均是根据不同车辆的设计条件进行专门设计，适用于专门车辆，开发成本相对比较高。
5.因此，如何降低混合动力汽车开发成本，是本领域内技术人员一直追求的目标。


技术实现要素：

6.本发明提供一种混合动力驱动机构，包括发动机、发电机、双离合器、第一挡位齿轮组、第二挡位齿轮组和驱动电机；所述发动机的转轴与所述发电机的输入轴连接；
7.所述双离合器包括第一接合部和第二接合部，所述第一接合部用于接合或者分离所述发电机的输出转轴和所述驱动电机的转轴；所述第二接合部用于接合或者分离所述发电机的输出转轴和所述第二挡位齿轮组；所述第一挡位齿轮组的一挡输入齿轮安装于所述第一接合部的输出轴。
8.本发明所提供的混合动力驱动机构采用发动机、发电机、双离合器可以实现发动机至少驱动两个挡位，驱动电机驱动一个挡位，并且可以通过双离合器实现交互换挡，对于仅有两个挡位的驱动机构而言无需同步器，有利于实现混合动力驱动机构结构紧凑，减少空间占据，并且工作可靠性高。
9.可选的，所述发动机、发电机、所述驱动电机和所述双离合器同轴设置。
10.可选的，还包括第一传动轴，其平行所述第一接合部的输出轴，所述第一挡位齿轮组还包括能够固连于所述第一传动轴的一挡传动齿轮，所述一挡传动齿轮与所述一挡输入齿轮啮合，所述一挡传动齿轮的动力通过固定于第一传动轴的主输入齿轮传递至差速器。
11.可选的，所述一挡传动齿轮浮动设置于所述第一传动轴，所述第一传动轴上固定有同步器，所述同步器能够与所述一挡传动齿轮结合或分离。
12.可选的，还包括第三挡位齿轮组，所述第三挡位齿轮组包括相互啮合的三挡输入
齿轮和三挡传动齿轮，所述三挡输入齿轮固定于所述第一接合部的输出轴；所述三挡传动齿轮浮动于所述第一传动轴，并且能够通过所述同步器与所述第一传动轴固定，所述三挡传动齿轮的动力也能够通过固定于第一传动轴的主输入齿轮传递至差速器。
13.可选的，所述第二挡位齿轮组包括二挡位输入齿轮、二挡位传动轴，以及设置于所述二挡位传动轴的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述二挡位输入齿轮固定于所述第二接合部的转动轴段，并与所述第一传动齿轮啮合配合，所述第二传动齿轮为动力输出齿轮，用于将动力传动至差速器。
14.可选的，所述第二传动齿轮与所述差速器上固定的驱动齿轮啮合配合，所述差速器上固定的驱动齿轮与车轴同轴设置。
15.可选的，所述双离合器包括壳体、第一摩擦盘和第二摩擦盘，所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘固定于所述壳体内部，所述发电机的转轴连接所述壳体；所述第一接合部包括第一接合盘和固连所述第一接合盘的第一轴，所述第一轴固定连接所述驱动电机的转轴，所述第一接合盘与所述第一摩擦盘配合接合或分离；所述第二接合部包括第二接合盘和固连所述第二接合盘的第二轴，所述第二接合盘与所述第二摩擦盘配合接合或分离，所述第二轴为空心轴且与所述第一轴同轴，所述第一轴贯穿所述第二轴的内部。
16.此外，本发明还提供了一种基于上述任一项所述的混合动力驱动机构的车辆模式控制策略，该控制策略包括发动机驱动模式、纯电模式、并联模式、串联模式、制动能量回收模式和怠速充电模式中的至少两种；
17.其中，所述发动机驱动模式包括：启动发动机、接合双离合器的第一接合部、断开双离合器的第二接合部，此时车辆处于第一挡位工作状态；启动发动机、断开双离合器的第一接合部、接合双离合器的第二接合部，此时车辆处于第二挡位工作状态；
18.所述纯电模式包括：将发动机处于非工作状态、断开双离合器、启动驱动电机，此时车辆处于第一挡位工作状态；
19.所述并联模式包括：启动发动机、发电机和驱动电机，接合双离合器的第一接合部、断开双离合器的第二接合部，此时车辆处于第一挡位工作状态；
20.所述串联模式包括：启动发动机、发电机和驱动电机，并且断开双离合器的第一接合部和第二接合部，此时发动机带动发电机处于发电状态，仅驱动电机提供动力，车辆处于第一挡位工作状态；
21.所述制动能量回收模式包括：断开双离合器的第一接合部和第二接合部，车轮动能通过第一挡位齿轮组传递至驱动电机，所述驱动电机回收制动能量；
