CN111907320A - 一种混合动力变速器、控制方法及车辆 - Google Patents

一种混合动力变速器、控制方法及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种混合动力变速器、控制方法及车辆，变速器包括发动机、差速器总成、电机、传动机构以及与电机连接的电池，传动机构包括与差速器总成连接的动力输出轴、与发动机连接的双离合器、与双离合器连接的动力输入轴组件、耦合连接在动力输出轴和动力输入轴组件之间的多组档位齿轮副、以及设置在动力输出轴上用于实现档位同步的档位同步器，电机通过传动组件与动力输入轴组件连接。本发明通过采用双离合器和同步器来实现模式切换，简化系统结构，缩短变速器总长；此外还通过设置特定的传动机构来搭配双离合器、同步器、发动机和电机，使驱动方式搭配更加多样化，使系统具备提高燃油经济性所需要的全部功能，从而有效提高车辆燃油经济性。

Description

一种混合动力变速器、控制方法及车辆
技术领域
本发明涉及混合动力技术领域，特别涉及一种混合动力变速器、控制方法及车辆。
背景技术
当今世界面临能源匮乏和环境恶化两大挑战，传统燃油车正受到石油危机和环境恶化的严重困扰，节能减排逐渐成为汽车行业的焦点。混合动力汽车的产生为缓解能源匮乏和环境恶化带来新的希望。
其中，混合动力变速器是混合动力汽车的核心部件，是混合动力汽车的动力来源。在混合动力变速器当中，一般包括电机和发动机，电机采用纯电驱动，发动机采用燃油驱动，两者相互配合形成混合动力汽车的多样驱动方式。
然而，现有技术当中，目前大多数混合动力变速器都是在传统多档位变速器基础上变形或改进而来，普遍存在结构复杂，变速器总成较长，对车辆燃油经济性提高有限等问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种混合动力变速器、控制方法及车辆，以解决现有技术当中的混合动力变速器对车辆燃油经济性提高有限的技术问题。
根据本发明实施例当中的一种混合动力变速器，包括发动机、差速器总成、电机、传动机构以及与所述电机连接的电池，所述传动机构包括与所述差速器总成连接的动力输出轴、与所述发动机连接的双离合器、与所述双离合器连接的动力输入轴组件、耦合连接在所述动力输出轴和所述动力输入轴组件之间的多组档位齿轮副、以及设置在所述动力输出轴上用于实现档位同步的档位同步器，所述电机通过传动组件与所述动力输入轴组件连接。
进一步地，所述传动机构还包括与所述差速器总成连接的倒档轴、耦合连接在所述动力输出轴和所述倒档轴之间的至少一倒挡齿轮副、以及设置于所述倒档轴上用于倒挡同步的倒档同步器，所述倒挡齿轮副与所述档位齿轮副一对一耦合连接。
进一步地，所述动力输入轴组件包括内外嵌套设置的内输入轴及外输入轴，所述双离合器包括与所述发动机连接的内离合器和外离合器，所述内输入轴和所述外输入轴分别与所述内离合器和所述外离合器连接，所述多组档位齿轮副分布在所述内输入轴和所述外输入轴上。
进一步地，所述多组档位齿轮副包括与所述外输入轴连接的一档齿轮副和三档齿轮副、以及与所述内输入轴连接的二档齿轮副和四档齿轮副。
进一步地，所述档位同步器包括设置在所述二档齿轮副和所述四档齿轮副之间的2/4档同步器、以及设置在所述一档齿轮副和所述三档齿轮副之间的1/3档同步器。
进一步地，所述倒挡齿轮副的数量为一个，且所述倒挡齿轮副与所述一档齿轮副连接。
进一步地，所述传动组件包括设置在所述电机的驱动轴上的主动齿轮、设置在所述动力输入轴组件上的从动齿轮、以及耦合连接在所述主动齿轮和所述从动齿轮之间的惰轮组件。
进一步地，所述倒档轴和所述动力输出轴分别通过一主减主动齿轮与所述差速器总成的主减从动齿轮耦合连接。
本发明实施例还提出一种混合动力变速器的控制方法，用于对上述的混合动力变速器进行控制，所述控制方法包括如下步骤：
获取车辆的状态参数，所述状态参数包括车辆行驶速度、发动机扭矩、电池电量、车辆需求扭矩、电机驱动效率和发动机驱动效率当中的一种或多种；
根据所述车辆的状态参数，相应控制所述混合动力变速器的同步器和/或双离合器结合或分离、以及相应控制所述混合动力变速器的发动机和/或电机启动或停止，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式。
进一步地，所述工作模式包括纯电驱动模式、纯燃油驱动模式、混合驱动模式、制动能量回收模式、停车充电模式、停车冷启动内燃机模式、行进中发电模式、纯电倒挡模式当中的一种或多种。
进一步地，根据所述车辆的状态参数，相应控制所述混合动力变速器的同步器和/或离合器结合或分离，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式的步骤包括：
