本发明提供了一种用于并联式混合动力汽车的动力耦合器及其控制方法，包括发动机输出轴齿轮、发动机传动齿轮组、发动机连接轴齿轮、发动机传动离合器、涡卷弹簧储能机构、驱动电机连接轴、驱动电机传动离合器、驱动电机连接轴齿轮、驱动电机传动齿轮组和驱动电机输出轴齿轮、发动机连接轴。涡卷弹簧储能机构由可变向棘轮机构、行星架、太阳轮、齿圈、行星架制动器、储能机构输出盘、太阳轮制动器、涡卷弹簧、太阳轮离合器和行星架离合器组成。本发明利用涡卷弹簧储能机构实现发动机的行车启停功能，减少了能量消耗和污染排放，提高了车辆制动能量回收能力。
1.一种用于并联式混合动力汽车的动力耦合器，其特征在于，包括发动机输出轴齿轮(2)、发动机传动齿轮组(3)、发动机连接轴齿轮(4)、发动机传动离合器(5)、涡卷弹簧储能机构(6)、驱动电机连接轴(7)、驱动电机传动离合器(8)、驱动电机连接轴齿轮(9)、驱动电机传动齿轮组(10)和驱动电机输出轴齿轮(11)、发动机连接轴(15)、整车控制器(29)、动力耦合器控制器(30)；
所述发动机传动齿轮组(3)、驱动电机传动齿轮组(10)均包括通过轴连接的大齿轮和小齿轮；
发动机输出轴齿轮(2)与发动机(1)的输出端连接，发动机传动齿轮组(3)的大齿轮与发动机输出轴齿轮(2)啮合，发动机传动齿轮组(3)的小齿轮与发动机连接轴齿轮(4)啮合，发动机连接轴齿轮(4)通过发动机连接轴(15)与发动机传动离合器(5)同轴固定连接；
驱动电机输出轴齿轮(11)与驱动电机(12)的输出端连接，驱动电机传动齿轮组(10)的大齿轮与驱动电机输出轴齿轮(11)啮合，驱动电机传动齿轮组(10)的小齿轮与驱动电机连接轴齿轮(9)啮合，驱动电机连接轴齿轮(9)与驱动电机传动离合器(8)同轴固定连接；驱动电机连接轴齿轮(9)通过驱动电机连接轴(7)与车桥(13)连接；
涡卷弹簧储能机构(6)安装在发动机连接轴(15)上，包括太阳轮(18)、齿圈(19)，以及均与太阳轮(18)同轴安装的可变向棘轮机构(16)、行星架(17)、行星架制动器(20)、储能机构输出盘(21)、太阳轮制动器(22)、涡卷弹簧(23)、太阳轮离合器(24)和行星架离合器(25)，可变向棘轮机构(16)固定安装在齿圈(19)的右端，而涡卷弹簧(23)安装在齿圈(19)上，太阳轮(18)通过行星架(17)与齿圈(19)连接，行星架(17)、太阳轮(18)和齿圈(19)组成行星齿轮机构，太阳轮制动器(22)安装在太阳轮(18)的右侧，太阳轮离合器(24)安装在太阳轮(18)的左侧，行星架制动器(20)和行星架离合器(25)均安装在行星架(17)的左侧，太阳轮离合器(24)和行星架离合器(25)也与储能机构输出盘(21)相对安装；
发动机传动离合器(5)和驱动电机传动离合器(8)均与储能机构输出盘(21)同轴相对安装；
所述动力耦合器控制器(30)通过信号线(32)与涡卷弹簧储能机构(6)连接，所述动力耦合器控制器(30)用于通过控制旋转电机(27)、行星架制动器(20)、太阳轮制动器(22)、太阳轮离合器(24)、行星架离合器(25)、发动机传动离合器(5)、驱动电机传动离合器(8)的工作状态；
整车控制器(29)、动力耦合器控制器(30)、驱动电机(12)及发动机(1)通过CAN总线(31)连接，所述整车控制器(29)用于向动力耦合器控制器(30)、驱动电机(12)、发动机(1)发出控制指令。
2.根据权利要求1所述的用于并联式混合动力汽车的动力耦合器，其特征在于，所述可变向棘轮机构(16)包括棘爪(26)、旋转电机(27)和棘轮(28)，棘爪(26)的一端伸入棘轮(28)的轮齿中，棘爪(26)的另一端与旋转电机(27)同轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的用于并联式混合动力汽车的动力耦合器的控制方法，其特征在于，所述并联式混合动力汽车有五种基本工作模式：待机模式、纯电驱动模式、混合驱动模式、制动模式、滑行模式，
当并联式混合动力汽车完成高压上电，并使用起动电机启动发动机(1)后，车辆处于待机模式，发动机传动离合器(5)和驱动电机传动离合器(8)处于分离状态，太阳轮离合器(24)和行星架离合器(25)也处于分离状态，行星架制动器(20)和太阳轮制动器(22)处于制动释放状态；
