CN102501754A - 一种单电机深度混合动力系统 - Google Patents

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李骏
刘明辉
赵子亮
杨兴旺
刘东秦
朱彦文
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Abstract

本发明涉及一种单电机深度混合动力系统，其特征在于：发动机的曲轴输出端与耦合离合器主动盘连接；驱动电机的转子轴两端分别与耦合离合器从动盘及变速器输入端连接；变速器的输出端通过主减速器及差速器将动力传递到驱动车轮；动力电池通过电机控制器与驱动电机实现高压电连接。其可实现模块化、系列化、结构紧凑，在对传统车结构改动较小和整车增加成本小的基础上，实现了全部深度混合动力系统功能，节油和降排放效果显著。

Description

一种单电机深度混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种单电机深度混合动力系统，是一种可以实现全部混合动力功能的单电机深度混合动力系统，属于混合动力汽车动力系统构型技术领域。
背景技术
随着日益严格的CO2排放法规要求和能源多样化的需求，发展节能、环保的新能源车已成为世界汽车工业技术创新的重要方向。纯电动车是新能源车发展的重要方向之一，但目前电池技术尚未成熟（能量密度低、充电时间长、成本高）、充电网络尚不完善等因素，制约着纯电动车的发展；燃料电池车也是新能源车发展的重要方向，但目前燃料电池价格过高、制氢储氢困难、加氢站基础设施不完善等因素，决定了燃料电池车的发展需要长期的过程。混合动力技术特别是深度混合动力和插电式混合动力能大幅度降低燃油消耗和改善排放，从整车增加成本和技术成熟度分析，是最合理的、更易产品化的技术选择。
目前，国外各大汽车公司纷纷推出了混合动力车型，如丰田的Prius，其传动系统采用行星齿轮结构，结构紧凑、集成度高，属深度混合动力系统，但其构型本身固有的机械能转换成电能所引起的能量流损失，给节油效果带来了一定的影响；本田公司广泛应用在其不同车型上的IMA系统属于中度混合动力系统，其电机只具备再生制动和动力辅助功能，不具备纯电动行驶功能，节油效果有限；通用、戴姆勒-克莱斯勒、宝马联合开发的双模（Two-mode）系统属强混合动力系统，节油效果好，但其结构复杂、集成难度大，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单电机深度混合动力系统，在对传统车结构改动较小和整车增加成本尽可能小的基础上，实现全部混合动力功能，达到明显的节油和降排放效果。
本发明的技术方案是这样实现的：一种单电机深度混合动力系统，包括动力系统发动机、动力耦合装置、变速器（包括传统离合器与变速器本体）及动力电池，其中动力耦合装置包括驱动电机和耦合离合器；其特征在于：发动机的曲轴输出端与耦合离合器主动盘连接；驱动电机的转子轴两端分别与耦合离合器从动盘及变速器输入端连接；变速器的输出端通过主减速器及差速器将动力传递到驱动车轮；动力电池通过电机控制器与驱动电机实现高压电连接。
所述的变速器为自动变速器，其类型包括双离合器自动变速器（DCT，Dual Clutch Transmission）、液力自动变速器（AT , Automatic Transmission）、无级变速器（CVT, Continuously Variable Transmission）及机械式自动变速器（AMT, Automatic Mechanical  Transmission）。
所述的耦合离合器的类型可以是干式离合器或湿式离合器。
所述的动力系统取消了发动机起动机、取消了发动机前轮系的空调压缩机、12V发电机和液压转向助力泵。
本发明的积极效果在于其动力耦合装置可实现模块化、系列化、结构紧凑，在对传统车结构改动较小和整车增加成本小的基础上，实现了全部深度混合动力系统功能，节油和降排放效果显著；该动力系统的应用范围包括深度混合动力车型（HEV）和插电式混合动力车型（Plug-in Hybrid）。
附图说明
图1是本发明的单电机深度混合动力系统构型示意图。
