本发明涉及一种变速箱及其控制方法，尤其涉及一种纵置混合动力变速箱及其动力输出控制方法。
背景技术：
混合动力汽车的车辆驱动系统通常由两个或多个能同时或分时运转的单个驱动系统共同组成，最常见的驱动系统为内燃发动机和驱动电机。驱动电机会配备一个电能存储器，可以是蓄电池，用来输出电流和存储电能，以及调节设备。根据车辆的实际运行情况，驱动电机和内燃发动机的动力输出会有不同的组合方式。车辆怠速或行驶过程中可以通过电机给蓄电池充电，车辆制动或滑行时，电机也可以用来发电给电能存储器充电，实现“能量回收”，存储的电能可用于电机的动力输出或车辆的其他操作。
自动机械式手动变速箱在传统的手动齿轮式变速箱基础上改进而来，继承了传统手动变速箱的优点，重量轻，结构紧凑，制造成本底，传动效率高等，同时又实现了自动切换档位，简化了车辆换档操作。但这种变速箱由于在换档时离合器的分离，导致动力中断，使得换档过程中车辆失去动力，并且可能会产生换档顿挫，驾驶质量下降。
专利文献ep-b1-1126987、wo2008/046185-a1提供了一种具有双行星齿轮系的变速箱，每个行星齿轮系的太阳齿轮连接到电机，以及各行星齿轮系的齿圈连接到彼此。每个行星齿轮系的行星齿轮架以这样的方式连接到多个齿轮对，以获得无限多的档位。专利文献us-a1-20050227803提供了一种具有两个电机的车辆变速装置，每一个电机连接到在两个行星齿轮系中的一个中的太阳齿轮。行星齿轮系具有公共行星齿轮架，公共行星齿轮架连接到变速装置的输入轴。上述两个专利文献所述变速箱虽能实现电机驱动，但是在换挡过程中还是会出现动力中断的现象。专利文献cn105246728b提供了一种具有双行星轮系和双电机的变速箱，包括：第一行星齿轮系的第一行星齿轮架连接到第二行星齿轮系的第二太阳齿轮；第一行星齿轮系的第一太阳齿轮连接到第一主轴；输入轴连接到第一行星齿轮架；侧轴通过末级齿轮连接到输出轴；且末级齿轮包括齿轮元件，所述齿轮元件以允许其被接合和解除接合的方式设置在侧轴处。上述专利文献所述变速箱解决了变速箱换挡时的动力中断问题，但电机对动力输出的增益有限，且所用行星齿轮机构结构复杂，重量大。并且使用该变速箱，发动机的启动还是依赖传动起动机。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种纵置混合动力变速箱及其动力输出控制方法，能解决自动机械式手动变速箱的换档动力中断问题，保持持续的动力输出，并提高车辆的燃油经济性，改善车辆驾驶质量。
本发明是这样实现的：
一种纵置混合动力变速箱，包括输入轴、中间轴、输出轴、连接在输入轴上的离合器和驱动齿轮、被连接到中间轴的传动齿轮、多档主动齿轮及其同步器、与倒档主动齿轮啮合的倒档中间齿轮、被连接到输出轴的多档从动齿轮及其同步器；
多档主动齿轮及其同步器包括一档主动齿轮、二档主动齿轮、三档主动齿轮、四档主动齿轮、五档主动齿轮、倒档主动齿轮和三档四档同步器；
多档从动齿轮及其同步器包括一档从动齿轮、二档从动齿轮、三档从动齿轮、四档从动齿轮、五档从动齿轮、倒档从动齿轮、一档二档同步器和五档倒档同步器；
一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，三档主动齿轮与三档从动齿轮啮合，四档主动齿轮与四档从动齿轮啮合，五档主动齿轮与五档从动齿轮啮合，倒档主动齿轮与倒档中间齿轮啮合，倒档中间齿轮与倒档从动齿轮啮合；
所述的纵置混合动力变速箱内设有电机驱动装置，电机驱动装置包括驱动电机及其电机轴、主动电机档位齿轮、从动电机档位齿轮、被连接到输出轴的h档l档同步器、被连接到输入轴的c档主动齿轮和c档同步器、被连接到电机轴的c档从动齿轮；
所述的主动电机档位齿轮包括被连接到电机轴的h档主动齿轮、l档主动齿轮，从动电机档位齿轮包括被连接到输出轴的h档从动齿轮、l档从动齿轮，h档主动齿轮与h档从动齿轮啮合连接，l档主动齿轮与l档从动齿轮啮合连接，c档从动齿轮与c档主动齿轮啮合连接。
一种纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法，所述的纵置混合动力变速箱通过内燃机、驱动电机提供动力源，通过档位齿轮与轴的不同组合传递并输出动力，完成动力传递。
