混合动力系统及其工作方法、扭矩分配方法和换挡控制方法与流程

本发明涉及车辆领域，更具体地涉及一种混合动力系统及该混合动力系统的工作方法、扭矩分配方法和换挡控制方法。

背景技术：

1、如图1所示，在现有技术中存在一种如下的混合动力系统，其包括发动机ice、一个电机em、一个离合器k0、变速器amt和差速器dm。发动机ice的输出轴经由离合器k0与电机em的输入/输出轴传动联接，电机em的输入/输出轴与变速器amt的唯一的输入轴以同轴的方式直接连接。变速器amt包括彼此平行且间隔开的输入轴、输出轴和倒挡轴，在上述各轴设置多个同步啮合机构和多个挡位齿轮，因此上述各轴能够经由多个同步啮合机构与多个挡位齿轮以不同的组合方式进行接合而选择性地传动联接。差速器dm的外齿圈与变速器amt的输出轴传动联接，使得来自变速器amt的驱动力/扭矩能够经由差速器dm传递到车轮。

2、上述混合动力系统存在如下缺陷。

3、一方面，在该混合动力系统进行换挡的过程中，变速器amt的输入轴的扭矩需要降低到0nm以使得同步啮合机构退出初始挡位，之后同步啮合机构才能够与目标挡位接合。在此过程中，输入变速器amt的扭矩会产生中断，因此驾驶员会感到在该混合动力系统进行换挡过程中产生了驱动扭矩中断。

4、另一方面，由于在该混合动力系统中仅存在单一的电机em，因而不能实现串行模式。

技术实现思路

1、基于上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的混合动力系统，其能够在换挡过程中进行扭矩补偿以避免在换挡过程中的扭矩中断现象并且还能够实现串行模式。

2、本发明的另一目的在于提供以上混合动力系统的工作方法、扭矩分配方法和换挡控制方法。

3、为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。

4、本发明提供了一种如下的混合动力系统，所述混合动力系统包括：变速器，所述变速器包括第一输入轴、第二输入轴、输出轴以及多个同步啮合机构和多个齿轮，所述第二输入轴外套于所述第一输入轴且所述第二输入轴和所述第一输入轴能够独立地转动，所述输出轴与所述第一输入轴和所述第二输入轴间隔开地平行配置，设置于所述输出轴的齿轮分别与设置于所述第一输入轴和所述第二输入轴的齿轮始终处于啮合状态，使得各轴通过所述多个同步啮合机构和所述多个齿轮能够选择性地传动联接；第一电机，所述第一电机的输入/输出轴与所述变速器的所述第一输入轴传动联接；第二电机，所述第二电机的输入/输出轴与所述变速器的所述第二输入轴传动联接；发动机和离合器，所述发动机经由所述离合器与所述第一电机的输入/输出轴传动联接；以及电池，所述电池与所述第一电机和所述第二电机电连接。

5、优选地，所述第一电机的输入/输出轴与所述第一输入轴以同轴的方式直接连接，并且所述第二电机的输入/输出轴经由齿轮传动机构与所述第二输入轴传动联接。

6、优选地，所述多个同步啮合机构包括第一同步啮合机构和第二同步啮合机构，所述第一同步啮合机构设置于所述第一输入轴，所述第二同步啮合机构设置于所述输出轴，对应于所述第一同步啮合机构的第一齿轮设置于所述第一输入轴，所述第一齿轮与固定于所述输出轴的第二齿轮始终处于啮合状态，对应于所述第一同步啮合机构的第三齿轮固定于所述第二输入轴，所述第三齿轮与设置于所述输出轴的第四齿轮始终处于啮合状态，并且所述第四齿轮对应于所述第二同步啮合机构，对应于所述第二同步啮合机构的第五齿轮设置于所述输出轴，所述第五齿轮与固定于所述第二输入轴的第六齿轮始终处于啮合状态。

