混合动力汽车及其换挡控制方法、动力传动系统的制作方法

混合动力汽车及其换挡控制方法、动力传动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车的换挡控制方法、混合动力汽车的动力传动系统和混合动力汽车。
【背景技术】
[0002]相关技术中提出了一种带AMT变速箱的混合动力汽车的换挡控制方法，包括以下步骤:A:HCU(Hybrid Control Unit，混合动力控制器)判断是否收到TCU(Transmiss1nControl Unit，变速箱控制器)发出的换挡信息；B:当HCU收到T⑶发出的换挡信号时，HCU同时向电机和发动机发出扭矩降为零的指令；C:当电机和发动机的扭矩都降为零时，TCU控制同步器移动到空挡位置；D:当TCU控制同步器移动到空挡位置时，HCU向电机发出产生反向扭矩的指令以进行调速，当电机的扭矩为零时，TCU控制同步器移动到预定挡位并锁定。
[0003]上述换挡控制方法存在以下缺点:(1)只考虑了升挡降速的调速过程，实际上整车运行时调速还存在降挡换挡的情况；(2)缺少模式(例如，纯电动模式、混合动力模式)切换，控制模式单一，无法实现不同模式的驱动要求，经济性也较低。

【发明内容】

[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种混合动力汽车的换挡控制方法，该方法考虑了多种工况下的电机调速换挡，提高了整车的平顺性及舒适性，提高了适用范围。
[0005]本发明的第二个目的在于提出一种混合动力汽车的动力传动系统。
[0006]本发明的第三个目的在于提出一种混合动力汽车。
[0007]为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提出一种混合动力汽车的换挡控制方法，其中，所述混合动力汽车的动力传动系统包括发动机、多个输入轴、多个输出轴、电机动力轴和第一电动发电机，其中，所述发动机设置成可选择性地接合所述多个输入轴中的至少一个，每个所述输入轴上设置有挡位主动齿轮，每个所述输出轴上设置有挡位从动齿轮，所述挡位从动齿轮与所述挡位主动齿轮对应地啮合，所述电机动力轴设置成可与所述输入轴中的一个联动，所述第一电动发电机设置成能够与所述电机动力轴联动，所述换挡控制方法包括以下步骤:检测所述混合动力汽车的运行参数，其中，所述混合动力汽车的运行参数包括所述混合动力汽车的车速、油门踏板信号和当前挡位；判断所述混合动力汽车的工作模式；根据所述混合动力汽车的当前工作模式以及所述混合动力汽车的运行参数对所述第一电动发电机进行调速换挡控制，以使所述混合动力汽车实现换挡控制，其中，所述工作模式包括纯电动模式和混合动力模式。
[0008]根据本发明实施例的混合动力汽车的换挡控制方法，检测混合动力汽车的运行参数并判断混合动力汽车的工作模式，然后根据混合动力汽车的当前工作模式以及运行参数对第一电动发电机进行调速换挡控制，以使混合动力汽车实现换挡控制，该方法对第一电动发电机进行的调速换挡控制包含了多种工况，例如，EV模式下升挡/降挡调速换挡、HEV模式下升挡/降挡调速换挡、EV模式切换HEV模式的情况下升挡/降挡调速换挡、原地发电到D挡起步时的电机调速换挡，提高了整车的平顺性及舒适性，该方法考虑的工况多，从而使适用范围更广。
[0009]为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的混合动力汽车的动力传动系统，包括:发动机；多个输入轴，所述发动机设置成可选择性地接合所述多个输入轴中的至少一个，每个所述输入轴上设置有挡位主动齿轮；多个输出轴，每个所述输出轴上设置有挡位从动齿轮，所述挡位从动齿轮与所述挡位主动齿轮对应地啮合；电机动力轴，所述电机动力轴设置成可与所述输入轴中的一个联动；第一电动发电机，所述第一电动发电机设置成能够与所述电机动力轴联动；检测模块，用于检测所述混合动力汽车的运行参数，其中，所述混合动力汽车的运行参数包括所述混合动力汽车的车速、油门踏板信号和当前挡位；电机控制器，所述电机控制器判断所述混合动力汽车的工作模式，并根据所述混合动力汽车的当前工作模式以及所述混合动力汽车的运行参数对所述第一电动发电机进行调速换挡控制，以使所述混合动力汽车实现换挡控制，其中，所述工作模式包括纯电动模式和混合动力模式。
