[0031] 下面接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，本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统包括主离合器1、输入轴2、前进后退档总成3、液压传动总成4、液压动力输出机构5、输出轴6、行星齿轮汇流机构7、中间轴8、行星齿轮分流机构9、动力传动机构10和动力源11。所述主离合器1用于连接动力源11与输入轴2。
[0033] 所述前进后退档总成3包括倒档增速主动齿轮3‑1、倒档增速从动齿轮3‑2、带花键套的换挡齿轮3‑3、倒档惰轮3‑4和倒档减速主动齿轮3‑5；倒档增速主动齿轮3‑1与倒档增速从动齿轮3‑2啮合，所述倒档增速主动齿轮3‑1与输入轴2连接；所述倒档惰轮3‑4和倒档减速主动齿轮3‑5啮合，所述倒档增速从动齿轮3‑2与倒档减速主动齿轮3‑5一体共同旋转；所述带花键套的换挡齿轮3‑3可以实现输入轴2与行星齿轮分流机构9之间的相同或相反转向。
[0034] 所述液压传动总成4包括变量泵输入轴4‑1、变量泵4‑2、液压管道4‑3、定量马达4‑4和定量马达输出轴4‑5；所述行星齿轮分流机构9通过变量泵输入轴4‑1与变量泵4‑2连接；
所述变量泵4‑2通过液压管道4‑3与定量马达4‑4连接，用于提供定量马达4‑4动力；所述定量马达4‑4通过第三离合器7‑1与所述行星齿轮汇流机构7连接以共同旋转；所述定量马达
4‑4通过第四离合器5‑1与所述液压动力输出机构5连接以共同旋转。
[0035] 所述液压动力输出机构5包括第四离合器5‑1和液压动力输出机构齿轮副5‑2；定量马达输出轴4‑5通过第四离合器5‑1与液压动力输出机构齿轮副5‑2连接；所述液压动力输出机构齿轮副5‑2输出端与输出轴6连接。
[0036] 所述行星齿轮汇流机构7包括汇流机构齿圈传动齿轮副7‑2、汇流机构齿圈7‑3、汇流机构太阳轮7‑4和汇流机构行星架7‑5；所述行星齿轮分流机构9包括分流机构行星架输入轴9‑1、分流机构太阳轮传动齿轮副9‑2、分流机构行星架9‑3、分流机构太阳轮9‑4和分流机构齿圈9‑5；制动器9‑6用于选择性的将所述分流机构齿圈9‑5连接到固定件；第一离合器9‑7与第二离合器7‑6之间通过中间轴8连接，所述中间轴8两端分别安装分流机构齿圈9‑5和汇流机构太阳轮7‑4；所述分流机构行星架输入轴9‑1上安装分流机构行星架9‑3，分流机构行星架输入轴9‑1一端可通过带花键套的换挡齿轮3‑3与输入轴2连接，所述第一离合器
9‑7用于选择性的将所述分流机构行星架输入轴9‑1连接到中间轴8以共同旋转；由于中间轴8上还安装分流机构齿圈9‑5，因此也可以认为所述第一离合器9‑7用于选择性的将所述分流机构行星架输入轴9‑1连接到分流机构齿圈9‑5以共同旋转；所述第二离合器7‑6用于选择性的将所述中间轴8连接到汇流机构行星架7‑5以共同旋转。所述分流机构太阳轮传动齿轮副9‑2用于将分流机构行星架输入轴9‑1连接到所述液压传动总成4。所述分流机构行星架输入轴9‑1与分流机构行星架9‑3连接。输入分流和输出分流的高效区都对应于前进方向，前者的高效区在低速段，后者的高效区在高速段。输入分流的变量泵始终由输入轴拖动，转速范围不大；输出分流的泵和马达可能双向旋转，往往要单设补油泵。
[0037] 所述动力传动机构10包括动力传动机构齿轮副10‑1和动力输出轴10‑2。所述动力传动机构齿轮副10‑1用于连接动力输出轴10‑2与输入轴2。
