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CN101659202A - 一种混合动力驱动系统及其驱动方法 - Google Patents

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CN101659202A CN200810146430A CN200810146430A CN101659202A CN 101659202 A CN101659202 A CN 101659202A CN 200810146430 A CN200810146430 A CN 200810146430A CN 200810146430 A CN200810146430 A CN 200810146430A CN 101659202 A CN101659202 A CN 101659202A
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wheels
clutch
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reduction gearing
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任毅
牛茹茹
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BYD Co Ltd
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Abstract

一种混合动力驱动系统及其驱动方法。所述驱动系统包括：发动机、第一离合器、第一电机、第一减速机构、第一车轮组、第二电机、第二减速机构、第二车轮组、以及储能装置，其中：所述发动机、第一离合器和第一电机顺序连接，所述第一减速机构连接在第一离合器与第一电机之间，第一车轮组与第一减速机构相连，第二电机、第二减速机构和第二车轮组顺序连接，储能装置与第一电机和第二电机分别电连接。所述驱动方法包括控制所述驱动系统处于多种工作模式。本发明提供的混合动力驱动系统不仅结构简单，而且还具有多种四轮驱动模式，因此能够为车辆提供更强劲的动力，以满足其动力需求。

Description

一种混合动力驱动系统及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力驱动系统及其驱动方法。
背景技术
目前，由于混合动力汽车兼备了纯电动汽车和常规汽车的动力优点，并且在节能环保方面表现优异，因此已逐渐成为汽车行业的发展方向。然而，现有的混合动力汽车多为前轮驱动或者后轮驱动，也就是说，仅通过四个车轮中的两个提供驱动力。因此，当车辆在恶劣的路况条件下行驶，例如越野时，其驱动系统无法为车辆提供更强劲的动力以满足需要，因而这种现有的混合动力驱动系统在应用于越野型汽车时受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力驱动系统，该驱动系统具有多种四轮驱动模式，能够为车辆提供更强劲的动力。
根据本发明的混合动力驱动系统包括：发动机、第一离合器、第一电机、第一减速机构、第一车轮组、第二电机、第二减速机构、第二车轮组、以及储能装置，其中：所述发动机、第一离合器和第一电机顺序连接，所述第一减速机构连接在第一离合器与第一电机之间，第一车轮组与第一减速机构相连，第二电机、第二减速机构和第二车轮组顺序连接，储能装置与第一电机和第二电机分别电连接。
本发明的另一个目的是提供一种混合动力驱动系统的驱动方法，该驱动方法可控制驱动系统处于多种四轮驱动模式，以为车辆提供更强劲的动力。
根据本发明的混合动力驱动系统的驱动方法，其中所述驱动系统包括：发动机、第一离合器、第一电机、第一减速机构、第一车轮组、第二电机、第二减速机构、第二车轮组、以及储能装置，所述发动机、第一离合器和第一电机顺序连接，所述第一减速机构连接在第一离合器与第一电机之间，第一车轮组与第一减速机构相连，第二电机、第二减速机构和第二车轮组顺序连接，储能装置与第一电机和第二电机分别电连接，并且，所述驱动方法包括：控制所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式、第一车轮组驱动电机模式、第一车轮组驱动发动机电机组合模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动双电机组合模式、或者四轮驱动发动机双电机组合模式。
本发明提供的混合动力驱动系统不仅结构简单，而且除具有多种两轮驱动模式之外，还具有多种四轮驱动模式，因此能够为车辆提供更强劲的动力，以满足其动力需求，进而使得这种混合动力驱动系统在越野型车辆中的应用成为可能。
附图说明
图1为根据本发明第一实施方式的混合动力驱动系统的原理框图；
图2为根据本发明第二实施方式的混合动力驱动系统的原理框图。
具体实施方式
下面，将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，根据本发明第一实施方式的混合动力驱动系统包括：发动机10、第一离合器20、第一电机30、第一减速机构50、第一车轮组60、第二电机70、第二减速机构80、第二车轮组90、以及储能装置100。其中，所述发动机10、第一离合器20和第一电机30顺序连接，所述第一减速机构50连接在第一离合器20与第一电机30之间，第一车轮组60与第一减速机构50相连，第二电机70、第二减速机构80和第二车轮组90顺序连接，储能装置100与第一电机30和第二电机70分别电连接。
其中，所述发动机10可以为汽油机、柴油机或者甲醇、乙醇等其它燃料发动机等等。
