CN106143113B - 一种插电式混合动力系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种插电式混合动力系统及其控制方法，其中，插电式混合动力系统，包括：安装在第一轴（1）的发动机（10）和变速箱（20），变速箱（20）的输入轴（21）与发动机（10）的输出轴（11）同轴相连；安装在第二轴（2）的电机（30）和差减机构，差减机构包括减速机构（40）和差速器（50），电机（30）与差速器（50）通过减速机构（40）相连；以及动力电池（60），与电机（30）相连。本发明一方面取消了现有技术方案里在发动机与变速箱之间设置的电机，结构紧凑，有利于装配且节省空间和成本；另一方面，仍然可以根据动力电池SOC值大小自动实现三种工作模式的切换，满足整车动力需求，提高了动力性和经济性。

Description

一种插电式混合动力系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种插电式混合动力系统及其控制方法。

背景技术

随着石油资源的缺乏和人们环保意识的提高，迫切需要可节省能源和低排放甚至是零排放的绿色环保汽车产品。为此，世界各国政府以及各大汽车制造商都在加大力度开发各种不同类型的新能源汽车。与传统内燃机相比，混合动力汽车是指使用两种以上能量来源的车辆。

最常见的油电混合动力汽车（Hybrid electric vehicle，简称HEV）是有发动机和电动机，发动机消耗燃油，牵引电动机消耗动力电池的电能。近年来，用于混合动力汽车的动力驱动系统及其工作模式已成为研究热点。

由于混合动力系统涉及传统发动机驱动以及电动机驱动，结构往往比较复杂，例如，某些混合动力系统中，在发动机与变速箱之间设置一个电机，虽然该电机可以发电，也可以帮助发动机启动，但是该电机占有轴向空间，不便于机舱布置；同时由于电机布置在发动机旁边，电机的工作温度会比较高，会加速电机老化，可靠性降低。另外，增加的这个电机也一定程度上多增加了一笔费用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单，节省空间和成本的插电式混合动力系统及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种插电式混合动力系统，包括：

安装在第一轴的发动机和变速箱，所述变速箱的输入轴与所述发动机的输出轴同轴相连；

安装在第二轴的电机和差减机构，所述差减机构包括减速机构和差速器，所述电机与所述差速器通过减速机构相连；以及

动力电池，与所述电机相连。

其中，还包括：

减振器，设置在所述发动机与所述变速箱之间，所述减振器的输入端与所述发动机的输出轴相连，所述减振器的输出端与所述变速箱的输入轴相连。

其中，还包括：

用于控制所述电机的电控模块，设置在所述动力电池与电机之间，通过线束分别与所述动力电池与电机相连。

其中，还包括：

用于为所述动力电池充电的充电装置，与所述动力电池相连。

其中，所述变速箱通过所述第一轴与连接在所述第一轴两端的车轮相连，所述差速器通过所述第二轴与连接在所述第二轴两端的车轮相连。

其中，所述第一轴为汽车前轴，所述第二轴为汽车后轴；或者所述第一轴为汽车后轴，所述第二轴为汽车前轴。

其中，所述减速机构为一档变速箱，或者多档变速箱，或者无极变速箱。

本发明还提供一种插电式动力系统的控制方法，包括：

动力电池SOC值低于或等于第一阈值时，控制所述插电式混合动力系统进入发动机模式；

动力电池SOC值高于第一阀值时，控制所述插电式混合动力系统进入纯电动模式或混合驱动模式。

其中，控制所述插电式混合动力系统进入发动机模式具体包括：

控制所述发动机与所述变速箱均工作，所述电机不工作，动力从所述发动机，经过所述发动机的输出轴、减振器、所述变速箱的输入轴，再通过所述变速箱传递到所述第一轴，驱动车轮运动。

其中，控制所述插电式混合动力系统进入纯电动模式具体包括：

控制所述发动机与所述变速箱均不工作，所述电机工作，能量流从所述动力电池，经过电控模块、所述电机，再通过所述减速机构传递到所述差速器，通过所述第二轴驱动车轮运动。

其中，控制所述插电式混合动力系统进入混合驱动模式具体包括：

控制所述发动机、所述变速箱及所述电机均工作，一部分动力从所述发动机，经过所述发动机的输出轴、减振器、所述变速箱的输入轴，再通过所述变速箱传递到所述第一轴，驱动车轮运动；另一部分动力从所述动力电池，经过电控模块、所述电机，再通过所述减速机构传递到所述差速器，通过所述第二轴驱动车轮运动。