[0038] 当带花键套的换挡齿轮3‑3接合分流机构行星架输入轴9‑1时，为车辆前进档位，动力经输入轴2直接传递到分流机构行星架输入轴9‑1；当带花键套的换挡齿轮3‑3接合倒档惰轮3‑4时，为车辆后退档位，动力经倒档增速主动齿轮3‑1、倒档增速从动齿轮3‑2、倒档减速主动齿轮3‑5和倒档惰轮3‑4传递到分流机构行星架输入轴9‑1。
[0039] 如图3所示，通过调节液压传动总成4的排量比和选择性控制所述第一离合器9‑7、第二离合器7‑6、第三离合器7‑1、第四离合器5‑1和制动器9‑6的接合，用于提供输入构件与输出构件之间前进的传动方式：液压传动、机械传动和液压机械传动。
[0040] 如表1所示，以下以车辆前进档位为例进行说明：
[0041] 当接合第四离合器5‑1和制动器9‑6时，为液压传动方式，记为F1(H)。传递到分流机构行星架输入轴9‑1的动力经分流机构行星架9‑3、分流机构太阳轮9‑4和分流机构太阳轮传动齿轮副9‑2，传递到液压传动总成4后，由变量泵输入轴4‑1驱动变量泵4‑2，流体经液压管道4‑3，带动定量马达4‑4旋转，将机械能从定量马达输出轴4‑5输出，继而动力经液压动力输出机构齿轮副，从输出轴6输出。如此时带花键套的换挡齿轮3‑3接合倒档惰轮3‑4，为车辆后退档位，记为R(H)。
[0042] 当接合第二离合器7‑6和第三离合7‑1时，为液压机械传动方式，即输入分流记为F2(HM)。此时，行星齿轮汇流机构7固连为一体，传递到分流机构行星架输入轴9‑1的动力经分流机构行星架9‑3分为两路，一路经分流机构太阳轮9‑4和分流机构太阳轮传动齿轮副9‑2，传递到液压传动总成4后，经汇流机构齿圈传动齿轮副7‑2，与经分流机构齿圈9‑5和中间轴8直接传递到行星齿轮汇流机构7的动力进行汇流，从输出轴6输出。
[0043] 当接合第一离合器9‑7和第三离合器7‑1时，为液压机械传动方式，即输出分流记为F3(HM)。此时，行星齿轮分流机构9固连为一体，传递到分流机构行星架输入轴9‑1的一部分动力经分流机构行星架输入轴9‑1传递到液压传动总成4后，经汇流机构齿圈传动齿轮副7‑2传动到汇流机构齿圈7‑3，与经行星齿轮分流机构9和中间轴8直接传递到汇流机构太阳轮7‑4的动力汇流至汇流机构行星架7‑5，从输出轴6输出。
[0044] 当接合第一离合器9‑7和第二离合器7‑6时，为机械传动方式，记为F4(M)。传递到分流机构行星架输入轴9‑1的动力经行星齿轮分流机构9、中间轴8、行星齿轮汇流机构7，从输出轴6输出。
[0045] 表1变速传动装置主要元件工作示意图
[0046]
[0047]
[0048] 表1中，S表示带花键套的换挡齿轮；C1表示第一离合器9‑7；C2表示第二离合器7‑6；C3表示第三离合器7‑1；C4表示第四离合器5‑1；B表示制动器9‑6。
[0049] 如图3所示，通过调节液压传动总成4的排量比，使输入构件与输出构件之间前进的传动方式之间切换。具体为：
[0050] 通过液压传动总成4的排量比线性增大，使液压传动转换为液压机械传动；
[0051] 在液压机械传动基础上，通过液压传动总成4的排量比线性或者非线性增大，使液压机械传动转换为机械传动。
[0052] 当变量泵4‑2为单向变量泵、定量马达4‑4为单向定量马达，需要安装前进后退档总成3实现倒档液压传动；但是倒挡也可仅由双向变量泵和定量马达组成的容积调速回路来实现。若单向变量泵排量的范围为[0，Vmax]，那么双向变量泵排量的范围为[‑Vmax，Vmax]，只需将双向变量泵排量取负值，即可实现倒档位，倒档位仅由液压传动来实现。
