CN113442713B - 一种两档换档机构、两档动力系统及其换档控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种两档换档机构、两档动力系统及其换档控制方法，两档换档机构包括第一离合器、第二离合器；第一离合器的主动端与第二离合器的主动端相背设置；第一减速齿轮组、第二减速齿轮组；第一减速齿轮组与第一离合器的从动端传动连接，第二减速齿轮组与第二离合器的从动端传动连接；各离合器的主动端在其进行离合运动的运动行程上均具有三个控制位置，三个控制位置分别为：与对应的从动端结合的第一结合位、与另一离合器的主动端结合的第二结合位、以及处于第一结合位和第二结合位之间的脱离位。此结构的换档机构换档时不会出现动力中断，保证车辆平稳行驶。

Description

一种两档换档机构、两档动力系统及其换档控制方法
技术领域
本发明涉及一种两档换档机构、两档动力系统及其换档控制方法。
背景技术
两档换档机构用于在驱动装置(电机或由发动机和电机组成的混合动力驱动装置)和车辆差速器之间进行传动，通过两档换档机构的档位切换可以调整驱动装置向差速器传递的转速及转矩，使驱动装置尽量工作在高效率区域，延长续航里程，提高整车在各种工况下的经济性。其中，两档换档机构的一档大传动比可以提升加速、爬坡能力，另一档小传动比可以提高最高车速，有效改善整车动力性能表现。
如授权公告为CN102085795B、授权公告日为2015年04月15日的中国发明专利公开的一种车用离合器动力藕合同步器换挡混合动力驱动系统，该驱动系统包括发动机、主驱动电机、集成启动发电机、差速器、第一轴、第一级减速装置、第二级减速装置、第一离合器、第二离合器及同步器。其中，发动机、主驱动电机、集成启动发电机构成混合动力驱动装置，且发动机、集成启动发电机构组成第一驱动装置，主驱动电机为第二驱动装置。第一轴、第一级减速装置、第二级减速装置、第一离合器、第二离合器及同步器构成了两档换档机构。同步器可以在第一轴上滑行并与第一轴止转配合，第一离合器在第一驱动装置和第一轴之间传动，第二离合器在第二驱动装置和第一轴之间传动。当同步器沿第一轴滑至与第一级减速装置配合位置时，实现第一轴与第一级减速装置之间的传动连接，动力经第一级减速装置向外输出；当同步器沿第一轴滑至与第二级减速装置配合位置时，实现第一轴与第二级减速装置之间的传动连接，动力经第二级减速装置向外输出，由此实现档位变换。
这样的两档动力系统进行档位变换过程中，会出现同步器与第一、二级减速装置均不接触的状态，导致换档过程中出现动力中断，影响车辆行驶的平稳性。同时，离合器的从动端与减速装置之间通过第一轴及同步器进行传动，增大了传动链的长度，且变换档位时，同步器与减速装置之间啮合时由于存在转速差而冲击较大，易导致啮合齿损坏，使得驱动系统的可靠性较低，进而影响车辆的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两档换档机构，以解决现有技术中两档换档机构换档时无法持续传递动力的问题；本发明的目的还在于提供一种两档动力系统，以解决现有技术中两档动力系统构换档时会动力中断的问题；本发明的目的还在于提供一种针对上述两档动力系统的换档控制方法，以进行无动力中断换档操作。
为解决上述技术问题，本发明中两档换档机构采用如下技术方案：
一种两档换档机构，包括第一离合器、第二离合器；第一离合器的主动端与第二离合器的主动端相背设置；第一减速齿轮组、第二减速齿轮组；第一减速齿轮组与第一离合器的从动端传动连接，第二减速齿轮组与第二离合器的从动端传动连接；各离合器的主动端在其进行离合运动的运动行程上均具有三个控制位置，三个控制位置分别为：与对应的从动端结合的第一结合位、与另一离合器的主动端结合的第二结合位、以及处于第一结合位和第二结合位之间的脱离位。
