CN112124066A - 一种用于混合动力汽车的双电机atm变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，包括发动机、第一电机、第二电机、第一同步器、第二同步器、输出轴、离合器、第一输入轴和第二输入轴；发动机与第一输入轴连接，第一电机通过皮带与第一输入轴传动连接；第一输入轴与输出轴通过离合器传动连接，第二输入轴与输出轴通过齿轮副传动连接；第二电机与第二输入轴传动连接；第一同步器、第二同步器均安装在输出轴上，第一同步器用于中断或结合第一输入轴与输出轴之间的动力传输，第二同步器用于中断或结合第二输入轴与输出轴之间的动力传输；本发明能够协调TCU对发动机的扭矩干预配合换挡，达到快速、无动力间断地进行换挡的目的。

Description

一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，特别是一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱。
背景技术
为了应对日益严苛的排放法规和油耗法规，同时追求汽车的动力性和经济性，汽车行业从业者不满足于传统的动力方式，不断尝试多种技术路线。随着电机控制和车载电池技术的进步，混合动力汽车在行业内引起越来越多的关注。尝试不同的技术路线，在传统动力的基础上进行改进，以期生产出综合性能更优的产品，提升竞争力。
在混合动力汽车中，双电机系统一直是一个备受关注的对象。但是发动机加双电机系统如何协调控制是一个难题，三个动力源同时进行扭矩输出，它们之间的配合直接影响到整车的动力性和经济性。尤其是在变速箱进行换挡时，如何控制双电机，协调TCU对发动机的扭矩干预配合换挡，达到快速、无动力间断地进行换挡的目的，是本领域亟待解决的重要问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，以解决现有技术中的不足，它能够协调TCU对发动机的扭矩干预配合换挡，达到快速、无动力间断地进行换挡的目的。
本发明提出了一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，包括发动机、第一电机、第二电机、第一同步器、第二同步器、输出轴、离合器、第一输入轴和第二输入轴；
所述发动机与所述第一输入轴连接，所述第一电机通过皮带与所述第一输入轴传动连接；所述第一输入轴与所述输出轴通过所述离合器传动连接，所述第二输入轴与所述输出轴通过齿轮副传动连接；
所述第二电机与所述第二输入轴传动连接；
所述第一同步器、所述第二同步器均安装在所述输出轴上，所述第一同步器用于中断或结合所述第一输入轴与所述输出轴之间的动力传输，所述第二同步器用于中断或结合所述第二输入轴与所述输出轴之间的动力传输；
其中，在离合器脱开过程中，将第一电机的输出扭矩调节到第一目标扭矩，将第二电机的输出扭矩调节到第二目标扭矩；
将所述第一电机的转速调节到目标转速，目标转速等于经过速比换算后的TCU对发动机转速干预的目标值；保持发动机的扭矩不变，控制第二电机的扭矩在达到第二目标扭矩后保持不变；
在离合器结合过程中，控制所述第一电机的扭矩调节到0，发动机扭矩保持不变，控制第二电机的扭矩接近驾驶员目标扭矩减去所述发动机和所述第一电机扭矩，并经速比计算后的值。
如上所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其中，可选的是，在离合器脱开的过程中；
判断所述发动机的初始扭矩值是否超出所述第一电机的扭矩能力；
如果是，将所述第一电机的最大扭矩值作为第一目标扭矩，且第一目标扭矩与所述发动机的初始扭值方向相反，并将所述发动机的扭矩调节到大小与所述第一目标扭矩的值相等，且所述发动机的扭矩与所述第一目标扭矩的方向相反；
如果否，第一目标扭矩为所述发动机在离合器脱开初始时的扭矩值，且方向与所述发动机的初始值相反。
如上所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其中，可选的是，在对第一电机的扭矩进行调节的过程中，所述第一电机以梯度递增或梯度递减的方式接近所述第一目标扭矩。
如上所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其中，可选的是，在离合器脱开的过程中；
判断所述发动机的初始扭矩经速比换算后的值是否超出所述第二电机的扭矩能力；
如果是，将所述第二电机的最大扭矩值作为第二目标扭矩；
如果否，将所述发动机的初始扭矩经速比换算后的值作为第二目标扭矩。
如上所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其中，可选的是，在对第二电机的扭矩进行调节的过程中，所述第二电机以梯度递增或梯度递减的方式接近所述第二目标扭矩。
