本发明涉及混合动力车辆技术领域，特别是涉及一种混合动力车辆的动力传输系统和混合动力车辆。
背景技术：
随着世界各国环境保护的措施越来越严格，混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点。在目前的技术水平和应用条件下，混合动力汽车是电动汽车中最具有产业化和市场化前景的车型。混合动力汽车采用内燃机和电动机作为混合动力源，它既有燃料发动机动力性好、反应快和工作时间长的优点，又有电动机无污染和低噪声的好处，达到了发动机和电动机的最佳匹配。
目前，混合动力汽车的驱动系统主要包含串联、并联和混联(功率分流型)三种基本形式。串联形式下发动机与输出轴之间无机械连接，可实现转速/转矩的最优控制，但是其全部能量都需经过两次机械功率/电功率之间的转换才能传递到输出轴，损失较大；并联传动效率高，但发动机与输出轴之间机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内，通常用于中高速；混联结合了串联和并联的优点，既能实现发动机的优化控制、又能实现中高速的高效控制，但车辆起步时对电机的极限功率要求高，而且效率较低。综上分析，理想驱动方案是基于混联式动力驱动系统，实现纯电起步、中低速功率分流、中高速发动机直驱或并联驱动等功能。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能实现纯电起步、中低速功率分流、中高速发动机直驱或并联驱动等功能的混合动力车辆的动力传输系统和混合动力车辆。
本发明提供一种混合动力车辆的动力传输系统，包括第一行星齿轮机构，包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈，所述第一行星轮设于所述第一行星架，且所述第一行星轮分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合；
第二行星齿轮机构，包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，所述第二行星轮设于所述第二行星架，且所述第二行星轮分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈啮合；
第三行星齿轮机构，包括第三太阳轮、第三行星轮、第三行星架和第三齿圈，所述第三行星轮设于所述第三行星架，且所述第三行星轮分别与所述第三太阳轮和所述第三齿圈啮合；
输入元件，与发动机输出轴连接，并与所述第三行星架连接；
输出元件，与所述第三齿圈连接；
第一电动机，所述第一行星架与所述第一电动机的转子固定连接；
第二电动机，所述第一太阳轮与所述第二电动机的转子固定连接；
第一离合器，连接于所述第一太阳轮和所述第一行星架中的其中一个与所述第一制动器的一端之间；
第二离合器，连接于所述第一太阳轮与所述第二齿圈之间；
第一制动器，所述第一太阳轮和所述第一行星架中的其中另一个与所述第一制动器的一端相连；及
第二制动器，所述第二制动器的一端与所述第二齿圈相连；
其中，所述第一行星架还与所述第二太阳轮固定连接，所述第一齿圈与所述第三太阳轮固定连接，所述第二行星架与所述第三齿圈固定连接。
进一步地，所述混合动力车辆的动力传输系统还包括第三离合器，所述第三离合器连接于所述输入元件与所述第三行星架之间。
进一步地，所述第一离合器连接于所述第一太阳轮与所述第一制动器的一端之间，所述第一行星架与所述第一制动器的一端相连。
进一步地，所述混合动力车辆的动力传输系统包括以下工作模式：
第一e-cvt模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第二离合器断开，所述第三离合器接合，发动机通过所述输入元件输入动力；
第二e-cvt模式：所述第一制动器和所述第二制动器均断开，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，发动机通过所述输入元件输入动力；
第一纯电模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器接合，所述第二离合器和所述第三离合器断开；
第二纯电模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第三离合器断开，所述第二离合器接合；
第三纯电模式：所述第一制动器接合，所述第二制动器断开，所述第一离合器和所述第三离合器断开，所述第二离合器接合；
第四纯电模式：所述第一制动器和所述第二制动器断开，所述第一离合器和所述第二离合器接合，所述第三离合器断开；
第一发动机直驱/并联模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第三离合器接合，所述第二离合器断开，所述发动机通过所述输入元件输入动力；
第二发动机直驱/并联模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，发动机通过所述输入元件输入动力；
第三发动机直驱/并联模式：所述第一制动器接合，所述第二制动器断开，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，发动机通过所述输入元件输入动力；
第四发动机直驱/并联模式：所述第一制动器和所述第二制动器断开，所述第一离合器和所述第二离合器接合，所述第三离合器接合断开，发动机通过所述输入元件输入动力。
进一步地，所述混合动力车辆的动力传输系统还包括以下工作模式：
第一纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第三离合器接合，所述第二离合器断开，所述第一电动机和所述第二电动机通过所述第三行星架带动所述输入元件转动；
第二纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述第一电动机通过所述第三行星架带动所述输入元件转动；
第三纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器接合，所述第二制动器断开，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述第二电动机通过所述第三行星架带动所述输入元件转动；
第四纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器和所述第二制动器断开，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述第一电动机和所述第二电动机通过所述第三行星架带动所述输入元件转动。
