CN1329677C - 混合电动汽车的双离合器变速装置和操作该装置的方法 - Google Patents

混合电动汽车的双离合器变速装置和操作该装置的方法 Download PDF

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Abstract

通过在动力传输方案以及电动机位置提供最佳设计，修正双离合器变速装置以理想地改变来源于发动机和电动机的扭矩。这种双离合器变速装置最佳地适合于混合电动汽车，此外提供用于这种双离合器变速装置的最佳操作方法，克服了传统CVT应用到HEV中的效率低的问题。

Description

混合电动汽车的双离合器变速装置和操作该装置的方法
技术领域
本发明通常涉及一种用于混合电动汽车的双离合器变速装置以及操作该装置的方法。
背景技术
通常，混合汽车是指利用多个能源的车辆，同时通常指由发动机和电动机驱动的混合电动汽车(HEV)。
混合电动汽车可以采用发动机和电动机的各种方案来实现，同时已经处于研究中的大部分方案是基于并联型或者串联型。
串联方案在结构上比并联方案简单，从而更容易控制。然而，由于能量首先从发动机的机械能转变成电池中的电能然后被用来运行电动机，因此，这样的串联HEV表现出较小的能量效率。
并联的HEV尽管在结构和控制上更复杂，但由于可同时地使用发动机的机械能和电池的电能，因此表现出更高的能量效率。为此，客车通常采用并联方案。
串联HEV尽管它比并联型呈现出较小的能量效率，但可始终在最佳的工作点操作该发动机。然而，由于该发动机和该电动机经由变速装置被机械地连接在一起，也就是说，由于发动机速度与车辆速度有关，并联的HEV不能始终在最佳的工作点操作该发动机，因此，发动机的工作效率根据车辆速度而改变。
为了解决这样的问题，使用金属带的无级变速装置(CVT)由于它可允许该发动机转速独立于该车辆速度受到控制，因此通常被认为是良好的变速装置。
然而，与例如自动变速装置的其它变速装置相比，这样的CVT需要非常高的操作液压。因此，尽管有各种功能上的最有利特点，但CVT仍然没有呈现出特别明显的能量效率。
另一方面，在双离合器变速装置(DCT)中，来源于发动机的扭矩被经由两个离合器传递到两个输入轴，然后利用与该两个输入轴联接的齿轮变化并输出。也就是说，通过与传统的手控变速装置相似的方案，采用两个离合器和自动换挡装置，可获得动变速装置的方便，同时保持与手控变速装置一样好的效率。
现有技术中，例如专利号为US6,634,247B2的美国专利申请中，公开了一种用于具有发动机和电动机的混合电动汽车的双离合器变速装置，该双离合器变速装置包括：接收来自该发动机的扭矩的主输入轴；与该主输入轴同轴地旋转的第一输入轴；与该主输入轴同轴地并沿着该第一输入轴外圆周旋转的第二输入轴；用于有选择地把该主输入轴扭矩传递到该第一和第二输入轴的第一和第二离合器；包括分别布置在该第一和第二输入轴的多个主动齿轮的主动齿轮单元；第一输出装置，该第一输出装置包括平行于该第一和第二输入轴并与该第一和第二输入轴隔开预定距离的第一输出轴，同时还包括在其上的多个从动齿轮和第一输出齿轮，从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的部分主动齿轮的扭矩；第二输出装置，该第二输出装置包括平行于该第一和第二输入轴并与第一和第二输入轴隔开预定距离的第二输出轴和反向空转轴、多个从动齿轮、第二输出齿轮、在第二输入轴上的反向从动齿轮以及位于该反向空转轴上的多个反向中间齿轮，从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的部分主动齿轮的扭矩；电动机输入/输出单元。
因此，如果这样的DCT可用于HEV作为它的变速系统，则该HEV的效率可从采用CVT情况中更进一步提高。
在发明背景部分公开的信息仅仅用于增加对发明背景的理解，而不应该作为确认或者任何形式的建议，即确认或者建议该信息构成已经在该国为本领域普通技术人员所熟知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混合电动汽车的双离合器变速装置，同时还提供一种理想地改变与输出发动机和电动机扭矩的有利的操作方法。
