CN101177118A - 混合动力车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力车及其控制方法，其中该混合动力车包括：内燃机、双转子电机、电动/发电机、锁止离合器、差速器、蓄电池、控制单元、内燃机管理系统、电子油门踏板、制动踏板、选档器；双转子电机第一转子与内燃机曲轴机械连接，双转子电机第二转子直接通过差速器驱动车辆，电动/发电机直接通过差速器驱动车辆；通过双转子电机和电动/发电机实现内燃机动力分路(机械和电力)驱动车辆；可以实现多种组合：纯电力驱动、纯机械驱动、机械电力混合传动、制动再生发电和调峰发电。

Description

混合动力车及其控制方法
所属技术领域：
本发明涉及一种混合动力车，尤其是容易实现的混合动力分路驱动系统。
背景技术：
目前，公知的4QT(专利公布号：WO0034066，ISSN 1650-674X)混合动力驱动装置采用两个转子和一个定子的能量转换器。第一转子与内燃机曲轴相连接、第二转子与车辆的驱动轴相连接。第一转子和定子有绕组，第一转子与第二转子构成发电机，而第二转子与定子构成电动机。通过控制第一转子的绕组发电量和施加给定子绕组中的电流大小，可以控制第二转子的转速和输出扭矩，起到机械电力混合驱动车辆的作用。由于第二转子复杂、传递效率低和第一转子集电环转速太高等固有缺点，此方案目前仍没有进入实用阶段(IR-EE-EME_2003_021)。
发明内容：
为了克服4QT混合动力驱动装置难以实施的不足，本发明提供一种混合动力装置，不仅具有混合动力装置所有的功能，而且可方便地实施。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用一台内燃机、一台双转子电机和一台电动/发电机，内燃机曲轴与双转子电机第一转子机械连接，双转子电机第二转子与前差速器机械连接，电动/发电机转子与后差速器机械连接，电动/发电机定子固定不动，双转子电机第二转子绕组、电动/发电机定子绕组、内燃机管理系统、制动踏板、电子油门踏板、选档器以及蓄电池分别与控制单元电连接；该方案可以实现内燃机的动力通过两个路径(电力和机械)传向车轮，电力传递路径：当内燃机曲轴带动双转子电机第一转子转动时，双转子电机第二转子绕组向电动/发电机定子绕组输送电能，电动/发电机定子绕组产生的旋转磁场驱动电动/发电机转子转动并经后差速器驱动车辆；机械传递路径：与此同时，双转子电机第一转子通过电磁感应力矩作用于双转子电机第二转子，再经前差速器驱动车辆，此时的双转子电机的作用相当于电力变矩器；当双转子电机第二转子转速达到车辆巡航所需转速时，采用锁止离合器机械地连接双转子电机第一和第二转子；当电动/发电机定子绕组向蓄电池供电时，电动/发电机在制动再生发电。
本发明的有益效果是，采用相互独立的两台电机，便于实施动力分路混合动力驱动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的功能原理图
图2是混合动力车的控制模式表格
图3是混合动力车的一个实施例纵剖面构造图
图中，100.内燃机、110.内燃机曲轴、120.双转子电机第一转子、130.双转子电机第二转子、140.前差速器、150.锁止离合器、160.蓄电池、170.后差速器、180.电动/发电机转子、190.电动/发电机定子、200.电动/发电机定子绕组、210.控制单元、220.内燃机管理系统、230.双转子电机第二转子绕组、240.制动踏板、250.电子油门踏板、260.选档器  270.前差速器主动链轮、280.前差速器传动链条、290.前差速器被动链轮、300.集电环、310.碳刷、320.后差速器主动齿轮、330.后差速器被动齿轮、340.电动/发电机、350.双转子电机。
具体实施方式
在图1中，内燃机曲轴(110)与双转子电机第一转子(120)机械联接，双转子电机第二转子(130)、前差速器(110)依次机械相连接；而电动/发电机转子(180)与后差速器(170)机械连接，电动/发电机定子(190)固定不动，蓄电池(160)、内燃机管理系统(220)、电动发电机定子绕组(200)、制动踏板(240)、电子油门踏板(250)和选档器(260)分别与控制单元(210)电联接，双转子电机第二转子绕组(230)通过集电环(300)、碳刷(310)与控制单元(210)电连接，锁止离合器(150)设在双转子电机第一转子(120)和双转子电机第二转子(130)。
具体实施方式
在图3所示的一个实施例，是一辆内燃机前置横置四轮驱动的混合动力车。
