混合动力驱动装置、混合动力车辆的控制方法及车辆与流程

1.本发明涉及车辆设计技术领域，具体而言，涉及一种混合动力驱动装置、混合动力车辆的控制方法及车辆。


背景技术：

2.车辆的原地转向功能是一种有效提高车辆在狭小空间内的通过性的功能。当前该功能主要有三种技术路线：
3.一是使用四轮独立转向系统，如现有技术公开了一种《电动车辆的原地转向控制系统和方法》，能够独立控制各车轮的转向角度和转动方向，该方案对现有转向系统的修改幅度较大，对乘员舱和前机舱空间占用大，高速和高负荷下考虑轮胎和转向系统刚度问题控制技术难度高，因此目前仅在小型低速无人车等领域有所应用，暂无推广至日常使用车辆的案例；
4.二是机械差动转向系统，如现有技术公开了《一种可原地转向的差速转向机构》，方案是履带车辆和轮式工程车辆(如滑移装载机)中常见的差速转向方案，其需要锁止主输出轴，并使用一个额外的动力源驱动一侧半轴；另有该方案的简化版，如另一项现有技术公开了《联合收割机用360
°
原地转向行走变速箱》，通过锁止一侧半轴实现两侧车轮(或履带)一停一转，本质上是一种转向半径等于轮距的转向方案，与严格意义上的原地转向效果不同；
5.三是使用四轮独立驱动电机的差动转向系统，通过控制左右两侧电机向不同方向旋转实现原地转向，该方案使用电机数量较多，不仅成本较高，而且控制复杂度也大。
6.针对上述的无法在对车辆的总体布置改动较小的前提下保有车辆的原地转向功能的技术问题，目前尚未提出有效解决方案。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种混合动力驱动装置、混合动力车辆的控制方法及车辆，以解决现有技术中无法在对车辆的总体布置改动较小的前提下保有车辆的原地转向功能的问题。
8.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合动力驱动装置，包括：第一驱动组件，第一驱动组件至少包括发动机、第一电机和变速器，发动机具有第一传动轴，第一电机具有第二转动轴，变速器具有第三传动轴，第一传动轴与第二转动轴通过离合器连接，第二转动轴与变速器连接；第二驱动组件，第二驱动组件至少包括第二电机和第三电机，第二电机具有第三半轴，第三半轴与第三车轮连接，第三电机具有第四半轴，第四半轴与第四车轮连接；差动组件，差动组件与第三传动轴连接，差动组件具有第一半轴和第二半轴，第一半轴与车辆的第一车轮连接，第二半轴与车辆的第二车轮连接；差动组件具有差动状态和锁止状态，差动组件处于锁止状态时，第一半轴与第二半轴等速反向旋转，差动组件处于差动状态时，第一半轴与第二半轴实现差速转动。
9.进一步地，第一半轴上固连有第四锥齿轮，第一半轴与第三传动轴通过第一传动副可选择地连接，第二半轴上固连有第八锥齿轮，差动组件还包括：行星齿轮架，行星齿轮架转动连接于第一半轴，行星齿轮架通过制动器与车身连接，行星齿轮架与第三传动轴通过第二传动副可选择地连接；同步装置，同步装置具有将第三传动轴与第一传动副连接的第一同步状态和将第三传动轴与第二传动副连接的第二同步状态；第八锥齿轮与第四锥齿轮通过第六锥齿轮、第七锥齿轮啮合连接，第六锥齿轮、第七锥齿轮与行星齿轮架转动连接；制动器锁止时，差动组件处于锁止状态；制动器断开时，差动组件处于差动状态。
10.进一步地，第一传动副包括相互啮合的第一锥齿轮和第三锥齿轮，第二传动副包括相互啮合的第二锥齿轮和第五锥齿轮，其中，第一锥齿轮、第二锥齿轮均空套于第三传动轴上，第三锥齿轮固连于第一半轴上，第五锥齿轮固连于行星齿轮架上。
11.进一步地，第一锥齿轮上设置有第二齿轮，第二锥齿轮上设置有第三齿轮，同步装置包括：第一齿轮，第一齿轮固连于第三传动轴上；接合套，接合套与第一齿轮常啮合，接合套可选择地与第二齿轮、第三齿轮中的任意一个啮合；接合套与第二齿轮啮合时，同步装置处于第一同步状态，接合套与第三齿轮啮合时，同步装置处于第二同步状态。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种混合动力车辆的控制方法，控制方法用于控制上述的混合动力驱动装置，控制方法包括如下步骤：获取混合动力车辆的工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，工作需求至少包括原地转向需求和行驶需求；基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，控制指令集用于控制制动器、离合器、发动机、第一电机、第二电机和第三电机中的至少一个工作，以使混合动力车辆处于目标工作模式，目标工作模式至少包括：混动原地转向模式、纯电动原地转向模式、纯电动行驶模式、混动行驶模式、跛行模式。
13.进一步地，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在工作需求为原地转向需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为混动原地转向模式，并生成控制指令集中的第一控制指令；第一控制指令用于控制接合套与第二齿轮啮合、制动器锁止、离合器接合、发动机处于工作状态、第一电机处于发电状态且第一电机向第二电机和第三电机供电、第二电机和第三电机处于驱动状态；混动原地转向模式下，发动机的一部分动力传递至第一电机用于发电，另一部分动力经过离合器、变速器、第一锥齿轮、第三锥齿轮输出至第一半轴，第二半轴与第一半轴等速反向旋转。
