一种二档自动变速器总成及换档方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种二档自动变速器总成及换档方法。
背景技术
目前全球主流纯电动汽车大多采用单速比减速器，单速比减速器没有换档执行机构和控制单元，产品效率高且可靠；但单速比减速器通常无法同时兼顾动力性、经济性和最高车速的需求，电机在多数工况下高效率工作区间有限，为进一步提高电驱动系统的效率，新能源乘用车变速器正朝着新技术、高度集成和多档的趋势发展。
现有技术中，少数的二档变速器通过单行星排与两级减速齿轮传递动力，通过电动机与机械执行机构相配合，操纵一个多片式制动器和一个狗牙离合器来实现换档，如Taycan(保时捷旗下的第一款纯电动中大型汽车)搭载的二档变速器，其中制动器可以替换为离合器，狗牙离合器也可以替换为单向离合器；或者通过三对齿轮传递动力，通过电动机和机械执行机构操纵一个多片式离合器和一个狗牙离合器/单向离合器实现换档，如ZF的二档变速器；然而这类现有的二档变速器在换档时容易产生换档冲击影响驾车舒适度，并且其所占空间大，不利于布置。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种二档自动变速器总成及换档方法，用于解决现有二档变速器所占空间大以及在换档时易产生换档冲击影响舒适度的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一方面，本发明提供一种二档自动变速器总成，包括双行星排传动系统、液压驱动系统与换档控制装置，所述换档控制装置用于控制所述液压驱动系统制动所述双行星排传动系统；
所述双行星排传动系统包括驱动电机、输入轴、套设在所述输入轴上的机械传动结构、一档制动器、二档制动器与输出轴，所述机械传动结构包括前行星排、后行星排、内连接支架与外连接支架；
所述内连接支架用于连接所述前行星排与所述后行星排，所述外连接支架用于连接所述前行星排、后行星排与所述输出轴；
所述前行星排包括前太阳轮与前行星架，所述一档制动器用于制动所述前行星架，所述二档制动器用于制动所述前太阳轮；
所述液压驱动系统包括一档电磁阀、二档电磁阀，所述一档电磁阀用于驱动一档制动器，所述二档电磁阀用于驱动二档制动器；
所述换档控制装置用于控制所述一档电磁阀与所述二档电磁阀的开闭，以控制所述一档制动器与所述二档制动器的开闭。
进一步地，所述前行星排还包括前行星轮与前齿圈，所述前太阳轮与所述二档制动器相连接，所述前太阳轮与所述前行星轮相啮合，同时所述前行星轮与所述前齿圈的内圈相啮合，所述前行星架设置于所述前行星轮上，并且所述前行星架与所述一档制动器相连接。
进一步地，所述后行星排包括后太阳轮、后行星架、后行星轮与后齿圈，所述后太阳轮套设在所述输入轴上，并且所述后太阳轮与所述输入轴同轴转动，所述后行星轮套设在所述后行星架上，所述后行星轮分别与所述后太阳轮和所述后齿圈都啮合。
进一步地，所述前行星架与所述后齿圈通过所述内连接支架相连接，所述前齿圈与所述后行星架通过所述外连接支架相连接，所述外连接支架还与所述输出轴相连接。
进一步地，所述双行星排传动系统还包括主减齿轮与差速器，所述主减齿轮套设于所述输出轴上，所述差速器包括差速器齿圈，所述主减齿轮与所述差速器齿圈相啮合。
进一步地，所述液压驱动系统还包括油泵、高压滤清器、蓄能器、开关阀与液压控制模块，所述液压控制模块用于控制所述液压驱动系统的油路参数维持在预设范围内。
进一步地，所述液压驱动系统具有低压润滑油路和高压控制油路，所述油泵为电子双联泵，所述电子双联泵分别与所述低压润滑油路和所述高压控制油路相连接，所述开关阀设置于所述低压润滑油路和所述高压控制油路之间，所述开关阀用于所述低压润滑油路和所述高压控制油路的互通与分隔。
进一步地，所述高压滤清器设置在所述电子双联泵与所述蓄能器之间，所述蓄能器并联设置在所述高压控制油路，所述蓄能器用于为所述一档电磁阀与所述二档电磁阀充油；所述蓄能器与所述一档电磁阀、所述一档制动器依次连接，所述蓄能器还与所述二档电磁阀、所述二档制动器依次连接，所述一档电磁阀与所述二档电磁阀并联设置在所述高压控制油路中。
进一步地，所述换档控制装置包括档位传感单元与电控单元，所述档位传感单元的输出端与所述电控单元的信号输入端相连接，所述电控单元的信号输出端分别与所述一档电磁阀的信号输入端和所述二档电磁阀的信号输入端都相连接。
