1.本发明涉及汽车的传动技术领域，特别涉及一种多模态的混合动力驱动系统及方法。
背景技术：2.传统的燃油汽车通常以石油作为能量源，随着资源的匮乏和汽车尾气排放带来的环境污染，国家对汽车尾气排放的限制越来越严格，因此许多汽车制造商的研发方向逐渐倾向于低排放、低油耗的新能源汽车。
3.但是，新能源汽车中的纯电动汽车，具有整车成本较高、充电时间长、电池寿命不稳定等难以短期解决的问题，而混合动力汽车同样作为新能源汽车一种，同时具有传统燃油汽车和纯电动汽车两者的优点，混合动力汽车可通过发动机或驱动电机单独驱动、发动机和驱动电机同时驱动，具有多种高效的驱动模式，使发动机一直保持在高效率区间运行，从而具有良好的燃油经济性、低排放。
4.目前，现有混合动力汽车通常采用的是一个发动机和一个电机，挡位一般有5个或以上，容易造成挡位冗余的问题，且成本较高、整车布置困难，推广的局限性较大，此外，还有一些混合动力汽车不能在行进间启动发动机，节油效果较差，或者是在换挡时动力中断，驾驶体验感不好。
技术实现要素：5.本发明提供一种多模态的混合动力驱动系统及方法，本发明能够提高汽车的动力性和驾驶性能。
6.解决上述问题的技术方案如下：多模态的混合动力驱动系统，包括第二电机、空心轴、第一输入齿轮、第二输入齿轮、输入轴、第三输入齿轮、发动机、输出齿轮、二挡从动齿轮、同步器、一挡从动齿轮、中间轴、差速器；第二电机与空心轴连接，第一输入齿轮和第二输入齿轮分别周向固定在空心轴上；输入轴穿过空心轴，输入轴的一端与发动机连接，第三输入齿轮与输入轴周向固定；一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、同步器以及输出齿轮分别周向固定在在中间轴上，一挡从动齿轮与第一输入齿轮啮合形成第一齿轮副，二挡从动齿轮与第二输入齿轮啮合形成第二齿轮副；同步器位于一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间，输出齿轮与差速器配合，还包括：第一电机、第三从动齿轮、离合器，第一电机与输入轴的另一端固定，第三从动齿轮与离合器的驱动部分固定，离合器的从动部分与中间轴固定，第三从动齿轮与第三输入齿轮啮合形成第三齿轮副。
7.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，离合器结合，同步器断开，发动机经扭矩减震器向输入轴传递动力，输入轴的动力经第三输入齿轮、第三从动齿轮、离合器将动
力传递到中间轴上，然后中间轴通过输出齿轮将动力传递给差速器，最终由差速器输出动力，同时，发动机经扭矩减震器、输入轴将动力传递给第一电机，使第一电机旋转以用于对电池进行充电。
8.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，发动机和第一电机停止运转，离合器断开，同步器与第一从动齿轮或者第二从动齿轮结合，第二电机输出的动力依次经空心轴、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器传递到中间轴，然后中间轴通过输出齿轮将动力传递给差速器。
9.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，发动机和第二电机同时运转，离合器结合，同步器与第一从动齿轮或者第二从动齿轮结合，第二电机输出的动力依次经空心轴、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器传递到中间轴；同时，发动机输出的动力由输入轴经第三输入齿轮、第三从动齿轮、离合器传递到中间轴上，再由中间轴通过输出齿轮传递给差速器，最终由差速器输出动力，同时发动机输出的动力由输入轴传递给第一电机，使第一电机旋转以用于对电池进行充电。
10.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，发动机和第二电机同时运转，离合器断开，同步器与第一从动齿轮或者第二从动齿轮结合，发动机输出的动力由输入轴传递给第一电机，使第一电机工作以用于对电池进行充电，第二电机输出的动力依次经空心轴、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器传递到中间轴，然后中间轴通过输出齿轮将动力传递给差速器，最终由差速器输出动力。
11.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，当整车制动时，离合器断开，同步器与第一从动齿轮或第二从动齿轮结合，整车制动能量通过差速器、输出齿轮传递至中间轴，中间轴再通过第一齿轮副或第二齿轮副将能量传递至第二电机，使第二电机旋转以用于对电池进行充电；当整车怠速时，使离合器和同步器均断开，发动机处于怠速状态，发动机输出的动力通过输入轴传递给第一电机，使第一电机旋转以用于对电池进行充电。