14.进一步地，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在工作需求为原地转向需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力足够的情况下，确定目标工作模式为纯电动原地转向模式，并生成控制指令集中的第二控制指令；第二控制指令用于控制接合套与第二齿轮啮合、制动器锁止、离合器断开、发动机关闭，第一电机、第二电机和第三电机均处于驱动状态；纯电动原地转向模式下，第一电机的动力经过变速器、第一锥齿轮、第三锥齿轮输出至第一半轴，第二半轴与第一半轴等速反向旋转。
15.进一步地，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在工作需求为行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力足够的情况下，确定目标工作模式为纯电动行驶模式，并生成控制指令
集中的第三控制指令；第三控制指令用于控制接合套与第三齿轮啮合、制动器断开、离合器断开、变速器处于空挡、发动机与第一电机均不工作、第二电机和第三电机处于驱动状态；纯电动行驶模式下，第二半轴与第一半轴差速转动。
16.进一步地，混动行驶模式包括串联模式、发动机直驱模式和并联模式，行驶需求包括低速行驶需求、高速低负荷行驶需求和高速高负荷行驶需求，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在工作需求为低速行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为串联模式，并生成控制指令集中的第四控制指令；第四控制指令用于控制接合套与第三齿轮啮合、制动器断开、离合器接合、变速器处于空挡、发动机工作、第一电机处于发电状态、第二电机和第三电机处于驱动状态；串联模式下，第二半轴与第一半轴差速转动，发动机的动力传递至第一电机用于发电，第一电机向第二电机和第三电机供电。
17.进一步地，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在工作需求为高速低负荷行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为发动机直驱模式，并生成控制指令集中的第五控制指令；第五控制指令用于控制接合套与第三齿轮啮合、制动器断开、离合器接合、变速器处于前进挡、发动机工作，第一电机、第二电机和第三电机均处于随转状态；发动机直驱模式下，第二半轴与第一半轴差速转动，发动机的动力通过离合器、变速器、第二锥齿轮、第五锥齿轮传递至行星齿轮架，并经第四锥齿轮、第六锥齿轮分别传递至第一车轮和第二车轮。
18.进一步地，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在工作需求为高速高负荷行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为并联模式，并生成控制指令集中的第六控制指令；第六控制指令用于控制接合套与第三齿轮啮合、制动器断开、离合器接合、变速器处于前进挡、发动机工作，第一电机处于随转状态，第二电机和第三电机处于驱动状态；并联模式下，第二半轴与第一半轴差速转动，发动机的动力通过离合器、变速器、第二锥齿轮、第五锥齿轮传递至行星齿轮架，并经第四锥齿轮、第六锥齿轮分别传递至第一车轮和第二车轮，第二电机和第三电机的动力分别经第三半轴和第四半轴传递至第三车轮和第四车轮。
19.进一步地，跛行模式包括跛行行驶模式和跛行原地转向模式，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在高压电气系统状态故障、工作需求为行驶需求的情况下，确定目标工作模式为跛行行驶模式，并生成控制指令集中的第七控制指令；第七控制指令用于控制接合套与第三齿轮啮合、制动器断开、离合器接合、变速器处于第一前进挡或第一倒车挡、发动机工作，第一电机、第二电机和第三电机均处于随转状态；跛行行驶模式下，第二半轴与第一半轴差速转动，发动机的动力通过离合器、变速器、第二锥齿轮、第五锥齿轮传递至行星齿轮架，并经第四锥齿轮、第六锥齿轮分别传递至第一车轮和第二车轮。
20.进一步地，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在高压电气系统状态故障、工作需求为原地转向需求的情况下，确定目标工作模式为跛行原地转向模式，并生成控制指令集中的第八控
制指令；第八控制指令用于控制接合套与第二齿轮啮合、制动器锁止、离合器接合、发动机处于工作状态、第一电机、第二电机和第三电机均处于随转状态；跛行原地转向模式下，发动机的动力经过离合器、变速器、第一锥齿轮、第三锥齿轮输出至第一半轴，第二半轴与第一半轴等速反向旋转。
21.进一步地，方法还包括：获取混合动力车辆的常规转向系统状态，常规转向系统至少包括方向盘转向控制系统；在工作需求为原地转向需求且常规转向系统状态故障的情况下，确定目标工作模式为跛行原地转向模式，并生成控制指令集中的第八控制指令。
22.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，车辆具有混合动力驱动装置，混合动力驱动装置为上述的混合动力驱动装置。
23.应用本发明的技术方案，第三车轮由第二电机驱动控制，第四车轮由第三电机驱动控制第一车轮与第二车轮由第一驱动组件的发动机或第一电机进行驱动，并由差动组件控制进行等速反向或差速转动，本方案中，发动机的设置可以实现纯机械驱动，三个电机的设置可以实现纯电力驱动，根据实际需要控制发动机和电机的状态，使得车辆进行混动驱动，可以有效节能，应用于原地转向时，第三车轮和第四车轮可以由独立的电机进行控制转向，第二车轮、第一车轮可以通过将差动组件切换至锁止状态，以使得第二车轮、第一车轮进行等速反向旋转，从而实现车辆的原地转向。并且，由于既可以令发动机向第二车轮、第一车轮输出动力，也可以令第一电机向第二车轮、第一车轮输出动力，车辆可以实现混动原地转向和纯电动原地转向，便于用户根据车辆实际情况选择合适的转向模式，进而实现混合动力驱动装置的节能和高效控制，相比于现有技术中的车辆转向系统，本方案中对车辆的总体布置改动较小，且可实现的转向功能更多样，控制也更简单。
