一種混合動力總成結(jié)構(gòu)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動力傳動領(lǐng)域的電力驅(qū)動系統(tǒng)，特別屬于一種混合動力總成結(jié)構(gòu)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力汽車一般指同時裝有動力熱源(發(fā)動機)和電動能源(高壓電池與和電機)的汽車，它可以通過優(yōu)化油電互補策略，實現(xiàn)能量的合理分配，降低排放。
[0003]目前設(shè)計的新能源混合動力系統(tǒng)通常具有比較復雜的拓撲結(jié)構(gòu)(如P2、eDCT、SP、eAD等)，往往需要設(shè)計專門的動力分配裝置(EDU:變速器和電機集成裝置)，因此大大提高了研發(fā)成本，延長了零部件研發(fā)周期，從一定程度上限制了新能源汽車的發(fā)展。
[0004]除了上述結(jié)構(gòu)外，其它對混合動力傳動系統(tǒng)的研究大都基于降低能源消耗傳遞路徑，這些結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計現(xiàn)有傳統(tǒng)車動力總成部件的結(jié)構(gòu)，因此集中度較差，在實施過程中相對受限。以發(fā)明專利ZL200610064955.9為例，這種機電動力耦合總成是針對發(fā)動機縱向布置的車輛提出的解決方案，用于發(fā)動機橫向布置的前驅(qū)車輛上時，動力總成的布置會與發(fā)動機、變速器等動力總成部件產(chǎn)生干涉，因此無法布置，并且該總成結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計主減速器的殼體，開發(fā)周期長，成本較高。
[0005]綜上，為了提高新能源汽車動力系統(tǒng)開發(fā)和集成的靈活度，降低研發(fā)成本和研發(fā)周期，在技術(shù)比較成熟的傳統(tǒng)車的基礎(chǔ)上進行動力總成快速改造和優(yōu)化，并提高動力系統(tǒng)集成的集中度是未來新能源發(fā)展的一個方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種混合動力總成結(jié)構(gòu)及其控制方法，在保持傳統(tǒng)混合動力結(jié)構(gòu)功能基礎(chǔ)上，可以快速集成優(yōu)化動力分配裝置，提高動力總成結(jié)構(gòu)的集成度，減少傳統(tǒng)發(fā)動機傳動零部件的結(jié)構(gòu)改變，降低開發(fā)周期和開發(fā)成本。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的混合動力總成結(jié)構(gòu)，包括發(fā)動機、起動機、發(fā)動機離合器、變速器總成、變速器輸出軸齒輪、差速器錐齒輪、差速器殼體、半軸、電機、電機控制器、高壓電池，所述發(fā)動機離合器使發(fā)動機的動力輸出軸與變速器總成的動力輸入軸接合或分離，所述變速器輸出軸齒輪與差速器錐齒輪嚙合，所述差速器錐齒輪與差速器殼體固定連接，變速器輸出軸齒輪、差速器錐齒輪和差速器殼體均位于差速器外殼體中，所述半軸上安裝有半軸齒輪，所述電機通過高壓線與電機控制器連接，電機控制器通過高壓線與高壓電池連接，還包括動力分配殼體、動力分配驅(qū)動軸齒輪、電機輸入軸齒輪、動力分配驅(qū)動軸和動力分配離合器，所述動力分配殼體與差速器外殼體固定連接在一起，所述動力分配驅(qū)動軸齒輪安裝在動力分配驅(qū)動軸上并與電機輸入軸齒輪嚙合，所述動力分配驅(qū)動軸與差速器殼體通過動力分配離合器接合或分離，所述電機輸入軸齒輪與電機通過驅(qū)動軸連接。
[0008]其中，所述動力分配驅(qū)動軸與半軸同軸集成，即動力分配驅(qū)動軸的軸線與半軸的軸線重合，否則會發(fā)生運動干涉。
[0009]進一步的，所述動力分配驅(qū)動軸齒輪與電機輸入軸齒輪為錐齒輪嚙合。
[0010]優(yōu)選的，所述動力分配驅(qū)動軸齒輪與動力分配驅(qū)動軸通過花鍵連接。
[0011]本發(fā)明還提供所述混合動力總成結(jié)構(gòu)的控制方法，所述混合動力總成結(jié)構(gòu)具有五種工作模式，包括發(fā)動機驅(qū)動模式、電機驅(qū)動模式、并聯(lián)驅(qū)動模式、串聯(lián)驅(qū)動模式和制動能量回收模式，其中:
[0012]當混合動力總成結(jié)構(gòu)處于發(fā)動機驅(qū)動模式時，起動機起動發(fā)動機，發(fā)動機離合器閉合，同時動力分配離合器打開，變速器總成在TCU的控制下處于某合適檔位，發(fā)動機輸出的動力經(jīng)發(fā)動機離合器、變速器總成、變速器輸出軸齒輪、差速器錐齒輪、半軸齒輪和半軸傳遞到驅(qū)動輪上，車輛在發(fā)動機驅(qū)動模式下運行；
[0013]當混合動力總成結(jié)構(gòu)處于電機驅(qū)動模式時，發(fā)動機離合器打開，變速器總成處于空檔，動力分配離合器閉合，電機在電機控制器控制下運行于電動模式，電機輸出的動力經(jīng)驅(qū)動軸、電機輸入軸齒輪、動力分配驅(qū)動軸齒輪、動力分配驅(qū)動軸、動力分配離合器、差速器殼體、半軸齒輪和半軸傳遞到驅(qū)動輪上，車輛在電機驅(qū)動模式下運行；