12.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，使离合器和同步器均断开，第二电机停止运行，第一电机输出的动力经输入轴传递到发动机，从而启动发动机。
13.采用多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，第二电机驱动档位换档过程时，离合器结合，第一电机输出的动力依次通过输入轴、第三输入齿轮、第三从动齿轮、离合器传递到中间轴，然后中间轴通过输出齿轮将动力传递给差速器，最终由差速器输出动力。
14.本发明的有益效果为：本发明在变速器换档过程中通过第一电机进行动力补偿而保证动力不会中断，在加速过程中通过第一电机进行动力辅助，同时可以行进间启动发动机，确保了驱动系统具有良好的动力性和驾驶性能。两个纯电档位对第二电机的高效区具有更好的适应性从而提高其电机工作效率、经济性。此外，本发明的第一电机、第二电机布置在变速器同侧，结构简单、空间尺寸小，驱动系统趋向于小型化设计，能够适应市场所有的三缸发动机及四缸发动机机仓布置，能适应更多的车型。本发明还具有纯电动、纯发动机、混合驱动、能量回收等多种高效的驱动模式，使发动机保持在高效率区间运行，具有良好的燃油经济性，达到降低油耗、减少污染物排放的目的。
附图说明
15.图1为多模态的混合动力驱动系统的结构图。
具体实施方式
16.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的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发明和简化描述，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
17.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。通过参考附图描述的实施例为示例性的，旨在用于解释本发明，而不能简单地理解为对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：如图1所示，本发明的多模态的混合动力驱动系统，包括第一电机1、第二电机2、空心轴3、第一输入齿轮4、第二输入齿轮5、输入轴6、第三输入齿轮7、发动机9、第三从动齿轮10、离合器11，输出齿轮12、二挡从动齿轮13、同步器14、一挡从动齿轮15、中间轴16、差速器17，下面详细说明这些零件之间的关系：第二电机2与空心轴3连接，第一输入齿轮4和第二输入齿轮5分别周向固定在空心轴3上；输入轴6穿过空心轴3，输入轴6的一端与发动机9连接，第三输入齿轮7与输入轴6周向固定，第三从动齿轮10与第三输入齿轮7啮合形成第三齿轮副。
18.第一电机1与输入轴6的另一端固定，第三从动齿轮10与离合器11的驱动部分固定，离合器11的从动部分与中间轴16固定，离合器11采用干式离合器或湿式离合器，离合器11的驱动部分为离合器11的驱动毂，离合器11的从动部分为该离合器11的从动盘。
19.一挡从动齿轮15、二挡从动齿轮13、同步器14以及输出齿轮12分别周向固定在在中间轴16上，一挡从动齿轮15与第一输入齿轮4啮合形成第一齿轮副，二挡从动齿轮13与第二输入齿轮5啮合形成第二齿轮副；同步器14位于一挡从动齿轮15和二挡从动齿轮13之间，输出齿轮12与差速器17配合，差速器17上的差速器主减齿轮18与所述输出齿轮12啮合。
20.本实施例中，还包括扭矩减震器8，扭矩减震器8的一端与输入轴6的一端固定，扭矩减震器8的另一端与发动机9固定。
21.本实施例中，所述的第一电机1、第二电机2共用同一组电池，也可以分别使用不同组电池，所述发动机9可采用三缸或四缸发动机，或其它功能相似的发动机。所述第一电机1、第二电机2设置于同一侧，所述发动机9与第一电机1、第二电机2相对设置。所述空心轴3、输入轴6、中间轴16、差速器17通过轴承支承于变速器壳体上。
22.根据上述结构，本发明的多模态的混合动力驱动系统在不同的方法下，具有以下几种驱动模式：1.纯发动机模式：离合器11结合，同步器14断开，发动机9经扭矩减震器8向输入轴6传递动力，输入
轴6的动力经第三输入齿轮7、第三从动齿轮10、离合器11将动力传递到中间轴16上，然后中间轴16通过输出齿轮12将动力传递给差速器17，最终由差速器17输出动力，同时，发动机9经扭矩减震器8、输入轴6将动力传递给第一电机1，使第一电机1旋转以用于对电池进行充电。