有益效果为：使用时，第一离合器的主动端与车辆的第一动力单元传动连接，第二离合器的主动端与车辆的第二动力单元传动连接，第一离合器和第一减速齿轮组组成第一档位传动机构，第二离合器和第二减速齿轮组组成第二档位传动机构，换档前，第一动力单元通过与第一档位传动机构向下游输出动力，换档时，保持第一动力单元通过第一档位传动机构持续向下游输送动力的同时，使第二离合器的主动端切换至第一结合位，而后再解除第一动力单元与第一档位传动机构的传动连接，实现向第二档位的切换，整个档位的切换实现了无缝衔接，保证两档换档机构在进行换档操作时能够持续传递动力。
进一步地，第一减速齿轮组处于第一离合器的主动端的背向第二离合器主动端的一侧，第二减速齿轮组处于第二离合器的主动端的背向第一离合器主动端的一侧。
有益效果为：基于第一离合器的主动端与第二离合器的主动端相背设置，将两齿轮组布置在两离合器的两侧，减小离合器与对应的减速齿轮组之间的传动距离，提高两档换档机构性能的可靠性，同时，使得两档换档机构的高度更低，便于在相应的车体上安装。
进一步地，第一减速齿轮组的主动轮与第一离合器的主动端同轴布置，且转动安装在第一离合器的转轴上，第二减速齿轮组的主动轮与第二离合器的主动端同轴布置，且转动安装在第二离合器的转轴上。
有益效果为：减速齿轮组的主动轮与对应离合器的主动端同轴布置，进而使得减速齿轮组的主动轮与对应离合器的从动端也同轴布置，如此能够缩短减速齿轮组的主动轮与离合器的从动端之间的传动路径，保证两档换档机构能够稳定地传递动力，同时，将各离合器的转轴作为对应的减速齿轮组的主动轮的安装基体，保证两档换档机构具有紧凑的结构。
进一步地，第一离合器的从动端与第一减速齿轮组的主动轮固定连接，第二离合器的从动端与第二减速齿轮组的主动轮固定连接。
有益效果为：离合器的从动端直接固定在与之对应的减速齿轮组的主动齿轮上，从动端与对应的减速齿轮组的主动轮之间没有其他传动件来传动，避免传动链过长而导致两档换档机构的传动精度下降，同时减少安全隐患，保证两档换档机构具有稳定可靠的性能。
进一步地，在第一离合器的主动端和第二离合器的主动端均处于脱离位处时，第一减速齿轮组与第二减速齿轮组关于第一离合器主动端和第二离合器主动端的中间位置对称，第一减速齿轮组的输出齿轮与第二减速齿轮组的输出齿轮均处于主输出轴上，主输出轴上在第一减速齿轮组的输出齿轮和第二减速齿轮组的输出齿轮之间的中部位置设有用于与下游传动结构连接的减速器输出齿轮。
有益效果为：沿两离合器及两减速齿轮组的并排布置方向，减速器输出齿轮设置在两离合器中间对称位置处，使得两档换档机构自身结构更加规整，确保两档换档机构的重心与其几何中心尽可能的靠近，同时，两档换档机构通过该处的减速器输出齿轮与下游传动结构连接，使得下游传动结构可以布置在两离合器中间对称位置处，由此使得两档换档机构与下游传动结构整体的布局更加规整，便于使用该两档换档机构的车辆的生产装配。
为解决上述技术问题，本发明中两档动力系统采用如下技术方案：
一种两档动力系统，包括第一动力单元、第二动力单元及两档换档机构，两档换档机构包括第一离合器、第二离合器；第一离合器的主动端与第二离合器的主动端相背设置；第一减速齿轮组、第二减速齿轮组；第一减速齿轮组与第一离合器的从动端传动连接，第二减速齿轮组与第二离合器的从动端传动连接；各离合器的主动端在其进行离合运动的运动行程上均具有三个控制位置，三个控制位置分别为：与对应的从动端结合的第一结合位、与另一离合器的主动端结合的第二结合位、以及处于第一结合位和第二结合位之间的脱离位；第一动力单元与两档换档机构的第一离合器的主动端传动连接，第二动力单元与两档换档机构的第二离合器的主动端传动连接。
有益效果为：使用时，第一离合器的主动端与车辆的第一动力单元传动连接，第二离合器的主动端与车辆的第二动力单元传动连接，第一离合器和第一减速齿轮组组成第一档位传动机构，第二离合器和第二减速齿轮组组成第二档位传动机构，换档前，第一动力单元通过与第一档位传动机构向下游输出动力，换档时，保持第一动力单元通过第一档位传动机构持续向下游输送动力的同时，使第二离合器的主动端切换至第一结合位，而后再解除第一动力单元与第一档位传动机构的传动连接，实现向第二档位的切换，整个档位的切换实现了无缝衔接，保证两档换档机构在进行换档操作时能够持续传递动力。