附图说明
24.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1示出了根据本发明的混合动力驱动装置的实施例的结构示意图；
26.图2示出了根据本发明的混合动力车辆的控制方法的实施例的流程示意图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.1、第一驱动组件；11、发动机；12、第一传动轴；13、第一电机；14、离合器；15、第二转动轴；16、变速器；17、第三传动轴；171、第一齿轮；
29.2、差动组件；211、第一锥齿轮；212、第二齿轮；22、接合套；231、第二锥齿轮；232、第三齿轮；24、第一半轴；241、第三锥齿轮；242、第四锥齿轮；25、行星齿轮架；251、制动器；252、第五锥齿轮；261、第六锥齿轮；262、第七锥齿轮；27、第二半轴；271、第八锥齿轮；28、第一车轮；29、第二车轮；
30.3、第二驱动组件；31、第二电机；32、第三电机；33、第三半轴；34、第四半轴；35、第三车轮；36、第四车轮。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
35.结合图1所示，根据本技术的具体实施例，提供了一种混合动力驱动装置。
36.混合动力驱动装置包括第一驱动组件1、第二驱动组件3和差动组件2，第一驱动组件1至少包括发动机11、第一电机13和变速器16，发动机11具有第一传动轴12，第一电机13具有第二转动轴15，变速器16具有第三传动轴17，第一传动轴12与第二转动轴15通过离合器14连接，第二转动轴15与变速器16连接；第二驱动组件3至少包括第二电机31和第三电机32，第二电机31具有第三半轴33，第三半轴33与第三车轮35连接，第三电机32具有第四半轴34，第四半轴34与第四车轮36连接；差动组件2与第三传动轴17连接，差动组件2具有第一半轴24和第二半轴27，第一半轴24与车辆的第一车轮28连接，第二半轴27与车辆的第二车轮29连接；差动组件2具有差动状态和锁止状态，差动组件2处于锁止状态时，第一半轴24与第二半轴27等速反向旋转，差动组件2处于差动状态时，第一半轴24与第二半轴27实现差速转动。
37.应用本实施例的技术方案，第三车轮35由第二电机31驱动控制，第四车轮36由第三电机32驱动控制第一车轮28与第二车轮29由第一驱动组件1的发动机11或第一电机13进行驱动，并由差动组件2控制进行等速反向或差速转动，本方案中，发动机11的设置可以实现纯机械驱动，三个电机的设置可以实现纯电力驱动，根据实际需要控制发动机和电机的状态，使得车辆进行混动驱动，可以有效节能，应用于原地转向时，第三车轮35和第四车轮36可以由独立的电机进行控制转向，第二车轮29、第一车轮28可以通过将差动组件2切换至锁止状态，以使得第二车轮29、第一车轮28进行等速反向旋转，从而实现车辆的原地转向。并且，由于既可以令发动机11向第二车轮29、第一车轮28输出动力，也可以令第一电机13向第二车轮29、第一车轮28输出动力，车辆可以实现混动原地转向和纯电动原地转向，便于用户根据车辆实际情况选择合适的转向模式，进而实现混合动力驱动装置的节能和高效控制。
38.在本实施例中，第一电机13、第二电机31和第三电机32可为轮边电机、轮毂电机中的人任意一种。
39.进一步地，第一半轴24上固连有第四锥齿轮242，第一半轴24与第三传动轴17通过第一传动副可选择地连接，第二半轴27上固连有第八锥齿轮271，差动组件2还包括行星齿轮架25和同步装置，行星齿轮架25转动连接于第一半轴24，行星齿轮架25通过制动器251与车身连接，行星齿轮架25与第三传动轴17通过第二传动副可选择地连接；同步装置具有将第三传动轴17与第一传动副连接的第一同步状态和将第三传动轴17与第二传动副连接的第二同步状态；第八锥齿轮271与第四锥齿轮242通过第六锥齿轮261、第七锥齿轮262啮合连接，第六锥齿轮261、第七锥齿轮262与行星齿轮架25转动连接；制动器251锁止时，差动组件2处于锁止状态；制动器251断开时，差动组件2处于差动状态。
40.本实施例中，制动器251与车身连接，制动器251状态切换以实现对行星齿轮架25的锁止或断开。同步装置通过在第一同步状态和第二同步状态之间切换，使得第一驱动组件1的输出动力传递至第一半轴24或第二半轴27，第八锥齿轮271与第四锥齿轮242通过第六锥齿轮261、第七锥齿轮262啮合连接后形成差速器。
41.进一步地，第一传动副包括相互啮合的第一锥齿轮211和第三锥齿轮241，第二传动副包括相互啮合的第二锥齿轮231和第五锥齿轮252，其中，第一锥齿轮211、第二锥齿轮231均空套于第三传动轴17上，第三锥齿轮241固连于第一半轴24上，第五锥齿轮252固连于行星齿轮架25上。
42.在本实施例中，第一传动副和第二传动副均采用锥齿轮啮合传递的方式进行动力传输和转向，以使得整体布局更紧凑，在实际应用中，根据实际车型布置不同，例如使用横置发动机时，可以根据需要将第一传动副或第二传动副更换为圆柱齿轮进行动力传输。