进一步地，所述混合动力车辆的动力传输系统还包括以下工作模式：
第一制动能量回收模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器接合，所述第二离合器和所述第三离合器断开，所述输出元件带动所述第三齿圈转动；
第二制动能量回收模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第三离合器断开，所述第二离合器接合，所述输出元件带动所述第三齿圈转动；
第三制动能量回收模式：所述第一制动器接合，所述第二制动器断开，所述第一离合器和所述第三离合器断开，所述第二离合器接合，所述输出元件带动所述第三齿圈转动；
第四制动能量回收模式：所述第一制动器和所述第二制动器断开，所述第一离合器和所述第二离合器接合，所述第三离合器断开，所述输出元件带动所述第三齿圈转动。
进一步地，所述混合动力车辆的动力传输系统还包括以下工作模式：
第一制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第三离合器接合，所述第二离合器断开，所述输出元件带动所述第三齿圈转动，并通过所述第三行星架带动所述输入元件转动；
第二制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器断开，所述第二制动器接合，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述输出元件带动所述第三齿圈转动，并通过所述第三行星架带动所述输入元件转动；
第三制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器接合，所述第二制动器断开，所述第一离合器断开，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述输出元件带动所述第三齿圈转动，并通过所述第三行星架带动所述输入元件转动；
第四制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器和所述第二制动器断开，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述输出元件带动所述第三齿圈转动，并通过所述第三行星架带动所述输入元件转动。
本发明还提供一种混合动力车辆，包括上述的混合动力车辆的动力传输系统。
本发明的混合动力车辆的动力传输系统通过行星排机械结构的合理布局提供一个基本的三行星排行星齿轮构型，实现双模式e-cvt工作模式，获得较高的系统效率；由几个操作元件的不同组合了实现更多的工作模式；从而进一步地提高变速箱系统性能，进一步获得更高的传动效率，具体地，本动力传输系统可以实现：
1、双模e-cvt工作模式，使得发动机始终运行于经济区，大大提高经济性。
2、多档纯电模式，使得纯电模式下电机始终运行于其高效区，进一步提高经济性。
3、发动机直驱模式下具备多个固定速比工作模式，更进一步地减少电功率，提高系统效率；且通过固定速比的引入能够消除电机的堵转，减少电机的损耗，提高电机的寿命。
4、多个发动机与电机的并联驱动模式，具备范围覆盖低中高速段的并联驱动模式，保证变速器在各个速度段都有比较优异的动力性。
5、多个制动能量回收模式；具备范围覆盖低中高速段的制动能量回收模式，保证各个速度段的制动能力均能被充分利用。
6、提供多个发动机重启模式，方便在各个速度段内随意关闭发动机，重启发动机；提高效率，降低油耗。
附图说明
图1为本发明一实施例的混合动力车辆的动力传输系统的结构示意图；
图2为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第一e-cvt模式的示意图；
图3为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第二e-cvt模式的示意图；
图4为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第一纯电模式的示意图；
图5为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第二纯电模式的示意图；
图6为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第三纯电模式的示意图；
图7为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第四纯电模式的示意图；
图8为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第一发动机直驱/并联模式的示意图；
图9为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第二发动机直驱/并联模式的示意图；
图10为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第三发动机直驱/并联模式的示意图；
图11为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第四发动机直驱/并联模式的示意图；
图12为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第一制动能力回收模式的示意图；
图13为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第二制动能力回收模式的示意图；
图14为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第三制动能力回收模式的示意图；
图15为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第四制动能力回收模式的示意图；
图16为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第一纯电模式下发动机重启动模式的示意图；
图17为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第二纯电模式下发动机重启动模式的示意图；
图18为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第三纯电模式下发动机重启动模式的示意图；
图19为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第四纯电模式下发动机重启动模式的示意图；