当所述行驶速度处于预设的低速范围和/或所述行驶速度处于预设的中速范围且电机驱动效率高于发动机一档驱动效率时，控制所述混合动力变速器进入纯电驱动模式；
当所述行驶速度处于预设的高速范围和/或所述行驶速度处于预设的中速范围且电机驱动效率低于发动机驱动效率时，控制所述混合动力变速器进入纯燃油驱动模式；
当所述行驶速度处于预设的中速范围、且车辆需求扭矩高于扭矩阈值时，控制所述混合动力变速器进入混合驱动模式；
当根据所述行驶速度确定车辆处于停车状态、且电池电量低于电量阈值时，控制所述混合动力变速器进入停车充电模式；
当系统满足制动能量回收条件时，控制所述混合动力变速器进入制动能量回收模式。
进一步地，所述方法还包括：
当处于纯燃油驱动模式下、且所述发动机的驱动效率低于效率阈值时，将所述发动机的扭矩提高至预设的高效区间内。
本发明实施例还提出一种车辆，包括：上述的混合动力变速器；以及
控制器，与所述混合动力变速器的同步器、双离合器、发动机和电机连接，用于获取车辆的状态参数，并根据所述车辆的状态参数，相应控制所述混合动力变速器的同步器和/或双离合器结合或分离、以及相应控制所述混合动力变速器的发动机和/或电机启动或停止，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式。
与现有技术相比：通过采用双离合器和同步器来实现模式切换，简化系统结构，缩短变速器总长；此外还通过设置特定的传动机构来搭配双离合器、同步器、发动机和电机，使驱动方式搭配更加多样化，系统的工作模式可以进一步细化，使系统具备提高燃油经济性所需要的全部功能，从而有效提高车辆燃油经济性。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的混合动力变速器的结构示意图；
图2-图35为本发明第一实施例中的混合动力变速器在不同工种模式下的能源传递路径示意图；
图36为本发明实施例提供的无机械倒档的混合动力变速器的结构示意图；
图37为本发明实施例提供的电机特性曲线；
图38为本发明第二实施例中的混合动力变速器的控制方法的流程图；
图39为本发明第三实施例中的车辆的结构框图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的混合动力变速器，包括发动机220、差速器总成130、电机210、传动机构以及与电机210连接的电池260，其中：
传动机构包括与差速器总成130连接的动力输出轴108、与发动机220连接的双离合器270、与双离合器270连接的动力输入轴组件、耦合连接在动力输出轴108和动力输入轴组件之间的多组档位齿轮副、以及设置在动力输出轴108上用于实现档位同步的档位同步器。电机210通过传动组件与动力输入轴组件连接。
具体地，动力输入轴组件包括内外嵌套设置的内输入轴101及外输入轴102，双离合器270包括与发动机220连接的内离合器和外离合器，内输入轴101和外输入轴102分别与内离合器和外离合器连接，多组档位齿轮副分布在内输入轴101和外输入轴102上。示例而非限定，在本实施例当中，多组档位齿轮副包括与外输入轴102连接的一档齿轮副和三档齿轮副、以及与内输入轴101连接的二档齿轮副和四档齿轮副，即本实施例当中的混合动力变速器具有四个自然档位。其中，二档齿轮副、四档齿轮副、三档齿轮副和一档齿轮副朝靠近发动机220的方向依次布置。
如图1所示，具体地，一档齿轮副包括设置于外输入轴102上的一档输入齿轮104、以及设置在动力输出轴108上的一档输出齿轮115，一档输入齿轮104与一档输出齿轮115啮合连接；二档齿轮副包括设置于内输入轴101上的二档输入齿轮107、以及设置在动力输出轴108上的二档输出齿轮109，二档输入齿轮107与二档输出齿轮109啮合连接；三档齿轮副包括设置于外输入轴102上的三档输入齿轮105、以及设置在动力输出轴108上的三档输出齿轮112，三档输入齿轮105与三档输出齿轮112啮合连接；四档齿轮副包括设置于内输入轴101上的四档输入齿轮106、以及设置在动力输出轴108上的四档输出齿轮111，四档输入齿轮106与四档输出齿轮111啮合连接。本实施例为了结合具体示例来详细说明本混合动力变速器，但本发明不限于此，在其它实施例当中，混合动力变速器还可以包括比四个自然档位更多或更少的档位，例如还可以设置三组档位齿轮副，使混合动力变速器具有三个自然档位。
为了实现四个档位之间的切换，档位同步器相应包括设置在二档齿轮副和四档齿轮副之间的2/4档同步器110、以及设置在一档齿轮副和三档齿轮副之间的1/3档同步器113，2/4档同步器110和1/3档同步器113均设置于动力输出轴108上，2/4档同步器110可选择与二档输出齿轮109或四档输出齿轮111耦合，以实现2/4档同步，1/3档同步器113可选择与一档输出齿轮115或三档输出齿轮112耦合，以实现1/3档同步。在具体实施时，1/3档同步器113和2/4档同步器110均可以为爪形同步器。