换档时所述的离合器分离，内燃发动机的动力输出被切断，h档l档同步器与从动电机档位齿轮结合，驱动电机以l档或h档输出动力，使换档时动力持续输出。
所述的离合器将动力传递至输入轴，输入轴上的驱动齿轮与中间轴上传动齿轮常啮合，中间轴将动力传递至主动齿轮，动力经从动齿轮及其同步器通过输出轴输出；驱动电机通过电机轴经主动电机档位齿轮传递到从动电机档位齿轮，从动电机档位齿轮与h档l档同步器结合，动力通过输出轴输出，使驱动电机档位和内燃发动机档位同时输出动力传递。
所述的离合器传递至输入轴，输入轴上的驱动齿轮与中间轴上传动齿轮常啮合，中间轴将动力传递至倒档主动齿轮，通过倒档中间齿轮将动力传递至倒档从动齿轮，最后经五档倒档同步器通过输出轴输出，完成倒档动力传递。
所述的c档主动齿轮与安装在驱动电机轴上的c档从动齿轮常啮合，车辆怠速时，离合器传递至输入轴，输入轴上的c档同步器与c档主动齿轮结合，通过c档从动齿轮经电机轴对驱动电机的电能存储器进行充电，完成怠速充电动力传递。
车辆在制动或滑行时，所述的h档l档同步器与从动电机档位齿轮结合，动力通过输出轴经电机轴传递至驱动电机，对驱动电机的电能存储器进行充电，完成制动或滑行时的能量回收动力传递。
车辆在行驶时，所述的h档l档同步器与从动电机档位齿轮结合，动力通过输出轴经电机轴传递至驱动电机，对驱动电机的电能存储器进行充电，完成行驶充电动力传递。
所述的h档l档同步器与从动电机档位齿轮结合，驱动电机将动力通过电机轴经主动电机档位齿轮传递至从动电机档位齿轮，并通过输出轴输出，驱动电机以h档或l档进行纯电力模式动力传递。
所述的驱动电机与c档从动齿轮连接，c档主动齿轮与c档从动齿轮啮合并通过c档同步器经输入轴连接到离合器，驱动电机输出扭矩和转速带动输入轴转动，输入轴将动力传递至离合器，离合器带动发动机飞轮转动，使发动机启动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明的驱动电机通过c档主、从动齿轮和c档同步器可直接与输入轴进行动力传递，可以使动力在内燃发动机和驱动电机之间传递，怠速时内燃发动机动力可传递至驱动电机从而向电能存储器充电；
2、本发明的驱动电机通过h档l档主从、动齿轮和h档l档同步器可直接与输出轴进行动力传递，实现了纯电力电机驱动、行驶助力和能量回收，并可通过驱动电机的动力输出，解决了换档动力中断问题；车辆行驶时，h档l档同步器可与h档从动齿轮或l档从动齿轮接合，实现对驱动电机电能存储器行驶中充电；
3、本发明的驱动电机既能实现纯电模式驱动，提高车辆行驶平顺性，又能实现驱动助力，提高整车动力性；
4、本发明的驱动电机可取代传统的启动电机，车辆起动时，通过接合c档同步器，驱动电机可将动力传递至内燃发动机飞轮，从而起动内燃发动机，实现发动机启动功能；
5、本发明基于自动机械式变速箱改进而来，通过驱动电机及同步器与不同档位齿轮接合来实现档位的切换及变速箱的所有功能，集成化程度高、结构紧凑、重量轻、制造成本低、可实施性及可移植性强。
本发明能解决自动机械式手动变速箱的换档动力中断问题，保持持续的动力输出，并提高车辆的燃油经济性，改善车辆驾驶质量。
附图说明
图1是本发明纵置混合动力变速箱的结构示意图；
图2是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法的一档动力传递示意图；
图3是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法的倒档动力传递示意图；
图4是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法的换档时动力传递示意图；
图5是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法的怠速充电动力传递示意图；
图6是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法中一档行驶时l档充电示意图；
图7是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法的h档纯电力动力传递示意图；