进一步地，第一减速齿轮组处于第一离合器的主动端的背向第二离合器主动端的一侧，第二减速齿轮组处于第二离合器的主动端的背向第一离合器主动端的一侧。
有益效果为：基于第一离合器的主动端与第二离合器的主动端相背设置，将两齿轮组布置在两离合器的两侧，减小离合器与对应的减速齿轮组之间的传动距离，提高两档换档机构性能的可靠性，同时，使得两档换档机构的高度更低，进而使得两档动力系统高度更低，便于在相应的车体上安装。
进一步地，第一减速齿轮组的主动轮与第一离合器的主动端同轴布置，且转动安装在第一离合器的转轴上，第二减速齿轮组的主动轮与第二离合器的主动端同轴布置，且转动安装在第二离合器的转轴上。
有益效果为：减速齿轮组的主动轮与对应离合器的主动端同轴布置，进而使得减速齿轮组的主动轮与对应离合器的从动端也同轴布置，如此能够缩短减速齿轮组的主动轮与离合器的从动端之间的传动路径，保证两档换档机构能够稳定地传递动力，同时，将各离合器的转轴作为对应的减速齿轮组的主动轮的安装基体，保证两档换档机构具有紧凑的结构，进而保证两档动力系统具有紧凑的结构。
进一步地，第一离合器的从动端与第一减速齿轮组的主动轮固定连接，第二离合器的从动端与第二减速齿轮组的主动轮固定连接。
有益效果为：离合器的从动端直接固定在与之对应的减速齿轮组的主动齿轮上，从动端与对应的减速齿轮组的主动轮之间没有其他传动件来传动，避免传动链过长而导致两档换档机构的传动精度下降，同时减少安全隐患，保证两档换档机构、及两档动力系统具有稳定可靠的性能。
进一步地，在第一离合器的主动端和第二离合器的主动端均处于脱离位处时，第一减速齿轮组与第二减速齿轮组关于第一离合器主动端和第二离合器主动端的中间位置对称，第一减速齿轮组的输出齿轮与第二减速齿轮组的输出齿轮均处于主输出轴上，主输出轴上在第一减速齿轮组的输出齿轮和第二减速齿轮组的输出齿轮之间的中部位置设有用于与下游传动结构连接的减速器输出齿轮。
有益效果为：沿两离合器及两减速齿轮组的并排布置方向，减速器输出齿轮设置在两离合器中间对称位置处，使得两档换档机构自身结构更加规整，确保两档换档机构的重心与其几何中心尽可能的靠近，同时，两档换档机构通过该处的减速器输出齿轮与下游传动结构连接，使得下游传动结构可以布置在两离合器中间对称位置处，由此使得两档换档机构与下游传动结构整体的布局更加规整，便于使用该两档换档机构的车辆的生产装配。
进一步地，第一、第二动力单元中的一个包括发动机和ISG电机，发动机和ISG电机串接在所处的动力传递路径上。
有益效果为：一个动力单元具有发动机，使得该两档公里系统能够为相应的车辆提供混合动力，保证车辆具有更可靠的动力性能。
本发明中针对上述技术方案中两档动力系统的换档控制方法采用如下技术方案：
如上述技术方案中的两档动力系统的换档控制方法，换档前，两档动力系统处于第一档位，第一离合器的主动端处于第一结合位；换档时，在第一离合器的主动端脱离第一结合位之前，第二离合器的主动端切换至第一结合位，且在第二离合器的主动端切换至第一结合位后，第一离合器的主动端脱离第一结合位。
有益效果为：采用这样的换档控制方法进行换档，在第二离合器主动端切换至第一结合位的过程中，即两档动力系统从第一档位切换至第二档位的过程中，第一离合的主动端始终保持在第一结合位为车辆提供动力，由此可保证换档过程中动力不会中断，实现无动力中断换档。
进一步地，在两档动力系统处于第一档位时，第二离合器的主动端处于第二结合位，第一动力单元和第二动力单元共同向第一减速齿轮组输出扭矩；在换档时，先由第一动力单元响应驾驶员的扭矩请求，第二动力单元先扭矩清零或降扭至需求的阈值，然后第二离合器的主动端从第二结合位切换至脱离位，之后第二离合器的主动端再向第一结合位切换。
有益效果为：两档动力系统处于第一档位时，两个动力单元均进行动力输出，保证两档动力系统在第一档位时具有较大的驱动力。同时，向第二档位换档时，第二动力单元先扭矩清零或降扭后再使第二离合器的主动端脱离结合位，由此可防止第二离合器的主动端与第一离合器的主动端脱开后因第二动力单元输出较大扭矩但无较大的承受负载进而转速失控，同时，通过第二离合器的主动端在脱离第二结合位前的扭矩零或降扭操作，避免驱动载荷瞬间加载在第一动力单元上，实现对第一动力单元及其对应的传动机构的保护。