如图1所示，传动组件包括设置在电机210的驱动轴211上的主动齿轮212、设置在外输入轴102上的从动齿轮103、以及耦合连接在主动齿轮212和从动齿轮103之间的惰轮组件213。此外，差速器总成130包括差速器右半轴123、差速器左半轴124、以及设置于差速器左半轴124上的主减从动齿轮118。动力输出轴108通过第一主减主动齿轮117与主减从动齿轮118耦合连接，以使动力输出轴108与差速器总成130建立连接，以通过差速器总成130连接车辆的前轮和/或后轮(图未示出)，连接前轮时车辆为前驱式，连接后轮时车辆为后驱式，连接前后轮时车辆为四驱式，从而将动力输出给车轮、以驱动车辆行驶。此外，动力输出轴108上还设有驻车制动齿轮116，驻车制动齿轮116设置在一档输出齿轮115和第一主减主动齿轮117之间。
示例而非限定，在本实施例当中，如图1所示，电机210通过第一线束241与逆变器240连接，逆变器240通过第二线束242与电池260连接。为了线路安全考虑，各线束优选为高压线束，保证线路具有高耐压能力。具体发电过程如下：当发动机220带动电机210发电时，电机210产生的交流电通过第一线束241传递给逆变器240，经逆变器240转为直流电后再通过第二线束242传递给电池260，进而存储于电池260当中。
除此之外，在本实施例当中，传动机构还包括机械倒档；如图1所示，机械倒档具体包括与差速器总成130连接的倒档轴120、耦合连接在动力输出轴108和倒档轴120之间的一倒挡齿轮副、以及设置于倒档轴120上用于倒挡同步的倒档同步器122。在本实施例当中，倒挡齿轮副与一档齿轮副连接，具体地，倒挡齿轮副包括耦合连接的倒挡输入齿轮114和倒挡输出齿轮121，倒挡输出齿轮121设置在倒档轴120上，倒挡输入齿轮114与一档输出齿轮115连为一体。倒档同步器122可选择与倒挡输出齿轮121耦合连接，以实现倒挡同步。倒档轴120通过第二主减主动齿轮212与主减从动齿轮118耦合连接，以建立倒档轴120与差速器总成130的连接，这样倒档轴120的动力也可以通过差速器总成130传动给车辆、以驱动车辆进行倒车。
需要说明的是，为了结合具体示例来详细说明本混合动力变速器，本实施例以倒挡齿轮副的数量为一个、且其与一档齿轮副连接的状态来示例说明本混合动力变速器。但本发明不限于此，首先，倒挡齿轮副不限只与一档齿轮副耦合连接，例如其还可以与二档齿轮副耦合；另外，倒挡齿轮副的数量还可以为多个，当倒挡齿轮副为多个时，倒挡齿轮副与档位齿轮副一对一耦合连接，即一个倒挡齿轮副与一个档位齿轮副耦合连接；同时，为了实现多个倒挡齿轮副之间的同步，倒档同步器122可以为多档位同步器(如1/3档同步器)或设置多个倒档同步器。
示例而非限定，在本实施例当中，发动机220为内燃机，当内燃机无负载时，内燃机在一定转速范围内，随着车速升高，燃油效率上升，而超过一定转速后，燃油效率较低，随着转速升高，效率下降。车速变化时需要变换档位使内燃机保持在高效区间。请参阅图37，所示为电机210的特效曲线图，从图上可知，电机在一定转速范围内，为恒扭矩区，该区域内扭矩较大，随着速度降低，扭矩下降较小，功率逐渐增加；超过该转速后，随着转速的升高，扭矩下降明显，功率也逐渐下降，在车速较低时，电机转速较低，扭矩较大，能为车辆提供强劲动力，且响应时间很短；爬坡度和百公里加速性能是评价车辆性能的重要参数，相比纯内燃机驱动，纯电驱动响应时间短，低速时扭矩大，为满足车辆爬坡度和百公里加速等性能提供重要保障。
基于上述结构，本实施例当中的混合动力变速器具有多种工作模式，具体包括纯电驱动模式、纯燃油驱动模式、混合驱动模式、制动能量回收模式、停车充电模式、停车冷启动内燃机模式、行进中发电模式、纯电倒挡模式当中的一种或多种。上述这些工作模式主要靠1/3档同步器113、2/4档同步器110、内离合器、和/或外离合器的结合或分离来实现切换。具体地，请参阅下表1，所示为本实施例当中的混合动力变速器在各种工作模式(即模式)下，其1/3档同步器113、2/4档同步器110、内离合器和外离合器的结合/分离状态、以及发动机220和电机210的状态：
表1：
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工况1：驻车。当需要驻车时，关闭内燃机，电机210处于自由状态，1/3档同步器113、2/4档同步器110处于空档位置，驻车制动齿轮116处于P档。以下所有工况，若未提及驻车，均默认P档处于未驻入状态。
