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CN106274443A - 双同步离合器及行星齿轮耦合双电机动力系统 - Google Patents

双同步离合器及行星齿轮耦合双电机动力系统 Download PDF

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CN106274443A
CN106274443A CN201610729127.6A CN201610729127A CN106274443A CN 106274443 A CN106274443 A CN 106274443A CN 201610729127 A CN201610729127 A CN 201610729127A CN 106274443 A CN106274443 A CN 106274443A
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SHANGHAI 01 POWER TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种双同步离合器及行星齿轮耦合双电机动力系统，双同步离合器包括沿径向内外设置的内同步器和外同步器，外同步器的第一花键毂、内同步器的第二花键毂机械连接为一体化结构的花键毂盘，花键毂盘上设置有通道，内同步器的结合套上设置有轴向凸起并穿过花键毂盘上的通道与内同步器的拨叉环槽相连接，内同步器的操作机构与内同步器的拨叉环槽活动连接，外同步器的操作机构与外同步器的结合套活动连接，内同步器的结合齿圈与第一输入/输出端相连接，外同步器的结合齿圈与第二输入/输出端相连接，花键毂盘与第三输出/输入端相连接。本发明具有无级变速功能等，具有适应全地域、多用途应用要求的特点。

Description

双同步离合器及行星齿轮耦合双电机动力系统
技术领域
本发明涉及一种双同步离合器及动力系统，具体地，涉及一种双同步离合器及行星齿轮耦合双电机动力系统。
背景技术
汽车动力新能源化、电气化已成为全球发展的重点和热点。现有电动汽车一般采用单电机纯电驱动方案。电动机运行点与车辆运行点强耦合，电驱动效率难于优化，使车辆一次充电续航里程缩短；由于单电机的转矩提高影响系统成本，为此一些车辆采用对电机大速比减速增矩的方案，但这种方案存在电机长时间高速运行带来的能量损失和可靠性风险。
混联式混合动力系统相对于串联混合动力驱动系统和并联混合动力系统，具有极大的性能优势。但现有的混联式混合动力系统，如最具代表性的日本丰田汽车公司的THS2(第二代丰田混合动力系统)混合动力系统、通用汽车公司的AHS2(第二代先进混合动力系统)系统，动力合成机构结构复杂、制造成本高。经对现有技术的文献检索发现一篇公告号为CN201021118Y、公告日为2008年02月13日、专利名称为“混联式混合动力汽车”的中国专利，该专利技术主要包括发动机，该发动机通过一离合器与一电动机机械连接，该电动机再与一驱动桥机械连接，另，所述发动机又与一发电机机械连接，该发动机则通过发电控制器与蓄电池组电气连接，此外，所述电动机还通过一驱动控制器与所述蓄电池组电气连接”，其不足之处是：要求电动机转矩大，从而系统体积大、重量大、成本高，否则整车低速动力性(特别是，坡道起步性能)不佳，而如采用大减速比的驱动桥解决该问题，车辆最高车速又将收到限制；电动机运行转速与车辆运行转速一一对应、不可调节，电驱动效率难于优化；在车辆行驶过程中，不能实现对发动机的调速优化控制，系统效率提高的潜力有限；驱动转矩有限而使车辆驱动能力不足，难于满足不同地域的使用要求，使该系统主要适用于城市车辆。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双同步离合器及行星齿轮耦合双电机动力系统，其具有更好的与现有车辆的技术继承性以及整车动力性、燃油经济性和低排放的特点，具有无级变速功能等，具有适应全地域、多用途应用要求的特点，解决现有同类技术驱动力不足、坡道起步能力不足、应用局限性大、系统体积大和成本高、能耗尚高等问题，实现了高性能、低成本、适应性强、易于规模产业化实现的有机结合。
