四驅電動汽車動力系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其包括發(fā)動機、減震器、第一電動機、離合器、第二電動機、第一逆變器、第二逆變器和動力電池；所述發(fā)動機與減震器連接，減震器與第一電動機連接，第一電動機與離合器連接；所述動力電池通過第一逆變器與所述第一電動機電路連接；所述動力電池通過第二逆變器與所述第二電動機電路連接。本發(fā)明的四驅電動汽車動力系統(tǒng)取消變速器，傳動系統(tǒng)大大簡化，節(jié)省機艙布置空間，減少零部件數(shù)量，降低四驅電動汽車動力系統(tǒng)成本；采用電橋實現(xiàn)四驅，根據(jù)地面附著力和車輛需求扭矩，可以合理分配車輛前后軸驅動扭矩，保證整車動力性。同時，本發(fā)明還公開了一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)的控制方法。
【專利說明】
四驅電動汽車動力系統(tǒng)及控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于電動汽車領域，涉及一種四驅電動汽車，特別涉及一種四驅電動汽車 動力系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著能源危機和環(huán)境惡化的進一步加劇，節(jié)能和環(huán)保已經成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的主 題。傳統(tǒng)四驅汽車相比兩驅汽車具有更好的動力性和越野性能，但是其油耗和排放也相對 較多，因此各大汽車廠商開始爭相研制燃油經濟性和排放性好的四輪驅動電動汽車來取代 傳統(tǒng)四驅汽車。
[0003] 專利文獻1(CN104175858A)中公開了一種四驅混合動力系統(tǒng)，包括動力電池、前驅 動單元和后驅動單元，所述前驅動單元包括發(fā)動機、ISG電機和CVT變速器，所述后驅動單元 包括驅動電機，所述動力系統(tǒng)可以實現(xiàn)整車的純電動驅動、并聯(lián)驅動、行車發(fā)電、串聯(lián)發(fā)電 和四驅等工作模式。
[0004] 專利文獻2(CN103863091A)中公開了一種混合動力汽車驅動系統(tǒng)，包括前驅動軸、 后驅動橋和分動器，所述前驅動橋包括發(fā)動機、ISG電機、變速器和電機，動力經過分動器傳 遞至后驅動橋，實現(xiàn)四驅功能。
[0005] 但專利文獻1和專利文獻2公開的系統(tǒng)，其前軸總成均包含一個變速器，系統(tǒng)結構 復雜，軸向尺寸較大，機艙布置難度大，成本較高;此外，所述系統(tǒng)均匹配大功率級別的發(fā)動 機，日常使用時，發(fā)動機負荷率低，油耗較高，排放較差。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明目的是提供一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其少了一個變速器，前軸軸向尺 寸更加緊湊，而且成本更低，通過與第一電動機和第二電動機結合，采用電橋實現(xiàn)四驅，根 據(jù)地面附著力和車輛需求扭矩，可以合理分配車輛前后軸驅動扭矩，保證整車動力性。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)的控制方法。
[0008] 本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案:一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其包括發(fā) 動機、減震器、第一電動機、離合器、第二電動機、第一逆變器、第二逆變器和動力電池；
[0009] 所述發(fā)動機與減震器連接，減震器與第一電動機連接，第一電動機與離合器連接， 離合器通過車輛前軸的主減速器及差速器輸出動力至車輛前輪，所述的第二電動機通過車 輛后軸的主減速器及差速器輸出動力至車輛后輪；
[0010] 所述動力電池通過第一逆變器與所述第一電動機電路連接;所述動力電池通過第 二逆變器與所述第二電動機電路連接。
[0011] 可選的，所述第一逆變器和第二逆變器均為雙向逆變器。
[0012] 可選的，所述發(fā)動機的最大功率根據(jù)車輛最高穩(wěn)定車速而匹配，不根據(jù)車輛加速 性匹配。
[0013] 可選的，所述的第一電動機的額定功率根據(jù)車輛最高穩(wěn)定車速匹配，所述的第二 電動機的峰值功率根據(jù)車輛加速性匹配，峰值轉矩根據(jù)車輛最大爬坡度匹配。
[0014] 本發(fā)明解決技術問題還采用如下技術方案:一種上述的四驅電動汽車動力系統(tǒng)的 控制方法，其包括:對控制模式進行選擇，所述控制模式包括:常規(guī)模式和長途模式；
