CN102092271B - 带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型，其特征在于：由发动机、电机、电池、行星轮系和锁止机构组成，其中发动机通过一对减速齿轮与行星轮系的行星轮架连接；电机与行星轮系的太阳轮连接；行星轮系的齿圈通过主减速器与差速器连接，差速器通过传动轴将动力传到驱动车轮；整车控制单元HCU通过控制器局域网(CAN)线与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机锁止机构和发动机锁止机构的传感器和执行器连接。本发明采用了一个电机系统，实现了增程式混合动力汽车的控制思想，降低了系统成本和总布置的技术难度。

Description

带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型
技术领域：
本发明涉及一种带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型，是一种带行星轮系的增程式(RangeExtender，RE)混合动力汽车动力系统构型，属于混合动力汽车动力系统构型技术领域。
背景技术：
随着电动汽车技术的进步，尤其是电池技术进步，以及排放法规的日益完善，民间和政府部门对电动汽车商业化的期待与日俱增。然而，混合动力的复杂性和高成本，以及纯电动汽车的续驶里程和高成本，始终是电动汽车商业化的障碍。为了克服上述障碍，加速电动汽车商业化进程，同时最大限度的改善整车燃油经济性和排放，一种用于满足大部分用户需求的新型电动汽车——增程式混合动力汽车进入了人们的视野。
增程式混合动力汽车针对的目标市场更加细化，其开发思想是，以私家车使用习惯调查、统计、分析为基础，针对大部分人每日用车里程低于一定数值的现状，设计特定行驶里程内以纯电动(EV)模式行驶，对于偶尔超过纯电动设计里程的使用情况，则启动发动机采用混合动力串联(SHEV)模式，以满足大多数或绝大多数用户的使用要求。
RE轿车的优点是，结构和控制一般比并联强混合构型汽车简单，节油和排放改善更加显著。与纯电动轿车相比，RE轿车电池容量大幅度减小，成本大幅度降低，同时也避免了电池馈电时整车抛锚、无法满足用户用车需要的缺点。
当前，最常见的RE构型是插电式串联构型(Plug-inSeriesHybridElectricVehicle，PSHEV)的混合动力汽车，此种构型是在串联构型的混合动力汽车上，改装大容量动力电池，整车采用电量消耗(ChargeDeplete，CD)控制策略，以期达到先纯电动行驶、后串联行驶的控制思想。但此种构型需要两个电机系统，其中一个作为发电机使用，成本和整车布置都是动力系统平台化和整车产品化的巨大障碍。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型，采用了一个电机系统，实现了增程式混合动力汽车的控制思想，降低了系统成本和总布置的技术难度。
本发明的技术方案是这样实现的：带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型，其特征在于：由发动机、电机、电池、行星轮系和锁止机构组成，其中发动机通过一对减速齿轮与行星轮系的行星轮架连接；电机与行星轮系的太阳轮连接；行星轮系的齿圈通过主减速器与差速器连接，差速器通过传动轴将动力传到驱动车轮。
其控制方法如下：整车控制单元(HybridControlUnit，HCU)通过控制器局域网(ControllerAreaNetwork，CAN)线与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机锁止机构和发动机锁止机构的传感器和执行器连接；发动机控制单元(EngineControlUnit，ECU)通过CAN线与其它总成控制单元连接，通过信号线与发动机机身传感器和执行器连接；电机控制器(MotorControlUnit，MCU)通过CAN线与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机传感器连接；电机逆变器(Inverter，INV)通过动力线分别与电池和电机连接；电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)通过CAN线与其它总成控制单元连接，通过信号线与电池包内的传感器和执行器连接；电池通过动力线分别与直流转换器(DC/DC)和车载充电器连接；直流转换器与12V低压电池连接，车载充电器与充电插头连接。
本发明的积极效果是采用了一个电机系统，实现了增程式混合动力汽车的控制思想，降低了系统成本和总布置的技术难度。
附图说明：
图1带行星轮系的增程式混合动力系统构型结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的描述：如图1所示，带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型，其特征在于：由发动机10、电机15、电池18、行星轮系和锁止机构11与14组成，行星轮系由齿圈1、行星轮2、太阳轮3和行星轮架4组成；发动机10通过一对减速齿轮，与行星轮系的行星轮架4连接。电机15与行星轮系的太阳轮3连接。行星轮系的齿圈1通过主减速器与差速器13连接。差速器13通过传动轴12将动力传到驱动车轮17。
如图1所示，整车控制单元8通过控制器局域网CAN线5与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机锁止机构14和发动机锁止机构11的传感器和执行器连接；发动机控制单元ECU9通过控制器局域网CAN线5与其它总成控制单元连接，通过信号线与发动机10机身上传感器和执行器连接；电机控制器MCU7通过CAN线5与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机传感器连接；电机逆变器INV7通过动力线分别与电池18和电机15连接。电池管理系统BMS6通过CAN线5与其它总成控制单元连接，通过信号线与电池18内的传感器和执行器连接；电池18通过动力线分别与直流转换器21和车载充电器19连接；直流转换器21与12V低压电池22连接，车载充电器19与充电插头20连接。
参照图1，当电池组18处于非充满状态时，若车辆处于停驶状态时(如白天泊于停车场，夜间停泊在车库)，则将充电插头20与外部电网连接，通过车载充电器19对电池组18进行充电，直至电池组18充满为止。
如图1所示，当汽车行驶时，若电池组18的SOC不太低且系统处于可工作状态，HCU8根据预先设定的逻辑，通过CAN线5发送发动机10关闭命令，同时驱动发动机锁止机构11对发动机10的曲轴进行锁止动作，防止发动机10的曲轴发生转动。当驾驶员踩下加速踏板欲使整车加速时，电机15进入正向电动工作模式，驱动整车加速，此时整车的工作模式是纯电动模式。当驾驶员踩下制动踏板欲使整车减速时，电机15处于正向发电工作模式，驱使整车减速，此时整车的工作模式是再生制动模式。驾驶员倒车操作时，电机15进入反向电动工作模式；倒车制动时，电机15进入反向发电工作模式。
如图1所示，当整车再次充电前行驶里程较长，致使电池组SOC较低、电池组处于不可工作状态时，HCU8根据预先设定的逻辑，驱动发动机锁止机构11对发动机10的曲轴进行解锁动作，允许发动机10曲轴转动，同时通过CAN线5发送发动机启动命令。当驾驶员踩下加速踏板欲使整车加速时，在电机15成功启动发动机10后，HCU5控制电机锁止机构14对电机15进行制动锁止动作，此时电机15逐渐停止转动直至锁止，由发动机10驱动整车行驶。当驾驶员踩下制动踏板欲使整车减速时，整车传统液压或气压制动系统16工作，使整车减速。当整车的速度达到一个较低的值，使得发动机10的转速接近怠速转速时，电机锁止机构14逐渐解除锁止状态，电机15进入随转状态。驾驶员进行倒车操作时，整车需要重新切换到纯电动工作模式。若此时电池18的SOC值仍不足以支持驾驶员完成倒车操作，则整车制动系统16对整车实施制动，发动机10启动，电机15首先进入正向发电模式，此时整车的模式可称之为停车充电模式。当电池20的SOC值足够高后，驾驶员即可进行倒车操作，电机15进入反向电动模式，整车完成倒车操作。