7、更优选地，固定于所述第二电机的输入/输出轴的第八齿轮与作为中间齿轮的第七齿轮始终处于啮合状态，该第七齿轮与所述第三齿轮或所述第六齿轮始终处于啮合状态，所述第七齿轮和所述第八齿轮构成所述齿轮传动机构。

8、更优选地，所述混合动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述混合动力系统使所述混合动力系统实现纯电机驱动模式，当所述混合动力系统处于所述纯电机驱动模式时，所述发动机处于停止状态，所述第二电机处于运行状态且所述第一电机处于停止状态或者所述第一电机和所述第二电机均处于运行状态，所述离合器分离，所述变速器的同步啮合机构与对应的齿轮接合，使得所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动或者所述第一电机和所述第二电机两者向所述变速器传递扭矩以用于驱动。

9、更优选地，当所述混合动力系统处于所述纯电机驱动模式时，所述第一同步啮合机构与所述第一齿轮接合，所述第二同步啮合机构与所述第五齿轮接合；或者所述第一同步啮合机构与所述第一齿轮接合，所述第二同步啮合机构与所述第四齿轮接合。

10、更优选地，当所述混合动力系统处于所述纯电机驱动模式时，从所述第二电机的输入/输出轴到所述变速器的输出轴的传动比大于从所述第一电机的输入/输入轴到所述变速器的输出轴的传动比。

11、更优选地，所述混合动力系统的控制模块能够控制所述混合动力系统使所述混合动力系统实现混合动力驱动模式，当所述混合动力系统处于所述混合动力驱动模式时，所述发动机处于运行状态，所述第一电机处于运行状态且所述第二电机处于停止状态或者所述第一电机和所述第二电机均处于运行状态，所述离合器接合，所述变速器的同步啮合机构与对应的齿轮接合，使得所述发动机和第一电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动或者所述发动机、所述第一电机和所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。

12、更优选地，当所述混合动力系统处于所述混合动力驱动模式时，所述第一同步啮合机构与所述第三齿轮接合，所述第二同步啮合机构与所述第五齿轮接合；所述第一同步啮合机构与所述第一齿轮接合，所述第二同步啮合机构与所述第五齿轮接合；或者所述第一同步啮合机构与所述第三齿轮接合，所述第二同步啮合机构与所述第四齿轮接合。

13、更优选地，所述混合动力系统的控制模块能够控制所述混合动力系统使所述混合动力系统实现串行模式，当所述混合动力系统处于所述串行模式时，所述发动机、所述第一电机和所述第二电机均处于运行状态，所述离合器接合，所述第一同步啮合机构处于与对应的齿轮均断开接合的中性位置，所述第二同步啮合机构与所述第四齿轮或所述第五齿轮接合，使得所述发动机向所述第一电机传递扭矩以使所述第一电机对所述电池进行充电并且所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。

14、更优选地，所述混合动力系统的控制模块能够控制所述混合动力系统使所述混合动力系统实现怠速充电模式，当所述混合动力系统处于怠速充电模式时，所述发动机处于运行状态，所述第一电机处于运行状态且所述第二电机处于停止状态，所述离合器接合，所述变速器的同步啮合机构均处于中性位置，使得所述发动机向所述第一电机传递扭矩以使所述第一电机对所述电池进行充电。

15、本发明还提供了一种以上技术方案中任意一项技术方案所述的混合动力系统的工作方法，所述工作方法包括：当所述混合动力系统的电池的荷电水平大于或等于第一预定阀值且被请求的驱动功率小于所述电池的最大电池输出功率时，所述混合动力系统采用纯电机驱动模式；当所述电池的荷电水平小于所述第一预定阀值且大于或等于第二预定阀值时，基于发动机热效率、电机及其功率电子控制平均效率和电池充电/放电效率计算在纯电机驱动模式和混合动力驱动模式下的所述混合动力系统的整体系统效率，比较与所述纯电机驱动模式对应的整体系统效率和与所述混合动力驱动模式对应的整体系统效率，所述混合动力系统采用所述整体系统效率较高的驱动模式；以及当所述电池的荷电水平小于所述第二预定阀值时，所述混合动力系统采用串行模式。