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，单电机深度混合动力系统，包括动力系统发动机1、动力耦合装置9、变速器4（包括传统离合器和变速器本体）及动力电池7，其中动力耦合装置9包括驱动电机3和耦合离合器2。其特征在于：发动机1的曲轴输出端与耦合离合器2主动盘连接；驱动电机3的转子轴两端分别与耦合离合器2的从动盘及变速器4输入端连接；变速器4的输出端通过主减速器及差速器6将动力传递到驱动车轮5；动力电池7通过电机控制器8与驱动电机3实现高压电连接。
在具体实施中，将驱动电机3与耦合离合器2集成一体，实现模块化设计；发动机前轮系取消了传统发电机、传统起动机、动力转向泵和传统压缩机等发动机附件，结构更为紧凑。耦合离合器2可以分离发动机1与驱动电机3的连接，实现车辆的纯电动行驶；驱动电机3可以通过结合耦合离合器起动发动机1。变速器4为自动变速器，可采用双耦合离合器自动变速器（DCT）、液力自动变速器（AT）、无级变速器（CVT）及机械式自动变速器（AMT）中的任何一种。耦合离合器2既可采用干式耦合离合器，也可采用湿式耦合离合器。
车辆行驶时，整车控制器通过CAN信号与发动机、变速器、电机和电池等控制单元通讯，实时接收动力系统各总成工作状态，并根据驾驶员需求和车辆行驶，实现对混合动力系统各种工作模式的管理和各总成工作状态的实时控制。参照图1所示混合动力系统构型，主要可实现以下几种混合动力工作模式：
1）怠速暖机模式。当车辆上电完成，且处于停止状态时，由于发动机水温较低，动力系统进入怠速暖机模式。此时耦合离合器2处于分离状态，发动机1怠速运转。
2）怠速停机模式。当车辆停止，且发动机水温较高时，动力系统进入怠速停机模式。此时耦合离合器2处于分离状态，发动机1停止运转。
3）停车充电模式。当车辆停止，且动力电池7电量较低时，动力系统进入停车充电模式。此时发动机1高怠速工作，驱动电机3给动力电池7充电，耦合离合器2处于分离状态。
4）纯电动模式。当车辆的功率需求较低、车速不高，且动力电池7电量较高时，动力系统以纯电动模式工作驱动车辆行驶。此时耦合离合器2分离，动力电池7给驱动电机3供电，驱动电机3的动力经过变速器4、主减速器及差速器6传递到车轮5，驱动车辆行驶，变速器4的档位根据车速和油门开度自动切换。
5）发动机驱动模式。当车辆功率需求位于发动机1的燃油高效区时，动力系统以发动机驱动模式驱动车辆行驶，此时耦合离合器2结合，驱动电机3处于随动状态；如此时动力电池7电量过低，则发动机1除了驱动车辆外，还将输出一部分额外的功率，通过驱动电机3为动力电池7充电，此时耦合离合器2结合，驱动电机3处于发电状态。
6）电机助力模式。当车辆功率需求超过发动机1的燃油高效区上限时，动力系统以电机助力模式驱动车辆行驶。此时耦合离合器2接合，发动机1和驱动电机3共同驱动车辆行驶。
7）滑行/制动模式。当驾驶员松开油门踏板或踩下制动踏板后，动力系统进入滑行/制动模式。整车控制器接收制动踏板、驱动电机3、动力电池7电量等信号，自动分配再生制动力的大小，此时耦合离合器2分离，驱动电机3处于发电状态，将车辆动能转换为电能给动力电池7充电；为防止动力电池7过充导致使用寿命缩短，如动力电池7电量高于上限值时，车辆只进行常规液压制动。

Claims (4)

1.单电机深度混合动力系统，包括动力系统发动机、动力耦合装置、变速器及动力电池，其中动力耦合装置包括驱动电机和耦合离合器，其特征在于：发动机的曲轴输出端与耦合离合器主动盘连接；驱动电机的转子轴两端分别与耦合离合器从动盘及变速器输入端连接；变速器的输出端通过主减速器及差速器将动力传递到驱动车轮；动力电池通过电机控制器与驱动电机实现高压电连接。
2.根据权利要求1所述的单电机深度混合动力系统，其特征在于所述的变速器为自动变速器，其类型包括双离合器自动变速器、液力自动变速器、无级变速器及机械式自动变速器。
3.根据权利要求1所述的单电机深度混合动力系统，其特征在于所述的耦合离合器的类型可以是干式离合器或湿式离合器。
4.根据权利要求1所述的单电机深度混合动力系统，其特征在于所述的动力系统取消了发动机起动机；取消了发动机前轮系的空调压缩机、12V发电机和液压转向助力泵。
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