23.2.纯电驱动模式：所述的多模态的混合动力驱动系统处于纯电驱动模式时，发动机9和第一电机1停止运转，离合器11断开，同步器14与第一从动齿轮15或者第二从动齿轮13结合，第二电机2输出的动力依次经空心轴3、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器14传递到中间轴16，然后中间轴16通过输出齿轮12将动力传递给差速器17。
24.3.混合驱动模式：所述的多模态的混合动力驱动系统处于混合驱动模式时，发动机9和第二电机2同时运转，离合器11结合，同步器14与第一从动齿轮15或者第二从动齿轮13结合，第二电机2输出的动力依次经空心轴3、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器14传递到中间轴16；同时，发动机9输出的动力由输入轴6经第三输入齿轮7、第三从动齿轮10、离合器11传递到中间轴16上，再由中间轴16通过输出齿轮12传递给差速器17，最终由差速器17输出动力，同时发动机9输出的动力由输入轴6传递给第一电机1，使第一电机1旋转以用于对电池进行充电。
25.4.增程驱动模式：发动机9和第二电机2同时运转，离合器11断开，同步器14与第一从动齿轮15或者第二从动齿轮13结合，发动机9输出的动力由输入轴6传递给第一电机1，使第一电机1工作以用于对电池进行充电，第二电机2输出的动力依次经空心轴3、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器14传递到中间轴16，然后中间轴16通过输出齿轮12将动力传递给差速器17，最终由差速器17输出动力。
26.5.能量回收模式：当整车制动时，离合器11断开，同步器14与第一从动齿轮15或第二从动齿轮13结合，整车制动能量通过差速器17、输出齿轮12传递至中间轴16，中间轴16再通过第一齿轮副或第二齿轮副将能量传递至第二电机2，使第二电机2旋转以用于对电池进行充电；当整车怠速时，使离合器11和同步器14均断开，发动机9处于怠速状态，发动机9输出的动力通过输入轴6传递给第一电机1，使第一电机1旋转以用于对电池进行充电。
27.6.启动发动机模式：使离合器11和同步器14均断开，第二电机2停止运行，第一电机1输出的动力经输入轴6传递到发动机9，从而启动发动机，达到启动发动机9的目的。
28.7.动力补偿模式：第二电机2驱动档位换档过程时，离合器11结合，第一电机1输出的动力依次通过输入轴6、第三输入齿轮7、第三从动齿轮10、离合器11传递到中间轴16，然后中间轴16通过输出齿轮12将动力传递给差速器17，最终由差速器17输出动力，从而实现动力补偿、动力不中断。
技术特征：1.多模态的混合动力驱动系统，包括第二电机（2）、空心轴（3）、第一输入齿轮（4）、第二输入齿轮（5）、输入轴（6）、第三输入齿轮（7）、发动机（9）、输出齿轮（12）、二挡从动齿轮（13）、同步器（14）、一挡从动齿轮（15）、中间轴（16）、差速器（17）；第二电机（2）与空心轴（3）连接，第一输入齿轮（4）和第二输入齿轮（5）分别周向固定在空心轴（3）上；输入轴（6）穿过空心轴（3），输入轴（6）的一端与发动机（9）连接，第三输入齿轮（7）与输入轴（6）周向固定；一挡从动齿轮（15）、二挡从动齿轮（13）、同步器（14）以及输出齿轮（12）分别周向固定在在中间轴（16）上，一挡从动齿轮（15）与第一输入齿轮（4）啮合形成第一齿轮副，二挡从动齿轮（13）与第二输入齿轮（5）啮合形成第二齿轮副；同步器（14）位于一挡从动齿轮（15）和二挡从动齿轮（13）之间，输出齿轮（12）与差速器（17）配合，其特征在于，还包括：第一电机（1）、第三从动齿轮（10）、离合器（11），第一电机（1）与输入轴（6）的另一端固定，第三从动齿轮（10）与离合器（11）的驱动部分固定，离合器（11）的从动部分与中间轴（16）固定，第三从动齿轮（10）与第三输入齿轮（7）啮合形成第三齿轮副。2.根据权利要求1所述的多模态的混合动力驱动系统，其特征在于，还包括扭矩减震器（8），扭矩减震器（8）的一端与输入轴（6）的一端固定，扭矩减震器（8）的另一端与发动机（9）固定。3.根据权利要求1所述的多模态的混合动力驱动系统，其特征在于，离合器（11）采用干式离合器或湿式离合器。4.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，离合器（11）结合，同步器（14）断开，发动机（9）经扭矩减震器（8）向输入轴（6）传递动力，输入轴（6）的动力经第三输入齿轮（7）、第三从动齿轮（10）、离合器（11）将动力传递到中间轴（16）上，然后中间轴（16）通过输出齿轮（12）将动力传递给差速器（17），最终由差速器（17）输出动力，同时，发动机（9）经扭矩减震器（8）、输入轴（6）将动力传递给第一电机（1），使第一电机（1）旋转以用于对电池进行充电。