当并联式混合动力汽车处于起步工况时，车辆进入纯电驱动模式，动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)结合，太阳轮离合器(24)也与储能机构输出盘(21)结合；动力耦合器控制器(30)控制行星架制动器(20)工作使得行星架(17)停止转动，旋转电机(27)正向旋转使得棘爪(26)离开棘轮(28)；此时太阳轮(18)的旋转方向与齿圈(19)的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构(6)释放弹性能量并转化为动能，整车控制器(29)控制驱动电机(12)与涡卷弹簧储能机构(6)共同驱动，实现并联式混合动力汽车的平稳起步；当并联式混合动力汽车起步结束后，动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)分离，太阳轮离合器(24)也与储能机构输出盘(21)分离，行星架制动器(20)停止制动，旋转电机(27)反向旋转使得棘爪(26)卡住棘轮(28)，车辆由驱动电机(12)单独驱动；
当并联式混合动力汽车在行驶过程中，在出现驱动电机(12)驱动力矩不足或动力电池电量不足的情况时，启动发动机(1)，并进入混合驱动模式；首先动力耦合器控制器(30)控制发动机传动离合器(5)与储能机构输出盘(21)结合，太阳轮离合器(24)也与储能机构输出盘(21)结合；动力耦合器控制器(30)控制行星架制动器(20)工作使得行星架停止转动，旋转电机(27)正向旋转使得棘爪(26)离开棘轮(28)，此时太阳轮(18)的旋转方向与齿圈(19)的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构(6)释放弹性能量并转化为动能，使发动机(1)在启动转速下运行一段时间，燃油电磁阀自动喷油以启动发动机(1)，实现并联式混合动力发动机行车启停；随后整车控制器(29)对发动机(1)进行调速，当驱动电机连接轴齿轮(9)转速与发动机连接轴齿轮(4)的转速接近时，动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)结合，太阳轮离合器(24)与储能机构输出盘(21)分离，行星架制动器(20)停止制动，旋转电机(27)反向旋转使得棘爪(26)卡住棘轮(28)，车辆由发动机(1)和驱动电机(12)共同驱动；
当并联式混合动力汽车在行驶过程中出现制动气室气压不足情况时，启动发动机：首先动力耦合器控制器(30)控制发动机传动离合器(5)与储能机构输出盘(21)结合，动力耦合器控制器(30)控制太阳轮离合器(24)也与储能机构输出盘(21)结合；行星架制动器(20)工作使得行星架停止转动，旋转电机(27)正向旋转使得棘爪(26)离开棘轮(28)，此时太阳轮(18)的旋转方向与齿圈(19)的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构(6)释放弹性能量并转化为动能，使发动机(1)在启动转速下运行一段时间，燃油电磁阀自动喷油以启动发动机(1)，整车控制器(29)控制发动机(1)工作在怠速下，并带动打气泵工作；当车辆储气室气体压力达到上限值时，动力耦合器控制器(30)控制发动机传动离合器(5)与储能机构输出盘(21)分离，太阳轮离合器(24)与储能机构输出盘(21)分离，行星架制动器(20)停止制动，旋转电机(27)反向旋转使得棘爪(26)卡住棘轮(28)，整车控制器(29)关闭发动机(1)；
当车辆处于制动模式时，若此时动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流均满足要求，整车控制器(29)使用驱动电机(12)回收制动能量，当车辆实际速度低于驱动电机(12)的最低制动能量回收速度时，整车控制器(29)关闭驱动电机(12)；动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)结合，行星架离合器(25)也与储能机构输出盘(21)结合；太阳轮制动器(22)工作使得太阳轮(18)停止转动，旋转电机(27)正向旋转使得棘爪(26)离开棘轮(28)，此时行星架(17)的旋转方向与齿圈(19)的旋转方向相同，将车辆制动能量转化为弹簧的弹性能量储存在涡卷弹簧储能机构(6)中；当涡卷弹簧储能机构(6)中储存的能量达到极限时，动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)分离，行星架离合器(25)也与储能机构输出盘(21)分离，太阳轮制动器(22)停止制动，旋转电机(27)反向旋转使得棘爪(26)卡住棘轮(28)；
