一种换挡离合器后置的混合动力驱动装置及其换挡控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车传动领域，具体涉及一种换挡离合器后置的混合动力驱动装置及其换挡控制方法。
【背景技术】
[0002]当今汽车工业面临着巨大压力。随着能源紧缺，空气污染问题的日益严重，各个汽车企业都推出了节能环保的汽车。包括纯电动汽车和混合动力汽车。受到电池技术和充电技术的制约，纯电动汽车的行驶里程无法满足远途行驶的需求，而且对于配套的基础设施如充电站要求较高。
[0003]相对于纯电动汽车，混合动力汽车不需要改变基础设施，能够满足远途行驶的要求，污染小，技术相对成熟，成为现阶段汽车企业解决能源环境问题的最佳选择。
[0004]中国专利《一种混合动力系统及其控制方法》(公开号:CN 101618718 B)中公开了一种混合动力驱动装置及其控制方法，但是其存在不能既保证发动机与电动机都可以拥有多个档位传递动力，又保证换挡过程中没有动力中断现象的问题。另外，中国专利《一种换档动力补偿装置》(公开号:CN201391580)也存在换挡过程中动力中断的问题，而且还存在换挡离合的滑磨损失的问题。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决上述技术方案中所存在的问题，提供了一种换挡离合器后置的混合动力驱动装置及其换挡控制方法，本发明可以为发动机提供六个档位，为电动机提供三个档位，其主要包括:发动机1、电动机21、换挡离合器和5组相互啮合齿轮对，发动机I与输入轴I 6连接，电动机21与输入轴II 20连接；其中，齿轮III 7与齿轮VID 17构成纯电动模式下I档齿轮对，齿轮IV 9与齿轮VE 16构成纯电动模式下2档齿轮对、齿轮V 11与齿轮VI 15构成纯电动模式下3档齿轮对，齿轮I 3与齿轮X 19构成混合动力I档齿轮对，齿轮II 5与齿轮IX 18构成混合动力2档齿轮对；齿轮I 3与齿轮II 5空套在输入轴I 6上，齿轮III 7与齿轮IV 9空套在输入轴II 20上，换挡离合器中的换挡离合器壳12空套在输入轴II 20上，换挡离合器摩擦片13与输入轴II 20连接，齿轮V 11空套在换挡离合器壳12上，齿轮IX 18和齿轮X 19与输入轴II 20连接，齿轮VI 15、齿轮VE 16和齿轮VID 17与输出轴14连接；结合套I 4、结合套II 8和结合套III10可以处于中间位置状态，向左滑动结合状态和向右滑动结合状态三种位置状态；结合套I 4与输入轴I 6固连并位于齿轮I 3与齿轮II 5之间；结合套II 8与输入轴II 20固连并位于齿轮III7和齿轮IV 9之间；结合套III10与换挡离合器壳12固连，空套在输入轴II 20上。
[0006]齿轮III 7与齿轮VID 17构成纯电动模式下I档；齿轮IV 9与齿轮VE 16构成纯电动模式下2档；齿轮V 11与齿轮VI 15构成纯电动模式下3档。齿轮I 3与齿轮X 19，齿轮III7与齿轮VID 17构成混动模式下1-1档；齿轮II 5与齿轮IX 18，齿轮III7与齿轮VID 17构成混合驱动模式下1-2档；齿轮I 3与齿轮X 19，齿轮IV 9与齿轮VE 16构成混合驱动模式下2-1档，齿轮II 5与齿轮IX 18，齿轮IV 9与齿轮VE 16构成混合驱动模式下2-2档；齿轮I 3与齿轮X 19，齿轮V 11与齿轮VI 15构成混合驱动模式下3-1档，齿轮II 5与齿轮IX 18，齿轮V 11与齿轮VI 15构成混合驱动模式下3-2档。
[0007]其进一步的改进为，扭转减震器2安装于发动机I上并与输入轴I 6连接。
[0008]通过调整结合套I 4、结合套II 8和结合套III 10的三种位置状态使其与对应的齿轮分离或结合，以及对发动机1、电动机21的转速进行调节，实现纯电动I档、纯电动2档、纯电动3档、混合驱动1-1档、混合驱动1-2档、混合驱动2-1档、混合驱动2-2档、混合驱动3-1档和混合驱动3-2档9个档位和无动力中断换档。
[0009]当本发明以纯电动I档工作时，结合套I 4处于中间位置状态，结合套II 8处于向左滑动结合状态，结合套III10处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、结合套II 8、齿轮III 7和齿轮VID 17传递到输出轴14上；