根据本发明的一个方面，提供一种双同步离合器，其特征在于，包括沿径向内外设置的内同步器和外同步器，外同步器的第一花键毂、内同步器的第二花键毂机械连接为一体化结构的花键毂盘，花键毂盘上设置有通道，内同步器的结合套上设置有轴向凸起并穿过花键毂盘上的通道与内同步器的拨叉环槽相连接，内同步器的操作机构与内同步器的拨叉环槽活动连接，外同步器的操作机构与外同步器的结合套活动连接，内同步器的结合齿圈与第一输入/输出端相连接，外同步器的结合齿圈与第二输入/输出端相连接，花键毂盘与第三输出/输入端相连接。
优选地，所述双同步离合器的内同步器和/或外同步器为常压式同步器或惯性式同步器或增力式同步器，内同步器的操作机构和外同步器的操作机构为独立式或联动式，该两个操作机构采用手动或电-液控制或气-电控制或全电控制或液压控制或气压控制。
本发明还提供一种行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述行星齿轮耦合双电机动力系统包括第一电机、第一行星齿轮系、第二电机、第二行星齿轮系、双同步离合器、储能装置和电机控制装置，第一行星齿轮系包括第一内齿圈、第一行星架、第一太阳轮，第二行星齿轮系包括第二内齿圈、第二行星架、第二太阳轮，第一电机的转子与第一行星齿轮系的第一内齿圈相连接，第二电机的转子分别与第一行星齿轮系的第一太阳轮、第二行星齿轮系的第二太阳轮相连接，第二行星齿轮系的第二内齿圈与壳体相连接而保持固定不动，双同步离合器的内同步器的结合齿圈与第一行星齿轮系的行星架相连接，双同步离合器的外同步器的结合齿圈与第二行星齿轮系的第二行星架相连接并实现第一行星齿轮系的第一行星架、第二行星齿轮系的第二行星架到双同步离合器的第三输出/输入端的动力传递控制，电机控制装置的输入端与储能装置相连接并进行电能传递，电机控制装置的输出端分别与第一电机、第二电机相连接并输出控制指令。
优选地，所述行星齿轮耦合双电机动力系统还包括发动机和离合器，发动机的曲轴输出端与离合器的输入端相连接，第一电机的转子还与离合器的输出端连接。
优选地，所述行星齿轮耦合双电机动力系统还包括制动锁止装置，制动锁止装置的一端与第一行星齿轮系的太阳轮相连接，制动锁止装置的另一端与壳体相连接。
优选地，所述发动机的曲轴输出端设有起动马达，该起动马达通过与曲轴输出端连接的启动齿圈和发动机的曲轴输出端相连接并实现在系统故障、低温特定条件下起动发动机。
优选地，所述行星齿轮耦合双电机动力系统设有混合动力系统电控单元，用于对所述发动机、所述电机控制装置、所述储能装置、所述离合器、所述双同步离合器、所述制动锁止装置进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测；该混合动力系统电控单元独立设置或将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
优选地，所述行星齿轮耦合双电机动力系统设有纯电驱动电控单元，用于对所述电机控制装置、所述储能装置、所述双同步离合器、所述制动锁止装置进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测；该纯电驱动电控单元独立设置或将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
优选地，所述第一行星齿轮系、第二行星齿轮系都为具有三个动力传递端的单排行星齿轮系、多排耦合行星齿轮系或包含行星齿轮系和传动链的行星齿轮传动复合装置；或者，所述电机控制装置包含第一电机驱动控制功能和第二电机驱动控制功能，且为一体化结构或分体式独立结构；或者，所述储能装置为动力蓄电池、超级电容、飞轮电池、动力蓄电池与超级电容的复合电源或设有外接充电装置的储能电源装置。
优选地，所述储能装置为动力蓄电池、超级电容、飞轮电池、动力蓄电池与超级电容的复合电源或设有外接充电装置的储能电源装置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明取消了变速器，实现了无级变速、结构紧奏、易于模块化设计、改善了其整车搭载性、提高了驾驶的舒适性和降低了驾驶员劳动强度。