图20为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第一制动能量回收模式下发动机重启动模式的示意图；
图21为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第二制动能量回收模式下发动机重启动模式的示意图；
图22为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第三制动能量回收模式下发动机重启动模式的示意图；
图23为图1所示混合动力车辆的动力传输系统的处于第四制动能量回收模式下发动机重启动模式的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，本发明一实施例提供一种混合动力车辆的动力传输系统，包括与发动机输出轴连接的输入元件10、输出元件12、第一电动机14、第二电动机16、第一行星齿轮机构18、第二行星齿轮机构20、第三行星齿轮机构22、第一离合器24、第二离合器26、第一制动器28和第二制动器30。
第一行星齿轮机构18包括第一太阳轮182、第一行星轮184、第一行星架186和第一齿圈188，第一行星轮184设于第一行星架186，且第一行星轮184分别与第一太阳轮182和第一齿圈188啮合。第二行星齿轮机构20包括第二太阳轮202、第二行星轮204、第二行星架206和第二齿圈208，第二行星轮204设于第二行星架206，且第二行星轮204分别与第二太阳轮202和第二齿圈208啮合。第三行星齿轮机构22包括第三太阳轮222、第三行星轮224、第三行星架226和第三齿圈228，第三行星轮224设于第三行星架226，且第三行星轮224分别与第三太阳轮222和第三齿圈228啮合。
输入元件10与第三行星架224连接，输出元件12与第三齿圈228连接；第一太阳轮182与第二电动机16的转子固定连接，第一行星架186与第一电动机14的转子固定连接，第一行星架186还与第二太阳轮202固定连接，第一太阳轮182通过第二离合器26与第二齿圈208相连，第一齿圈188与第三太阳轮222固定连接；第一离合器24连接于第一制动器28的一端和第一太阳轮182之间，第一制动器28的一端还与第一行星架186连接，第二制动器30的一端与第二齿圈208相连，第二行星架206与第三齿圈228固定连接。
通过本发明的混合动力车辆的动力传输系统，可通过第一离合器24、第二离合器26、第一制动器28和第二制动器30的打开或连接的不同状态，实现多种工作模式，例如双模e-cvt(电子无级变速)模式、多档纯电模式、多档发动机直接驱动模式、多档并联驱动模式、多档制动能力回收模式和多档固定档位重启发动机模式。
本实施例中，该混合动力车辆的动力传输系统还包括第三离合器32，第三离合器32连接于输入元件10与第三行星架224之间，以在制动能量回收模式和纯电驱动模式工作时切断发动机与系统的联系，减少发动机惯量给系统带来能量损失。可以理解，第三离合器32也可省略。
在另一实施例中，第一制动器28的一端也可不与第一行星架186连接，第一离合器24也不连接于第一制动器28的一端和第一太阳轮182之间，而使第一制动器28的一端与第一太阳轮182连接，且第一离合器24连接于第一制动器28的一端和第一行星架186之间。通过这两种方式，均可通过第一离合器24使第一行星齿轮机构18实现整体回转。
本实施例中，第一离合器24、第二离合器26和第三离合器32的作用均为实现两个构件之间的固定连接与分离，可为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。
本实施例中，上述第一太阳轮182与第二电动机16的转子的连接、第一行星架186与第二太阳轮202的连接、第二行星架206与第三齿圈228的连接、第一齿圈188与第三太阳轮222的连接以及第一电动机14的转子与第一行星架186的连接均可通过花键、或者焊接、或一体成型的方式固定连接。
本实施例中，该混合动力车辆的动力传输系统中，k1、k2、k3分别为第一齿圈188与第一太阳轮182的齿数比、第二齿圈208与第二太阳轮202的齿数比、第三齿圈228与第三太阳轮222的齿数比，即k1＝z第一齿圈/z第一太阳轮，k2＝z第二齿圈/z第二太阳轮，k3＝z第三齿圈/z第三太阳轮(z第一齿圈、z第一太阳轮、z第二齿圈、z第二太阳轮、z第三齿圈、z第三太阳轮、分别为第一齿圈188、第一太阳轮182、第二齿圈208、第二太阳轮202、第三齿圈228、第三太阳轮222的齿数)。
以下结合图2至图23详细说明上述混合动力车辆的动力传输系统的多种不同工作模式，图2至图23中标记有⊕处表示该离合器或制动器接合。
1、第一e-cvt模式
如图2所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24和第二离合器26断开，第三离合器32接合，此时，发动机工作，第一电动机14作为电动机使用，第二电动机16作为发电机发电，第二电动机16发的电直接驱动第一电动机14。此模式下，机械点(即发动机处于最佳工作点)时速比为：(k2+(k2+1)/k1)/(k3+1)+1，车速低于机械点时该动力传输系统具有较高的传动效率，因此第一e-cvt模式适用于低车速工况。
第一e-cvt模式下，由于第一电动机14与第一行星架186连接，故第一电动机14向第一行星架186输入动力，第二电动机16与第一太阳轮182相连带动第一太阳轮182转动，第一齿圈188向外输出动力；由于第一行星架186还与第二太阳轮202连接，而第二制动器30接合并与第二齿圈208连接，故第二齿圈208不动，第二太阳轮202输入动力，第二行星架206输出动力；由于第二行星架206与第三齿圈228连接，第一齿圈188与第三太阳轮182连接，且输入元件10通过第三离合器32与第三行星架226连接，故第三行星架226和第三太阳轮182分别输入动力，输入的动力与第二行星架206的输出动力耦合后第三齿圈228向输出元件12输出动力。在此过程中，第一电动机14作为电动机，第二电动机16作为发电机，且第二电动机16还在与第一行星齿轮机构18的连接中起到了调速的作用，使整个动力传输系统实现无级变速，即改变第二电动机16的转速，会改变第一齿圈188的转速，从而改变第三太阳轮202的转速，进而在第三行星齿轮机构22的动力耦合中改变第三齿圈228的转速，达到无级变速。
2、第二e-cvt模式
如图3所示，第一制动器28和第二制动器30均断开，第一离合器24断开，第二离合器26和第三离合器32接合，此时，发动机工作，第一电动机14作为发电机发电，驱动第二电动机16，第二电动机16作为电动机使用。此模式下，两个机械点时速比分别为i1＝(k2+(k2+1)/k1)/(k3+1)+1，i2＝(k2-(k2+(k2+1)/k1)/(k3+1))/(k2+1)，当车速处于两个机械点之间时具有较高的传动效率，因此第二e-cvt模式适用于中高速工况。