若制动初始时刻动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流不满足要求，整车控制器(29)不使用驱动电机(12)进行制动能量回收，动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)结合，行星架离合器(25)也与储能机构输出盘(21)结合；
太阳轮制动器(22)工作使得太阳轮(18)停止转动，旋转电机(27)正向旋转使得棘爪(26)离开棘轮(28)；此时行星架(17)的旋转方向与齿圈(19)的旋转方向相同，将车辆制动能量转化为弹簧的弹性能量储存在涡卷弹簧储能机构(6)中；当涡卷弹簧储能机构(6)中储存的能量达到极限时，动力耦合器控制器(30)控制驱动电机传动离合器(8)与储能机构输出盘(21)分离，行星架离合器(25)也与储能机构输出盘(21)分离，太阳轮制动器(22)停止制动，旋转电机(27)反向旋转使得棘爪(26)卡住棘轮(28)。
一种用于并联式混合动力汽车的动力耦合器及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及并联式混合动力汽车领域，特指一种用于并联式混合动力汽车的动力耦合器及其控制方法。
背景技术
[0002] 国际石油价格的飙升和世界环境保护的压力使得电动汽车成为汽车工业新的发展方向。世界各国政府对此也高度重视，不仅颁布了严格的法规限制汽车的排放对环境的污染，同时也出台政策，用于鼓励和资助电动汽车发展，世界各大汽车企业都在不断深入研究用于电动汽车的核心技术。由于当前动力电池的能量密度偏低、质量大、成本高、续驶里程短和充电时间长等问题，纯电动汽车的市场化推广进程缓慢。而混合动力汽车因其具有的低能耗、低排放和价格优势已成为全球新能源汽车开发的热点。混合动力汽车的燃油经济性较传统车辆降低30％-40％，尾气排放指标降低了50％-60％，由于国内大城市交通拥挤，环境保护压力大，混合动力汽车十分适合我国国情，其在中国市场的前景也被看好。
[0003] 相比于串联式混合动力系统，并联混合动力系统具有一定的优势：(1)并联混合动力系统在车辆起步时发动机怠速，电机独立驱动；充分利用了电机低速大转矩、响应快速的特点，在避开发动机低效率区的同时提高混合动力系统的效率；(2)并联混合动力只有一套电驱动系统，系统结构简单，成本降低。
[0004] 同时并联混合动力系统也存在一些缺点：(1)并联式混合动力汽车主要使用发动机进行驱动，车辆匹配的动力电池容量较小，使得车辆在进行制动能量回收时，受到动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流的限制，回收制动能量能力有限；(2)由于发动机的启动需要使其在较低转速下运行一段时间，若在行车过程中使用起动电机启动发动机，将会造成起动电机工作频繁，导致其过早达到疲劳寿命而失效，若通过驱动电机直接带动发动机实现行车启停功能，将会造成车辆的动力中断；(3)若并联混合动力系统的发动机不具有行车启停功能，则发动机在低速情况下需要保持怠速状态，这样增加的并联混合动力系统的能耗和对环境的污染。
发明内容
[0005] 为了解决并联式混合动力汽车制动能量回收能力受到限制且实现行车启停功能困难的问题，本发明提供了一种用于并联式混合动力汽车的动力耦合器及其控制方法，该动力耦合器能够提高车辆制动能量回收能力，减少了发动机的能量消耗和污染排放。
[0006] 本发明的用于并联式混合动力汽车的动力耦合器采用的技术方案是：
[0007] 一种用于并联式混合动力汽车的动力耦合器，其特征在于，包括发动机输出轴齿轮、发动机传动齿轮组、发动机连接轴齿轮、发动机传动离合器、涡卷弹簧储能机构、驱动电机连接轴、驱动电机传动离合器、驱动电机连接轴齿轮、驱动电机传动齿轮组和驱动电机输出轴齿轮、发动机连接轴、整车控制器、动力耦合器控制器；