根据本发明实施例的用于具有发动机和电动机混合电动汽车的典型双离合器变速装置包括：主输入轴、第一和第二输入轴、第一和第二离合器、主动齿轮单元、第一和第二输出装置、差动齿轮和电动机输入/输出单元。
主输入轴接收来自该发动机的扭矩。
第一输入轴与主输入轴同轴地旋转。
第二输入轴与主输入轴同轴地并沿着第一输入轴外圆周旋转。
第一和第二离合器有选择地把来自主输入轴的扭矩传递到第一和第二输入轴。
主动齿轮单元包括分别布置在第一和第二输入轴的多个主动齿轮。
第一输出装置包括平行于第一和第二输入轴并与第一和第二输入轴隔开预定距离的第一输出轴，同时还包括在其中的多个从动齿轮和第一输出齿轮，从而有选择地改变与输出第一和第二输入轴上的主动齿轮的扭矩。
第二输出装置包括平行于第一和第二输入轴并与第一和第二输入轴隔开预定距离的第二输出轴和反向空转轴、多个从动齿轮、第二输出齿轮、在第二输入轴上的反向从动齿轮以及位于该反向空转轴上的多个反向中间齿轮，从而有选择地改变与输出第一和第二输入轴上的主动齿轮的扭矩。
差动齿轮通常连接到第一输出齿轮和第二输出齿轮上。
经由多个齿轮和在第二输入轴上的主动齿轮，电动机输入/输出单元有选择地把该电动机的扭矩传递到第二输入轴。
在另一个实施例中，主动齿轮单元包括形成在第一和第二输入轴中一个输入轴上的第一、第三和第五主动齿轮和形成在第一和第二输入轴中另一个输入轴上的第二、第四和第六主动齿轮。
在又一个实施例中，第一、第三和第五主动齿轮形成在第一输入轴上，而第二、第四和第六主动齿轮形成在第二输入轴上。
在再一个实施例中，第一、第二、第三、第四、第五和第六主动齿轮以这样顺序布置，即从发动机开始的第二主动齿轮、第四主动齿轮、第六主动齿轮、第三主动齿轮、第一主动齿轮和第五主动齿轮。
在又一个实施例中，第一输出装置包括第一输出轴；第一、第二、第三和第四从动齿轮；第一和第二同步装置；以及第一输出齿轮。
第一、第二、第三和第四从动齿轮布置在第一输出轴上，并分别与第一、第二、第三和第四主动齿轮啮合。第一同步装置有选择地把第一和第三从动齿轮的扭矩传递到第一输出轴。第二同步装置有选择地把第二和第四从动齿轮的扭矩传递到第一输出轴。第一输出齿轮布置在第一输出轴上并与差动齿轮啮合。因此，有选择地改变与输出第一和第二输入轴上的第一、第二、第三以及第四主动齿轮的扭矩。
在另一个实施例中，第二输出装置包括第一输出轴、反向空转轴、第五和第六从动齿轮、第一和第二中间齿轮、反向从动齿轮、第三和第四同步装置以及第二输出齿轮。
第五和第六从动齿轮布置在第二输出轴上并分别与第五和第六主动齿轮啮合。第一中间齿轮布置在该反向空转轴上同时与第一主动齿轮啮合。第二中间齿轮布置在反向空转轴上。反向从动齿轮布置在第二输出轴上同时与第二中间齿轮啮合。第三同步装置把第五从动齿轮的扭矩有选择地传递到第二输出轴。第四同步装置把第六和反向从动齿轮的扭矩有选择地传递到第二输出轴。第二输出齿轮布置在第二输出轴上同时与差动齿轮啮合。因此，有选择地改变与输出第一和第二输入轴上的第一、第五以及第六主动齿轮的扭矩。
在另一个实施例中，电动机输入/输出单元包括电动机齿轮、电动机空转轴以及电动机空转齿轮。
电动机齿轮布置在电动机的转动轴上。电动机空转轴平行于第二输入轴并与第二输入轴隔开预定距离。电动机空转齿轮形成在电动机空转轴上并通常与电动机齿轮和第二输入轴上一个主动齿轮啮合。
在这种情况下，在第二输入轴上与电动机空转齿轮啮合的一个主动齿轮可以是二档速度的主动齿轮。
用于控制双离合器变速装置的典型方法为用于控制混合电动汽车双离合器变速装置的方法。该方法包括在电动汽车(EV)模式、混合电动汽车(HEV)模式以及再生制动(RB)模式中确定操作模式。根据确定的操作模式操作该双离合器变速装置。
在EV模式下，只改变和输出电动机扭矩。在HEV模式下，改变和输出电动机和发动机两者的扭矩。在RB模式中，通过电动机的发电，回收该混合电动汽车的制动和惯性能。
在另一个实施例中，EV模式在当前充电状态(SOC)处于预定SOC以上的情况中进行，其中在EV模式中，发动机停止，并且第一和第二离合器脱开，同时电动机的扭矩被传递到用于预定换挡速度的从动齿轮，从而只改变和输出来自电池动力的电动机扭矩。
在又一个实施例中，预定换挡速度为向前二档速度。
