CN110733332B - 一种基于amt的混合动力系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车换挡技术领域，尤其涉及一种基于AMT的混合动力系统及控制方法，该系统包括发动机、电机、变速箱和换挡辅助机构；变速箱包括输入轴、电机轴、常啮齿轮轴、输出轴和中间轴；发动机通过输入轴经第一离合器与电机轴连接；电机通过电机轴经第一常啮主动齿轮、第二离合器与常啮齿轮轴连接；中间轴上固连有至少一个挡位主动齿轮，输出轴上空套有至少一个挡位从动齿轮，各挡位对应的挡位主、从动齿轮常啮合；换挡辅助机构包括有换挡传动轴，换挡传动轴固连有至少一个换挡辅助主动齿轮，与对应空套在输出轴上换挡辅助从动齿轮常啮合。本发明中动力可在发动机和电机间根据工况需求自由切换，既满足环保排放的要求，还确保续航里程不受限制。

Description

一种基于AMT的混合动力系统及控制方法
技术领域
本发明涉及机动车换挡技术领域，尤其涉及一种基于AMT的混合动力系统及控制方法。
背景技术
随着石油资源的减少及汽车环保排放要求的提高，传统内燃机动力的汽车已经无法满足环保排放的要求，电动车虽然可以满足汽车环保排放的要求，但在电池功率密度及成本还未得到较大突破的前提下，续航里程为电动车的最大弱点，混合动力作为现阶段汽车的最佳动力配置，既能满足汽车环保排放的要求，又能确保汽车的续航里程不受限制。目前换挡无动力中断的变速传动方案有无级自动变速箱CVT、双离合器自动变速箱DCT等，这些变速箱采用金属带或离合器摩擦传动，成本较高且传动效率较低，其中电控机械式自动变速箱AMT具有传动效率高的优点，但是电控机械式自动变速箱AMT只匹配单一的传统内燃机动力，无法满足汽车环保排放的要求，并且传统电控机械式自动变速箱换挡过程会出现动力中断现象，影响汽车行驶的平顺性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于AMT的混合动力系统及控制方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种基于AMT的混合动力系统。该系统包括发动机、电机、变速箱和换挡辅助机构；
变速箱包括输入轴、电机轴、常啮齿轮轴、输出轴和中间轴；
输入轴固连有第一离合器，发动机通过所述输入轴，经第一离合器与所述电机轴连接；
电机轴固连有第一常啮主动齿轮和第二离合器，电机通过电机轴，经第一常啮主动齿轮、第二离合器与常啮齿轮轴连接；
常啮齿轮轴上固连有第二常啮主动齿轮，中间轴上固连有第二常啮从动齿轮，所述第二常啮从动齿轮与所述第二常啮主动齿轮常啮合；
中间轴上固连有至少一个挡位主动齿轮，输出轴上空套有至少一个挡位从动齿轮，其中各挡位对应的挡位主、从动齿轮常啮合；
换挡辅助机构包括有换挡传动轴，所述换挡传动轴固连有第一常啮从动齿轮和至少一个换挡辅助主动齿轮，第一常啮从动齿轮与第一常啮主动齿轮常啮合；
输出轴固连有第三离合器和空套有至少一个换挡辅助从动齿轮，对应换挡辅助从动齿轮与换挡辅助主动齿轮常啮合。
根据本发明，中间轴上由左向右依次固连有一挡位主动齿轮、三挡位主动齿轮、二挡位主动齿轮、四挡位主动齿轮、五挡位主动齿轮，分别与输出轴上的一挡位从动齿轮、三挡位从动齿轮、二挡位从动齿轮、四挡位从动齿轮、五挡位从动齿轮常啮合。
根据本发明，变速箱还包括同步器，同步器由接合套和花键毂组成，各同步器内的接合套设有内花键，花键毂设有外花键，花键毂的外齿与接合套的内花键滑动连接，且接合套沿花键毂轴向左右移动。
