CN104999902A - 具有三离合自动变速器的混合动力驱动***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有三离合自动变速器的混合动力驱动***及控制方法，为克服现有混合动力驱动***中存在不能充分利用发动机、驱动电机的总功率或者驱动电机不能始终运行在其最佳输出特性转速范围内的问题，具有三离合自动变速器的混合动力驱动***包括第一功率变换器、启动/发电一体机、发动机、第四离合器、驱动电机、储能装置、第二功率变换器、三离合自动变速器、差速器、第四离合器输出轴端齿轮、驱动电机输出轴端齿轮与变速器输入轴端齿轮；变速器输入轴端齿轮安装在三离合自动变速器中的变速器输入轴上，第四离合器输出轴端齿轮、驱动电机输出轴端齿轮与变速器输入轴端齿轮依次啮合连接。本发明还提供了一种三离合自动变速器的控制方法。

Description

具有三离合自动变速器的混合动力驱动***及控制方法

技术领域

本发明涉及一种属于混合动力汽车和汽车变速器技术领域的驱动***，更确切地说，本发明涉及一种具有三离合自动变速器的混合动力驱动***及控制方法。

背景技术

混合动力驱动***的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。混合动力传动***中的变速器是保证发动机以及驱动电机工作在最佳输出特性的转速范围内的关键部件。在混合动力驱动***构型中，现有技术中驱动电机的布置一般有两种方式：一种是驱动电机置于变速器之前，一种是驱动电机置于变速器之后，驱动电机的两种不同位置对应了两种不同的混合动力驱动***构型，并各有优缺点。

1、驱动电机置于变速器之前的构型，具有以下优点：驱动电机具有可变减速比，当电机工作在高转速下时，通过改变减速比使其效率保持工作在较高的区域；但也有以下缺点：在车辆的起步、加速、爬坡等需求功率较大时，发动机以及驱动电机的驱动转矩、功率有可能受到变速器的最大承受能力的限制，最大功率及扭矩得不到充分发挥，存在功率浪费问题；

2、驱动电机置于变速器之后的构型，具有以下优点：在车辆的起步、加速、爬坡等需求功率较大时，驱动电机的最大驱动扭矩以及功率不受变速器的最大承受能力所限制，不存在功率浪费问题；驱动电机在低转速下效率高、响应速度快等优点能得到充分的发挥；但也有以下缺点：当电机处于高转速时，由于不经过变速箱，没有可变速比导致效率低下，提供给车轮的扭矩也会急剧下降。

现有技术中，驱动电机置于变速器之前的构型和驱动电机置于变速器之后的构型没有充分地利用发动机、驱动电机的总功率或者没有有效地控制在其最佳输出特性的转速范围内。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有混合动力驱动***中存在不能充分地利用发动机、驱动电机的总功率或者驱动电机不能始终运行在其最佳输出特性转速范围内的问题，提供了一种具有三离合自动变速器的混合动力驱动***及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***包括第一功率变换器、启动/发电一体机、发动机、第四离合器、第四离合器输出轴端齿轮、驱动电机输出轴端齿轮、变速器输入轴端齿轮、差速器、驱动电机、储能装置、第二功率变换器与三离合自动变速器。

第一功率变换器的正极接线柱与负极接线柱依次和储能装置的正极接线柱与负极接线柱电线连接，第二功率变换器的正极接线柱与负极接线柱依次和储能装置的正极接线柱与负极接线柱电线连接；启动/发电一体机的输出端与发动机的输入端采用V型皮带连接；第四离合器的主动件与发动机上的飞轮采用法兰固定连接，第四离合器的从动件通过花键副与第四离合器输出轴的左端固定连接，发动机齿轮套装在第四离合器输出轴的右端为固定连接；驱动电机输出轴端齿轮套装在驱动电机的输出轴上为固定连接，变速器输入轴端齿轮套装在三离合自动变速器中的变速器输入轴的左端为固定连接，第四离合器输出轴端齿轮、驱动电机输出轴端齿轮与变速器输入轴端齿轮依次啮合连接；启动/发电一体机上的电机集成式接线插口与第一功率变换器的集成式接线输入插口电连接，驱动电机上的集成式接线插口与第二功率变换器上的集成式接线输入插口电连接；所述的三离合自动变速器中的变速器输出轴与差速器的输入端固定连接。

技术方案中所述的三离合自动变速器包括第一离合器组、第一输入轴、第二离合器组、倒挡轴、第二中间轴、输出轴、第三离合器、第一中间轴、第二输入轴、变速器输入轴、1号圆柱滚子轴承、2号圆柱滚子轴承、3号圆柱滚子轴承、4号圆柱滚子轴承、5号圆柱滚子轴承、6号圆柱滚子轴承、7号圆柱滚子轴承与8号圆柱滚子轴承。变速器输入轴采用1号圆柱滚子轴承安装在变速器壳体的左壳体壁上为转动连接，变速器输入轴的右端与第一离合器组中的第一离合器主动鼓的中心处固定连接，第一离合器组中的第一离合器从动鼓的中心处与第一输入轴的左端固定连接，第二离合器组的第二离合器主动鼓与第一离合器组中的第一离合器主动鼓固定连接，第二输入轴采用轴承套装在第一输入轴的左侧为转动连接，第二输入轴的左端与第二离合器组的第二离合器从动鼓的中心处固定连接，第一输入轴的右端采用第三离合器与变速器输出轴的左端连接，变速器输出轴的右端采用6号圆柱滚子轴承安装在变速器壳体的右壳体壁上为转动连接，变速器输入轴、第一离合器组、第二离合器组、第二输入轴、第一输入轴与变速器输出轴的回转轴线共线。第一中间轴采用7号圆柱滚子轴承与8号圆柱滚子轴承安装在变速箱壳体的下端为转动连接；第二中间轴采用3号圆柱滚子轴承、5号圆柱滚子轴承安装在变速箱壳体的上端为转动连接；倒挡轴采用2号圆柱滚子轴承、4号圆柱滚子轴承安装在变速箱壳体上为转动连接。

