[發明專利]一種雙電機混合動力變速箱及控制方法

在審

• 申請號: 202110136136.5
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112895882A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 孫一林;吳錫強;陳金柯
• 申請（專利權）人: 坤泰車輛系統（常州）有限公司
• 主分類號: B60K6/547
• 分類號: B60K6/547;B60K6/365;B60K1/02;B60K6/38;B60K6/387;B60W10/11;B60W10/26;B60W10/08;B60W10/06;B60W10/02;B60W20/10
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 孫盼盼

1.一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，包括發動機、主驅動電機、副驅動電機、行星排、駐車離合器和發動機鎖止離合器；所述行星排的外齒圈通過齒輪嚙合連接主驅動電機和輸出軸，所述行星排的行星架與發動機連接，所述行星排的太陽輪與副驅動電機連接，所述副驅動電機為ISG電機，所述主驅動電機輸入軸通過齒輪嚙合連接輸出軸，所述輸出軸通過齒輪嚙合連接差速器；所述行星排的外齒圈上設有駐車離合器，所述駐車離合器鎖止行星排的外齒圈實現車輛駐車需求；所述行星排的行星架和發動機輸入軸上設有發動機鎖止離合器，所述發動機鎖止離合器鎖止行星排的行星架和發動機輸入軸實現發動機鎖止功能。

2.根據權利要求1所述的一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，所述駐車離合器包括離合器操縱蝸輪、第一雙面貼片離合器摩擦片、第一離合器摩擦鋼片、第一單面貼片離合器摩擦片和第一離合器片壓緊板總成；所述行星排的外齒圈外固定有駐車鎖止離合器殼，所述駐車鎖止離合器殼內依次設有第一雙面貼片離合器摩擦片、第一離合器摩擦鋼片、第一單面貼片離合器摩擦片和第一離合器片壓緊板總成；所述第一離合器片壓緊板總成的執行接觸處曲面朝向外側，所述離合器操縱蝸輪設于第一離合器片壓緊板總成的外側，與第一離合器片壓緊板總成緊貼的離合器操縱蝸輪的一輪輻上設有若干環形第一曲面槽，所述第一曲面槽與第一離合器片壓緊板總成的執行接觸處曲面相適配。

3.根據權利要求2所述的一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，所述第一雙面貼片離合器摩擦片和第一單面貼片離合器摩擦與駐車鎖止離合器殼周向固定，軸向自由安裝；所述第一離合器摩擦鋼片與其對應的行星排外齒圈周向固定，軸向自由安裝；所述駐車鎖止離合器殼與變速箱殼體固定連接。

4.根據權利要求2所述的一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，所述發動機鎖止離合器包括第二雙面貼片離合器摩擦片、第二離合器摩擦鋼片、第二單面貼片離合器摩擦片和第二離合器片壓緊板總成；所述離合器片壓緊板總成設于離合器操縱蝸輪的另一輪輻側，與第二離合器片壓緊板總成緊貼的另一輪輻上設有若干環形第二曲面槽，所述第二曲面槽與第二離合器片壓緊板總成的執行接觸處曲面相適配。

5.根據權利要求4所述的一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，所述發動機鎖止離合器還包括發動機鎖止離合器殼，所述第二離合器片壓緊板總成設于發動機鎖止離合器殼內，所述第二離合器片壓緊板總成與發動機鎖止離合器殼之間依次設有第二單面貼片離合器摩擦片、第二離合器摩擦鋼片和第二雙面貼片離合器摩擦片；所述第二單面貼片離合器摩擦片和第二雙面貼片離合器摩擦片與發動機鎖止離合器殼周向固定，軸向自由安裝；所述第二離合器摩擦鋼片與其對應的行星排行星架周向固定，軸向自由安裝；所述發動機鎖止離合器殼與變速箱殼體固定連接。

6.根據權利要求4所述的一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，所述第一曲面槽和第二曲面槽均至少設置3組以上，所述第一曲面槽為由淺到深的曲面槽，所述第二曲面槽的槽深淺方向與第一曲面槽的槽深淺方向相反。

7.根據權利要求2所述的一種雙電機混合動力變速箱，其特征在于，還包括離合器操縱蝸桿，所述離合器操縱蝸桿與離合器操縱蝸輪組成蝸輪蝸桿副，所述離合器操縱蝸桿與控制電機連接，所述控制電機控制離合器操縱蝸桿轉動。