内燃机(100)的动力通过双转子电机第一转子(120)、双转子电机第二转子(130)、前差速器主动链轮(270)、前差速器传动链条(280)、前差速器被动链轮(290)和前差速器(110)来驱动车辆。
 电动/发电机(340)通过后差速器主动齿轮(320)、后差速器被动齿轮(330)和后差速器(170)驱动车辆。
蓄电池(160)通过控制单元(210)给电动/发电机(340)供电。
蓄电池(160)也可以通过控制单元(210)贮存来自电动/发电机(340)的电能。
控制单元(210)通过内燃机管理系统(220)控制内燃机(100)的运行。
控制单元(210)控制电动发电机(340)工作在电动机状态、发电机状态或停止运行。
制动踏板(240)、电子油门踏板(250)、选档器(260)都与控制单元(210)电联结，驾驶员的意志是通过制动踏板(240)、电子油门踏板(250)、选档器(260)转换成电信号输出给控制单元(210)，通过控制单元(210)来控制车辆行驶状态。
在图3所示的表格里说明了本发明的一个实施例运行时，各单元部分工作状态。下面说明几个状态的含义：
首先，说明车辆起步和加速过程，在车辆起步前，制动踏板(240)处在踏下状态、内燃机(100)处在怠速状态、锁止离合器(150)分离、双转子电机(350)处在非发电状态、电动/发电机(340)处在停机状态；当开始起步时，控制单元(210)感知到制动踏板(240)抬起并且电子油门踏板(250)被踏下，控制单元(210)会正式启动车辆起步程序，控制双转子电机(350)开始发电并直接将发出的电能供给电动/发电机(340)，此时车辆前差速器(140)和后差速器(170)同时获得驱动扭矩；随着车速升高，双转子电机第一转子(120)与双转子电机第二转子(130)之间的转速接近，锁止离合器(150)缓慢结合，车辆进入巡航状态；此时双转子电机(350)停止发电、控制单元(210)停止给电动/发电机(340)供电；此时内燃机(100)的输出扭矩通过锁止离合器(150)完全作用于前差速器(140)。
其次，说明车辆制动再生发电，在车辆行驶中制动踏板(240)被踏下，控制单元(210)感知到制动踏板(240)的位置，设置电动/发电机(340)处于发电机状态.并将电动/发电机(340)发出的电能贮存在蓄电池(160)中。
其余工作状态不一一说明，本领域的技术人员容易理解它们的含义。
以上所述仅仅是本专利的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混合动力车，包括：内燃机；双转子电机；电动/发电机；锁止离合器；至少一台差速器；内燃机管理系统；电子油门踏板；制动踏板；选档器；控制单元，其特征是：双转子电机第一转子与内燃机曲轴机械连接，双转子电机第二转子与车辆任一差速器机械连接；锁止离合器在双转子电机的第一转子与第二转子之间；电动/发电机直接输出到差速器；控制单元分别与蓄电池、双转子电机、电动/发电机、锁止离合器、内燃机管理系统、电子油门踏板、制动踏板、选档器电连接，并控制内燃机、双转子电机、电动/发电机、锁止离合器，并从电子油门踏板、制动踏板和选档器采集电信息。
2.一种混合动力车的控制方法，所述的混合动力车包括：内燃机；双转子电机；电动/发电机；锁止离合器；至少一台差速器；内燃机管理系统；电子油门踏板；制动踏板；选档器；控制单元，双转子电机第一转子与内燃机曲轴机械连接，双转子电机第二转子与车辆任一差速器机械连接，锁止离合器设在双转子电机的第一转子与第二转子之间；电动/发电机直接输出到差速器；控制单元分别与蓄电池、双转子电机、电动/发电机、锁止离合器、内燃机管理系统、电子油门踏板、制动踏板、选档器电连接，并控制内燃机、双转子电机、电动/发电机、锁止离合器，从电子油门踏板、制动踏板和选档器采集电信息。其特征是：如此地设置控制单元，当车辆起步时，使其控制双转子电机工作在发电状态，其发出的电能直接供给电动/发电机，当双转子电机第二转子与第一转子的转速接近时，闭合锁止离合器；当车辆在低负荷低速行驶时，控制单元使内燃机和双转子电机停止运行，锁止离合器分离，电动/发电机由蓄电池提供电能工作从而驱动车辆；当驾驶员进行制动或需调峰发电时，电动/发电机自动进入发电状态，直接向蓄电池充电；驾驶员的驾驶意图通过电子油门踏板、制动踏板和选档器来向控制单元提供输入信息。
3.根据权利要求1和2所述的混合动力车，其特征是：采用双转子电机作为车辆无级变速装置。
4.根据权利要求1和2所述的混合动力车，其特征是：不采用任何机械变速箱。
5.根据权利要求1和2所述的混合动力车，其特征是：至少两台轮电动/发电机直接安装在车轮内。
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