所述第一离合器20可以为本领域技术人员公知的各种普通离合器。
所述第一电机30和第二电机70可以为AC交流电机、开关磁阻电机、直流永磁电机等等。根据电磁感应原理，所述第一电机30和第二电机70都既可以发电机模式工作，也可以电动机模式工作。以发电机模式工作时，用于将机械能转化为电能。以电动机模式工作时，用于将电能转化为机械能。例如，当发动机10的动力通过处于接合状态的第一离合器20传递到第一电机30时，第一电机30以发电机模式工作，从而将机械能转化为电能并输送至储能装置100，以对储能装置100进行充电。当所述驱动系统处于制动模式，来自第一车轮组60和/或第二车轮组90的回馈的制动能量分别传递至第一电机30和/或第二电机70时，第一电机30和/或第二电机70以发电机模式工作，从而将机械能转化为电能并输送至储能装置100，以对储能装置100进行充电。而当储能装置100向第一电机30和第二电机70供电时，第一电机30和第二电机70均以电动机模式工作，从而将电能转化为机械能，以最终驱动车轮行驶。
所述第一减速机构50和第二减速机构80可以为减速齿轮、变速器等等。并且如本领域技术人员所公知的，输送至第一减速机构50和第二减速机构80的动力可以通过联轴器、车轮驱动轴等最终分别传递到第一车轮组60和第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
所述储能装置100为可控的能量存储装置，例如可以是蓄电池组、燃料电池组等等。
此种实施方式的驱动系统可具有第一车轮组驱动发动机模式、第一车轮组驱动电机模式、第一车轮组驱动发动机电机组合模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动双电机组合模式、以及四轮驱动发动机双电机组合模式。
其中，在所述第一车轮组驱动发动机模式下，车辆通过第一车轮组60驱动，发动机10作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。
在所述第一车轮组驱动电机模式下，车辆通过第一车轮组60驱动，第一电机30作为动力源。此时，所述储能装置100向第一电机30供电，第一电机30的动力通过第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。
在所述第一车轮组驱动发动机电机组合模式下，车辆通过第一车轮组60驱动，发动机10和第一电机30同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100也向第一电机30供电，第一电机30的动力也通过第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。
在所述第二车轮组驱动电机模式下，车辆通过第二车轮组90驱动，第二电机70作为动力源。此时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
在所述四轮驱动发动机电机组合模式下，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，发动机10和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
在所述四轮驱动双电机组合模式下，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，第一电机30和第二电机70同时作为动力源。此时，所述储能装置100同时向第一电机30和第二电机70供电，第一电机30和第二电机70的动力分别通过第一减速机构50和第二减速机构80传递至第一车轮组60和第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
在所述四轮驱动发动机双电机组合模式下，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，发动机10、第一电机30和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第一电机30和第二电机70同时供电，第一电机30和第二电机70的动力分别通过第一减速机构50和第二减速机构80传递至第一车轮组60和第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
根据本发明第二实施方式的混合动力驱动系统的原理框图如图2所示，其中与图1所示实施方式相比的不同之处在于，所述驱动系统除包括图1中所示各部件之外，还包括第二离合器40，所述第二离合器40可以为本领域技术人员公知的各种普通离合器。
在此情况下，驱动系统中各部件的连接关系为：所述发动机10、第一离合器20和第一电机30顺序连接，所述第二离合器40连接在第一离合器20与第一电机30之间，第二离合器40、第一减速机构50和第一车轮组60顺序连接，第二电机70、第二减速机构80和第二车轮组90顺序连接，储能装置100与第一电机30和第二电机70分别电连接，如图2所示。
此种实施方式的驱动系统除具有第一实施方式所具有的各种驱动模式，如第一车轮组驱动发动机模式、第一车轮组驱动电机模式、第一车轮组驱动发动机电机组合模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动双电机组合模式、以及四轮驱动发动机双电机组合模式之外，还具有在驻车和行车状态下均可实现的自充电模式。