第二e-cvt模式下，第二电动机16带动第一太阳轮182作为第一行星齿轮机构18的输入，第一电动机14与第一行星架186一起转动作为第一行星齿轮机构18的输入，第一齿圈188作为第一行星齿轮机构18的输出；第二电动机16带动第二齿圈208作为第二行星齿轮机构20的输入，第一电动机14通过第一行星架186与第二太阳轮202一起转动作为第二行星齿轮机构20的输入，第二行星架206作为第二行星齿轮机构20的输出；第三行星架226与输入元件10连接作为第三行星齿轮机构22的输入，第三太阳轮222与第一齿圈188连接作为第三行星齿轮机构22的输入，输入的动力与第二行星架206的输出动力耦合后第三齿圈228向输出元件12输出动力。在此过程中，第一电动机14作为发电机，第二电动机16作为电动机，第一电动机14还在于第一行星齿轮机构18的连接中起到了调速的作用，使整个动力传输系统实现无级变速，即改变第一电动机14的转速，会改变第一行星架186的转速，进而改变第一齿圈188的转速，从而改变第三太阳轮202的转速，进而在第三行星齿轮机构22的动力耦合中改变第三齿圈228的转速，达到无级变速。
3、第一纯电模式
如图4所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24接合，第二离合器26和第三离合器32断开，此时，发动机不工作，第一电动机14和第二电动机16均作为电动机使用，不分主从。此模式下，速比为：k2+1，可用于车辆起步、交通拥堵等低速工况。
第一纯电模式下，第一离合器24两端分别连接第一行星架186和第一太阳轮182，第一离合器24的接合使第一行星齿轮机构18成为一个回转整体，第一电动机14和第二电动机16一起带动第一行星齿轮机构18整体转动；第一行星架186将动力传输给第二太阳轮202，并传递给第二行星架206输出将动力传输给输出元件12(第二齿圈208由于第二制动器30接合而被锁住)。
4、第二纯电模式
如图5所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24和第三离合器32断开，第二离合器26接合，此时，发动机不工作，第一电动机14作为电动机使用，第二电动机16不工作。此模式下，速比为：k2+1，在一个电动机足以驱动时，使用该模式可以减少电动机的拖曳损失。而且，此模式下通过第三离合器32断开，可减少发动机惯性带来的损耗。
第二纯电模式下，第一电动机14带动第一行星架186作为第一行星齿轮机构18的输入，第一太阳轮182通过第二离合器26与接合的第二制动器30连接而锁定，第一行星架186将动力传输给第一齿圈188，进而通过第一齿圈188输出动力；第二太阳轮202通过与第一行星架186连接而将动力输入第二行星齿轮机构20，第二齿圈208与第二制动器30连接而锁定，第二太阳轮202将动力传输给第二行星架206，并通过第二行星架206输出；第三太阳轮222与第一齿圈188连接而输入动力，并与从第二行星架206传输的动力耦合，通过第三齿圈228输出给输出元件12。
5、第三纯电模式
如图6所示，第一制动器28接合，第二制动器30断开，第一离合器24和第三离合器32断开，第二离合器26接合，此时，发动机不工作，第一电动机14不工作，第二电动机16作为电动机使用。此模式下，速比为：(k2+1)/k2，在一个电动机足以驱动时，使用该模式可以减少电动机的拖曳损失。
第三纯电模式下，第二电动机16将动力传输至第一太阳轮182，第一行星架186由于与接合的第一制动器28连接而被锁定，因此第一太阳轮182将动力传输给第一行星轮184，并由第一齿圈188输出；第二电动机16还将动力通过第二离合器26传输给第二齿圈208，作为第二行星齿轮机构20的输入，第二太阳轮202由于与第一行星架186连接而锁定，第二行星轮204与第二齿圈208啮合而输出动力给第二行星架206；第三太阳轮222与第一齿圈188连接而输入动力，第三行星架226与第三离合器32连接而锁定，第三太阳轮222带动第三行星轮224转动，并与从第二行星架206传输的动力耦合，通过第三齿圈228输出给输出元件12。
6、第四纯电模式
如图7所示，第一制动器28和第二制动器30断开，第一离合器24和第二离合器26接合，第三离合器32断开，此时，发动机不工作，第一电动机14和第二电动机16均作为电动机使用，不分主从。此模式为纯电直接档，速比为1。而且，此模式下通过第三离合器32断开，可减少发动机惯性带来的损耗。
第四纯电模式下，第一离合器24两端分别连接第一行星架186和第一太阳轮182，第一离合器24的接合使第一行星齿轮机构18成为一个回转整体，第一电动机14和第二电动机16一起带动第一行星齿轮机构18整体转动；第二离合器26两端分别连接第二齿圈208和第二太阳轮202，第二离合器26的接合使第二行星齿轮机构20成为一个回转整体，第一电动机14和第二电动机16一起带动第二行星齿轮机构20整体转动；第一齿圈188和第二行星架206分别将动力传输至第三太阳轮222和第三齿圈228，以共同驱动第三齿圈228而传输给输出元件12。
7、第一发动机直驱/并联模式
如图8所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24和第三离合器32接合，第二离合器26断开，此时，发动机工作，第一电动机14和第二电动机16均既可作为发电机使用，又可作为电动机使用，不分主从，根据车辆及发动机运行工况的具体需求而定，当发动机提供的功率不足时，可通过两个电动机提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，两个电动机也均可作为发电机使用，通过发动机驱动两个电动机发电，给汽车的电池包充电。此模式下，固定速比为：1+k2/(1+k3)。
