专利名称：一种混合动力汽车用电助力传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆传动装置，更具体的说，是一种适用于混 合动力汽车用的电助力传动装置。
背景技术：
在传统的汽车传动技术领域主要的变速器种类中，轴线固定式
手动变速器(MT)传动效率高，制造加工方便，成本低、可靠性高， 因此一直是国内车用变速器市场上的主流技术。但是MT在车辆操 作使用过程中存在一些问题，相对其他类型变速器操作不方便，尤 其是在坡道起步等特殊行驶工况，换档时机掌握不好会增加燃料消 耗和发动机的磨损，并增加驾驶员的操作负担。已知技术中有提出 用自动操纵换档机构来替代完成手动换档操纵，即所谓的自动机械 变速器(AMT)。但是该技术仍存在起步、换档品质差等问题，因此 推广应用受到限制。
在混合动力车辆技术领域，已经提出各种动力驱动系统结构形 式，通过增加电机实现机电功率混合驱动车辆的技术方案。
如发明专利(CN200580017789. 0 )所公开的传动元件，但是该 发明在结构实现中难度很大，电机的功率容量受到空间的限制不能 增加，而且电机紧邻发动机，工作环境较恶劣，此外因为电机引入后，现有离合器结构不能直接采用，这增加了系统集成的难度。
专利CN02138754. O公开了一种混合动力汽车用变速器，所提出 的变速器针对三轴变速器，但采用非单轴动力合成，因此在整车使 用时空间布置难度很大。
综合比较其他类似已知技术方案可见，现有混合动力技术方案 对现有汽车动力系统改动量大，针对不同动力配置需求灵活调整， 不利于整车的集成和开发。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种混合动力汽车用 电助力传动装置，该发明通过电机与定轴变速器的创新连接布置和 对离合器等执行机构的一体化操纵控制，可以克服现有技术方案的 缺陷，在整车动力系统集成难度基本保持不变的前提下，能有效提 高整车操控方便性能和燃料利用效率，能解决双动力输入单动力输 出的动力混合问题，且结构简单、能有效采用大功率容量电机，且 在整车使用时方便空间布置，提高燃料利用率和发动机损耗，更好 地适应混合动力汽车整车所要求的利用电机单独驱动车辆的纯电动 模式和电动机和发动机同时驱动车辆的混合动力工作模式。
本发明通过以下技术方案予以实现
一种混合动力汽车用电助力传动装置，包括置于壳体内的轴线 固定式齿轮变速器、离合器、离合器分离操纵机构、电子控制单 元、档位检测/选择单元，所述离合器主动部分与所述发动机飞轮 连接，所述离合器从动部分与所述变速器输入轴连接，还包括一电
机及其驱动控制单元，电机与所述变速器的输入轴末端相连，电机
的转子与输入轴同轴连接，定子支撑在变速器壳体上；档位检测/ 选择单元检测到的信号输入到电子控制单元，电子控制单元控制离 合器操纵机构，并通过电机驱动控制单元控制所述电机输出。
本发明还包括一加速踏板和一制动踏板，其输出踏板指令到电 子控制单元。
本发明所述电机转子也可与输入轴通过同步喑合机构连接，对 于多轴轴线固定式齿轮变速器，电机还可构造成与变速器的中间轴 末端相连，电机的转子与中间轴同轴连接或通过同步啮合结构连 接，定子支撑在变速器壳体上，电机整体封装在所述变速器壳体内。
由于采用以上技术方案，本发明结构简单，有效解决了双动力 输入单动力输出的问题，在整车使用时方便地进行空间布置，更好 地适应混合动力汽车整车所要求的各种工况。本发明还具有以下技 术效果
1) 新型的电机结构布置形式保证了转矩传递路线短，控制精度高， 为主动同步换档控制提供了可能；
2) 新型的电机结构布置形式还为增大电机容量提供了保证，为通过 采用大功率电机实现更灵活的动力系统配置创造了条件；
3 )通过采用集成的一体化设计和控制为适应各种车用操纵控制模式 提供了条件，减小了整车动力系统集成的技术难度； 4)系统简单适用，对现有技术兼容性好，可以充分采用现有零部 件，具有突出的可推广应用价值。
图l为本发明结构示意图2为本发明控制系统结构框图。
