一种混合动力总成及其换挡方法技术

本发明专利技术公开了一种混合动力总成，包括发动机、电机、变速箱和换挡执行机构，变速箱包括第一输入轴、第二输入轴、输出轴和中间轴，发动机通过离合器连接于第一输入轴，第一输入轴固连有输入齿轮和直接挡结合齿，输出轴上固连有电机直驱结合齿并空套有至少一个挡位齿轮，直接挡结合齿和各挡位齿轮结合齿均可通过其对应的同步器与输出轴连接；电机转子轴和第二输入轴固连且均空套在输出轴外侧；第二输入轴上空套有耦合齿轮，第二输入轴可通过与其常连的滑套实现与电机直驱结合齿和耦合齿轮结合齿的接合与分离；耦合齿轮与中间轴的第三齿轮的传动比大于输入齿轮与中间轴的第一齿轮的传动比。本发明专利技术还公开了一种混合动力总成的换挡方法。

A Hybrid Power Assembly and Its Shifting Method

The invention discloses a hybrid power assembly, which comprises an engine, a motor, a gearbox and a shift actuator. The gearbox comprises a first input shaft, a second input shaft, an output shaft and a middle shaft. The engine is connected to the first input shaft through a clutch. The first input shaft is fixed with an input gear and a direct gear combination tooth, and the output shaft is fixed with a motor direct drive combination tooth and an empty sleeve to the first input shaft. Less than one gear, the direct gear combination teeth and each gear combination teeth can be connected with the output shaft through its corresponding synchronizer; the motor rotor shaft and the second input shaft are fixed and hollow sleeve are outside the output shaft; the second input shaft is hollow with coupling gears, and the second input shaft can be connected with the motor direct drive combination teeth and the coupling gear combination teeth through the sliding sleeve which is often connected. Separation; the transmission ratio of the third gear between the coupling gear and the intermediate shaft is larger than that of the first gear between the input gear and the intermediate shaft. The invention also discloses a shift method for a hybrid power assembly.

