本發(fā)明涉及混合動力汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)及其動力傳動方法。

背景技術(shù)：

隨著油耗和排放法規(guī)的日益嚴格，汽車的經(jīng)濟性和排放性能需要不斷提升?；旌蟿恿ζ囎鳛橐环N有效、可靠的新能源汽車解決方法，具有較強的節(jié)能、減排能力和廣闊的市場前景。

目前，采用自動變速器的單電機定軸式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)分為兩類，第一類為電機安裝在發(fā)動機和變速器之間，且電機通過離合器與發(fā)動機解耦(離合器斷開，電機與發(fā)動機分開)的混合動力系統(tǒng)(以下簡稱為P2型動力系統(tǒng))，第二類為電機安裝在變速器和差速器之間的混合動力系統(tǒng)(以下簡稱為P3型動力系統(tǒng))。如圖1所示，在P2型動力系統(tǒng)中，電機20安裝在發(fā)動機10和變速器30之間，且通過離合器40與發(fā)動機10解耦，電機20的轉(zhuǎn)矩通過離合器41與變速器30輸出給動力輸出軸50，動力輸出軸50連接差速器60，將轉(zhuǎn)矩傳遞給A車輪70與B車輪71，對電機峰值功率和轉(zhuǎn)矩的要求較低，同時電機工作效率得到提升，但是由于電機安裝在變速器輸入端，換擋時存在扭矩中斷問題，而且，P2型動力系統(tǒng)軸向布置空間有限，電機功率較小。如圖2所示，在P3型動力系統(tǒng)中，電機20安裝在變速器30的輸出端，變速器30換擋時，電機20提供補償扭矩，可以實現(xiàn)無扭矩中斷換擋，但是，P3型動力系統(tǒng)無法實現(xiàn)車輛靜止狀態(tài)下快速起動發(fā)動機和停車發(fā)電。

因此，需要設(shè)計一種既可以實現(xiàn)發(fā)動機靜車快速起動和停車發(fā)電，又實現(xiàn)無扭矩中斷換擋的動力傳動裝置及動力傳動方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)及其動力傳動方法，以解決現(xiàn)有的動力傳動裝置及方法無法同時實現(xiàn)發(fā)動機靜車快速起動、停車發(fā)電及無扭矩中斷換擋的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)，所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、變速器、離合器、動力中斷裝置、動力輸出軸及電機，其中：

所述發(fā)動機用于為所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)矩；

所述變速器包括輸入端與輸出端，用于控制所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)的動力輸出；

所述離合器連接于所述發(fā)動機與所述變速器的輸入端之間，用于分離所述發(fā)動機與所述變速器的輸入端；

所述動力中斷裝置連接于所述變速器的輸出端與所述動力輸出軸之間；

所述電機連接所述變速器的輸出端與所述動力中斷裝置之間，用于輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)電。

可選的，在所述的混合動力汽車的動力系統(tǒng)中，所述動力中斷裝置為離合裝置、制動器或同步器。

可選的，在所述的混合動力汽車的動力系統(tǒng)中，所述動力中斷裝置在所述變速器換擋過程中保持接合狀態(tài)。

可選的，在所述的混合動力汽車的動力系統(tǒng)中，所述動力中斷裝置在所述發(fā)動機靜車起動過程中保持斷開狀態(tài)。

可選的，在所述的混合動力汽車的動力系統(tǒng)中，所述動力中斷裝置在所述車輛停車發(fā)電過程中保持斷開狀態(tài)。

本發(fā)明還提供一種混合動力汽車動力傳動方法，所述混合動力汽車動力傳動方法包括如下步驟：

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)收到發(fā)動機靜車起動或車輛停車發(fā)電指令；

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的動力中斷裝置斷開；

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的離合器接合；

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的電機發(fā)電或輸出轉(zhuǎn)矩；

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)完成發(fā)動機靜車起動或車輛停車發(fā)電。

可選的，在所述的混合動力汽車動力傳動方法中，所述混合動力汽車動力傳動方法還包括：所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的動力中斷裝置轉(zhuǎn)換為滑摩狀態(tài)。

