CN101096180A - 四轮驱动混合动力系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四轮驱动混合动力系统，包括混合控制系统、混合动力系统、混合传动系统；混合控制系统包括混合控制单元、发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元；混合动力系统包括发动机、发电机、电动机、逆变器、蓄电池；混合传动系统包括动力分配系统、前驱动桥，同时该混合传动系统还包括后驱动桥，发动机通过动力分配系统将动力传递到后驱动桥和发电机，电动机将动力传递到前驱动桥。本发明由于由发动机与电动机独立驱动车辆后轴与前轴，因此改善了车辆的牵引力驱动性能，从而提高了车辆的加速性能及驾驶性能，而无需增添额外设备。

Description

四轮驱动混合动力系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种涉及汽车技术领域，更具体地说涉及汽车的四轮驱动混合动力系统及工作方法。
背景技术
目前国内外混合动力汽车最普遍采用的驱动方式，无论串联、并联还是混联，都是一种前置前驱的两轮驱动方式，目前较多采用的是混联的两轮驱动车，其结构如图1所示。这种四轮驱动混合动力系统包括混合控制系统、混合动力系统、混合传动系统；混合控制系统包括混合控制单元、发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元；混合动力系统包括发动机、发电机、电动机、逆变器、蓄电池，逆变器能够实现电能在电动机与电池间的转化，蓄电池为混合动力汽车用的动力电池；混合传动系统包括动力分配系统、前驱动桥；混合控制单元控制连接发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元；发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元分别控制连接发动机、发电机、电动机；发动机通过动力分配系统将动力传递到前驱动桥和发电机，电动机将动力传递到前驱动桥；发电机、电动机通过逆变器与蓄电池电连接。为了改善车辆的驱动性能，日本申请了专利(JP11332019)展示了一种四轮驱动的混合动力车，发动机和电动机输出的动力驱动第一轴，安装在第二驱动轴的辅助电机驱动第二驱动轴，因其增加了一个辅助电机及为改电机供点的电池，致使成本增加，同时还使车内空间减小；国内也申请了一实现四轮驱动的混合传动装置专利(CN200410094730.9)，由前后两行星齿轮组将发动机与电动机的动力分配到前后两驱动轴来实现四轮驱动，装有三个原动机，包括发动机，第一电动机/发电机，第二电动机/发电机，会发现其结构极为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改善车辆的牵引力驱动性能的四轮驱动混合动力系统。
本发明包括混合控制系统、混合动力系统、混合传动系统；混合控制系统包括混合控制单元、发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元；混合动力系统包括发动机、发电机、电动机、逆变器、蓄电池；混合传动系统包括动力分配系统、前驱动桥；其特征在于：混合传动系统还包括后驱动桥，发动机通过动力分配系统将动力传递到后驱动桥和发电机，电动机将动力传递到前驱动桥。
所述的发动机后置。由于重心靠后，这样加速时可避免打滑现象，从而提高了车子的加速性能。汽车在加速时重心后移，全车重量就会向后轴移动，造成前轴轻飘。这对于前轮驱动的轿车来讲，即使在良好的路面上车也会打滑，四轮驱动就可以防止这种现象的发生。
所述的动力分配系统为一用于分解发动机输出的行星排，发动机的驱动力由动力分配系统分解成两部分，一部分通过齿圈传递到后驱动轴，另一部分通过太阳轮驱动发电机。通过动力分配，可使发动机一直工作在效率高的区域，节能、环保，效率高。发电机产生的电力通过电动机可再转换成机械力，驱动车辆前轴。
所述的混合控制单元包括采集用于混合控制单元计算发动机功率、发电机转速、电动机转矩的参数采集电路，根据采集参数计算发动机功率、发电机转速、电动机转矩的电控单元，参数采集电路连接电控单元，电控单元连接发动机、发电机、电动机。这样系统可根据车辆运行工况，独立控制发动机与电动机工作，来协调驱动车辆，改善车的牵引力驱动性能。所述的参数采集电路包括加速踏板角度采集器、档位采集器、制动踏板力采集器和电池状态采集器。这样采集的参数能较好地用于混合控制单元来协调驱动车辆。
所述的电控单元还信号连接制动系统的液压控制阀。这样在制动期间，当电控单元给出电动机再生制动控制指令，可同时向液压控制阀发出减小压力指令，以提供要求的总制动力。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种所述四轮驱动混合动力系统的工作方法，包括以下步骤：
(1)、混合控制单元采集用于混合控制单元计算发动机功率、发电机转速、电动机转矩的参数信息；
(2)、混合控制单元计算发动机的功率、电动机转矩、发电机转速；
(3)、混合控制单元向发动机、电动机、发电机发出控制命令。
所述的参数信息包括加速踏板角度、档位、制动踏板力和电池工作状态信息。这样采集的参数信息能较好地用于混合控制单元来协调驱动车辆。在制动期间，所述的混合控制单元给出电动机再生制动控制指令，同时向液压控制阀发出减小压力指令，以提供要求的总制动力。再生制动控制即是对汽车的制动进行利用，使其转化为电能。
在急加速或大负荷运行时，所述的混合控制单元指令电动机提供发动机直接输出转矩不能满足的总驱动转矩要求的剩余部分。因此，电动机和发动机的输出转矩满足加速踏板指令要求，实现四轮驱动，有更佳动力利用效率。
本发明由于由发动机与电动机独立驱动车辆后轴与前轴，因此改善了车辆的牵引力驱动性能，从而提高车辆的加速性能及驾驶性能。而无需增添额外设备。
附图说明
图1是背景技术中的两轮驱动混合动力系统示意图；
图2是本发明实施例中的四轮驱动混合动力系统示意图。
下面参照附图对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本实施例中的四轮驱动混合动力系统包括混合控制系统、混合动力系统、混合传动系统；混合控制系统包括混合控制单元、发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元；混合动力系统包括发动机、发电机、电动机、逆变器、蓄电池；混合传动系统包括动力分配系统、前驱动桥、后驱动桥，发动机通过分配系统将动力传递到后驱动桥和发电机，电动机将动力传递到前驱动桥。所述的发动机后置。动力分配系统为一用于分解发动机输出的行星排，发动机的驱动力由动力分配系统分解成两部分，一部分通过齿圈传递到后驱动轴，另一部分通过太阳轮驱动发电机。发电机产生的电力通过电动机再转换成机械力，驱动车辆前轴。此外，电池在需要时向电动机提供辅助的驱动力。电池也通过制动控制回收并重用制动能量
混合控制单元包括参数采集电路、电控单元，参数采集电路连接电控单元，电控单元连接发动机、发电机、电动机、制动系统的液压控制阀，参数采集电路包括加速踏板角度采集器、档位采集器、制动踏板力采集器和电池状态采集器。
实施例中的四轮驱动混合动力系统的工作方法，包括以下步骤：
(1)、混合控制单元的参数采集电路采集踏板角度、档位、制动踏板力和电池工作状态信息。
(2)、混合控制单元的电控单元计算发动机的功率、电动机转矩、发电机转速；
(3)、混合控制单元的电控单元向发动机、电动机、发电机发出控制命令。发动机控制单元基于从混合控制单元发出的发动机功率指令，给出电控节气门的开度角指令；为了控制发动机转速，发电机控制单元控制发电机转矩，以得到由车辆ECU确定的发电机目标转速；电动机电控单元指令电动机提供发动机直接输出转矩不能满足的总驱动转矩要求的剩余部分。
在制动期间，所述的混合控制单元给出电动机再生制动控制指令，同时向液压控制阀发出减小压力指令，以提供要求的总制动力。
混合控制单元通过电动机控制单元指令电动机提供发动机直接输出转矩不能满足的总驱动转矩要求的剩余部分。因此，电动机和发动机的输出转矩满足加速踏板指令要求。
下面简述一下本实施例中的四轮驱动混合动力系统的工作原理。
在车辆起动时要求的功率较低，而由于发动机在低负荷区的效率较低，此时通常关闭发动机，由置于前轴的电动机驱动车辆。随着车辆的行驶，当车辆需求功率达到一定程度时，混合控制单元通过计算控制发动机控制器，使得发动机工作，电动机停止工作，此时车辆由后置的发动机驱动后轴保持车辆良好行驶，通过由发电机控制单元控制发电机的扭矩，来实现发动机在效率高、经济性好的区域工作。当车辆加速或高负荷行驶时，混合控制单元会通过控制发动机控制器和电动机控制器，来实现发动机与电动机的混合四轮驱动，既满足了车辆高功率的要求，又实现了四轮驱动良好的牵引力驱动性能，提高了车辆的驾驶性能。而在减速时，电动机则变成了一发电机，回收利用制动能，不断地将能源转化为电能。当制动力要求超过一定值，再生制动能不能满足制动力要求时才由液压制动提供剩余制动力。
实施例中的四轮驱动混合动力系统既实现了混合动力车降低油耗、节能的优点，又改善了车辆的排放。该四轮驱动混合动力系统由发动机与电动机独立驱动车辆后轴与前轴，改善了车辆的牵引力驱动性能，从而提高车辆的加速性能及驾驶性能。