5.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，发动机（9）和第一电机（1）停止运转，离合器（11）断开，同步器（14）与第一从动齿轮（15）或者第二从动齿轮（13）结合，第二电机（2)输出的动力依次经空心轴（3）、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器（14）传递到中间轴（16），然后中间轴（16）通过输出齿轮（12）将动力传递给差速器（17）。6.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，发动机（9）和第二电机（2）同时运转，离合器（11）结合，同步器（14）与第一从动齿轮（15）或者第二从动齿轮（13）结合，第二电机（2)输出的动力依次经空心轴（3）、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器（14）传递到中间轴（16）；同时，发动机（9）输出的动力由输入轴（6）经第三输入齿轮（7）、第三从动齿轮（10）、离合器（11）传递到中间轴（16）上，再由中间轴（16）通过输出齿轮（12）传递给差速器（17），最终由差速器（17）输出动力，同时发动机（9）输出的动力由输入轴（6）传递给第一电机（1），使第一电机（1）旋转以用于对电池进行充电。7.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，发动机（9）和第二电机（2）同时运转，离合器（11）断开，同步器（14）与第一从动齿轮（15）或者第二从动齿轮（13）结合，发动机（9）输出的动力由输入轴（6）传递给第一电机（1），使第
一电机（1）工作以用于对电池进行充电，第二电机（2）输出的动力依次经空心轴（3）、第一齿轮副或第二齿轮副、同步器（14）传递到中间轴（16），然后中间轴（16）通过输出齿轮（12）将动力传递给差速器（17），最终由差速器（17）输出动力。8.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，当整车制动时，离合器（11）断开，同步器（14）与第一从动齿轮（15）或第二从动齿轮（13）结合，整车制动能量通过差速器（17）、输出齿轮（12）传递至中间轴（16），中间轴（16）再通过第一齿轮副或第二齿轮副将能量传递至第二电机（2），使第二电机（2）旋转以用于对电池进行充电；当整车怠速时，使离合器（11）和同步器（14）均断开，发动机（9）处于怠速状态，发动机（9）输出的动力通过输入轴（6）传递给第一电机（1），使第一电机（1）旋转以用于对电池进行充电。9.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，使离合器（11）和同步器（14）均断开，第二电机（2）停止运行，第一电机（1）输出的动力经输入轴（6）传递到发动机（9），从而启动发动机（9）。10.采用权利要求1-3任意一项所述多模态的混合动力驱动系统的驱动方法，其特征在于，第二电机（2）驱动档位换档过程时，离合器（11）结合，第一电机（1）输出的动力依次通过输入轴（6）、第三输入齿轮（7）、第三从动齿轮（10）、离合器（11）传递到中间轴（16），然后中间轴（16）通过输出齿轮（12）将动力传递给差速器（17），最终由差速器（17）输出动力。
技术总结本发明公开了一种多模态的混合动力驱动系统，第二电机与空心轴连接，第一输入齿轮和第二输入齿轮分别周向固定在空心轴上；输入轴穿过空心轴，输入轴的一端与发动机连接，第三输入齿轮与输入轴周向固定；一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、同步器以及输出齿轮分别周向固定在在中间轴上，一挡从动齿轮与第一输入齿轮啮合形成第一齿轮副，二挡从动齿轮与第二输入齿轮啮合形成第二齿轮副；同步器位于一挡从动齿轮和二挡从动齿轮之间，输出齿轮与差速器配合，第一电机与输入轴的另一端固定，第三从动齿轮与离合器的驱动部分固定，离合器的从动部分与中间轴固定，第三从动齿轮与第三输入齿轮啮合形成第三齿轮副。本发明能够提高汽车的动力性和驾驶性能。力性和驾驶性能。力性和驾驶性能。
技术研发人员：余顶建 王文君 晏继斌 刁富强 蔺月萌 张子川
受保护的技术使用者：重庆青山工业有限责任公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