可選的，在所述的混合動力汽車動力傳動方法中，所述動力中斷裝置為干式離合器或濕式離合器。

可選的，在所述的混合動力汽車動力傳動方法中，所述混合動力汽車動力傳動方法用于車輛由停車發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為蠕行狀態(tài)。

可選的，在所述的混合動力汽車動力傳動方法中，所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的電機發(fā)電。

本發(fā)明還提供一種混合動力汽車動力傳動方法，所述混合動力汽車動力傳動方法包括如下步驟：

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的變速器收到換擋指令；

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的變速器進行換擋操作，其中，所述變速器進行換擋操作包括離合器斷開，摘擋，掛擋，離合器接合；

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的動力中斷裝置在所述混合動力汽車動力傳動方法中的換擋過程中保持接合狀態(tài)。

所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的電機在上述換擋過程中向動力輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩。

在本發(fā)明提供的混合動力汽車的動力系統(tǒng)及其動力傳動方法中，動力中斷裝置連接于變速器的輸出端與動力輸出軸之間，接合和斷開變速器的輸出端與動力輸出軸的動力傳輸。在發(fā)動機靜車起動或車輛停車發(fā)電狀態(tài)下，動力中斷裝置斷開，離合器接合，發(fā)動機與電機的動力相互耦合，實現(xiàn)快速起動、停車發(fā)電；當(dāng)變速器換擋狀態(tài)下，動力中斷裝置接合，電機提供補償扭矩，可以實現(xiàn)無扭矩中斷換擋，該動力傳動方法可同時實現(xiàn)快速起動、停車發(fā)電及無扭矩中斷換擋。

本發(fā)明保留了現(xiàn)有P3型混合動力汽車的動力系統(tǒng)可以實現(xiàn)無動力中斷換擋的優(yōu)點，同時實現(xiàn)了車輛靜止狀態(tài)下的發(fā)動機快速靜車起動和車輛停車發(fā)電，提升了現(xiàn)有單電機定軸式并聯(lián)混合動力汽車傳動裝置的性能。

本發(fā)明的混合動力傳動裝置僅通過在傳統(tǒng)自動變速器基礎(chǔ)上增加一個動力中斷裝置，可以有效擺脫自動變速器(以下簡稱為AT)和雙離合自動變速器(以下簡稱為DCT)等技術(shù)瓶頸。與采用AT/DCT作為傳動裝置的混合動力系統(tǒng)相比，集成難度低，增加成本小。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的混合動力汽車P2型動力傳動裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2是現(xiàn)有的混合動力汽車P3型動力傳動裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明實施例一的混合動力汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明實施例一、二和三的混合動力汽車的動力系統(tǒng)示意圖；

圖中所示：10-發(fā)動機；20-電機；30-變速器；31-輸入端；32-輸出端；33-A擋輸入軸齒輪；34-B擋輸入軸齒輪；35-A擋和B擋切換同步器；36-A擋輸出軸齒輪；37-B擋輸出軸齒輪；40-離合器；50-動力輸出軸；60-差速器；70-A車輪；71-B車輪；80-動力中斷裝置。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖3～4和具體實施例對本發(fā)明提出的混合動力汽車的動力系統(tǒng)及其動力傳動方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

本發(fā)明的核心思想在于提供一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)及其動力傳動方法，以實現(xiàn)同時實現(xiàn)發(fā)動機靜車快速起動、停車發(fā)電及無扭矩中斷換擋。

為實現(xiàn)上述思想，本發(fā)明提供了一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機、變速器、離合器、動力中斷裝置、動力輸出軸及電機；本發(fā)明提供的混合動力汽車動力傳動方法包括動力中斷裝置和離合器的斷開和接合。