(2)在任何车速下，控制双同步离合器实现第二电机转子与第一行星齿轮系的行星架的动力传递，通过对第二电机的调速控制，可实现发动机、第一电机工作在最佳系统效率的转速点，实现对发动机或第一电机的无级变速控制，将显著提高系统混合驱动、纯电驱动时的效率。
(3)适应范围广。本发明巧妙地通过第二行星齿轮系对第二电机的减速增矩、双电机无级变速纯电驱动模式、第二行星齿轮系的行星架和第一行星齿轮系的行星架与减速差速装置的动力传递控制、第一行星齿轮装置的太阳轮的制动锁止连接控制，实现了电机小型高速化、总成小型化、无级变速，还可实现发动机直接驱动模式以实现跛行回家等功能，降低了对电机的驱动转矩要求，使系统重量、尺寸、成本大幅度减小，电机效率、功率密度、容错能力显著提高。在达到了燃油车辆相当的动力性的同时，对电机转矩要求却可减小50％以上，并可满足车辆驱动转矩要求，从而基于本发明系统的车辆对不同地理环境和道路条件(如，城市道路、城际公路车辆、高速公路)均适用。
(4)易于产业化实现，本发明第二电机的大功率大转矩要求大幅度降低，基于现有车辆的换档机构、离合器、传动齿轮等成熟零部件及其工作模式，从而降低了开发难度、易于产业化实现。
(5)高可靠性、低成本。采用可控自动离合装置，减小了离合器结合与分离的频次，并实现了离合器小滑差或无滑差结合，最大程度地避免了离合器的磨损损坏，降低维护成本。另外，可实现的串联混合运行模式，降低了对储能装置的大功率运行要求，由于储能装置在混合动力系统和纯电驱动系统中是故障率和成本比例都较高的部件，因此进一步降低了系统成本和维护成本。采用离合器，还避免了传动系统对发动机轴系的扭转振动的不利影响，也避免了发动机散热对第一电机的不利影响。通过设置起动马达，可以在低温和电驱动系统故障情况为发动机提供一个备用的起动途径，可避免储能装置的低温使用损坏。通过无级变速，可降低电机转速，优化电机效率的同时提高电机的可靠性、延长其寿命。
(6)混合动力与纯电驱动共平台。本发明电驱动系统可作为纯电驱动系统应用，集成发动机和离合器后即为混合动力系统。该混合动力系统还可方便变型为新型的串联、并联无级变速混合动力驱动系统，以及plug-in多模无级变速混联、plug-in串联、plug-in双模无级变速并联等混合动力驱动系统。作为纯电动动力系统，其无级变速功能可显著提高纯电驱动效率、显著提高纯电驱动的车辆动力性。
(7)与国际上著名同类产品相比，节能率更高、性能价格比更高，更具有市场竞争优势、更易于产业化实现。本发明的系统具有单电机无级变速纯电驱动、双电机无级变速纯电驱动、串联混合驱动和混联无级变速混合驱动等四种驱动模式，通过对第一电机和第二电机运行转速的控制和转矩的分配，提高了系统的驱动效率、制动能量再生效率，实现了混合动力系统的全部运行模式，实现了多模无级变速纯电驱动模式，可适用于各种路况、不同地域，模式控制比现有的技术更加灵活，使应用本发明的混合动力车辆、纯电驱动车辆的动力性、能量经济性和有害排放达到了综合最佳，显著优于串联系统、并联系统和现有的混联系统以及现有的单电机或双电机直驱纯电驱动系统。
(8)应用本发明的混合动力车辆的节油率可达45％以上，相对于串联和并联混合动力系统，节油率分别可提高25％和20％，相对于基于日本丰田和美国通用汽车公司的行星齿轮机构混合动力系统构型，节油率可提高约3～5％，动力性和驾驶平顺性优于现有燃油车辆、驾驶员劳动强度显著降低，性能价格比高于现有技术30％。由于本发明系统的无级变速特点，本发明的混合动力系统可用于不同地域的城市车辆，对长途运输车辆也将具有20％以上的节油率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明双同步离合器(实施例一，双同步离合器)的结构示意图。
图2为本发明行星齿轮耦合双电机动力系统(实施例二，四模行星齿轮耦合无级变速混联式混合动力系统)的结构示意图。
图3为本发明实施例二的混合动力系统电控单元的外部电气连接示意图。
图4为本发明实施例二的混合动力系统电控单元的方框图。
图5为本发明实施例二的混合动力系统控制流程图。
图6为本发明行星齿轮耦合双电机动力系统(实施例三，五模行星齿轮耦合无级变速混联式混合动力系统)的结构示意图。
