CN102897015A - 采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，该系统包括发动机、ISG电机、差速器、动力蓄电池组、发动机电控单元、ISG电机驱动控制单元、蓄电池管理单元和混合动力控制单元，所述的发动机、ISG电机和差速器依次连接，所述的差速器与后轴连接，所述的系统还包括双离合自动变速器和变速器控制单元，所述的双离合自动变速器连接在ISG电机和差速器之间，所述的变速器控制单元一端与双离合自动变速器连接，另一端通过CAN总线与混合动力控制单元通信连接。与现有技术相比，本发明具有传动效率高、可实现无动力中断换档、可靠性高等优点。

Description

采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统

技术领域

本发明涉及一种用于混合动力客车的驱动系统，尤其是涉及一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统。

背景技术

混合动力技术的发展既满足了当今节能环保的要求，同时也具有较强的可行性，但其研发涉及多项关键技术，其中动力驱动系统及其控制显得尤为重要。现有混合动力客车动力驱动系统的变速器多采用AT或AMT，其缺点在于传动效率较低或者不能实现非动力中断换挡，而双离合自动变速器(Dual Clutch Transmission，DCT)可利用其结构上的特点实现换挡过程的无动力中断并提高车辆的动力性能。

此外，四轮驱动混合动力驱动方案，固然具有较好的通过性、行驶稳定性，但是其成本大大提高且结构较为复杂，整车控制要求更高，由此带来的可靠性难以保证，且目前客车驱动系统多采用后轮驱动。中国专利公开号为CN201970847U的专利阐述了一种双离合器插电式混合动力客车驱动系统，该方案采用了发动机、第一自动离合器、ISG电机(集成式起动发电机)、第二自动离合器、AMT自动变速箱、电驱动动力耦合装置以及其相应的控制器，通过第一自动离合器和第二自动离合器的结合和分离，实现不同工作模式的切换，首先，该方案除ISG电机和自动变速器外，采用了两个自动离合器，由此导致了传动效率的降低以及传动装置体积的增大；此外由于AMT自身结构和换挡方式的限制，不可避免的存在换挡动力中断，减低了换挡品质，同时机械传动很难阻隔发电机扭矩不均匀引起的振动，乘坐舒适性差。

目前，基于双离合变速器、ISG电机、发动机的混合动力客车驱传动系统方案尚未有人提出。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种传动效率高、可实现无动力中断换档、可靠性高的采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，该系统包括发动机、ISG电机、差速器、动力蓄电池组、发动机电控单元、ISG电机驱动控制单元、蓄电池管理单元和混合动力控制单元，所述的发动机、ISG电机和差速器依次连接，所述的ISG电机依次连接ISG电机驱动控制单元、动力蓄电池组和蓄电池管理单元，所述的发动机电控单元与发动机连接，所述的混合动力控制单元分别通过CAN总线与发动机电控单元、ISG电机驱动控制单元和蓄电池管理单元通信连接，所述的差速器与后轴连接，所述的系统还包括双离合自动变速器和变速器控制单元，所述的双离合自动变速器连接在ISG电机和差速器之间，所述的变速器控制单元一端与双离合自动变速器连接，另一端通过CAN总线与混合动力控制单元通信连接。

所述的双离合自动变速器包括两个输入轴、两个离合器、四个同步器、一个中间轴和一个输出轴，所述的输入轴、离合器、同步器、中间轴和输出轴依次连接，所述的两个输入轴均与ISG电机连接，所述的输出轴与差速器连接。

所述的混合动力控制单元的输入包括驾驶员操纵命令、车速状态和道路条件。

所述的ISG电机驱动控制单元根据混合动力控制单元的输入，控制ISG电机单独工作或配合发动机工作，实现发动机快速启动以及纯电动驱动和混合动力驱动并回收制动再生能量；所述的发动机电控单元控制发动机转速及输出转矩，使发动机工作于经济区；所述的变速器控制单元控制双离合变速器，使双离合变速器实现非动力中断换挡；蓄电池管理单元使动力蓄电池组的电量SOC保持在设定范围内。

该系统的工作模式包括发动机单独驱动模式、发动机驱动行车发电模式、纯电动驱动模式、并联驱动模式、再生制动模式和停车充电模式。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明采用了双离合自动变速器，不仅实现了动力换挡，提高了传动的效率，而且实现了无动力中断换档，有效提升混合动力汽车的换挡品质。