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力总成及其换挡方法
本专利技术涉及混合动力车辆
，尤其涉及一种混合动力总成及其换挡方法。
技术介绍
目前市场上公交车用混合动力系统技术路线主要有并联系统和混联系统两种。混联系统包含串联、并联和混联三种模式，可优化发动机工作区间，节油率相对较高，但其控制较为复杂。市场上大部分混联系统采用电机直接驱动车辆，动力性能一般，且采用大扭矩驱动电机，成本较高；部分混联系统，在发电机和驱动电机之间增加四挡变速箱，改善发动机工况，动力性能有所提升，但系统结构复杂，系统重量和体积相对较大，成本较高。因为电机直驱，能量回收时电机不能保证始终处于高效区间。现有混联系统选用大主减，车桥效率低。并联系统根据电机在动力系统中的布置位置主要分为两种：一种是电机布置在变速箱之前，发动机和电机并联后通过变速箱驱动车辆，动力性较好，但换挡过程中会出现动力中断；一种是电机布置在变速箱之后，发动机通过变速箱变速变扭后与电机并联，换挡时动力不中断，但动力性较差，且采用大扭矩驱动电机，系统质量和体积较大，成本较高，电机工作转速范围大，经济性差。电机经过齿轮减速后与变速箱输出端耦合的改进方案，虽然可以降低电机的扭矩需求，但使电机的工作转速范围更大，经济性更差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种混合动力总成及其换挡方法，相对于目前发动机与电机动力耦合后经变速箱驱动车辆的技术方案，本方案可以解决前者换挡动力中断的问题；相对于目前电机布置在变速箱输出端的技术方案，本方案可以解决前者需要电机扭矩大、工作转速范围宽，从而导致电机和电池系统成本高的问题，并提高电机功率的利用率。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种混合动力总成，包括发动机、电机、变速箱和换挡执行机构，其中，所述发动机通过离合器连接于所述变速箱的第一输入轴，所述第一输入轴固连有输入齿轮和直接挡结合齿，所述输入齿轮与中间轴的第一齿轮常啮合；所述变速箱的输出轴上空套有至少一个挡位齿轮，所述挡位齿轮固连有挡位齿轮结合齿，所述挡位齿轮与所述中间轴上对应的第二齿轮常啮合，所述直接挡结合齿可通过同步器与所述输出轴连接，所述挡位齿轮结合齿可通过对应的挡位同步器与所述输出轴连接；电机转子轴和所述变速箱的第二输入轴均空套在所述输出轴外侧，并且所述电机转子轴与所述第二输入轴固连；所述输出轴固连有电机直驱结合齿，所述第二输入轴上空套有耦合齿轮，所述耦合齿轮固连有耦合齿轮结合齿，所述耦合齿轮与所述中间轴的第三齿轮常啮合，所述第二输入轴常连有滑套并且可通过所述滑套实现与所述电机直驱结合齿和所述耦合齿轮结合齿的接合与分离；所述耦合齿轮与所述第三齿轮的传动比大于所述输入齿轮与所述第一齿轮的传动比；所述换挡执行机构用于控制所述同步器和所述滑套分别动作。优选地，在上述混合动力总成中，所述挡位齿轮包括一个一挡齿轮，所述一挡齿轮固连有一挡齿轮结合齿，所述一挡齿轮与所述第二齿轮常啮合，所述一挡齿轮结合齿可通过所述同步器与所述输出轴连接。优选地，在上述混合动力总成中，所述输出轴前端通过轴承支撑在所述输入齿轮的轴承孔中。优选地，在上述混合动力总成中，所述变速箱包括两个所述中间轴。优选地，在上述混合动力总成中，所述换挡执行机构为电控换挡执行机构，或液压换挡执行机构，或气动换挡执行机构。本专利技术提供的混合动力总成，包括发动机、电机、变速箱和换挡执行机构，变速箱包括第一输入轴、第二输入轴、输出轴和中间轴，发动机通过离合器连接于第一输入轴，第一输入轴固连有输入齿轮和直接挡结合齿，输出轴上固连有电机直驱结合齿并空套有至少一个挡位齿轮，直接挡结合齿和各挡位齿轮结合齿均可通过其对应的同步器与输出轴连接；电机转子轴和第二输入轴固连且均空套在输出轴外侧；第二输入轴上空套有耦合齿轮，第二输入轴可通过与其常连的滑套实现与电机直驱结合齿和耦合齿轮结合齿的接合与分离；耦合齿轮与中间轴的第三齿轮的传动比大于输入齿轮与中间轴的第一齿轮的传动比。本方案中的复合式变速箱为发动机和电机两个动力源提供了两套变速箱系数，扩大了电机和发动机的选型匹配范围，优化了电机和发动机工况，提高了电机速比，使得动力系统的匹配和优化均可最大化；本方案将动力耦合机构与变速箱集成在一起，提高了结构紧凑度；实现舒适性、动力性和经济性兼顾。本专利技术还提供了一种用于上述混合动力总成的换挡方法，其具体的换挡方法如下：当车速达到换挡车速，所述电机清扭，所述换挡执行机构操纵所述滑套摘挡至空挡位置，所述电机调速使所述第二输入轴转速与所述输出轴转速绝对值差小于标定值，所述换挡执行机构操纵所述滑套挂挡至所述电机直驱结合齿，所述电机开始增加输出扭矩，同时所述发动机清扭，然后分离所述离合器，所述换挡执行机构操纵所述同步器摘挡并挂入目标挡位的所述挡位齿轮结合齿，再接合所述离合器；所述发动机开始增加扭矩，同时所述电机开始降低扭矩，当电机扭矩降低至标定值以下后，所述换挡执行机构操纵所述滑套摘挡至空挡位置，所述电机调速使所述第二输入轴转速与所述输出轴转速与电机目标挡位速比之乘积的绝对值差小于标定值，所述换挡执行机构操纵所述滑套向后挂挡至电机目标挡位驱动位置，所述电机根据整车策略要求增加扭矩或空转。本方案在换挡过程中，通过换挡执行机构操纵滑套使电机直接驱动车辆，避免动力中断；同时，电机需求扭矩因多挡变速增扭而降低要求，从而有助于实现轻量化和减少体积，提高功率利用率；优化了电机的工况点和经济性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术具体实施例中的混合动力总成的原理示意图；图2为本专利技术具体实施例中的电机单独驱动模式I的功率流示意图；图3为本专利技术具体实施例中的电机单独驱动模式II一挡时的功率流示意图；图4为本专利技术具体实施例中的电机单独驱动模式II二挡时的功率流示意图；图5为本专利技术具体实施例中的发动机单独驱动模式一挡时的功率流示意图；图6为本专利技术具体实施例中的发动机单独驱动模式二挡时的功率流示意图；图7为本专利技术具体实施例中的共同驱动模式的第一种功率流示意图；图8为本专利技术具体实施例中的共同驱动模式的第二种功率流示意图；图9为本专利技术具体实施例中的共同驱动模式的第三种功率流示意图；图10为本专利技术具体实施例中的共同驱动模式的第四种功率流示意图；图11为本专利技术具体实施例中的升挡时的混合动力总成输出扭矩及发动机和电机输出扭矩变化示意图。图1至图10中：1-第一输入轴、2-离合器、3-输入齿轮、4-第一齿轮、5-中间轴、6-一挡齿轮、7-第二齿轮、8-电机直驱结合齿、9-滑套、10-耦合齿轮结合齿、11-第三齿轮、12-耦合齿轮、13-电机转子轴、14-电机、15-输出轴、16-第二输入轴、17-换挡执行机构、18-一挡齿轮结合齿、19-同步器、20-直接挡结合齿。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力总成，其特征在于，包括发动机、电机(14)、变速箱和换挡执行机构(17)，其中，所述发动机通过离合器(2)连接于所述变速箱的第一输入轴(1)，所述第一输入轴(1)固连有输入齿轮(3)和直接挡结合齿(20)，所述输入齿轮(3)与中间轴(5)的第一齿轮(4)常啮合；所述变速箱的输出轴(15)上空套有至少一个挡位齿轮，所述挡位齿轮固连有挡位齿轮结合齿，所述挡位齿轮与所述中间轴(5)上对应的第二齿轮(7)常啮合，所述直接挡结合齿(20)可通过同步器(19)与所述输出轴(15)连接，所述挡位齿轮结合齿可通过对应的挡位同步器与所述输出轴(15)连接；电机转子轴(13)和所述变速箱的第二输入轴(16)均空套在所述输出轴(15)外侧，并且所述电机转子轴(13)与所述第二输入轴(16)固连；所述输出轴(15)固连有电机直驱结合齿(8)，所述第二输入轴(16)上空套有耦合齿轮(12)，所述耦合齿轮(12)固连有耦合齿轮结合齿(10)，所述耦合齿轮(12)与所述中间轴(5)的第三齿轮(11)常啮合，所述第二输入轴(16)常连有滑套(9)并且可通过所述滑套(9)实现与所述电机直驱结合齿(8)和所述耦合齿轮结合齿(10)的接合与分离；所述耦合齿轮(12)与所述第三齿轮(11)的传动比大于所述输入齿轮(3)与所述第一齿轮(4)的传动比；所述换挡执行机构(17)用于控制所述同步器(19)和所述滑套(9)分别动作。...