在再一个实施例中，在EV模式中，电动机的能量依次经由电动机齿轮、电动机空转齿轮、在第二输入轴的二档速度主动齿轮、在第一输出轴的二档速度从动齿轮以及第一输出轴输出到差动齿轮。
在又一个实施例中，在HEV模式中，通过电动机启动发动机，第一或者第二离合器中的一个离合器啮合，从而发动机的扭矩被传递到用于目标换挡速度的从动齿轮上，电动机的扭矩被传递到二档速度从动齿轮，并基于当前的车辆速度和加速踏板压入量来控制电动机的扭矩。
在再一个实施例中，在混合电动汽车通过制动减速或者惯性行驶的情况中，运行RB模式，在RB模式中，第一和第二离合器脱开，同时扭矩从用于预定换挡速度的从动齿轮传递到电动机，从而通过混合电动汽车的制动和惯性能，电动机作为发电机被驱动。
在又一个实施例中，在RB模式中，制动和惯性能依次经由差动齿轮、第一输出齿轮、第一输出轴、在第一输出轴上的二档速度从动齿轮、在第二输入轴上的二档速度主动齿轮、电动机空转齿轮以及电动机齿轮输入到该电动机上。
附图说明
并入和构成说明书一部分的附图，示出了发明的实施例，并与描述一起用来说明本发明的原理，其中：
图1为根据本发明实施例的用于HEV的DCT的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的在用于HEV的DCT中第一和第二输入轴、第一和第二输出轴、反向空转轴、差动齿轮以及电动机齿轮之间的位置关系；
图3为示出了根据本发明实施例的用于HEV的DCT的EV模式操作的示意图；
图4为示出了当发动机启动同时DCT处于EV模式操作时、根据本发明实施例的用于HEV的DCT操作的示意图；
图5为示出了当HEV在HEV模式中以向前三档速度运行时、根据本发明实施例的用于HEV的DCT操作的示意图；
图6为示出了根据本发明实施例的用于HEV的DCT的RB模式操作的示意图；以及
图7为根据本发明实施例的控制DCT方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
在本领域众所周知的是，双离合器变速装置(DCT)包括在变速装置方案内的两个离合器装置，其中该变速装置方案与手控变速装置相似。
在DCT中，来源于发动机的扭矩经由两个离合器被传递到两个输入轴，然后利用布置在两个输入轴上的齿轮来变化并输出。
本发明的实施例把这样的DCT应用到具有发动机和电动机两个功率源的混合电动汽车(HEV)中。
图1为根据本发明实施例的用于HEV的DCT示意图，而图2为示出了根据本发明实施例的在用于HEV的DCT中的第一和第二输入轴、第一和第二输出轴、反向空转轴、差动齿轮以及电动机齿轮之间位置关系。
如图1所示，根据本发明实施例的用于HEV的DCT包括主输入轴105；第一和第二输入轴110和120；第一和第二离合器C1和C2；第一、第二、第三、第四、第五和第六主动齿轮G1、G2、G3、G4、G5和G6；第一和第二输出装置OUT1和OUT2；差动齿轮DIFF；以及电动机输入/输出单元190。
主输入轴105接收发动机102的扭矩。
第一输入轴110沿着主输入轴105可旋转地布置。
第二输入轴120可旋转地围绕第一输入轴110而布置在主输入轴105的旋转轴上。
第一和第二离合器C1和C2选择地把主输入轴105的扭矩分别传递到第一和第二输入轴110和120上。因此，当第一离合器C1操作时，主输入轴105的扭矩被传递到第一输入轴110上，同时当第二离合器C2操作时，主输入轴105的扭矩被传递到第二输入轴120上。
第一、第三和第五主动齿轮G1、G3和G5形成在第一输入轴110，第二、第四和第六主动齿轮G2、G4和G6形成在第二输入轴120上。
进一步详细地说，第一、第三和第五主动齿轮G1、G3和G5形成在第一输入轴110上，从而第三主动齿轮G3靠近第二输入轴120的端部，第五主动齿轮G5是其末端，第一主动齿轮G1位于第三和第五主动齿轮G3、G5之间。此外，第三、第四和第六主动齿轮G2、G4和G6形成在第二输入轴120上，从而第二主动齿轮G2靠近发动机102，第六主动齿轮G6为发动机102的末端，第四主动齿轮G4位于第二和第六主动齿轮G2、G6之间。
因此，根据如图1所示的本发明实施例的DCT，第一、第二、第三、第四、第五和第六主动齿轮G1、G2、G3、G4、G5和G6以这样的顺序布置，即第二主动齿轮G2、第四主动齿轮G4、第六主动齿轮G6、第三主动齿轮G3、第一主动齿轮G1和第五主动齿轮G5。