其中，动力电池SOC值高于第一阀值时，进一步根据车速高低在所述纯电动模式或所述混合驱动模式之间进行切换。

其中，在所述纯电动模式行驶时，如果车速高于第二阈值，则切换为所述混合驱动模式；在所述混合驱动模式行驶时，如果车速低于第二阈值，则切换为所述纯电动模式。

其中，所述控制方法还包括：

在制动时控制所述电机产生制动力矩并且在绕组中产生感应电流以向所述动力电池充电。

本发明实施例插电式混合动力系统及其控制方法，一方面取消了现有技术方案里在发动机与变速箱之间设置的电机，结构紧凑，有利于装配且节省空间和成本；另一方面，仍然可以根据动力电池SOC值大小自动实现三种工作模式的切换，满足整车动力需求，提高了动力性和经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一插电式混合动力系统的结构示意图。

图2是本发明实施例插电式混合动力系统工作于发动机模式的示意图。

图3是本发明实施例插电式混合动力系统工作于纯电动模式的示意图。

图4是本发明实施例插电式混合动力系统工作于混合驱动模式的示意图。

图5是本发明实施例插电式混合动力系统实现制动能量回收的示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

请参照图1所示，本发明实施例提供一种插电式混合动力系统，包括：

安装在第一轴1的发动机10和变速箱20，变速箱20的输入轴21与发动机10的输出轴11同轴相连；

安装在第二轴2的电机30和差减机构，差减机构包括减速机构40和差速器50，电机30与差速器50通过减速机构40相连；以及

动力电池60，与电机30相连。

如图1所示，发动机10的输出轴11与变速箱20的输入轴21为同一轴。

为对发动机10的输出进行缓冲和减振，本实施例还包括减振器70，设置在发动机10与变速箱20之间，减振器70的输入端与发动机10的输出轴11相连，减振器70的输出端与变速箱20的输入轴21相连。

为与电机30配合，本实施例还包括：

用于控制电机30的电控模块80，设置在动力电池60与电机30之间，通过线束61分别与动力电池60与电机30相连。

为与动力电池60配合，本实施例还包括：

用于为动力电池60充电的充电装置90，与动力电池60相连。

变速箱20通过第一轴与连接在第一轴1两端的车轮相连，以便将发动机产生的动力传递到车轮；而差速器50通过第二轴2与连接在第二轴2两端的车轮相连，以便将电机产生的动力传递到车轮。

本实施例中，第一轴1和第二轴2可以互换，即第一轴1为汽车前轴，第二轴2为汽车后轴；或者第一轴1为汽车后轴，第二轴2为汽车前轴。减速机构40为变速箱，可以为一档变速箱，或者多档变速箱，或者无极变速箱。

本实施例取消了现有技术方案里在发动机与变速箱之间设置的电机，结构紧凑，有利于装配且节省空间和成本。

并且，本实施例的插电式混合动力系统具有发动机模式、纯电动模式及混合驱动模式，可根据电池SOC值自动实现三种工作模式的切换，由此，本发明实施例二提供一种如本发明实施例一所述的混合动力系统的控制方法，包括：

动力电池SOC值低于或等于第一阈值时，控制所述插电式混合动力系统进入发动机模式；

动力电池SOC值高于第一阀值时，控制所述插电式混合动力系统进入纯电动模式或混合驱动模式。

具体地，如图2所示，当动力电池SOC值低于或等于第一阈值时，控制插电式混合动力系统进入发动机模式包括：控制发动机10与变速箱20均工作，电机30不工作，此时动力从发动机10，经过发动机10的输出轴11、减振器70、变速箱20的输入轴21，再通过变速箱20传递到第一轴1，驱动车轮100运动。此时车辆以发动机模式行驶，可以在低速区域，也可以在高速区域行驶，动力传递路线如图2中箭头所示。

如图3所示，当动力电池SOC值高于第一阈值时，控制发动机10与变速箱20均不工作，电机30工作，此时能量流从动力电池60，经过电控模块80、电机30，再通过减速机构40传递到差速器50，通过第二轴2驱动车轮100运动。此时车辆以纯电动模式行驶，可以在低速区域，也可以在高速区域行驶，动力传递路线如图3中箭头所示。

如图4所示，当动力电池SOC值高于第一阈值时，控制发动机10、变速箱20及电机30均工作，此时能量流分两条线路驱动车轮：一部分动力从发动机10，经过发动机10的输出轴11、减振器70、变速箱20的输入轴21，再通过变速箱20传递到第一轴1，驱动车轮100运动；另一部分动力从动力电池60，经过电控模块80、电机30，再通过减速机构40传递到差速器50，通过第二轴2驱动车轮100运动。此时车辆发动机和电机都工作，属于混合驱动模式行驶，可以在低速区域，也可以在高速区域行驶，动力传递路线如图4中箭头所示。

