本發(fā)明涉及一種多模式變速箱、混合動力系統(tǒng)及車輛，屬于新能源車輛混合動力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在商用車領(lǐng)域，混合動力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，商用車的運(yùn)行工況復(fù)雜，根據(jù)載人/載貨情況整車重量差異較大，整車既要滿足高速行車的需要、又要滿足大坡度爬坡的需要。同時(shí)現(xiàn)有的混動系統(tǒng)采用簡單的兩擋或三擋amt（automated?mechanical?transmission，機(jī)械式自動變速箱），在齒比的設(shè)計(jì)上，為了滿足日常高速行駛工況，往往難以兼顧大扭矩工況，導(dǎo)致難以滿足重載爬坡或者大坡度持續(xù)爬坡場景，在持續(xù)爬坡場景，電機(jī)容易過溫，因此現(xiàn)有混動系統(tǒng)難以兼顧高車速、大爬坡度的工況，同時(shí)還存在amt換擋動力中斷，amt的離合器坡起控制難、易燒蝕的問題。

2、申請公布號為cn117803693a的中國專利申請公布文本公開了一種工程機(jī)械用變速箱及控制方法。該方案中發(fā)動機(jī)和m1電機(jī)輸入的動力通過一個(gè)行星排耦合，行星排的輸出經(jīng)過多擋變速器傳遞到驅(qū)動橋，m2電機(jī)從行星排輸出端和多擋變速器的輸入端之間輸入動力，該方案使用行星排和多擋變速器搭配，實(shí)現(xiàn)了較多種速比，可以一定程度兼顧高速和大扭矩工況；同時(shí)應(yīng)用行星排省去了發(fā)動機(jī)輸出端的離合器，解決了坡道起步時(shí)自動離合器控制難、易燒毀的問題。

3、但是，上述方案的多種速比主要依靠多擋變速器擋位多、變速齒輪組多來實(shí)現(xiàn)，存在系統(tǒng)效率低、驅(qū)動能量損耗大的問題；在制動回收動能時(shí)，輪端的動能同樣要經(jīng)過變速器的齒輪組才能到達(dá)電機(jī)，導(dǎo)致動能回收損耗也很大。

4、申請公布號為cn117584724a的中國專利申請公布文本公開了一種礦用自卸車混合動力總成系統(tǒng)及其控制方法。該方案中發(fā)動機(jī)和em1電機(jī)輸入的動力同樣通過一個(gè)行星排耦合，行星排的輸出也經(jīng)過多擋變速器傳遞到驅(qū)動橋，但該變速器中增加了行星排到驅(qū)動橋速比為1的直接驅(qū)動擋位，em2電機(jī)通過一個(gè)中間軸和一組變速齒輪直接輸入變速器，變速器中具有行星排的輸出到該中間軸的擋位以實(shí)現(xiàn)行星排的輸出經(jīng)多擋變速器傳遞到驅(qū)動橋。該方案可以實(shí)現(xiàn)行星排直接到驅(qū)動橋的速比為1的驅(qū)動，同時(shí)通過變速器耦合了em2電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)更多組合的混合動力驅(qū)動模式，面對當(dāng)前工況使發(fā)動機(jī)和em2電機(jī)在各自高效區(qū)間實(shí)現(xiàn)更為高效的混合動力驅(qū)動。

5、但是，該方案對行星排的控制，僅有鎖止與em1電機(jī)輸出軸相連的太陽輪，使發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動，導(dǎo)致混合動力模式有限，依然難以滿足對工況的細(xì)分，使更多工況都有對應(yīng)的、適合的驅(qū)動模式；而且該方案在行星排下游動力鏈到輪端不承受扭矩的狀態(tài)下難以實(shí)現(xiàn)停車發(fā)電模式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種多模式變速箱，用以解決現(xiàn)有變速箱提供的速比驅(qū)動模式數(shù)量有限，不能滿足更多工況下高效驅(qū)動需求的問題；還提供了一種混合動力系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)混合動力驅(qū)動模式數(shù)量有限，不能滿足更多工況下高效驅(qū)動需求的問題；還提供了一種車輛，用以解決現(xiàn)有混合動力車輛不能滿足更多工況下高效驅(qū)動需求的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