图8是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法的l档和内燃发动机一档同时输出动力传递示意图；
图9是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法中制动或滑行时通过l档能量回收动力传递示意图；
图10是本发明纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法中驱动电机启动发动机的动力传递示意图。
图中，1离合器，2输入轴，3驱动齿轮，4传动齿轮，5中间轴，6倒档主动齿轮，7倒档中间齿轮，8五档主动齿轮，9三档主动齿轮，10三档四档同步器，11四档主动齿轮，12二档主动齿轮，13一档主动齿轮，14一档从动齿轮，15输出轴，16一档二档同步器，17二档从动齿轮，18四档从动齿轮，19三档从动齿轮，20五档从动齿轮，21五档倒档同步器，22倒档从动齿轮，23h档主动齿轮，24h档从动齿轮，25h档l档同步器，26电机轴，27l档主动齿轮，28l档从动齿轮，29c档从动齿轮，30c档主动齿轮，31c档同步器，32驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种纵置混合动力变速箱，包括输入轴2、中间轴5、输出轴15、连接在输入轴2上的离合器1和驱动齿轮3、被连接到中间轴5的传动齿轮4、一档主动齿轮13、二档主动齿轮12、三档主动齿轮9、四档主动齿轮11、五档主动齿轮8、倒档主动齿轮6和三档四档同步器10、与倒档主动齿轮6啮合的倒档中间齿轮7、被连接到输出轴15的一档从动齿轮14、二档从动齿轮17、三档从动齿轮19、四档从动齿轮18、五档从动齿轮20、倒档从动齿轮22、一档二档同步器16和五档倒档同步器21；一档主动齿轮13与一档从动齿轮14啮合，二档主动齿轮12与二档从动齿轮17啮合，三档主动齿轮9与三档从动齿轮19啮合，四档主动齿轮11与四档从动齿轮18啮合，五档主动齿轮8与五档从动齿轮20啮合，倒档主动齿轮6与倒档中间齿轮7啮合，倒档中间齿轮7与倒档从动齿轮22啮合。离合器1连接至输入轴2，输入轴2通过驱动齿轮3连接至中间轴5的传动齿轮4，同步器使不同齿轮组啮合，实现不同速比和扭矩输出。
所述的纵置混合动力变速箱内设有电机驱动装置，电机驱动装置包括驱动电机32及其电机轴26、被连接到输入轴2的c档主动齿轮30和c档同步器31、被连接到输出轴15的h档从动齿轮24、l档从动齿轮28和h档l档同步器25及被连接到电机轴26的h档主动齿轮23、l档主动齿轮27和c档从动齿轮29；h档主动齿轮23与h档从动齿轮24啮合连接，l档主动齿轮27与l档从动齿轮28啮合连接，c档从动齿轮29与c档主动齿轮30啮合连接。通过控制动力输出组合方式，解决了自动机械式手动变速箱的换挡动力中断问题，能够实现多种扭矩和转速输出、行驶助力、行驶和怠速充电、制动以及滑行能量回收，驱动电机实现发动机的启动。
所述的纵置混合动力变速箱通过内燃机提供动力源时，内燃发动机的动力经由离合器1传递至输入轴2，输入轴2上的驱动齿轮3与中间轴5上传动齿轮4常啮合，中间轴5将动力传递至主动齿轮并结合对应的同步器通过输出轴15输出；通过结合不同的同步器，纵置混合动力变速箱可实现多种的速比输出。
一种纵置混合动力变速箱的动力输出控制方法，所述的纵置混合动力变速箱通过内燃机、驱动电机32提供动力源，通过档位齿轮与轴的不同组合传递并输出动力，完成动力传递。
请参见附图2，所述的离合器1将动力传递至输入轴2，输入轴2上的驱动齿轮3与中间轴5上传动齿轮4常啮合，中间轴5将动力传递至一档主动齿轮13，动力经一档从动齿轮14和一档二档同步器16通过输出轴15输出，实现一档动力传递，动力传递方向如箭头方向所示。同理，中间轴5将动力传递至二档主动齿轮12，可实现二档动力传递，三档动力传递、四档动力传递、五档动力传递通过同样的方式实现。
请参见附图8，所述的驱动电机32通过电机轴26经l档主动齿轮27传递到l档从动齿轮28，l档从动齿轮28与h档l档同步器25结合，使动力通过输出轴15输出，实现驱动电机32的l档和内燃发动机一档同时输出动力传递，动力传递方向如图中箭头所示。