如上所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其中，可选的是，在调节所述第一电机的转速的过程中，可以通过闭环PID控制策略将所述第一电机的转速调节至目标转速。
如上所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其中，可选的是，还包括差速器和驱动轮；
所述输出轴与所述差速器传动连接，所述差速器与所述驱动轮传动连接。
与现有技术相比，本发明在离合器脱开及结合的过程中，通过对第一电机的扭矩进行调节，利用第一电机来作为发动机的负载，从而防止由于发动机负荷较小而导致的转速快速升高，能够有利于防止换档过程中滑磨时间长，能够有效提高换档效率。通过对第二电机的扭矩进行调节，利用第二电机作为在换挡过程中的动力输出，从而能够防止换挡过程中的动力中断的问题，同时，能够提高换挡过程中车辆的动力性。
附图说明
图1是本发明整体结构的示意图；
附图标记说明：1-发动机，2-第一电机，3-第二电机，4-第一同步器，5-第二同步器，6-输出轴，7-第一输入轴，8-第二输入轴，9-差速器，10-驱动轮。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明的实施例：如图1所示，本实施例提出了一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、第一同步器4、第二同步器5、输出轴6、离合器、第一输入轴7和第二输入轴8；所述发动机1、所述第一电机2、所述第二电机3均能够提供驱动力，第一电机2能够作为发电机使用。但在本发明中，第一电机2的一个重要作用是在换档过程中提供发动机1的负荷，以防止发动机1的转速快速提高。第二电机3的主要作用是在换挡时提供驱动力，以保证车辆动力在换挡时无中断。
具体地，所述发动机1与所述第一输入轴7连接，所述第一电机2通过皮带与所述第一输入轴7传动连接；所述第一输入轴7与所述输出轴6通过所述离合器传动连接，所述第二输入轴8与所述输出轴6通过齿轮副传动连接。所述第二电机3与所述第二输入轴8传动连接；所述第一同步器4、所述第二同步器5均安装在所述输出轴6上，所述第一同步器4用于中断或结合所述第一输入轴7与所述输出轴6之间的动力传输，所述第二同步器5用于中断或结合所述第二输入轴8与所述输出轴6之间的动力传输。
具体地，在使用过程中，当换挡开始时，在离合器脱开过程中，将第一电机2的输出扭矩调节到第一目标扭矩，将第二电机3的输出扭矩调节到第二目标扭矩。离合器的断开虽然能够使用第一输入轴7与所述输出轴6之间的动力中断，但发动机1与第一电机2之间的传动关系并不受影响，因此，通过调节所述第一电机2的扭矩，可以利用第一电机2所提供的扭矩作为发动机1的负载，从而防止发动机1的转速在换挡过程中产生过大的变化。相比与现有的变速器，发动机1的转速在换挡时，由于失去了负载，发动机1的转速会快速增大，而在离合器结合后对再通过滑磨过程后降低；本发明中，在换挡时，由于利用了第一电机2提供扭矩作为发动机1的负载，因此，能够保证发动机1的转速在换挡过程中较为平稳，从而能够减少滑磨时间，有利提高换挡效率。对于第二电机3的扭矩的调节，则是用于作为整车在换挡过程中驱动，以保证动力无中断换挡，能够提高换挡过程中车辆的动力性。
在换挡过程中，将所述第一电机2的转速调节到目标转速，目标转速等于经过速比换算后的TCU对发动机1转速干预的目标值；保持发动机1的扭矩不变，控制第二电机3的扭矩在达到第二目标扭矩后保持不变。具体地，TCU对于目标值的设定，属于现有技术，本领域技术人员能够实现，在此不再赘述。
在离合器结合过程中，控制所述第一电机2的扭矩调节到0，发动机1扭矩保持不变，控制第二电机3的扭矩接近驾驶员目标扭矩减去所述发动机1和所述第一电机2扭矩，并经速比计算后的值。
通过将第一电机2的扭矩调节到0，使得换挡完成后，第一电机2不再主动输出扭矩作为发动机的负载。当然，所述第一电机2可以被发动机1带动而起到发电的作用。
作为一种较佳的实现方式，在离合器脱开的过程中；
判断所述发动机1的初始扭矩值是否超出所述第一电机2的扭矩能力；
如果是，将所述第一电机2的最大扭矩值作为第一目标扭矩，且第一目标扭矩与所述发动机1的初始扭值方向相反，并将所述发动机1的扭矩调节到大小与所述第一目标扭矩的值相等，且所述发动机1的扭矩与所述第一目标扭矩的方向相反；
如果否，第一目标扭矩为所述发动机1在离合器脱开初始时的扭矩值，且方向与所述发动机1的初始值相反。
即，在换挡的过程中，可能由于发动机1的初始扭矩过大，而导致其超出第一电机2的扭矩能力的问题。在此情况下，通过第一电机2的最大扭矩值作为第一目标扭，使得第一电机2的扭矩调节成为可能。这种情况下，虽然不能通过第一电机2完全模拟出相应的扭矩。但能够在一定程度上进行模拟，从而能够在一定程度上减少发动机1的转速的增量。能够在一定程度上提高换档效率。进一步地，在对第一电机2的扭矩进行调节的过程中，所述第一电机2以梯度递增或梯度递减的方式接近所述第一目标扭矩。