[0010]根据本发明实施例的混合动力汽车的动力传动系统，检测模块检测混合动力汽车的运行参数，电机控制器判断混合动力汽车的工作模式，并根据混合动力汽车的当前工作模式以及运行参数对第一电动发电机进行调速换挡控制，以使混合动力汽车实现换挡控制，该系统对第一电动发电机进行的调速换挡控制包含了多种工况，例如，EV模式下升挡/降挡调速换挡、HEV模式下升挡/降挡调速换挡、EV模式切换HEV模式的情况下升挡/降挡调速换挡、原地发电到D挡起步时的电机调速换挡，提高了整车的平顺性及舒适性，该系统考虑的工况多，从而使适用范围更广。
[0011]为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的混合动力汽车，包括本发明第二方面实施例的混合动力汽车的动力传动系统。
[0012]根据本发明实施例的混合动力汽车，由于具有了混合动力汽车的动力传动系统，考虑了多种工况下对第一电动发电机进行调速换挡的控制，提高了整车的平顺性及舒适性，提高了适用范围。
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明实施例的变速器的示意图；
[0014]图2是根据本发明一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0015]图3是根据本发明另一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0016]图4是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0017]图5是根据本发明一个实施例的混合动力汽车的换挡控制方法的流程图；
[0018]图6是根据本发明一个实施例的EV模式下对第一电动发电机进行调速换挡控制的流程图；
[0019]图7是根据本发明一个实施例的EV模式下对第一电动发电机进行调速换挡控制的流程图；
[0020]图8是根据本发明一个实施例的电机控制器对第一电动发电机进行PID调节的流程图；
[0021]图9是根据本发明一个实施例的HEV模式下发动机由3挡升4挡时对第一电动发电机调速换挡的流程图；
[0022]图10是根据本发明一个实施例的由EV模式向HEV模式切换发动机升挡时对第一电动发电机调速换挡的流程图；
[0023]图11是根据本发明一个实施例的HEV模式下发动机由3挡降2挡时对第一电动发电机调速换挡的流程图；
[0024]图12是根据本发明一个实施例的由EV模式向HEV模式切换发动机降挡时对第一电动发电机调速换挡的流程图；
[0025]图13是根据本发明一个实施例的由原地发电到D档起步时对第一电动发电机调速换挡的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]下面结合图1-图4对根据本发明实施例的动力传动系统100进行详细描述，该动力传动系统100适用于诸如混合动力汽车的车辆中，并作为车辆的动力系统，为车辆正常行驶提供充足的动力和电能。
[0028]根据本发明实施例的动力传动系统100主要包括两大部分，其一可为动力源，动力源可以是发动机4、电动发电机等，其二可为变速器(如图1所示)，变速器用于实现对动力源输出动力的变速功能，满足车辆行驶要求或充电要求等。
[0029]例如，在一些实施例中，如图2-图4所示，动力传动系统100可以包括发动机4、第一电动发电机51和变速器，但不限于此。
[0030]对于发动机4而言，其多利用液体燃料(例如，汽油、柴油等)和空气混合后直接输入燃烧室内部燃烧而产生能量，然后再转变成机械能。发动机4 一般可以包括机体组、曲柄连杆机构、供给系统、点火系统、冷却系统和润滑系统等。机体组是发动机4各机构、系统的装配机体，曲柄连杆机构可将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动并可输出动力。配气机构用于定时进气、排气，保证发动机4各循环的顺利进行。供给系统可将油气混合物供给气缸内用于燃烧。冷却系统用于冷却发动机4，保证发动机4的工作温度处在适宜的温度区间内。润滑系统用于润滑发动机4内的各运动副，减少磨损和能量损耗。