此外，如图1所示，DCT包括：用于有选择地改变与输出第一、第二、第三和第四主动齿轮G1、G2、G3和G4的扭矩的第一输出装置OUT1；以及用于有选择地改变与输出第一、第五和第六主动齿轮G1、G5和G6扭矩的第二输出装置OUT2。
如图1所示，第一输出装置OUT1包括第一输出轴130；第一、第二、第三和第四从动齿轮D1、D2、D3和D4；第一和第二同步装置S1和S2；以及第一输出齿轮135。
第一输出轴130平行于主输入轴105并与主输入轴105隔开预定距离。第一、第二、第三和第四从动齿轮D1、D2、D3和D4布置在第一输出轴130上，同时分别与该第一、第二、第三和第四从动齿轮G1、G2、G3和G4啮合。
第一同步装置S1有选择地把第一和第三从动齿轮D1和D3中的一个扭矩传递到第一输出轴130。第二同步装置S2有选择地传递第二和第四从动齿轮D2、D4中的一个扭矩。
此外，第一输出齿轮135布置在第一输出轴130上，同时与差动齿轮DIFF啮合，从而来源于第一、第二、第三和第四主动齿轮G1、G2、G3和G4的扭矩被传递到差动齿轮DIFF。
如图1所示，该第二输出装置OUT2包括第二输出轴140、反向空转轴150、第五和第六从动齿轮D5和D6、第一和第二中间齿轮M1和M2、反向从动齿轮R、第三和第四同步装置S3和S4以及第二输出齿轮145。
第二输出轴140和反向空转轴150平行于主输入轴105布置并隔开预定距离。
第五和第六从动齿轮D5以及D6布置在第二输出轴140上，同时分别与第五和第六主动齿轮G5和G6啮合。
第一中间齿轮M1布置在反向空转轴150上，同时与第一主动齿轮G1啮合。
反向从动齿轮R布置在第二输出轴140上，同时与第二中间齿轮M2啮合。
第三同步装置S3有选择地把第五从动齿轮D5的扭矩传递到第二输出轴140。第四同步装置S3有选择地把反向从动齿轮R和第六从动齿轮D6的一个扭矩传递到第二输出轴140。
另外，第二输出齿轮145布置在第二输出轴140上，同时与差动齿轮DIFF啮合，从而来源于第一、第五和第六主动齿轮G1、G5和G6的扭矩被传递到差动齿轮DIFF。
参考由调档叉操作的传统手控变速装置的同步装置，本领域普通技术人员很清楚地理解第一、第二、第三和第四同步装置S1、S2、S3和S4的细节。
例如，在图1中左右方向上，通过由控制器(未示出)控制的另外致动器分别操作第一、第二、第三和第四同步装置S1、S2、S3和S4。致动器可由电动机驱动或者由控制油泵液压力的电磁阀液压驱动。这些对本领域的普通技术人员来说是显而易见的，因此在这里不再进一步描述。
经由在第二输入轴120上的两个齿轮和第二主动齿轮G2，电动机输入/输出单元190把设置在变速装置外壳(未显示)的电动机103(即可被操作用于驱动和产生功能的电动发电机)的扭矩有选择地传递到第二输入轴120。
电动机103在它的转动轴170上具有电动机齿轮MG。
此外，电动机空转轴160平行于第二输入轴120并隔开预定距离。在电动机空转轴160，布置电动机空转齿轮IG，同时电动机空转齿轮IG通常与电动机齿轮MG和在第二输入轴120上的第二主动齿轮G2啮合。
在图1中，通过虚线示出了第一中间齿轮M1和第一主动齿轮G1的啮合以及第二输出轴140和差动齿轮DIFF的啮合。这是由于为了描述方便，第一和第二输入轴110和120、第一和第二输出轴130和140、反向空转轴150以及差动齿轮DIFF用平面图绘制，尽管它们立体地布置。
在图2中示出了第一和第二输入轴110和120、第一和第二输出轴130和140、反向空转轴150以及差动齿轮DIFF的空间位置。
图2为从图1左侧看到的视图，而在图5中示出的一些齿轮在图2有意地未示出，为了更好地理解在转动元件旋转轴中的空间关系。
如图2所示，第一和第二输出轴130以及140与第二输入轴120分开布置。
反向空转轴150布置在这样的位置，在该位置，它可与第一输入轴110以及第二输出轴140一起形成三角形。在空转轴150上的第一中间齿轮M1与第一输入轴110的第一主动齿轮G1啮合，而在空转轴150上的第二中间齿轮M2与第二输出轴140的反向从动齿轮R啮合。