3、本發(fā)明的一種多模式變速箱的技術(shù)方案，包括用于與不同動力源相連的第一輸入軸和第二輸入軸，所述第一輸入軸和第二輸入軸分別傳動連接行星排的第一輸入端和第二輸入端，所述行星排的輸出端通過第一換擋機(jī)構(gòu)連接用于動力輸入的輸出軸；所述第一換擋機(jī)構(gòu)用于在行星排的輸出端連接第一中間軸、連接輸出軸或均不連接之間切換；第一中間軸還傳動連接第二中間軸，第二中間軸與輸出軸之間還設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)變速比傳動和/或斷開傳動的第二換擋機(jī)構(gòu)；其特征在于，還包括第三換擋機(jī)構(gòu)，所述第三換擋機(jī)構(gòu)用于在行星排第二輸入端鎖止、連接輸出端或不鎖止也不連接輸出端之間切換。

4、進(jìn)一步地，還包括用于連接不同動力源的第三輸入軸，所述第三輸入軸傳動連接第一中間軸。

5、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與輸出軸同軸設(shè)置，所述第一輸入軸與第二輸入軸之間和/或第一輸入軸與第三輸入軸之間異軸布置。

6、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與第二輸入軸之間異軸布置，所述第二輸入軸通過變速齒輪組傳動連接行星排的第二輸入端。

7、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與第三輸入軸之間異軸布置，所述第三輸入軸通過變速齒輪組傳動連接第一中間軸。

8、進(jìn)一步地，行星排的第一輸入端為行星排的行星架，行星排的第二輸入端為行星排的太陽輪，行星排的輸出端為行星排的齒圈。

9、進(jìn)一步地，所述第二換擋機(jī)構(gòu)包括如下三個(gè)擋位：1）將與第二中間軸傳動連接的二擋變速齒輪組與輸出軸接合；2）將與第二中間軸傳動連接的一擋變速齒輪組與輸出軸接合；3）斷開第二中間軸和輸出軸之間的傳動連接。

10、進(jìn)一步地，所述一擋變速齒輪組的齒比、二擋變速齒輪組的齒比和第一中間軸與第二中間軸傳動連接的齒比均不相同。

11、進(jìn)一步地，所述二擋變速齒輪組的齒比小于一擋變速齒輪組的齒比，大于第一中間軸與第二中間軸傳動連接的齒比。

12、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機(jī)和電機(jī)通過變速箱中的行星排進(jìn)行動力耦合并在下游通過多擋變速器輸出的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在行星排輸入端增加一個(gè)第三換擋機(jī)構(gòu)，該換擋機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)行星排分別連接例如發(fā)動機(jī)和電機(jī)的兩個(gè)輸入端的連接，使行星排三個(gè)自由度變?yōu)橐粋€(gè)整體同步轉(zhuǎn)動，再配合第一換擋機(jī)構(gòu)將行星排的輸出端與輸出軸直接相連，實(shí)現(xiàn)例如連接發(fā)動機(jī)的第一輸入端到輸出軸速比為1的直接輸出驅(qū)動后橋，實(shí)現(xiàn)一種高效率、低傳動損耗的高速擋模式；同時(shí)第三換擋機(jī)構(gòu)將行星排與第二輸入軸相連的輸入端鎖止的模式下，行星排具有一個(gè)新的非1的速比將第一輸入軸輸入的動力輸出（速比的大小由行星排的3個(gè)輸入/輸出端的接法決定），在行星排具有速比為1的直接輸出和非1的速比兩種輸出方式下，配合下游多擋變速器中第二換擋機(jī)構(gòu)兩個(gè)或多個(gè)擋位，在多擋變速器擋位數(shù)量的基礎(chǔ)上將驅(qū)動模式的數(shù)量增加了一倍，能夠更好的適配和滿足更多細(xì)分工況下高效驅(qū)動的需求。