<實施例一>

發(fā)動機起動分兩種情況，一種是靜車起動，即發(fā)動機起動時車輛靜止一種是行車起動，即車輛行進過程中(電機驅(qū)動)的發(fā)動機起動。本實施例中涉及的發(fā)動機起動狀態(tài)指車輛靜止時的發(fā)動機起動。

本實施例中所述的停車發(fā)電，是指車輛在停車狀態(tài)下，發(fā)動機與電機組成發(fā)電單元為電池充電。發(fā)動機停機時，車輛有可能處于純電動驅(qū)動狀態(tài)，即僅由電機驅(qū)動車輛，不適用于本實施例。

如圖3所示，圖3是本發(fā)明實施例一混合動力汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本實施例提供了一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)1，混合動力汽車的動力系統(tǒng)1包括發(fā)動機10、變速器30、離合器40、動力中斷裝置80、動力輸出軸50及電機20，其中：發(fā)動機10用于為混合動力汽車的動力系統(tǒng)1提供轉(zhuǎn)矩；所述變速器30包括輸入端31與輸出端32，變速器30用于控制混合動力汽車的動力系統(tǒng)1的動力輸出，即速度和轉(zhuǎn)矩輸出的大??；離合器40連接于發(fā)動機10與變速器30的輸入端31之間，用于換擋時分離發(fā)動機10與變速器30的輸入端31；動力中斷裝置80連接于變速器30的輸出端32與動力輸出軸50之間，用于接合或斷開變速器30的輸出端32與動力輸出軸50的動力傳輸；電機20連接變速器30的輸出端32與動力中斷裝置80之間，用于輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)電；動力輸出軸50輸出動力傳動裝置1的轉(zhuǎn)矩給差速器60，并通過差速器60傳遞給A車輪70與B車輪71，以實現(xiàn)汽車的運行。

如圖4所示，圖4是本發(fā)明實施例一混合動力汽車的動力系統(tǒng)示意圖。其中，變速器30包括A擋輸入軸齒輪33、B擋輸入軸齒輪34、A擋與B擋切換同步器35、A擋輸出軸齒輪36及B擋輸出軸齒輪37。

動力中斷裝置80可以為離合裝置、制動器或同步器，如爪形離合器，干式離合器，濕式離合器等，只要可以實現(xiàn)扭矩的通斷即可。

動力中斷裝置80在變速器30換擋過程中保持接合狀態(tài)。以A擋換B擋為例：換擋前，變速器30在A擋，離合器40接合，A擋和B擋切換同步器35與A擋輸入軸齒輪33接合，動力中斷裝置80接合；混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的變速器30收到換擋指令后，變速器30進行換擋操作，其中，所述變速器進行換擋操作包括離合器40斷開，摘擋(A擋和B擋切換同步器35與A擋輸入軸齒輪33分離)，掛擋(A擋和B擋切換同步器35與B擋輸入軸齒輪34接合)，最后離合器40接合完成換擋。從離合器40分離開始到離合器40完全接合這段過程中，發(fā)動機10動力存在中斷，電機20轉(zhuǎn)矩通過動力中斷裝置80，動力輸出軸50，差速器60，傳遞給車輪，即電機20在上述整個換擋過程中向動力輸出軸50輸出轉(zhuǎn)矩，通過輸出補償扭矩，可以實現(xiàn)無動力中斷換擋，提高換擋平順性。

動力中斷裝置80在發(fā)動機10靜車起動過程中保持斷開狀態(tài)。本實施例中的發(fā)動機靜車起動過程是指發(fā)動機轉(zhuǎn)速從零到某非零值的過程，針對發(fā)動機而言，起步過程是指車速從零到某非零值的過程，針對車輛而言。本實施例中的發(fā)動機靜車起動就是指車輛起步前的發(fā)動機起動過程，即車速為零時，發(fā)動機的起動過程。

當(dāng)車輛靜止且電池電量較低時，則混合動力汽車的動力系統(tǒng)將收到發(fā)動機靜車起動需求，此時發(fā)動機10的靜車快速起動方案為：動力中斷裝置80分離，離合器40接合，電機20通過助力快速起動發(fā)動機10。

