CN108443491A - 基于amt的双电机双离合混合动力结构及其换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AMT的双电机双离合混合动力结构及其换挡控制方法，本结构包括内燃机和AMT变速器，所述内燃机和AMT变速器的动力输入轴之间依次连接有第一离合、第一电动机和第二离合，所述AMT变速器的动力输出轴之后连接有第二电动机。本方法在车辆行驶过程中换挡时，第二电动机提供动力确保车辆稳定行驶，换挡后电子控制单元控制内燃机或/和第一电动机转速并使内燃机或/和第一电动机转速与AMT变速器的动力输入轴转速相匹配，然后接通第一离合/第二离合；本发明消除了采用AMT的车辆起步和换挡时的顿挫感，不会磨损同步器，换挡时能保持动力不中断，起步容易。

Description

基于AMT的双电机双离合混合动力结构及其换挡控制方法

技术领域

本发明涉及带AMT的汽车，尤其涉及一种基于AMT的双电机双离合混合动力结构及其换挡控制方法。

背景技术

AMT是在传统的手动齿轮式变速器基础上改进而来的，它揉合了AT和MT两者优点的机电液一体化自动变速器；AMT既具有普通自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。它是在现手动变速器上进行改造的，保留了绝大部分原总成部件，只改变其中手动操作系统的换档杆部分，生产继承性好，改造的投入费用少，非常容易被生产厂家接受。

AMT的工作原理：驾驶员通过加速踏板和操纵杆向电子控制单元（ECU）传递控制信号；电子控制单元采集发动机转速传感器、车速传感器等信号，时刻掌握着车辆的行驶状态；电子控制单元根据这些信号按存储于其中的最佳程序，最佳换档规律、离合器模糊控制规律、发动机供油自适应调节规律等，对发动机供油、离合器的分离与结合、变速器换挡三者的动作与时序实现最佳匹配。从而获得优良的燃油经济性和动力性能以及平稳起步与迅速换挡的能力，以达到驾驶员所期望的结果。

综上所述，AMT能根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换档的自动化。因此AMT实际上是由一个电脑来控制一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。

与MT相比，AMT的优势为：1、操作更便捷，智能换挡，驾驶时无需踩离合；2、动力更强，技术与F1赛车同源，驾驶感受更精彩；3、省油约9%，采用微电脑控制系统，换挡时机掌握更精确；4、安全性更优，模仿最优秀驾驶员驾驶，避免错误操作。

与AT相比，AMT的优势为：1、动力更强，传动效率更高；2、省油约20%，手动挡的机械变速，微电脑的智能操控；3、生产成本低，低于30%的成本优势；4、维护成本低，可与MT媲美，较AT更低。

虽然AMT具有上述明显优势，但在现有技术中，AMT结构仍然具有以下缺点：1、当只采用内燃机驱动时，内燃机需要达到一定的转速后通过离合给AMT变速器提供动力，内燃机的动力输出轴与AMT变速器动力输入轴存在转速差，起步时车辆可能会产生明显的顿挫感，起步困难；2、车辆行驶中换挡时需要打开离合，此时车辆存在动力中断的现象；3、车辆行驶中换挡时动力输出轴与AMT变速器动力输入轴存在转速差，同样会产生顿挫感；4、起步或换挡时，由于动力输出轴与AMT变速器动力输入轴存在转速差导致AMT变速器内的同步器磨损较快。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种基于AMT的双电机双离合混合动力结构及其换挡控制方法，其消除了采用AMT的车辆起步和换挡时的顿挫感，不会磨损同步器，换挡时能保持动力不中断，起步容易。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，一种基于AMT的双电机双离合混合动力结构，包括内燃机和AMT变速器，所述内燃机和AMT变速器的动力输入轴之间依次连接有第一离合、第一电动机和第二离合，所述AMT变速器的动力输出轴之后连接有第二电动机。