差动齿轮DIFF布置在这样的位置，在该位置，它可与第一和第二输出轴130以及140一起形成三角形，从而差动齿轮DIFF通常与第一和第二输出轴130以及140的第一和第二输出齿轮135以及145啮合。
在电动机空转轴160上的电动机空转齿轮IG通常与第二输入轴120的第二主动齿轮G2、电动机转动轴170的电动机齿轮MG啮合。
根据用于HEV的这样的DCT，在输入轴上布置的六个主动齿轮可允许总共七个速度，也就是六个前进速度而一个倒档速度。
在下文中，详细描述根据本发明第一实施例的这样DCT的换档操作。
为转变到头档速度，通过操作在图1中右侧的第一同步装置S1，第一从动齿轮D1和第一输出轴130同步地啮合。然后通过操作第一离合器C1完成头档速度的换档。
为了转变到二档速度，通过操作在图1左侧的第二同步装置S2，第二从动齿轮D2和该第一输出轴130首先啮合，同时该第一离合器C1操作，而第二离合器C2脱开。然后，通过脱开第一离合器C1并操作第二离合器C2完成转变到二档速度。第一同步装置S1移到空档位置，从而第一从动齿轮D1和该第一输出轴130脱离。
在转变到头档和二档速度中，为了转变到第三、第四、第五、第六和倒档速度，通过操作对应的同步装置，对应的从动齿轮和对应的输出轴同步地啮合，同时第一和第二离合器C1和C2交替地啮合。此外，相邻速度需要操作不同的同步装置。
因此，在从相邻速度转变或转变到该相邻速度期间，可独立地控制当前速度的解除和目标速度的实现。此外，在转变到相邻速度期间，可通过控制到来(on-coming)离合器啮合时间和离去(off-going)离合器脱开时间，实现驾驶员可在手控变速装置中进行的各种操纵技术，例如半离合器操作。
用于HEV的这样的DCT的操作基于各种模式。这样的操作模式包括只利用电动机103扭矩的电动汽车(EV)模式、发动机102的扭矩用作主动力源而电动机103的扭矩用作辅助动力源的混合电动汽车(HEV)模式以及再生制动(RB)模式，其中在再生制动模式中，通过电动机103的供电回收混合电动汽车的制动和惯性能，并用于对电池(未示出)再充电。
在EV模式中，如图3所示，车辆和发动机102被停止，同时第一和第二离合器C1以及C2被释放。
当通过驾驶员压下加速踏板时，第二同步装置S2与第二从动齿轮D2和第一输出轴130互相连接，其中的情况是，电池的当前充电(SOC)状态充分地高(也就是说当前SOC在预定SOC以上的情况中)。因此，在这种情况下，该电动机103由电池电源驱动。
因此，通过驱动电动机103来完成HEV的启动，并因此通过电动机103在二档速度驱动HEV。
在这样一个EV模式中，电动机的能量顺序地经由电动机齿轮MG、电动机空转齿轮IG、在第二输入轴120的第二主动齿轮G2、在第一输出轴130的第二从动齿轮D2以及第一输出轴130输出到差动齿轮。
当由于需要增加车辆速度而转变到指定的换挡速度(例如，转变到第三速度)时，启动发动机102。这意味着解除EV模式并进入HEV模式。
当需要启动发动机102同时以EV模式操作DCT时，如图4所示，第二离合器C2被滑动控制(slip-controlled)，从而发动机102通过来自电动机103的扭矩而启动。也就是说，通过对第二离合器C2滑动控制，首先将发动机102驱动到适当的速度用于起动。当发动机启动时，接着脱开第二离合器C2，从而通过操作对应的同步装置可执行对目标速度的转变(例如该三档速度)。
在上述描述中，已经描述的是，当电池的当前SOC充分地高时，可只通过电动机103的动力来启动HEV。在电池的SOC不充分地高的情况下，通过立即启动发动机102并因此利用发动机102的动力作为主动力源，启动并驱动HEV。
针对在HEV模式中以三档速度驱动DCT的典型情况，在下文中将参考图5详细描述这种HEV模式。
在转变到三档速度同时HEV运行在EV模式的情况中，发动机102首先通过电动机103的扭矩启动。随后，第一同步装置S1被控制以与第三从动齿轮D3结合，而第二同步装置S2保持与第二从动齿轮D2结合，同时第一离合器C1啮合，第二离合器C2脱开。
在这种情况下，主要是通过发动机102的扭矩，其次是通过电动机103的扭矩来驱动HEV。更详细地，电动机103的辅助动力根据驾驶员加速踏板下压量以及当前的车辆速度来确定。
电动机103辅助动力的具体值可根据预定算法由控制器(未示出)来计算和实现。这些可通过本领域普通技术人员根据DCT和/或HEV的设计规范来任意地设定，因此在这里不进一步详细描述。