43.进一步地，第一锥齿轮211上设置有第二齿轮212，第二锥齿轮231上设置有第三齿轮232，同步装置包括第一齿轮171和接合套22，第一齿轮171固连于第三传动轴17上；接合套22与第一齿轮171常啮合，接合套22可选择地与第二齿轮212、第三齿轮232中的任意一个啮合；接合套22与第二齿轮212啮合时，同步装置处于第一同步状态，接合套22与第三齿轮232啮合时，同步装置处于第二同步状态。
44.在本实施例中，发动机11、离合器14和变速器16应保证在高压电气系统故障时可以正常工作，保证车辆在高压电气系统故障时的正常行驶能力，接合套22和制动器251应保证在高压电气系统故障时可以正常工作，保证车辆在高压电气系统故障时具有部分原地转向能力，变速器16至少具有一个前进挡和一个倒车挡和一个空挡。
45.需要说明的是，本实施例中的同步装置的状态切换功能也可以通过离合器等零部件实现。
46.上述实施例中，发动机纵置并使用锥齿轮传递至半轴，但不局限于这种布置形式，使用横置发动机和圆柱齿轮也可以实现类似的效果。不指定哪一轴是转向轴(带有传统转向机构)，也不指定发动机驱动的是前轴还是后轴。
47.根据本技术的另一具体实施例，还提供了一种混合动力车辆的控制方法，控制方法用于控制上述实施例中的混合动力驱动装置，控制方法包括如下步骤：
48.步骤s21，获取混合动力车辆的工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，工作需求至少包括原地转向需求和行驶需求；
49.步骤s22，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，控制指令集用于控制制动器251、离合器14、发动机11、第一电机13、第二电机31和第三电机32中的至少一个工作，以使混合动力车辆处于目标工作模式，目标工作模式至少包括：混动原地转向模式、纯电动原地转向模式、纯电动行驶模式、混动行驶模式、跛行模式。
50.通过步骤s21-步骤s22，根据混合动力车辆的工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，可选择地控制车辆处于不同的目标工作模式，可以兼顾车辆的工作需求和车辆自身状态，提升用户驾驶体验，并达到节能目的。
51.可选地，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
52.步骤s221，在工作需求为原地转向需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为混动原地转向模式，并生成控制指令集中的第一控制指令；
53.第一控制指令用于控制接合套22与第二齿轮212啮合、制动器251锁止、离合器14接合、发动机11处于工作状态、第一电机13处于发电状态且第一电机13向第二电机31和第三电机32供电、第二电机31和第三电机32处于驱动状态；
54.混动原地转向模式下，发动机11的一部分动力传递至第一电机13用于发电，另一部分动力经过离合器14、变速器16、第一锥齿轮211、第三锥齿轮241输出至第一半轴24，第二半轴27与第一半轴24等速反向旋转。
55.通过步骤s221，混合动力车辆可应用于车辆有原地转向需求且电池没有足够的放电能力的使用场景，此时控制第二电机31运行使得第三半轴33与第一半轴24同向旋转，控制第三电机32使得第四半轴34与第二半轴27同向旋转。第一电机13发电得到的电能供给第二电机31和第三电机32使用，此时两侧车轮向不同方向旋转，即可实现原地转向。此过程中变速箱可选择处于第一前进挡或第一倒车挡，其中第一前进挡时车辆实现原地左转(或右转)，第一倒车挡时实现原地右转(或左转)，具体对应关系与车辆发动机设计旋转方向、变速箱具体结构形式有关。
56.可选地，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
57.步骤s222，在工作需求为原地转向需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力足够的情况下，确定目标工作模式为纯电动原地转向模式，并生成控制指令集中的第二控制指令；
58.第二控制指令用于控制接合套22与第二齿轮212啮合、制动器251锁止、离合器14断开、发动机11关闭，第一电机13、第二电机31和第三电机32均处于驱动状态；
59.纯电动原地转向模式下，第一电机13的动力经过变速器16、第一锥齿轮211、第三锥齿轮241输出至第一半轴24，第二半轴27与第一半轴24等速反向旋转。
60.通过步骤s222，混合动力车辆可应用于车辆有原地转向需求且电池有足够的放电能力的使用场景，通过控制第二电机31使得第三半轴33与第一半轴24同向旋转，控制第三电机32使得第四半轴34与第二半轴27同向旋转，此时两侧车轮向不同方向旋转，即可实现原地转向。此过程中变速箱应处于第一前进挡或第一倒车挡之中传动比较大的一个，第一
电机13选择与发动机同向旋转实现左转(或右转)，第一电机13与发动机反向旋转实现右转(或左转)，具体对应关系与车辆发动机设计旋转方向、变速箱具体结构形式、变速箱速比有关。
61.可选地，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
62.步骤s223，在工作需求为行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力足够的情况下，确定目标工作模式为纯电动行驶模式，并生成控制指令集中的第三控制指令；
63.第三控制指令用于控制接合套22与第三齿轮232啮合、制动器251断开、离合器14断开、变速器16处于空挡、发动机11与第一电机13均不工作、第二电机31和第三电机32处于驱动状态；