技术方案中所述的三离合自动变速器还包括有倒挡轴上输出端主动齿轮、倒挡从动齿轮、第四同步器、4挡从动齿轮、第三同步器、倒挡轴输入端从动齿轮、3挡从动齿轮、第二中间轴输出端齿轮、变速器输出轴从动齿轮、第一中间轴输出端齿轮、第一中间轴、3挡主动齿轮、1挡/倒挡挡位主动齿轮、1挡从动齿轮、第一同步器、4挡主动齿轮、2挡从动齿轮、2挡主动齿轮、第二同步器、第二输入轴、变速器输入轴与变速器壳体。一挡/倒挡主动齿轮与三挡主动齿轮安装在第一输入轴的右侧；二挡主动齿轮与四挡主动齿轮安装在第二输入轴上，所有主动齿轮均采用花键和第一输入轴与第二输入轴固定连接；1挡从动齿轮、2挡从动齿轮、第一中间轴输出端齿轮、第一同步器与第二同步器安装在第一中间轴上；第一同步器、第二同步器与第一中间轴采用花键副固定连接；1挡从动齿轮、2挡从动齿轮采用轴承与第一中间轴转动连接。3挡从动齿轮、4挡从动齿轮、倒挡二级从动齿轮、第三同步器、第四同步器安装在第二中间轴上；第三同步器、第四同步器与第二中间轴采用花键副固定连接；3挡从动齿轮、4挡从动齿轮与倒挡二级从动齿轮采用轴承和第二中间轴转动连接；倒挡一级从动齿轮与倒挡二级主动齿轮安装在倒挡轴上；倒挡一级从动齿轮与倒挡二级主动齿轮采用花键副和倒挡轴固定连接。

技术方案中所述的第一中间轴位于第一输入轴正下方，第一输入轴与第一中间轴的回转中心线相互平行地处于水平状态，并处在同一个垂直平面内，第一输入轴与第一中间轴的回转中心线的距离为变速器输出轴从动齿轮的半径与第一中间轴输出端齿轮的半径之和，第二中间轴位于第一输入轴的右侧，第二中间轴与第一输入轴的回转中心线相互平行地处于同一水平面内，第二中间轴与第一输入轴的回转中心线的距离为变速器输出轴从动齿轮的半径与第二中间轴输出端齿轮的半径之和，倒挡轴位于第一输入轴与第二中间轴的上方，倒挡轴的回转中心线和第一输入轴与第二中间轴的回转中心线平行，倒挡轴的回转中心线与第一输入轴的回转中心线的距离为1挡/倒挡挡位主动齿轮的半径与倒挡轴上输入端从动齿轮的半径之和，倒挡轴的回转中心线与第二中间轴的回转中心线的距离为倒挡轴上输出端主动齿轮的半径与倒挡从动齿轮的半径之和。

技术方案中所述的一挡/倒挡主动齿轮与1挡从动齿轮、二挡主动齿轮与2挡从动齿轮、三挡主动齿轮与3挡从动齿轮、四挡主动齿轮与4挡从动齿轮、一挡/倒挡主动齿轮与倒挡一级从动齿轮和倒挡轴上输出端主动齿轮与倒挡从动齿轮都处于常啮合连接；第二中间轴从动齿轮、变速器输出轴从动齿轮与第一中间轴从动齿轮依次处于常啮合连接。

一种具有三离合自动变速器的混合动力驱动***中的三离合自动变速器的控制方法，其步骤如下：

1)所述的整车控制器根据车速、加速踏板行程、制动踏板行程与电池SOC利用所述的整车控制策略得到整车需求扭矩、所需三离合自动变速器传动比，输出驱动模式、所需挡位Gears即1—4挡或者倒挡给变速器控制器；