2)本发明采用发动机+ISG电机+双离合自动变速器的混合动力驱动方案，根据不同的行驶工况，可以工作在不同的模式：发动机单独驱动模式、发动机驱动行车发电模式、纯电动驱动模式、并联驱动模式、再生制动模式及停车充电模式等。通过工作模式切换，不仅可以有效提高车辆的燃油经济性而且可以保证客车的动力性要求。

3)有效降低了混合动力客车驱动系统的复杂性，进而提高了其可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中双离合自动变速器的结构示意图；

图3为发动机单独驱动模式下的能量传递路径示意图；

图4为发动机驱动行车发电模式下的能量传递路径示意图；

图5为纯电动驱动模式下的能量传递路径示意图；

图6为并联驱动模式下的能量传递路径示意图；

图7为再生制动模式下的能量传递路径示意图；

图8为停车充电模式下的能量传递路径示意图。

图中标号说明：

1-发动机、2-蓄电池管理单元、3-动力蓄电池组、4-ISG电机驱动控制单元、5-ISG电机、6-双离合自动变速器、7-差速器、8-变速器控制单元、9-混合动力控制单元、10-发动机电控单元；

601至602-输入轴、603至604-离合器、605至608-同步器、609-中间轴、610-输出轴；

表示机械连接，表示高压电气连接，

表示CAN总线，

表示部件与其控制单元的连接，

表示能量流。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，该系统包括发动机1、ISG电机5、差速器7、动力蓄电池组3、发动机电控单元10、ISG电机驱动控制单元4、蓄电池管理单元2和混合动力控制单元9，所述的发动机1、ISG电机5和差速器7依次连接，所述的ISG电机5依次连接ISG电机驱动控制单元4、动力蓄电池组3和蓄电池管理单元2，所述的发动机电控单元10与发动机1连接，所述的混合动力控制单元9分别通过CAN总线与发动机电控单元10、ISG电机驱动控制单元4和蓄电池管理单元2通信连接，所述的差速器7与后轴连接，所述的系统还包括双离合自动变速器6和变速器控制单元8，所述的双离合自动变速器6连接在ISG电机5和差速器7之间，所述的变速器控制单元8一端与双离合自动变速器6连接，另一端通过CAN总线与混合动力控制单元9通信连接。

如图2所示，所述的双离合自动变速器6包括两个输入轴601-602、两个离合器603-604、四个同步器605-608、一个中间轴609和一个输出轴610，所述的输入轴、离合器、同步器、中间轴和输出轴依次连接，所述的两个输入轴601、602均与ISG电机5连接，所述的输出轴610与差速器7连接。

所述的双离合自动变速器(简称DCT)的两个离合器分别与不同的输入轴连接，其中一个离合器负责奇数档位的切换，另一个离合器负责偶数档位及倒档切换。当DCT运作时，一组档位的齿轮被啮合，而接近换挡时刻时，下一档位的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；当换挡时，一组离合器将啮合的齿轮分离，同时另一组离合器结合，已被预选的齿轮输出动力，整个换挡过程中能够保证至少一组齿轮在输出动力，从而没有动力中断的情况出现，大大缩短换档时间，没有延时。

所述的混合动力控制单元9的输入包括驾驶员操纵命令、车速状态和道路条件，混合动力控制单元通过对各分单元控制器的控制实现整车控制功能。所述的ISG电机驱动控制单元4根据混合动力控制单元9的输入，控制ISG电机5单独工作或配合发动机1工作，实现发动机快速启动以及纯电动驱动和混合动力驱动并回收制动再生能量；所述的发动机电控单元10控制发动机1转速及输出转矩，使发动机工作于经济区；所述的变速器控制单元8控制双离合变速器6，使双离合变速器6实现非动力中断换挡；蓄电池管理单元2使动力蓄电池组3的电量SOC保持在设定范围内，避免频繁充放电以及电量过低。

根据行驶工况，本实施例系统有多种工作模式：发动机单独驱动模式、发动机驱动行车发电模式、纯电动驱动模式、并联驱动模式、再生制动模式和停车充电模式。

图3为发动机单独驱动模式：当驾驶员扭矩需求大于发动机经济区域的最小扭矩，并且小于发动机经济区域的最大扭矩，且动力蓄电池组3的SOC值在正常工作范围内，车辆由发动机单独驱动。该模式下，类似于传统的发动机前置后驱车辆，发动机1输出全部机械功率经ISG电机5输送给双离合自动变速器6，再经差速器7驱动后轴，进而带动后轮。其能量传递路径如图3所示。