图7为本发明行星齿轮耦合双电机动力系统(实施例四，双模行星齿轮耦合双电机动力系统)的结构示意图。
图8为本发明行星齿轮耦合双电机动力系统(实施例五，三模行星齿轮耦合双电机动力系统)的结构示意图。
图5中，SOC为储能装置荷电状态，SOCeL为纯电驱动的SOC下限，TbatL为储能系统要求的工作温度下限，TorqH为单电机纯电驱动模式的车辆需求扭矩下限，Vm1H为单电机纯电驱动模式的车速上限，SOCLL为储能系统SOC极低的限值，Time_i为当前运行模式的持续时间，Time_min为模式切换的最小时间间隔，EFFe1、EFFe2、EFFs、EFFf分别为系统如按单电机纯电驱动模式、双电机纯电驱动模式、串联驱动模式、混联驱动模式估计的系统效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示，本发明一种双同步离合器7(实施例一)包括沿径向内外设置的二套同步器(内同步器和外同步器)，外同步器的第一花键毂74、内同步器的第二花键毂77机械连接为一体化结构的花键毂盘79，花键毂盘79上设置有通道75，内同步器的结合套71上设置有轴向凸起并穿过花键毂盘79上的通道75与内同步器的拨叉环槽76相连接，内同步器的操作机构714与内同步器的拨叉环槽76活动连接，外同步器的操作机构713与外同步器的结合套73活动连接，内同步器的结合齿圈710与第一输入/输出端712相连接，外同步器的结合齿圈72与第二输入/输出端711相连接，花键毂盘79与第三输出/输入端78相连接。
其中，所述双同步离合器7的内同步器和外同步器都常压式同步器或惯性式同步器或增力式同步器，内同步器的操作机构和外同步器的操作机构为独立式，该两个操作机构采用手动或电-液控制或气-电控制或全电控制或液压控制或气压控制。
本实施例一的双同步离合器7的工作原理如下：
通过外同步器操作机构将外同步器的结合套73向外同步器的结合齿圈72的方向移动，使外同步器的结合齿圈72与花键毂盘79相结合并能进行双向的动力传递，此时，外同步器处于在档状态；
通过外同步器操作机构将外同步器的结合套73向花键毂盘79的方向移动，使外同步器的结合齿圈72与花键毂盘79相分离并不能进行任何方向的动力传递，此时，外同步器处于空档状态；
通过内同步器操作机构将内同步器的拨叉环槽76向内同步器的结合齿圈710的方向移动，使内同步器的结合齿圈710与花键毂盘79相结合并能进行双向的动力传递，此时，内同步器处于在档状态；
通过内同步器操作机构将内同步器拨叉环槽76向花键毂盘79的方向移动，使内同步器的结合齿圈710与花键毂盘79相分离并不能进行任何方向的动力传递，此时，内同步器处于空挡状态；
由于内同步器的结合套71与其第二花键毂77通过花键连接、外同步器的结合套73与其第一花键毂74通过花键连接，因此：内同步器的结合套71、外同步器的结合套73与花键毂盘79的转速相同，内同步器拨叉环槽76、外同步器的结合套73的操作控制互不干涉、可随时按需进行；在内同步器、外同步器均处于在档状态时，花键毂盘79、内同步器的结合齿圈710、外同步器的结合齿圈72被结合为一整体；在内同步器、外同步器均处于空档状态时，花键毂盘79、内同步器的结合齿圈710、外同步器的结合齿圈72均可自由运转；在内同步器、外同步器中仅有一个处于在档状态时，花键毂盘79仅与处于在档状态的内同步器的结合齿圈710相结合。
实施例二
如图2所示，并参看图1，本发明四模行星齿轮耦合无级变速混联式混合动力系统(实施例二)包括：发动机1、离合器2、第一电机3、第一行星齿轮系4、第二电机5、第二行星齿轮系6、实施例一所述的双同步离合器7、减速差速器8、储能装置11和电机控制装置12，其中，第一行星齿轮系包括第一内齿圈、第一行星架、第一太阳轮，第二行星齿轮系包括第二内齿圈、第二行星架、第二太阳轮，发动机1的曲轴输出端与离合器2的输入端相连接，第一电机3的第一转子31分别与离合器2的输出端和第一行星齿轮系4的第一内齿圈41相连接，第二电机5的第二转子51分别与第一行星齿轮系4的第一太阳轮43、第二行星齿轮系6的第二太阳轮63相连接，第二行星齿轮系6的第二内齿圈61与壳体相连接而保持固定不动，双同步离合器7的内同步器的结合齿圈710与第一行星齿轮系4的第一行星架42相连接，外同步器的结合齿圈72与第二行星齿轮系6的第二行星架62相连接并实现第一行星齿轮系4的第一行星架42、第二行星齿轮系6的第二行星架62到双同步离合器7的花键毂盘79的动力传递控制，双同步离合器7的花键毂盘79与减速差速器8的输入端相连接，减速差速器8的输出端与二个车轮10通过二个半轴9相连接，电机控制装置12的输入端与储能装置11相连接并进行电能传递，电机控制装置12的输出端分别与第一电机3、第二电机5相连接并输出控制指令。
