CN107487174A - 混合动力汽车的四驱系统和四驱方法以及混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车的四驱系统和四驱方法以及混合动力汽车，其中，四驱系统包括驱动装置(100)、中间传动装置(200)、前驱动轴(300)以及后驱动轴(400)，前驱动轴、后驱动轴分别用于驱动前车轮(500)、后车轮(600)，驱动装置包括发动机(110)和连接在发动机的输出主轴上的ISG电机(120)，驱动装置与前驱动轴相连并经由中间传动装置(200)与后驱动轴相连，或者驱动装置与后驱动轴相连并经由中间传动装置与前驱动轴相连，本公开具有成本低，开发周期短，并且在布置时空间占用小等优点。

Description

混合动力汽车的四驱系统和四驱方法以及混合动力汽车
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体地，涉及一种混合动力汽车的四驱系统和四驱方法以及混合动力汽车。
背景技术
随着能源问题越来越受到重视，新能源汽车技术在迅速发展，其中，混合动力汽车通常是指油电混合动力汽车，采用电动机和传统的发动机作为动力源，利用电能部分替代传统能源，在保证动力性的同时具有低油耗、低排放的优点。针对四轮驱动汽车，在目前的技术方案中，通常由发动机及ISG电机对前轮驱动，并设置后驱电机对后轮驱动。这种方案开发成本较高，除去电池、充电机以及空调热管理等零件外，还需要重新开发前驱ISG电机，后驱电机和后主减速器以及后驱动半轴等动力传动系重要零部件，开发周期长；此外，由于后驱电机独立于前驱的动力装置，需要考虑前驱及后驱之间扭矩耦合等问题，控制策略复杂；另外，后驱电机与后悬架的安装存在空间小、布局难的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种混合动力汽车的四驱系统，该系统成本低，开发周期短，并且布局简单。
本发明的另一个目的是提供一种混合动力汽车的四驱方法，该方法对应的系统具有开发周期短，成本低等优点。
本发明的再一个目的是提供一种混合动力汽车，该汽车使用本发明提供的四驱系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种混合动力汽车的四驱系统，包括驱动装置、中间传动装置、前驱动轴以及后驱动轴，所述前驱动轴、后驱动轴分别用于驱动前车轮、后车轮，所述驱动装置包括发动机和连接在所述发动机的输出主轴上的ISG电机，所述驱动装置与所述前驱动轴相连并经由所述中间传动装置与所述后驱动轴相连，或者所述驱动装置与所述后驱动轴相连并经由所述中间传动装置与所述前驱动轴相连。
可选地，所述驱动装置还包括与所述ISG电机的相连的电池组以及依次串联在所述ISG电机输出端的变速箱和取力器，所述取力器用于向所述前驱动轴和后驱动轴传递动力，所述变速箱还经通过所述ISG电机的转子与所述发动机的输出端相连。
可选地，所述ISG电机为永磁同步电机。
可选地，所述ISG电机包括电机控制单元，所述发动机包括发动机电子控制单元，所述电机控制单元和发动机电子控制单元分别用于与整车控制器电连接。
可选地，所述前驱动轴与所述驱动装置连接，所述中间传动装置包括依次串联在所述驱动装置上的中间传动轴、扭矩管理器以及减速器，所述后驱动轴与所述减速器连接；或者所述后驱动轴与所述驱动装置连接，所述中间传动装置包括依次串联在所述驱动装置上的中间传动轴、扭矩管理器以及减速器，所述前驱动轴与所述减速器连接；所述扭矩管理器与所述整车控制器电连接。
根据本发明的第二个方面，提供一种混合动力汽车的四驱方法，包括以下步骤：在发动机的输出主轴上连接ISG电机，以作为汽车的混合动力源；所述混合动力源驱动前驱动轴并通过中间传动装置驱动后驱动轴，或者所述混合动力源驱动后驱动轴并通过中间传动装置驱动前驱动轴，其中所述前驱动轴、后驱动轴分别用于驱动前车轮、后车轮。
可选地，所述发动机和ISG电机以混联的形式连接到变速箱上，所述变速箱连接有取力器，以向所述前驱动轴和后驱动轴传递动力。
可选地，在所述ISG电机上设置电机控制单元，在所述发动机上设置发动机电子控制单元，所述电机控制单元和发动机电子控制单元分别用于与整车控制器电连接。
可选地，在所述中间传动装置中设置扭矩管理器，将所述扭矩管理器与所述整车控制器电连接。
根据本发明的第三个方面，提供一种混合动力汽车，包括以上所述的混合动力汽车的四驱系统。
通过上述技术方案，将发动机与ISG电机连接，以作为混合动力源，利用该混合动力源驱动前驱动轴并通过中间传动装置驱动后驱动轴，或者该混合动力源驱动后驱动轴并通过中间传动装置驱动前驱动轴，即通过设置一处动力源实现汽车的四轮驱动，成本较低，开发周期短，并且在布置时空间占用小。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图；
图2是根据本发明的另一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图；
图3是根据本发明的另一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图，其中只示出驱动装置；
图4是根据本发明的另一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图，其中只示出控制策略；