2)变速器控制器根据整车控制器发来的整车驱动模式Mode、车速、所需挡位确定具体传递路线，其步骤为：

(1)当整车车速小于某一特定速度值Vmin且驱动模式Mode为纯电动驱动或者混合驱动模式时，则选择第一条动力传动路线；

所述某一特定速度值Vmin是根据实际驱动电机效率特性优化得到；

(2)否则，据所需挡位即Gears1—4挡或者倒挡选择传递路线；

3)变速器控制器确定动力传递路线之后，对第一离合器组、第二离合器组、第三离合器与相应同步器发出指令，命令其分离或者结合。

技术方案中所述的否则，据所需挡位即Gears1—4挡或者倒挡选择传递路线是指：

1)若所需挡位为偶数挡则选择第三条动力传递路线；

2)若所需挡位为倒挡则选择第一条动力传递路线；

3)若所需挡位为奇数挡则选择第二条动力传递路线。

技术方案中所述的对第一离合器组、第二离合器组、第三离合器与相应同步器发出指令，命令其分离或者结合是指：

1.控制第一离合器组结合、第二离合器组分离与第三离合器结合实现第一条动力传递路线；

2.控制第一离合器组结合、相应挡位即1挡或者3挡或者倒挡的同步器结合、第二离合器组分离与第三离合器分离实现第二条动力传递路线；

3.控制第一离合器组分离、第二离合器组结合、相应挡位即2挡或者4挡的同步器结合与第三离合器分离实现第三条动力传递路线。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***可以利用一种变速器实现两种不同的混合动力驱动***构型：一种是驱动电机置于变速器之前，一种是驱动电机置于变速器之后，且在工作过程中通过控制离合器以及同步器随时切换两种构型，以适应不同功率需求的要求。

2.本发明所述三离合自动变速器通过第一条动力传递路线直接传递到输出轴，此时驱动电机的功率流不经过变速器，实现了驱动电机置于变速器之后的混合动力驱动***构型。此种动力传递路线中，发动机和驱动电机的最大功率和扭矩不再受变速器的最大承受扭矩和功率的限制，适用于在车辆起步、加速、爬坡等功率需求较大的工况，能充分发挥发动机和驱动电机的总功率，没有功率浪费的情况。

3.本发明所述三离合自动变速器也可以选择将动力通过第二或者第三条动力传递路线传递到输出轴，实现了驱动电机置于变速器之前的混合动力驱动***构型。此种动力传递路线中，电机高转速时通过变速器控制在其最佳输出特性的转速范围内，保持较高的输出效率。适用于当车速较高而驱动电机又参与驱动时的工况，由于电机高转速下效率会下降，提供给车轮的扭矩也会下降，这时需要变速器的介入。

4.本发明所述三离合自动变速器选择将动力通过第二或者第三条动力传递路线之间切换时，变速器具有换挡速度快、换挡平顺性好、无动力中断、传递效率高等传统双离合自动变速器的优点。

5.本发明所述三离合自动变速器的结构简单、功能丰富、动力传递效率高、易于实现，特别适用于全扭矩、高性能需求的混合动力驱动***。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***结构组成的示意图；

图2为本发明实施例中所述的四档三离合自动变速器结构组成的示意图；

图3为本发明实施例中所述的四档三离合自动变速器的齿轮、输入轴、中间轴与倒档轴装配关系的示意图；

图4为本发明所述的三离合自动变速器中双离合器总成结构组成示意图；

图5为本发明实施例中所述的四档三离合自动变速器的第一种动力传递路线示意图；

图6为本发明实施例中所述的四档三离合自动变速器以1档为例时的第二种动力传递路线示意图；

图7为本发明实施例中所述的四档三离合自动变速器以2档为例时的第三种动力传递路线示意图；

图8为本发明实施例中所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***的控制***中各控制器及各子***之间连接关系的示意框图；

图9为本发明所述的三离合自动变速器动力传递路线控制的流程框图；

图中：1.第一功率变换器，2.启动/发电一体机，3.发动机，4.第四离合器，5.第四离合器输出轴端齿轮，6.驱动电机输出轴端齿轮，7.变速器输入轴端齿轮，8.第一离合器组，9.第一输入轴，10.第二离合器组，11.倒档轴上输出端主动齿轮，12.倒档从动齿轮，13.第四同步器，14.倒档轴，15.4档从动齿轮，16.第三同步器，17.倒档轴输入端从动齿轮，18.3档从动齿轮，19.第二中间轴，20.第二中间轴输出端齿轮，21.车轮，22.车桥，23.变速器输出轴从动齿轮，24.变速器输出轴，25.差速器，26.第一中间轴输出端齿轮，27.第三离合器，28.第一中间轴，29.3档主动齿轮，30.1档/倒档档位主动齿轮，31.1档从动齿轮，32.第一同步器，33.4档主动齿轮，34.2档从动齿轮，35.2档主动齿轮，36.第二同步器，37.第二输入轴，38.变速器输入轴，39.驱动电机，40.能量储存装置，41.第二功率变换器，42.变速器壳体，43.1号圆柱滚子轴承，44.2号圆柱滚子轴承，45.3号圆柱滚子轴承，46.4号圆柱滚子轴承，47.5号圆柱滚子轴承，48.6号圆柱滚子轴承，49.7号圆柱滚子轴承，50.8号圆柱滚子轴承，51.第一离合器主动鼓摩擦片组，52.第一离合器从动鼓摩擦片组，53.第一离合器主动鼓，54.第一离合器从动鼓，55.第二离合器主动鼓，56.第二离合器从动鼓，57.第二离合器主动鼓摩擦片组，58.第二离合器从动鼓摩擦片组，59.整车控制器，60.CAN线，61.变速器控制器，62.三离合自动变速器，63.其他子***控制器，64.其他子***。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***包括第一功率变换器1、启动/发电一体机2、发动机3、第四离合器4、第四离合器输出轴端齿轮5、驱动电机输出轴端齿轮6、驱动电机39、储能装置40、第二功率变换器41、变速器输入轴端齿轮7、三离合自动变速器62、差速器25、车桥22、车轮21；其中，第四离合器输出轴端齿轮5、驱动电机输出轴端齿轮6、变速器输入轴端齿轮7构成混合动力驱动***功率耦合装置。