Claims (1)

1.带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型，由发动机（10）、电机（15）、电池（18）、行星轮系、发动机锁止机构（11）和电机锁止机构（14）组成，行星轮系由齿圈（1）、行星轮（2）、太阳轮（3）和行星轮架（4）组成；发动机（10）通过一对减速齿轮与行星轮系的行星轮架（4）连接；其特征在于：电机（15）与行星轮系的太阳轮（3）连接；行星轮系的齿圈（1）通过主减速器与差速器（13）连接；差速器（13）通过传动轴（12）将动力传到驱动车轮（17），该带行星轮系的混合动力汽车动力系统构型的控制方法为：整车控制单元（8）通过控制器局域网CAN线(5)与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机锁止机构(14)和发动机锁止机构(11)的传感器和执行器连接；发动机控制单元ECU(9)通过控制器局域网CAN线(5)与其它总成控制单元连接，通过信号线与发动机(10)机身上传感器和执行器连接；电机控制器MCU(7)通过CAN线(5)与其它总成控制单元连接，通过信号线与电机传感器连接；电机逆变器INV通过动力线分别与电池(18)和电机(15)连接，电池管理系统BMS(6)通过CAN线(5)与其它总成控制单元连接，通过信号线与电池(18)内的传感器和执行器连接；电池(18)通过动力线分别与直流转换器(21)和车载充电器(19)连接；直流转换器(21)与12V低压电池(22)连接，车载充电器(19)与充电插头(20)连接。
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