根据本发明，所述同步器包括一-三挡位同步器、二-四挡位同步器、五挡位同步器。所述输出轴与三个所述同步器中的第一花键毂、第二花键毂和第三花键毂花键连接。
根据本发明，第一花键毂外花键与第一接合套内花键滑动连接，第一接合套沿第一花键毂外花键轴向左右移动，且可分别与一挡位从动齿轮外花键、三挡位从动齿轮外花键滑动连接。
根据本发明，第二花键毂外花键与第二接合套内花键滑动连接，第二接合套沿第二花键毂外花键轴向左右移动，可分别与二挡位从动齿轮外花键、四挡位从动齿轮外花键滑动连接。
根据本发明，第三花键毂外花键与第三接合套内花键滑动连接，第三接合套沿第三花键毂外花键轴向左右移动，与五挡位从动齿轮外花键滑动连接。
一种控制方法，其用于控制基于AMT的混合动力系统进行换挡，该混动动力系统通过控制离合器工作状态进行动力传输，在换挡过程中，离合器切断原变速齿轮，使动力由电机经换挡辅助机构直接传至输出轴，换挡完成后再切断换挡辅助机构的动力，闭合离合器，动力再由变速箱下一挡位变速齿轮传递动力。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的基于AMT的混合动力系统对传统AMT动力系统进行设计改变，增加了一台电机及换挡辅助传动装置。动力可以在发动机和电机之间根据工况需求自由切换，既能满足环保排放的要求，也能确保续航里程不受限制。换挡辅助机构相比于目前的换挡无动力中断的无级自动变速箱CVT和双离合自动变速箱DCT的摩擦传动，结构更简单，传动效率高，而且成本有很大优势，且技术不受制于供应商。
附图说明
图1为本发明具体实施例中的基于AMT的混合动力系统的原理示意图。
【附图标记说明】
1：输入轴；2：电机轴；3：电机；4：第一常啮从动齿轮；5：第二常啮主动齿轮；6：换挡传动轴；7：一挡位从动齿轮；8：第一结合套；9：第一花键毂；10：三挡位从动齿轮；11：二挡位从动齿轮；12：第二结合套；13：第二花键毂；14：四挡位从动齿轮；15：第三结合套；16：第三花键毂；17：五挡位从动齿轮；18：换挡辅助主动齿轮；19：输出轴；20：第三离合器；21：换挡辅助从动齿轮；22：五挡位主动齿轮；23：四挡位主动齿轮；24：二挡位主动齿轮；25：三挡位主动齿轮：26：一挡位主动齿轮；27：中间轴；28：第二常啮从动齿轮；29：常啮齿轮轴；30：第二离合器；31：第一常啮主动齿轮；32：第一离合器。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提供了一种基于AMT的混合动力系统，包括发动机、电机3、变速箱和换挡辅助机构，变速箱包括输入轴1、电机轴2、常啮齿轮轴29、输出轴19和中间轴27，本方案提供的一种基于AMT的混合动力系统还包括诸如轴承、密封、回油等结构或零部件，相关技术为行业一般技术，在此不作赘述。基于AMT的混合动力系统具体实施方案如图1所示。
如图1所示，发动机通过输入轴1，经第一离合器32与变速箱中的电机轴2刚性连接，电机轴2固连有第一常啮主动齿轮31和第二离合器30，第一常啮主动齿轮31通过第二离合器30与常啮齿轮轴29刚性连接，常啮齿轮轴29上固连有第二常啮主动齿轮5，第二常啮主动齿轮5与中间轴27上的第二常啮从动齿轮28啮合。
变速箱内包括变速齿轮，本实施例中的变速齿轮包括一挡位齿轮组、二挡位齿轮组、三挡位齿轮组、四挡位齿轮组、五挡位齿轮组，其中变速齿轮不限于五个挡位齿轮组，可以少于或多余五个挡位齿轮组。每个挡位齿轮组均包括有挡位主动齿轮与挡位从动齿轮。
中间轴27上固连有至少一个挡位主动齿轮，输出轴19上空套有至少一个挡位从动齿轮，其中各挡位对应的挡位主、从动齿轮常啮合。