其中，所述离合器2为电控干式离合器。所述第一行星齿轮系4、第二行星齿轮系6都为具有三个动力传递端的单排行星齿轮系、多排耦合行星齿轮系或包含行星齿轮系和传动链的行星齿轮传动复合装置。所述储能装置11为动力蓄电池、超级电容、飞轮电池、动力蓄电池与超级电容的复合电源或设有外接充电装置的储能电源装置。所述发动机1的曲轴输出端设有起动马达13，该起动马达通过与曲轴输出端连接的启动齿圈和发动机1的曲轴输出端相连接并实现在系统故障、低温等特定条件下起动发动机1。所述电机控制装置12包含第一电机驱动控制功能和第二电机驱动控制功能，且为一体化结构或分体式独立结构，还可包含如DC/DC、电动转向、电控空调等其它控制功能。所述四模行星齿轮耦合无级变速混联式混合动力系统中设有混合动力系统电控单元。参照图3，该混合动力系统电控单元与点火钥匙开关、12V/24V辅助电源、加速踏板、制动踏板、变速手柄、车速传感器、所述发动机1、所述电机控制装置12、所述储能装置11、所述离合器2、所述双同步离合器7以及车辆配置的附件系统如DC/DC、充电器、电动转向系统、电动空调系统、ABS制动系统、电机热管理系统等电气连接，该混合动力系统电控单元用于对所述发动机、所述电机控制装置、所述储能装置、所述离合器、所述双同步离合器、所述制动锁止装置进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测。参照图4，该混合动力系统电控单元包括电源处理、信号输入处理、诊断保护、通讯接口、输出信号处理放大、运算与存储等电路，和用于对所述发动机1、所述电机控制装置12、所述储能装置11、所述离合器2、所述双同步离合器7进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测等的软件，该混合动力系统电控单元独立设置，或将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
本实施例的工作过程和工作原理为：
(1)系统参数设置：发动机1的功率、第一电机3的功率≥车辆运行工况所需的平均功率。第二电机5的功率≥车辆运行工况所需的功率。第一电机3的峰值转矩≥起动发动机1要求的转矩，第二电机5的峰值转矩×(1+第二行星齿轮系6的内齿圈61的齿数/其太阳轮63的齿数)≥车辆动力性指标要求的最大转矩。储能装置11的功率≥第一电机3的最大功率+第二电机5的最大功率。
(2)无级调速原理：根据第一行星齿轮系4的内齿圈41、太阳轮43和行星架42之间的转速关系式，在任意的车速(对应任意的减速差速器8的输入端的转速)下，通过控制第二电机5的转速，即可将第一行星齿轮系4的内齿圈41的转速调节在任意期望的转速。当离合器2处于接通状态时，第一行星齿轮系4的内齿圈41的转速也就是发动机1的转速。所以，在任意车速下，通过控制第二电机5的转速即可对发动机1实现无级调速，使其在最佳转速下运行，实现发动机1的节油减排的最优化。
(3)行星齿轮耦合无级变速四模运行原理：
(31)单电机纯电动模式如下：控制发动机1处于停机状态，控制离合器2处于分离状态，控制双同步离合器7的外同步器的结合套73、内同步器拨叉环槽76，使双同步离合器7的外同步器处于在档状态、内同步器处于空挡状态后，第一行星齿轮系4的行星架42处于自由空转状态，第二电机5通过第二行星齿轮系6与减速差速器8的输入端之间进行动力传递。
