CN101445047B - 一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统，属于汽车制造技术领域。驱动系统中，自动手动变速器置于汽车前轮轴上，其输入端与自动变速器控制器相连，自动变速器控制器通过局域网网线分别与发动机控制器和整车控制器相连。发动机分别与发动机控制器和汽车油箱相连。整车信息显示器与整车控制器相连。电机控制器通过局域网网线分别与整车控制器和电池管理系统相连。驱动电机与电机控制器相连，通过电池与电池管理系统相连，通过电磁离合器与所述的后轮驱动减速差速器相连。后轮驱动减速差速器置于汽车后轮轴上。本发明驱动系统，整车传动方案相对简单有效，而且成本较低，易于工程实现。

Description

一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统
技术领域
本发明涉及一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统，属于汽车制造技术领域。
背景技术
全轮驱动混合动力汽车兼备了纯电动汽车和常规动力汽车的优点，相对常规动力汽车具有优良的动力性、燃油经济性和排放性能，是目前国内外新型汽车动力传动系统研发的重点之一。
全轮驱动混合动力汽车可以实现四轮驱动，提高了通过性；前后桥均可回收再生制动能量，提高了再生制动时的能量回收率；可以实现动力不中断换档，提高了整车动力性和换档平顺性；已经成为混合动力汽车研发的重要方向之一。
在现有的全轮驱动混合动力系统中，美国专利US6,383,114 B1涉及到丰田公司一种THS-C四轮驱动混合动力传动系统，具体应用在丰田ESTIMA混合动力车上，前轮驱动采用了行星排带无极自动变速器(CVT)的混合动力传动系统，美国专利US6,334,498 B1涉及到一种前轮采用自动变速器(AT)，后轮用电机驱动后桥的传动系统，因为前轮为AT，发动机效率较低，美国专利US2006/0011395A1涉及到丰田公司一种前轮采用行星排、两个电机，后轮采用电驱动后桥的传动系统，该系统应用了3个电机，结构较复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统，以满足全轮驱动混合动力传动系统的需要，同时对现有的小型乘用车尽可能少的改动。
本发明提出的全轮驱动混合动力汽车驱动系统，包括发动机、发动机控制器、自动手动变速器、自动变速器控制器、驱动电机、电磁离合器、电机控制器、电池、电池管理系统、整车控制器、整车信息显示器以及后轮驱动减速差速器；所述的自动手动变速器置于汽车前轮轴上，自动手动变速器的输入端与自动变速器控制器相连，自动变速器控制器通过局域网网线分别与发动机控制器和整车控制器相连；所述的发动机分别与发动机控制器和汽车油箱相连；所述的整车信息显示器与整车控制器相连；所述的电机控制器通过局域网网线分别与整车控制器和电池管理系统相连；所述的驱动电机与电机控制器相连，通过电池与电池管理系统相连，通过电磁离合器与所述的后轮驱动减速差速器相连；所述的后轮驱动减速差速器置于汽车后轮轴上。
本发明提出的全轮驱动混合动力汽车驱动系统，与已有的传统混合动力方案相比，由于本发明驱动系统的前轮驱动采用了发动机和自动手动变速器，后轮驱动采用了后轮驱动电机、电磁离合器和减速/差速器构成的电动后桥，前后轮共同组成了全轮驱动混合动力系统，因此整车传动方案相对简单有效，而且成本较低，易于工程实现。
附图说明
图1是本发明提出的全轮驱动混合动力驱动系统结构原理图。
图1中，1为发动机；2为发动机控制器(以下简称ECU)；3为自动手动变速器；4为自动变速器控制器(以下简称TCU)；5为驱动电机；6为电磁离合器；7为电机控制器(以下简称MCU)；8为电池；9为电池管理系统(以下简称BCM)；10为混合动力整车控制器(以下简称VCU)；11为整车信息显示器(以下简称DCU)；12为驾驶员操控手柄；13为局域网网络总线(以下简称CAN)；14为后轮驱动减速差速器；15为油箱；16为后轮半轴；17为前轮半轴，18为前轮，19为后轮。
具体实施方式
本发明提出的全轮驱动混合动力汽车驱动系统，其结构框图如图1所示，包括发动机1、发动机控制器2、自动手动变速器3、自动变速器控制器4、驱动电机5、电磁离合器6、电机控制器7、电池8、电池管理系统9、整车控制器10、整车信息显示器11以及后轮驱动减速差速器14。自动手动变速器3置于汽车前轮轴17上，自动手动变速器3的输入端与自动变速器控制器4相连，自动变速器控制器4通过局域网网线CAN分别与发动机控制器2和整车控制器10相连。发动机1分别与发动机控制器2和汽车油箱15相连。整车信息显示器11与整车控制器10相连。电机控制器7通过局域网网线CAN分别与整车控制器10和电池管理系统9相连。驱动电机5与电机控制器7相连，通过电池8与电池管理系统9相连，通过电磁离合器6与后轮驱动减速差速器14相连。后轮驱动减速差速器14置于汽车后轮轴上16。
本发明提出的全轮驱动混合动力驱动系统中，发动机1连接有发动机控制器ECU2，用于控制发动机，自动手动变速器3连接有自动变速器控制器TCU4，后轮驱动电机5连接有电机控制器MCU7，电池8连接有电池管理系统BCM9，这些控制器与混合动力整车控制器VCU10、整车信息显示器DCU11作为整车CAN控制局域网的节点，共同构成混合动力整车驱动控制系统。