所述功率耦合装置的输入轴有两个：第四离合器输出轴和驱动电机39输出轴，输出轴即为变速器输入轴38，所述的三离合自动变速器输出轴24与所述的差速器25的输入端机械连接。

所述第四离合器4为摩擦式离合器，其主动件与发动机飞轮采用法兰固定连接、从动件通过花键与所述功率耦合装置中的一输入轴即第四离合器输出轴的一端固定连接，参数匹配时要求：该离合器的最大承受扭矩、功率需大于发动机输出的最大扭矩、功率。

所述发动机3为直喷式、小排量、四缸、V型、自然吸气式汽油发动机，发动机输入端设置有曲轴皮带轮，输出端设置有飞轮，曲轴皮带轮与发动机曲轴伸出部分通过花键固定连接，该曲轴皮带轮外圈加工有与启动/发电一体机2上的电机皮带轮外圈同样个数的V型凹槽，发动机3与启动/发电一体机2平行轴式布置，启动/发电一体机2皮带轮的凹槽与发动机3的曲轴皮带轮凹槽采用V型皮带摩擦接触连接。

所述第一功率变换器1、第二功率变换器41均为电动汽车用双向功率变换器，可以实现交流电与直流电双向转换，所述两个功率变换器均设置有输入端和输出端，输入端有集成式接线输入插口，输出端有正极接线柱与负极接线柱；所述启动/发电一体机2为带传动式启动/发电一体机，其类型为车用BSG系列电励磁同步电机，其前端输入轴上设置有电机皮带轮，电机皮带轮与电机输入轴通过花键固定连接，该电机皮带轮上加工有V型凹槽，电机壳体设置有电机集成式接线插口，该电机集成式接线插口与第一功率变换器1的集成式接线输入插口电连接，第一功率变换器1输出端有正极接线柱与负极接线柱，分别与储能装置40的正极接线柱与负极接线柱电连接；

所述储能装置40为混合动力汽车用镍氢(NiMH)蓄电池，由多块体积较小、电压与电流等级较小符合国家标准的车用镍氢(NiMH)蓄电单体电池串、并联构成，并通过隔板固定安装在方形电池外壳中，外壳设置有正、负极接线柱，其电压由串联的单体电池的个数决定，其容量、电流由并联的单体电池个数决定；所述正极接线柱与负极接线柱采用电连接方式分别与第一功率变换器1以及第二功率变换器41输出端的正极接线柱与负极接线柱连接。

所述驱动电机39为车用TYSZ系列稀土永磁交流同步伺服电动/发电一体机，该电机输出轴加工有A型平键键槽，驱动电机输出轴端齿轮6中心通孔内加工有与所述平键相对应的键槽，两者通过A型平键连接，驱动电机39外壳设置有集成式接线插口，该电机集成式接线插口与第二功率变换器41的集成式接线输入插口电连接，驱动电机39与发动机3平行布置，且与变速器输入轴38平行；当车辆处于驱动模式下，其作为电动机，储能装置40为其供电，当车辆处于制动能量回收模式下，其作为发电机给储能装置40充电。

所述的功率耦合装置的齿轮齿形均为渐开线齿形，齿数之比、半径之比等于所需传动比，且各齿轮处于常啮合状态。

所述发动机3、驱动电机39、储能装置40、第一功率变换器1、第二功率变换器41以及功率耦合装置的传动比等详细性能参数均是通过混合动力汽车常用参数匹配技术，根据实际需求进行匹配得到。

参阅图2至图4，一种四档三离合自动变速器包括第一离合器组8、第一输入轴9、第二离合器组10、倒档轴上输出端主动齿轮11、倒档从动齿轮12、第四同步器13、倒档轴14、4档从动齿轮15、第三同步器16、倒档轴输入端从动齿轮17、3档从动齿轮18、第二中间轴19、第二中间轴输出端齿轮20、变速器输出轴从动齿轮23、输出轴24、第一中间轴输出端齿轮26、第三离合器27、第一中间轴28、3档主动齿轮29、1档/倒档档位主动齿轮30、1档从动齿轮31、第一同步器32、4档主动齿轮33、2档从动齿轮34、2档主动齿轮35、第二同步器36、第二输入轴37、变速器输入轴38、变速器壳体42、1号圆柱滚子轴承43、2号圆柱滚子轴承44、3号圆柱滚子轴承45、4号圆柱滚子轴承46、5号圆柱滚子轴承47、6号圆柱滚子轴承48、7号圆柱滚子轴承49、8号圆柱滚子轴承50。

所述第三离合器27为DLM3系列湿式多片无滑环电磁离合器，其主动件、被动件加工有内花键，相应地所述的第一输入轴9的右端、变速器输出轴24的左端加工有外花键，所述第三离合器27主动件与第一输入轴9右端通过花键副固定连接，从动件与输出轴24输入(左)端通过花键副固定连接；所述的第一同步器32、第二同步器36、第三同步器16、第四同步器13均为锁环式惯性式同步器，具体型号由具体档位齿轮以及所连接的轴的直径确定；

