專利名稱：混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
混合動(dòng)力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力系統(tǒng)，尤其是用于混合動(dòng)力汽車的無動(dòng)力中斷的混合動(dòng) 力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
節(jié)約石油能源、減排溫室氣體和凈化空氣質(zhì)量是傳統(tǒng)汽車工業(yè)面臨的三大挑戰(zhàn)， 隨著世界石油資源逐漸減少，世界各國對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視，替代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力源 的方案也越來越多。其中，采用油電混合動(dòng)力作為車輛動(dòng)力源越來越成為車輛發(fā)展的主流 趨勢(shì)。在現(xiàn)有技術(shù)中，油電混合動(dòng)力汽車的混合方式主要包括有串聯(lián)、并聯(lián)以及混聯(lián)這 三種方式。串聯(lián)的混合動(dòng)力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)與行駛工況的解耦，但是在這 種混合方式中能量需要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致效率比較低并且動(dòng)力性較差。在并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式 中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行耦合疊加，共同驅(qū)動(dòng)車輛。其中一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力 作為主動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力作為輔助動(dòng)力。這種混合方式通常適合混合電動(dòng)車輛的輕度混 合或中度混合。由于發(fā)動(dòng)機(jī)仍作為主動(dòng)力源，并聯(lián)方式下的混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)不能夠較好 地執(zhí)行純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的情況。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能夠?qū)崿F(xiàn)與車速的解藕，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的能 源消耗仍比較高?；炻?lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。與串聯(lián)式 相比，它增加了機(jī)械動(dòng)力的傳遞路線，與并聯(lián)式相比，它增加了電能的傳輸路線，混聯(lián)式動(dòng) 力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。利用電動(dòng)機(jī)和發(fā) 動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輪，并可用發(fā)電機(jī)來發(fā)電及充電。因此，它具有更多的工作模式，是現(xiàn)代混合 電動(dòng)汽車傾向選擇的一種結(jié)構(gòu)型式。豐田公司THS(TOYOTA Hybrid System)混合動(dòng)力系統(tǒng) 是典型的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，但豐田公司THS混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力一部分直接輸 出用于驅(qū)動(dòng)，一部分通過帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的輸出，能量經(jīng)過兩次 轉(zhuǎn)化，傳動(dòng)效率相對(duì)較低。此外，混合動(dòng)力汽車通過綜合控制發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、變速器使其性能達(dá)到最優(yōu)化，而 實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的前提的條件是變速器自動(dòng)化，即只有采用自動(dòng)變速器的混合動(dòng)力汽車才能實(shí) 現(xiàn)最佳的動(dòng)力匹配，實(shí)現(xiàn)舒適性和最佳燃油經(jīng)濟(jì)性。與傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器相比，雙離合器自 動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；液力自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低；無級(jí)變速器扭矩容量小。 機(jī)械式自動(dòng)變速器是在傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器基礎(chǔ)上加載執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，具有扭矩容 量大、傳動(dòng)效率高、動(dòng)力損耗小、燃油經(jīng)濟(jì)性突出，有較強(qiáng)的可靠性和適應(yīng)性，但換擋過程中 動(dòng)力中斷是其缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)而提供一種結(jié)構(gòu)簡單的無動(dòng) 力中斷的混合動(dòng)力系統(tǒng)。本實(shí)用新型的上述目的以及其他目的可通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