[0053] 如图2所述，动力源11包括发动机11‑1、耦合装置11‑2、电动机11‑3和动力电池11‑4；可采用所述动力电池11‑4和电动机11‑3组成的电动机动力源，与发动机11‑1动力源相接合，通过耦合装置11‑2为变速传动系统提供动力。通过控制不同动力混合比的混合动力与输入构件与输出构件之间连续前进或后退的传动方式相接合，组成复合传动系统，可通过优化算法合理分配功率，实现电动机辅助起步、减少换挡冲击和提高上坡动力性等功能。
[0054] 起步阶段，由于车速较低，发动机11‑1运行在低效率区，为提高传动效率，此时电动机11‑3单独驱动。车速达到一定值后，发动机11‑1运行在高效率区，此阶段发动机11‑1单独驱动，若发动机11‑1输出转矩有盈余且电动机动力源有充电需求，可通过电动机11‑3向动力电池11‑4充电，实现能量回收。当驾驶员需急加速或车辆爬坡时，整车需求转矩较大，为提供足够动力，需电动机动力源和发动机11‑1动力源组成双动力源同时驱动。
[0055] 在挡位切换时，为减少换挡冲击，采用动态协调控制算法实现电动机转矩对发动机转矩的实时补偿，提高换挡品质。在动力输出时，增加传递功率，提高响应速度，将双源动力和复合传动相接合，实现提高换挡品质和减少循环功率的功能。
[0056] 采用稳态能量管理算法中的模式切换进行识别，协调控制发动机11‑1和电动机11‑3的目标转矩。档位切换不仅涉及到发动机11‑1和电动机11‑3，还涉及到离合器组件和制动器，存在多状态切换，采用混杂系统优化控制解决换挡品质优化问题；对档位内的无级调速，可通过带有反馈功能的自适应理论进行调节。发动机在低速小负荷时运行效率较低，在中高负荷时运行效率较高；电动机不仅具有低速大转矩的特性，还可精确快速控制。在档位切换时，利用转矩动态控制方法实现电动机转矩对发动机转矩的实时补偿，将发动机和电动机的合成转矩波动控制在一定范围内，有利于提高车辆的平稳舒适性。
[0057] 此外，根据能量管理系统设定的控制策略，动力源11提供的动力除满足行走装置所需动力外，还可经动力输出轴10‑2输出，驱动其它机构，实现双动力源与整个动力传动系统的性能优化匹配。
[0058] 以大型工程或农业机械为例：当车辆处于起步上坡阶段时，行走装置消耗能量较多，动力传动机构10可不输出或少输出动力。
[0059] 当车辆处于机械传动档位时，动力源和电动机动力源组成的双动力源可将其动力全部用于行走系统，此时速度可达理论最大值。
[0060] 当车辆处于液压机械传动档位时，双动力源可将其动力一部分用于行走系统，一部分用于对外做功。
[0061] 液压机械传动系统的循环功率和传动效率与系统的构型密切相关，在齿轮传动比和行星齿轮特性参数确定的前提下，循环功率和传动效率与排量比和分流方式相关，通过整车控制器协调控制电子控制单元，变速器控制单元，以及电池管理系统，在不同动力输出和行走状态下，实现系统能量优化。
[0062] 当车辆处于静止时，双动力源可将其动力全部输出到动力输出轴10‑2，此时作业功率最大。
[0063] 当动力输出轴10‑2被制动时，其能量可经耦合装置11‑2和电动机11‑3，存储到动力电池11‑4中。
[0064] 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。