本结构设置有第一电动机和第二电动机，起步时由第一电动机或/和第二电动机提供动力，由于第一电动机或/和第二电动机从转速零逐步启动，第一电动机的主轴与AMT变速器的动力输入轴之间不存在转速差，第二电动机的驱动轴直接驱动车辆，因此车辆起步时就不存在顿挫感，消除了起步困难的问题。车辆行驶换挡过程中，第一离合/第二离合处于打开状态，此时可以由第二电动机提供动力，保持动力不中断并使车辆稳定行驶。换挡过程中，电子控制单元根据第二电动机转速（或车速）、AMT变速器的动力输入轴和动力输出轴转速比计算出内燃机和/或第一电动机的转速，并控制内燃机和/或第一电动机的转速与AMT变速器的动力输入轴转速相同，然后接通第一离合/第二离合，由于内燃机和/或第一电动机和AMT变速器的动力输入轴转速相同，就不会产生顿挫感，同时，AMT变速器内的同步器也不会因为第二电动机的驱动轴与AMT变速器的动力输入轴之间的转速差产生磨损。采用本结构的车辆在行驶过程中，通过换挡，可以使第一电动机一直保持较高的工作效率，达到节能减排的效果。在需要较强动力的路段行驶时，内燃机、第一电动机和第二电动机可以同时工作，确保车辆有足够的动力。

进一步地，本发明所述第一电动机与第二离合之间设置有连接轴，第一电动机与连接轴一端联接，连接轴另一端与第二离合联接；在连接轴外设置有连接套，所述连接套和连接轴之间设有轴承；连接套一端和第一电动机壳体固定，连接套另一端和AMT变速器壳体固定。本结构中第二离合位于AMT变速器内部，第一电动机驱动连接轴在连接套内旋转，连接轴旋转后带动第二离合旋转。

进一步地，本发明所述连接套一端通过电机连接板和第一电动机壳体固定，连接套另一端通过变速器连接板和AMT变速器壳体固定。

进一步地，本发明所述电机连接板或/和变速器连接板与连接套一体成型。进一步地，本发明所述电机连接板和变速器连接板通过连接部件与连接套可拆卸地连接。

进一步地，本发明所述连接套两端具有连接用法兰盘，电机连接板和变速器连接板通过连接螺栓可拆卸地连接于法兰盘上。

进一步地，本发明在连接套和连接轴之间设有防溜车的单向离合器，所述轴承为左右两组，单向离合器位于两组轴承之间。

进一步地，本发明所述连接轴表面设有限位轴肩，两组轴承和单向离合器通过限位轴肩实现在连接轴表面的限位。

第二方面，一种采用上述基于AMT的双电机双离合混合动力结构的换挡控制方法，包括如下步骤：

步骤一，判断驱动方式；

步骤二，给第二电动机供电，根据驱动方式打开第一离合/第二离合；

步骤三，步骤二后换挡，同时根据步骤一判断结果电子控制单元控制内燃机或/和第一电动机转速并使内燃机或/和第一电动机转速与AMT变速器的动力输入轴转速相匹配；

步骤四，接通第一离合/第二离合；

步骤五，停止给第二电动机供电。

进一步地，本发明所述步骤一中驱动方式包括以下三种：方式一、第一电动机与内燃机同时驱动；方式二、仅第一电动机驱动，方式三、仅内燃机驱动；采用方式一和方式二时，步骤二中打开第二离合，采用方式三时，步骤二中打开第一离合。

相比现有技术，本发明的有益效果主要体现在：

1、本结构设置有第一电动机和第二电动机，起步时由第一电动机或/和第二电动机提供动力，由于第一电动机或/和第二电动机从转速零逐步启动，第一电动机的主轴与AMT变速器的动力输入轴之间不存在转速差，第二电动机的驱动轴直接驱动车辆，因此车辆起步时就不存在顿挫感，消除了起步困难的问题，而且在起步困难的路面（如坡道）双电机启动时动力较强；

2、采用本结构的车辆行驶换挡过程中，第一离合/第二离合处于打开状态，此时由第二电动机提供动力，保持动力不中断并使车辆稳定行驶；

3、采用本结构车辆换挡过程中，电子控制单元根据第二电动机转速（或车速）、AMT变速器的动力输入轴和动力输出轴转速比计算出内燃机和/或第一电动机的转速，并控制内燃机和/或第一电动机的转速与AMT变速器的动力输入轴转速相同，然后接通第一离合/第二离合，由于内燃机和/或第一电动机和AMT变速器的动力输入轴转速相同，就不会产生顿挫感，同时，AMT变速器内的同步器也不会因为第二电动机的驱动轴与AMT变速器的动力输入轴之间的转速差产生磨损；