3[0007]本實(shí)用新型提供一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)包括有發(fā)動(dòng)機(jī)、離合 器、第一電機(jī)、變速器、第二電機(jī)、動(dòng)力電池組以及用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制系 統(tǒng)，其中所述離合器設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第一電機(jī)之間并與之相連接，所述第一電機(jī) 的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸入軸相連接，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸出軸相連 接；所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)還分別與所述動(dòng)力電池組電性連接，用以實(shí)現(xiàn)它們 之間的動(dòng)力傳送。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)包括有發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、離 合器控制單元、第一電機(jī)控制單元、第二電機(jī)控制單元、變速器控制單元、電池管理系統(tǒng)以 及整車控制單元，其中，所述整車控制單元通過CAN總線與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、離合器控 制單元、第一電機(jī)控制單元、第二電機(jī)控制單元、變速器控制單元、電池管理系統(tǒng)通信。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，優(yōu)選地，該混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括有車載充電器，所述 車載充電器與所述動(dòng)力電池組相連接，用以通過外部電力對(duì)所述動(dòng)力電池組進(jìn)行充電。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)為盤式電機(jī)， 其中，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸出軸直接相連接，并且所述第一電機(jī)和所述 第二電機(jī)同軸布置。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述第一電機(jī)為盤式電機(jī)，所述第二電機(jī)為 柱狀電機(jī)，其中，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過齒輪、帶、或鏈與所述變速器的輸出軸相連接并 且所述第二電機(jī)能夠與所述第一電機(jī)異軸布置。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述變速器為機(jī)械式自動(dòng)變速器。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述第一電機(jī)和/或所述第二電機(jī)進(jìn)一步 為發(fā)電機(jī)?？梢?，本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方案為7節(jié)點(diǎn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)控制，整車 控制單元、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、離合器控制單元、第一電機(jī)控制單元、第二電機(jī)控制單元、電池 管理系統(tǒng)、變速器控制單元通過控制局域網(wǎng)(CAN總線)通信，各節(jié)點(diǎn)向整車控制單元發(fā)送 各部件的狀態(tài)信息，整車控制單元收集各節(jié)點(diǎn)的信息，結(jié)合踏板開度和車速，按照一定的策 略處理出對(duì)各部件的控制命令，通過CAN總線發(fā)送給相應(yīng)的控制單元。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制策略包含駕駛員解析(計(jì)算需求扭矩)、動(dòng)力 分配策略、換檔策略。系統(tǒng)具有純電動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式，行車發(fā)電模式，發(fā)動(dòng)機(jī)帶 動(dòng)第一電機(jī)發(fā)電提供給第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式，再生制 動(dòng)模式、駐車充電模式等工作模式，模式切換快速平穩(wěn)，換檔平順。駕駛員解析(計(jì)算需求扭矩)的實(shí)現(xiàn)方法是根據(jù)傳感器采集到的當(dāng)前車速信號(hào)、 加速踏板開度信號(hào)、制動(dòng)踏板開度信號(hào)、點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)、及各控制單元的控制信號(hào)，判斷出 當(dāng)前駕駛員需求轉(zhuǎn)矩和混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)該處于的運(yùn)行模式，進(jìn)而確定混合動(dòng)力系統(tǒng)在各模 式下各個(gè)動(dòng)力源的目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩，判斷當(dāng)前駕駛員需求轉(zhuǎn)矩的方法是將駕駛員對(duì)施加在車 輪上的驅(qū)動(dòng)力或者制動(dòng)力的需求轉(zhuǎn)換成對(duì)機(jī)械式自動(dòng)變速器輸出端的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩或制動(dòng)轉(zhuǎn) 矩的需求，根據(jù)機(jī)械式自動(dòng)變速器的速比計(jì)算出駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩或制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的需求。動(dòng)力分配的策略是根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)下混合動(dòng)力系統(tǒng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，查找當(dāng)前狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性曲線圖對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率最優(yōu)時(shí)的轉(zhuǎn)矩范圍，并與混合動(dòng)力系統(tǒng)的目標(biāo) 轉(zhuǎn)矩對(duì)比，從而確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值，動(dòng)力系統(tǒng)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩乘以 當(dāng)前變速器擋位速比之差為離合器后面第一電機(jī)和第二電機(jī)的總目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，根據(jù)第一電機(jī) 