此实施方式与第一实施方式的不同之处在于，无论是发动机10的动力，还是第一电机30的动力，在传递至第一车轮组60之前，均需先通过第二离合器40，然后再通过第一减速机构50，最后传递至第一车轮组60。具体来说就是，发动机10的动力通过第一离合器20、第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，第一电机30的动力通过第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60。因此，在所述第一车轮组驱动发动机模式、第一车轮组驱动电机模式、第一车轮组驱动发动机电机组合模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动双电机组合模式、以及四轮驱动发动机双电机组合模式下，所述第二离合器40均处于接合状态。除此之外，驱动系统中的其他部件在与第一实施方式相同的各模式下的工作状态与第一实施方式的相同，故不再赘述。
此外，在所述自充电模式下，当车辆处于驻车状态时，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，第二离合器40处于分离状态，发动机10的动力通过第一离合器20传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电。而当车辆处于行车状态时，不仅所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，第二离合器40处于分离状态，发动机10的动力通过第一离合器20传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电，而且同时，所述储能装置100也向第二电机70供电，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
优选情况下，所述储能装置100具有外接充电接口，通过该外接充电接口可以直接使用外部电源对所述储能装置100进行外接充电，例如可以直接使用家用电源对其进行充电，因此大大提高了使用方便性，并且此优选特征对于前述第一实施方式和第二实施方式均适用。
根据本发明的另一方面，提供一种混合动力驱动系统的驱动方法，其中所述混合动力驱动系统为上文中所描述的本发明提供的混合动力驱动系统，所述驱动方法包括：控制所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式、第一车轮组驱动电机模式、第一车轮组驱动发动机电机组合模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动双电机组合模式、四轮驱动发动机双电机组合模式、或者自充电模式。
其中，当所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式时，车辆通过第一车轮组60驱动，发动机10作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，第二离合器40(如果有的话，下同)处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20、第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于第一车轮组驱动电机模式时，车辆通过第一车轮组60驱动，第一电机30作为动力源。此时，所述储能装置100向第一电机30供电，第二离合器40处于接合状态，第一电机30的动力通过第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机电机组合模式时，车辆通过第一车轮组60驱动，发动机10和第一电机30同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20和第二离合器40均处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20、第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100也向第一电机30供电，第一电机30的动力也通过第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于第二车轮组驱动电机模式时，车辆通过第二车轮组90驱动，第二电机70作为动力源。此时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于四轮驱动发动机电机组合模式时，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，发动机10和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20和第二离合器40均处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20、第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于四轮驱动双电机组合模式时，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，第一电机30和第二电机70同时作为动力源。此时，所述储能装置100同时向第一电机30和第二电机70供电，第二离合器40处于接合状态，第一电机30的动力通过第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于四轮驱动发动机双电机组合模式时，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，发动机10、第一电机30和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，第一离合器20和第二离合器40均处于接合状态，发动机10的动力通过第一离合器20、第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第一电机30和第二电机70同时供电，第一电机30的动力通过第二离合器40和第一减速机构50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。