所述的第一离合器组8、第二离合器组10组成双离合器总成，其类型为多片式干式离合器，第一离合器组8包括第一离合器主动鼓摩擦片组51、第一离合器从动鼓摩擦片组52、第一离合器主动鼓53、第一离合器从动鼓54，其中第一离合器主动鼓摩擦片组51包括三个相同的摩擦片，第一离合器从动鼓摩擦片组52包括两个相同的摩擦片，并依次与第一离合器主动鼓摩擦片组51的三个摩擦片相间布置；第二离合器组10包括第二离合器主动鼓55、第二离合器从动鼓56、第二离合器主动鼓摩擦片组57、第二离合器从动鼓摩擦片组58，其中第二离合器主动鼓摩擦片组57包括三个相同的摩擦片，第二离合器从动鼓摩擦片组58包括两个相同的摩擦片，并依次与第二离合器主动鼓摩擦片组57的三个摩擦片相间布置，如图所示相应的摩擦片组固定在相应的主、被动鼓上，并且第一离合器组8的半径大于第二离合器组10的半径；变速器输入轴38右端与第一离合器组8中的第一离合器主动鼓53的中心处固定连接，第一离合器组8中的第一离合器从动鼓54的中心处与第一输入轴9的左端固定连接，变速器输入轴38、第一离合器主动鼓53、第一离合器从动鼓54与第一输入轴9的回转轴线共线；第二离合器组10与第一离合器组8同轴布置，第二离合器组10的第二离合器主动鼓55与第一离合器组8中的第一离合器主动鼓53固定连接，第二输入轴37套装在第一输入轴9的左侧，且第一输入轴9的长度大于第二输入轴37的长度，第二输入轴37的左端与第二离合器组10的第二离合器从动鼓56的中心处固定连接，第一输入轴9的右端采用第三离合器27与变速器输出轴24的左端通过所述花键副连接，变速器输出轴24的右端采用6号圆柱滚子轴承48安装在变速器壳体42的右壳体壁上为转动连接，变速器输入轴38、第一离合器组8、第二离合器组10、第二输入轴37、第一输入轴9与变速器输出轴24的回转轴线共线。

所述的所有齿轮齿形均为渐开线齿形，所有齿轮对齿数之比、半径之比等于各档位的传动比，各档位传动比由实际档位设计决定，各档位传动比的值有如下规律：1挡传动比最大，4挡传动比最小，传动比的大小随着档位的递增而逐渐减小，其中最大传动比由整车加速性能决定，最小传动比由车辆最大车速决定。

第一中间轴28两端通过7号圆柱滚子轴承49、8号圆柱滚子轴承50安装在变速箱壳体42上为转动连接；第二中间轴19两端通过3号圆柱滚子轴承45、5号圆柱滚子轴承47安装在变速箱壳体42上为转动连接；倒档轴14两端通过2号圆柱滚子轴承44、4号圆柱滚子轴承46安装在变速箱壳体42上为转动连接；

所述的三离合自动变速器62的奇数档档位主动齿轮分布在第一输入轴9，偶数档档位主动齿轮分布在第二输入轴37；第一输入轴9上安装的主动档位齿轮包括一挡/倒档主动齿轮30、三挡主动齿轮29；一挡/倒档主动齿轮30用作一挡主动齿轮和倒档一级主动齿轮；第二输入轴37上安装的主动档位齿轮包括二挡主动齿轮35、四挡主动齿轮33，所有主动齿轮均通过花键和第一输入轴9与第二输入轴37固定连接。

第一中间轴28上设置有1档从动齿轮31、2档从动齿轮34、第一同步器32、第二同步器36；第一同步器32、第二同步器36直接与第一中间轴28通过花键固定连接；1档从动齿轮31、2档从动齿轮34通过圆柱滚子轴承与第一中间轴28转动连接；

第二中间轴19上设置有3档从动齿轮18、4档从动齿轮15、第三同步器16、第四同步器13；第三同步器16、第四同步器13直接与第二中间轴19通过花键固定连接；3档从动齿轮18、4档从动齿轮15、倒档二级从动齿轮12通过圆柱滚子轴承与第二中间轴19转动连接；

倒档轴14上设置有倒档一级从动齿轮17、倒档二级主动齿轮11；倒档一级从动齿轮17、倒档二级主动齿轮11通过花键与倒档轴14固定连接；

所述的一挡/倒档主动齿轮30与1档从动齿轮31、二挡主动齿轮35与2档从动齿轮34、三挡主动齿轮29与3档从动齿轮18、四挡主动齿轮33与4档从动齿轮15、一挡/倒档主动齿轮30与倒档一级从动齿轮17、倒档轴上输出端主动齿轮11与倒档从动齿轮12都处于常啮合状态，第二中间轴从动齿轮20、第一中间轴从动齿轮26、变速器输出轴从动齿轮23也处于常啮合状态。

所述第一同步器32、第二同步器36、第三同步器16、第四同步器13在变速器不工作或者变速器选择第一条动力传递路线的情况下是常开状态，不与任何档位齿圈接触，工作时根据控制器需求与相应挡位齿圈结合。