进一步地，第二离合器的主动端在切换至第一结合位之前，第二动力单元按照第二档位的等效转速进行调速。
有益效果为：第二动力单元按照第二档位调速后再使第二离合器的主动端切换至第一结合位，防止第二离合器的主动端与从动端结合时产生过大冲击磨损。
进一步地，在第二离合器的主动端切换到第一结合位后，第二动力单元逐渐响应驾驶员的扭矩请求，第一动力单元逐渐降扭直至扭矩清零或者降至需求阈值，此过程完成后第一动力单元随转。
有益效果为：第二动力单元响应驾驶员扭矩请求的过程中，第一动力单元逐渐降扭，避免驱动载荷瞬间加载在第二动力单元上，实现对第二动力单元及其对应的传动机构的保护，同时，通过第一驱动单元降扭，为后续第一离合器的主动端从第一结合位脱开做准备，避免第一离合器的主动端从第一结合位脱开后因第一动力单元输出较大扭矩但无较大的承受负载进而转速失控。
进一步地，还包括以下步骤，在第二离合器的主动端切换到第一结合位、且第一动力单元逐渐降扭后，第一离合器的主动端切换至脱离位，并通过第一动力单元调速至第二档位的等效转速，然后切换第一离合器的主动端至第二结合位，第一动力单元和第二动力单元共同向第二减速齿轮组输出扭矩。
有益效果为：第一动力单元按照第二档位调速后再使第一离合器的主动端切换至第二结合位，防止第一离合器的主动端与第二离合器的主动端结合时产生过大冲击磨损。另外，换档至第二档位后，两动力单元同时驱动第二档位，保证两档动力系统在第二档位时具有足够的动力。
附图说明
图1为本发明中两档动力系统实施例1的与车桥传动配合的原理示意图；
图2为本发明中两档动力系统实施例1的两档换档机构的原理示意图；
图中：1-两档换档机构；2-车桥；3-车轮；4-第一动力单元；5-发动机；6-第一电机；7-第二电机；8-减速器输出齿轮；9-第一离合器；10-第二离合器；11-第一减速齿轮组；12-第二减速齿轮组；13-第一离合器主动端；14-第一离合器从动端；15-第二离合器主动端；16-第二离合器从动端；17-第一转轴；18-第二转轴；19-第一减速齿轮组主动轮；20-第一减速齿轮组输出齿轮；21-第二减速齿轮组主动轮；22-第二减速齿轮组输出齿轮；23-传动齿轮；24-主输出轴；25-扭转减震器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明的两档动力系统的具体实施例1：本实施例中以驱动装置为混合动力驱动装置为例对本发明中的两档动力系统进行介绍，如图1所示，两档动力系统用于向车桥输送动力，以驱动车辆行驶。
具体的，两档动力系统包括驱动装置和两档换档机构1，两档换档机构1在驱动装置和车桥2之间进行动力传递，驱动车桥2两端的车轮3转动，并实现换档功能。
其中，驱动装置包括第一动力单元4和第二动力单元，第一动力单元4又包括发动机5和第一电机6，第二动力单元由第二电机7构成。第一电机6和第二电机7为集成启动和发电一体的ISG电机。
两档换档机构1包括两个离合器、两个减速齿轮组及减速器输出齿轮8，两离合器分别为第一离合器9和第二离合器10，两个减速齿轮组分别为第一减速齿轮组11和第二减速齿轮组12。
关于离合器的结构，如图2所示，第一离合器9包括第一离合器主动端13和第一离合器从动端14，第二离合器10包括第二离合器主动端15和第二离合器从动端16。两离合器布置好之后，第一离合器主动端13与第二离合器主动端15相背设，且两离合器同轴布置。
如图1所示，第一离合器主动端通过第一转轴17与第一动力单元4传动连接，具体的，发动机1与第一电机6的转子传动连接，第一电机6的转子通过第一转轴17与第一离合器主动端13传动连接，使得发动机5、第一电机6和第一离合器9在动力传输方向上串接布置。本实施例中，为了使发动机5与第一电机6之间的传动更加稳定，发动机5与第一电机6的传动路径上还串设有扭转减震器25。第二离合器主动端通过第二转轴18与第二动力单元即第二电机7传动连接。