具体的，本实施例中中间轴27上由左向右依次固连有一挡位主动齿轮26、三挡位主动齿轮25、二挡位主动齿轮24、四挡位主动齿轮23、五挡位主动齿轮22，分别与输出轴19上的一挡位从动齿轮7、三挡位从动齿轮10、二挡位从动齿轮11、四挡位从动齿轮14、五挡位从动齿轮17常啮合。
同步器由接合套和花键毂组成，各同步器内的接合套设有内花键，花键毂设有外花键，花键毂的外花键与接合套的内花键滑动连接，且接合套沿花键毂轴向左右移动。
本实施例中的同步器包括一-三挡位同步器、二-四挡位同步器、五挡位同步器。其中，输出轴19与三个同步器中的第一花键毂9、第二花键毂13和第三花键毂16花键连接。
第一花键毂9外花键与第一接合套8内花键滑动连接，第一接合套8沿第一花键毂9外花键轴向左右移动，且可分别与一挡位从动齿轮7右侧外花键、三挡位从动齿轮10左侧外花键滑动连接；第二花键毂13外花键与第二接合套12内花键滑动连接，第二接合套12沿第二花键毂13外花键轴向左右移动，可分别与二挡位从动齿轮11右侧外花键、四挡位从动齿轮14左侧外花键滑动连接；第三花键毂16外花键与第三接合套15内花键滑动连接，第三接合套15沿第三花键毂16外花键轴向左右移动，与五挡位从动齿轮17左侧外花键滑动连接。
换挡辅助机构包括换挡传动轴6，与第一常啮主动齿轮31常啮合的第一常啮从动齿轮4与换挡传动轴6一端固连，换挡辅助机构中还包括至少一个换挡辅助齿轮，本实施例中，换挡辅助机构仅设有一个换挡辅助齿轮，其中，换挡辅助主动齿轮18与换挡传动轴6另一端固连，与换挡辅助主动齿轮18常啮合的换挡辅助从动齿轮21与输出轴19空套，第三离合器20与输出轴19固连。
一种基于AMT的混合动力系统工作时，根据汽车工况需求，动力可由发动机或电机3单独提供，也可由发动机和电机3共同提供，进而确保汽车动力和燃油经济性始终处于最佳状态，既能满足环保排放的要求，也能确保续航里程不受限制。
动力由发动机提供时，第一离合器32和第二离合器30结合，动力传动路线为：输入轴—第一离合器32—电机轴2—第二离合器30—第二常啮主动齿轮5与第二常啮从动齿轮28—中间轴27—一挡位齿轮组或二挡位齿轮组或三挡位齿轮组或四挡位齿轮组或五挡位齿轮组—输出轴19。
动力由电机3提供时，第二离合器30结合，动力传动路线为：电机3—电机轴2—第二离合器30—第二常啮主动齿轮5与第二常啮从动齿轮28—中间轴27—一挡位齿轮组或二挡位齿轮组或三挡位齿轮组或四挡位齿轮组或五挡位齿轮组—输出轴19。
基于AMT的混合动力系统换挡时，第三离合器20结合，动力传动路线为：电机3—电机轴2—第一常啮主动齿轮31与第一常啮从动齿轮4—换挡传动轴6—换挡辅助主动齿轮18与换挡辅助从动齿轮21—第三离合器20—输出轴19。
本发明的基于AMT的混合动力系统对传统AMT动力系统进行设计改变，动力可以在发动机和驱动电机间根据工况需求自由切换，既能满足环保排放的要求，也能确保续航里程不受限制。基于AMT的混合动力系统换挡时，由离合器切断原变速齿轮，动力由电机经换挡辅助传动装置直接传至输出轴，换挡完成后再切断换挡辅助机构的动力，闭合离合器，动力再由变速箱下一挡位变速齿轮传递动力，换挡过程可以控制离合器工作状态，实现了动力不中断换挡，提升了驾驶的平顺性和舒适性。增加的换挡辅助机构相比于目前的换挡无动力中断的无级自动变速箱CVT和双离合自动变速箱DCT的摩擦传动，结构更简单，传动效率高，而且成本有很大优势，且技术不受制于供应商。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于AMT的混合动力系统，其特征在于：包括发动机、电机(3)、变速箱和换挡辅助机构；