第一发动机直驱/并联模式下，第一离合器24两端分别连接第一行星架186和第一太阳轮182，第一离合器24的接合使第一行星齿轮机构18成为一个回转整体，当发动机输出功率过剩时，第一电动机14和第二电动机16作为发电机使用，发动机将动力传输给输入元件10，再传输给第三行星架226、第三齿圈228，由第三齿圈228将动力输出到输出元件12，在此过程中，第三齿圈228和第三太阳轮222转动，第三齿圈228带动第二行星架206转动，进而带动第二太阳轮202转动，第三太阳轮222带动第一齿圈188转动，而由于第一行星齿轮机构18整体回转，第二齿圈208由第二制动器30锁定，第二太阳轮202随第一行星齿轮机构18一起转动，这样与第一电动机14连接的第一行星架186及与第二电动机16连接的第一太阳轮182均被带动转动，使第一电动机14和第二电动机16的转子转动而发电，发动机以直驱方式独立输出动力。当发动机的输出功率不足时，第一电动机14和第二电动机16作为电动机使用，第一电动机14和第二电动机16一起驱动第一行星齿轮机构18整体回转，两个电动机的动力一路从第一齿圈188传输到第三太阳轮222作为第三行星齿轮机构22的输入，一路从第一行星架186传输到第二太阳轮202、第二行星架206后传输到第三齿圈228，发动机的动力经输入元件10传输到第三行星架226作为第三行星齿轮机构22的输入，这样，动力在第三行星齿轮机构22耦合后从第三齿圈228输出到输出元件12，第一电动机14、第二电动机16和发动机以并联方式共同输出动力。
8、第二发动机直驱/并联模式
如图9所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24断开，第二离合器26和第三离合器32接合，此时，发动机工作，第二电动机16不工作，第一电动机14既可作为发电机使用，又可作为电动机使用，根据车辆及发动机运行工况的具体需求而定，当发动机提供的功率不足时，可通过第一电动机14提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，第一电动机14也可作为发电机使用，通过发动机驱动第一电动机14发电，给汽车的电池包充电。此模式下，固定速比为：(k2+(k2+1)/k1)/(k3+1)+1。
第二发动机直驱/并联模式下，第二齿圈208由第二制动器30锁定，且第一太阳轮182与第二齿圈208连接而锁定，当发动机输出功率过剩时，第一电动机14作为发电机使用，发动机将动力传输给输入元件10，再传输给第三行星架226、第三齿圈228，由第三齿圈228将动力输出到输出元件12，在此过程中，第三齿圈228和第三太阳轮222转动，第三齿圈228带动第二行星架206转动，进而带动第二太阳轮202转动以带动第一行星架186转动，第三太阳轮222带动第一齿圈188转动，第一行星架186与第一齿圈188耦合带动第一电动机14的转子转动而发电，发动机以直驱方式独立输出动力。当发动机的输出功率不足时，第一电动机14作为电动机使用，第一电动机14将动力经第一行星架186传输到第二太阳轮202，并经第一齿圈188传输到第三太阳轮222，传输到第二太阳轮202的动力从第二行星架206输出；传输到第三太阳轮222的动力作为第三行星齿轮机构22的输入，发动机经输入元件10传输的动力经第三行星架226作为输入，输入的动力与从第二行星架206传输至第三齿圈228的动力耦合，并从第三齿圈228输出至输出元件12，第一电动机14和发动机以并联方式共同输出动力。
9、第三发动机直驱/并联模式
如图10所示，第一制动器28接合，第二制动器30断开，第一离合器24断开，第二离合器26和第三离合器32接合，此时，发动机工作，第一电动机14不工作，第二电动机16既可作为发电机使用，又可作为电动机使用，根据车辆及发动机运行工况的具体需求而定，当发动机提供的功率不足时，可通过第二电动机16提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，第二电动机16也可作为发电机使用，通过发动机驱动第二电动机16发电，给汽车的电池包充电。此模式下，固定速比为：(k2-(k2+(k2+1)/k1)/(k3+1))/(k2+1)。
第三发动机直驱/并联模式下，第一行星架186由第一制动器28锁定，且第二太阳轮202与第一行星架186连接而锁定，当发动机输出功率过剩时，第二电动机16作为发电机使用，发动机将动力传输给输入元件10，再传输给第三行星架226、第三齿圈228，由第三齿圈228将动力输出到输出元件12，在此过程中，第三齿圈228和第三太阳轮222转动，第三齿圈228带动第二行星架206转动，进而带动第二齿圈208转动，第三太阳轮222带动第一齿圈188转动，进而带动第一太阳轮182转动，第一太阳轮182与第一齿圈188耦合带动第二电动机16的转子转动而发电，发动机以直驱方式独立输出动力。当发动机的输出功率不足时，第二电动机16作为电动机使用，第二电动机16将动力经第一太阳轮182传输到第一齿圈188，进而传输到第三太阳轮222，并经第二齿圈208传输到第二行星架206，进而传输到第三齿圈228；传输到第三太阳轮222的动力作为第三行星齿轮机构22的输入，发动机经输入元件10传输的动力经第三行星架226作为输入，输入的动力与从第二行星架206传输至第三齿圈228的动力耦合，并从第三齿圈228输出至输出元件12，第一电动机14和发动机以并联方式共同输出动力。
10、第四发动机直驱/并联模式
如图11所示，第一制动器28和第二制动器30断开，第一离合器24和第二离合器26接合，第三离合器32断开，此时，发动机工作，第一电动机14和第二电动机16均既可作为发电机使用，又可作为电动机使用，根据车辆及发动机运行工况的具体需求而定，当发动机提供的功率不足时，可通过两个电动机提供额外转矩，实现并联驱动模式，提升系统动力，当发动机处于经济区运行时，但是输出功率过剩时，两个电动机也均可作为发电机使用，通过发动机驱动两个电动机发电，给汽车的电池包充电。此模式下，固定速比为1。
第四发动机直驱/并联模式下，第一离合器24两端分别连接第一行星架186和第一太阳轮182，第一离合器24的接合使第一行星齿轮机构18成为一个回转整体，第二离合器26两端分别连接第二齿圈208和第二太阳轮202，第二离合器26的接合使第二行星齿轮机构20成为一个回转整体。当发动机输出功率过剩时，发动机将动力传输给输入元件10，再传输给第三行星架226、第三齿圈228，由第三齿圈228将动力输出到输出元件12，在此过程中，第三齿圈228和第三太阳轮222转动，第三齿圈228带动第二行星架206转动，第三太阳轮222带动第一齿圈188转动，而由于第一行星齿轮机构18和第二行星齿轮机构20整体回转，这样与第一电动机14连接的第一行星架186及与第二电动机16连接的第一太阳轮182均被带动转动，使第一电动机14和第二电动机16的转子转动而发电，发动机以直驱方式独立输出动力。当发动机的输出功率不足时，第一电动机14和第二电动机16一起带动第一行星齿轮机构18整体转动，第一电动机14和第二电动机16一起带动第二行星齿轮机构20整体转动，第一齿圈188和第二行星架206分别将动力传输至第三太阳轮222和第三齿圈228，同时发动机的动力经输入元件10传输到第三行星架226作为第三行星齿轮机构22的输入，这样，动力在第三行星齿轮机构22耦合后从第三齿圈228输出到输出元件12，第一电动机14、第二电动机16和发动机以并联方式共同输出动力。