22.所述怠速充电模式包括：车辆处于静止状态，断开双离合器的第一接合部和第二接合部，启动发动机带动发电机发电。
23.此外，本发明还提供了一种基于所述的混合动力驱动机构的车辆模式控制策略，该控制策略包括发动机驱动模式、纯电模式、并联模式、串联模式、制动能量回收模式和怠速充电模式中的至少两种；
24.其中，所述发动机驱动模式包括：启动发动机、接合双离合器的第一接合部、断开双离合器的第二接合部，并接合同步器与一挡传动齿轮或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位工作状态或三挡位工作状态；启动发动机、断开双离合器的第一接合部、接合双离合器的第二接合部，此时车辆处于第二挡位工作状态；
25.所述纯电模式包括：将发动机处于非工作状态、断开双离合器、启动驱动电机并且接合同步器与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组的输出齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态；
26.所述并联模式包括：启动发动机、发电机和驱动电机，接合双离合器的第一接合部、断开双离合器的第二接合部，接合同步器与一挡传动齿轮或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态；
27.所述串联模式包括：启动发动机、发电机和驱动电机，并且断开双离合器的第一接合部和第二接合部，此时发动机带动发电机处于发电状态，仅驱动电机提供动力，接合同步器与一挡传动齿轮或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态；
28.所述制动能量回收模式包括：断开双离合器的第一接合部和第二接合部，并接合同步器与一挡传动齿轮或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态，车轮动能通过第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组传递至驱动电机，所述驱动电机回收制动能量；
29.所述怠速充电模式包括：车辆处于静止状态，断开双离合器的第一接合部和第二接合部，启动发动机带动发电机发电。
30.本发明所提供的车辆模式控制策略是基于上述任一项所述的混合动力驱动机构实施的，故该控制策略也具有上述驱动机构的技术效果。
附图说明
31.图1为本发明一种实施例中混合动力驱动机构的结构示意图；
32.图2为本发明一种实施例中双离合器的结构示意图；
33.图3为本发明另一种实施例中混合动力驱动机构的结构示意图；
34.图4为图3所示机构的局部示意图。
35.其中，图1至图4中：
36.10-发动机；20-发电机；30-双离合器；300-壳体；301-第一接合盘；302-第二接合盘；303-第二轴；304-第一摩擦盘；305-第二摩擦盘；k1-第一接合部；k2-第二接合部；40-驱动电机；51-一挡输入齿轮；52-一挡传动齿轮；53-主输入齿轮；t3-第一挡位传动轴；61-二挡位输入齿轮；62-第一传动齿轮；63-第二传动齿轮；71-三挡输入齿轮；72-三挡传动齿轮；t4-二挡位传动轴；70-差速器；80-车轮；90-驱动齿轮；100-箱体。
具体实施方式
37.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面接合、结构、控制策略、附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
38.请参考图1和图2，图1为本发明一种实施例中混合动力驱动机构的结构示意图；图2为本发明一种实施例中双离合器的结构示意图。
39.本发明提供了一种混合动力驱动机构，其包括发动机10、发电机20、双离合器30、第一挡位齿轮组、第二挡位齿轮组和驱动电机40。除发动机10之外的其他部件可以集中安装于箱体100内部，这样箱体100可以起到保护作用。
40.其中，发动机10的转轴与发电机20的输入轴连接；第一挡位齿轮组的一挡输入齿轮51安装于驱动电机40的转轴；也就是说，驱动电机40的转轴t2为一挡输入齿轮51的动力