使用本发明的驱动系统，无须改动现有小型乘用车辆的前驱动部分，在原手动变速箱基础上增加一套电子控制换档机构，同时对后桥做修改，在后桥上增加一套电机，减速和电磁离合器驱动后轮。这样前驱部分仍然与传统的内燃机驱动小型车辆相同，发动机动力通过变速箱传递到前轮上，装在后桥上的电机通过主减速器和电磁离合器驱动后轮，由整车管理系统协调前后轮驱动力，实现车辆在低速时由后轮部分电机驱动，在高速时由前轮部分发动机驱动，在大负荷以及急加速时由发动机和电机共同驱动，在电池缺电时，发动机驱动前轮带动后轮，可以通过电机发电给电池部分充电。
以下结合附图，详细介绍本发明的混合动力汽车全轮驱动系统的5种不同工作模式：
在停车模式下，发动机1及后轮驱动电机5均处于停止工作状态。如果有起动车辆意愿，则混合动力整车控制器VCU10根据电池管理系统BCM9的状态，如果电池8电量低于某设定值，则混合动力整车控制器VCU10控制发动机控制器ECU2起动发动机1，发动机1将动力传递给自动手动变速器3，自动变速器控制器TCU4控制自动手动变速器3选择合适的档位，将动力传递给前轮半轴17，前轮半轴17驱动前轮18带动车辆前进或者后退；如果电池8电量高于某设定值，则混合动力整车控制器VCU10控制电机控制器MCU7，电机控制器MCU7驱动电机5，同时混合动力整车控制器VCU10控制电磁离合器6吸合，将电机动力通过电磁离合器6传递给后轮减速差速器14，然后再传递给后轮半轴16，驱动后轮19，从而车辆前进或者倒退。
在低速电机驱动模式下，混合动力整车控制器VCU10检测到车速低于某一设定车速，且电池8电量高于某一设定值，则混合动力整车控制器VCU10控制发动机控制器ECU2停止发动机1，并控制电机控制器MCU7驱动电机5，同时混合动力整车控制器VCU10控制电磁离合器6吸合，将电机动力通过电磁离合器6传递给后轮减速差速器14，然后再传递给后轮半轴16，驱动后轮19，从而车辆前进或者倒退；若混合动力整车控制器VCU10检测到车速低于某一设定车速，且电池8电量低于某一设定值，则混合动力整车控制器VCU10控制发动机控制器ECU2控制发动机1，并控制电机控制器MCU7停止驱动电机5，发动机1将动力传递给自动手动变速器3，自动变速器控制器TCU4控制自动手动变速器3选择合适的档位，将动力传递给前轮半轴17，前轮半轴17驱动前轮18带动车辆前进或者后退。
在高速发动机驱动模式下，混合动力整车控制器VCU10检测到车速高于某一设定车速，则控制电磁离合器6分离，同时混合动力整车控制器VCU10控制发动机控制器ECU2控制发动机1，并控制电机控制器MCU7停止驱动电机5，发动机1将动力传递给自动手动变速器3，自动变速器控制器TCU4控制自动手动变速器3选择合适的档位，将动力传递给前轮半轴17，前轮半轴17驱动前轮18带动车辆前进。
在低速四轮驱动模式下，当驾驶员通过操作手柄12选择四驱模式时，混合动力整车控制器VCU10检测到若车速高于某一设定车速，则不进入四轮驱动模式。若混合动力整车控制器VCU10检测到若车速低于某一设定车速，且电池8电压高于某一设定值，则进入四轮驱动模式。在低速四轮驱动模式下，混合动力整车控制器VCU10控制发动机控制器ECU2起动发动机1，发动机1将动力传递给自动手动变速器3，自动变速器控制器TCU4控制自动手动变速器3选择合适的档位，将动力传递给前轮半轴17，前轮半轴17驱动前轮18，同时混合动力整车控制器VCU10控制电磁离合器6吸合，并将电机5动力通过电磁离合器6传递给后轮减速差速器14，然后再传递给后轮半轴16，驱动后轮19，实现四轮驱动。
当踩下刹车踏板，汽车处于再生制动模式，混合动力整车控制器VCU10根据根据车速大小，当车速低于某一设定值，混合动力整车控制器VCU10控制电磁离合器6吸合，同时控制电机控制器MCU7，是电机5处于发电状态，向电池8充电。
在本发明的一个实施例中，车体和前后驱动轴以及操纵手柄和邮箱均使用双环小贵族原车；电池使用蓝天电池技术有限公司的铅酸蓄电池；电机控制器使用Curtis公司的电机控制器；后轮驱动电机使用华泰的交流异步电机；发动机使用东安468电喷发动机；发动机控制器ECU使用锐意泰克汽车电子有限公司发动机控制器；自动手动变速器控制器使用海博瑞德(北京)汽车技术有限公司自动手动变速箱控制器；电磁离合器使用安固机电控制有限公司的电磁离合器；其余混合动力部件为海博瑞德(北京)汽车技术有限公司产品。

Claims (1)

1.一种全轮驱动混合动力汽车驱动系统，其特征在于该驱动系统包括发动机、发动机控制器、自动手动变速器、自动变速器控制器、驱动电机、电磁离合器、电机控制器、电池、电池管理系统、整车控制器、整车信息显示器以及后轮驱动减速差速器；所述的自动手动变速器置于汽车前轮轴上，自动手动变速器的输入端与自动变速器控制器相连，自动变速器控制器通过局域网网线分别与发动机控制器和整车控制器相连；所述的发动机分别与发动机控制器和汽车油箱相连；所述的整车信息显示器与整车控制器相连；所述的电机控制器通过局域网网线分别与整车控制器和电池管理系统相连；所述的驱动电机与电机控制器相连，通过电池与电池管理系统相连，通过电磁离合器与所述的后轮驱动减速差速器相连；所述的后轮驱动减速差速器置于汽车后轮轴上。
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