上述三种模式以表格体现如下：

本实施例可以在动力电池SOC值高于第一阈值时，进一步根据车速高低在纯电动模式或混合驱动模式之间进行切换，以满足整车的动力需求，例如，在纯电动模式行驶时，如果车速高于第二阈值，则切换为混合驱动模式；在混合驱动模式行驶时，如果车速低于第二阈值，则切换为纯电动模式。

第一阈值用于判断电池SOC值的高低，第二阈值用于判断车速的高低，本实施例不对第一阈值和第二阈值的取值范围做限定，通常可以根据具体的控制策略自由设定，不同的控制策略下，第一阈值和第二阈值的取值都不尽相同。设定好第一阈值和第二阈值后，则自动判断并根据判断结果在三种模式间自动切换。

此外，汽车制动时，电机30产生制动力矩制动车轮，同时其电机绕组中将产生感应电流向电池充电，实现制动能量的回收，制动能量回收路径如图5中箭头所示。由此，本实施例的控制方法还包括：

在制动时控制所述电机产生制动力矩并且在绕组中产生感应电流以向动力电池充电。

由上可知，本发明实施例在减少一个电机的情况下，仍然可以根据动力电池SOC值大小自动实现三种工作模式的切换，满足整车动力需求，提高了动力性和经济性。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (13)

1.一种插电式混合动力系统，其特征在于，包括：

安装在第一轴（1）的发动机（10）和变速箱（20），所述变速箱（20）的输入轴（21）与所述发动机（10）的输出轴（11）同轴相连；

安装在第二轴（2）的电机（30）和差减机构，所述差减机构包括减速机构（40）和差速器（50），所述电机（30）与所述差速器（50）通过减速机构（40）相连；

动力电池（60），与所述电机（30）相连；以及

用于控制所述电机（30）的电控模块（80），设置在所述动力电池（60）与电机（30）之间，通过线束（81）分别与所述动力电池（60）与电机（30）相连。

2.根据权利要求1所述的插电式混合动力系统，其特征在于，还包括：

减振器（70），设置在所述发动机（10）与所述变速箱（20）之间，所述减振器（70）的输入端与所述发动机（10）的输出轴（11）相连，所述减振器（70）的输出端与所述变速箱（20）的输入轴（21）相连。

3.根据权利要求1所述的插电式混合动力系统，其特征在于，还包括：

用于为所述动力电池（60）充电的充电装置（90），与所述动力电池（60）相连。

4.根据权利要求1所述的插电式混合动力系统，其特征在于，所述变速箱（20）通过所述第一轴（1）与连接在所述第一轴（1）两端的车轮相连，所述差速器（50）通过所述第二轴（2）与连接在所述第二轴（2）两端的车轮相连。

5.根据权利要求1-4任一项所述的插电式混合动力系统，其特征在于，所述第一轴（1）为汽车前轴，所述第二轴（2）为汽车后轴；或者所述第一轴（1）为汽车后轴，所述第二轴（2）为汽车前轴。

6.根据权利要求1-4任一项所述的插电式混合动力系统，其特征在于，所述减速机构（40）为一档变速箱，或者多档变速箱，或者无极变速箱。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的插电式混合动力系统的控制方法，包括：

动力电池SOC值低于或等于第一阈值时，控制所述插电式混合动力系统进入发动机模式；

动力电池SOC值高于第一阀值时，控制所述插电式混合动力系统进入纯电动模式或混合驱动模式。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制所述插电式混合动力系统进入发动机模式具体包括：

控制所述发动机与所述变速箱均工作，所述电机不工作，动力从所述发动机，经过所述发动机的输出轴、减振器、所述变速箱的输入轴，再通过所述变速箱传递到所述第一轴，驱动车轮运动。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制所述插电式混合动力系统进入纯电动模式具体包括：

控制所述发动机与所述变速箱均不工作，所述电机工作，能量流从所述动力电池，经过电控模块、所述电机，再通过所述减速机构传递到所述差速器，通过所述第二轴驱动车轮运动。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制所述插电式混合动力系统进入混合驱动模式具体包括：

控制所述发动机、所述变速箱及所述电机均工作，一部分动力从所述发动机，经过所述发动机的输出轴、减振器、所述变速箱的输入轴，再通过所述变速箱传递到所述第一轴，驱动车轮运动；另一部分动力从所述动力电池，经过电控模块、所述电机，再通过所述减速机构传递到所述差速器，通过所述第二轴驱动车轮运动。

11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，动力电池SOC值高于第一阀值时，进一步根据车速高低在所述纯电动模式或所述混合驱动模式之间进行切换。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，在所述纯电动模式行驶时，如果车速高于第二阈值，则切换为所述混合驱动模式；在所述混合驱动模式行驶时，如果车速低于第二阈值，则切换为所述纯电动模式。

13.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在制动时控制所述电机产生制动力矩并且在绕组中产生感应电流以向所述动力电池充电。