另一方面，本发明还提供一种二档自动变速器总成的换档方法，用于控制以上所述的二档自动变速器总成切换为一档、二档、空挡和倒档；
所述切换为一档的方法为：所述换档控制装置控制所述二档电磁阀关闭，所述二档制动器打开，同时控制所述一档电磁阀连通，所述一档制动器闭合，所述一档制动器制动所述前行星架，同时制动与所述前行星架通过所述内连接支架相连的后齿圈，所述一档的动力传输路径为：驱动电机、输入轴、后太阳轮、后行星架、外连接支架、主减齿轮、差速器齿圈与车轮；
所述切换为二档的方法为：所述换档控制装置控制所述一档电磁阀关闭，所述一档制动器打开，同时控制所述二档电磁阀连通，所述二档制动器闭合，所述二档制动器制动所述前太阳轮，同时制动与所述前行星架通过所述内连接支架相连的后齿圈，所述二档的动力传输路径为：驱动电机、输入轴、后太阳轮、后行星轮、后齿圈、内连接支架、前行星架、前齿圈、外连接支架、主减齿轮、差速器齿圈与车轮；
所述切换为空档的方法为：所述换档控制装置控制所述一档电磁阀与所述二档电磁阀均关闭，所述一档制动器与所述二档制动器均打开；
所述切换为倒档的方法为：所述换档控制装置控制所述驱动电机反转，通过控制所述一档制动器闭合或者所述二档制动器闭合实现。
采用上述技术方案，本发明所述的一种二档变速器总成及换档方法具有如下有益效果：
1、所述双行星排传动系统采用双行星排与一级减速齿轮相连接的结构，相比于使用三对齿轮传动的结构，本发明节省了一组齿轮，借由内连接支架和外连接支架连接传动，结构简化紧凑，所占空间小，易于布置；而相对于单行星排与两级减速齿轮传动的结构，本发明的双行星排能够实现不同速比的变化，并且传动效率较高，能同时提升整车的加速性能以及最高车速。
2、采用所述换档控制装置控制所述液压驱动系统驱动两个所述制动器换档，换档时液压驱动系统只涉及一档电磁阀与二档电磁阀的开闭，执行元件少，有利于提升换档效率和换档平顺性，并且两个电磁阀直接控制相对应的两个制动器，也有助于换档平顺，同时利用精确的油压控制，提高了驾驶舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明所述双行星排传动系统的结构示意图；
图2为本发明所述液压驱动系统的驱动原理示意图。
其中，图中附图标记对应为：1-双行星排传动系统，110-输入轴，120-前行星排，121-前太阳轮，122-前行星架，123-前行星轮，124-前齿圈，130-后行星排，131-后太阳轮，132-后行星架，133-后行星轮，134-后齿圈，140-内连接支架，150-外连接支架，160-一档制动器，170-二档制动器，180-输出轴，181-主减齿轮，190-差速器，191-差速器齿圈，2-液压驱动系统，200-一档电磁阀，201-二档电磁阀，202-油泵，203-高压滤清器，204-蓄能器，205-开关阀，206-液压控制模块，207-低压润滑油路，208-高压控制油路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
本实施例为解决现有二档变速器易产生换档冲击影响驾驶舒适性的问题，提供一种新型的二档自动变速器总成，包括双行星排传动系统1、液压驱动系统2与换档控制装置，换档控制装置用于控制液压驱动系统2制动双行星排传动系统1。
如图1所示，双行星排传动系统1包括驱动电机、输入轴110、套设在输入轴110上的机械传动结构、一档制动器160、二档制动器170、输出轴180与差速器190，其中机械传动结构包括前行星排120、后行星排130、内连接支架140与外连接支架150。
具体地，前行星排120包括前太阳轮121、前行星架122、前行星轮123与前齿圈124，前太阳轮121与前行星轮123相啮合，同时前行星轮123与前齿圈124的内圈相啮合，前行星架122设置于前行星轮123上，前行星排120工作时，动力可以在上述各部件之间传递；同样地，后行星排130包括后太阳轮131、后行星架132、后行星轮133与后齿圈134，后太阳轮131套设在输入轴110上，并且后太阳轮131与输入轴110同轴转动，后行星轮133套设在后行星架132上，后行星轮133分别与后太阳轮131和后齿圈134都啮合，后行星排130工作时，动力可以在上述后行星排130的各部件之间传递。