的特性曲線找到第一電機(jī)運(yùn)行效率最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩范圍，第一電機(jī)和第二電機(jī)的總目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與 第一電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩乘以當(dāng)前變速器檔位速比之差，即為第二電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)的換擋策略為當(dāng)需要換擋時(shí)，離合器分離前，逐漸減 小發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，直到離合器分離這段時(shí)間，第一電機(jī)和第二電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng) 車輛行駛，當(dāng)離合器分離后，讓第一電機(jī)空轉(zhuǎn)，進(jìn)入摘空擋操作，第二電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)車輛，掛 檔成功后，離合器結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)矩輸出前這段時(shí)間，第一電機(jī)和第二電機(jī)適當(dāng)提高驅(qū) 動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，換擋過程動(dòng)力不中斷。本實(shí)用新型的有益效果是整車控制單元接收點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)、油門踏板信號(hào)、制動(dòng) 踏板信號(hào)、車速信號(hào)，通過CAN總線控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、離合器控制單元、機(jī)械式自動(dòng)變 速器控制單元、第一電機(jī)控制單元、第二電機(jī)控制單元、電池管理系統(tǒng)，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)、離 合器、第一電機(jī)、機(jī)械式自動(dòng)變速器、第二電機(jī)、動(dòng)力電池組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)模式、并聯(lián) 模式和混聯(lián)模式多種工作模式，從而滿足多種路況的行駛要求，改善了混合動(dòng)力汽車的動(dòng) 力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放性、舒適性。本實(shí)用新型在發(fā)動(dòng)機(jī)和第一電機(jī)之間有離合器，在機(jī)械式自動(dòng)變速器輸出軸和驅(qū) 動(dòng)橋之間有第二電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)開啟，離合器結(jié)合，第一電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，機(jī)械式自動(dòng)變速 器處于空擋，第二電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)第一電機(jī)發(fā)電提供給第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車 行駛，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作工況與道路行駛工況的解耦，且可以遠(yuǎn)距離行駛，具有串聯(lián)混合動(dòng)力 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，第一電機(jī)和第二電機(jī)處于自由狀態(tài)，離合器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)單 獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，離合器結(jié)合、第一電機(jī)和第二電機(jī)均作為電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，實(shí)現(xiàn) 三者的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，使汽車獲得最佳的動(dòng)力性，具有并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉、 離合器分離，可以實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)動(dòng)力經(jīng)機(jī)械式自動(dòng)變速器變速變矩后與第二電機(jī)動(dòng)力疊加 聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)模式，或機(jī)械式自動(dòng)變速器處于空擋，車輛只有第二電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的純 電動(dòng)模式，或第二電機(jī)處于自由狀態(tài)，第一電機(jī)動(dòng)力經(jīng)機(jī)械式自動(dòng)變速器變速變矩后驅(qū)動(dòng) 汽車行駛的第一電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)模式，降低了噪音，減少了污染；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，離合 器結(jié)合，第一電機(jī)和第二電機(jī)至少一個(gè)用作發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)行車發(fā)電模式，具有混聯(lián)混合動(dòng)力 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。減速制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，離合器分離，第一電機(jī)和第二電機(jī)處于發(fā)電模式實(shí) 現(xiàn)制動(dòng)能量回收；停車時(shí)，通過車載充電器外插電源實(shí)現(xiàn)駐車充電。