其中1汽车发动机；2离合器；3轴线固定式变速器；4电机 壳体；5主减速齿轮机构；6差速齿轮机构连接；7万向节；8变 速器壳体；9输入轴；IO电机定子；11电机转子；12同步器换档 变速机构；13动力输出轴；14汽车的驱动轮；15离合器分离操纵 机构；16电机驱动控制单元；17电子控制单元；18制动踏板；19 加速踏板；20档位检测/选择单元。
具体实施例方式
下面根据附图作进一步描述
如图1所示， 一种混合动力汽车用电助力传动装置，包括置于 壳体8内的轴线固定式齿轮变速器3、离合器2、离合器分离操纵机 构l5、电子控制单元17、档位检测/选择单元20,离合器2主动部 分与车用发动机l飞轮连接，从动部分与变速器3输入轴连接，本 实施例中变速器3输出轴通过主减速齿轮机构5、差速齿轮机构6 及万向节7与汽车的驱动轮14连接，在汽车电助力传动装置中可不 装备主减速齿轮机构和差速齿轮机构，而将其安装在整个传动装置 以夕卜，多个齿轮传动机构及同步器换档变速机构12连接变速器3输 入轴、变速器3输出轴，通过结合不同档位，可以改变所述各转动 轴之间的传动比，并具有至少一个空档能够切断输入轴与输出轴的 动力传递；可选的l个或多个中间轴，与输入轴通过固定传动比的齿轮传动机构连接，与输出轴通过可变传动比的齿轮传动机构连
接；变速器壳体8内有一电机，与变速器3的输入轴或中间轴的末 端连接，电机的转子11与输入轴或中间轴同轴连接或通过同步啮合
结构连接，定子10支撑在变速器壳体8上，电机可以通过该传动装 置中的电机驱动控制单元16接受电子控制单元17的控制。如图2 所示，档位检测/选择单元20检测到的信号输入到电子控制单元17， 加速踏板19和制动踏板18输出踏板指令到电子控制单元17 ，电子 控制单元17控制离合器操纵机构15，并通过电才几驱动控制单元16 控制电机输出。下面具体描述车辆的操作控制过程
一、 车辆的起步控制
(1)首先发动机处于关机状态；
(2 )驾驶员操纵桂入前进档，档位检测/选择单元20检测到该动作 并把信号发给电子控制单元17;
(3 )驾驶员踩加速踏板19，电子控制单元17检测到踏板指令；
(4 )电子控制单元17控制离合器分离操纵机构15使膜片离合器分 离；
(5) 电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机，车辆起 步行驶，进入所述的电动工作模式；
(6) 当车速达到预定速度时，结合膜片离合器并通过电子控制单元 17启动发动机，进入所述的混合工作模式，车辆起步控制过程完 成。
二、 车辆的电动工作模式换档控制
(l)车辆处于初始档位，运行于所述的电动工作模式；
(2 )档位检测/选择单元20检测到驾驶员的换档动作；
(3 )电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转矩 为0;
(4)完成摘档动作；
(5 )电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转速 跟随输出轴转速和目标档位，实现主动同步控制；
(6 )电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转矩 为0;
(7) 完成挂档动作；
(8) 车辆在新的档位下行驶，进入新档位下的电动工作模式，纯电 动模式换档控制完成。
三、车辆的混合动力模式换档控制
(l)车辆处于初始档位，运行于所述的混合动力^=莫式；
(2 )档位检测/选择单元20检测到驾驶员的换档动作；
(3)电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转矩
为0;
(4 )电子控制单元17控制离合器分离操纵机构使15膜片离合器分 离；
(5 )完成摘档动作；
(6 )电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转速 跟随输出轴转速和目标档位，实现主动同步控制；
(7 )电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转矩 为0;
(8)完成挂档动作；
(9 )电子控制单元17控制离合器分离操纵机构15使膜片离合器结 合；
(10)车辆在新的档位下行驶，混合动力模式换档控制完成。
四、 混合动力模式车辆起步控制