11、第一制动能量回收模式
如图12所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24接合，第二离合器26和第三离合器32断开，此时，发动机不工作，第一电动机14和第二电动机16作为发电机使用，适用于高速行驶汽车出现长时间制动时，此过程为第一纯电模式的逆过程，用于在制动时回收车轮转动的能量。此模式下，固定速比为：1/(1+k2)。
第一制动能量回收模式下，第一离合器24两端分别连接第一行星架186和第一太阳轮182，第一离合器24的接合使第一行星齿轮机构18成为一个回转整体，第二齿圈208由于第二制动器30的接合而被锁定，输出元件12的转动带动第三齿圈228转动，进而带动第二行星架206转动，再带动第二太阳轮202转动，从而带动第一行星齿轮机构18整体转动，以分别通过第一行星架186和第一太阳轮182带动第一电动机14和第二电动机16的转子转动而发电，实现能量回收。
12、第二制动能量回收模式
如图13所示，第一制动器28断开，第二制动器30接合，第一离合器24和第三离合器32断开，第二离合器26接合，此时，第一电动机14作为发电机使用，第二电动机16和发动机不工作。此过程为第二纯电模式的逆过程，用于在制动时回收车轮转动的能量。此模式下，固定速比为：1/(1+k2)。
第二制动能量回收模式下，第二齿圈208由于第二制动器30的接合而被锁定，且第一太阳轮182与第二齿圈208连接而锁定，输出元件12的转动带动第三齿圈228和第三太阳轮222转动，第三齿圈228带动第二行星架206转动，进而带动第二太阳轮202转动，以带动第一行星架186转动，第三太阳轮222带动第一齿圈188转动，第一齿圈188和第一行星架186耦合带动第一电动机14的转子转动而发电，实现能量回收。
13、第三制动能量回收模式
如图14所示，第一制动器28接合，第二制动器30断开，第一离合器24和第三离合器32断开，第二离合器26接合，此时，第一电动机14和发动机不工作，第二电动机16作为发电机使用。此过程为第三纯电模式的逆过程，用于在制动时回收车轮转动的能量。此模式下，固定速比为：k2/(k2+1)。
第三制动能量回收模式下，第一行星架186由于第一制动器28的接合而被锁定，第二太阳轮202与第一行星架186连接而锁定，输出元件12的转动带动第三齿圈228和第三太阳轮222转动，第三齿圈228带动第二行星架206转动，进而带动第二齿圈208转动，第三太阳轮222带动第一齿圈188转动，进而带动第一太阳轮182转动，第一太阳轮182与第二齿圈208耦合带动第二电动机16的转子转动而发电，实现能量回收。
14、第四制动能量回收模式
如图15所示，第一制动器28和第二制动器30断开，第一离合器24和第二离合器26接合，第三离合器32断开，此时，发动机不工作，第一电动机14和第二电动机作为发电机使用，不分主次，当其中一个电动机吸收制动能量发电仍不能吸收大部分的制动能量时，另一个电动机辅助参与发电，尽可能使得制动能量不被浪费。此过程为第四纯电模式的逆过程，用于在制动时回收车轮转动的能量。此模式下，固定速比为1。
第四制动能量回收模式下，第一离合器24两端分别连接第一行星架186和第一太阳轮182，第一离合器24的接合使第一行星齿轮机构18成为一个回转整体，第一电动机14和第二电动机16一起带动第一行星齿轮机构18整体转动；输出元件12的转动带动第三齿圈228转动，并通过第三齿圈228和第三太阳轮222一起带动第一行星齿轮机构18和第二行星齿轮机构20整体回转，进而带动第一电动机14和第二电动机16的转子转动而发电，实现能量回收。
对于每一个纯电驱动模式和每一个制动能量回收模式都能对应一个发动机重启动模式；具体为当每一个纯电模式下功率不足以驱动车辆或者电池电量偏低时，必须引入发动机时，使用发动机重新启动模式；当长制动过程即将完成，需要重新启动发动机时，也会使用发动机重新启动模式；在发动机重启动模式下，若带第三离合器32，第三离合器32必须重新接合，若不带第三离合器32，发动机只需重新点火即可，其中对于存在双电机工作的纯电模式或者存在双电机工作的制动能量回收模式下的发动动机重启模式，和纯电模式或制动能量回收模式一样的原理，当一个电机的功率不足以驱动车辆和启动发动机时，使用另一个电机输出功率，当剩余制动能量不足以重启发动机可使用单一电机进行能量回收，当一个电机的能量进行制动能量回收时，剩余制动能量仍然不足以启动发动机时，可关闭制动能量回收模式，使用全部的制动能量重启发动机。
15、第一纯电模式下发动机重启动模式
如图16所示，与第一纯电模式类似，区别在于第三离合器32需接合，第一电动机14和第二电动机16通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
16、第二纯电模式下发动机重启动模式
如图17所示，与第二纯电模式类似，区别在于第三离合器32需接合，第一电动机14通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
17、第三纯电模式下发动机重启动模式
如图18所示，与第三纯电模式类似，区别在于第三离合器32需接合，第二电动机16通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
18、第四纯电模式下发动机重启动模式
如图19所示，与第四纯电模式类似，区别在于第三离合器32需接合，第一电动机14和第二电动机16通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
19、第一制动能量回收模式下发动机重启动模式
如图20所示，与第一制动能量回收模式类似，区别在于第三离合器32需接合，输出元件12通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
20、第二制动能量回收模式下发动机重启动模式
如图21所示，与第二制动能量回收模式类似，区别在于第三离合器32需接合，输出元件12通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
21、第三制动能量回收模式下发动机重启动模式
如图22所示，与第三制动能量回收模式类似，区别在于第三离合器32需接合，输出元件12通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
22、第四制动能量回收模式下发动机重启动模式
如图23所示，与第四制动能量回收模式类似，区别在于第三离合器32需接合，输出元件12通过第三行星架226带动输入元件10转动，进而重启动发动机。