参阅图3，所述的第一输入轴9、倒档轴14、第二中间轴19与第一中间轴28之间的位置关系为：

第一中间轴28位于第一输入轴9正下方，第一输入轴9与第一中间轴28的回转中心线相互平行地处于水平状态，并同处在一个垂直平面内，第一输入轴9与第一中间轴28的回转中心线的距离为变速器输出轴从动齿轮23的半径与第一中间轴输出端齿轮26的半径之和，第二中间轴19位于第一输入轴9的右侧，第二中间轴19与第一输入轴9的回转中心线相互平行地处于同一水平面内，第二中间轴19与第一输入轴9的回转中心距离为变速器输出轴从动齿轮23的半径与第二中间轴输出端齿轮20的半径之和，倒档轴14的位置与第一输入轴9、第二中间轴19的位置有关，即倒档轴14位于第一输入轴9与第二中间轴19的上方，倒档轴14的回转中心线和第一输入轴9与第二中间轴19的回转中心线平行，倒档轴14的回转中心线与第一输入轴9的回转中心线的距离为1档/倒档档位主动齿轮30的半径与倒档轴上输入端从动齿轮17的半径之和，与第二中间轴19的回转中心线的距离为倒档轴上输出端主动齿轮11的半径与倒档从动齿轮12的半径之和。

所述的三离合自动变速器62有以下三种动力传递路线：

第一条动力传递路线：第一离合器组8→第一输入轴9→第三离合27→输出轴24；

第二条动力传递路线：第一离合器组8→第一输入轴9→第一输入轴9上设置的某档位主动齿轮→中间轴上相应档位的从动齿轮→输出轴24；

第三条动力传递路线：第二离合器组10→第二输入轴37→第二输入轴37上设置的某档位主动齿轮→中间轴上相应档位的从动齿轮→输出轴24；

所述三离合自动变速器62在参数匹配时要求：所述第一条动力传递路线的最大承受转矩值、功率值分别大于等于发动机与驱动电机最大扭矩之和及功率之和；

参阅图5，第一种动力传递路线不经过任何变速齿轮，通过第一离合器组8→第一输入轴9→第三离合器27→输出轴24，将动力直接输出到差速器25。

参阅图6，以奇数档位1档为例，第二种动力传递路线经过第一离合器组8→第一输入轴9→第一输入轴9上一挡/倒档主动齿轮30→第一中间轴28上1档从动齿轮31→同步器32→第一中间轴28→第一中间轴输出端齿轮26→变速器输出轴从动齿轮23→输出轴24，将动力输出到差速器25。

参阅图7，以偶数档位2档为例，第三种动力传递路线经过第二离合器组10→第二输入轴37→第二输入轴37上2档位主动齿轮35→第一中间轴28上2档从动齿轮34→第二同步器36→第一中间轴28→第一中间轴输出端齿轮26→变速器输出轴从动齿轮23→输出轴24，将动力输出到差速器25。

在一定条件下，所述三离合自动变速器62动力传递只在第二条和第三条动力传递路线切换时，其工作特性与传统双离合自动变速器相同；

参阅图8，一种具有三离合自动变速器62的混合动力驱动***的控制***包括整车控制器59、各子***控制器、各子***；所述的各子***控制器包括变速器控制器61及其他子***控制器63，所述各子***是指三离合自动变速器62及其他子***64；所述的各子***控制器均集成在各子***中，当各子***选型确定之后，所述的各子***控制器也相应地确定；所述的整车控制器59采用CAN线60与各子***控制器相互连接，各子***控制器采用CAN线60与各子***连接，所述的所有控制器及子***之间采用CAN报文形式相互交流；

所述具有三离合自动变速器62的混合动力驱动***的控制***中与三离合自动变速器62的控制相关的控制器有整车控制器59、变速器控制器61；在此控制***中，整车控制器59与传统混合动力驱动***整车控制器一样，通过整车控制策略得到变速器控制器61所需的变量值，并将计算结果通过CAN报文形式传递给变速器控制器61，变速器控制器61根据三离合自动变速器62的控制方法控制所述三离合自动变速器62；

参阅图9，所述三离合自动变速器62的控制方法用于控制所述的三离合自动变速器62选择不同动力传递路线，控制目标为三离合自动变速器的第一离合器组8、第二离合器组10、第三离合器27与对应档位的同步器，控制状态为所述的控制目标的分离与结合。

所述的三离合自动变速器62的控制方法的步骤如下：

第一步：所述的整车控制器根据车速、加速踏板行程、制动踏板行程与电池SOC利用所述整车控制策略得到整车需求扭矩、所需三离合自动变速器传动比，输出驱动模式、所需档位Gears即1—4档或者倒档给变速器控制器；

第二步：所述变速器控制器根据整车控制器发来的整车驱动模式Mode、车速、所需档位确定具体传递路线，具体步骤为：

1.当整车车速小于某一特定速度值Vmin且驱动模式Mode为纯电动驱动或者混合驱动模式时，则选择第一条动力传动路线；

2.否则，据档所需位Gears即1—4档或者倒档选择传递路线，步骤为：

1)若所需档位为偶数档则选择第三条动力传递路线；

2)若所需档位为倒档则选择第一条动力传递路线；

3)若所需档位为奇数挡则选择第二条动力传递路线；

所述某一特定速度值Vmin是根据实际驱动电机效率特性优化得到。

第三步：所述变速器控制器确定动力传递路线之后，对第一离合器组8、第二离合器组10、第三离合器27与相应同步器发出指令，命令其分离或者结合，步骤为：

1.控制第一离合器组8结合、第二离合器组10分离与第三离合27结合来实现第一条动力传递路线；

2.控制第一离合器组8结合、相应档位即1档或者3档或者倒档的同步器结合、第二离合器组10分离与第三离合27分离实现第二条动力传递路线；

3.控制第一离合器组8分离、第二离合器组10结合、相应档位即2档或者4档的同步器结合与第三离合27分离实现第三条动力传递路线。

Claims (8)