64.纯电动行驶模式下，第二半轴27与第一半轴24差速转动。
65.通过步骤s223，混合动力车辆可应用于车辆有行驶需求且电池有足够的放电能力的使用场景，此时控制第二电机31和第三电机32同向旋转，即可实现纯电动行驶。该模式下随电机旋转方向不同可实现车辆的前进和倒退。
66.可选地，混动行驶模式包括串联模式、发动机直驱模式和并联模式，行驶需求包括低速行驶需求、高速低负荷行驶需求和高速高负荷行驶需求，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
67.步骤s224，在工作需求为低速行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为串联模式，并生成控制指令集中的第四控制指令；
68.第四控制指令用于控制接合套22与第三齿轮232啮合、制动器251断开、离合器14接合、变速器16处于空挡、发动机11工作、第一电机13处于发电状态、第二电机31和第三电机32处于驱动状态；
69.串联模式下，第二半轴27与第一半轴24差速转动，发动机11的动力传递至第一电机13用于发电，第一电机13向第二电机31和第三电机32供电。
70.通过步骤s224，混合动力车辆可应用于车辆有低速行驶需求且电池没有足够的放电能力的使用场景，此时控制第二电机31和第三电机32同向旋转，即可实现串联模式行驶。该模式下随电机旋转方向不同可实现前进和倒退。
71.可选地，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
72.步骤s225，在工作需求为高速低负荷行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为发动机直驱模式，并生成控制指令集中的第五控制指令；
73.第五控制指令用于控制接合套22与第三齿轮232啮合、制动器251断开、离合器14接合、变速器16处于前进挡、发动机11工作，第一电机13、第二电机31和第三电机32均处于随转状态；
74.发动机直驱模式下，第二半轴27与第一半轴24差速转动，发动机11的动力通过离合器14、变速器16、第二锥齿轮231、第五锥齿轮252传递至行星齿轮架25，并经第四锥齿轮242、第六锥齿轮261分别传递至第一车轮28和第二车轮29。
75.通过步骤s225，混合动力车辆可应用于车辆有高速低负荷行驶需求且电池没有足够的放电能力的使用场景，此时发动机11直接驱动第一车轮28和第二车轮29，实现发动机直驱行驶。
76.可选地，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
77.步骤s225，在工作需求为高速高负荷行驶需求、高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定目标工作模式为并联模式，并生成控制指令集中的第六控制指令；
78.第六控制指令用于控制接合套22与第三齿轮232啮合、制动器251断开、离合器14接合、变速器16处于前进挡、发动机11工作，第一电机13处于随转状态，第二电机31和第三电机32处于驱动状态；
79.并联模式下，第二半轴27与第一半轴24差速转动，发动机11的动力通过离合器14、变速器16、第二锥齿轮231、第五锥齿轮252传递至行星齿轮架25，并经第四锥齿轮242、第六锥齿轮261分别传递至第一车轮28和第二车轮29，第二电机31和第三电机32的动力分别经第三半轴33和第四半轴34传递至第三车轮35和第四车轮36。
80.通过步骤s225，混合动力车辆可应用于车辆有高速高负荷行驶需求且电池没有足够的放电能力的使用场景，此时发动机动力传递至第一车轮28和第二车轮29，第二电机31和第三电机32的动力分别经第三半轴33和第四半轴34传递至第三车轮35和第四车轮36，实现并联模式行驶。
81.可选地，跛行模式包括跛行行驶模式和跛行原地转向模式，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
82.步骤s226，在高压电气系统状态故障、工作需求为行驶需求的情况下，确定目标工作模式为跛行行驶模式，并生成控制指令集中的第七控制指令；
83.第七控制指令用于控制接合套22与第三齿轮232啮合、制动器251断开、离合器14接合、变速器16处于第一前进挡或第一倒车挡、发动机11工作，第一电机13、第二电机31和第三电机32均处于随转状态；
84.跛行行驶模式下，第二半轴27与第一半轴24差速转动，发动机11的动力通过离合器14、变速器16、第二锥齿轮231、第五锥齿轮252传递至行星齿轮架25，并经第四锥齿轮242、第六锥齿轮261分别传递至第一车轮28和第二车轮29。
85.通过步骤s226，混合动力车辆可应用于车辆高压电气系统故障、电池和电机均无法工作的使用场景，车辆在高压系统不工作的情况下实现仅靠发动机行驶，即跛行行驶模式，避免车辆完全无法移动给用户造成不便的问题。
86.可选地，在步骤s22中，基于工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，确定混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：
87.步骤s227，在高压电气系统状态故障、工作需求为原地转向需求的情况下，确定目标工作模式为跛行原地转向模式，并生成控制指令集中的第八控制指令；
88.第八控制指令用于控制接合套22与第二齿轮212啮合、制动器251锁止、离合器14接合、发动机11处于工作状态、第一电机13、第二电机31和第三电机32均处于随转状态；