工况2：驻车或空档时发电。当车辆在停车状态，电池260电量不足时，可以选择车辆停车充电。此时，内燃机处于驱动状态，外离合器分离，内离合器接合，电机210处于发电状态，1/3档同步器113和2/4档同步器110均处于空档位置，驻车制动齿轮116可处于驻入或未驻入状态；在发电时，电机210产生的交流电经逆变器240转为直流电后传递给电池260，存储于电池260中；内燃机处在经济转速区间，兼顾燃油经济性和噪声，当充电量达到一定比率时，根据需要切换其它工况。
工况3：电机驱动一档。工作时，电机210处于驱动状态，双离合器270(内、外离合器)分离，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于空档位置。
工况4：电机驱动二档。工作时，电机210处于驱动状态，双离合器270(内、外离合器)分离，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于空档位置。
工况5：电机驱动倒档。当车辆需要倒车时，双离合器270(内、外离合器)分离，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110和倒档同步器122处于空档位置，电机210反转驱动车辆倒车。由于本实施当中的变速器能够实现电机210驱动倒档，即可以采用纯电方式驱动车辆倒车，因此在具体实施时，本实施当中的变速器可以包括机械倒档的部分(如图1所示)，也可以取消机械倒档的部分，取消机械倒档后的变速器结构如图36所示。
工况6：内燃机驱动一档。当电池260电量较少时，系统会选择内燃机独立驱动档位。内燃机驱动一档时系统的状态是：内燃机处于驱动状态，外离合器分离，内离合器接合，电机210处于自由状态，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110和倒档同步器122处于空档位置。
工况7：内燃机驱动二档。内燃机处于驱动状态，外离合器接合，内离合器分离，电机210处于自由状态，1/3档同步器113和倒档同步器122处于空档位置，2/4档同步器110处于二档位置。
工况8：内燃机驱动三档。内燃机处于驱动状态，外离合器分离，内离合器接合，电机210处于自由状态，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110和倒档同步器122处于空档位置。
工况9：内燃机驱动四档。内燃机处于驱动状态，外离合器接合，内离合器分离，电机210处于自由状态，1/3档同步器113和倒档同步器122处于空档位置，2/4档同步器110处于四档位置。
工况10：内燃机驱动倒档。内燃机处于驱动状态，外离合器分离，内离合器接合，电机210处于自由状态，1/3档同步器113处于空档位置，2/4档同步器110处于空档位置，倒档同步器122处于倒档位置。
工况11：内燃机一档+电机210驱动一档。当电池260电量足够，且系统需求较大的扭矩输出时，系统会选择混合动力驱动模式。此时，内燃机和电机210均处于驱动状态，外离合器分离，内离合器接合，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110和倒档同步器122处于空档位置。
工况12：内燃机二档+电机210驱动一档。当电池260电量足够，且系统需求较大的扭矩输出时，系统会选择混合动力驱动模式。此时，内燃机和电机210均处于驱动状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况13：内燃机四档+电机210驱动一档。当电池260电量足够，且系统需求较大的扭矩输出时，系统会选择混合动力驱动模式。此时，内燃机和电机210均处于驱动状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况14：内燃机二档+电机210驱动二档。当电池260电量足够，且系统需求较大的扭矩输出时，系统会选择混合动力驱动模式。此时，内燃机和电机210均处于驱动状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况15：内燃机三档+电机210驱动二档。当电池260电量足够，且系统需求较大的扭矩输出时，系统会选择混合动力驱动模式。此时，内燃机和电机210均处于驱动状态，外离合器分离，内离合器接合，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于空档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况16：内燃机四档+电机210驱动二档。当电池260电量足够，且系统需求较大的扭矩输出时，系统会选择混合动力驱动模式。