如图6所示，在混合电动汽车通过制动减速或者惯性行驶的情况中，在如下状态执行RB模式，从而第一和第二离合器C1和C2脱开，而第二同步装置S2与第二从动齿轮D2结合。
在这种RB模式中，制动和惯性能被回收并根据当前的车辆速度通过电动机103的发电操作来充到电池内。
在这种情况下，优选的是，电动机103的操作被控制在发电中呈现最佳效率的工作范围内。具体地说，通过控制器(未示出)，针对当前车辆速度，可执行并实现这种工作范围以及电动机103在该范围内的控制。这些可通过本领域普通技术人员根据DCT和/或HEV的设计规范来任意地设定，因此在这里不进一步详细描述。
在RB模式中，制动和惯性能依次经由差动齿轮DIFF、第一输出齿轮135、第一输出轴130、在第一输出轴130上的第二从动齿轮D2、在第二输入轴120上的第二主动齿轮G2、电动机空转齿轮IG以及电动机齿轮MG输入到电动机，而这个顺序是二档速度中动力传输的相反顺序。
在图7中示出了根据本发明实施例的用于操作DCT的这样的方法。
首先，在步骤S710，基于车辆的驱动状态，根据DCT将要被操作的操作模式可在EV模式、HEV模式和RB模式中有选择地确定。然后在步骤S720、S730和S740，根据确定的操作模式操作DCT。
本领域普通技术人员可任意地设定步骤S710中确定操作模式的标准。例如，在HEV处于加速模式情况下，操作模式可通过制动或者惯性行驶确定成RB模式，而当操作加速踏板时，在电池当前的SOC在预定SOC以上的情况中，设定为EV模式，或者在操作加速踏板时在该电池的当前SOC没有在预定SOC以上的情况中，设定为HEV模式。
在根据EV模式操作DCT的步骤S720中，发动机102停止，第一和第二离合器C1和C2脱开，同时电动机103的扭矩被传递到用于预定换挡速度的从动齿轮(例如第二从动齿轮D2)。因此，在这种情况下，改变并输出来自电池动力的电动机扭矩。
在根据HEV模式操作DCT的步骤S730中，通过电动机103启动发动机102，第一和第二离合器C1和C2的一个离合器啮合，从而发动机102的扭矩被传递到用于目标换挡速度的从动齿轮，同时电动机103的扭矩被传递到第二从动齿轮。在这种情况下，基于当前的车辆速度和加速踏板的压入量控制电动机103的扭矩。
在根据RB模式操作DCT的步骤S730中，第一和第二离合器C1和C2被脱开，同时扭矩从预定换挡速度的从动齿轮(例如第二从动齿轮D2)传递到电动机103，从而通过HEV的制动和惯性能，作为发电机来驱动电动机103。
当根据对应操作模式同样地操作DCT时，操作过程重复地回到确定该操作模式的步骤S710中，并因此可始终通过适合于HEV运行状态的操作模式操作DCT。
根据本发明的实施例，除其操作方法之外，用于HEV的DCT具有这样的动力传输方案和电动机位置设计，这种设计对于改变与输出发动机和电动机扭矩是最佳的。因此，这种DCT可用于HEV，克服了具有金属带的传统CVT的低效率。
通过把这种DCT应用到HEV中，可根据各种操作模式操纵发动机和电动机的扭矩。此外，与传统手控变速装置类似，通过把两个离合器和自动换挡装置采用到方案中，也可实现自动变速装置的便利性。
尽管结合目前认为是最实际和优选的实施例来描述本发明，但应该理解的是，发明不限于公开的实施例，相反，意在覆盖各种包含在附加权利要求书精神和范围内的改型和等同方案。

Claims (21)

1.一种用于具有发动机和电动机的混合电动汽车的双离合器变速装置，该双离合器变速装置包括：
接收来自该发动机的扭矩的主输入轴；
与该主输入轴同轴地旋转的第一输入轴；
与该主输入轴同轴地并沿着该第一输入轴外圆周旋转的第二输入轴；
用于有选择地把该主输入轴扭矩传递到该第一和第二输入轴的第一和第二离合器；
包括分别布置在该第一和第二输入轴的多个主动齿轮的主动齿轮单元；
第一输出装置，该第一输出装置包括平行于该第一和第二输入轴并与该第一和第二输入轴隔开预定距离的第一输出轴，同时还包括在其上的多个从动齿轮和第一输出齿轮，从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的部分主动齿轮的扭矩；