图5是根据本发明的另一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图；
图6是根据本发明的另一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图；
图7是根据本发明的另一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构框图，其中只示出控制策略示意图；
图8是根据本发明的一个实施方式的混合动力汽车的四驱系统的结构示意图；
图9是现有技术中混合动力汽车的四驱系统的结构示意图。
附图标记说明
100 驱动装置 110 发动机 111 发动机电子控制单元
120 ISG电机 121 电机控制单元 130 电池组
140 变速箱 150 取力器 200 中间传动装置
210 中间传动轴 220 扭矩管理器 230 减速器
300 前驱动轴 400 后驱动轴 500 前车轮
600 后车轮 700 整车控制器 800 后驱电机
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后”是指车辆在正常行驶中的前和后，在图8中，图面的上方向为“前”，下方向为“后”。另外，如无特殊说明，“传统四驱车”指的是普通的燃油动力四驱车。
如图1和图2所示，本发明提供的混合动力汽车的四驱系统，即四轮驱动系统，包括驱动装置100、中间传动装置200、前驱动轴300以及后驱动轴400，其中前驱动轴300、后驱动轴400分别用于驱动前车轮500、后车轮600，驱动装置100包括发动机110和连接在发动机110的输出主轴上的ISG电机120，利用发动机110和ISG电机120作为混合动力源，驱动装置100可以与前驱动轴300相连并经由中间传动装置200与后驱动轴400相连，或者驱动装置100可以与后驱动轴400相连并经由中间传动装置200与前驱动轴300相连。即本在本实施方式中，仅设置一处混合动力源，可以同时驱动前驱动轴300和后驱动轴400，并且该混合动力源可以如图1所示地设置在车辆前轮处，也可以如图2所示地设置在车辆后轮处，可根据不同车型的需求设置。
需要说明的是，上述的ISG电机120是指汽车起动发电一体机，直接集成在发动机110主轴上，其融合了电机、现代电力电子、数字信号处理、现代控制等技术，具有突出的起/停控制快、能量再生利用好、动力辅助性强等优点，尤其在降低排气污染、节约燃油方面效果明显，本发明使用的ISG电机120使用现有技术中的ISG电机，其本身的优点以及混合动力汽车的优点下面将不再赘述。
本发明提供的四驱系统，其部分零部件可以沿用传统四驱车上的零部件，即本发明的四驱系统可以基于传统四驱车的车型平台进行开发，减轻了开发量，开发周期短，其中，上述的部分零部件将在下述详细说明。此外，在现有技术中，通常在设置混合动力源后还额外设置驱动电机，例如图9所示，混合动力源设置在车辆前轮处用来驱动前驱动轴300，后驱电机800设置在车辆后轮处用来驱动后驱动轴400，本发明采用单一混合动力源，可以解决现有技术中额外增加驱动电机时零部件布置空间不足的问题。
进一步地，如图3所示，驱动装置100还包括与ISG电机120相连的电池组130以及依次串联在ISG电机120输出端的变速箱140和取力器150，取力器150用于向前驱动轴300和后驱动轴400传递动力，变速箱140还通过ISG电机120的转子与发动机110的输出端相连，即，发动机110和ISG电机120以混联的形式连接到变速箱140上。具体地，驱动系统中驱动装置100的动力传递路线有如下三种模式：发动机工作模式，在该模式下，只由发动机110直接将动力传递至变速箱140；纯电工作模式，在该模式下，只由电池组130驱动ISG电机120并将动力传递至变速箱140；混动工作模式，发动机110和ISG电机120同时工作，将动力传递至变速箱140，最后再由取力器150从变速箱140取力，并将力传递至前驱动轴300和后驱动轴400。这里需要说明的是，本实施方式中的发动机110可以沿用传统四驱车的发动机，或这也可以换成动力和体积较小的发动机，其减小的动力可以由ISG电机120弥补。此外，变速箱140和取力器150可以沿用传统四驱车的零部件，或根据车型的实际结构对零部件壳体等进行适应性的调整。
作为优选，上述的ISG电机120可以为但不限制为永磁同步电机，永磁同步电机具有体积小、效率高、工作噪声小等优点，在其他实施方式中，也可以采用其他形式的电机。
如图4所示，ISG电机120可以包括电机控制单元121，发动机110可以包括发动机电子控制单元111，电机控制单元121和发动机电子控制单元111分别用于与整车控制器700电连接，通过整车控制器700实现与ISG电机120控制单元以及发动机电子控制单元111的信号交互，从而实现ISG电机120和发动机110扭矩之间的解耦。