此时，内燃机和电机210均处于驱动状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况17：内燃机一档行车发电。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器分离，内离合器接合，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于空档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况18：内燃机二档行车发电_方式1。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况19：内燃机二档行车发电_方式2。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况20：内燃机二档行车发电_方式3。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器接合，内离合器也接合，1/3档同步器113处于空档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况21：内燃机三档行车发电。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器分离，内离合器接合，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于空档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况22：内燃机四档行车发电_方式1。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况23：内燃机四档行车发电_方式2。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况24：内燃机四档行车发电_方式3。当电池260电量偏低时，系统会选择内燃机驱动模式，并在行车时对电池260进行充电。此时，内燃机处于驱动状态，电机210处于发电状态，外离合器接合，内离合器也接合，1/3档同步器113处于空档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置。
工况25：内燃机一档/电机驱动一档制动回收。当驾驶员在内燃机一档、电驱一档或二者混合驱动的情况下踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，双离合器270分离，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110维持当前位置，倒档同步器122处于空档位置，电机210处于发电状态。
工况26：内燃机三档/电机210驱动二档制动回收。当驾驶员在内燃机三档、电驱二档或二者混合驱动的情况下踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，双离合器270分离，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110维持当前位置，倒档同步器122处于空档位置，电机210处于发电状态。
工况27：内燃机二档制动回收_方式1。当驾驶员在内燃机二档、或与纯电二档混合驱动的情况下踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，双离合器270分离，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置，电机210处于发电状态。
工况28：内燃机二档制动回收_方式2。当驾驶员在内燃机二档、或与纯电二档混合驱动的情况下踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，双离合器270分离，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置，电机210处于发电状态。
工况29：内燃机二档制动回收_方式3。当驾驶员在内燃机二档踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于空档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置，内、外离合器接合，电机210处于发电状态。