此外，第一電機(jī)和第二電機(jī)優(yōu)選可以為盤式電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、第一電機(jī)、機(jī)械 式自動(dòng)變速器、第二電機(jī)直接機(jī)械相連并且同軸布置，這種結(jié)構(gòu)方式具有載荷分配均勻，無 側(cè)向力，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，布置容易，控制簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而克服了豐田混合動(dòng)力系統(tǒng) 及通用雙模式混合動(dòng)力系統(tǒng)等混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大、布置困難、成本 高的缺點(diǎn)。并且，本實(shí)用新型由于采用自動(dòng)離合器和機(jī)械式自動(dòng)變速器，可以獲得最佳的動(dòng) 力匹配，從而克服了現(xiàn)有的部分混合汽車采用手動(dòng)變速器汽車后動(dòng)力匹配不能實(shí)現(xiàn)最佳， 舒適性差的缺點(diǎn)。由于在機(jī)械式自動(dòng)變速器輸入軸端接有第一電機(jī)，在在機(jī)械式自動(dòng)變速 器輸入軸端接第二電機(jī)，在換擋過程中，第一電機(jī)輔助換擋，第二電機(jī)輸出動(dòng)力，使換擋更
5容易、更平順，且無動(dòng)力中斷。當(dāng)本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)或者電機(jī)單獨(dú)出現(xiàn)故障時(shí)，裝載有本實(shí)用新型的混合動(dòng)力 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)汽車仍可以照常行駛。由于發(fā)動(dòng)機(jī)和第一電機(jī)之間有離合器，機(jī)械式自動(dòng)變速 器的輸入軸端有第一電機(jī)，機(jī)械式自動(dòng)變速器的輸出軸端接第二電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉、離合器 分離，可以實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)動(dòng)力經(jīng)機(jī)械式自動(dòng)變速器變速變矩后與第二電機(jī)動(dòng)力疊加聯(lián)合驅(qū) 動(dòng)的純電動(dòng)模式純電動(dòng)行駛，與僅采用一個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)車輛純電動(dòng)行駛相比，這降低了 對(duì)第一電機(jī)和第二電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩要求，使電機(jī)易于設(shè)計(jì)與制造，成本增加有限，卻能獲 得更多的工作模式。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng) 域的一般技術(shù)人員可以提出本實(shí)用新型的多個(gè)結(jié)構(gòu)方式。因此以下具體實(shí)施方式
以及附圖 僅是對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的具體說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對(duì)本 實(shí)用新型技術(shù)方案的限定或限制。
圖1示出了本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在 該實(shí)施例中，該混合動(dòng)力系統(tǒng)可以應(yīng)用到傳統(tǒng)車輛中取代原有動(dòng)力機(jī)構(gòu)，并且該混動(dòng)動(dòng)力 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種不同運(yùn)行方式，從而能夠有效地節(jié)省燃油并降低對(duì)環(huán)境的污染。其中，車 輛中的其他結(jié)構(gòu)如車輪、驅(qū)動(dòng)橋等并不是本實(shí)用新型的重點(diǎn)，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是 可以直接獲知的，因此在這里并不做過多描述。參考
圖1，該混合動(dòng)力系統(tǒng)包括有發(fā)動(dòng)機(jī)2、離合器4、第一電機(jī)6、變速器7、第二 電機(jī)9、動(dòng)力電池組13、以及其控制單元。其中，其中發(fā)動(dòng)機(jī)2、第一電機(jī)6和第二電機(jī)9構(gòu) 成了本實(shí)用新型的混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。離合器4用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng) 力的傳遞和切斷。變速器7用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)的檔位、速度和扭矩切換。 動(dòng)力電池組13用于向第一電機(jī)6和第二電機(jī)9提供驅(qū)動(dòng)電源，或者當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)6和/或第 二電機(jī)9之一作為發(fā)電機(jī)時(shí)，可以儲(chǔ)存來自第一電機(jī)6和/或第二電機(jī)9傳送的電力?？?制單元用于對(duì)本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行操作控制。本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)各個(gè) 元件的具體連接方式以及工作方式將在下文中進(jìn)行詳細(xì)并優(yōu)選的描述。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)2與離合器4相連接，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)2的動(dòng)力能夠通過離合器 4實(shí)現(xiàn)切斷和接合。這與傳統(tǒng)汽車中的連接基本相同。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)2可以采用傳統(tǒng)的柴 油或者汽油內(nèi)燃機(jī)。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，由于相比于傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)有 第一電機(jī)6和第二電機(jī)9，發(fā)動(dòng)機(jī)2可以優(yōu)選采用小排量的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，以利于減小發(fā)動(dòng)機(jī) 2的尺寸從而便于混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局并盡可能地減低對(duì)燃油的需求。