[0015] 其中：在常規(guī)模式下，根據(jù)電池電量，將車輛工作模式分為電量消耗（Charge Depleting，Q))階段和電量維持(Charge Sustaining，CS)階段；
[0016] 其中，在電量消耗階段，車輛工作在純電動模式，發(fā)動機停機，第二電動機單獨驅 動車輛；
[0017] 在電量維持階段，當車速低于一定閾值時，車輛工作在串聯(lián)模式，發(fā)動機驅動第一 電動機發(fā)電，第二電動機驅動車輛；當車速大于一定閾值時，離合器接合，發(fā)動機直接驅動 車輪，并通過車輛能量管理系統(tǒng)，保證電池電量平衡；
[0018] 在長途模式下，當車速大于一定閾值時，離合器結合，發(fā)動機驅動車輛行駛；當車 速小于一定閾值時，第二電動機單獨驅動車輛，發(fā)動機停機或驅動第一電動機發(fā)電。
[0019] 可選的，當動力電池電量高于40%時，動力系統(tǒng)工作在電量消耗階段；當動力電池 電量下降到小于等于40%時，動力系統(tǒng)進入電量維持階段。
[0020] 可選的，在電量消耗階段時，根據(jù)駕駛員油門踏板開度、車速及地面附著力，控制 第二電動機單獨驅動車輛行駛，此時發(fā)動機處于停機狀態(tài)。
[0021] 可選的，在長途模式下，首先根據(jù)車速將四驅電動汽車動力系統(tǒng)工作模式分為發(fā) 動機驅動模式和電機驅動模式，當車速高于一定閾值時，四驅電動汽車動力系統(tǒng)工作在發(fā) 動機驅動模式，發(fā)動機直接驅動車輛，第二電動機可參與驅動，實現(xiàn)四驅，保證整車加速性 能；當車速低于一定閾值時，四驅電動汽車動力系統(tǒng)工作在電機驅動模式，第二電動機單獨 驅動，發(fā)動機和第一電動機根據(jù)電池電量和運行工況適時啟動，保證電池電量平衡。
[0022] 本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的四驅電動汽車動力系統(tǒng)取消變速器，傳動系 統(tǒng)大大簡化，節(jié)省機艙布置空間，減少零部件數(shù)量，降低四驅電動汽車動力系統(tǒng)成本;采用 電橋實現(xiàn)四驅，根據(jù)地面附著力和車輛需求扭矩，可以合理分配車輛前后軸驅動扭矩，保證 整車動力性;將四驅電動汽車動力系統(tǒng)主模式分為常規(guī)模式和長途模式，用戶可以根據(jù)需 要自由選擇，在長途行駛時可以選擇長途模式，發(fā)動機一直工作，保證電池電量不下降，當 車速高于某一閾值時，發(fā)動機直接驅動車輪，當車速低于某一閾值時，發(fā)動機串聯(lián)發(fā)電，第 二電動機驅動車輛;在短途行駛時，可以選擇常規(guī)模式，盡量多用電，少啟動發(fā)動機，從而降 低油耗及排放。
[0023] 本發(fā)明的控制方法不僅可以滿足用戶不同的使用需求，而且增加了駕駛樂趣;相 對于現(xiàn)有技術(上述專利文獻1和專利文獻2)，本發(fā)明的四驅電動汽車動力系統(tǒng)少了一個變 速器，前軸軸向尺寸更加緊湊，而且成本更低，此外采用一個小功率級別的發(fā)動機，能夠提 高發(fā)動機的負荷率，降低發(fā)動機損耗，而且在低車速低電池電量時，能夠采用串聯(lián)功能，控 制發(fā)動機工作在最佳工作點，發(fā)動機驅動第一電動機發(fā)電，第二電動機驅動車輛，這樣能夠 提高發(fā)動機負荷率，降低整車油耗。
【附圖說明】
[0024]圖1為四驅電動汽車動力系統(tǒng)的結構示意圖；
[0025]圖中標記示意為：1_發(fā)動機;2-減震器;3-第一電動機;4-離合器;5-第二電動機； 6-第一逆變器;7-第二逆變器;8-動力電池。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步闡述。
[0027] 實施例1
[0028] 本實施例提供了一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其包括發(fā)動機1，減震器2,第一電動 機3，離合器4，第二電動機5，第一逆變器6，第二逆變器7和動力電池8。
[0029] 所述發(fā)動機與減震器連接，減震器與第一電動機連接，第一電動機與離合器連接， 離合器通過車輛前軸的主減速器及差速器輸出動力至車輛前輪，所述的第二電動機通過車 輛后軸的主減速器及差速器輸出動力至車輛后輪。
[0030] 所述的發(fā)動機最大功率根據(jù)車輛最高穩(wěn)定車速而匹配，不根據(jù)車輛加速性匹配， 例如其功率可以為20-80KW。所述發(fā)動機可直接驅動車輪，所述的第一電動機額定功率根據(jù) 車輛最高穩(wěn)定車速匹配，所述的第二電動機峰值功率根據(jù)車輛加速性匹配，峰值轉矩根據(jù) 車輛最大爬坡度匹配。