作为一种较佳的实现方式，在离合器脱开的过程中；由于第二电机3的扭矩能力有限，在换挡的过程中，不一定能够提供与发动机1初始扭矩相当的动力。因此，需要判断所述发动机1的初始扭矩经速比换算后的值是否超出所述第二电机3的扭矩能力；如果是，将所述第二电机3的最大扭矩值作为第二目标扭矩；如果否，将所述发动机1的初始扭矩经速比换算后的值作为第二目标扭矩。如此，当第二电机3的扭矩能力小于发动机1的初始扭矩经换算的扭矩值时，直接将第二电机3的最大扭矩值作为第二目标扭矩，能够在最大程度上为车轮提供动力，以保证换挡过程中车辆的动力性。
作为一种较佳的实现方式，在对第二电机3的扭矩进行调节的过程中，所述第二电机3以梯度递增或梯度递减的方式接近所述第二目标扭矩。更进一步地，在调节所述第一电机2的转速的过程中，可以通过闭环PID控制策略将所述第一电机2的转速调节至目标转速。由于闭环PID控制，为现有技术，在此不再赘述。作为一种较佳的实现方式，还包括差速器9和驱动轮10；所述输出轴6与所述差速器9传动连接，所述差速器9与所述驱动轮10传动连接。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，包括发动机(1)、第一电机(2)、第二电机(3)、第一同步器(4)、第二同步器(5)、输出轴(6)、离合器、第一输入轴(7)和第二输入轴(8)；
所述发动机(1)与所述第一输入轴(7)连接，所述第一电机(2)通过皮带与所述第一输入轴(7)传动连接；所述第一输入轴(7)与所述输出轴(6)通过所述离合器传动连接，所述第二输入轴(8)与所述输出轴(6)通过齿轮副传动连接；
所述第二电机(3)与所述第二输入轴(8)传动连接；
所述第一同步器(4)、所述第二同步器(5)均安装在所述输出轴(6)上，所述第一同步器(4)用于中断或结合所述第一输入轴(7)与所述输出轴(6)之间的动力传输，所述第二同步器(5)用于中断或结合所述第二输入轴(8)与所述输出轴(6)之间的动力传输；
其特征在于，
在离合器脱开过程中，将第一电机(2)的输出扭矩调节到第一目标扭矩，将第二电机(3)的输出扭矩调节到第二目标扭矩；
将所述第一电机(2)的转速调节到目标转速，目标转速等于经过速比换算后的TCU对发动机(1)转速干预的目标值；保持发动机(1)的扭矩不变，控制第二电机(3)的扭矩在达到第二目标扭矩后保持不变；
在离合器结合过程中，控制所述第一电机(2)的扭矩调节到0，发动机(1)扭矩保持不变，控制第二电机(3)的扭矩接近驾驶员目标扭矩减去所述发动机(1)和所述第一电机(2)扭矩，并经速比计算后的值。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其特征在于：在离合器脱开的过程中；
判断所述发动机(1)的初始扭矩值是否超出所述第一电机(2)的扭矩能力；
如果是，将所述第一电机(2)的最大扭矩值作为第一目标扭矩，且第一目标扭矩与所述发动机(1)的初始扭值方向相反，并将所述发动机(1)的扭矩调节到大小与所述第一目标扭矩的值相等，且所述发动机(1)的扭矩与所述第一目标扭矩的方向相反；
如果否，第一目标扭矩为所述发动机(1)在离合器脱开初始时的扭矩值，且方向与所述发动机(1)的初始值相反。
3.根据权利要求2所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其特征在于：在对第一电机(2)的扭矩进行调节的过程中，所述第一电机(2)以梯度递增或梯度递减的方式接近所述第一目标扭矩。
4.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其特征在于：在离合器脱开的过程中；
判断所述发动机(1)的初始扭矩经速比换算后的值是否超出所述第二电机(3)的扭矩能力；
如果是，将所述第二电机(3)的最大扭矩值作为第二目标扭矩；
如果否，将所述发动机(1)的初始扭矩经速比换算后的值作为第二目标扭矩。
5.根据权利要求4所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其特征在于：在对第二电机(3)的扭矩进行调节的过程中，所述第二电机(3)以梯度递增或梯度递减的方式接近所述第二目标扭矩。
6.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其特征在于：在调节所述第一电机(2)的转速的过程中，可以通过闭环PID控制策略将所述第一电机(2)的转速调节至目标转速。
7.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的双电机ATM变速箱，其特征在于：还包括差速器(9)和驱动轮(10)；
所述输出轴(6)与所述差速器(9)传动连接，所述差速器(9)与所述驱动轮(10)传动连接。
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