输入轴。输入齿轮可以与驱动电机40的转轴为一体结构，也可以分体结构。
41.双离合器30包括第一接合部k1和第二接合部k2，第一接合部k1用于接合或者分离发电机20的输出转轴和驱动电机40的转轴；第二接合部k2用于接合或者分离发电机20的输出转轴和第二挡位齿轮组。第一挡位齿轮组的一挡输入齿轮51安装于第一接合部k1的输出轴。
42.实现上述功能的双离合器30的结构可以由多种形式，本文给出了一种具体的实施方式。
43.在一种具体实施方式中，双离合器30包括第一摩擦盘304、第二摩擦盘305、第一接合部k1和第二接合部k2，第一摩擦盘304和第二摩擦盘305固定于壳体300，发电机20的转轴连接该壳体300。第一摩擦盘304与第一接合部k1配合接合或分离，第二摩擦盘305与第二接合部k2配合接合或分离。
44.第一接合部k1包括第一接合盘301和固连第一接合端的第一轴t2，第一轴t2固定连接驱动电机40的转轴；第一接合盘301与第一摩擦盘304配合接合或分离。
45.第二接合部k2包括第二接合盘302和固连第二接合盘302的第二轴303，第二接合盘302与第二摩擦盘305配合接合或分离。第二轴303为空心轴且与第一轴t2同轴，第一轴t2贯穿所述第二轴303的内部。第二挡位齿轮组的二挡位输入齿轮61固定于第二轴303。
46.上述各实施方式中，发动机10、发电机20、驱动电机40和双离合器30同轴设置。这样仅需要设置四根轴即可实现至少两个挡位的传递，本文后续给出了三个挡位的具体实施方式。
47.对于具有两个挡位的混合动力驱动机构而言，本发明还提供了一种混合动力驱动机构的车辆模式控制策略，通过控制上述部件的工作状态，可以实现以下工况：发动机驱动模式、纯电模式、并联模式、串联模式、制动能量回收模式和怠速充电模式。
48.其中，发动机驱动模式具体包括：启动发动机10、接合双离合器30的第一接合部k1、断开双离合器30的第二接合部k2，此时车辆处于第一挡位工作状态；启动发动机10、断开双离合器30的第一接合部k1、接合双离合器30的第二接合部k2，此时车辆处于第二挡位工作状态；
49.纯电模式包括：将发动机10处于非工作状态、断开双离合器30、启动驱动电机40，此时车辆处于第一挡位工作状态；
50.并联模式包括：启动发动机10、发电机20和驱动电机40，接合双离合器30的第一接合部k1、断开双离合器30的第二接合部k2，此时车辆处于第一挡位工作状态；
51.串联模式包括：启动发动机10、发电机20和驱动电机40，并且断开双离合器30的第一接合部k1和第二接合部k2，此时发动机10带动发电机20处于发电状态，仅驱动电机40提供动力，车辆处于第一挡位工作状态；
52.制动能量回收模式包括：断开双离合器30的第一接合部k1和第二接合部k2，车轮80动能通过第一挡位齿轮组传递至驱动电机40，驱动电机40回收制动能量；
53.怠速充电模式包括：车辆处于静止状态，断开双离合器30的第一接合部k1和第二接合部k2，启动发动机10带动发电机20发电。
54.双离合器30包括固定端、第一接合部k1和第二接合部k2；第一接合部k1合第二接合部k2均包括接合端和与接合端固定连接的轴段，接合端能够与固定端接合或分离，固定
端与发电机20的转轴固定连接，即固定端可随发电机20的转轴转动。后文将详细介绍一种双离合器30结构。
55.本发明所提供的混合动力驱动机构采用发动机10、发电机20、双离合器30可以实现发动机10至少驱动两个挡位，驱动电机40驱动一个挡位，并且可以通过双离合器30实现交互换挡，对于仅有两个挡位的驱动机构而言无需同步器，有利于实现混合动力驱动机构结构紧凑，减少空间占据，并且工作可靠性高。
56.在一种具体实施例中，发动机10、发电机20、驱动电机40和双离合器30可以同轴设置。这样第一接合部k1与驱动电机40的转轴一体同轴结构，进一步减少驱动机构中的组成零部件，有利于形成结构紧凑的机构，减少空间占据。