[0010]当本发明以纯电动2档工作时，结合套I 4处于中间位置状态，结合套II 8处于向右滑动结合状态，结合套III10处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、结合套II 8、齿轮IV 9和齿轮VE 16传递到输出轴14上；
[0011]当本发明以纯电动3档工作时，结合套I 4处于中间位置状态，结合套III 10处于向右滑动结合状态，结合套II 8处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于结合状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、换挡离合器摩擦片13、换挡离合器壳12、结合套III 10、齿轮V 11和齿轮VI 15传递到输出轴14上；
[0012]当本发明以混合驱动1-1档工作时，结合套I 4处于向左滑动结合状态，结合套II 8处于向左滑动结合状态，结合套III10处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20，结合套II 8，齿轮III 7，齿轮VID 17传递到输出轴14上；发动机I输出动力通过输入轴I 6、结合套I 4、齿轮I 3、齿轮X 19、输入轴II 20、结合套II 8、齿轮III 7和齿轮VID 17传递到输出轴14上；
[0013]当本发明以混合驱动1-2档工作时，结合套I 4处于向右滑动结合状态，结合套II 8处于向左滑动结合状态，结合套III10处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、结合套II 8、齿轮III 7和齿轮VID 17传递到输出轴14上；发动机I输出动力通过、输入轴I 6、结合套I 4、齿轮II 5、齿轮IX 18、输入轴II 20、结合套II 8、齿轮III 7和齿轮VID 17传递到输出轴14上；
[0014]当本发明以混合驱动2-1档工作时，结合套I 4处于向左滑动结合状态，结合套II 8处于向右滑动结合状态，结合套III10处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、结合套II 8、齿轮IV 9和齿轮VE 16传递到输出轴14上；发动机I输出动力通过输入轴I 6、结合套I 4、齿轮I 3、齿轮X 19、输入轴II 20、结合套II 8、齿轮IV 9和齿轮VE 16传递到输出轴14上；
[0015]当本发明以混合驱动2-2档工作时，结合套I 4处于向右滑动结合状态，结合套
II8处于向右滑动结合状态，结合套III10处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、结合套II 8、齿轮IV 9和齿轮νπ 16传递到输出轴14上；发动机I输出动力通过输入轴I 6、结合套I 4、齿轮II 5、齿轮IX 18、输入轴II 20、结合套II 8、齿轮IV 9和齿轮VE 16传递到输出轴14上；
[0016]当本发明以混合驱动3-1档工作时，结合套I 4处于向左滑动结合状态，结合套III10处于向右滑动结合状态，结合套II 8处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于结合状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、换挡离合器摩擦片13、换挡离合器壳12、结合套III 10、齿轮V 11和齿轮VI 15传递到输出轴14上；发动机I输出动力通过输入轴I 6、结合套I 4、齿轮I 3、齿轮X 19、输入轴II 20、换挡离合器摩擦片13、换挡离合器壳12、结合套III 10、齿轮V 11和齿轮VI 15传递到输出轴14上；
[0017]当本发明以混合驱动3-2档工作时，结合套I 4处于向右滑动结合状态，结合套III10处于向右滑动结合状态，结合套II 8处于中间位置状态，换挡离合器摩擦片13与换挡离合器壳12处于分开状态；电动机21输出动力通过输入轴II 20、换挡离合器摩擦片13、换挡离合器壳12、结合套III 10、齿轮V 11和齿轮VI 15传递到输出轴14上；发动机I输出动力通过输入轴I 6、结合套I 4、齿轮I 3、齿轮X 19、输入轴II 20、换挡离合器摩擦片13、换挡离合器壳12、结合套III 10、齿轮V 11和齿轮VI 15传递到输出轴14上。
[0018]混合驱动模式下1-1档升入1-2档的换挡过程:
[0019]混合驱动模式下1-1档工作时，结合套I 4处于向左滑动结合状态，结合套II 8处于向左滑动