第一减速齿轮组11位于第一离合器主动端13的背向第二离合器主动端的一侧，包括啮合配合的第一减速齿轮组主动轮19和第一减速齿轮组输出齿轮20，第一减速齿轮组主动轮19转动安装在第一转轴17上，第一离合器从动端14固定在第一减速齿轮组主动轮19的朝向第一离合器主动端13的一侧上。
第二减速齿轮组12位于第二离合器主动端15的背向第一离合器主动端13的一侧，包括啮合配合的第二减速齿轮组主动轮21和第二减速齿轮组输出齿轮22，第二减速齿轮组主动轮21转动安装在第二转轴18上，第二离合器从动端16固定在第二减速齿轮组主动轮21的朝向第二离合器主动端15的一侧上。
两离合器均为多位置控制离合器，离合器的主动端在其进行离合运动的运动行程上均具有三个控制位置，以第一离合器9为例，当第一离合器主动端13位于其离合运动行程的左端时，与第一离合器从动端14结合，该位置为第一结合位，此时，第一离合器主动端13能够向第一离合器从动端14传递动力；当第一离合器主动端13位于其离合运动行程的右端时，与第二离合器主动端15结合，该位置为第二结合位，此时，两离合器之间能够进行动力传递；当第一离合器主动端13位于其离合运动行程的中间位置时，为处于第一结合位和第二结合位之间的脱离位，第一离合器主动端13不向其他结构传递动力。第二离合器10的三个控制位置与之对应，其离合运动行程右端为第一结合位，左端为第二结合位，中间位置为脱离位。
当两离合器的主动端均处于脱离位时，两减速齿轮组关于第一离合器主动端和第二离合器主动端的中间位置对称。两减速齿轮组的输出齿轮及减速器输出齿轮8均安装在主输出轴24上，并且，减速器输出齿轮8位于两减速齿轮组的输出齿轮的中间位置。减速器输出齿轮8作为两档换档机构的动力输出端，与车辆的车桥传动连接。本实施例中，减速器输出齿轮8与车桥上的传动齿轮23啮合配合。
当第一离合器主动端13与第一离合器从动端14结合时，动力经第一离合器9、第一减速齿轮组11和减速器输出齿轮8向下游输出，构成两档换档机构第一档位的动力传输路径；当第二离合器主动端15与第二离合器从动端16结合时，动力经第二离合器10、第二减速齿轮组12和减速器输出齿轮8向下游输出，构成两档换档机构第二档位的动力传输路径。本实施例中，第一档位为高档位，第二档位为低档位，如此可以保证纯电模式起步时具有更好的增扭效果。在其他实施例中，还可以第一档位为低档位，第二档位为高档位，如此可以保证纯电动模式车速更高。
基于这样结构的两档动力系统，本发明中车辆可以有以下几种工作模式：
纯电动模式：第一离合器9处于分离状态(第一离合器主动端13处于脱离位)，第二离合器10处于结合状态(第二离合器主动端15处于第一结合位)。第二电机7经第二离合器10、第二减速齿轮组12和减速器输出齿轮8向车桥2、车轮3输出动力。此时系统的动力输入端为第二电机7，动力输出端为车轮3。具体的转矩关系为：Tout＝i2*i0*TMG2。其中，i0为两档换档机构的变速器输出齿轮8与车桥2上与之啮合的传动齿轮23的传动比；i2为两档换档机构中第二减速齿轮组12的传动比；TMG2为第二电机7的转矩；Tout为车轮3的转矩。
串联模式：第一离合器9处于分离状态(第一离合器主动端13位于脱离位)，第二离合器10处于结合状态(第二离合器主动端15位于第一结合位)，第二电机7经第二离合器10、第二减速齿轮组12和减速器输出齿轮8向车桥2、车轮3输出动力，发动机5带动第一电机6发电，系统的输入端为第二电机7和发动机5，输出端为车轮3和第一电机6。具体的转矩关系为：关系为：Tout＝i2*i0*TMG2和TEng＝TMG1。其中，i0为两档换档机构的变速器输出齿轮8与车桥2上与之啮合的传动齿轮23的传动比；i2为两档换档机构中第二减速齿轮组12的传动比；TMG2为第二电机7的转矩；Tout为车轮3的转矩；TEng为发动机5的转矩；TMG1为第一电机6的转矩。