[0014]當混合動力總成結(jié)構(gòu)處于并聯(lián)驅(qū)動模式時，發(fā)動機離合器和動力分配離合器都閉合，變速器總成在TCU (變速器控制器)的控制下處于某合適檔位，發(fā)動機輸出的動力經(jīng)發(fā)動機離合器、變速器總成、變速器輸出軸齒輪、差速器錐齒輪、半軸齒輪和半軸傳遞到驅(qū)動輪上，同時電機輸出的動力經(jīng)驅(qū)動軸、電機輸入軸齒輪、動力分配驅(qū)動軸齒輪、動力分配驅(qū)動軸、動力分配離合器、差速器殼體、半軸齒輪和半軸傳遞到驅(qū)動輪上，車輛在并聯(lián)驅(qū)動模式下運行；
[0015]當混合動力總成結(jié)構(gòu)處于串聯(lián)驅(qū)動模式時，發(fā)動機離合器和動力分配離合器都閉合，變速器總成在TCU的控制下處于某合適檔位，電機在電機控制器的控制下運行于發(fā)電模式，發(fā)動機輸出的部分動力經(jīng)發(fā)動機離合器、變速器總成、變速器輸出軸齒輪、差速器錐齒輪、半軸齒輪和半軸傳遞到驅(qū)動輪上，發(fā)動機輸出的剩余動力經(jīng)動力分配驅(qū)動軸、動力分配驅(qū)動軸齒輪、電機輸入軸齒輪、驅(qū)動軸帶動電機運轉(zhuǎn)，電機控制器輸出電流為高壓電池充電；
[0016]當混合動力總成結(jié)構(gòu)處于制動能量回收模式時，發(fā)動機離合器打開，動力分配離合器閉合，電機運行于發(fā)電模式，制動能量通過半軸、半軸齒輪、差速器殼體、動力分配驅(qū)動軸、動力分配驅(qū)動軸齒輪、電機輸入軸齒輪、驅(qū)動軸帶動電機運轉(zhuǎn)，電機控制器輸出電流為高壓電池充電。
[0017]其中，所述混合動力總成結(jié)構(gòu)經(jīng)過電機后加入或發(fā)動機后加入的瞬時工況進入并聯(lián)驅(qū)動模式，其中:
[0018]如果發(fā)動機正常穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)，需要電機加入?yún)⑴c并聯(lián)驅(qū)動，則動力分配離合器打開，電機起動并工作在轉(zhuǎn)速控制模式下，當電機達到某設(shè)定轉(zhuǎn)速時，動力分配離合器閉合，同時電機進入扭矩控制模式并工作在扭矩控制模式下，電機和發(fā)動機根據(jù)扭矩分配原則工作在某設(shè)定扭矩下；
[0019]如果電機正常運轉(zhuǎn)，需要發(fā)動機加入?yún)⑴c并聯(lián)驅(qū)動，則發(fā)動機離合器打開，起動機起動發(fā)動機，發(fā)動機工作在轉(zhuǎn)速控制模式下，當發(fā)動機達到某設(shè)定轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機離合器閉合，發(fā)動機和電機根據(jù)扭矩分配原則工作在設(shè)定扭矩下。
[0020]進一步的，所述扭矩分配原則包括:
[0021]DHCU (混合動力整車控制器)根據(jù)油門踏板開度信號得到駕駛員需求扭矩，根據(jù)車速得到發(fā)動機轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)駕駛員需求扭矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速得到發(fā)動機需求扭矩，所述發(fā)動機需求扭矩與扭矩控制模式下發(fā)動機的設(shè)定扭矩相同；
[0022]2)HCU根據(jù)駕駛員需求扭矩和發(fā)動機需求扭矩，得到電機需求扭矩，所述電機需求扭矩與扭矩控制模式下電機的設(shè)定扭矩相同。
[0023]其中，所述電機在轉(zhuǎn)速控制模式下的設(shè)定轉(zhuǎn)速根據(jù)當前的車速得到。所述發(fā)動機在轉(zhuǎn)速控制模式下的設(shè)定轉(zhuǎn)速根據(jù)當前的車速和檔位信息得到。
[0024]本發(fā)明的動力分配裝置總成放置于整車上，在保持傳統(tǒng)混合動力結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)上，具有結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高和空間利用率高的特點，并且傳統(tǒng)發(fā)動機傳動零部件基本無需有大的變化，該結(jié)構(gòu)靈活性強，可以根據(jù)整車動力系統(tǒng)的要求單獨設(shè)計動力分配裝置，并可實現(xiàn)快速集成，大大降低了開發(fā)周期和開發(fā)成本。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明中混合動力總成結(jié)構(gòu)處于發(fā)動機驅(qū)動模式時的能量傳遞路徑示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明中混合動力總成結(jié)構(gòu)處于電機驅(qū)動模式時的能量傳遞路徑示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明中混合動力總成結(jié)構(gòu)處于并聯(lián)驅(qū)動模式時的能量傳遞路徑示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明中混合動力總成結(jié)構(gòu)處于串聯(lián)驅(qū)動模式時的能量傳遞路徑示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明中混合動力總成結(jié)構(gòu)處于制動能量回收模式時的能量傳遞路徑示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明的扭矩分配原則示意圖。
[0032]其中