13、同時(shí)，在第三換擋機(jī)構(gòu)將行星排兩個(gè)輸入端的連接，使行星排三個(gè)自由度變?yōu)橐粋€(gè)整體同步轉(zhuǎn)動，再配合第一換擋機(jī)構(gòu)將行星排的輸出端與輸出軸斷開，即可在第一輸入軸連接發(fā)動機(jī)、第二輸入軸連接電機(jī)的條件下，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)以速比1通過行星排反拖與第二輸入軸相連的電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)在下游動力鏈不承受扭矩的條件下的停車發(fā)電。

14、進(jìn)一步地，多擋變速器上設(shè)置有輸入動力的第三輸入軸時(shí)，第三換擋機(jī)構(gòu)在空擋模式，即既不鎖止第二輸入軸、也不連接行星排的兩個(gè)輸入端的模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)不同輸入軸輸入動力的混合驅(qū)動。

15、本發(fā)明的一種混合動力系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括動力源和多模式變速箱，所述多模式變速箱包括用于與不同動力源相連的第一輸入軸和第二輸入軸，所述第一輸入軸和第二輸入軸分別傳動連接行星排的第一輸入端和第二輸入端，所述行星排的輸出端通過第一換擋機(jī)構(gòu)連接用于動力輸入的輸出軸；所述第一換擋機(jī)構(gòu)用于在行星排的輸出端連接第一中間軸、連接輸出軸或均不連接之間切換；第一中間軸還傳動連接第二中間軸，第二中間軸與輸出軸之間還設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)變速比傳動和/或斷開傳動的第二換擋機(jī)構(gòu)；其特征在于，還包括第三換擋機(jī)構(gòu)，所述第三換擋機(jī)構(gòu)用于在行星排第二輸入端鎖止、連接輸出端或不鎖止也不連接輸出端之間切換。

16、進(jìn)一步地，還包括用于連接不同動力源的第三輸入軸，所述第三輸入軸傳動連接第一中間軸。

17、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與輸出軸同軸設(shè)置，所述第一輸入軸與第二輸入軸之間和/或第一輸入軸與第三輸入軸之間異軸布置。

18、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與第二輸入軸之間異軸布置，所述第二輸入軸通過變速齒輪組傳動連接行星排的第二輸入端。

19、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與第三輸入軸之間異軸布置，所述第三輸入軸通過變速齒輪組傳動連接第一中間軸。

20、進(jìn)一步地，行星排的第一輸入端為行星排的行星架，行星排的第二輸入端為行星排的太陽輪，行星排的輸出端為行星排的齒圈。

21、進(jìn)一步地，所述第二換擋機(jī)構(gòu)包括如下三個(gè)擋位：1）將與第二中間軸傳動連接的二擋變速齒輪組與輸出軸接合；2）將與第二中間軸傳動連接的一擋變速齒輪組與輸出軸接合；3）斷開第二中間軸和輸出軸之間的傳動連接。

22、進(jìn)一步地，所述一擋變速齒輪組的齒比、二擋變速齒輪組的齒比和第一中間軸與第二中間軸傳動連接的齒比均不相同。

23、進(jìn)一步地，所述二擋變速齒輪組的齒比小于一擋變速齒輪組的齒比，大于第一中間軸與第二中間軸傳動連接的齒比。

24、進(jìn)一步地，所述動力源包括發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)和第二電機(jī)，發(fā)動機(jī)傳動連接所述第一輸入軸，第一電機(jī)傳動連接所述第二輸入軸，第二電機(jī)傳動連接所述第三輸入軸。