并联模式1：第一离合器9处于结合状态(第一离合器主动端13位于第一结合位)，第二离合器10处于结合状态(第二离合器主动端15位于第二结合位)，两动力单元经第二离合器主动端15、第一离合器9、第一减速齿轮组11和减速器输出齿轮8向车桥2和车轮3输出动力。此时系统的动力输入端为第二电机7、发动机5、第一电机6，动力输出端为车轮3。具体的转矩关系为：Tout＝i1*i0*(TEng+TMG1+TMG2)。其中，i0为两档换档机构的变速器输出齿轮8与车桥2上与之啮合的传动齿轮23的传动比；i1为两档换档机构中第一减速齿轮组11的传动比；TMG2为第二电机7的转矩；Tout为车轮3的转矩；TMG1为第一电机6的转矩；TEng为发动机5的转矩。
并联模式2：第一离合器9于结合状态(第一离合器主动端13处于第二结合位，与第二离合器主动端15结合)，第二离合器10处于结合状态(第二离合器主动端15处于第一结合位)。两动力单元经第一离合器主动端13、第二离合器10、第二减速齿轮组12和减速器输出齿轮8向车桥2和车轮3输出动力。此时系统的动力输入端为第二电机7、发动机5、第一电机6，输出端为车轮3。具体的转矩关系为：Tout＝i2*i0*(TEng+TMG1+TMG2)。其中，i0为两档换档机构的变速器输出齿轮8与车桥2上与之啮合的传动齿轮23的传动比；i2为两档换档机构中第二减速齿轮组12的传动比；TMG2为第二电机7的转矩；Tout为车轮3的转矩；TMG1为第一电机6的转矩；；TEng为发动机5的转矩。
制动回收模式1：第一离合器9处于结合状态(第一离合器主动端13位于第一结合位)，第二离合器10处于结合状态(第二离合器主动端15处于第二结合位，与第一离合器主动端13结合)，此时系统的动力输入端为车轮3，输出端为端第二电机7、第一电机6和发动机5。具体的转矩关系为：Tout＝-i1*i0*(TMG2+TMG1+TEng)。其中，i0为两档换档机构的变速器输出齿轮8与车桥2上与之啮合的传动齿轮23的传动比；i1为两档换档机构中第一减速齿轮组11的传动比；TMG2为第二电机7的转矩；Tout为车轮3的转矩；TEng为发动机5的转矩(摩擦反拖)；TMG1为第一电机6的转矩。
制动回收模式2：第一离合器9处于分离状态，第二离合器处于结合状态(第二离合器主动端15位于第一结合位)。此时系统的动力输入端为车轮3，动力输出端为第二电机7。具体的转矩关系为：Tout＝-i2*i0*TMG2。其中，i0为两档换档机构的变速器输出齿轮8与车桥2上与之啮合的传动齿轮23的传动比；i2为两档换档机构中第二减速齿轮组12的传动比；TMG2为第二电机7的转矩；Tout为车轮3的转矩。
本发明中两档动力系统的实施例2，与实施例1不同的是，本实施例中，两个动力单元均为电机，该两档动力系统适用于纯电动车辆。其工作模式不再具有上述的串联、并联和制动回收1模式。
本发明中两档动力系统的实施例3，与实施例1不同的是，本实施例中，在两离合器两侧的空间不足以安装减速齿轮组的情况下，将减速齿轮组安装在对应的离合器下侧，离合器的从动端通过向下布置的传动路径与减速齿轮组传动配合。
本发明中两档动力系统的实施例4，与实施例1不同的是，本实施例中，为便于简修减速齿轮组，减速齿轮组的主动轮不再安装在对应的离合器的主动端所处的转轴，而是与对应转轴轴线平行地并列布置，并与对应离合器的从动端通过传动机构传动连接。
本发明中两档动力系统的实施例5，与实施例1不同的是，本实施例中，为了便于检修和更换离合器的从动端，离合器从动端与对应的减速齿轮组的主动轮通过传动机构传动连接。
本发明中两档动力系统的实施例6，与实施例1不同的是，本实施例中，两档换档机构中不再设置减速器输出齿轮，两档换档机构通过两减速齿轮组其中一个的输出齿轮与车桥传动连接。
本发明中两档换档机构用于将车辆的动力装置的动力向下游传送，并实现档位的调节，具体的，本发明中两档换档机构的具体结构、工作模式与上述两档动力系统中的两档换档机构相同，在此不再予以赘述。
本发明中两档动力系统的换档控制方法的实施例，该换档控制方法是针对如上述各实施例中所描述的两档动力系统进行的换档操作。需要说明的是，以下换档控制方法的实施例旨在描述如何在两个档位之间实现无动力中断换档的控制逻辑，其所涉及的第一档位和第二档位仅表示两个不同的档位，二者中任何一个可以是高档位，自然地，另外一个是低档位。