如下表1所示，为上述混合动力车辆的动力传输系统的各种工作模式下的操作逻辑。其中第三离合器32中的操作逻辑打括号表示，该混合动力车辆的动力传输系统具有第三离合器32时按照对应逻辑操作；该混合动力车辆的动力传输系统不具有第三离合器32时，按照相应逻辑控制发动机即可，但此时由于系统直接通过输入元件10与发动机连接，因此在纯电模式和制动能量回收模式下，会由于发动机的惯性而损失能量。
表1各模式操作逻辑表
本发明还提供一种混合动力车辆，包括上述动力传输系统。
本发明的混合动力车辆的动力传输系统通过行星排机械结构的合理布局提供一个基本的三行星排行星齿轮构型，实现双模式e-cvt工作模式，获得较高的系统效率；由几个操作元件的不同组合了实现更多的工作模式；从而进一步地提高变速箱系统性能，进一步获得更高的传动效率，具体地，本动力传输系统可以实现：
1、双模e-cvt工作模式，使得发动机始终运行于经济区，大大提高经济性。
2、多档纯电模式，使得纯电模式下电机始终运行于其高效区，进一步提高经济性。
3、发动机直驱模式下具备多个固定速比工作模式，更进一步地减少电功率，提高系统效率；且通过固定速比的引入能够消除电机的堵转，减少电机的损耗，提高电机的寿命。
4、多个发动机与电机的并联驱动模式，具备范围覆盖低中高速段的并联驱动模式，保证变速器在各个速度段都有比较优异的动力性。
5、多个制动能量回收模式；具备范围覆盖低中高速段的制动能量回收模式，保证各个速度段的制动能力均能被充分利用。
6、提供多个发动机重启模式，方便在各个速度段内随意关闭发动机，重启发动机；提高效率，降低油耗。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：
1.一种混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，包括：
第一行星齿轮机构(18)，包括第一太阳轮(182)、第一行星轮(184)、第一行星架(186)和第一齿圈(188)，所述第一行星轮(184)设于所述第一行星架(186)，且所述第一行星轮(184)分别与所述第一太阳轮(182)和所述第一齿圈(188)啮合；
第二行星齿轮机构(20)，包括第二太阳轮(202)、第二行星轮(204)、第二行星架(206)和第二齿圈(208)，所述第二行星轮(204)设于所述第二行星架(206)，且所述第二行星轮(204)分别与所述第二太阳轮(202)和所述第二齿圈(208)啮合；
第三行星齿轮机构(22)，包括第三太阳轮(222)、第三行星轮(224)、第三行星架(226)和第三齿圈(228)，所述第三行星轮(224)设于所述第三行星架(226)，且所述第三行星轮(224)分别与所述第三太阳轮(222)和所述第三齿圈(228)啮合；
输入元件(10)，与发动机输出轴连接，并与所述第三行星架(224)连接；
输出元件(12)，与所述第三齿圈(228)连接；
第一电动机(14)，所述第一行星架(186)与所述第一电动机(14)的转子固定连接；
第二电动机(16)，所述第一太阳轮(182)与所述第二电动机(16)的转子固定连接；
第一离合器(24)，连接于所述第一太阳轮(182)和所述第一行星架(186)中的其中一个与所述第一制动器(28)的一端之间；
第二离合器(26)，连接于所述第一太阳轮(182)与所述第二齿圈(208)之间；
第一制动器(28)，所述第一太阳轮(182)和所述第一行星架(186)中的其中另一个与所述第一制动器(28)的一端相连；及
第二制动器(30)，所述第二制动器(30)的一端与所述第二齿圈(208)相连；
其中，所述第一行星架(186)还与所述第二太阳轮(202)固定连接，所述第一齿圈(188)与所述第三太阳轮(222)固定连接，所述第二行星架(206)与所述第三齿圈(228)固定连接。
2.如权利要求1所述的混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，所述混合动力车辆的动力传输系统还包括第三离合器(32)，所述第三离合器(32)连接于所述输入元件(10)与所述第三行星架(224)之间。
3.如权利要求2所述的混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，所述第一离合器(24)连接于所述第一太阳轮(182)与所述第一制动器(28)的一端之间，所述第一行星架(186)与所述第一制动器(28)的一端相连。
4.如权利要求3所述的混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，包括以下工作模式：
第一e-cvt模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)和所述第二离合器(26)断开，所述第三离合器(32)接合，发动机通过所述输入元件(10)输入动力；
第二e-cvt模式：所述第一制动器(28)和所述第二制动器(30)均断开，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，发动机通过所述输入元件(10)输入动力；
第一纯电模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)接合，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)断开；
第二纯电模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)断开，所述第二离合器(26)接合；
第三纯电模式：所述第一制动器(28)接合，所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)断开，所述第二离合器(26)接合；
第四纯电模式：所述第一制动器(28)和所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)和所述第二离合器(26)接合，所述第三离合器(32)断开；
第一发动机直驱/并联模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)接合，所述第二离合器(26)断开，所述发动机通过所述输入元件(10)输入动力；
第二发动机直驱/并联模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，发动机通过所述输入元件(10)输入动力；
第三发动机直驱/并联模式：所述第一制动器(28)接合，所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，发动机通过所述输入元件(10)输入动力；