【技术特征摘要】
1.一种混合动力总成，其特征在于，包括发动机、电机(14)、变速箱和换挡执行机构(17)，其中，所述发动机通过离合器(2)连接于所述变速箱的第一输入轴(1)，所述第一输入轴(1)固连有输入齿轮(3)和直接挡结合齿(20)，所述输入齿轮(3)与中间轴(5)的第一齿轮(4)常啮合；所述变速箱的输出轴(15)上空套有至少一个挡位齿轮，所述挡位齿轮固连有挡位齿轮结合齿，所述挡位齿轮与所述中间轴(5)上对应的第二齿轮(7)常啮合，所述直接挡结合齿(20)可通过同步器(19)与所述输出轴(15)连接，所述挡位齿轮结合齿可通过对应的挡位同步器与所述输出轴(15)连接；电机转子轴(13)和所述变速箱的第二输入轴(16)均空套在所述输出轴(15)外侧，并且所述电机转子轴(13)与所述第二输入轴(16)固连；所述输出轴(15)固连有电机直驱结合齿(8)，所述第二输入轴(16)上空套有耦合齿轮(12)，所述耦合齿轮(12)固连有耦合齿轮结合齿(10)，所述耦合齿轮(12)与所述中间轴(5)的第三齿轮(11)常啮合，所述第二输入轴(16)常连有滑套(9)并且可通过所述滑套(9)实现与所述电机直驱结合齿(8)和所述耦合齿轮结合齿(10)的接合与分离；所述耦合齿轮(12)与所述第三齿轮(11)的传动比大于所述输入齿轮(3)与所述第一齿轮(4)的传动比；所述换挡执行机构(17)用于控制所述同步器(19)和所述滑套(9)分别动作。2.根据权利要求1所述的混合动力总成，其特征在于，所述挡位齿轮包括一个一挡齿轮(6)，所述一挡齿轮(6)固连有一挡齿轮结合齿(18)，所述一挡齿轮(6)与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂经良，陈国涛，李俊涛，宋旭滨，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37