具体地，前行星架122与后齿圈134通过内连接支架140相连接，以保持相同转速或者同时制动，前齿圈124与后行星架132通过外连接支架150相连接，同时外连接支架150还与输出轴180通过花键固定连接，使得前齿圈124、后行星架132与输出轴180具有相同的转速或者同时制动；驱动电机与输入轴110相连，并且驱动电机工作时，将动力通过输入轴110传递至后太阳轮131，然后内连接支架140与外连接支架150的设置使得动力在前行星排120、后行星排130与输出轴180之间传递。
在本实施例中，输出轴180上还套设有主减齿轮181，差速器190包括差速器齿圈191，主减齿轮181与差速器齿圈191相啮合，动力经由输出轴180传递至主减齿轮181，再依次传递至差速器齿圈191与车轮，完成动力传输。
在本实施例中，通过上述双行星排传动系统1能够实现动力由驱动电机到车轮的传输，其中一档制动器160与前行星架122相连接并用于制动前行星架122以及与之相连的后齿圈134，二档制动器170与前太阳轮121相连接并用于制动前太阳轮121，因此可以通过控制一档制动器160闭合或者二档制动器170闭合，以实现改变上述机械传动结构变速比的目的，提升驾驶舒适感。
具体地，一档制动器160与二档制动器170由液压驱动系统2驱动；如图2所示，液压驱动系统2包括一档电磁阀200、二档电磁阀201、油泵202、高压滤清器203、蓄能器204、开关阀205与液压控制模块206，其中一档电磁阀200位于驱动一档制动器160的油路中，用于控制一档制动器160的开闭；二档电磁阀201位于驱动二档制动器170的油路中，用于控制二档制动器170的开闭。
本实施例中的液压驱动系统2根据整车的实际需求分为低压润滑油路207与高压控制油路208，如图2所示，油泵202采用电子双联泵，电子双联泵的两个出口分别与低压润滑油路207和高压控制油路208相连接，开关阀205设置于低压润滑油路207和高压控制油路208的主油路之间，用于将低压润滑油路207和高压控制油路208分隔与连通；此外，在某些实施例中，油泵202还可以向双行星排传动系统1供给润滑油。
具体地，高压滤清器203设置在电子双联泵与蓄能器204之间，蓄能器204并联设置在高压控制油路208，用于储存能量、为一档电磁阀200与二档电磁阀201充油以及保证系统压力稳定在预设范围内，此外，蓄能器204需充油以储存能量，充油时开关阀205闭合，油液从储油箱依次通过电子双联泵和高压滤清器203流入蓄能器204，蓄能器204所储存的油液用于为工作中的高压控制油路208充油，而在蓄能器204处于非充油状态时，开关阀205打开；在高压控制油路208中，蓄能器204与一档电磁阀200、一档制动器160依次连接，蓄能器204还与二档电磁阀201、二档制动器170依次连接，一档电磁阀200与二档电磁阀201并联设置在高压控制油路208中。
具体地，本实施例中的液压控制模块206包括设置在油路中的温度传感器、压力传感器、单向阀、泄压阀等，温度传感器与压力传感器监测液压驱动系统2中各油路的参数值，并反馈给车辆的控制系统使得各个参数维持在预设范围内，例如，在本发明的一个实施例中，高压控制油路208工作时其中的预设工作温度范围为-10～90°，预设压力范围为15～30bar，则温度传感器负责检测油路温度、压力传感器负责检测油路压力并反馈给控制系统将温度和油压稳定在上述预设范围内；在本实施例中，泄压阀设置在高压控制油路208中，油路中压力大于65bar时，泄压阀打开，高压控制油路208中压力降至预设范围内，泄压阀关闭；单向阀设置在电子双联泵与蓄能器204之间，用于在蓄能器204充油时控制油液从油泵202到蓄能器204的单向流通。
具体地，换档控制装置包括档位传感单元与电控单元，档位传感单元的输出端与电控单元的信号输入端相连接，电控单元包括存储器、网络接口、处理器与控制器，存储器存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器加载并执行，处理器的输出端与控制器的输入端相连接，控制器的信号输出端分别与一档电磁阀200的信号输入端和二档电磁阀201的信号输入端都相连接，以起到控制一档电磁阀200与二档电磁阀201开闭的作用。