[0031]应当理解的是，上述关于发动机4及其各个子系统、子机构的具体构造、工作原理等均已为现有技术，且为本领域普通技术人员所熟知，这里出于简洁的目的，不再一一详细描述。
[0032]结合图1所示，在一些实施例中，变速器主要包括多个输入轴(例如，第一输入轴11、第二输入轴12)、多个输出轴(例如，第一输出轴21、第二输出轴22)和电机动力轴3及各轴上相关齿轮以及换挡元件(如，同步器)。
[0033]在发动机4与输入轴之间进行动力传递时，发动机4设置成可选择性地接合多个输入轴中的至少一个。换言之，例如，在发动机4向输入轴传输动力时，发动机4能够选择性地与多个输入轴中的一个接合以传输动力，或者发动机4还能够选择性地与多个输入轴中的两个或两个以上输入轴同时接合以传输动力。
[0034]例如，在图1-图4的不例中，多个输入轴可以包括第一输入轴11和第二输入轴12两根输入轴，发动机4能够选择性地与第一输入轴11和第二输入轴12之一接合以传输动力。或者，特别地，发动机4还能与第一输入轴11和第二输入轴12同时接合以传输动力。当然，应当理解的是，发动机4还可同时与第一输入轴11和第二输入轴12断开。
[0035]对于本领域的普通技术人员而言，发动机4与输入轴的接合状态与动力传动系统100的具体工况相关，这将在下面结合具体的实施例进行详述，这里不再详细说明。
[0036]输入轴与输出轴之间可以通过挡位齿轮副进行传动。例如，每个输入轴上均设置有挡位主动齿轮，每个输出轴上均设置有挡位从动齿轮，挡位从动齿轮与挡位主动齿轮对应地啮合，从而构成多对速比不同的齿轮副。
[0037]在本发明的一些实施例中，变速器可以是五前进挡变速器，即具有一挡齿轮副、二挡齿轮副、三挡齿轮副、四挡齿轮副和五挡齿轮副。但是，本发明并不限于此，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据传动需要而适应性增加或减少挡位齿轮副的个数，并不限于本发明实施例中所示的五挡传动。
[0038]如图1-图4所示，电机动力轴3设置成可与输入轴中的一个(例如，第二输入轴12)进行联动。换言之，来自该输入轴的动力在需要向电机动力轴3传递时，电机动力轴3则与该输入轴联动以传输动力，或者来自该电机动力轴3的动力在需要向该输入轴传递时，该输入轴则与电机动力轴3联动以传输动力。
[0039]简言之，在具有根据本发明实施例的动力传动系统100的车辆处于某些工况时(具体工况将在下面结合具体的实施例进行详述)，且动力需要在电机动力轴3与该输入轴之间进行传递时，则该输入轴与电机动力轴3进行联动。
[0040]需要说明的是，上述的“联动”可以理解为多个部件(例如，两个)关联运动，以两个部件联动为例，在其中一个部件运动时，另一个部件也随之运动。
[0041]例如，在本发明的一些实施例中，齿轮与轴联动可以理解为是在齿轮旋转时、与其联动的轴也将旋转，或者在该轴旋转时、与其联动的齿轮也将旋转。
[0042]又如，轴与轴联动可以理解为是在其中一根轴旋转时、与其联动的另一根轴也将旋转。
[0043]再如，齿轮与齿轮联动可以理解为是在其中一个齿轮旋转时、与其联动的另一个齿轮也将旋转。
[0044]在本发明下面有关“联动”的描述中，如果没有特殊说明，均作此理解。
[0045]类似地，第一电动发电机51设置成能够与电机动力轴3联动。例如，第一电动发电机51在作为电动机工作时，可将产生的动力输出给电机动力轴3。又如，在第一电动发电机51作为发电机工作时，来自电机动力轴3的动力可以输出至第一电动发电机51，从而驱动第一电动发电机51进行发电。
[0046]这里，需要说明一点，在本发明有关“电动发电机”的描述中，如果没有特殊说明，该电动发电机可以理解为是具有发电机与电动机功能的电机。
[0047]如上所述，电机动力轴3可以与输入轴中的一个进行联动，特别地，在电机动力轴3与该输入轴中的一个进行联动时，第一电动发电机51能够利用来自发动机4输出的至少部分动力在车辆行驶以及驻车时进行发电。
[0048]换言之，在车辆处于行驶状态且电机动力轴3与该输入轴中的一个进行联动时，发动机4的至少部分动力可以通过电机动力轴3输出至第一电动发电机51，从而驱动第一电动发电机51进行发电，实现发动机4边驱动边充电工况。而在车辆处于驻车(车辆停止但发动机4仍处于工作状态)状态且电机动力轴3与该输入轴中的一个进行联动时，发动机4的至少部分动力可以通过电机动力轴3输出至第一电动发电机51，从而驱动第一电动发电机51进行发电，实现驻车充电功能(即“停车”充电)。