当所述驱动系统处于自充电模式时，在车辆处于驻车状态的情况下，所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，第二离合器40处于分离状态，发动机10的动力通过第一离合器20传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电。需要说明的是，此种模式下设置第二离合器40并使其处于分离状态的目的是要保证发动机10的动力可以全部用于对储能装置100进行充电，而不会传递至第一车轮组60，以使车辆处于驻车状态。
而在车辆处于行车状态的情况下，不仅所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，第二离合器40处于分离状态，发动机10的动力通过第一离合器20传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电，而且同时，所述储能装置100也向第二电机70供电，第二电机70的动力通过第二减速机构80传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。此时，第二离合器40也可以处于接合状态，这样发动机10的动力一部分可以用于对储能装置100进行充电，另一部分也可以传递至第一车轮组60，以使车辆处于行车状态。
此外，根据本发明的所述驱动方法还包括：控制所述驱动系统处于制动模式。当车辆的油门踏板被松开，或制动踏板被踩下时，所述驱动系统处于制动模式，此时，第二离合器40(如果有的话)接合，第一电机30和/或第二电机70进入回馈制动状态，以发电机模式工作，从而来自第一车轮组60和/或第二车轮组90的回馈的制动能量将分别通过第一减速机构50、第二离合器40(如果有的话)和第二减速机构80传递至第一电机30和/或第二电机70，并通过第一电机30和/或第二电机70转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电。

Claims (17)

1、一种混合动力驱动系统，所述驱动系统包括：发动机(10)、第一离合器(20)、第一电机(30)、第一减速机构(50)、第一车轮组(60)、第二电机(70)、第二减速机构(80)、第二车轮组(90)、以及储能装置(100)，其中，所述发动机(10)、第一离合器(20)和第一电机(30)顺序连接，所述第一减速机构(50)连接在第一离合器(20)与第一电机(30)之间，第一车轮组(60)与第一减速机构(50)相连，第二电机(70)、第二减速机构(80)和第二车轮组(90)顺序连接，储能装置(100)与第一电机(30)和第二电机(70)分别电连接。
2、根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述第一离合器(20)接合，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)和第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)。
3.根据权利要求1或2所述的驱动系统，其中，所述储能装置(100)向第一电机(30)供电，第一电机(30)的动力通过第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)。
4.根据权利要求1或2所述的驱动系统，其中，所述储能装置(100)向第二电机(70)供电，第二电机(70)的动力通过第二减速机构(80)传递至第二车轮组(90)。
5.根据权利要求3所述的驱动系统，其中，所述储能装置(100)向第二电机(70)供电，第二电机(70)的动力通过第二减速机构(80)传递至第二车轮组(90)。
6.根据权利要求1所述的驱动系统，其中，所述驱动系统还包括第二离合器(40)，所述第二离合器(40)连接在第一离合器(20)与第一电机(30)之间，所述第一减速机构(50)与第二离合器(40)相连。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其中，所述第一离合器(20)接合，第二离合器(40)分离，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)传递至第一电机(30)，并通过第一电机(30)转化为电能输送至储能装置(100)。
8.根据权利要求7所述的驱动系统，其中，所述储能装置(100)向第二电机(70)供电，第二电机(70)的动力通过第二减速机构(80)传递至第二车轮组(90)。
9.根据权利要求6所述的驱动系统，其中，所述第二离合器(40)接合，来自第一车轮组(60)的回馈的制动能量通过第一减速机构(50)和第二离合器(40)传递至第一电机(30)，并通过第一电机(30)转化为电能输送至储能装置(100)；并且/或者来自第二车轮组(90)的回馈的制动能量通过第二减速机构(80)传递至第二电机(70)，并通过第二电机(70)转化为电能输送至储能装置(100)。
10、根据权利要求1或6所述的驱动系统，其中，所述储能装置(100)具有外接充电接口，以使用外部电源对储能装置(100)进行充电。