(32)双电机纯电动模式如下：控制发动机1处于停机状态，控制离合器2处于分离状态，控制离合器2处于断开状态，控制双同步离合器7的外同步器的结合套73、内同步器拨叉环槽76，使双同步离合器7的外同步器处于空档状态、内同步器处于在挡状态后，第二行星齿轮系6的行星架62自由空转，由于第一行星齿轮系4的行星架42与双同步离合器7的内同步器的结合齿圈710相连接，因此第一电机3与第一行星齿轮系4的齿圈41进行动力传递，第二电机5与第一行星齿轮系4的太阳轮43进行动力传递，经第一行星齿轮系4耦合到行星齿轮系4的行星架42，进而经双同步离合器7的内同步器与减速差速器8的输入端进行动力传递。
(33)串联混合驱动模式如下：控制发动机1处于运行状态，控制离合器2处于结合状态，控制双同步离合器7到上述单电机纯电动模式时的状态，并对第二电机5进行电动/发电模式控制，第一电机3通过离合器2与发动机1的曲轴输出端间进行动力传递并按发电模式运行。该模式下，发动机与车轮间没有机械传动。
(34)混联混合驱动模式如下：控制发动机1处于运行状态，控制离合器2处于结合状态，控制双同步离合器7到双电机纯电动模式时的状态，发动机1、第一电机3与第一行星齿轮系4的齿圈41进行动力传递，第二电机5与第一行星齿轮系4的太阳轮43进行动力传递并对发动机1进行无级调速，使发动机1、第一电机3和第二电机5在系统能耗排放最佳点运行。根据第一电机3和第二电机5的运行状态，还可进一步实现单电机并联驱动模式、双电机并联驱动模式、一个电机发电另一电机电动的混联驱动模式等子模式。该模式下，发动机与车轮间可以进行机械传动。
(4)第一电机3、第二电机5分别通过电路与电机控制装置12、储能装置11进行电能传递。第一电机3按电动方式运行时需要的电能由储能装置11提供，按发电方式运行时发出的电能由储能装置11或/和第二电机5接收。第二电机5按电动方式运行时需要的电能由储能装置11或/和第一电机3提供，按发电方式运行时发出的电能亦由储能装置11或/和第二电机3接收。
(5)在发动机1、第一电机3、第二电机5等全部动力部件与车轮10之间的动力传递链中，取消现有内燃机汽车的变速器和缓速器，可实现真正的无级调速。即，不仅在纯电动模式和串联驱动下实现了无级变速，而且在混联驱动模式下也实现了对发动机1的无级变速。
(6)发动机1可按停机、运行等两种方式工作，第一电机3可按停机/空转、发电、电动等三种方式工作，第二电机5也可按停机/空转、发电、电动等三种方式工作，离合器2可按结合、分离等两种方式工作，双同步离合器7具有三种位置状态以选择第二行星齿轮系6的行星架62或第一行星齿轮系4的行星架42与减速差速器8进行动力传递或均不与减速差速器8进行动力传递。参照图5，为本实施例二的控制流程。可实现全部混合动力系统的运行模式：发动机怠速停机/快速起动、无级变速单电机纯电驱动、无级变速双电机纯电驱动、无级变速串联驱动、无级变速并联驱动、无级变速行车充电混合驱动、再生制动能量回馈、停车充电等全部混合动力系统的运行模式。
实施例三
如图6所示，本实施例三的五模行星齿轮耦合无级变速混联式混合动力系统与实施例二基本相同，其不同之处在于：本实施例三的五模行星齿轮耦合无级变速混联式混合动力驱动系统为进一步实现发动机1直接驱动模式，还包括制动锁止装置14，制动锁止装置14用于对第一行星齿轮系4的太阳轮43进行制动锁止、制动锁止解除的控制，制动锁止装置14的一端与行星齿轮系4的太阳轮43相连接，另一端与壳体相连接。本实施例三中设置的混合动力系统电控单元，在实施例二所述混合动力系统电控单元的基础上，增加对所述制动锁止装置14的硬件电路、协调控制、故障诊断等功能，该混合动力系统电控单元独立设置，或将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
发动机1直接驱动模式的实现原理：当第一电机3或/和第二电机5或/和电机控制装置12或/和储能装置11发生故障或/和发动机单独驱动效率最高时，设置于系统中的电控单元控制制动锁止装置14处于制动锁止位置，使第一行星齿轮系4的第一太阳轮43被锁止固定。控制双同步离合器7的内同步器处于在档状态、外同步器处于空挡状态，根据行星齿轮系的工作原理，可实现如下动力传递路径：(1)当离合器2被控制在结合位置时的动力传递路径为发动机1←-→离合器2←-→第一电机3←-→第一行星齿轮系4的第一内齿圈41和第一行星架42←-→双同步离合器7的内同步器←-→减速差速器8←-→车轮，从而实现发动机1直接驱动模式；(2)当离合器2被控制在分离位置时的动力传递路径为第一电机3←-→第一行星齿轮系4的第一内齿圈41和第一行星架42←-→双同步离合器7的内同步器←-→减速差速器8←-→车轮10，从而实现第一电机3单独驱动模式。