[0031 ]本實施例中，所述減震器可以與所述第一電動機集成設計，即所述減震器2可以與 所述第一電動機3設置在同一個機殼內。
[0032] 所述動力電池通過第一逆變器與所述第一電動機電路連接，即所述動力電池可以 通過第一逆變器對所述第一電動機供電，以驅動第一電動機轉動;而且所述第一電動機發(fā) 電時，所述第一電動機所發(fā)出的電可以通過第一逆變器對所述動力電池進行充電。同樣地， 所述動力電池通過第二逆變器與所述第二電動機電路連接，即所述動力電池可以通過第二 逆變器對所述第二電動機供電，以驅動第二電動機轉動;而且當所述第二電動機發(fā)電時，所 述第二電動機所發(fā)出的電可以通過第二逆變器對所述動力電池進行充電。
[0033] 即，當?shù)诙妱訖C驅動車輛時，第二電動機均處于電動狀態(tài)，動力電池通過第二逆 變器向第二電動機供電；當?shù)谝浑妱訖C發(fā)電時，第一電動機通過第一逆變器向動力電池充 電；當?shù)诙妱訖C發(fā)電時，第二電動機通過第二逆變器向動力電池充電。
[0034]在車輛停止運行時，可以通過外接電網對動力電池進行充電，動力電池為鋰離子 電池。
[0035] 實施例2
[0036] 本實施例提供了一種實施例1中所述的四驅電動汽車動力系統(tǒng)的控制方法，其包 括以下步驟：
[0037] S10、對控制模式進行選擇，所述控制模式包括:常規(guī)模式和長途模式；
[0038] 其中：在常規(guī)模式下，根據(jù)電池電量，將車輛工作模式分為電量消耗（Charge Depleting，CD)階段和電量維持(Charge Sustaining，CS)階段；當電池電量大于一定閾值 時，動力系統(tǒng)處在CD階段，當電池電量小于等于一定閾值時，動力系統(tǒng)處在CS階段;例如當 動力電池電量高于40%時，動力系統(tǒng)工作在CD階段；當動力電池電量下降到40%或者35% 以下時，動力系統(tǒng)進入CS階段。
[0039] 其中，在CD階段，車輛工作在純電動模式，發(fā)動機停機，第二電動機單獨驅動車輛； 在CD階段時，根據(jù)駕駛員油門踏板開度、車速及地面附著力，控制第二電動機單獨驅動車輛 行駛，此時發(fā)動機處于停機狀態(tài)。
[0040] 在CS階段，當車速低于一定閾值時，車輛工作在串聯(lián)模式，發(fā)動機驅動第一電動機 發(fā)電，第二電動機驅動車輛，當車速大于一定閾值時，離合器接合，發(fā)動機直接驅動車輪，并 通過車輛能量管理系統(tǒng)，保證電池電量平衡；即在CS階段時，車輛處于混合動力工作模式， 第二電動機單獨驅動車輛行駛，發(fā)動機和第一電動機根據(jù)電池電量和運行工況適時啟動， 保證電池電量平衡。
[0041] 在長途模式下，當車速大于一定閾值時，離合器結合，發(fā)動機驅動車輛行駛；當車 速小于一定閾值時，第二電動機單獨驅動車輛，發(fā)動機停機或驅動第一電動機發(fā)電。
[0042] 也就是說，在長途模式下，首先根據(jù)車速將動力系統(tǒng)工作模式分為發(fā)動機驅動模 式和電機驅動模式，例如當車速高于一定閾值時，例如60km/h，動力系統(tǒng)工作在發(fā)動機驅動 模式，發(fā)動機直接驅動車輛，第二電動機5可參與驅動，實現(xiàn)四驅，保證整車加速性能；當車 速低于一定閾值時，例如60km/h，動力系統(tǒng)工作在電機驅動模式，第二電動機單獨驅動，發(fā) 動機和第一電動機根據(jù)電池電量和運行工況適時啟動，保證電池電量平衡。
[0043]動力系統(tǒng)工作模式及各模式下各部件的工作狀態(tài)具體如表1所示：
[0044]表1:
[0046]本發(fā)明的四驅電動汽車動力系統(tǒng)取消變速器，傳動系統(tǒng)大大簡化，節(jié)省機艙布置 空間，減少零部件數(shù)量，降低四驅電動汽車動力系統(tǒng)成本;采用電橋實現(xiàn)四驅，根據(jù)地面附 著力和車輛需求扭矩，可以合理分配車輛前后軸驅動扭矩，保證整車動力性;將四驅電動汽 車動力系統(tǒng)主模式分為常規(guī)模式和長途模式，用戶可以根據(jù)需要自由選擇，在長途行駛時 可以選擇長途模式，發(fā)動機一直工作，保證電池電量不下降，當車速高于某一閾值時，發(fā)動 機直接驅動車輪，當車速低于某一閾值時，發(fā)動機串聯(lián)發(fā)電，第二電動機驅動車輛;在短途 行駛時，可以選擇常規(guī)模式，盡量多用電，少啟動發(fā)動機，從而降低油耗及排放?？梢姳景l(fā)明 的控制方法不僅可以滿足用戶不同的使用需求，而且增加了駕駛樂趣;相對于現(xiàn)有技術(上 述專利文獻1和專利文獻2)，本發(fā)明的四驅電動汽車動力系統(tǒng)少了一個變速器，前軸軸向尺 寸更加緊湊，而且成本更低，此外采用一個小功率級別的發(fā)動機，能夠提高發(fā)動機的負荷 率，降低發(fā)動機損耗，而且在低車速低電池電量時，能夠采用串聯(lián)功能，控制發(fā)動機工作在 最佳工作點，發(fā)動機驅動第一電動機發(fā)電，第二電動機驅動車輛，這樣能夠提高發(fā)動機負荷 率，降低整車油耗。