優(yōu)選地， 發(fā)動(dòng)機(jī)2的曲軸與離合器4的主動(dòng)盤相連接。離合器4的從動(dòng)盤與第一電機(jī)6的轉(zhuǎn)子相連 接。并且進(jìn)一步優(yōu)選地，這里離合器4為膜片彈簧式離合器。所述離合器4可以為干式或 者濕式離合器。[0032]優(yōu)選地，第一電機(jī)6和第二電機(jī)9的定子安裝固定在混合動(dòng)力系統(tǒng)的外殼上。其 中，第一電機(jī)6的轉(zhuǎn)子連接到變速器7的輸入軸上，第二電機(jī)9的轉(zhuǎn)子與變速器7的輸出軸 相連接。從而使得，第一電機(jī)6的動(dòng)力需要經(jīng)由變速器7變速后傳輸?shù)津?qū)動(dòng)橋上，或者與第 二電機(jī)9的動(dòng)力相耦合后傳輸?shù)津?qū)動(dòng)橋上。而第二電機(jī)9的動(dòng)力直接傳輸?shù)津?qū)動(dòng)橋上。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一電機(jī)6和/或第二電機(jī)9可以為 發(fā)電機(jī)來發(fā)電。此時(shí)，第一電機(jī)6和/或第二電機(jī)9的電力通過動(dòng)力電池組13存儲(chǔ)。進(jìn)一 步優(yōu)選地，第一電機(jī)6可以為發(fā)電機(jī)，在純電力驅(qū)動(dòng)方式下并且當(dāng)動(dòng)力電池組的SOC值低于 設(shè)定值時(shí)，第一電機(jī)6作為發(fā)電機(jī)工作，電力經(jīng)由動(dòng)力電池組后驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)9驅(qū)動(dòng)車倆。優(yōu)選地，動(dòng)力電池組13為大容量電池組，其優(yōu)選地包括多個(gè)鋰離子動(dòng)力電芯單 元，所述鋰離子電芯并聯(lián)連接組成電池組，并且鋰離子電芯的正極材料可以為常見的磷酸 鐵鋰或者錳系鋰材料等，其負(fù)極材料可以為鈦酸鋰等。對(duì)于鋰離子電池在動(dòng)力車輛中的使 用，已經(jīng)在多篇專利文件中有揭示，因此這里不多贅述。進(jìn)一步優(yōu)選地，本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括有能夠?yàn)閯?dòng)力電池組進(jìn)行充電 的車載充電器12。該車載充電器連接到動(dòng)力電池組13上，通過外接電源可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池 組13的充電。這種情況通?？梢栽隈v車模式或者充電模式中實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選，變速器7可以為機(jī)械式自動(dòng)變速器、無極變速器、雙離合器自動(dòng)變速器、液 力自動(dòng)變速器或其他類型的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，用以改變混合車輛的檔位以達(dá)到最佳行駛效 果。這里，變速器7優(yōu)選為機(jī)械式自動(dòng)變速器。進(jìn)一步優(yōu)選地，發(fā)動(dòng)機(jī)2、離合器4、第一電機(jī)6、變速器7和第二電機(jī)9同軸布置， 以優(yōu)化本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置。以上是對(duì)本實(shí)用新型的
圖1所示的混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行的描述。在這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的示例下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)具體連接 方式或者結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行調(diào)整。繼續(xù)參考附
圖1，本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)包括有整車控制單元1、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 3、離合器控制單元5、第一電機(jī)控制單元14、變速器控制單元8、第二電機(jī)控制單元11、電池 管理系統(tǒng)15。其中，整車控制單元1通過控制局域網(wǎng)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元3、離合器控制單元 5、變速器控制單元8、第一電機(jī)控制單元14、第二電機(jī)控制單元11、電池管理系統(tǒng)15通信。 優(yōu)選地，通訊通過CAN總線實(shí)現(xiàn)。如
圖1中所示，優(yōu)選地，動(dòng)力電池組13與第一電機(jī)控制單 元14和第二電機(jī)控制單元11電性連接，車載充電器12與動(dòng)力電池組13電性連接。整車控制單元1還進(jìn)一步地與車速傳感器16、制動(dòng)踏板傳感器17、油門踏板傳感 器18、點(diǎn)火開關(guān)傳感器19通過CAN總線進(jìn)行通信。這些傳感器向整車控制單元18發(fā)送各 部件的感應(yīng)信息，整車控制單元18收集來自各控制單元的信息，并結(jié)合點(diǎn)火開關(guān)傳感器信 號(hào)、油門踏板傳感器信號(hào)、制動(dòng)踏板傳感器信號(hào)、車速傳感器信號(hào)，按照一定的策略處理出 對(duì)各部件的控制命令，通過CAN總線發(fā)送給相應(yīng)的控制單元對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)離合器、第一電 機(jī)、機(jī)械式自動(dòng)變速器、第二電機(jī)及動(dòng)力電池組進(jìn)行綜合控制，使混合動(dòng)力汽車根據(jù)當(dāng)前道 路工況運(yùn)行最合適的工作模式。下面，針對(duì)前述本實(shí)用新型的混合動(dòng)力系統(tǒng)，進(jìn)一步描述其工作方式。純電動(dòng)模 式在市內(nèi)交通比較擁堵，車速較低，啟停頻繁，對(duì)排放和噪音限制嚴(yán)格，采用純電動(dòng)模式。