1.一种具有三离合自动变速器的混合动力驱动***，其特征在于，所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***包括第一功率变换器(1)、启动/发电一体机(2)、发动机(3)、第四离合器(4)、第四离合器输出轴端齿轮(5)、驱动电机输出轴端齿轮(6)、变速器输入轴端齿轮(7)、差速器(25)、驱动电机(39)、储能装置(40)、第二功率变换器(41)与三离合自动变速器(62)；

第一功率变换器(1)的正极接线柱与负极接线柱依次和储能装置(40)的正极接线柱与负极接线柱电线连接，第二功率变换器(41)的正极接线柱与负极接线柱依次和储能装置(40)的正极接线柱与负极接线柱电线连接；启动/发电一体机(2)的输出端与发动机(3)的输入端采用V型皮带连接；第四离合器(4)的主动件与发动机(3)上的飞轮采用法兰固定连接，第四离合器(4)的从动件通过花键副与第四离合器输出轴的左端固定连接，第四离合器输出轴端齿轮(5)套装在第四离合器输出轴的右端为固定连接；驱动电机输出轴端齿轮(6)套装在驱动电机(39)的输出轴上为固定连接，变速器输入轴端齿轮(7)套装在三离合自动变速器(62)中的变速器输入轴(38)的左端为固定连接，第四离合器输出轴端齿轮(5)、驱动电机输出轴端齿轮(6)与变速器输入轴端齿轮(7)依次啮合连接；启动/发电一体机(2)上的电机集成式接线插口与第一功率变换器(1)的集成式接线输入插口电连接，驱动电机(39)上的集成式接线插口与第二功率变换器(41)上的集成式接线输入插口电连接；所述的三离合自动变速器(62)中的变速器输出轴(24)与差速器(25)的输入端固定连接。

2.按照权利要求1所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***，其特征在于，所述的三离合自动变速器(62)包括第一离合器组(8)、第一输入轴(9)、第二离合器组(10)、倒挡轴(14)、第二中间轴(19)、输出轴(24)、第三离合器(27)、第一中间轴(28)、第二输入轴(37)、变速器输入轴(38)、1号圆柱滚子轴承(43)、2号圆柱滚子轴承(44)、3号圆柱滚子轴承(45)、4号圆柱滚子轴承(46)、5号圆柱滚子轴承(47)、6号圆柱滚子轴承(48)、7号圆柱滚子轴承(49)与8号圆柱滚子轴承(50)；

变速器输入轴(38)采用1号圆柱滚子轴承(43)安装在变速器壳体(42)的左壳体壁上为转动连接，变速器输入轴(38)的右端与第一离合器组(8)中的第一离合器主动鼓(53)的中心处固定连接，第一离合器组(8)中的第一离合器从动鼓(54)的中心处与第一输入轴(9)的左端固定连接，第二离合器组(10)的第二离合器主动鼓(55)与第一离合器组(8)中的第一离合器主动鼓(53)固定连接，第二输入轴(37)采用轴承套装在第一输入轴(9)的左侧为转动连接，第二输入轴(37)的左端与第二离合器组(10)的第二离合器从动鼓(56)的中心处固定连接，第一输入轴(9)的右端采用第三离合器(27)与变速器输出轴(24)的左端连接，变速器输出轴(24)的右端采用6号圆柱滚子轴承(48)安装在变速器壳体(42)的右壳体壁上为转动连接，变速器输入轴(38)、第一离合器组(8)、第二离合器组(10)、第二输入轴(37)、第一输入轴(9)与变速器输出轴(24)的回转轴线共线；

第一中间轴(28)采用7号圆柱滚子轴承(49)与8号圆柱滚子轴承(50)安装在变速箱壳体(42)的下端为转动连接；第二中间轴(19)采用3号圆柱滚子轴承(45)、5号圆柱滚子轴承(47)安装在变速箱壳体(42)的上端为转动连接；倒挡轴(14)采用2号圆柱滚子轴承(44)、4号圆柱滚子轴承(46)安装在变速箱壳体(42)上为转动连接。

3.按照权利要求1或2所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***，其特征在于，所述的三离合自动变速器(62)还包括有倒挡轴上输出端主动齿轮(11)、倒挡从动齿轮(12)、第四同步器(13)、4挡从动齿轮(15)、第三同步器(16)、倒挡轴输入端从动齿轮(17)、3挡从动齿轮(18)、第二中间轴输出端齿轮(20)、变速器输出轴从动齿轮(23)、第一中间轴输出端齿轮(26)、第一中间轴(28)、3挡主动齿轮(29)、1挡/倒挡挡位主动齿轮(30)、1挡从动齿轮(31)、第一同步器(32)、4挡主动齿轮(33)、2挡从动齿轮(34)、2挡主动齿轮(35)、第二同步器(36)、第二输入轴(37)、变速器输入轴(38)与变速器壳体(42)；

一挡/倒挡主动齿轮(30)与三挡主动齿轮(29)安装在第一输入轴(9)的右侧；二挡主动齿轮(35)与四挡主动齿轮(33)安装在第二输入轴(37)上，所有主动齿轮均采用花键和第一输入轴(9)与第二输入轴(37)固定连接；

