CN103042941A - 采用同步器的增程式电动汽车动力装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用同步器的增程式电动汽车动力装置及控制方法，包括内燃机、离合器、ISG电机、第一齿轮、同步器、齿轮组、动力电池、驱动电机，离合器一侧与内燃机相连，另一侧与第一齿轮连接，驱动电机的输入轴与齿轮组相连，动力电池与ISG电机和驱动电机均相连；同步器装在ISG电机转轴上且位于第一齿轮和齿轮组之间。本发明通过同步器接合套的左右移动实现动力装置工作模式切换；同步器向左接合且离合器闭合时，内燃机与ISG电机构成动力增程系统并对外发电，补充动力电池电量或动力电池故障时直接提供驱动电机跛行模式下驱动车辆的电能；同步器向右接合时，ISG电机通过齿轮组辅助驱动电机共同驱动车辆，制动时辅助驱动电机回收更多的制动能量。

Description

采用同步器的增程式电动汽车动力装置及控制方法
技术领域
本发明与增程式电动汽车有关，具体属于一种采用同步器实现多模式切换的增程式电动汽车的动力装置及控制方法。
背景技术
混合动力汽车具有节油和排放低的优点，但是其仍然主要依靠化石燃料提供动力。以动力电池为能量的纯电动汽车，虽然不需要燃油提供动力，但是由于电池技术不成熟等因素，现阶段仍存在续驶里程短、难以广泛推广应用等问题。在此基础上出现了增程式电动汽车，这种增程式电动汽车不仅具有纯电动汽车零油耗和零排放的优点，而且在动力电池电量不足时可以通过内燃机与发电机构成的增程系统对动力电池充电，大大延长了车辆行驶里程，成为当前一种有效的解决方案。目前，增程式电动汽车结构多样，一般均具有多种工作模式，而工作模式的切换控制通常较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用同步器的增程式电动汽车动力装置及控制方法，仅通过调整同步器和离合器不同的工作状态，可以实现多种工作模式的智能切换，提高燃油经济性并延长车辆行驶里程。
为了解决上述问题，本发明提供一种采用同步器的增程式电动汽车动力装置，包括内燃机、离合器、ISG电机、第一齿轮、同步器、齿轮组、动力电池、驱动电机及输出轴，所述离合器一侧与内燃机相连，另一侧与第一齿轮连接，所述驱动电机的输入轴与齿轮组相连，所述动力电池与ISG电机和驱动电机均相连；所述同步器装在ISG电机的转轴上，且位于第一齿轮和齿轮组之间；当同步器位于左端位置时，其接合套与第一齿轮相接合，当同步器位于右端位置时，其接合套与齿轮组的驱动轮相接合。
其中，所述动力电池设有与外部电源相连接的充电接口。
本发明还提供一种采用同步器的增程式电动汽车动力装置的控制方法，该动力装置具有六种工作模式，包括驱动电机单独驱动模式、驱动电机与ISG电机共同驱动模式、内燃机启动模式、制动模式、增程模式和跛行模式；其中，
当动力装置处于驱动电机单独驱动模式时，动力电池为驱动电机提供电能，同步器的接合套与第一齿轮相接合而离合器处于断开状态，此时内燃机和ISG电机处于关闭状态，驱动电机通过输出轴输出驱动力，单独驱动车辆行驶；
当动力装置处于驱动电机与ISG电机共同驱动模式时，动力电池同时为驱动电机和ISG电机提供电能，同步器的接合套与齿轮组的驱动轮相接合，ISG电机通过齿轮组辅助驱动电机并通过输出轴输出驱动力，共同驱动车辆行驶；
当动力装置处于内燃机启动模式时，动力电池为ISG电机提供电能，同步器的接合套与第一齿轮相接合且离合器处于闭合状态，ISG电机通过同步器和离合器启动内燃机；
当动力装置处于制动模式时，同步器的接合套与齿轮组的驱动轮相接合，ISG电机通过齿轮组辅助驱动电机共同回收制动能量并转化为电能储存至动力电池中；
当动力装置处于增程模式时，同步器的接合套与第一齿轮相接合且离合器处于闭合状态，内燃机通过离合器和同步器与ISG电机的转子相连，内燃机和ISG电机构成动力增程结构，内燃机通过ISG电机发电，将电能储存至动力电池中；