其它的部件连接、工作过程、系统运行模式和基本控制策略同实施例二，在此不再赘述。
实施例四
如图7所示，本实施例四的双模行星齿轮耦合双电机动力系统是通过取消实例二中的发动机1、离合器2及离合器2与第一电机3之间的连接来实现的。具有实施例二中的单电机纯电驱动模式和双电机纯电驱动模式，其有益效果是：(1)避免第二电机5长时间高速运行，可提高系统的可靠性；(2)通过第一行星齿轮系4的耦合和无级变速，可实现第一电机3和第二电机5的运行总效率最优化；(3)由于双同步离合器7的不同状态的自动切换，第一电机1、第二电机5采用较小的转矩，亦可实现与常规车相当的动力性。本实施例四设置有纯电驱动电控单元，与实施例二所述混合动力系统电控单元相比较，取消了与发动机1和离合器2相关的电气连接、硬件电路和软件功能，用于对所述电机控制装置12、所述储能装置11、所述双同步离合器7进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测等，该纯电驱动电控单元可独立设置，亦可将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
其它的部件连接、工作过程、系统运行模式和基本控制策略同实施例二，在此不再赘述。
实施例五
如图8所示，本实施例五的三模行星齿轮耦合双电机动力系统是通过取消实例三中的发动机1和离合器2及离合器2与第一电机3之间的连接来实现的。具有实施例二中的单电机纯电驱动模式和双电机纯电驱动模式，还具有实施例三中的第一电机3单独驱动模式，其有益效果是：在实施例四的基础上，通过实现第一电机3单独驱动模式，可进一步提高系统的容错能力，即在第二电机5故障情况下，车辆仍可由第一电机3单独驱动。本实施例四设置有纯电驱动电控单元，与实施例三所述混合动力系统电控单元相比较，取消了与发动机1和离合器2相关的电气连接、硬件电路和软件功能，用于对所述电机控制装置12、所述储能装置11、所述双同步离合器7、所述制动锁止装置14进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、充电管理、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测等的软件，该纯电驱动电控单元可独立设置，亦可将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
其它的部件连接、工作过程、系统运行模式和基本控制策略同实施例三，在此不再赘述。
本发明应用于车辆，具有更好的与现有车辆的技术继承性以及整车动力性、燃油经济性和低排放的特点，具有无级变速功能、混联系统功能等，具有适应全地域、多用途应用要求的特点，解决现有同类技术驱动力不足、坡道起步能力不足、应用局限性大、系统体积大和成本高、无法实现对发动机无级调速以及因机电部件制造困难而难于批量产业化的问题，实现了高性能、低开发成本、低系统成本、适应性强、易于规模产业化实现的有机结合。应用本发明的纯电动车辆，相对于单电机或双电机直驱纯电驱动车辆，电能消耗可降低10％以上。应用本发明的混合动力车辆，燃油消耗可降低45％以上。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种双同步离合器，其特征在于，包括沿径向内外设置的内同步器和外同步器，外同步器的第一花键毂、内同步器的第二花键毂机械连接为一体化结构的花键毂盘，花键毂盘上设置有通道，内同步器的结合套上设置有轴向凸起并穿过花键毂盘上的通道与内同步器的拨叉环槽相连接，内同步器的操作机构与内同步器的拨叉环槽活动连接，外同步器的操作机构与外同步器的结合套活动连接，内同步器的结合齿圈与第一输入/输出端相连接，外同步器的结合齿圈与第二输入/输出端相连接，花键毂盘与第三输出/输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的双同步离合器，其特征在于，所述双同步离合器的内同步器和/或外同步器为常压式同步器或惯性式同步器或增力式同步器，内同步器的操作机构和外同步器的操作机构为独立式或联动式，该两个操作机构采用手动或电-液控制或气-电控制或全电控制或液压控制或气压控制。