第二输出装置，该第二输出装置包括平行于该第一和第二输入轴并与第一和第二输入轴隔开预定距离的第二输出轴和反向空转轴、多个从动齿轮、第二输出齿轮、在第二输入轴上的反向从动齿轮以及位于该反向空转轴上的多个反向中间齿轮，从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的部分主动齿轮的扭矩；
电动机输入/输出单元；其特征在于，
连接到该第一输出齿轮和第二输出齿轮上的差动齿轮；以及
经由多个齿轮和在第二输入轴上的主动齿轮，该电动机输入/输出单元有选择地把该电动机的扭矩传递到该第二输入轴。
2.如权利要求1的双离合器变速装置，其中该主动齿轮单元包括：
形成在该第一和第二输入轴中的一个输入轴上的第一、第三和第五主动齿轮；以及
形成在该第一和第二输入轴中的另一个输入轴上的第二、第四和第六主动齿轮。
3.如权利要求2的双离合器变速装置，其中：
形成在该第一输入轴上的第一、第三和第五主动齿轮；以及
第二、第四和第六主动齿轮形成在该第二输入轴上。
4.如权利要求2的双离合器变速装置，其中该第一、第二、第三、第四、第五和第六主动齿轮从发动机开始以这样顺序布置，即第二主动齿轮、第四主动齿轮、第六主动齿轮、第三主动齿轮、第一主动齿轮和第五主动齿轮。
5.如权利要求2的双离合器变速装置，其中该第一输出装置包括：
第一输出轴；
第一、第二、第三和第四从动齿轮，其布置在该第一输出轴上并与该第一、第二、第三和第四主动齿轮啮合；
用于把该第一和第三从动齿轮的扭矩有选择地传递到该第一输出轴的第一同步装置；
用于把第二和第四从动齿轮的扭矩有选择地传递到该第一输出轴的第二同步装置；以及
布置在该第一输出轴上并与该差动齿轮啮合的第一输出齿轮，
从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的该第一、第二、第三以及第四主动齿轮的扭矩。
6.如权利要求2的双离合器变速装置，其中第二输出装置包括：
第二输出轴；
反向空转轴；
布置在第二输出轴上并分别与该第五和第六主动齿轮啮合的第五和第六从动齿轮；
布置在该反向空转轴上并与该第一主动齿轮啮合的第一中间齿轮；
布置在该反向空转轴上的第二中间齿轮；
布置在该第二输出轴上并与该第二中间齿轮啮合的反向从动齿轮；
用于把第五从动齿轮的扭矩有选择地传递到该第二输出轴的第三同步装置；
用于把第六和反向从动齿轮的扭矩有选择地传递到第二输出轴的第四同步装置；以及
布置在第二输出轴上并与该差动齿轮啮合的第二输出齿轮，
从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的该第一、第五和第六主动齿轮的扭矩。
7.如权利要求1的双离合器变速装置，其中该电动机输入/输出单元包括：
布置在该电动机转动轴上的电动机齿轮；
平行于该第二输入轴并与该第二输入轴隔开预定距离的电动机空转轴；以及
形成在该电动机空转轴上并通常与该电动机齿轮和在该第二输入轴上一个主动齿轮啮合的电动机空转齿轮。
8.如权利要求7的双离合器变速装置，其中在该第二输入轴上与该电动机空转齿轮啮合的一个主动齿轮为二档速度的主动齿轮。
9.一种用于控制如权利要求1所述的混合电动汽车的双离合器变速装置的方法，该方法包括：
在以下模式中确定操作模式，即其中只改变与输出电动机扭矩的电动汽车模式即EV模式、其中改变与输出电动机和发动机两者扭矩的混合电动汽车模式即HEV模式以及其中通过电动机发电回收混合电动汽车的制动和惯性能的再生制动模式即RB模式；以及
根据该确定的操作模式操作该双离合器变速装置。
10.如权利要求9的方法，其中在当前充电状态，即SOC，在预定SOC以上的情况中运行EV模式，其中在EV模式中，发动机停止，并且该第一和第二离合器脱开，同时该电动机的扭矩被传递到用于预定换挡速度的从动齿轮，从而只改变与输出来自电池动力的电动机扭矩。
11.如权利要求10的方法，其中该预定换挡速度为向前的二档速度。
12.如权利要求9的方法，其中在EV模式中，电动机的能量依次经由电动机齿轮、电动机空转齿轮、在第二输入轴的二档速度主动齿轮、在该第一输出轴的二档速度从动齿轮以及该第一输出轴输出到该差动齿轮。
13.如权利要求9的方法，其中在HEV模式中：
通过电动机启动发动机；
该第一和第二离合器中的一个离合器啮合，从而把该发动机的扭矩传递到用于目标换挡速度的从动齿轮；