本发明中两档动力系统的换档控制方法实施例1，本实施例中，以上述两档动力系统的实施例1的并联模式1为例对两档动力系统的换档控制方法的控制逻辑进行介绍，具体如下：
第一步：在收到档位切换命令之后，首先保持第一离合器9结合(第一离合器主动端13处于第一结合位)，由发动机5和第一电机6响应驾驶员扭矩请求，第二电机7扭矩降低至需求的阈值或者清零后，控制第二离合器主动端15从第二结合位切换到脱离位；
第二步：第二离合器主动端15到达脱离位后，为了保证第二离合器的主动端与从动端结合时不产生过大的冲击磨损，第二电机7按照第二减速档位的等效转速进行调速，调速完成之后控制第二离合器主动端15从脱离位切换到第一结合位；
第三步：第二离合器主动端15到达第一结合位之后，由第二电机7逐渐响应驾驶员扭矩请求，发动机5和第一电机6缓慢降扭至需求阈值或扭矩清零，直至第二电机7完全响应驾驶员扭矩请求，此过程完成后发动机5和第一电机6保持随转状态；
第四步：控制第一离合器主动端13从第一结合位移动到脱离位，然后通过第一电机6调速，目标转速为第二档位的等效转速，调速完成之后第一离合器主动端15从脱离位切换到第二结合位；
第五步：按照整车正常扭矩分配，控制发动机5、第一电机6、第二电机7扭矩恢复到设定值。
本发明中两档动力系统的换档控制方法实施例2，与实施例1不同的是，本实施例中，第二档位仅由第二动力单元单独驱动，此时在由第一档位向第二档位换档时，在执行完实施例1中的第三步之后，仅执行到第四步中的控制第一离合器主动端13从第一结合位移动到脱离位。
本发明中两档动力系统的换档控制方法实施例3，与实施例1不同的是，本实施例中，第一档位仅由第一驱动单元驱动，第二档位仅由第二动力单元驱动，换档过程中，在收到档位切换命令之后，首先保持第一离合器9结合(第一离合器主动端13处于第一结合位)，由发动机5和第一电机6响应驾驶员扭矩请求，此时，第二离合器的主动端处于脱离位。然后使第二电机7按照第二档位的等效转速进行调速，调速完成之后控制第二离合器主动端15从脱离位切换到第一结合位，然后再执行上述控制逻辑中的第三步以及第四步中的控制第一离合器主动端13从第一结合位移动到脱离位。
本发明中两档动力系统的换档控制方法实施例4，与实施例1不同的是，本实施例中，第一档位仅由第一动力单元驱动，第二档位由第一、第二动力单元共同驱动，换档过程中，在收到档位切换命令之后，首先保持第一离合器9结合(第一离合器主动端13处于第一结合位)，由发动机5和第一电机6响应驾驶员扭矩请求，此时，第二离合器的主动端处于脱离位。然后使第二电机7按照第二档位的等效转速进行调速，调速完成之后控制第二离合器主动端15从脱离位切换到第一结合位，然后再执行上述控制逻辑中的第三、四、五步。
对于针对上述两档动力系统的其他实施的换档控制方法，其控制逻辑与上述各两档动力系统的换档控制方法实施例的控制逻辑相同，在此不再予以赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种两档换档机构，用于两档动力系统，其特征是，包括：
第一离合器，主动端用于与两档动力系统的第一动力单元传动连接；
第二离合器，主动端用于与两档动力系统的第二动力单元传动连接；
第一离合器的主动端与第二离合器的主动端相背设置；
第一减速齿轮组；
第二减速齿轮组；
第一减速齿轮组与第一离合器的从动端传动连接，第二减速齿轮组与第二离合器的从动端传动连接；
各离合器的主动端在其进行离合运动的运动行程上均具有三个控制位置，三个控制位置分别为：与对应的从动端结合的第一结合位、与另一离合器的主动端结合的第二结合位、以及处于第一结合位和第二结合位之间的脱离位；
换档前，两档动力系统处于第一档位，第一离合器的主动端处于第一结合位；换档时，在第一离合器的主动端脱离第一结合位之前，第二离合器的主动端切换至第一结合位，且在第二离合器的主动端切换至第一结合位后，第一离合器的主动端脱离第一结合位；