[0049]进一步，电机动力轴3还设置成可与输出轴中的一个(例如，第二输出轴22)联动。例如，来自电机动力轴3的动力在需要向该输出轴传递时，电机动力轴3则与该输出轴联动以传输动力。特别地，在电机动力轴3与输出轴中的所述一个进行联动时、第一电动发电机51能够将产生的动力通过输出轴的所述一个输出，从而驱动车辆行驶。简言之，在电机动力轴3与该输出轴联动时，第一电动发电机51是可以作为电动机并输出动力以驱动车辆行驶的。
[0050]需要说明一点，在本发明的描述中，电机动力轴3可以是第一电动发电机51自身的电机轴。当然，可以理解的是，电机动力轴3与第一电动发电机51的电机轴也可以是两个单独的轴。
[0051]由此，根据本发明实施例的动力传动系统100，能够在车辆行驶以及驻车时实现充电功能，丰富了充电模式，至少在一定程度上解决了现有动力传动系统充电方式单一、充电效率低等问题。简言之，根据本发明实施例的动力传动系统100能够实现行车充电和驻车充电两类充电模式。
[0052]下面参照图1且结合图2-图4对变速器的具体构造结合具体的实施例进行详细描述。
[0053]首先对电机动力轴3上的电机动力轴同步器33c、电机动力轴第一齿轮31和电机动力轴第二齿轮32进行详细描述。
[0054]具体而言，电机动力轴第一齿轮31和电机动力轴第二齿轮32均空套设置在电机动力轴3上，也就是说，电机动力轴3与电机动力轴第一齿轮31能够差速转动，类似地，电机动力轴3与电机动力轴第二齿轮32也能够差速转动。
[0055]如图1并可结合图2-图4，电机动力轴第一齿轮31设置成与输入轴的所述一个进行联动，电机动力轴第二齿轮32设置成与输出轴的所述一个进行联动。在图1-图4的一些示例中，电机动力轴第一齿轮31是与第二输入轴12联动的，电机动力轴第二齿轮32是与第二输出轴22联动的，但本发明并不限于此。
[0056]进一步，电机动力轴同步器33c设置在电机动力轴第一齿轮31和电机动力轴第二齿轮32之间，电机动力轴同步器33c的接合套可沿电机动力轴3的轴向运动，例如在图1-图4的示例中，电机动力轴同步器33c的接合套可以在拨叉机构的驱动下沿电机动力轴3的轴向向左或向右运动。
[0057]电机动力轴同步器33c由于设置在电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴第二齿轮32之间，因此电机动力轴同步器33c能够选择性地将电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴第二齿轮32之一与电机动力轴3接合。
[0058]结合图1-图4的示例，电机动力轴同步器33c的接合套沿轴向向左运动可以将电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴3接合，从而使得电机动力轴3与电机动力轴第一齿轮31能够同步转动。电机动力轴同步器33c的接合套沿轴向向右运动可以将电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴3接合，从而使得电机动力轴3与电机动力轴第二齿轮32能够同步转动。
[0059]当然，可以理解的是，电机动力轴同步器33c的接合套也可以保持在中立位置(例如，初始位置)，此时电机动力轴同步器33c与电机动力轴第一齿轮31以及电机动力轴第二齿轮32分别断开。
[0060]此外，需要说明一点，为了便于电机动力轴第一齿轮31、电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴同步器33c进行接合，电机动力轴第一齿轮31以及电机动力轴第二齿轮32的朝向电机动力轴同步器33c的一侧可以设置有接合齿圈，这对于本领域的普通技术人员而目，应当都是容易理解的。