當(dāng)動(dòng)力電池組13的SOC值較高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)2關(guān)閉、離合器4分離、動(dòng)力電池組13為 第一電機(jī)6和第二電機(jī)9提供電力，機(jī)械式自動(dòng)變速器處于合適的擋位，可以實(shí)現(xiàn)第一電機(jī) 6的動(dòng)力經(jīng)機(jī)械式自動(dòng)變速器7變速變矩后與第二電機(jī)9動(dòng)力疊加聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)模式； 或者機(jī)械式自動(dòng)變速器處于空擋，第二電機(jī)9單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛；或者第二電機(jī)9處于自由狀 態(tài)，第一電機(jī)6的動(dòng)力經(jīng)機(jī)械式自動(dòng)變速器7變速變矩后單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，從而實(shí)現(xiàn)了 換擋過程動(dòng)力無中斷，提高了舒適性，減少了噪音，實(shí)現(xiàn)了零排放。當(dāng)動(dòng)力電池組13的SOC 值較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)2起動(dòng)，離合器4結(jié)合，機(jī)械式自動(dòng)變速器7處于空擋，第一電機(jī)6用作發(fā) 電機(jī)，第二電機(jī)9用作電動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)2帶動(dòng)第一電機(jī)6發(fā)電，并通過動(dòng)力電池組13將電力 提供給第二電機(jī)9驅(qū)動(dòng)汽車行駛，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)2工作工況與道路行駛工況的解耦，使發(fā) 動(dòng)機(jī)2 —直處于穩(wěn)定高效的工作狀態(tài)，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式在市郊及城際公路行駛時(shí)，交通狀況良好，發(fā)動(dòng)機(jī)2有較高效率，可以采用發(fā)動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)模式。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)2起動(dòng)，離合器4結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)離合器4、第一電機(jī) 6、機(jī)械式自動(dòng)變速器7、第二電機(jī)9輸出到驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)汽車行駛。當(dāng)需要切換檔位時(shí)，位于 機(jī)械式自動(dòng)變速器7輸入軸端的第一電機(jī)6調(diào)整其輸入軸的轉(zhuǎn)速，位于機(jī)械式自動(dòng)變速器 輸出軸端的第二電機(jī)9維持其輸出軸動(dòng)力不中斷，配合自動(dòng)離合器的換檔，從而使換擋更 加容易并縮短了換擋時(shí)間、且無動(dòng)力中斷，提高了汽車行駛的動(dòng)力性和乘坐的舒適性。此 外，當(dāng)整車控制單元1通過電池管理系統(tǒng)15監(jiān)控到動(dòng)力電池組13的SOC值過低時(shí)，整車控 制單元1發(fā)送命令給第一電機(jī)控制單元14控制第一電機(jī)6處于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的一 部分動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)，另一部分動(dòng)力帶動(dòng)第一電機(jī)發(fā)電為動(dòng)力電池組充電，實(shí)現(xiàn)行車發(fā)電模 式。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)汽車處于極限工況時(shí)，單獨(dú)由發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)工作不能滿足，如急加速、爬大坡、 高速等大負(fù)荷工況下，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式。在這種工作模式下，將駕駛員對(duì) 施加在車輪上的驅(qū)動(dòng)力或者制動(dòng)力的需求轉(zhuǎn)換成對(duì)機(jī)械式自動(dòng)變速器輸出端的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 或制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的需求，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)下混合動(dòng)力系統(tǒng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，查找當(dāng)前狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)萬 有特性曲線圖對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率最優(yōu)時(shí)的轉(zhuǎn)矩范圍，并與混合動(dòng)力系統(tǒng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩對(duì) 比，從而確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值，動(dòng)力系統(tǒng)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩乘以當(dāng)前變 速器擋位速比之差為第一電機(jī)和第二電機(jī)總的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，根據(jù)第一電機(jī)6的特性曲線找到 第一電機(jī)運(yùn)行效率最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩范圍，第一電機(jī)和第二電機(jī)總的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩與第一電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn) 矩乘以當(dāng)前變速器檔位速比之差，即為第二電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)需要換擋時(shí)，離合器4分離 前，逐漸減小發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，直到離合器分離這段時(shí)間，第一電機(jī)6和第二電機(jī)9提供 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，當(dāng)離合器4分離后，讓第一電機(jī)6空轉(zhuǎn)，進(jìn)入摘空擋操作，第二電 機(jī)9繼續(xù)驅(qū)動(dòng)車輛，掛檔成功后，離合器4結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)矩輸出前這段時(shí)間，第一電機(jī) 6和第二電機(jī)9適當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，換擋過程動(dòng)力不中斷。