4、采用本结构的车辆在行驶过程中，通过换挡，可以使第一电动机保持较高的工作效率，达到节能减排的效果；

5、采用本结构车辆在需要较强动力的路段行驶时，内燃机、第一电动机和第二电动机可以同时工作，确保车辆有足够的动力。

附图说明

图1为本发明实施例的基于AMT的双电机双离合混合动力结构示意图；

图2为本发明实施例的连接轴和连接套位置关系示意图；

图3为基于AMT的双电机双离合混合动力结构的换挡控制方法流程图。

附图中，1-内燃机；2-第一离合；3-第一电动机；4-第二离合；5-AMT变速器；6-第二电动机；7-连接轴；8-连接套；

71-第一轴承；72-第二轴承；73-单向离合器；81-电机连接板；82-变速器连接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本实施例的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，内燃机1和AMT变速器5的动力输入轴之间依次连接有第一离合2、第一电动机3和第二离合4，所述AMT变速器5的动力输出轴之后连接有第二电动机6。

如图1所示，本结构设置有第一电动机3和第二电动机6，起步时由第一电动机3或/和第二电动机6提供动力，由于第一电动机3或/和第二电动机6从转速零逐步启动，第一电动机3的主轴与AMT变速器5的动力输入轴之间不存在转速差，第二电动机6的驱动轴直接驱动车辆，因此车辆起步时就不存在顿挫感，消除了起步困难的问题，而且在起步困难的路面（如坡道）双电机启动时动力较强。车辆行驶换挡过程中，第一离合2/第二离合4处于打开状态，此时由第二电动机6提供动力，保持动力不中断并使车辆稳定行驶。换挡过程中，电子控制单元根据第二电动机6转速（或车速）、AMT变速器5的动力输入轴和动力输出轴转速比计算出内燃机1和/或第一电动机3的转速，并控制内燃机1和/或第一电动机3的转速与AMT变速器5的动力输入轴转速相同，然后接通第一离合2/第二离合4，由于内燃机1和/或第一电动机3和AMT变速器5的动力输入轴转速相同，就不会产生顿挫感，同时，AMT变速器5内的同步器也不会因为第一电动机3的主轴与AMT变速器5的动力输入轴之间的转速差产生磨损。采用本结构的车辆在行驶过程中，通过换挡，可以使第一电动机3一直保持较高的工作效率，达到节能减排的效果。在需要较强动力的路段行驶时，内燃机1、第一电动机3和第二电动机6可以同时工作，确保车辆有足够的动力，具体地，采用本结构的AMT变速器5甚至可以取消同步器。

本结构消除了AMT的固有缺陷并完美保留了AMT的优点，其省油的特点适合于我国大、中巴与载重车应用，在实际应用中具有深远的意义。

如图2所示，本实施例中第二离合4位于AMT变速器5内部，第一电动机3与第二离合4之间设置有连接轴7，第一电动机3与连接轴7一端联接，连接轴7另一端与第二离合4联接；在连接轴7外设置有连接套8，所述连接套8和连接轴7之间设有第一轴承71和第二轴承72；连接套8一端和第一电动机3壳体固定，连接套8另一端和AMT变速器5壳体固定。本结构中第一电动机3驱动连接轴7在连接套8内旋转，连接轴7旋转后带动第二离合4旋转。具体地，第二离合4也可以独立于AMT变速器5之外，但必须设置在第一电动机3 和AMT变速器5的动力输入轴之间。

如图2所示，本实施例中连接套8一端通过电机连接板81和第一电动机3壳体固定，连接套8另一端通过变速器连接板82和AMT变速器5壳体固定，连接套8两端具有连接用法兰盘，电机连接板81和变速器连接板82通过连接螺栓可拆卸地连接于法兰盘上。连接套8一端通过电机连接板81和第一电动机3壳体固定，连接套8另一端通过变速器连接板82和AMT变速器5壳体固定。具体地，电机连接板81和/或变速器连接板82与连接套8可以设计成一体成型结构，只要方便安装即可。

如图2所示，本实施例中，在连接套8和连接轴7之间设有防溜车的单向离合器73，所述单向离合器73位于第一轴承71和第二轴承72之间。连接轴7表面设有限位轴肩，第一轴承71、第二轴承72和单向离合器73通过限位轴肩实现在连接轴7表面的限位。