当动力装置处于跛行模式下，同步器的接合套与第一齿轮相接合而离合器处于闭合状态，内燃机通过离合器和同步器与ISG电机的转子相连，内燃机和ISG电机构成动力增程结构，内燃机通过ISG电机发电，直接为跛行模式下的驱动电机提供驱动车辆的电能。
本发明的有益之处在于，通过同步器接合套的左右移动接合，实现增程式电动汽车智能模式切换；同步器向左接合且离合器闭合时，内燃机与ISG电机构成动力增程系统并对外进行发电，补充动力电池电量或在动力电池故障时直接提供驱动电机跛行模式下驱动车辆功能的电能；同步器向右接合时，ISG电机通过齿轮组辅助驱动电机共同驱动车辆，在车辆制动时，辅助驱动电机回收更多的制动能量，提高车辆经济性能。
附图说明
图1是本发明中动力装置的结构示意图；
图2是本发明中动力装置处于驱动电机单独驱动模式下的能量传递路径示意图；
图3是本发明中动力装置处于驱动电机与ISG电机共同驱动模式下的能量传递路径示意图；
图4是本发明中动力装置处于制动模式下驱动电机与ISG电机共同回收制动能量的能量传递路径示意图；
图5是本发明中动力装置处于内燃机启动模式下的能量传递路径示意图；
图6是本发明中动力装置处于增程模式下的能量传递路径示意图；
图7是本发明中动力装置处于跛行模式下的能量传递路径示意图。
其中附图标记说明如下：
1为内燃机       2为ISG电机
3为同步器       4为齿轮组
5为驱动电机     6为动力电池
7为离合器       8为充电接口
9为输出轴       10为第一齿轮
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的采用同步器的增程式电动汽车动力装置，如图1所示，包括内燃机1、离合器7、ISG电机2、第一齿轮10、同步器3、齿轮组4、动力电池6、驱动电机5及输出轴9，所述离合器7一侧与内燃机1相连，另一侧与第一齿轮10连接，所述驱动电机5的输入轴与齿轮组4相连，所述动力电池6与ISG电机2和驱动电机5均相连；所述同步器3装在ISG电机2的转轴上，且位于第一齿轮10和齿轮组4之间；当同步器3位于左端位置时，其接合套与第一齿轮10相接合，当同步器3位于右端位置时，其接合套与齿轮组4的驱动轮相接合。其中，动力电池6设有与外部电源相连接的充电接口8。
本发明的动力装置具有驱动电机单独驱动模式、驱动电机与ISG电机共同驱动模式、内燃机启动模式、制动模式、增程模式和跛行模式六种工作模式，其中，
如图2所示，当动力装置处于驱动电机单独驱动模式时，动力电池6为驱动电机5提供电能，同步器3的接合套与第一齿轮10相接合而离合器7处于断开状态，此时内燃机1和ISG电机2处于关闭状态，驱动电机5通过输出轴9输出驱动力，单独驱动车辆行驶；
如图3所示，当动力装置处于驱动电机与ISG电机共同驱动模式时，动力电池6同时为驱动电机5和ISG电机2提供电能，同步器3的接合套与齿轮组4的驱动轮相接合，ISG电机2通过齿轮组4辅助驱动电机5并通过输出轴9输出驱动力，共同驱动车辆行驶；
如图5所示，当动力装置处于内燃机启动模式时，动力电池6为ISG电机2提供电能，同步器3的接合套与第一齿轮10相接合且离合器7处于闭合状态，ISG电机2通过同步器3和离合器7快速启动内燃机1，提高燃油经济性；
如图4所示，当动力装置处于制动模式时，同步器3的接合套与齿轮组4的驱动轮相接合，ISG电机2通过齿轮组4辅助驱动电机5共同回收制动能量并转化为电能储存至动力电池6中，提高车辆的经济性能；
如图6所示，当动力装置处于增程模式时，同步器3的接合套与第一齿轮10相接合且离合器处于闭合状态，内燃机1通过离合器7和同步器3与ISG电机2的转子相连，内燃机1和ISG电机2构成动力增程系统并通过ISG电机2发电，为动力电池6补充电能但不参与驱动车辆；
如图7所示，当动力装置处于跛行模式下，同步器3的接合套与第一齿轮10相接合而离合器处于闭合状态，内燃机1通过离合器7和同步器3与ISG电机2的转子相连，内燃机1和ISG电机2构成动力增程结构，内燃机1通过ISG电机2发电，直接为跛行模式下的驱动电机5提供驱动车辆的电能。