[0008] 所述发动机传动齿轮组、驱动电机传动齿轮组均包括通过轴连接的大齿轮和小齿轮；
[0009] 发动机输出轴齿轮与发动机的输出端连接，发动机传动齿轮组的大齿轮与发动机输出轴齿轮啮合，发动机传动齿轮组的小齿轮与发动机连接轴齿轮啮合，发动机连接轴齿轮通过发动机连接轴与发动机传动离合器同轴固定连接；
[0010] 驱动电机输出轴齿轮与驱动电机的输出端连接，驱动电机传动齿轮组的大齿轮与驱动电机输出轴齿轮啮合，驱动电机传动齿轮组的小齿轮与驱动电机连接轴齿轮啮合，驱动电机连接轴齿轮与驱动电机传动离合器同轴固定连接；驱动电机连接轴齿轮通过驱动电机连接轴与车桥连接；
[0011] 涡卷弹簧储能机构安装在发动机连接轴上，包括太阳轮、齿圈，以及均与太阳轮同轴安装的可变向棘轮机构、行星架、行星架制动器、储能机构输出盘、太阳轮制动器、涡卷弹簧、太阳轮离合器和行星架离合器，可变向棘轮机构固定安装在齿圈的右端，而涡卷弹簧安装在齿圈上，太阳轮通过行星架与齿圈连接，行星架、太阳轮和齿圈组成行星齿轮机构，太阳轮制动器安装在太阳轮的右侧，太阳轮离合器安装在太阳轮的左侧，行星架制动器和行星架离合器均安装在行星架的左侧，太阳轮离合器和行星架离合器也与储能机构输出盘相对安装；
[0012] 发动机传动离合器和驱动电机传动离合器均与储能机构输出盘同轴相对安装；
[0013] 所述动力耦合器控制器通过信号线与涡卷弹簧储能机构连接，所述动力耦合器控制器用于通过控制旋转电机、行星架制动器、太阳轮制动器、太阳轮离合器、行星架离合器、发动机传动离合器、驱动电机传动离合器的工作状态；
[0014] 整车控制器、动力耦合器控制器、驱动电机及发动机通过CAN总线连接，所述整车控制器用于向动力耦合器控制器、驱动电机、发动机发出控制指令。
[0015] 进一步地，所述可变向棘轮机构包括棘爪、旋转电机和棘轮，棘爪的一端伸入棘轮的轮齿中，棘爪的另一端与旋转电机同轴固定连接。
[0016] 用于并联式混合动力汽车的动力耦合器的控制方法，其特征在于，所述并联式混合动力汽车有五种基本工作模式：待机模式、纯电驱动模式、混合驱动模式、制动模式、滑行模式，
[0017] 当并联式混合动力汽车完成高压上电，并使用起动电机启动发动机后，车辆处于待机模式，发动机传动离合器和驱动电机传动离合器处于分离状态，太阳轮离合器和行星架离合器也处于分离状态，行星架制动器和太阳轮制动器处于制动释放状态；
[0018] 当并联式混合动力汽车处于起步工况时，车辆进入纯电驱动模式，动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘结合，太阳轮离合器也与储能机构输出盘结合；动力耦合器控制器控制行星架制动器工作使得行星架停止转动，旋转电机正向旋转使得棘爪离开棘轮；此时太阳轮的旋转方向与齿圈的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构释放弹性能量并转化为动能，整车控制器29控制驱动电机与涡卷弹簧储能机构共同驱动，实现并联式混合动力汽车的平稳起步；当并联式混合动力汽车起步结束后，动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘分离，太阳轮离合器也与储能机构输出盘分离，行星架制动器停止制动，旋转电机反向旋转使得棘爪卡住棘轮，车辆由驱动电机单独驱动；
[0019] 当并联式混合动力汽车在行驶过程中，在出现驱动电机驱动力矩不足或动力电池电量不足等情况时，启动发动机，并进入混合驱动模式；首先动力耦合器控制器控制发动机传动离合器与储能机构输出盘结合，太阳轮离合器也与储能机构输出盘结合；动力耦合器控制器控制行星架制动器工作使得行星架停止转动，旋转电机正向旋转使得棘爪离开棘轮，此时太阳轮的旋转方向与齿圈的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构释放弹性能量并转化为动能，使发动机在启动转速下运行一段时间，燃油电磁阀自动喷油以启动发动机，实现并联式混合动力发动机行车启停；随后整车控制器对发动机进行调速，当驱动电机连接轴齿轮转速与发动机连接轴齿轮的转速接近时，动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘结合，太阳轮离合器与储能机构输出盘分离，行星架制动器停止制动，旋转电机反向旋转使得棘爪卡住棘轮，车辆由发动机和驱动电机共同驱动。