11.一种混合动力驱动系统的驱动方法，其中所述驱动系统包括：发动机(10)、第一离合器(20)、第一电机(30)、第一减速机构(50)、第一车轮组(60)、第二电机(70)、第二减速机构(80)、第二车轮组(90)、以及储能装置(100)，所述发动机(10)、第一离合器(20)和第一电机(30)顺序连接，所述第一减速机构(50)连接在第一离合器(20)与第一电机(30)之间，第一车轮组(60)与第一减速机构(50)相连，第二电机(70)、第二减速机构(80)和第二车轮组(90)顺序连接，储能装置(100)与第一电机(30)和第二电机(70)分别电连接，所述驱动方法包括：控制所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式、第一车轮组驱动电机模式、第一车轮组驱动发动机电机组合模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动双电机组合模式、或者四轮驱动发动机双电机组合模式。
12、根据权利要求11所述的驱动方法，其中：
当所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式时，所述发动机(10)启动，第一离合器(20)接合，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)和第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)；
当所述驱动系统处于第一车轮组驱动电机模式时，所述储能装置(100)向第一电机(30)供电，第一电机(30)的动力通过第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)；
当所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机电机组合模式时，所述发动机(10)启动，第一离合器(20)接合，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)和第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)，同时储能装置(100)向第一电机(30)供电，第一电机(30)的动力通过第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)；
当所述驱动系统处于第二车轮组驱动电机模式时，所述储能装置(100)向第二电机(70)供电，第二电机(70)的动力通过第二减速机构(80)传递至第二车轮组(90)；
当所述驱动系统处于四轮驱动发动机电机组合模式时，所述发动机(10)启动，第一离合器(20)接合，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)和第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)，同时储能装置(100)向第二电机(70)供电，第二电机(70)的动力通过第二减速机构(80)传递至第二车轮组(90)；
当所述驱动系统处于四轮驱动双电机组合模式时，所述储能装置(100)同时向第一电机(30)和第二电机(70)供电，第一电机(30)和第二电机(70)的动力分别通过第一减速机构(50)和第二减速机构(80)传递至第一车轮组(60)和第二车轮组(90)；以及
当所述驱动系统处于四轮驱动发动机双电机组合模式时，所述发动机(10)启动，第一离合器(20)接合，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)和第一减速机构(50)传递至第一车轮组(60)，同时储能装置(100)同时向第一电机(30)和第二电机(70)供电，第一电机(30)和第二电机(70)的动力分别通过第一减速机构(50)和第二减速机构(80)传递至第一车轮组(60)和第二车轮组(90)。
13、根据权利要求11所述的驱动方法，其中，所述驱动系统还包括第二离合器(40)，所述第二离合器(40)连接在第一离合器(20)与第一电机(30)之间，所述第一减速机构(50)与第二离合器(40)相连，所述驱动方法还包括控制所述驱动系统处于自充电模式。
14.根据权利要求13所述的驱动方法，其中，当所述驱动系统处于自充电模式时，所述发动机(10)启动，第一离合器(20)接合，第二离合器(40)分离，发动机(10)的动力通过第一离合器(20)传递至第一电机(30)，并通过第一电机(30)转化为电能输送至储能装置(100)。
15.根据权利要求14所述的驱动方法，其中，所述储能装置(100)向第二电机(70)供电，第二电机(70)的动力通过第二减速机构(80)传递至第二车轮组(90)。
16.根据权利要求11或13所述的驱动方法，其中，所述储能装置(100)具有外接充电接口，以使用外部电源对储能装置(100)进行充电。
17.根据权利要求13所述的驱动方法，其中，所述驱动方法还包括控制所述驱动系统处于制动模式，当所述驱动系统处于制动模式时，第二离合器(40)接合，来自第一车轮组(60)的回馈的制动能量通过第一减速机构(50)和第二离合器(40)传递至第一电机(30)，并通过第一电机(30)转化为电能输送至储能装置(100)；并且/或者来自第二车轮组(90)的回馈的制动能量通过第二减速机构(80)传递至第二电机(70)，并通过第二电机(70)转化为电能输送至储能装置(100)。
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