(1)车辆处于空档位置，运行于所述的充电工作模式； (2 )档位检测/选择单元20检测到驾驶员的换档动作； (3)电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转矩 为0;
(4 )电子控制单元17控制离合器分离操纵机构15使膜片离合器分 离；
(5 )电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转速 为0;
(6 )完成挂档动作；
(7 )根据加速踏板19输入，电子控制单元17控制电机输出转矩的 同时控制离合器分离操纵机构15使膜片离合器的滑动结合；
(8)离合器完全结合后，混合动力模式车辆起步控制完成，车辆处 于所述的混合工作模式。
五、 车辆静止启动发动机控制 (1)发动机关闭，离合器结合；
(2 )档位检测/选择单元20检测到车辆处于非空档位置，则启动过 程终止，否则继续；
(3) 驾驶员通过点火钥匙启动发动机；
(4) 电子控制单元17通过电机驱动控制单元16控制电机输出转 矩，带动发动机进入喷油点火转速，完成启动过程；
(5) 车辆进入所述的充电工作模式 六、车辆制动控制
(1)车辆工作于所述的电动或混合工作模式；
(2 )电子控制单元17检测到驾驶员制动踏板18的输入；
(3 )电子控制单元17控制通过电机驱动控制单元16控制电机输出
转矩负转矩，并控制发动机输出转矩小于获等于0，实现电动模式
或混合模式的制动；
(4 )对于混合工作模式，如果发动机转速低于正常稳定工作转速， 电子控制单元17控制离合器操纵机构15使膜片离合器分离；
(5)车辆进入所述的电动工作模式，电机仍输出负转矩；
本发明中的实施例仅对本发明进行说明，并不构成对权利要求 范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上的替代，均 在本发明保护的范围内。
权利要求
1.一种混合动力汽车用电助力传动装置，包括置于壳体内的轴线固定式齿轮变速器、离合器、离合器分离操纵机构、电子控制单元、档位检测/选择单元，所述离合器主动部分与车用发动机飞轮连接，所述离合器从动部分与所述变速器输入轴连接，其特征在于还包括一电机及其驱动控制单元，电机与所述变速器的输入轴末端相连，电机的转子与输入轴同轴连接，定子支撑在变速器壳体上；档位检测/选择单元检测到的信号输入到电子控制单元，电子控制单元控制离合器操纵机构，并通过电机驱动控制单元控制所述电机输出。
2. 根据权利要求1所述的一种混合汽车用电助力传动装置，其特征在 于还包括一加速踏板和一制动踏板，其输出踏板指令到电子控制单 元。
3. 根据权利要求2所述的一种混合汽车用电助力传动装置，其特征在 于所述的电机还可构造成与变速器的中间轴末端相连。
4. 根据权利要求2所述的一种混合动力汽车用电助力传动装置，其特 征在于所述的电机的转子也可与输入轴通过同步啮合机构连接。
5. 根据权利要求3所述的一种混合汽车用电助力传动装置，其特征在 于所述电机的转子与中间轴同轴或通过同步啮合机构连接，定子支 撑在变速器壳体上。
6. 根据权利要求2、 4或5所述的一种混合汽车用电助力传动装置，其 特征在于电机整体封装在所述变速器壳体内。
全文摘要
本发明公开一种混合动力汽车用电助力传动装置，包括置于壳体内的轴线固定式齿轮变速器、离合器、离合器分离操纵机构、电子控制单元、档位检测/选择单元，离合器主动部分与发动机飞轮连接，离合器从动部分与变速器输入轴连接，还包括一电机及其驱动控制单元，电机与变速器的输入轴末端相连；档位检测/选择单元检测到的信号输入到电子控制单元，电子控制单元控制离合器操纵机构，并通过电机驱动控制单元控制所述电机输出。本发明解决了固定轴式变速器的简化操控和双动力输入单动力输出两方面问题，有效采用大功率容量电机，且在整车集成时方便空间布置，提高燃料利用率和减小发动机损耗，更好适应混合动力汽车整车所要求各种工况。
文档编号B60K17/12GK101342867SQ20081004207
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者余卓平, 宁国宝, 王心坚, 王阳阳, 桐 章, 钟再敏, 陈辛波 申请人:同济大学