89.跛行原地转向模式下，发动机11的动力经过离合器14、变速器16、第一锥齿轮211、第三锥齿轮241输出至第一半轴24，第二半轴27与第一半轴24等速反向旋转。
90.通过步骤s227，混合动力车辆可应用于车辆高压电气系统故障，电池和电机均无法工作，且有原地转向需求的使用场景，此时第三车轮35和第四车轮36无法主动控制，控制第一车轮28与第二车轮29向不同方向旋转，第三车轮35和第四车轮36随转，车辆实现转向。此过程中变速箱可选择处于第一前进挡或第一倒车挡，其中第一前进挡时车辆实现原地左转(或右转)，第一倒车挡时实现原地右转(或左转)，具体对应关系与车辆发动机设计旋转方向、变速箱具体结构形式有关。
91.可选地，方法还包括：
92.步骤s231，获取混合动力车辆的常规转向系统状态，常规转向系统至少包括方向盘转向控制系统；
93.步骤s232，在工作需求为原地转向需求且常规转向系统状态故障的情况下，确定目标工作模式为跛行原地转向模式，并生成控制指令集中的第八控制指令。
94.通过步骤s231-步骤s232，混合动力车辆可应用于车辆常规转向系统出现故障无法转向的使用场景，此时第一车轮28与第二车轮29向不同方向旋转，第三车轮35和第四车轮36随转，车辆实现转向。
95.应用上述实施例中的混合动力驱动装置及混合动力车辆的控制方法，不改变车辆原有的转向系统，不改变车辆总体布置形式，兼顾了混合动力车辆的良好经济性和长续航里程，又能够实现原地转向功能，对比现有技术中的车型结构，减少了两个轮边驱动电机的使用，成本和控制难度下降，同时在电气系统故障时可以进入跛行模式，使用纯机械系统保留正常行驶，也保留了部分原地转向能力，有效提升车辆可靠性。
96.根据本技术的另一具体实施例，还提供了一种车辆，车辆具有混合动力驱动装置，混合动力驱动装置为上述实施例中的混合动力驱动装置。车辆可以为同时要求高可靠性、高通过性、高经济性、高续航能力的越野汽车，也可以扩展至四轮驱动的混合动力轿车及其他乘用车型。
97.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
98.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
99.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部
分，可以参见其他实施例的相关描述。
100.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种混合动力驱动装置，其特征在于，包括：第一驱动组件(1)，所述第一驱动组件(1)至少包括发动机(11)、第一电机(13)和变速器(16)，所述发动机(11)具有第一传动轴(12)，所述第一电机(13)具有第二转动轴(15)，所述变速器(16)具有第三传动轴(17)，所述第一传动轴(12)与所述第二转动轴(15)通过离合器(14)连接，所述第二转动轴(15)与所述变速器(16)连接；第二驱动组件(3)，所述第二驱动组件(3)至少包括第二电机(31)和第三电机(32)，所述第二电机(31)具有第三半轴(33)，所述第三半轴(33)与第三车轮(35)连接，所述第三电机(32)具有第四半轴(34)，所述第四半轴(34)与第四车轮(36)连接；差动组件(2)，所述差动组件(2)与所述第三传动轴(17)连接，所述差动组件(2)具有第一半轴(24)和第二半轴(27)，所述第一半轴(24)与车辆的第一车轮(28)连接，所述第二半轴(27)与车辆的第二车轮(29)连接；所述差动组件(2)具有差动状态和锁止状态，所述差动组件(2)处于所述锁止状态时，所述第一半轴(24)与第二半轴(27)等速反向旋转，所述差动组件(2)处于所述差动状态时，所述第一半轴(24)与第二半轴(27)实现差速转动。2.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第一半轴(24)上固连有第四锥齿轮(242)，所述第一半轴(24)与所述第三传动轴(17)通过第一传动副可选择地连接，所述第二半轴(27)上固连有第八锥齿轮(271)，所述差动组件(2)还包括：行星齿轮架(25)，所述行星齿轮架(25)转动连接于所述第一半轴(24)，所述行星齿轮架(25)通过制动器(251)与车身连接，所述行星齿轮架(25)与所述第三传动轴(17)通过第二传动副可选择地连接；同步装置，所述同步装置具有将所述第三传动轴(17)与所述第一传动副连接的第一同步状态和将所述第三传动轴(17)与所述第二传动副连接的第二同步状态；所述第八锥齿轮(271)与所述第四锥齿轮(242)通过第六锥齿轮(261)、第七锥齿轮(262)啮合连接，所述第六锥齿轮(261)、所述第七锥齿轮(262)与所述行星齿轮架(25)转动连接；所述制动器(251)锁止时，所述差动组件(2)处于所述锁止状态；所述制动器(251)断开时，所述差动组件(2)处于所述差动状态。3.根据权利要求2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第一传动副包括相互啮合的第一锥齿轮(211)和第三锥齿轮(241)，所述第二传动副包括相互啮合的第二锥齿轮(231)和第五锥齿轮(252)，其中，所述第一锥齿轮(211)、所述第二锥齿轮(231)均空套于所述第三传动轴(17)上，所述第三锥齿轮(241)固连于所述第一半轴(24)上，所述第五锥齿轮(252)固连于所述行星齿轮架(25)上。4.根据权利要求3所述的混合动力驱动装置，其特征在于，所述第一锥齿轮(211)上设置有第二齿轮(212)，所述第二锥齿轮(231)上设置有第三齿轮(232)，所述同步装置包括：第一齿轮(171)，所述第一齿轮(171)固连于所述第三传动轴(17)上；接合套(22)，所述接合套(22)与所述第一齿轮(171)常啮合，所述接合套(22)可选择地与所述第二齿轮(212)、所述第三齿轮(232)中的任意一个啮合；所述接合套(22)与所述第二齿轮(212)啮合时，所述同步装置处于所述第一同步状态，所述接合套(22)与所述第三齿轮(232)啮合时，所述同步装置处于所述第二同步状态。
