一种混合动力变速箱换挡装置及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车动力技术领域，特别涉及一种混合动力变速箱换挡装置及控制方法。

背景技术

通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料(汽油，柴油等)和电能的混合。混合动力汽车是由电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式。优点在于车辆启动停止时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低。而且电能的来源都是发动机，只需加油即可，而变速箱，汽车配件之一，是变更转速比和运动方向的装置。用来按不同工作条件改变由主动轴传到从动轴上的扭矩、转速和运动方向。齿轮传动的变速箱一般由箱壳和若干齿轮对组成。

而目前的混动变速箱换挡采用带同步器换挡方案，而同步器的投入使用会变相增加使用成本较高，而在竞争日益激烈的市场环境下，采用无同步器的结合齿套方案成为更优的选择。

而目前采用无同步器的结合齿套方案中，换挡零部件简化，带来更低的成本，但该方案通常是通过转速差控制实现换挡，容易产生换挡冲击或换挡顿挫，特别是齿对齿的极端情况下容易导致换挡失败，降低使用者驾驶体验，且降低齿轮使用寿命。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种混合动力变速箱换挡装置及控制方法，用以解决现有技术中，采用无同步器的结合齿套方案，该方案通常是通过转速差控制实现换挡，容易产生换挡冲击或换挡顿挫，特别是齿对齿的极端情况下容易导致换挡失败，降低使用者驾驶体验，且降低齿轮使用寿命的问题。

根据本发明实施例的一种混合动力变速箱换挡装置，包括中间轴、串联在所述中间轴上的换挡组件、分别与所述换挡组件两侧联接的第一电机组件以及第二电机组件、设置在所述第一电机组件远离所述换挡组件一侧的第一旋转变压器以及设置在所述第二电机组件远离所述换挡组件一侧的第二旋转变压器；

所述换挡组件包括分别与所述第一电机组件及所述第一旋转变压器串联的一档换挡齿和二档换挡齿，以及分别与所述第二电机组件及所述第二旋转变压器串联的结合齿套，所述结合齿套位于所述一档换挡齿和所述二档换挡齿之间；

其中，所述第一旋转变压器可通过与其连接的第一电机组件实时获取所述一档换挡齿和所述二档换挡齿转速和转角，所述第二转速变压器可通过与其连接的所述第二电机组件实时获取所述结合齿套转速和转角。

进一步的，所述一档换挡齿远离所述二档换挡齿一侧固定连接有二档从动齿，所述二档换挡齿远离所述一档换挡齿一侧固定连接有一档从动齿。

进一步的，所述第一电机组件包括发动机、与所述发动机联接的输入轴、设置在所述输入轴上的第一齿轮组、与所述第一齿轮组联接的第二齿轮组以及依次与所述第二齿轮组联接的第一电机轴和第一电机。

进一步的，所述第一齿轮组包括用于联接所述第二齿轮组的第一输入齿轮、与所述二档从动齿联接的二档主动齿轮以及与所述一档从动齿联接的一档主动齿轮。

进一步的，所述第二齿轮组包括第一惰轮轴、设置在所述第一惰轮轴上且与所述第一输入齿轮联接的第一惰轮以及设置在所述第一电机轴上且与所述第一惰轮联接的第二输入齿轮。

进一步的，所述中间轴上位于所述一档从动齿一侧设置有用于联接所述第二电机组件的中间轴齿轮。

进一步的，所述第二电机组件包括与中间轴齿轮联接的第三齿轮组、与所述第三齿轮组远离所述中间轴齿轮一侧联接的第四齿轮组以及依次与所述第四齿轮组联接的第二电机轴和第二电机。

进一步的，所述第三齿轮组包括输出轴以及设置在所述输出轴上与所述中间轴齿轮联接的输出轴齿轮。

进一步的，所述第四齿轮组包括第二惰轮轴、设置在所述第二惰轮轴上且与所述输出轴齿轮联接的第二惰轮轴齿轮、设置在所述第二惰轮轴上远离所述第二惰轮轴齿轮一侧的第三惰轮轴齿轮、以及设置在所述第二电机轴上且与所述第三惰轮轴齿轮联接的输出齿轮。