[0061]由此，电机动力轴3可通过电机动力轴同步器33c的同步(即对电机动力轴第一齿轮31或电机动力轴第二齿轮32的同步)而选择性地与输入轴的所述一个联动或者与输出轴的所述一个联动。具体而言，电机动力轴同步器33c可对电机动力轴第一齿轮31进行同步，即电机动力轴同步器33c可接合电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴3，从而电机动力轴3能够与输入轴中的所述一个(例如，第二输入轴12)进行联动。又如，在一些示例中，电机动力轴同步器33c可对电机动力轴第二齿轮32进行同步，即电机动力轴同步器33c可接合电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴3，从而电机动力轴3能够与输出轴中的所述一个(例如，第二输出轴22)进行联动。
[0062]下面结合附图对根据本发明实施例的动力传动系统100的倒挡结构进行详细描述。
[0063]如上所述，电机动力轴第一齿轮31与输入轴的所述一个进行联动。而在本发明示出的一些实施例中，电机动力轴第一齿轮31是与输入轴的所述一个上的主动齿轮直接传动或间接传动的，从而实现与该输入轴联动的目的。例如在图1-图4的示例中，电机动力轴第一齿轮31与对应的主动齿轮例如二挡主动齿轮2a通过一个中间惰轮73间接传动，换言之，中间惰轮73分别与对应的主动齿轮以及电机动力轴第一齿轮31啮合。
[0064]进一步，倒挡齿轮71空套在电机动力轴3上，倒挡中间齿轮72与倒挡齿轮71啮合，倒挡中间齿轮72设置成可选择性地与中间惰轮73联动。结合图1-图4的实施例，倒挡中间齿轮72空套设置在第二输出轴22上，其与中间惰轮73能够差速转动并在需要时可接合以同步转动。
[0065]更进一步，中间惰轮73与倒挡中间齿轮72是通过倒挡同步器74c的同步作用而进行联动的，也就是说，倒挡同步器74c设置成用于同步倒挡中间齿轮72和中间惰轮73。
[0066]下面结合图1-图4的实施例对输入轴、输出轴以及各挡位齿轮进行详细描述。
[0067]在本发明的一些实施例，如图1-图4所示，输入轴可以是两个，即输入轴包括第一输入轴11和第二输入轴12，第二输入轴12可以是空心轴，第一输入轴11可以是实心轴，第一输入轴11的一部分可以嵌设在空心的第二输入轴12内，第一输入轴11的另一部分可从第二输入轴12内沿轴向向外伸出，第一输入轴11和第二输入轴12可以是同轴布置的。
[0068]输出轴可以是两个，即第一输出轴21和第二输出轴22，第一输出轴21和第二输出轴22与输入轴平行布置，第一输出轴21和第二输出轴22可以均为实心轴。
[0069]根据本发明实施例的动力传动系统100可以具有五前进挡位，具体地，第一输入轴11上可以布置奇数挡位主动齿轮，第二输入轴12上可以设置布置偶数挡主动齿轮，从而第一输入轴11负责奇数挡位齿轮副的动力传递，第二输入轴12负责偶数挡位齿轮副的动力传递。
[0070]更具体地，如图1-图4所示，第一输入轴11上可以布置有一挡主动齿轮la、三挡主动齿轮3a和五挡主动齿轮5a，第二输入轴12上可以布置有二挡主动齿轮2a和四挡主动齿轮4a，每个挡位主动齿轮均随对应的输入轴同步转动。
[0071]对应地，第一输出轴21上设置有一挡从动齿轮lb、二挡从动齿轮2b、三挡从动齿轮3b和四挡从动齿轮4b，第二输出轴22上设置有五挡从动齿轮5b，每个从动齿轮均空套在对应的输出轴上，即每个从动齿轮相对于对应的输出轴能够差速转动。
[0072]其中，一挡从动齿轮Ib与一挡主动齿轮Ia啮合从而构成一挡齿轮副，二挡从动齿轮2b与二挡主动齿轮2a啮合从而构成二挡齿轮副，三挡从动齿轮3b与三挡主动齿轮3a啮合从而构成三挡齿轮副，四挡从动齿轮4b与四挡主动齿轮4a啮合从而构成四挡齿轮副，五挡从动齿轮5b与五挡主动齿轮5a啮合从而构成五挡齿轮副。
[0073]由于从动齿轮与输出轴之间为空套结构，因此需要设置同步器对相应的从动齿轮与输出轴进行同步，以实现动力的输出。
[0074]在一些实施例中，结合图1-图4所示，动力传动系统100包括一三挡同步器13c、二四挡同步器24c和五挡同步器5c。
[0075]如图1所示，一三挡同步器13c设置在第一输出轴21上且位于一挡从动齿轮Ib与三挡从动齿轮3b之间，一三挡同步器13c可将一挡从动齿轮Ib或三挡从动齿轮3b与第一输入轴11进行接合，从而使该从动齿轮与输出轴能够同步转动。
[0076]例如，结合图1所示，一三挡同步器1