[0020] 当并联式混合动力汽车在行驶过程中出现制动气室气压不足情况时，启动发动机：首先动力耦合器控制器控制发动机传动离合器与储能机构输出盘结合，动力耦合器控制器控制太阳轮离合器也与储能机构输出盘结合；行星架制动器工作使得行星架停止转动，旋转电机正向旋转使得棘爪离开棘轮，此时太阳轮的旋转方向与齿圈的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构释放弹性能量并转化为动能，使发动机在启动转速下运行一段时间，燃油电磁阀自动喷油以启动发动机，整车控制器控制发动机工作在怠速下，并带动打气泵工作；当车辆储气室气体压力达到上限值时，动力耦合器控制器控制发动机传动离合器与储能机构输出盘分离，太阳轮离合器与储能机构输出盘分离，行星架制动器停止制动，旋转电机反向旋转使得棘爪卡住棘轮，整车控制器关闭发动机。
[0021] 当车辆处于制动模式时，若此时动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流均满足要求，整车控制器使用驱动电机回收制动能量，当车辆实际速度低于驱动电机的最低制动能量回收速度时，整车控制器关闭驱动电机；动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘结合，行星架离合器也与储能机构输出盘结合；太阳轮制动器工作使得太阳轮停止转动，旋转电机正向旋转使得棘爪离开棘轮，此时行星架的旋转方向与齿圈的旋转方向相同，将车辆制动能量转化为弹簧的弹性能量储存在涡卷弹簧储能机构中。当涡卷弹簧储能机构中储存的能量达到极限时，动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘分离，行星架离合器也与储能机构输出盘分离，太阳轮制动器停止制动，旋转电机反向旋转使得棘爪卡住棘轮；
[0022] 若制动初始时刻动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流不满足要求，整车控制器29不使用驱动电机进行制动能量回收，动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘结合，行星架离合器也与储能机构输出盘结合；太阳轮制动器工作使得太阳轮停止转动，旋转电机正向旋转使得棘爪离开棘轮。此时行星架的旋转方向与齿圈的旋转方向相同，将车辆制动能量转化为弹簧的弹性能量储存在涡卷弹簧储能机构中；当涡卷弹簧储能机构中储存的能量达到极限时，动力耦合器控制器控制驱动电机传动离合器与储能机构输出盘分离，行星架离合器也与储能机构输出盘分离，太阳轮制动器停止制动，旋转电机反向旋转使得棘爪卡住棘轮。
[0023] 本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比明显具有以下优点：
[0024] (1)利用涡卷弹簧储能机构实现发动机的行车启停功能，减少了并联式混合动力汽车在运行过程中的能量消耗和污染排放。
[0025] (2)在驱动电机制动能量回收能力受动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流的限制情况下，利用涡卷弹簧回收一部分制动能量，提高了车辆制动能量回收能力。
附图说明
[0026] 图1是用于并联式混合动力汽车的动力耦合器结构示意图。
[0027] 图2是涡卷弹簧储能机构结构示意图。
[0028] 图3是可变向棘轮机构结构示意图。
[0029] 图中：
[0030] 1-发动机，2-发动机输出轴齿轮，3-发动机传动齿轮组，4-发动机连接轴齿轮，5-发动机传动离合器，6-涡卷弹簧储能机构，7-驱动电机连接轴，8-驱动电机传动离合器，9-驱动电机连接轴齿轮，10-驱动电机传动齿轮组，11-驱动电机输出轴齿轮，12-驱动电机，13-车桥，14-车轮，15-发动机连接轴，16-可变向棘轮机构，17-行星架，18-太阳轮，19-齿圈，20-齿圈制动器，21-行星齿轮机构输出盘，22-太阳轮制动器，23-离合器连接轴，24-储能机构输出盘，25-涡卷弹簧，26-棘爪，27-旋转电机，28-棘轮，29-整车控制器，30-动力耦合器控制器，31-CAN总线，32-信号线。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0032] 如图1所示，本发明所述的用于并联式混合动力汽车的动力耦合器，包括发动机输出轴齿轮2、发动机传动齿轮组3、发动机连接轴齿轮4、发动机传动离合器5、涡卷弹簧储能机构6、驱动电机连接轴7、驱动电机传动离合器8、驱动电机连接轴齿轮9、驱动电机传动齿轮组10和驱动电机输出轴齿轮11、发动机连接轴15、整车控制器29、动力耦合器控制器30。