第四发动机直驱/并联模式：所述第一制动器(28)和所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)和所述第二离合器(26)接合，所述第三离合器(32)断开，发动机通过所述输入元件(10)输入动力。
5.如权利要求4所述的混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，还包括以下工作模式：
第一纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)接合，所述第二离合器(26)断开，所述第一电动机(14)和所述第二电动机(16)通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动；
第二纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，所述第一电动机(14)通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动；
第三纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)接合，所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，所述第二电动机(16)通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动；
第四纯电模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)和所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)、所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，所述第一电动机(14)和所述第二电动机(16)通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动。
6.如权利要求4所述的混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，还包括以下工作模式：
第一制动能量回收模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)接合，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)断开，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动；
第二制动能量回收模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)断开，所述第二离合器(26)接合，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动；
第三制动能量回收模式：所述第一制动器(28)接合，所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)断开，所述第二离合器(26)接合，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动；
第四制动能量回收模式：所述第一制动器(28)和所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)和所述第二离合器(26)接合，所述第三离合器(32)断开，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动。
7.如权利要求6所述的混合动力车辆的动力传输系统，其特征在于，还包括以下工作模式：
第一制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)和所述第三离合器(32)接合，所述第二离合器(26)断开，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动，并通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动；
第二制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)断开，所述第二制动器(30)接合，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动，并通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动；
第三制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)接合，所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)断开，所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动，并通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动；
第四制动能量回收模式下发动机重启动模式：所述第一制动器(28)和所述第二制动器(30)断开，所述第一离合器(24)、所述第二离合器(26)和所述第三离合器(32)接合，所述输出元件(12)带动所述第三齿圈(228)转动，并通过所述第三行星架(226)带动所述输入元件(10)转动。
8.一种混合动力车辆，包括如权利要求1至7任一项所述的混合动力车辆的动力传输系统。
技术总结
一种混合动力车辆的动力传输系统和混合动力车辆，该动力传输系统包括第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；第三行星齿轮机构；输入元件，与第三行星架连接；输出元件，与第三齿圈连接；第一电动机，第一行星架与其转子固定连接；第二电动机，第一太阳轮与其转子固定连接；第一离合器，连接于第一太阳轮与第一制动器之间；第二离合器，连接于第一太阳轮与第二齿圈之间；第一制动器，第一行星架与第一制动器相连；第二制动器，一端与第二齿圈相连；第一行星架与第二太阳轮、第一齿圈与第三太阳轮、第二行星架与第三齿圈分别固定连接。该动力传输系统通过行星排合理布局，实现多种工作模式，提高变速箱系统性能，进一步获得更高的传动效率。
技术研发人员：邰昌宁;凌晓明;刘学武;马粉粉;周友;张安伟;关佳景
受保护的技术使用者：广州汽车集团股份有限公司
技术研发日：.08.08
技术公布日：.02.21