25、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機(jī)和電機(jī)通過變速箱中的行星排進(jìn)行動力耦合并在下游通過多擋變速器輸出的混合動力系統(tǒng)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在行星排輸入端增加一個(gè)第三換擋機(jī)構(gòu)，該換擋機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)行星排分別連接發(fā)動機(jī)和電機(jī)的兩個(gè)輸入端的連接，使行星排三個(gè)自由度變?yōu)橐粋€(gè)整體同步轉(zhuǎn)動，再配合第一換擋機(jī)構(gòu)將行星排的輸出端與輸出軸直接相連，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)通過第一輸入端到輸出軸速比為1的直接輸出驅(qū)動后橋，實(shí)現(xiàn)一種發(fā)動機(jī)直驅(qū)的高效率、低傳動損耗的高速擋模式；同時(shí)第三換擋機(jī)構(gòu)將行星排與電機(jī)相連的輸入端鎖止的模式下，行星排具有一個(gè)新的非1的速比將發(fā)動機(jī)輸入的動力輸出，在行星排具有速比為1的直接輸出和非1的速比兩種輸出方式下（速比的大小由行星排的3個(gè)輸入/輸出端的接法決定），配合下游多擋變速器中第二換擋機(jī)構(gòu)兩個(gè)或多個(gè)擋位，在多擋變速器擋位數(shù)量的基礎(chǔ)上將驅(qū)動模式的數(shù)量增加了一倍，能夠更好的適配和滿足更多細(xì)分工況下高效驅(qū)動的需求。

26、同時(shí)，在第三換擋機(jī)構(gòu)將行星排兩個(gè)輸入端的連接，使行星排三個(gè)自由度變?yōu)橐粋€(gè)整體同步轉(zhuǎn)動，再配合第一換擋機(jī)構(gòu)將行星排的輸出端與輸出軸斷開，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)以速比1通過行星排反拖與第二輸入軸相連的電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)在下游動力鏈不承受扭矩的條件下的停車發(fā)電。

27、進(jìn)一步地，多擋變速器耦合有第二電機(jī)時(shí)，第三換擋機(jī)構(gòu)在空擋模式，即既不鎖止第二輸入軸、也不連接行星排的兩個(gè)輸入端的模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)與耦合進(jìn)多擋變速器的電機(jī)的混合動力驅(qū)動，其中，與行星排相連的電機(jī)可以接受反拖發(fā)電或輸出轉(zhuǎn)速將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整在高效區(qū)間。

28、本發(fā)明的一種車輛的技術(shù)方案，包括混合動力系統(tǒng)，所述混合動力系統(tǒng)包括動力源和多模式變速箱，所述多模式變速箱包括用于與不同動力源相連的第一輸入軸和第二輸入軸，所述第一輸入軸和第二輸入軸分別傳動連接行星排的第一輸入端和第二輸入端，所述行星排的輸出端通過第一換擋機(jī)構(gòu)連接用于動力輸入的輸出軸；所述第一換擋機(jī)構(gòu)用于在行星排的輸出端連接第一中間軸、連接輸出軸或均不連接之間切換；第一中間軸還傳動連接第二中間軸，第二中間軸與輸出軸之間還設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)變速比傳動和/或斷開傳動的第二換擋機(jī)構(gòu)；其特征在于，還包括第三換擋機(jī)構(gòu)，所述第三換擋機(jī)構(gòu)用于在行星排第二輸入端鎖止、連接輸出端或不鎖止也不連接輸出端之間切換。

29、進(jìn)一步地，還包括用于連接不同動力源的第三輸入軸，所述第三輸入軸傳動連接第一中間軸。

30、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與輸出軸同軸設(shè)置，所述第一輸入軸與第二輸入軸之間和/或第一輸入軸與第三輸入軸之間異軸布置。

31、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與第二輸入軸之間異軸布置，所述第二輸入軸通過變速齒輪組傳動連接行星排的第二輸入端。