进一步地，如图5所示，前驱动轴300与驱动装置100连接，中间传动装置200包括依次串联在驱动装置100上的中间传动轴210、扭矩管理器220以及减速器230，后驱动轴400与减速器230连接；或者如图6所示，后驱动轴400与驱动装置100连接，中间传动装置200包括依次串联在驱动装置100上的中间传动轴210、扭矩管理器220以及减速器230，前驱动轴300与减速器230连接。其中，图5示出的实施方式对应于图1中的结构框图，图6示出的实施方式对应于图2中的结构框图。此外，图8是根据本发明的一个实施方式提供的四驱系统的结构示意图，其中混合动力源设置在车辆前轮处，即图8示出的实施方式对应于图1和图5。这里，前驱动轴300、后驱动轴400、中间传动轴210、扭矩管理器220以及减速器230均可以沿用传动四驱车的相应的零部件，无需重新开发，从而可以缩短开发周期。
此外，如图7所述，扭矩管理器220与整车控制器700电连接，扭矩控制器的控制策略与传动四驱车相同，只需对数据重新标定。具体地，整车控制器700接收车辆状态信号(包括轮速、横向加速度、纵向加速度、横摆角速度、发动机转速、发动机110的扭矩、ISG电机120的扭矩以及ABS状态等)和驾驶员输入信号(包括转向角度、加速踏板位置以及制动踏板位置等)，然后进行计算和响应，整车控制器700将计算结果传递给扭矩管理器220，由扭矩管理器220向例如图8所示的后驱动轴400提供解耦后的真实扭矩，即扭矩管理器220从整车控制器700接收扭矩信号，该扭矩信号为发动机110的扭矩与ISG电机120的扭矩耦合后的值。其中，整车控制器700通过发动机电子控制单元111以及电机控制单元121接收上述的车辆状态信号。还需要说明的是，本发明对扭矩管理器220的形式不做具体限定，可以为电液式、电机式或电磁式等。
此外，本发明还提供一种混合动力汽车，使用上述的混合动力汽车的四驱系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车的四驱系统，其特征在于，包括驱动装置(100)、中间传动装置(200)、前驱动轴(300)以及后驱动轴(400)，所述前驱动轴(300)、后驱动轴(400)分别用于驱动前车轮(500)、后车轮(600)，所述驱动装置(100)包括发动机(110)和连接在所述发动机(110)的输出主轴上的ISG电机(120)，所述驱动装置(100)与所述前驱动轴(300)相连并经由所述中间传动装置(200)与所述后驱动轴(400)相连，或者所述驱动装置(100)与所述后驱动轴(400)相连并经由所述中间传动装置(200)与所述前驱动轴(300)相连。
2.根据权利要求1所述的四驱系统，其特征在于，所述驱动装置(100)还包括与所述ISG电机(120)相连的电池组(130)以及依次串联在所述ISG电机(120)输出端的变速箱(140)和取力器(150)，所述取力器(150)用于向所述前驱动轴(300)和后驱动轴(400)传递动力，所述变速箱(140)还通过所述ISG电机(120)的转子与所述发动机(110)的输出端相连。
3.根据权利要求1所述的四驱系统，其特征在于，所述ISG电机(120)为永磁同步电机。
4.根据权利要求1所述的四驱系统，其特征在于，所述ISG电机(120)包括电机控制单元(121)，所述发动机(110)包括发动机(110)电子控制单元，所述电机控制单元(121)和发动机(110)电子控制单元分别用于与整车控制器(700)电连接。
5.根据权利要求4所述的四驱系统，其特征在于，
所述前驱动轴(300)与所述驱动装置(100)连接，所述中间传动装置(200)包括依次串联在所述驱动装置(100)上的中间传动轴(210)、扭矩管理器(220)以及减速器(230)，所述后驱动轴(400)与所述减速器(230)连接；
或者所述后驱动轴(400)与所述驱动装置(100)连接，所述中间传动装置(200)包括依次串联在所述驱动装置(100)上的中间传动轴(210)、扭矩管理器(220)以及减速器(230)，所述前驱动轴(300)与所述减速器(230)连接；
所述扭矩管理器(220)与所述整车控制器(700)电连接。
6.一种混合动力汽车的四驱方法，其特征在于，包括以下步骤：
在发动机(110)的输出主轴上连接ISG电机(120)，以作为汽车的混合动力源；
所述混合动力源驱动前驱动轴(300)并通过中间传动装置(200)驱动后驱动轴(400)，或者所述混合动力源驱动后驱动轴(400)并通过中间传动装置(200)驱动前驱动轴(300)，其中所述前驱动轴(300)、后驱动轴(400)分别用于驱动前车轮(500)、后车轮(600)。
7.根据权利要求6所述的四驱方法，其特征在于，所述发动机(110)和ISG电机(120)以混联的形式连接到变速箱(140)上，所述变速箱(140)连接有取力器(150)，以向所述前驱动轴(300)和后驱动轴(400)传递动力。
8.根据权利要求6所述的四驱方法，其特征在于，在所述ISG电机(120)上设置电机控制单元(121)，在所述发动机(110)上设置发动机电子控制单元(111)，所述电机控制单元(121)和发动机电子控制单元(111)分别用于与整车控制器(700)电连接。
9.根据权利要求8所述的四驱方法，其特征在于，在所述中间传动装置(200)中设置扭矩管理器(220)，将所述扭矩管理器(220)与所述整车控制器(700)电连接。
10.一种混合动力汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任意一项所述的混合动力汽车的四驱系统。
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