所述的驱动电机32通过电机轴26经h档主动齿轮23传递到h档从动齿轮24，h档从动齿轮24与h档l档同步器25结合，使动力通过输出轴15输出，实现驱动电机32的h档和内燃发动机一档同时输出动力传递。本发明除了可以通过驱动电机32实现纯电模式驱动外，在内燃发动机提供动力输出的同时，可以根据整车动力性需求同时啮合驱动电机32的h档或l档，使驱动电机32和内燃发动机同时提供动力，作为辅助动力输出，提高车辆的动力性。
请参见附图3，所述的离合器1传递至输入轴2，输入轴2上的驱动齿轮3与中间轴5上传动齿轮4常啮合，中间轴5将动力传递至倒档主动齿轮6，通过倒档中间齿轮7将动力传递至倒档从动齿轮22，最后经五档倒档同步器21通过输出轴15输出，实现倒档动力传递，动力传递方向如图中箭头所示。
纵置混合动力变速箱在换档时，电机控制器根据变速箱换档前后车辆的行驶速度，计算车辆的扭矩与转速需求，控制驱动电机32输出动力，避免换档时的动力中断。
请参见附图4，在二档换一档时，离合器1分离，内燃发动机的动力输出被切断，h档l档同步器25与l档从动齿轮28结合，使驱动电机32以l档输出动力，实现换档时动力的持续输出，动力传递方向如图中箭头所示。
在二档换一档时，离合器1分离，内燃发动机的动力输出被切断，h档l档同步器25与h档从动齿轮24结合，使驱动电机32以h档输出动力，实现换档时动力的持续输出。同理，在其他档位的换档时，也可通过驱动电机32以l档或h档输出动力，避免换档过程中的动力中断。换档时驱动电机32的输出档位可根据变速箱换档前后的档位而选择h档或l档。
请参见附图5，c档主动齿轮30与安装在驱动电机轴26上的c档从动齿轮29常啮合，车辆怠速时，离合器1传递至输入轴2，输入轴2上的c档同步器31与c档主动齿轮30结合，通过c档从动齿轮29经电机轴26对驱动电机32的电能存储器进行充电，实现怠速充电动力传递，动力传递方向如图中箭头所示。
本发明不仅可以实现怠速时对驱动电机电能存储器充电，还可以实现车辆行驶过程中对驱动电机32电能存储器充电，变速箱在行驶中充电时使用h档或l档，此时驱动电机32切换成发电模式，实现对电能存储器的充电和整车电机能源的自给自足。
请参见附图6及附图9，车辆在行驶或制动或滑行时，h档l档同步器25与l档从动齿轮28结合，动力通过输出轴15经电机轴26传递至驱动电机32，对驱动电机32的电能存储器进行充电，实现行驶充电动力传递。图6所示是车辆在一档行驶过程中使用l档对驱动电机32的电能存储器进行充电，动力传递方向如图中箭头所示。图9所示是车辆在制动或滑行时通过l档能量回收动力传递，动力传递方向如图中箭头所示。
车辆在行驶或制动或滑行时，h档l档同步器25与h档从动齿轮24结合，动力通过输出轴15经电机轴26传递至驱动电机32，对驱动电机32的电能存储器进行充电，实现行驶充电动力传递。
车辆制动或滑行时，驱动电机32可啮合h档或l档，以充电模式工作，将制动或滑行能量转化为电能存储到电能存储器中，既可为后续驱动电机32的工作提供动力，又可以为车辆其他电器工作提供电源，实现能量回收，提高燃油经济性。
请参见附图7，h档l档同步器25与h档从动齿轮24结合，断开其他档位同步器，驱动电机32将动力通过电机轴26经h档主动齿轮23传递至h档从动齿轮24，并通过输出轴15输出，可实现驱动电机32以h档进行纯电力模式动力传递，有效提高了车辆行驶平顺性和燃油经济性，动力传递方向如图中箭头所示。
同样的，也可通过h档l档同步器25与l档从动齿轮28结合，断开其他档位同步器，驱动电机32将动力通过电机轴26经l档主动齿轮27传递至l档从动齿轮28，并通过输出轴15输出，可实现驱动电机32以l档进行纯电力模式动力传递。
请参见附图10，驱动电机32与c档从动齿轮29连接，c档主动齿轮30与c档从动齿轮29啮合并通过c档同步器31经输入轴2连接到离合器1，驱动电机32输出扭矩和转速带动输入轴2转动，输入轴2将动力传递至离合器1，离合器1带动发动机飞轮转动，实现发动机启动，动力传递方向如图中箭头所示。驱动电机32可取代启动电机，实现启动车辆的功能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。