工况30：内燃机四档制动回收_方式1。当驾驶员在内燃机四档、或与电驱一档混合驱动的情况下踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，双离合器270分离，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于一档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置，电机210处于发电状态。
工况31：内燃机四档制动回收_方式2。当驾驶员在内燃机四档、或与电驱二档混合驱动的情况下踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，双离合器270分离，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于三档位置，2/4档同步器110处于二档位置，倒档同步器122处于空档位置，电机210处于发电状态。
工况32：内燃机四档制动回收_方式3。当驾驶员在内燃机四档踩制动踏板时，电机210会通过制动扭矩使整车减速，同时回收制动能量对电池260进行充电。此时，所有档位状态维持减速前的状态，即1/3档同步器113处于空档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置，内、外离合器接合，电机210处于发电状态。
工况33：电机驱动一档行车启动发动机_方式1。在以下两种情况下，需要启动发动机220进行工作。情况1，当整车在电机210驱动一档行驶，并加大油门至一定程度时，系统判断需要增大扭矩进行加速。情况2，电池260电量不足时，需要启动发动机220进行驱动或充电。具体的实施方式为，1/3档同步器113维持在一档位置，2/4档同步器110处于二档位置，内离合器分离，外离合器接合，发动机220启动。
工况34：电机驱动一档行车启动发动机_方式2。电机210驱动一档行车启动发动机220_方式1。在某些工况下，需要启动发动机220进行工作。比如，当整车在电机210驱动一档行驶，并加大油门至一定程度时，系统判断需要增大扭矩进行加速。再比如，电池260电量不足时，需要启动发动机220进行驱动或充电。具体的实施方式为，1/3档同步器113维持在一档位置，2/4档同步器110处于四档位置，倒档同步器122处于空档位置。内离合器接合，外离合器分离，发动机220启动。
工况35：电机驱动一档行车启动发动机_方式3。纯电行驶时，在下述两种情况下，需要启动发动机220。情况一：当整车在电机210驱动一档行驶，并加大油门至一定程度时，系统判断需要增大扭矩进行加速；情况二：电池260电量不足时，需要启动发动机220进行驱动或充电。具体的实施方式为，1/3档同步器113维持在一档位置，2/4档同步器110处于空档位置，内离合器接合，外离合器分离，发动机220启动。
工况36：电机驱动二档行车启动发动机_方式1。纯电行驶时，在下述两种情况下，需要启动发动机220。情况一：当整车在电机210驱动二档行驶，并加大油门至一定程度时，系统判断需要增大扭矩进行加速；情况二：电池260电量不足时，需要启动发动机220进行驱动或充电。具体的实施方式为，1/3档同步器113维持在三档位置，2/4档同步器110处于二档位置，内离合器分离，外离合器接合，发动机220启动。
工况37：电机驱动二档行车启动发动机_方式2。纯电行驶时，在下述两种情况下，需要启动发动机220。情况一：当整车在电机210驱动一档行驶，并加大油门至一定程度时，系统判断需要增大扭矩进行加速；情况二：电池260电量不足时，需要启动发动机220进行驱动或充电。具体的实施方式为，1/3档同步器113维持在三档位置，2/4档同步器110处于四档位置，内离合器分离，外离合器接合，发动机220启动。
工况38：电机驱动二档行车启动发动机_方式3。纯电行驶时，在下述两种情况下，需要启动发动机220。情况一：当整车在电机210驱动一档行驶，并加大油门至一定程度时，系统判断需要增大扭矩进行加速；情况二：电池260电量不足时，需要启动发动机220进行驱动或充电。具体的实施方式为，1/3档同步器113维持在三档位置，2/4档同步器110处于空档位置，内离合器接合，外离合器分离，发动机220启动。
工况39：停车启动发动机。当整车由静止准备启动时，若系统判定需要启动发动机220，则由电机210驱动实现发动机220启动。具体实施方式是：外离合器接合，内离合器分离，1/3档同步器113维持在空档位置，倒档同步器122处于空档位置，发动机220启动。此过程P档处于驻入状态。