16、优选地，当所述电池的荷电水平小于所述第一预定阀值且大于或等于第二预定阀值时，反复比较与所述纯电机驱动模式对应的整体系统效率和与所述混合动力驱动模式对应的整体系统效率，当基于对所述整体系统效率的比较需要在所述纯电机驱动模式和所述混合动力驱动模式之间进行转换时，延迟预定时间进行该转换。

17、优选地，由所述发动机热效率、所述电机及其功率电子控制平均效率和所述电池充电/放电效率中的不同参数的乘积计算对应所述纯电机驱动模式的整体系统效率和对应所述混合动力驱动模式的整体系统效率。

18、本发明还提供了一种以上技术方案中任意一项技术方案所述的混合动力系统的扭矩分配方法，所述扭矩分配方法包括：当所述混合动力系统处于所述纯电机驱动模式时，根据被请求的扭矩设定所述第二电机的扭矩，当所述被请求的扭矩大于所述第二电机的最大额定扭矩时，基于所请求的扭矩与所述第二电机的最大额定扭矩的差值设定所述第一电机的扭矩；以及当所述混合动力系统处于所述混合动力驱动模式时，根据被请求的扭矩设定所述发动机的扭矩和所述第一电机的扭矩，当所述被请求的扭矩大于所述发动机的扭矩和所述第一电机的扭矩之和时，基于所述请求的扭矩与所述发动机的扭矩和所述第一电机的扭矩之和的差值设定所述第二电机的扭矩。

19、本发明还提供了一种以上技术方案中任意一项技术方案所述的混合动力系统的换挡控制方法，在该换挡控制方法中，当所述混合动力系统在纯电机驱动模式下进行换挡时，所述第一电机进行扭矩补偿，并且当所述混合动力系统在混合动力驱动模式下进行换挡时，在所述第二同步啮合机构与对应的齿轮断开接合的情况下，所述发动机和/或所述第一电机进行扭矩补偿；并且在所述第一同步啮合机构与对应的齿轮断开接合的情况下，所述第二电机进行扭矩补偿。

20、优选地，在所述混合动力系统进行换挡时所述变速器的同步啮合机构与对应的齿轮断开接合之前，所述换挡控制方法执行扭矩交接以实现扭矩补偿。

21、更优选地，当所述混合动力系统在所述纯电机驱动模式下进行换挡时，在扭矩交接过程中，所述第二电机的扭矩减小且所述第一电机的扭矩增大，使得所述第一电机能够进行扭矩补偿。

22、更优选地，当所述混合动力系统在所述混合动力驱动模式下进行换挡时，在扭矩交接过程中，在利用所述第二同步啮合机构进行换挡时，所述第二电机的扭矩减小且所述发动机和/或所述第一电机的扭矩增大，使得所述发动机和/或所述第一电机能够进行扭矩补偿；以及在利用所述第一同步啮合机构进行换挡时，所述发动机和所述第一电机的扭矩均减小且所述第二电机的扭矩增大，使得所述第二电机能够进行扭矩补偿。

23、通过采用上述技术方案，本发明提供了一种新型的混合动力系统及该混合动力系统的工作方法、扭矩分配方法和换挡控制方法，该混合动力系统的变速器采用两个独立的输入轴以及分别与两个输入轴传动联接的两个电机，并且发动机经由离合器与两个电机中的一个电机传动联接。这样，一方面，在混合动力系统进行换挡的过程中总是能够进行扭矩补偿，从而避免了混合动力系统在换挡过程中的扭矩中断现象；另一方面，该混合动力系统能够实现发动机驱动一个电机对电池进行充电而另一个电机向变速器传递扭矩以用于驱动的串行模式。