32、進(jìn)一步地，所述第一輸入軸與第三輸入軸之間異軸布置，所述第三輸入軸通過變速齒輪組傳動連接第一中間軸。

33、進(jìn)一步地，行星排的第一輸入端為行星排的行星架，行星排的第二輸入端為行星排的太陽輪，行星排的輸出端為行星排的齒圈。

34、進(jìn)一步地，所述第二換擋機(jī)構(gòu)包括如下三個(gè)擋位：1）將與第二中間軸傳動連接的二擋變速齒輪組與輸出軸接合；2）將與第二中間軸傳動連接的一擋變速齒輪組與輸出軸接合；3）斷開第二中間軸和輸出軸之間的傳動連接。

35、進(jìn)一步地，所述一擋變速齒輪組的齒比、二擋變速齒輪組的齒比和第一中間軸與第二中間軸傳動連接的齒比均不相同。

36、進(jìn)一步地，所述二擋變速齒輪組的齒比小于一擋變速齒輪組的齒比，大于第一中間軸與第二中間軸傳動連接的齒比。

37、進(jìn)一步地，所述動力源包括發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)和第二電機(jī)，發(fā)動機(jī)傳動連接所述第一輸入軸，第一電機(jī)傳動連接所述第二輸入軸，第二電機(jī)傳動連接所述第三輸入軸。

38、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明車輛的混合動力系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機(jī)和電機(jī)通過變速箱中的行星排進(jìn)行動力耦合并在下游通過多擋變速器輸出的混合動力系統(tǒng)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在行星排輸入端增加一個(gè)第三換擋機(jī)構(gòu)，該換擋機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)行星排分別連接發(fā)動機(jī)和電機(jī)的兩個(gè)輸入端的連接，使行星排三個(gè)自由度變?yōu)橐粋€(gè)整體同步轉(zhuǎn)動，再配合第一換擋機(jī)構(gòu)將行星排的輸出端與輸出軸直接相連，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)通過第一輸入端到輸出軸速比為1的直接輸出驅(qū)動后橋，實(shí)現(xiàn)一種發(fā)動機(jī)直驅(qū)的高效率、低傳動損耗的高速擋模式；同時(shí)第三換擋機(jī)構(gòu)將行星排與電機(jī)相連的輸入端鎖止的模式下，行星排具有一個(gè)新的非1的速比將發(fā)動機(jī)輸入的動力輸出，在行星排具有速比為1的直接輸出和非1的速比兩種輸出方式下（速比的大小由行星排的3個(gè)輸入/輸出端的接法決定），配合下游多擋變速器中第二換擋機(jī)構(gòu)兩個(gè)或多個(gè)擋位，在多擋變速器擋位數(shù)量的基礎(chǔ)上將驅(qū)動模式的數(shù)量增加了一倍，能夠更好的適配和滿足更多細(xì)分工況下高效驅(qū)動的需求。

39、同時(shí)，在第三換擋機(jī)構(gòu)將行星排兩個(gè)輸入端的連接，使行星排三個(gè)自由度變?yōu)橐粋€(gè)整體同步轉(zhuǎn)動，再配合第一換擋機(jī)構(gòu)將行星排的輸出端與輸出軸斷開，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)以速比1通過行星排反拖與第二輸入軸相連的電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)在下游動力鏈不承受扭矩的條件下的停車發(fā)電。

40、進(jìn)一步地，多擋變速器耦合有第二電機(jī)時(shí)，第三換擋機(jī)構(gòu)在空擋模式，即既不鎖止第二輸入軸、也不連接行星排的兩個(gè)輸入端的模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)與耦合進(jìn)多擋變速器的電機(jī)的混合動力驅(qū)動，其中，與行星排相連的電機(jī)可以接受反拖發(fā)電或輸出轉(zhuǎn)速將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整在高效區(qū)間。