在两档动力系统处于第一档位时，第二离合器的主动端处于第二结合位，第一动力单元和第二动力单元共同向第一减速齿轮组输出扭矩；在换档时，先由第一动力单元响应驾驶员的扭矩请求，第二动力单元先扭矩清零或降扭至需求的阈值，然后第二离合器的主动端从第二结合位切换至脱离位，之后第二离合器的主动端再向第一结合位切换。
2.根据权利要求1所述的两档换档机构，其特征是，第一减速齿轮组处于第一离合器的主动端的背向第二离合器主动端的一侧，第二减速齿轮组处于第二离合器的主动端的背向第一离合器主动端的一侧。
3.根据权利要求2所述的两档换档机构，其特征是，第一减速齿轮组的主动轮与第一离合器的主动端同轴布置，且转动安装在第一离合器的转轴上，第二减速齿轮组的主动轮与第二离合器的主动端同轴布置，且转动安装在第二离合器的转轴上。
4.根据权利要求3所述的两档换档机构，其特征是，第一离合器的从动端与第一减速齿轮组的主动轮固定连接，第二离合器的从动端与第二减速齿轮组的主动轮固定连接。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的两档换档机构，其特征是，在第一离合器的主动端和第二离合器的主动端均处于脱离位处时，第一减速齿轮组与第二减速齿轮组关于第一离合器主动端和第二离合器主动端的中间位置对称，第一减速齿轮组的输出齿轮与第二减速齿轮组的输出齿轮均处于主输出轴上，主输出轴上在第一减速齿轮组的输出齿轮和第二减速齿轮组的输出齿轮之间的中部位置设有用于与下游传动结构连接的减速器输出齿轮。
6.一种两档动力系统，其特征是，包括：
第一动力单元；
第二动力单元；及
如权利要求1-5任意一项所述的两档换档机构；
第一动力单元与两档换档机构的第一离合器的主动端传动连接，第二动力单元与两档换档机构的第二离合器的主动端传动连接；
换档前，两档动力系统处于第一档位，第一离合器的主动端处于第一结合位；换档时，在第一离合器的主动端脱离第一结合位之前，第二离合器的主动端切换至第一结合位，且在第二离合器的主动端切换至第一结合位后，第一离合器的主动端脱离第一结合位；
在两档动力系统处于第一档位时，第二离合器的主动端处于第二结合位，第一动力单元和第二动力单元共同向第一减速齿轮组输出扭矩；在换档时，先由第一动力单元响应驾驶员的扭矩请求，第二动力单元先扭矩清零或降扭至需求的阈值，然后第二离合器的主动端从第二结合位切换至脱离位，之后第二离合器的主动端再向第一结合位切换。
7.根据权利要求6所述的两档动力系统，其特征是，第一、第二动力单元中的一个包括发动机和ISG电机，发动机和ISG电机串接在所处的动力传递路径上。
8.如权利要求6或7所述的两档动力系统的换档控制方法，其特征是，换档前，两档动力系统处于第一档位，第一离合器的主动端处于第一结合位；换档时，在第一离合器的主动端脱离第一结合位之前，第二离合器的主动端切换至第一结合位，且在第二离合器的主动端切换至第一结合位后，第一离合器的主动端脱离第一结合位；在两档动力系统处于第一档位时，第二离合器的主动端处于第二结合位，第一动力单元和第二动力单元共同向第一减速齿轮组输出扭矩；在换档时，先由第一动力单元响应驾驶员的扭矩请求，第二动力单元先扭矩清零或降扭至需求的阈值，然后第二离合器的主动端从第二结合位切换至脱离位，之后第二离合器的主动端再向第一结合位切换。
9.根据权利要求8所述的两档动力系统的换档控制方法，其特征是，第二离合器的主动端在切换至第一结合位之前，第二动力单元按照第二档位的等效转速进行调速。
10.根据权利要求9所述的两档动力系统的换档控制方法，其特征是，在第二离合器的主动端切换到第一结合位后，第二动力单元逐渐响应驾驶员的扭矩请求，第一动力单元逐渐降扭直至扭矩清零或者降至需求阈值，此过程完成后第一动力单元随转。
11.根据权利要求10所述的两档动力系统的换档控制方法，其特征是，还包括以下步骤，在第二离合器的主动端切换到第一结合位、且第一动力单元逐渐降扭后，第一离合器的主动端切换至脱离位，并通过第一动力单元调速至第二档位的等效转速，然后切换第一离合器的主动端至第二结合位，第一动力单元和第二动力单元共同向第二减速齿轮组输出扭矩。
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