5.一种混合动力车辆的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制权利要求1-4中任一项所述的混合动力驱动装置，所述控制方法包括如下步骤：获取所述混合动力车辆的工作需求、电池放电能力、高压电气系统状态，所述工作需求至少包括原地转向需求和行驶需求；基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，所述控制指令集用于控制制动器(251)、离合器(14)、发动机(11)、第一电机(13)、第二电机(31)和第三电机(32)中的至少一个工作，以使所述混合动力车辆处于所述目标工作模式，所述目标工作模式至少包括：混动原地转向模式、纯电动原地转向模式、纯电动行驶模式、混动行驶模式、跛行模式。6.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述工作需求为所述原地转向需求、所述高压电气系统状态正常且所述电池放电能力不足的情况下，确定所述目标工作模式为所述混动原地转向模式，并生成所述控制指令集中的第一控制指令；所述第一控制指令用于控制接合套(22)与第二齿轮(212)啮合、所述制动器(251)锁止、所述离合器(14)接合、所述发动机(11)处于工作状态、所述第一电机(13)处于发电状态且所述第一电机(13)向所述第二电机(31)和第三电机(32)供电、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)处于驱动状态；所述混动原地转向模式下，所述发动机(11)的一部分动力传递至所述第一电机(13)用于发电，另一部分动力经过所述离合器(14)、所述变速器(16)、第一锥齿轮(211)、第三锥齿轮(241)输出至第一半轴(24)，第二半轴(27)与所述第一半轴(24)等速反向旋转。7.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括在所述工作需求为所述原地转向需求、所述高压电气系统状态正常且电池放电能力足够的情况下，确定所述目标工作模式为所述纯电动原地转向模式，并生成所述控制指令集中的第二控制指令；所述第二控制指令用于控制接合套(22)与第二齿轮(212)啮合、所述制动器(251)锁止、所述离合器(14)断开、所述发动机(11)关闭，所述第一电机(13)、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)均处于驱动状态；所述纯电动原地转向模式下，所述第一电机(13)的动力经过变速器(16)、第一锥齿轮(211)、第三锥齿轮(241)输出至第一半轴(24)，第二半轴(27)与所述第一半轴(24)等速反向旋转。8.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述工作需求为行驶需求、所述高压电气系统状态正常且电池放电能力足够的情况下，确定所述目标工作模式为所述纯电动行驶模式，并生成所述控制指令集中的第三控制
指令；所述第三控制指令用于控制接合套(22)与第三齿轮(232)啮合、所述制动器(251)断开、所述离合器(14)断开、所述变速器(16)处于空挡、所述发动机(11)与所述第一电机(13)均不工作、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)处于驱动状态；所述纯电动行驶模式下，第二半轴(27)与第一半轴(24)差速转动。9.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，所述混动行驶模式包括串联模式、发动机直驱模式和并联模式，所述行驶需求包括低速行驶需求、高速低负荷行驶需求和高速高负荷行驶需求，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述工作需求为所述低速行驶需求、所述高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定所述目标工作模式为所述串联模式，并生成所述控制指令集中的第四控制指令；所述第四控制指令用于控制接合套(22)与第三齿轮(232)啮合、所述制动器(251)断开、所述离合器(14)接合、所述变速器(16)处于空挡、所述发动机(11)工作、所述第一电机(13)处于发电状态、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)处于驱动状态；所述串联模式下，第二半轴(27)与第一半轴(24)差速转动，所述发动机(11)的动力传递至所述第一电机(13)用于发电，所述第一电机(13)向所述第二电机(31)和第三电机(32)供电。10.