1挡从动齿轮(31)、2挡从动齿轮(34)、第一中间轴输出端齿轮(26)、第一同步器(32)与第二同步器(36)安装在第一中间轴(28)上；第一同步器(32)、第二同步器(36)与第一中间轴(28)采用花键副固定连接；1挡从动齿轮(31)、2挡从动齿轮(34)采用轴承与第一中间轴(28)转动连接；

3挡从动齿轮(18)、4挡从动齿轮(15)、倒挡二级从动齿轮(12)、第三同步器(16)、第四同步器(13)安装在第二中间轴(19)上；第三同步器(16)、第四同步器(13)与第二中间轴(19)采用花键副固定连接；3挡从动齿轮(18)、4挡从动齿轮(15)与倒挡二级从动齿轮(12)采用轴承和第二中间轴(19)转动连接；倒挡一级从动齿轮(17)与倒挡二级主动齿轮(11)安装在倒挡轴(14)上；倒挡一级从动齿轮(17)与倒挡二级主动齿轮(11)采用花键副和倒挡轴(14)固定连接。

4.按照权利要求3所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***，其特征在于，所述的第一中间轴(28)位于第一输入轴(9)正下方，第一输入轴(9)与第一中间轴(28)的回转中心线相互平行地处于水平状态，并处在同一个垂直平面内，第一输入轴(9)与第一中间轴(28)的回转中心线的距离为变速器输出轴从动齿轮(23)的半径与第一中间轴输出端齿轮(26)的半径之和，第二中间轴(19)位于第一输入轴(9)的右侧，第二中间轴(19)与第一输入轴(9)的回转中心线相互平行地处于同一水平面内，第二中间轴(19)与第一输入轴(9)的回转中心线的距离为变速器输出轴从动齿轮(23)的半径与第二中间轴输出端齿轮(20)的半径之和，倒挡轴(14)位于第一输入轴(9)与第二中间轴(19)的上方，倒挡轴(14)的回转中心线和第一输入轴(9)与第二中间轴(19)的回转中心线平行，倒挡轴(14)的回转中心线与第一输入轴(9)的回转中心线的距离为1挡/倒挡挡位主动齿轮(30)的半径与倒挡轴上输入端从动齿轮(17)的半径之和，倒挡轴(14)的回转中心线与第二中间轴(19)的回转中心线的距离为倒挡轴上输出端主动齿轮(11)的半径与倒挡从动齿轮(12)的半径之和。

5.按照权利要求3所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***，其特征在于，所述的一挡/倒挡主动齿轮(30)与1挡从动齿轮(31)、二挡主动齿轮(35)与2挡从动齿轮(34)、三挡主动齿轮(29)与3挡从动齿轮(18)、四挡主动齿轮(33)与4挡从动齿轮(15)、一挡/倒挡主动齿轮(30)与倒挡一级从动齿轮(17)和倒挡轴上输出端主动齿轮(11)与倒挡从动齿轮(12)都处于常啮合连接；第二中间轴从动齿轮(20)、变速器输出轴从动齿轮(23)与第一中间轴从动齿轮(26)依次处于常啮合连接。

6.一种权利要求1所述的具有三离合自动变速器的混合动力驱动***中的三离合自动变速器的控制方法，其特征在于，所述的三离合自动变速器的控制方法的步骤如下：

1)所述的整车控制器根据车速、加速踏板行程、制动踏板行程与电池SOC利用所述整车控制策略得到整车需求扭矩、所需三离合自动变速器传动比，输出驱动模式、所需挡位Gears即1—4挡或者倒挡给变速器控制器；

2)变速器控制器根据整车控制器发来的整车驱动模式Mode、车速、所需挡位确定具体传递路线，其步骤为：

(1)当整车车速小于某一特定速度值Vmin且驱动模式Mode为纯电动驱动或者混合驱动模式时，则选择第一条动力传动路线；

所述某一特定速度值Vmin是根据实际驱动电机效率特性优化得到；

(2)否则，据所需挡位即Gears1—4挡或者倒挡选择传递路线；

3)变速器控制器确定动力传递路线之后，对第一离合器组(8)、第二离合器组(10)、第三离合器(27)与相应同步器发出指令，命令其分离或者结合。

7.按照权利要求6所述的三离合自动变速器的控制方法，其特征在于，所述的否则，据所需挡位即Gears1—4挡或者倒挡选择传递路线是指：

1)若所需挡位为偶数挡则选择第三条动力传递路线；

2)若所需挡位为倒挡则选择第一条动力传递路线；

3)若所需挡位为奇数挡则选择第二条动力传递路线。

8.按照权利要求6所述的三离合自动变速器的控制方法，其特征在于，所述的对第一离合器组(8)、第二离合器组(10)、第三离合器(27)与相应同步器发出指令，命令其分离或者结合是指：

1.控制第一离合器组(8)结合、第二离合器组(10)分离与第三离合器(27)结合实现第一条动力传递路线；

2.控制第一离合器组(8)结合、相应挡位即1挡或者3挡或者倒挡的同步器结合、第二离合器组(10)分离与第三离合器(27)分离实现第二条动力传递路线；

3.控制第一离合器组(8)分离、第二离合器组(10)结合、相应挡位即2挡或者4挡的同步器结合与第三离合器(27)分离实现第三条动力传递路线。