如图3所示，本实施例中，正常情况下车辆行驶时驱动方式包括以下三种：方式一、第一电动机3与内燃机1同时驱动；方式二、仅第一电动机3驱动；方式三、仅内燃机1驱动。

车辆行驶时驱动方式采用方式一时，换挡控制方法包括如下步骤：

步骤S101，给第二电动机6供电，打开第二离合4；

步骤S102，步骤S101后换挡，同时电子控制单元控制内燃机1和第一电动机3转速并使内燃机1和第一电动机3转速与AMT变速器5的动力输入轴转速相匹配；

步骤S103，接通第二离合4；

步骤S104，停止给第二电动机6供电。

车辆行驶时驱动方式采用方式二时，换挡控制方法包括如下步骤：

步骤S201，给第二电动机6供电，打开第二离合4；

步骤S202，步骤S201后换挡，同时电子控制单元控制第一电动机3转速并使第一电动机3转速与AMT变速器5的动力输入轴转速相匹配；

步骤S203，接通第二离合4；

步骤S204，停止给第二电动机6供电。

车辆行驶时驱动方式采用方式三时，换挡控制方法包括如下步骤：

步骤S301，给第二电动机6供电，打开第一离合2；

步骤S302，步骤S301后换挡，同时电子控制单元控制内燃机1转速并使内燃机1转速与AMT变速器5的动力输入轴转速相匹配；

步骤S303，接通第一离合2；

步骤S304，停止给第二电动机6供电。

本实施例中，驱动方式采用方式二时，第一离合2处于打开状态，防止第一电动机3带动内燃机1空转。具体地，第二电动机6和第一电动机3功率相匹配，在正常情况下，第二电动机6和第一电动机3均能独自驱动车辆稳定运行。一般情况下第二电动机6只在起步或换挡时接通电源给车辆提供动力；车辆运行时，第二电动机6也可一直接通电源给车辆提供动力，只在停车时停止供电。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于AMT的双电机双离合混合动力结构，包括内燃机和AMT变速器，其特征在于：所述内燃机和AMT变速器的动力输入轴之间依次连接有第一离合、第一电动机和第二离合，所述AMT变速器的动力输出轴之后连接有第二电动机。

2.根据权利要求1所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：所述第一电动机与第二离合之间设置有连接轴，第一电动机与连接轴一端联接，连接轴另一端与第二离合联接；在连接轴外设置有连接套，所述连接套和连接轴之间设有轴承；连接套一端和第一电动机壳体固定，连接套另一端和AMT变速器壳体固定。

3.根据权利要求2所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：所述连接套一端通过电机连接板和第一电动机壳体固定，连接套另一端通过变速器连接板和AMT变速器壳体固定。

4.根据权利要求3所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：所述电机连接板或/和变速器连接板与连接套一体成型。

5.根据权利要求3所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：所述电机连接板和变速器连接板通过连接部件与连接套可拆卸地连接。

6.根据权利要求5所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：所述连接套两端具有连接用法兰盘，电机连接板和变速器连接板通过连接螺栓可拆卸地连接于法兰盘上。

7.根据权利要求2所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：在连接套和连接轴之间设有防溜车的单向离合器，所述轴承为左右两组，单向离合器位于两组轴承之间。

8.根据权利要求7所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构，其特征在于：所述连接轴表面设有限位轴肩，两组轴承和单向离合器通过限位轴肩实现在连接轴表面的限位。

9.一种基于AMT的双电机双离合混合动力结构的换挡控制方法，采用权利要求1~8任一项所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构换挡，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，判断驱动方式；

步骤S2，给第二电动机供电，根据驱动方式打开第一离合/第二离合；

步骤S3，步骤S2后换挡，同时根据步骤S1判断结果电子控制单元控制内燃机或/和第一电动机转速并使内燃机或/和第一电动机转速与AMT变速器的动力输入轴转速相匹配；

步骤S4，接通第一离合/第二离合；

步骤S5，停止给第二电动机供电。

10.根据权利要求9所述的基于AMT的双电机双离合混合动力结构的换挡控制方法，其特征在于：步骤S1中驱动方式包括以下三种：方式一、第一电动机与内燃机同时驱动；方式二、仅第一电动机驱动；方式三、仅内燃机驱动；采用方式一和方式二时，步骤S2中打开第二离合，采用方式三时，步骤S2中打开第一离合。