8.一種利用權利要求1至7任一項所述變速箱的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、混合動力車輛控制單元即HCU將車輛當前行駛狀態、駕駛員請求、車輛實際需求發送至變速箱控制單元即TCU，電池管理系統即BMS將當前電池SOC狀態和溫度狀態發送至變速箱控制單元即TCU，TCU根據接收的狀態參數判斷變速箱的工作情況，并且控制變速箱執行機構工作，達到變速箱工作模式切換的工作；

步驟二、TCU根據HCU和BMS發過來的信號，判斷車輛處于何種狀態：

S1、當車輛處于啟動狀態時且電池SOC大于最低閾值，車輛先進入單電機工作狀態，所述單電機工作狀態為在車輛較低速行駛或行駛功率要求不高的狀態下，由主驅動電機驅動車輛前行，此時發動機鎖止離合器處于鎖止狀態，行星架及發動機輸入軸、發動機被鎖住；車輛啟動后進入行駛模式；若電池SOC小于最低閾值，則發動機自行啟動并驅動車輛行駛；

S2、當TCU判斷車輛不處于啟動狀態時，判斷車輛是處于停車狀態還是行駛狀態，依據行駛過程中需求扭矩不同，變速箱執行機構和動力源進行對應動作滿足行車需求；根據電池SOC狀態，當電池SOC小于最低閾值時，TCU控制變速箱進入混動驅動狀態，所述混動驅動狀態為駐車離合器、發動機鎖止離合器處于放開狀態，發動機、副驅動電機即ISG電機、主驅動電機都處于工作狀態；其中發動機永遠工作在其最佳效率工作區間；在一定的車速下，發動機保持相對穩定的輸出功率、扭矩、轉速運行；ISG電機的發電扭矩要與發動機的輸出扭矩相適應，并隨發動機的輸出扭矩變化而變化；車輛的加減速由主驅動電機通過其驅動扭矩或發電扭矩來實現；即主驅動電機的驅動或發電扭矩隨加速踏板及制動踏板的深度而實時控制；或在發動機高效率工作區間將ISG電機發出來的電能不通過電池儲存，而是直接用于主驅動電機驅動使用，主驅動電機也只是將ISG電機發出來的電能全部消耗，并不從電池取電，實現電驅輔助下的發動機直驅功能；發動機的輸出功率則隨車輛行駛需求即加速踏板的深度而實時控制；由發動機單獨提供驅動力驅動車輛；

S21、若電池SOC大于最低閾值，TCU控制變速箱進入混動驅動狀態，判斷車輛行駛需求扭矩；若需求扭矩小于主驅動電機最大扭矩，則主驅動電機單獨驅動車輛，發動機驅動發電機給主驅動電機供電，多余電量給電池充電；若需求扭矩小于主驅動電機和輔助電極的最大扭矩之和，TCU控制變速箱進入雙電機驅動狀態，所述雙電機驅動狀態為當車輛車速較高或車輛行駛需要較高功率時，由兩個電機共同驅動車輛前行，此時發動機鎖止離合器處于鎖止狀態，行星架及發動機輸入軸、發動機被鎖住；若需求扭矩小于發動機、主驅動電機和副驅動電機的最大扭矩之和，TCU控制變速箱進入混動驅動狀態，若以上都不滿足TCU控制變速箱維持最大扭矩輸出，降低車速，發出報警信號至HCU；當駕駛員發出加速請求時，TCU控制變速箱工作同步驟S2中一致；

S3、當TCU判斷車輛停止包含駐車，當電池SOC小于最高閾值時，TCU控制變速箱進入發動機啟動或低功率發電狀態，所述發動機啟動或低功率發電狀態為駐車離合器處于鎖止狀態，由副驅動電機啟動發動機運行，發動機處于怠速運轉或低功率運行狀態，副驅動電機啟動發動機后，處于空轉或低扭矩發電狀態；

S4、當TCU判斷車輛處于完全停車狀態，此時駐車離合器將行星排外齒圈鎖止，發動機、行星架、行星排太陽輪及輔助電機輸入軸處于放空狀態，輸出軸、主驅動電機及主驅動電機輸入軸、差速器由行星排外齒圈一起鎖止，此時車輛也被鎖止。