变速箱包括输入轴(1)、电机轴(2)、常啮齿轮轴(29)、输出轴(19)和中间轴(27)；
输入轴(1)固连有第一离合器(32)，发动机通过所述输入轴(1)，经第一离合器(32)与所述电机轴(2)连接；
电机轴(2)固连有第一常啮主动齿轮(31)和第二离合器(30)，电机(3)通过电机轴(2)，经第一常啮主动齿轮(31)、第二离合器(30)与常啮齿轮轴(29)连接；
常啮齿轮轴(29)上固连有第二常啮主动齿轮(5)，中间轴(27)上固连有第二常啮从动齿轮(28)，所述第二常啮从动齿轮(28)与所述第二常啮主动齿轮(5)常啮合；
中间轴(27)上固连有至少一个挡位主动齿轮，输出轴(19)上空套有至少一个挡位从动齿轮，其中各挡位对应的挡位主、从动齿轮常啮合；
换挡辅助机构包括有换挡传动轴(6)，所述换挡传动轴(6)固连有第一常啮从动齿轮(4)和至少一个换挡辅助主动齿轮(18)，第一常啮从动齿轮(4)与第一常啮主动齿轮(31)常啮合；
输出轴(19)固连有第三离合器(20)，且空套有至少一个换挡辅助从动齿轮(21)，对应换挡辅助从动齿轮(21)与换挡辅助主动齿轮(18)常啮合。
2.根据权利要求1所述的基于AMT的混合动力系统，其特征在于：
中间轴(27)上由左向右依次固连有一挡位主动齿轮(26)、三挡位主动齿轮(25)、二挡位主动齿轮(24)、四挡位主动齿轮(23)、五挡位主动齿轮(22)，分别与输出轴(19)上的一挡位从动齿轮(7)、三挡位从动齿轮(10)、二挡位从动齿轮(11)、四挡位从动齿轮(14)、五挡位从动齿轮(17)常啮合。
3.根据权利要求1所述的基于AMT的混合动力系统，其特征在于：
变速箱还包括同步器，同步器由接合套和花键毂组成，各同步器内的接合套设有内花键，花键毂设有外花键，所述花键毂的外花键与所述接合套的内花键滑动连接，且所述接合套沿所述花键毂轴向左右移动。
4.根据权利要求3所述的基于AMT的混合动力系统，其特征在于：
所述同步器包括一-三挡位同步器、二-四挡位同步器、五挡位同步器，所述输出轴(19)与三个所述同步器中的第一花键毂(9)、第二花键毂(13)和第三花键毂(16)花键连接。
5.根据权利要求4所述的基于AMT的混合动力系统，其特征在于：
第一花键毂(9)外花键与第一接合套(8)内花键滑动连接，第一接合套(8)沿第一花键毂(9)外花键轴向左右移动，且可分别与一挡位从动齿轮(7)外花键、三挡位从动齿轮(10)外花键滑动连接。
6.根据权利要求4所述的基于AMT的混合动力系统，其特征在于：
第二花键毂(13)外花键与第二接合套(12)内花键滑动连接，第二接合套(12)沿第二花键毂(13)外花键轴向左右移动，可分别与二挡位从动齿轮(11)外花键、四挡位从动齿轮(14)外花键滑动连接。
7.根据权利要求4所述的基于AMT的混合动力系统，其特征在于：
第三花键毂(16)外花键与第三接合套(15)内花键滑动连接，第三接合套(15)沿第三花键毂(16)外花键轴向左右移动，与五挡位从动齿轮(17)外花键滑动连接。
8.一种控制方法，其用于控制如权利要求1-7任一所述的基于AMT的混合动力系统进行换挡，其特征在于：
该混合动力系统通过控制离合器工作状态进行动力传输，在换挡过程中，离合器切断原变速齿轮，使动力由电机经换挡辅助机构直接传至输出轴，换挡完成后再切断换挡辅助机构的动力，闭合离合器，动力再由变速箱下一挡位变速齿轮传递动力。
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