[0033] 所述发动机传动齿轮组3、驱动电机传动齿轮组10均包括通过轴连接的大齿轮和小齿轮；
[0034] 发动机输出轴齿轮2与发动机1的输出端连接，发动机传动齿轮组3的大齿轮与发动机输出轴齿轮2啮合，发动机传动齿轮组3的小齿轮与发动机连接轴齿轮4啮合，发动机连接轴齿轮4通过发动机连接轴15与发动机传动离合器5同轴固定连接。
[0035] 驱动电机输出轴齿轮11与驱动电机12的输出端连接，驱动电机传动齿轮组10的大齿轮与驱动电机输出轴齿轮11啮合，驱动电机传动齿轮组10的小齿轮与驱动电机连接轴齿轮9啮合，驱动电机连接轴齿轮9与驱动电机传动离合器8同轴固定连接；驱动电机连接轴齿轮9通过驱动电机连接轴7与车桥13连接。
[0036] 如图2所示，涡卷弹簧储能机构6安装在发动机连接轴15上，包括太阳轮18、齿圈19，以及均与太阳轮18同轴安装的可变向棘轮机构16、行星架17、行星架制动器20、储能机构输出盘21、太阳轮制动器22、涡卷弹簧23、太阳轮离合器24和行星架离合器25，可变向棘轮机构16固定安装在齿圈19的右端，而涡卷弹簧23安装在齿圈19上，太阳轮18通过行星架
17与齿圈19连接，行星架17、太阳轮18和齿圈19组成行星齿轮机构，太阳轮制动器22安装在太阳轮18的右侧，太阳轮离合器24安装在太阳轮18的左侧，行星架制动器20和行星架离合器25均安装在行星架17的左侧，太阳轮离合器24和行星架离合器25也与储能机构输出盘21相对安装。发动机传动离合器5和驱动电机传动离合器8均与储能机构输出盘21同轴相对安装。如图3所示，所述可变向棘轮机构16包括棘爪26、旋转电机27和棘轮28，棘爪26的一端伸入棘轮28的轮齿中，棘爪26的另一端与旋转电机27同轴固定连接。
[0037] 所述动力耦合器控制器30通过信号线32与涡卷弹簧储能机构6连接，所述动力耦合器控制器30用于通过控制旋转电机27、行星架制动器20、太阳轮制动器22、太阳轮离合器24、行星架离合器25、发动机传动离合器5、驱动电机传动离合器8的工作状态。整车控制器
29、动力耦合器控制器30、驱动电机12及发动机1通过CAN总线31连接，所述整车控制器29用于向动力耦合器控制器30、驱动电机12、发动机1发出控制指令。
[0038] 本发明涉及的用于并联式混合动力汽车的动力耦合器的控制方法，控制所述并联式混合动力汽车有五种基本工作模式：待机模式、纯电驱动模式、混合驱动模式、制动模式、滑行模式。
[0039] 当并联式混合动力汽车完成高压上电，并使用起动电机启动发动机1后，车辆处于待机模式，发动机传动离合器5和驱动电机传动离合器8处于分离状态，太阳轮离合器24和行星架离合器25也处于分离状态，行星架制动器20和太阳轮制动器22处于制动释放状态；
[0040] 当并联式混合动力汽车处于起步工况时，车辆进入纯电驱动模式，动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21结合，太阳轮离合器24也与储能机构输出盘21结合；动力耦合器控制器30控制行星架制动器20工作使得行星架17停止转动，旋转电机27正向旋转使得棘爪26离开棘轮28。此时太阳轮18的旋转方向与齿圈19的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构6释放弹性能量并转化为动能，整车控制器29控制驱动电机12与涡卷弹簧储能机构6共同作用，实现并联式混合动力汽车的平稳起步。当并联式混合动力汽车起步结束后，动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21分离，太阳轮离合器24也与储能机构输出盘21分离，行星架制动器20停止制动，旋转电机27反向旋转使得棘爪26卡住棘轮28，车辆由驱动电机12单独驱动。