57.一种具体实施例中，驱动机构还进一步包括第一传动轴t3，其平行第一接合部k1的输出轴，第一挡位齿轮组还包括能够固连于所述第一传动轴的一挡传动齿轮52，一挡传动齿轮52与固定于一挡输入齿轮51啮合，一挡传动齿轮52的动力通过固定于第一传动轴t3的主输入齿轮53传递至差速器70。具体地，主输入齿轮53与驱动齿轮90啮合。
58.请参考图3和图4，图3为本发明另一种实施例中混合动力驱动机构的结构示意图；图4为图3所示机构的局部示意图。
59.在一种具体实施方式中，一挡传动齿轮52浮动设置于第一传动轴t3，第一传动轴t3上固定有同步器s，同步器s能够与一挡传动齿轮52结合或分离。这样根据需要通过控制同步器s的状态，可以实现一挡传动齿轮与第一传动轴t3的结合，此时车辆处于第一挡位，当同步器s不与一挡传动齿轮52结合时，一挡传动齿轮52与第一传动轴t3相对浮动，动力将不能一挡输入齿轮传递到第一传动轴t3。
60.上述混合动力驱动机构还可以进一步包括第三挡位齿轮组，第三挡位齿轮组包括相互啮合的三挡输入齿轮71和三挡传动齿轮72，三挡输入齿轮71固定于第一接合部k1的输出轴；三挡传动齿轮72浮动于第一传动轴t3，并且能够通过同步器s与第一传动轴t3固定，三挡传动齿轮72的动力也能够通过固定于第一传动轴t3的主输入齿轮53传递至差速器70。
61.也就是说，通过同步器s可选择地与三挡传动齿轮72或一挡传动齿轮52结合或分离，实现同一轴两个挡位的控制，结构更加紧凑。
62.以设置三挡位的混合动力驱动机构为例，该控制策略可以包括发动机驱动模式、纯电模式、并联模式、串联模式、制动能量回收模式和怠速充电模式中的至少两种；
63.其中，发动机驱动模式包括：启动发动机、接合双离合器的第一接合部、断开双离合器的第二接合部，并接合同步器与一挡传动齿轮52或三挡传动齿轮72，此时车辆处于一挡位工作状态或三挡位工作状态；启动发动机、断开双离合器的第一接合部、接合双离合器的第二接合部，此时车辆处于第二挡位工作状态；
64.所述纯电模式包括：将发动机处于非工作状态、断开双离合器、启动驱动电机并且接合同步器s与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组的输出齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态；
65.所述并联模式包括：启动发动机、发电机和驱动电机，接合双离合器的第一接合部、断开双离合器的第二接合部，接合同步器与一挡传动齿轮52或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态；
66.所述串联模式包括：启动发动机、发电机和驱动电机，并且断开双离合器的第一接
合部和第二接合部，此时发动机带动发电机处于发电状态，仅驱动电机提供动力，接合同步器与一挡传动齿轮52或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态；
67.所述制动能量回收模式包括：断开双离合器的第一接合部和第二接合部，并接合同步器与一挡传动齿轮52或三挡传动齿轮，此时车辆处于一挡位或三挡位工作状态，车轮动能通过第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组传递至驱动电机，所述驱动电机回收制动能量；
68.所述怠速充电模式包括：车辆处于静止状态，断开双离合器的第一接合部和第二接合部，启动发动机带动发电机发电。
69.上述各实施例中，第二挡位齿轮组包括二挡位输入齿轮61、二挡位传动轴t4，以及设置于二挡位传动轴t4的第一传动齿轮62和第二传动齿轮63，二挡位输入齿轮61固定于第二接合部k2的转动轴段，并与第一传动齿轮62啮合配合，第二传动齿轮63为动力输出齿轮，用于将动力传动至差速器70。
70.从以上描述可以看出，驱动机构仅设置有四根轴，使得该机构形成的变速箱结构更加紧凑。
71.具体地，第二传动齿轮63与差速器70上固定的驱动齿轮90啮合配合。
72.另外，差速器70上固定的驱动齿轮与车轴同轴设置。
73.以上对本发明所提供的一种混合动力驱动机构及车辆模式控制策略进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。