3.一种行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述行星齿轮耦合双电机动力系统包括第一电机、第一行星齿轮系、第二电机、第二行星齿轮系、双同步离合器、储能装置和电机控制装置，第一行星齿轮系包括第一内齿圈、第一行星架、第一太阳轮，第二行星齿轮系包括第二内齿圈、第二行星架、第二太阳轮，第一电机的转子与第一行星齿轮系的第一内齿圈相连接，第二电机的转子分别与第一行星齿轮系的第一太阳轮、第二行星齿轮系的第二太阳轮相连接，第二行星齿轮系的第二内齿圈与壳体相连接而保持固定不动，双同步离合器的内同步器的结合齿圈与第一行星齿轮系的行星架相连接，双同步离合器的外同步器的结合齿圈与第二行星齿轮系的第二行星架相连接并实现第一行星齿轮系的第一行星架、第二行星齿轮系的第二行星架到双同步离合器的第三输出/输入端的动力传递控制，电机控制装置的输入端与储能装置相连接并进行电能传递，电机控制装置的输出端分别与第一电机、第二电机相连接并输出控制指令。
4.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述行星齿轮耦合双电机动力系统还包括发动机和离合器，发动机的曲轴输出端与离合器的输入端相连接，第一电机的转子还与离合器的输出端连接。
5.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述行星齿轮耦合双电机动力系统还包括制动锁止装置，制动锁止装置的一端与第一行星齿轮系的太阳轮相连接，制动锁止装置的另一端与壳体相连接。
6.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述发动机的曲轴输出端设有起动马达，该起动马达通过与曲轴输出端连接的启动齿圈和发动机的曲轴输出端相连接并实现在系统故障、低温特定条件下起动发动机。
7.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述行星齿轮耦合双电机动力系统设有混合动力系统电控单元，用于对所述发动机、所述电机控制装置、所述储能装置、所述离合器、所述双同步离合器、所述制动锁止装置进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测；该混合动力系统电控单元独立设置或将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
8.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述行星齿轮耦合双电机动力系统设有纯电驱动电控单元，用于对所述电机控制装置、所述储能装置、所述双同步离合器、所述制动锁止装置进行协调控制以及整车控制、能量管理、再生制动或滑行、故障诊断、容错控制、数据管理通讯、标定监测；该纯电驱动电控单元独立设置或将其功能集成到所述系统或车辆的其它控制装置中。
9.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述第一行星齿轮系、第二行星齿轮系都为具有三个动力传递端的单排行星齿轮系、多排耦合行星齿轮系或包含行星齿轮系和传动链的行星齿轮传动复合装置；或者，所述电机控制装置包含第一电机驱动控制功能和第二电机驱动控制功能，且为一体化结构或分体式独立结构；或者，所述储能装置为动力蓄电池、超级电容、飞轮电池、动力蓄电池与超级电容的复合电源或设有外接充电装置的储能电源装置。
10.根据权利要求3所述的行星齿轮耦合双电机动力系统，其特征在于，所述储能装置为动力蓄电池、超级电容、飞轮电池、动力蓄电池与超级电容的复合电源或设有外接充电装置的储能电源装置。
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