動力中斷裝置80在車輛停車發(fā)電過程中保持斷開狀態(tài)。當(dāng)車輛停車發(fā)電時，動力中斷裝置80分離，離合器40接合，發(fā)動機10的轉(zhuǎn)矩通過離合器40及變速器30傳遞給電機20，使電機20工作在發(fā)電機模式，與發(fā)動機10組成發(fā)電單元為電池充電。

本實施例解決了上述背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有的P3型混合動力傳動裝置面臨的不足，本發(fā)明提出了一種如圖3和圖4所示的動力汽車傳動裝置1，即在現(xiàn)有P3型混合動力傳動裝置基礎(chǔ)上，在動力輸出軸50靠近差速器60的一端增加一個動力中斷裝置80，控制電機20至車輪70(71)的動力傳遞路線的通斷，從而既保持了無扭矩中斷換擋的優(yōu)點，又實現(xiàn)了車輛靜止狀態(tài)下發(fā)動機的快速起動和停車發(fā)電。

<實施例二>

本實施例的混合動力汽車動力傳動方法包括如下步驟：所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)收到發(fā)動機靜車起動或車輛停車發(fā)電指令；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的動力中斷裝置80斷開；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的離合器40接合；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的電機20發(fā)電或輸出轉(zhuǎn)矩；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)完成發(fā)動機靜車起動或車輛停車發(fā)電。

發(fā)動機起動分兩種情況，一種是靜車起動，即發(fā)動機起動時車輛靜止；一種是行車起動，即車輛行進過程中(電機驅(qū)動)的發(fā)動機起動。本實施例中涉及的發(fā)動機起動狀態(tài)指車輛靜止時的發(fā)動機起動。

本實施例中所述的停車發(fā)電，是指車輛在停車狀態(tài)下，發(fā)動機與電機組成發(fā)電單元為電池充電。發(fā)動機停機時，車輛有可能處于純電動驅(qū)動狀態(tài)，即僅由電機驅(qū)動車輛，不適用于本實施例。

進一步的，本實施例中的混合動力汽車動力傳動方法用于發(fā)動機靜車起動過程中及車輛停車發(fā)電過程中。本實施例中的發(fā)動機靜車起動過程是指發(fā)動機轉(zhuǎn)速從零到某非零值的過程，針對發(fā)動機而言，起步過程是指車速從零到某非零值的過程，針對車輛而言。本實施例中的發(fā)動機靜車起動就是指車輛起步前的發(fā)動機起動過程，即車速為零時，發(fā)動機的起動過程。

當(dāng)車輛靜止且電池電量較低時，若車輛收到起步需求，則混合動力汽車的動力系統(tǒng)將收到起動需求，發(fā)動機10收到靜車快速起動指令，動力中斷裝置80斷開并保持該狀態(tài)，離合器40接合并保持該狀態(tài)，電機20通過向發(fā)動機10輸出轉(zhuǎn)矩，助力快速起動發(fā)動機10，直至發(fā)動機10完成靜車起動。

車輛停車發(fā)電過程中，混合動力汽車的動力系統(tǒng)收到車輛停車發(fā)電指令，動力中斷裝置80斷開保持該狀態(tài)。當(dāng)車輛停車發(fā)電時，發(fā)動機10輸出轉(zhuǎn)矩，動力中斷裝置80分離并保持該狀態(tài)，離合器40接合并保持該狀態(tài)，發(fā)動機10的輸出轉(zhuǎn)矩通過離合器40及變速器30傳遞給電機20，使電機20工作在發(fā)電機模式，與發(fā)動機10組成發(fā)電單元為電池充電，直至完成車輛停車發(fā)電過程。

進一步的，混合動力汽車動力傳動方法還包括：所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的動力中斷裝置從斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為滑摩狀態(tài)。此時動力中斷裝置為干式離合器或濕式離合器，車輛由停車發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為蠕行狀態(tài)，混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的電機發(fā)電。