其中，处理器(或称CPU(Central Processing Unit，中央处理器))为换档控制装置的核心部件，其功能主要是解释存储器指令以及处理档位传感单元所反馈的数据；处理器的结构大致分为运算逻辑部件与寄存器部件等，运算逻辑部件主要进行相关的逻辑计算(如移位操作、逻辑操作、定点或浮点算术运算操作与地址运算等)，寄存器部件则用于暂存指令、数据与地址。存储器为换档控制装置的记忆设备，可以是随机存取存储器(RAM)、只读储存器(ROM)和非易失存储器(NVM)等，例如至少一个磁盘存储设备；存储器提供存储空间，该存储空间存储了车辆的操作系统，可包括但不限于：Windows系统(一种操作系统)，Linux(一种操作系统)等，本发明对此并不作限定；并且，在该存储器的存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的至少一条指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。在本说明书实施例中，处理器加载并执行存储器中存放的至少一条指令，以实现换档控制装置的控制方法。
优选地，在本发明的一个实施例中，档位传感单元可以包括车速传感器与油压传感器，车速传感器设置于输出轴180上，车速传感器将输出轴180上的转速转化为电信号反馈给电控单元；油压传感器设置在高压控制油路208中，用于监控高压控制油路208中油压处于预设范围内，并将实时油压转化为电信号反馈给电控单元，处理器依据存储器中的指令进行运算并将运算结果转变为控制信号输入控制器，控制器控制一档电磁阀200与二档电磁阀201的开闭，进而控制一档制动器160与二档制动器170的开闭以制动机械传动结构。
在上述二档自动变速器总成的基础上，本说明书实施例还提供一种二档自动变速器总成的换档方法，能够将档位切换为一档、二档、空档和倒档。
切换为一档的方法为：换档控制装置控制二档电磁阀201关闭，二档制动器170打开，同时控制一档电磁阀200连通，一档制动器160闭合，一档制动器160制动前行星架122，同时制动与前行星架122通过内连接支架140相连的后齿圈134，一档的动力传输路径为：驱动电机、输入轴110、后太阳轮131、后行星架132、外连接支架150、主减齿轮181、差速器齿圈191与车轮；
切换为二档的方法为：换档控制装置控制一档电磁阀200关闭，一档制动器160打开，同时控制二档电磁阀201连通，二档制动器170闭合，二档制动器170制动前太阳轮121，同时制动与前行星架122通过内连接支架140相连的后齿圈134，二档的动力传输路径为：驱动电机、输入轴110、后太阳轮131、后行星轮133、后齿圈134、内连接支架140、前行星架122、前齿圈124、外连接支架150、主减齿轮181、差速器齿圈191与车轮；
切换为空档的方法为：换档控制装置控制一档电磁阀200与二档电磁阀201均关闭，一档制动器160与二档制动器170均打开，此时一档制动器160与二档制动器170均不工作；
切换为倒档的方法为：换档控制装置检测到档位位置及换档指令并控制驱动电机反转，再通过上述切换为一档或者切换为二档的方法控制一档制动器160闭合或者二档制动器170闭合实现倒档。
本说明书的实施例还可以根据整车需求增加P档，切换为P档的方法为：换档控制装置控制一档电磁阀200与二档电磁阀201均连通，一档制动器160与二档制动器170均闭合，一档制动器160制动双行星排传动系统1的前行星架122及与之相连的后齿圈134，二档制动器170制动前太阳轮121。
通过上述二档自动变速器总成及换档方法可知，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的二档自动变速器总成及换档方法，在双行星排传动系统中采用双行星排与一级减速齿轮相连接的结构，与三对齿轮传动的结构相比，本发明结构简单，所占空间小，易于布置，在机械传动结构中设置内连接支架与外连接支架，可以实现不同速比，换档效率高。
2、本发明采用液压驱动系统驱动两个制动器换档，执行元件少，使得换档平顺高效，节约能源的同时提高了驾驶舒适性。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