根据本发明实施例的一种混合动力变速箱换挡装置控制方法，用于控制本发明中所述混合动力变速箱换挡装置，所述方法包括：

通过第一旋转变压器实时获取一档换挡齿和二档换挡齿的转速信息和转角信息，并确定为第一转速信息和转角信息；

通过第二旋转变压器实时获取结合齿套的转速信息和转角信息，并确定为第二转速信息和转角信息；

计算所述第一转速信息与所述第二转速信息差值得到转速差信息；

计算所述第一转角信息与所述第二转角信息差值得到转角差信息；

判断所述转速差信息和转角差信息是否满足阈值；

若是，则完成换挡操作；

若否，则对应调整所述第一转速信息和所述第二转速信息，以使所述第一转速信息与所述第二转速信息的所述转速差信息满足阈值，对应调整所述第一转角信息和所述第二转角信息，以使所述第一转角信息与所述第二转角信息的所述转角差信息满足阈值。

与现有技术相比：本发明提出一种混合动力变速箱换挡装置及控制方法，通过第一旋转变压器可实时获取一档换挡齿和二档换挡齿在输出过程中的转速信息和转角信息，以及通过第二旋转变压器可实时获取到与其串联的结合齿套在输出过程中的转速信息和转角信息，而在换挡过程中可结合以上两组转速信息进行差值计算，得到转速差数值，并保证该转速差在50r/min以内，在换挡过程中可结合以上两组转角差值计算，得到转角差数值，并保证该转角差在2°以内，且在该转速差值和转角差值范围内，可以是实现无冲击换挡，若未达到相应转速差范围或相应的转角差，则控制第一电机实现电机轴速度变化或转动，以使当前一档换挡齿和二档换挡齿与结合齿套之间的相对转速直至满足转速差在50r/min以内，以使当前一档换挡齿和二档换挡齿与结合齿套之间的相对转角直至满足转角差在2°以内，最终实现换挡过程中齿轮的相互位置对齐做到无冲击的进行快速换挡，另外在不增加硬件成本的前提下，通过控制算法的优化，实现更好的换挡品质，解决了目前采用无同步器的结合齿套方案，该方案通常是通过转速差控制实现换挡，容易产生换挡冲击或换挡顿挫，特别是齿对齿的极端情况下容易导致换挡失败，降低使用者驾驶体验，且降低齿轮使用寿命的问题。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的混合动力变速箱换挡装置的结构原理示意图；

图2为本发明第一实施例中的混合动力变速箱换挡装置中换挡组件的部分结构示意图；

图3为本发明第一实施例中的混合动力变速箱换挡装置中二档换挡齿和结合齿套啮合位置的部分构示意图；

图4为本发明第二实施例中的混合动力变速箱换挡装置控制方法的流程示意图。

主要元件符号说明：

以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。

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至图3，所示为本发明第一实施例中的混合动力变速箱换挡装置，包括中间轴13、串联在中间轴13上的换挡组件、分别与换挡组件两侧联接的第一电机组件以及第二电机组件、设置在第一电机组件远离换挡组件一侧的第一旋转变压器9以及设置在第二电机组件远离换挡组件一侧的第二旋转变压器18，换挡组件包括分别与第一电机组件及第一旋转变压器9串联的一档换挡齿16和二档换挡齿14，以及分别与第二电机组件及第二旋转变压器18串联的结合齿套15，结合齿套15位于一档换挡齿16和二档换挡齿14之间，其中，第一旋转变压器9可通过与其连接的第一电机组件实时获取一档换挡齿16和二档换挡齿14转速，第二转速变压器18可通过与其连接的第二电机组件实时获取结合齿套15转速。