综上，本发明上述实施例当中的混合动力变速器具有以下有益效果：(1)采用离合器和双同步器来实现模式切换，简化了系统结构，缩短变速器总长；(2)有效提高车辆燃油经济性；(3)设置特定的传动机构来搭配双离合器270、同步器、发动机220和电机210，使驱动方式搭配更加多样化，系统的工作模式可以进一步细化，使系统具备提高燃油经济性所需要的全部功能，包括低负载下的电机210独立驱动、高负载下的内燃机单独驱动、电池260亏电时混合驱动、制动能量回收、停车充电、行车中启动内燃机、行车中发电等功能，从而有效提高车辆燃油经济性；(4)本方案能同时匹配HEV和PHEV车型，具有良好的拓展性。(5)动力性好，单独的电机210或者发动机220动力性不足时，可以选择混合驱动模式。此外，可利用电机210调速，减小换档冲击。
实施例二
请参阅图38，所示为本发明第二实施例当中提高的混合动力变速器的控制方法，可用于对上述第一实施例当中的混合动力变速器进行控制，所述控制方法具体包括步骤S01-步骤S02。
步骤S01，获取车辆的状态参数。
其中，所述状态参数包括车辆行驶速度、发动机扭矩、电池电量、车辆需求扭矩、电机驱动扭矩、电机驱动效率、电池温度和发动机驱动效率当中的一种或多种。
步骤S02，根据所述车辆的状态参数，相应控制所述混合动力变速器的同步器和/或双离合器结合或分离、以及相应控制所述混合动力变速器的发动机和/或电机启动或停止，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式。
其中，所述工作模式包括纯电驱动模式、纯燃油驱动模式、混合驱动模式、制动能量回收模式、停车充电模式、停车冷启动内燃机模式、行进中发电模式、纯电倒挡模式当中的一种或多种。这些工作模式的具体切换控制可详细参见上述表1所示。
示例而非限定，在具体实施时，步骤S02可采用以下细化步骤进行具体实施，细化步骤具体包括：
当所述行驶速度处于预设的低速范围和/或所述行驶速度处于预设的中速范围且电机驱动效率高于发动机一档驱动效率时，控制所述混合动力变速器进入纯电驱动模式；
当所述行驶速度处于预设的高速范围和/或所述行驶速度处于预设的中速范围且电机驱动效率低于发动机驱动效率时，控制所述混合动力变速器进入纯燃油驱动模式；
当所述行驶速度处于预设的中速范围、且车辆需求扭矩高于扭矩阈值时，控制所述混合动力变速器进入混合驱动模式；
当根据所述行驶速度确定车辆处于停车状态、且电池电量低于电量阈值时，控制所述混合动力变速器进入停车充电模式；
当系统满足制动能量回收条件时，控制所述混合动力变速器进入制动能量回收模式。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，混合动力变速器的控制方法还可以包括：
当处于纯燃油驱动模式下、且所述发动机的驱动效率低于效率阈值时，将所述发动机的扭矩提高至预设的高效区间内。
具体地，为了提高车辆的燃油经济性，本发明采用了如下措施：
(1)车辆在频繁启停、车速较低的工况下，采用纯电驱动，避免内燃机在高油耗区工作；当纯电驱动无法满足扭矩需求时，使用内燃机档电驱档并联驱动，满足大扭矩需求；
(2)在中速工况下，存在三种情况：①当电机驱动时系统效率高于内燃机一档驱动的系统效率时，通过纯电驱动，使系统综合效率最高；②当电机驱动效率低于内燃机档独立驱动效率时，通过内燃机独立驱动，使系统综合效率最高；③当需要更强的动力输出时，可选择内燃机档电驱档并联驱动。
(3)当路面阻力较小，内燃机在低扭状态工作时，内燃机效率较低，可通过增加内燃机扭矩，将内燃机调整到高效区间，一部分扭矩分配给电机，对电池进行充电，另一部分扭矩维持整车运行，提高整车的综合效率。
(4)在高速工况下，内燃机效率较高，通过内燃机四档独立驱动车辆，减少对电机使用，避免了“机械能-电能-机械能”转化过程的效率损失，进而提高综合效率。
(5)制动能量回收：所有减速工况均可实现制动能量回收，回收过程中可换档，能量回收效率高。
综上，本发明上述实施例当中的混合动力变速器的控制方法，通过采用双离合器和同步器来实现模式切换，简化系统结构，缩短变速器总长；此外还通过设置特定的传动机构来搭配双离合器、同步器、发动机和电机，使驱动方式搭配更加多样化，系统的工作模式可以进一步细化，使系统具备提高燃油经济性所需要的全部功能，从而有效提高车辆燃油经济性。
实施例三
请参阅图39，所示为本发明第三实施例当中提高的车辆，包括混合动力变速器100及控制器200，混合动力变速器100可以为上述任一实施例当中的混合动力变速器，控制器200通过有线或无线通讯的方式分别与混合动力变速器100的1/3档同步器113、2/4档同步器110、倒挡同步器、双离合器270的内离合器、双离合器270的外离合器、发动机220、以及电机210电性连接，用于获取车辆的状态参数，并根据所述车辆的状态参数，相应控制1/3档同步器113、2/4档同步器110、倒挡同步器、内离合器和/或外离合器结合或分离、以及相应控制发动机220和/或电机210启动或停止，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式。