把该电动机的扭矩传递到二档速度从动齿轮；以及
基于当前的车辆速度和加速踏板的压入量控制该电动机的扭矩。
14.如权利要求9的方法，其中在该混合电动汽车通过制动减速或者惯性行驶的情况中，运行RB模式，而在RB模式中，该第一和第二离合器脱开，同时扭矩从用于预定换挡速度的从动齿轮传递到该电动机，从而通过该混合电动汽车的制动和惯性能，该电动机作为发电机被驱动。
15.如权利要求9的方法，其中在RB模式中，制动和惯性能依次经由该差动齿轮、该第一输出齿轮、该第一输出轴、在该第一输出轴上的二档速度从动齿轮、在第二输入轴上的二档速度主动齿轮、电动机空转齿轮以及该电动机齿轮输入到该电动机。
16.一种用于具有发动机和电动机的混合电动汽车的双离合器变速装置，该双离合器变速装置包括：
接收来自该发动机的扭矩的主输入轴；
与该主输入轴同轴地旋转的第一输入轴；
与该主输入轴同轴地并沿着该第一输入轴外圆周旋转的第二输入轴；
用于有选择地把该主输入轴扭矩传递到该第一和第二输入轴的第一和第二离合器；
形成在该第一和第二输入轴中的一个输入轴上的第一、第三和第五主动齿轮；
形成在该第一和第二输入轴中的另一个输入轴上的第二、第四和第六主动齿轮；
第一输出装置，该第一输出装置包括平行于该第一、第二输入轴并与该第一、第二输入轴隔开预定距离的第一输出轴，同时还包括在其上的多个从动齿轮和第一输出齿轮，从而有选择地改变与输出该第一、第二输入轴上第一、第二、第三和第四主动齿轮的扭矩；
第二输出装置，该第二输出装置包括平行于该第一和第二输入轴并与第一和第二输入轴隔开预定距离的第二输出轴和反向空转轴、多个从动齿轮、第二输出齿轮和在第二输入轴上的反向从动齿轮以及位于该反向空转轴上的多个反向中间齿轮，从而有选择地改变与输出第一和第二输入轴上的第一、第五和第六主动齿轮的扭矩；
连接到该第一输出齿轮和第二输出齿轮上的差动齿轮；以及
电动机输入/输出单元，经由两个齿轮和在第二输入轴上的第二主动齿轮，该电动机输入/输出单元用于有选择地把该电动机的扭矩传递到该第二输入轴。
17.如权利要求16的双离合器变速装置，其中：
第一、第三和第五主动齿轮形成在该第一输入轴上；以及
第二、第四和第六主动齿轮形成在该第二输入轴上。
18.如权利要求16的双离合器变速装置，其中该第一、第二、第三、第四、第五和第六主动齿轮从发动机开始以这样顺序布置，即第二主动齿轮、第四主动齿轮、第六主动齿轮、第三主动齿轮、第一主动齿轮和第五主动齿轮。
19.如权利要求16的双离合器变速装置，其中该第一输出装置包括：
第一输出轴；
布置在该第一输出轴上并与该第一、第二、第三和第四主动齿轮分别啮合的第一、第二、第三和第四从动齿轮；
用于把该第一和第三从动齿轮的扭矩有选择地传递到该第一输出轴的第一同步装置；
用于把第二和第四从动齿轮的扭矩有选择地传递到该第一输出轴的第二同步装置；以及
布置在该第一输出轴上并与该差动齿轮啮合的第一输出齿轮，
从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的该第一、第二、第三以及第四主动齿轮的扭矩。
20.如权利要求16的双离合器变速装置，其中第二输出装置包括：
第二输出轴；
反向空转轴；
布置在第二输出轴上并分别与该第五和第六主动齿轮啮合的第五和第六从动齿轮；
布置在该反向空转轴上并与该第一主动齿轮啮合的第一中间齿轮；
布置在该反向空转轴上的第二中间齿轮；
布置在该第二输出轴上并与该第二中间齿轮啮合的反向从动齿轮；
用于把第五从动齿轮的扭矩有选择地传递到该第二输出轴的第三同步装置；
用于把第六和反向从动齿轮的扭矩有选择地传递到第二输出轴的第四同步装置；以及
布置在第二输出轴上并与该差动齿轮啮合的第二输出齿轮，
从而有选择地改变与输出该第一和第二输入轴上的该第一、第五和第六主动齿轮的扭矩。
21.如权利要求16的双离合器变速装置，其中该电动机输入/输出单元包括：
布置在该电动机转动轴上的电动机齿轮；
平行于该第二输入轴并与该第二输入轴隔开预定距离的电动机空转轴；以及
形成在该电动机空转轴上并通常与该电动机齿轮和在该第二输入轴上一个主动齿轮啮合的电动机空转齿轮。
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