Claims (10)

1、四轮驱动混合动力系统，包括混合控制系统、混合动力系统、混合传动系统；混合控制系统包括混合控制单元、发动机控制单元、发电机控制单元、电动机控制单元；混合动力系统包括发动机、发电机、电动机、逆变器、蓄电池；混合传动系统包括动力分配系统、前驱动桥，其特征在于：混合传动系统还包括后驱动桥，发动机通过动力分配系统将动力传递到后驱动桥和发电机，电动机将动力传递到前驱动桥。
2、根据权利要求1所述的四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述的发动机后置。
3、根据权利要求1所述的四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述的动力分配系统为一用于分解发动机输出的行星排，发动机的驱动力由动力分配系统分解成两部分，一部分通过齿圈传递到后驱动轴，另一部分通过太阳轮驱动发电机。
4、根据权利要求1所述的四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述的混合控制单元包括采集用于混合控制单元计算发动机功率、发电机转速、电动机转矩参数的参数采集电路，根据采集参数计算发动机功率、发电机转速、电动机转矩的电控单元，参数采集电路连接电控单元，电控单元连接发动机、发电机、电动机。
5、根据权利要求4所述的四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述的参数采集电路包括加速踏板角度采集器、档位采集器、制动踏板力采集器和电池状态采集器。
6、根据权利要求4所述的四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述的电控单元还信号连接制动系统的液压控制阀。
7、四轮驱动混合动力系统的工作方法，包括以下步骤：
(1)、混合控制单元采集用于混合控制单元计算发动机功率、发电机转速、电动机转矩的参数信息；
(2)、混合控制单元计算发动机的功率、电动机转矩、发电机转速；
(3)、混合控制单元向发动机、电动机、发电机发出控制命令。
8、根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：所述的参数信息包括加速踏板角度、档位、制动踏板力和电池工作状态信息。
9、根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：在制动期间，所述的混合控制单元给出电动机再生制动控制指令，同时向液压控制阀发出减小压力指令，以提供要求的总制动力。
10、根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：所述的混合控制单元指令电动机提供发动机直接输出转矩不能满足的总驱动转矩要求的剩余部分。
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