根据权利要求9所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述工作需求为所述高速低负荷行驶需求、所述高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定所述目标工作模式为所述发动机直驱模式，并生成所述控制指令集中的第五控制指令；所述第五控制指令用于控制接合套(22)与所述第三齿轮(232)啮合、所述制动器(251)断开、所述离合器(14)接合、所述变速器(16)处于前进挡、所述发动机(11)工作，所述第一电机(13)、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)均处于随转状态；所述发动机直驱模式下，第二半轴(27)与第一半轴(24)差速转动，所述发动机(11)的动力通过所述离合器(14)、变速器(16)、第二锥齿轮(231)、第五锥齿轮(252)传递至行星齿轮架(25)，并经第四锥齿轮(242)、第六锥齿轮(261)分别传递至第一车轮(28)和第二车轮(29)。11.根据权利要求9所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述工作需求为所述高速高负荷行驶需求、所述高压电气系统状态正常且电池放电能力不足的情况下，确定所述目标工作模式为所述并联模式，并生成所述控制指令集中的第六控制指令；所述第六控制指令用于控制所述接合套(22)与所述第三齿轮(232)啮合、所述制动器(251)断开、所述离合器(14)接合、所述变速器(16)处于前进挡、所述发动机(11)工作，所述
第一电机(13)处于随转状态，所述第二电机(31)和所述第三电机(32)处于驱动状态；所述并联模式下，第二半轴(27)与第一半轴(24)差速转动，所述发动机(11)的动力通过所述离合器(14)、所述变速器(16)、第二锥齿轮(231)、第五锥齿轮(252)传递至行星齿轮架(25)，并经第四锥齿轮(242)、第六锥齿轮(261)分别传递至第一车轮(28)和第二车轮(29)，所述第二电机(31)和所述第三电机(32)的动力分别经第三半轴(33)和第四半轴(34)传递至第三车轮(35)和第四车轮(36)。12.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，所述跛行模式包括跛行行驶模式和跛行原地转向模式，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述高压电气系统状态故障、所述工作需求为行驶需求的情况下，确定所述目标工作模式为所述跛行行驶模式，并生成所述控制指令集中的第七控制指令；所述第七控制指令用于控制接合套(22)与第三齿轮(232)啮合、所述制动器(251)断开、所述离合器(14)接合、所述变速器(16)处于第一前进挡或第一倒车挡、所述发动机(11)工作，所述第一电机(13)、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)均处于随转状态；所述跛行行驶模式下，第二半轴(27)与第一半轴(24)差速转动，所述发动机(11)的动力通过所述离合器(14)、所述变速器(16)、第二锥齿轮(231)、第五锥齿轮(252)传递至行星齿轮架(25)，并经第四锥齿轮(242)、第六锥齿轮(261)分别传递至第一车轮(28)和第二车轮(29)。13.根据权利要求12所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，基于所述工作需求、所述电池放电能力、所述高压电气系统状态，确定所述混合动力车辆的目标工作模式，并生成控制指令集，包括：在所述高压电气系统状态故障、所述工作需求为所述原地转向需求的情况下，确定所述目标工作模式为所述跛行原地转向模式，并生成所述控制指令集中的第八控制指令；所述第八控制指令用于控制接合套(22)与第二齿轮(212)啮合、所述制动器(251)锁止、所述离合器(14)接合、所述发动机(11)处于工作状态、所述第一电机(13)、所述第二电机(31)和所述第三电机(32)均处于随转状态；所述跛行原地转向模式下，所述发动机(11)的动力经过所述离合器(14)、变速器(16)、第一锥齿轮(211)、第三锥齿轮(241)输出至第一半轴(24)，第二半轴(27)与所述第一半轴(24)等速反向旋转。14.根据权利要求13所述的混合动力车辆的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：获取混合动力车辆的常规转向系统状态，所述常规转向系统至少包括方向盘转向控制系统；在所述工作需求为所述原地转向需求且所述常规转向系统状态故障的情况下，确定所述目标工作模式为所述跛行原地转向模式，并生成所述控制指令集中的所述第八控制指令。15.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有混合动力驱动装置，所述混合动力驱动装置为权利要求1-4中任一项所述的混合动力驱动装置。

技术总结
本发明提供了一种混合动力驱动装置、混合动力车辆的控制方法及车辆。混合动力驱动装置包括第一驱动组件，第一驱动组件至少包括发动机、第一电机和变速器，发动机具有第一传动轴，第一电机具有第二转动轴，变速器具有第三传动轴；差动组件与第三传动轴连接，差动组件具有第一半轴和第二半轴，第一半轴与车辆的第一车轮连接，第二半轴与车辆的第二车轮连接；差动组件具有差动状态和锁止状态，差动组件处于锁止状态时，第一半轴与第二半轴等速反向旋转，差动组件处于差动状态时，第一半轴与第二半轴实现差速转动。本方案解决了现有技术中无法在对车辆的总体布置改动较小的前提下保有车辆的原地转向功能的问题。的原地转向功能的问题。的原地转向功能的问题。


技术研发人员：肖尊元 王燕 王德平 张昶 霍云龙
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/14