进一步的，一档换挡齿16远离二档换挡齿14一侧固定连接有二档从动齿12，二档换挡齿14远离一档换挡齿16一侧固定连接有一档从动齿17，第一电机组件包括发动机1、与发动机1联接的输入轴2、设置在输入轴2上的第一齿轮组、与第一齿轮组联接的第二齿轮组以及依次与第二齿轮组联接的第一电机轴6和第一电机8，第一齿轮组包括用于联接第二齿轮组的第一输入齿轮3、与二档从动齿12联接的二档主动齿轮11以及与一档从动齿17联接的一档主动齿轮10，第二齿轮组包括第一惰轮轴5、设置在第一惰轮轴5上且与第一输入齿轮3联接的第一惰轮4以及设置在第一电机轴6上且与第一惰轮4联接的第二输入齿轮7，中间轴13上位于一档从动齿17一侧设置有用于联接第二电机组件的中间轴齿轮27，第二电机组件包括与中间轴齿轮27联接的第三齿轮组、与第三齿轮组远离中间轴齿轮27一侧联接的第四齿轮组以及依次与第四齿轮组联接的第二电机轴21和第二电机19，第三齿轮组包括输出轴25以及设置在输出轴25上与中间轴齿轮27联接的输出轴齿轮26，第四齿轮组包括第二惰轮轴23、设置在第二惰轮轴23上且与输出轴齿轮26联接的第二惰轮轴齿轮22、设置在第二惰轮轴23上远离第二惰轮轴齿轮22一侧的第三惰轮轴齿轮24、以及设置在第二电机轴21上且与第三惰轮轴齿轮24联接的输出齿轮20。

在具体实施时，首先当发动机1驱动后，通过输入轴2带动设置在其表面的第一齿轮组转动，并由第一齿轮组依次带动与其联接的第一电机组件和第二电机组件开始运作直至通过输出轴25实现动力输出，在此过程中，当驾驶人员进行换挡操作后，可驱动换挡组件中的结合齿套15分别朝两侧一档换挡齿16和二档换挡齿14方向滑移，使得结合齿套15分别与一档换挡齿16或二档换挡齿14结合，完成换挡操作，需要说明的是，结合齿套15与中间轴13为固定连接关系，而二档换挡齿14和二档从动齿12以及一档换挡齿16和一档从动齿17为套设在中间轴13上，其两组结构本身与中间轴13之间可以理解为无连接关系，均通过结合齿套15与二档换挡齿14或一档换挡齿16间切换完成联接换挡，而对于结合齿套15在分别与二档换挡齿14或一档换挡齿16结合过程中，为避免出现换挡顿挫、卡顿或换挡失败的情况，具体的，当发动机1开启后，连带的第一旋转变压器9和第二旋转变压器18同时开启，首先，对于第一电机组件中关于第一旋转变压器9的说明，由输入轴2同时带动第一输入齿轮3、一档主动齿轮10、二档主动齿轮11同向转动，其中通过第一输入齿轮3可依次带动第一惰轮轴5上与其联接的第一惰轮4、第一电机轴6上的第二输入齿轮7转动，之后由第二输入齿轮7带动与其固定连接的第一电机轴6进行转动，再由第一电机轴6带动第一旋转变压器9进行转动，并实时采集依次联接至输入轴2处的转速数据，而在输入轴2输出下还可带动分别与一档主动齿轮10和二档主动齿轮11联接的一档从动齿17和二档从动齿12转动，且再由一档从动齿17驱动与其固定连接的一档换挡齿16和二档从动齿12驱动与其固定连接的二档换挡齿14以同速同向转动，最后可通过与二档换挡齿14和一档换挡齿16联接的第一旋转变压器9实时获取转速信息和转角信息并记录。

进一步的，对于第二电机组件中第二旋转变压器18的说明，当结合齿套15与一档换挡齿16或二档换挡齿14任意一部分结合后，可由一档换挡齿16或二档换挡齿14中任意一结构带动转动，从而达到通过一档主动齿轮10带动一档从动齿17至与一档换挡齿16结合的结合齿套15转动，并由结合齿套15带动与其连接的中间轴13转动，或通过二档主动齿轮11带动二档从动齿12至与二档换挡齿14结合的结合齿套15转动，并由结合齿套15带动与其连接的中间轴13转动，当中间轴13被驱动后可依次带动中间轴齿轮27、输出轴齿轮26和输出轴25进行输出，另外通过输出轴齿轮26还可带动与其联接的第二惰轮轴齿轮22、第二惰轮轴23至第三惰轮轴齿轮24转动，再由第三惰轮轴齿轮24带动输出齿轮20至第二电机轴21进行转动，之后由第二电机轴21驱动第二旋转变压器18进行同向转动，最终可以理解的通过第二旋转变压器18可实时获取到与其串联的结合齿套15在输出过程中的转速信息和转角信息并记录。