在具体实施时，控制器200可以为车辆的中央控制器(如ECU(Electronic ControlUnit,电子控制单元),又称行车电脑)或混合动力变速器单独配备的控制器(如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。另外，控制器200也可以配置存储器使用，存储器当中可存储混合动力变速器的控制方法对应的计算机程序，控制器200调用执行该计算机程序时，实现如上述实现例当中的混合动力变速器的控制方法。
需要说明的是，由于混合动力变速器100具有停车冷启动发动机220的功能，因此本实施例当中的车辆，可以省略传统发动机220后端的起动机(冷启动发动机作用)，它的功能可由本发明中的电机210来完成。
综上，本发明上述实施例当中的车辆，通过采用双离合器和同步器来实现模式切换，简化系统结构，缩短变速器总长；此外还通过设置特定的传动机构来搭配双离合器、同步器、发动机和电机，使驱动方式搭配更加多样化，系统的工作模式可以进一步细化，使系统具备提高燃油经济性所需要的全部功能，从而有效提高车辆燃油经济性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混合动力变速器，其特征在于，包括发动机、差速器总成、电机、传动机构以及与所述电机连接的电池，所述传动机构包括与所述差速器总成连接的动力输出轴、与所述发动机连接的双离合器、与所述双离合器连接的动力输入轴组件、耦合连接在所述动力输出轴和所述动力输入轴组件之间的多组档位齿轮副、以及设置在所述动力输出轴上用于实现档位同步的档位同步器，所述电机通过传动组件与所述动力输入轴组件连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于，所述传动机构还包括与所述差速器总成连接的倒档轴、耦合连接在所述动力输出轴和所述倒档轴之间的至少一倒挡齿轮副、以及设置于所述倒档轴上用于倒挡同步的倒档同步器，所述倒挡齿轮副与所述档位齿轮副一对一耦合连接。
3.根据权利要求2所述的混合动力变速器，其特征在于，所述动力输入轴组件包括内外嵌套设置的内输入轴及外输入轴，所述双离合器包括与所述发动机连接的内离合器和外离合器，所述内输入轴和所述外输入轴分别与所述内离合器和所述外离合器连接，所述多组档位齿轮副分布在所述内输入轴和所述外输入轴上。
4.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于，所述多组档位齿轮副包括与所述外输入轴连接的一档齿轮副和三档齿轮副、以及与所述内输入轴连接的二档齿轮副和四档齿轮副。
5.根据权利要求4所述的混合动力变速器，其特征在于，所述档位同步器包括设置在所述二档齿轮副和所述四档齿轮副之间的2/4档同步器、以及设置在所述一档齿轮副和所述三档齿轮副之间的1/3档同步器。
6.根据权利要求4所述的混合动力变速器，其特征在于，所述倒挡齿轮副的数量为一个，且所述倒挡齿轮副与所述一档齿轮副连接。
7.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于，所述传动组件包括设置在所述电机的驱动轴上的主动齿轮、设置在所述动力输入轴组件上的从动齿轮、以及耦合连接在所述主动齿轮和所述从动齿轮之间的惰轮组件。
8.根据权利要求2所述的混合动力变速器，其特征在于，所述倒档轴和所述动力输出轴分别通过一主减主动齿轮与所述差速器总成的主减从动齿轮耦合连接。
9.一种混合动力变速器的控制方法，其特征在于，用于对权利要求1-8任一项所述的混合动力变速器进行控制，所述控制方法包括如下步骤：
获取车辆的状态参数，所述状态参数包括车辆行驶速度、发动机扭矩、电池电量、车辆需求扭矩、电机驱动效率和发动机驱动效率当中的一种或多种；
根据所述车辆的状态参数，相应控制所述混合动力变速器的同步器和/或双离合器结合或分离、以及相应控制所述混合动力变速器的发动机和/或电机启动或停止，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
权利要求1-8任一项所述的混合动力变速器；以及
控制器，与所述混合动力变速器的同步器、双离合器、发动机和电机连接，用于获取车辆的状态参数，并根据所述车辆的状态参数，相应控制所述混合动力变速器的同步器和/或双离合器结合或分离、以及相应控制所述混合动力变速器的发动机和/或电机启动或停止，以控制所述混合动力变速器进入对应的工作模式。
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