在本发明中，内燃机1本身不参与车辆驱动，其作用只是带动ISG电机2发电或者带动空调系统运行，车辆行驶完全依靠纯电力驱动，同步器3作为模式切换装置，其控制简单，同时内燃机1不需要输出机械驱动力矩，因而车辆的系统舒适性好，内燃机的控制要求低且工作更为优化，更加节省燃油。
本发明通过同步器接合套的左右移动接合，实现增程式电动汽车智能模式切换；同步器向左接合且离合器闭合时，内燃机与ISG电机构成动力增程系统并对外进行发电，补充动力电池电量或在动力电池故障时直接提供驱动电机跛行模式下驱动车辆功能的电能；同步器向右接合时，ISG电机通过齿轮组辅助驱动电机共同驱动车辆，在车辆制动时，辅助驱动电机回收更多的制动能量，提高车辆经济性能。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对动力装置中各组件的连接关系等做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (3)

1.一种采用同步器的增程式电动汽车动力装置，其特征在于，包括内燃机（1）、离合器（7）、ISG电机（2）、第一齿轮（10）、同步器（3）、齿轮组（4）、动力电池（6）、驱动电机（5）及输出轴（9），所述离合器（7）一侧与内燃机（1）相连，另一侧与第一齿轮（10）连接，所述驱动电机（5）的输入轴与齿轮组（4）相连，所述动力电池（6）与ISG电机（2）和驱动电机（5）均相连；所述同步器（3）装在ISG电机（2）的转轴上，且位于第一齿轮（10）和齿轮组（4）之间；当同步器（3）位于左端位置时，其接合套与第一齿轮（10）相接合，当同步器（3）位于右端位置时，其接合套与齿轮组（4）的驱动轮相接合。
2.根据权利要求1所述的采用同步器的增程式电动汽车动力装置，其特征在于，所述动力电池（6）设有与外部电源相连接的充电接口（8）。
3.根据权利要求1所述的采用同步器的增程式电动汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述动力装置具有六种工作模式，包括驱动电机单独驱动模式、驱动电机与ISG电机共同驱动模式、内燃机启动模式、制动模式、增程模式和跛行模式；其中，
当动力装置处于驱动电机单独驱动模式时，动力电池（6）为驱动电机（5）提供电能，同步器（3）的接合套与第一齿轮（10）相接合而离合器（7）处于断开状态，此时内燃机（1）和ISG电机（2）处于关闭状态，驱动电机（5）通过输出轴（9）输出驱动力，单独驱动车辆行驶；
当动力装置处于驱动电机与ISG电机共同驱动模式时，动力电池（6）同时为驱动电机（5）和ISG电机（2）提供电能，同步器（3）的接合套与齿轮组（4）的驱动轮相接合，ISG电机（2）通过齿轮组（4）辅助驱动电机（5）并通过输出轴（9）输出驱动力，共同驱动车辆行驶；
当动力装置处于内燃机启动模式时，动力电池（6）为ISG电机（2）提供电能，同步器（3）的接合套与第一齿轮（10）相接合且离合器（7）处于闭合状态，ISG电机（2）通过同步器（3）和离合器（7）启动内燃机（1）；
当动力装置处于制动模式时，同步器（3）的接合套与齿轮组（4）的驱动轮相接合，ISG电机（2）通过齿轮组（4）辅助驱动电机（5）共同回收制动能量并转化为电能储存至动力电池（6）中；
当动力装置处于增程模式时，同步器（3）的接合套与第一齿轮（10）相接合且离合器处于闭合状态，内燃机（1）通过离合器（7）和同步器（3）与ISG电机（2）的转子相连，内燃机（1）和ISG电机（2）构成动力增程结构，内燃机（1）通过ISG电机（2）发电，将电能储存至动力电池（6）中；
当动力装置处于跛行模式时，同步器（3）的接合套与第一齿轮（10）相接合而离合器处于闭合状态，内燃机（1）通过离合器（7）和同步器（3）与ISG电机（2）的转子相连，内燃机（1）和ISG电机（2）构成动力增程结构，内燃机（1）通过ISG电机（2）发电，直接为跛行模式下的驱动电机（5）提供驱动车辆的电能。
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