在本发明一些可选实施例当中，第一旋转变压器9和第二旋转变压器18可以是电涡流传感器或编码器等位子传感器。

综上，可在上述实施方式中通过第一旋转变压器9可实时获取一档换挡齿16和二档换挡齿14在输出过程中的转速信息和转角信息，以及通过第二旋转变压器18可实时获取到与其串联的结合齿套15在输出过程中的转速信息和转角信息，而在换挡过程中可结合以上两组转速信息和转角信息进行差值计算，得到转速差数值，并保证该转速差在50r/min以内，可以理解的小于50转每分钟转速差值，并保证该转角差在2°以内，且在该差速值和转角差范围内，可以是实现无冲击换挡，若未达到相应转速差范围或转角差范围，则由外部的电机控制器控制第一电机8，则控制第一电机8实现电机轴6速度变化或转动，以使当前一档换挡齿16和二档换挡齿14与结合齿套15之间的相对转速直至满足转速差在50r/min以内，以使当前一档换挡齿16和二档换挡齿14与结合齿套15之间的相对转角直至满足转角差在2°以内，最终实现换挡过程中齿轮的相互位置对齐做到无冲击的进行快速换挡，解决了目前采用无同步器的结合齿套方案，该方案通常是通过转速差控制实现换挡，容易产生换挡冲击或换挡顿挫，特别是齿对齿的极端情况下容易导致换挡失败，降低使用者驾驶体验，且降低齿轮使用寿命的问题。

实施例二

请参阅图4，所示为本发明第二实施例中的混合动力变速箱换挡装置控制方法，所示方法具体包括步骤S01-步骤S07。

步骤S01，通过第一旋转变压器实时获取一档换挡齿和二档换挡齿的转速信息和转角信息，并确定为第一转速信息和转角信息；

步骤S02，通过第二旋转变压器实时获取结合齿套的转速信息和转角信息，并确定为第二转速信息和转角信息；

步骤S03，计算第一转速信息与第二转速信息差值得到转速差信息；

步骤S04，计算第一转角信息与第二转角信息差值得到转角差信息；

步骤S05，判断转速差信息和转角差信息是否满足阈值，若是，则执行步骤S06，若否则执行步骤S07；

步骤S06，完成换挡操作；

步骤S07，对应调整第一转速信息和第二转速信息，以使第一转速信息与第二转速信息的转速差信息满足阈值，对应调整第一转角信息和第二转角信息，以使第一转角信息与第二转角信息的转角差信息满足阈值。

具体的，通过第一旋转变压器9可实时获取一档换挡齿16和二档换挡齿14在输出过程中的转速信息和转角信息，以及通过第二旋转变压器18可实时获取到与其串联的结合齿套15在输出过程中的转速信息和转角信息，而在换挡过程中可结合以上两组转速信息和转角差信息进行差值计算，得到转速差和转角差数值，并保证该转速差在50r/min以内，保证改转角差在2°以内，且在该差速值和转角差范围内，可以是实现无冲击换挡，若未达到相应转速差范围或转角差范围，若未达到相应转速差范围或转角差范围，则由外部的电机控制器控制第一电机8，则控制第一电机8实现电机轴6速度变化或转动，以使当前一档换挡齿16和二档换挡齿14与结合齿套15之间的相对转速直至满足转速差在50r/min以内，以使当前一档换挡齿16和二档换挡齿14与结合齿套15之间的相对转角直至满足转角差在2°以内，最终实现换挡过程中齿轮的相互位置对齐做到无冲击的进行快速换挡。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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。