再生制動(dòng)模式汽車減速制動(dòng)時(shí)，采用再生制動(dòng)模式。在這種工作模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)2關(guān)閉，離合器 4分離，第一電機(jī)6和第二電機(jī)9均用作發(fā)電機(jī)，汽車的慣性力帶動(dòng)第一電機(jī)6和第二電機(jī) 9發(fā)電為動(dòng)力電池組充電，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回收。[0049]駐車充電模式當(dāng)車輛出于駐車狀態(tài)時(shí)，可以利用充電站實(shí)施快速充電，也可以利用普通家用市 電進(jìn)行常規(guī)充電，特別是利用夜間電量充裕，價(jià)格便宜，使汽車盡可能多的利用電能，減少 石油消耗，降低排放。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，例如將附
圖1中所示的控 制單元(如離合器控制單元、電機(jī)控制單元等)集成在整車控制單元中；第二電機(jī)采用柱狀 電機(jī)，其轉(zhuǎn)子通過齒輪、帶、或鏈與機(jī)械式自動(dòng)變速器7的輸出軸相連；第二電機(jī)與第一電 機(jī)異軸布置等。顯然，上述基于本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行的等同替換或者類似其他改變， 均落在本實(shí)用新型要求的所要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)包括有發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、第一電機(jī)、變速器、第二電機(jī)、動(dòng)力電池組以及用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，其中，所述離合器設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第一電機(jī)之間并與之相連接，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸入軸相連接，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸出軸相連接，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)還分別與所述動(dòng)力電池組電性連接，用以實(shí)現(xiàn)它們之間的動(dòng)力傳送。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括有發(fā)動(dòng)機(jī)控制 單元、離合器控制單元、第一電機(jī)控制單元、第二電機(jī)控制單元、變速器控制單元、電池管理 系統(tǒng)以及整車控制單元，其中，所述整車控制單元通過CAN總線與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、離 合器控制單元、第一電機(jī)控制單元、第二電機(jī)控制單元、變速器控制單元、電池管理系統(tǒng)通
3.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，該混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括有車載充 電器，所述車載充電器與所述動(dòng)力電池組相連接，用以通過外部電力對(duì)所述動(dòng)力電池組進(jìn) 行充電。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機(jī)和所述第二 電機(jī)為盤式電機(jī)，其中，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸出軸直接相連接，并且所述 第一電機(jī)和所述第二電機(jī)同軸布置。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機(jī)為盤式電機(jī)， 所述第二電機(jī)為柱狀電機(jī)，其中，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過齒輪、帶、或鏈與所述變速器的 輸出軸相連接并且所述第二電機(jī)能夠與所述第一電機(jī)異軸布置。
6.如權(quán)利要求1-3任一所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述變速器為機(jī)械式自動(dòng) 變速器。
7.如權(quán)利要求1-3任一所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機(jī)和/或所述第 二電機(jī)進(jìn)一步為發(fā)電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)包括有發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、第一電機(jī)、變速器、第二電機(jī)、動(dòng)力電池組以及用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，其中，所述離合器設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第一電機(jī)之間并與之相連接，所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸入軸相連接，所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述變速器的輸出軸相連接，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)還分別與所述動(dòng)力電池組電性連接，用以實(shí)現(xiàn)它們之間的動(dòng)力傳送。本實(shí)用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，換擋快速平順，且動(dòng)力不中斷，適用于各種汽車。
文檔編號(hào)B60W10/02GK201769674SQ201020236788
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者吳海嘯, 姜朋昌, 張涌, 王春芳 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司;南京汽車集團(tuán)有限公司