图4为发动机驱动行车发电模式：发动机单独驱动且ISG电机充电，当发动机输出功率足够满足车辆需求功率且动力蓄电池组的SOC值小于所允许的最小值时，进入该模式。该模式下，发动机1输出部分机械功率经ISG电机5输送给双离合自动变速器6，再经差速器7驱动后轴，进而驱动后轮；同时，发动机1输出其余部分机械功率通过ISG电机5将发动机机械能转化为电能并将电功率输送给动力蓄电池组3。其能量传递路径如图4所示。

图5为纯电动驱动模式：ISG电机单独驱动模式，在汽车起步或低速行驶时，驾驶员需求扭矩小于发动机经济区域的最小扭矩，且蓄电池SOC大于所允许的最小值，则进入该模式。该模式下，发动机1不工作，无转矩输出，只由ISG电机5驱动车辆。动力蓄电池组3将电功率输出给ISG电机5，经电机转化为机械功率，ISG电机5输出的转矩通过双离合自动变速器6、差速器7传递至后轴。其能量传递路径如图5所示。

图6为并联驱动模式：当车辆需求功率较大且动力蓄电池组3的电量充足时启动并联模式。该模式下，发动机和ISG电机共同提供车辆所需要的功率，发动机1输出全部机械功率经ISG电机5输送给双离合自动变速器6，再经差速器7驱动后轴，进而驱动后轮；动力蓄电池组3将电功率输出给ISG电机5，经电机转化为机械功率，与发动机1输出的动力叠加，共同驱动后轴。其能量传递路径如图6所示。

图7为再生制动模式：ISG电机5制动发电，当车辆在进行制动时启动再生制动模式，该模式下，ISG电机5的转子在车辆惯性下转动，ISG电机5将制动的机械能转变为电能，输送给动力蓄电池组3，实现能量回收。其能量传递路径如图7所示。

图8为停车充电模式：当停车且动力蓄电池组3的电量较低时，进入该模式。该模式下，发动机1输出全部机械功率给ISG电机5，ISG电机5将机械能转化为电能输送给动力蓄电池组3。其能量传递路径如图8所示。

Claims (5)

1.一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，该系统包括发动机、ISG电机、差速器、动力蓄电池组、发动机电控单元、ISG电机驱动控制单元、蓄电池管理单元和混合动力控制单元，所述的发动机、ISG电机和差速器依次连接，所述的ISG电机依次连接ISG电机驱动控制单元、动力蓄电池组和蓄电池管理单元，所述的发动机电控单元与发动机连接，所述的混合动力控制单元分别通过CAN总线与发动机电控单元、ISG电机驱动控制单元和蓄电池管理单元通信连接，所述的差速器与后轴连接，其特征在于，所述的系统还包括双离合自动变速器和变速器控制单元，所述的双离合自动变速器连接在ISG电机和差速器之间，所述的变速器控制单元一端与双离合自动变速器连接，另一端通过CAN总线与混合动力控制单元通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，其特征在于，所述的双离合自动变速器包括两个输入轴、两个离合器、四个同步器、一个中间轴和一个输出轴，所述的输入轴、离合器、同步器、中间轴和输出轴依次连接，所述的两个输入轴均与ISG电机连接，所述的输出轴与差速器连接。

3.根据权利要求1所述的一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，其特征在于，所述的混合动力控制单元的输入包括驾驶员操纵命令、车速状态和道路条件。

4.根据权利要求3所述的一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，其特征在于，所述的ISG电机驱动控制单元根据混合动力控制单元的输入，控制ISG电机单独工作或配合发动机工作，实现发动机快速启动以及纯电动驱动和混合动力驱动并回收制动再生能量；所述的发动机电控单元控制发动机转速及输出转矩，使发动机工作于经济区；所述的变速器控制单元控制双离合变速器，使双离合变速器实现非动力中断换挡；蓄电池管理单元使动力蓄电池组的电量SOC保持在设定范围内。

5.根据权利要求1所述的一种采用双离合变速器的混合动力客车驱传动系统，其特征在于，该系统的工作模式包括发动机单独驱动模式、发动机驱动行车发电模式、纯电动驱动模式、并联驱动模式、再生制动模式和停车充电模式。

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