[0041] 当并联式混合动力汽车在行驶过程中，在出现电机驱动力矩不足或动力电池电量不足等情况时，需要启动发动机，并进入混合驱动模式。首先动力耦合器控制器30控制发动机传动离合器5与储能机构输出盘21结合，太阳轮离合器24也与储能机构输出盘21结合；动力耦合器控制器30控制行星架制动器20工作使得行星架停止转动，旋转电机27正向旋转使得棘爪26离开棘轮28。此时太阳轮18的旋转方向与齿圈19的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构6释放弹性能量并转化为动能，使发动机1在启动转速下运行一段时间，燃油电磁阀自动喷油以启动发动机1，实现并联式混合动力发动机行车启停。随后整车控制器29对发动机1进行调速，当驱动电机连接轴齿轮9转速与发动机连接轴齿轮4的转速接近时，动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21结合，太阳轮离合器24与储能机构输出盘21分离，行星架制动器20停止制动，旋转电机27反向旋转使得棘爪26卡住棘轮28，车辆由发动机1和驱动电机12共同驱动。
[0042] 而并联式混合动力汽车在行驶过程中出现制动气室气压不足情况时，需要启动发动机。首先动力耦合器控制器30控制发动机传动离合器5与储能机构输出盘21结合，动力耦合器控制器30控制太阳轮离合器24也与储能机构输出盘21结合；行星架制动器20工作使得行星架停止转动，旋转电机27正向旋转使得棘爪26离开棘轮28。此时太阳轮18的旋转方向与齿圈19的旋转方向相反，涡卷弹簧储能机构6释放弹性能量并转化为动能，使发动机1在启动转速下运行一段时间，燃油电磁阀自动喷油以启动发动机1，整车控制器29控制发动机1工作在怠速下，并带动打气泵工作。当车辆储气室气体压力达到上限值时，动力耦合器控制器30控制发动机传动离合器5与储能机构输出盘21分离，太阳轮离合器24与储能机构输出盘21分离，行星架制动器20停止制动，旋转电机27反向旋转使得棘爪26卡住棘轮28，整车控制器29关闭发动机1。
[0043] 当车辆处于制动模式时，若此时动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流均满足要求，整车控制器29使用驱动电机12回收制动能量，当车辆实际速度低于驱动电机12的最低制动能量回收速度时，整车控制器29关闭驱动电机12。动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21结合，行星架离合器25也与储能机构输出盘21结合；太阳轮制动器22工作使得太阳轮18停止转动，旋转电机27正向旋转使得棘爪26离开棘轮28。此时行星架17的旋转方向与齿圈19的旋转方向相同，将车辆制动能量转化为弹簧的弹性能量储存在涡卷弹簧储能机构6中。当涡卷弹簧储能机构6中储存的能量达到极限时，动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21分离，行星架离合器25也与储能机构输出盘21分离，太阳轮制动器22停止制动，旋转电机27反向旋转使得棘爪
26卡住棘轮28。
[0044] 若制动初始时刻动力电池SOC、最大充放电电流和持续充电电流不满足要求，整车控制器29不使用驱动电机12进行制动能量回收。动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21结合，行星架离合器25也与储能机构输出盘21结合；太阳轮制动器22工作使得太阳轮18停止转动，旋转电机27正向旋转使得棘爪26离开棘轮28。此时行星架17的旋转方向与齿圈19的旋转方向相同，将车辆制动能量转化为弹簧的弹性能量储存在涡卷弹簧储能机构6中。当涡卷弹簧储能机构6中储存的能量达到极限时，动力耦合器控制器30控制驱动电机传动离合器8与储能机构输出盘21分离，行星架离合器25也与储能机构输出盘21分离，太阳轮制动器22停止制动，旋转电机27反向旋转使得棘爪26卡住棘轮28。
[0045] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