[0047]以上實施例的先后順序僅為便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0048]最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制;盡管 參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可 以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換； 而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和 范圍。
【主權項】
1. 一種四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)動機、減震器、第一電動機、離合 器、第二電動機、第一逆變器、第二逆變器和動力電池； 所述發(fā)動機與減震器連接，減震器與第一電動機連接，第一電動機與離合器連接，離合 器通過車輛前軸的主減速器及差速器輸出動力至車輛前輪，所述的第二電動機通過車輛后 軸的主減速器及差速器輸出動力至車輛后輪； 所述動力電池通過第一逆變器與所述第一電動機電路連接;所述動力電池通過第二逆 變器與所述第二電動機電路連接。2. 根據(jù)權利要求1所述的四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一逆變器和第二 逆變器均為雙向逆變器。3. 根據(jù)權利要求1所述的四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機的最大功率 根據(jù)車輛最高穩(wěn)定車速而匹配，不根據(jù)車輛加速性匹配。4. 根據(jù)權利要求1所述的四驅電動汽車動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一電動機的額 定功率根據(jù)車輛最高穩(wěn)定車速匹配，所述的第二電動機的峰值功率根據(jù)車輛加速性匹配， 峰值轉矩根據(jù)車輛最大爬坡度匹配。5. -種權利要求1-4之一所述的四驅電動汽車動力系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包 括:對控制模式進行選擇，所述控制模式包括:常規(guī)模式和長途模式； 其中：在常規(guī)模式下，根據(jù)電池電量，將車輛工作模式分為電量消耗（Charge Depleting，Q))階段和電量維持(Charge Sustaining，CS)階段； 其中，在電量消耗階段，車輛工作在純電動模式，發(fā)動機停機，第二電動機單獨驅動車 輛； 在電量維持階段，當車速低于一定閾值時，車輛工作在串聯(lián)模式，發(fā)動機驅動第一電動 機發(fā)電，第二電動機驅動車輛；當車速大于一定閾值時，離合器接合，發(fā)動機直接驅動車輪， 并通過車輛能量管理系統(tǒng)，保證電池電量平衡； 在長途模式下，當車速大于一定閾值時，離合器結合，發(fā)動機驅動車輛行駛；當車速小 于一定閾值時，第二電動機單獨驅動車輛，發(fā)動機停機或驅動第一電動機發(fā)電。6. 根據(jù)權利要求5所述的控制方法，其特征在于，當動力電池電量高于40%時，動力系 統(tǒng)工作在電量消耗階段；當動力電池電量下降到小于等于40%時，動力系統(tǒng)進入電量維持 階段。7. 根據(jù)權利要求6所述的控制方法，其特征在于，在電量消耗階段時，根據(jù)駕駛員油門 踏板開度、車速及地面附著力，控制第二電動機單獨驅動車輛行駛，此時發(fā)動機處于停機狀 ??τ 〇8. 根據(jù)權利要求5所述的控制方法，其特征在于，在長途模式下，首先根據(jù)車速將四驅 電動汽車動力系統(tǒng)工作模式分為發(fā)動機驅動模式和電機驅動模式，當車速高于一定閾值 時，四驅電動汽車動力系統(tǒng)工作在發(fā)動機驅動模式，發(fā)動機直接驅動車輛，第二電動機可參 與驅動，實現(xiàn)四驅，保證整車加速性能；當車速低于一定閾值時，四驅電動汽車動力系統(tǒng)工 作在電機驅動模式，第二電動機單獨驅動，發(fā)動機和第一電動機根據(jù)電池電量和運行工況 適時啟動，保證電池電量平衡。
【文檔編號】B60K6/52GK106004413SQ201610471033
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】趙洪輝, 楊興旺, 劉建康, 王燕, 鄭益紅
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司