當(dāng)車輛處于蠕行工況，且電池電量較低時，該混合動力汽車處于蠕行發(fā)電模式。蠕行發(fā)電，即道路擁堵時，時而停車發(fā)電，時而低速前行，車輛在停車發(fā)電和蠕行兩種模式之間切換，同時要求停車發(fā)電模式可以向蠕行模式快速切換。對于同步器、爪形離合器等沒有滑摩狀態(tài)，僅有“通”、“斷”兩種狀態(tài)的動力中斷裝置，無法實現(xiàn)蠕行發(fā)電；對于存在滑摩狀態(tài)的動力中斷裝置而言，如干式離合器和濕式離合器等，可以實現(xiàn)蠕行發(fā)電。具體地，當(dāng)車輛停車發(fā)電時，動力中斷裝置80分離，離合器40接合，發(fā)動機10的輸出轉(zhuǎn)矩通過離合器40及變速器30傳遞給電機20，使電機20工作在發(fā)電機模式，與發(fā)動機10組成發(fā)電單元為電池充電。當(dāng)從停車發(fā)電模式向蠕行模式切換時，動力中斷裝置80轉(zhuǎn)換為滑摩狀態(tài)，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩一部分傳遞給電機進行發(fā)電(路徑與上述停車發(fā)電時相同)，一部分通過換擋離合器40，變速箱輸入軸31，變速箱30，變速箱輸出軸32，動力中斷裝置80，動力輸出軸50，差速器60，輸出給車輪70。根據(jù)整車需求，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩可以一部分傳遞給電機進行發(fā)電，一部分輸出給車輪，也可以全部輸出給車輪。動力中斷裝置在蠕行過程中，可能保持滑摩狀態(tài)(動力中斷裝置前后轉(zhuǎn)速差不為零)，也可能從滑摩狀態(tài)變?yōu)榻雍蠣顟B(tài)(動力中斷裝置前后轉(zhuǎn)速差為零時)。

<實施例三>

與實施例二的區(qū)別在于，本實施例的混合動力汽車動力傳動方法用于變速器30換擋過程中。

本實施例中的混合動力汽車動力傳動方法包括如下步驟：所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的變速器30收到換擋指令；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的變速器30進行換擋操作，其中，所述變速器30進行換擋操作包括離合器40斷開，摘擋(A擋和B擋切換同步器35與當(dāng)前擋位齒輪33分離)，掛擋(A擋和B擋切換同步器35與目標擋位齒輪34接合)，離合器40接合；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的動力中斷裝置80在所述混合動力汽車動力傳動方法中的換擋過程中保持接合狀態(tài)；所述混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的電機20在上述換擋過程中向動力輸出軸50輸出轉(zhuǎn)矩。

以A擋換B擋為例：換擋前，變速器30在A擋，離合器40接合，A擋和B擋切換同步器35與A擋輸入軸齒輪33接合，動力中斷裝置80接合；混合動力汽車的動力系統(tǒng)中的變速器30收到換擋指令后，變速器30進行換擋操作，其中，所述變速器進行換擋操作包括離合器40斷開，摘擋(A擋和B擋切換同步器35與A擋輸入軸齒輪33分離)，掛擋(A擋和B擋切換同步器35與B擋輸入軸齒輪34接合)，最后離合器40接合完成換擋。從離合器40分離開始到離合器40完全接合這段過程中，發(fā)動機10動力存在中斷，由于動力中斷裝置80在換擋過程中始終保持接合狀態(tài)，所以電機20的轉(zhuǎn)矩通過動力中斷裝置80，動力輸出軸50，差速器60，傳遞給車輪，即電機20在上述整個換擋過程中向動力輸出軸50輸出轉(zhuǎn)矩，通過輸出補償扭矩，可以實現(xiàn)無動力中斷換擋，提高換擋平順性。如果在換擋前，動力中斷裝置80是斷開的狀態(tài)，則應(yīng)該首先接合動力中斷裝置80，再進行換擋。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。