CN107650663B - 混合动力驱动系统和混合动力汽车 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种混合动力驱动系统和混合动力汽车，属于汽车领域。该混合动力驱动系统包括发动机、电机系统、第一供电装置、第二供电装置和发动机控制器，其中：发动机的输出轴与电机系统中电机的输出轴通过传动带相连；电机系统分别与第一供电装置、第二供电装置电连接，电机系统的工作电压为48伏，第一供电装置是48伏电池；发动机控制器分别与发动机、第一供电装置、第二供电装置、电机系统电连接；发动机控制器，用于检测到第一供电装置的电量高于第一预设电量阈值时，控制电机系统驱动混合动力汽车行驶；检测到第一供电装置的电量低于第一预设电量阈值时，控制发动机驱动电机系统发电。采用本公开，该混合动力汽车的使用对用户更安全。
Description
技术领域
本公开是关于汽车领域，尤其是关于一种混合动力驱动系统和混合动力汽车。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，混合动力汽车以其耗油量低，续程里程长等优势而得到快速发展。
现有的混合动力汽车中的电机通常是大功率型电机，安装在发动机与变速箱之间。该大功率型的电机所需的工作电压较高，相应的增大了供电装置的电压，如在280伏特至400伏特之间。
在实现本公开的过程中，发明人发现至少存在以下问题：
电机的功率较大，向其供电的供电装置的电压较高，当供电装置发生漏电时，如当混合动力汽车发生碰撞导致供电装置发生漏电时，很容易伤到用户，导致该混合动力汽车的使用存在较大的安全隐患。
发明内容
为了克服相关技术中存在的发动机耗油量较大的问题，本公开提供了一种混合动力驱动系统和混合动力汽车。所述技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种混合动力驱动系统，所述混合动力驱动系统包括发动机、电机系统、第一供电装置、第二供电装置和发动机控制器，其中：
所述电机系统固定在所述发动机上，且所述发动机的输出轴与所述电机系统中电机的输出轴通过传动带相连；
所述电机系统分别与所述第一供电装置、第二供电装置电性连接，其中，所述电机系统的工作电压为48伏，所述第一供电装置是48伏电池；
所述发动机控制器分别与所述发动机、所述第一供电装置、所述第二供电装置、电机系统电性连接；
所述发动机控制器，用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且混合动力汽车的的当前状态满足预设条件时，控制所述电机系统驱动所述混合动力汽车行驶；当检测到所述第一供电装置的当前电量低于第一预设电量阈值和/或所述第二供电装置的当前电量低于第二预设电量阈值时，控制所述发动机驱动所述电机系统向所述第一供电装置和/或所述第二供电装置充电。
可选的，所述第二供电装置包括电压转换器和12伏电池；
所述电压转换器分别与所述12伏电池、所述电机系统电性连接。
可选的，所述混合动力驱动系统还包括中央网关；
所述中央网关分别与所述发动机控制器、所述电压转换器、所述电机系统和所述第一供电装置电性连接。
可选的，所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且混合动力汽车启动时，控制所述电机系统启动所述发动机。
可选的，所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且所述混合动力汽车的当前车速小于第一预设速度时，控制所述发动机停止工作，并控制所述电机系统单独驱动所述混合动力汽车行驶。
可选的，所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且混合动力汽车的当前车速大于第一预设速度时，控制所述发动机和所述电机系统驱动所述混合动力汽车。
可选的，所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且所述混合动力汽车处于空档或驻车状态时，控制所述电机系统驱动所述发动机空转。
可选的，所述发动机控制器，还用于当检测到所述混合动力汽车处于制动状态时，控制所述电机系统向所述第一供电装置和/或所述第二供电装置发电。
可选的，所述发动机控制器，还用于当检测到所述混合动力汽车处于滑行状态时，控制所述电机系统向所述第一供电装置和/或所述第二供电装置发电。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种混合动力汽车，所述混合动力汽车包括第一方面所述的混合动力驱动系统。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例中，该混合动力驱动系统包括发动机、电机系统、第一供电装置、第二供电装置和发动机控制器，其中：电机系统固定在发动机上，且发动机的输出轴与电机系统中电机的输出轴通过传动带相连，使发动机与电机可以进行动力耦合，以驱动混合动力汽车进行使；电机系统分别与第一供电装置、第二供电装置电性连接，可以向第一供电装置和第二供电装置进行充电。该混合动力驱动系统中的电机系统的工作电压为48伏，电机的工作电压也为48伏，属于小功率型电机，第一供电装置为48伏电池，属于安全电压。这样，即使第一供电装置出现漏电的情况，也不会涉及到用户的人身安全，进而，该混合动力汽车的使用对用户更为安全，而且更加节油。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种混合动力驱动系统的结构示意图。
图例说明
1、发动机 2、电机系统
3、第一供电装置 4、第二供电装置
5、中央网关 6、发动机控制器
201、电机 202、电机控制器
401、电压转换器 402、12伏电池
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例一
本实施例公开了一种混合动力驱动系统，如图1所示，混合动力驱动系统包括发动机1、电机系统2、第一供电装置3、第二供电装置4和发动机控制器 6，其中：电机系统2固定在发动机1上，且发动机1的输出轴与电机系统2中电机201的输出轴通过传动带相连；电机系统2分别与第一供电装置3、第二供电装置4电性连接，其中，电机系统2的工作电压是48伏，第一供电装置3是 48伏电池；发动机控制器6分别与发动机1、电机系统2、第一供电装置3、第二供电装置4电性连接。
其中，该混合动力驱动系统应用于混合动力汽车，该混合动力汽车为汽油动力与电驱动结合的混合动力，该混合动力驱动系统也可以称为48伏系统，可以匹配不同的变速箱，例如MT(Manual Transmission，手动变速器)、DCT(Dual Clutch Transmission，DualClutch Transmission)、CVT(Continuously Variable Trans-mission，无级变速器)等。
发动机1利用燃烧化石燃料(如汽油、柴油等)为其提供动力，为该混合动力驱动系统的主动力源。该电机系统2既可以向外输出动力，又可以向第一供电装置3和第二供电装置4发电。第一供电装置3用于向电机系统2提供工作电压。第二供电装置4可以向外输送电量，用于向整车供电。
在实施中，电机系统2主要由电机201和电机控制器202组成，二者一体集成，可以节约安装空间。电机201作为电机系统的执行机构，电机控制器202 为电机系统的控制机构，用于控制电机201的电动或者发电功能。该电机系统2 属于48伏电机系统，其工作电压为48伏，属于小功率型电机系统，也即是，电机201的工作电压为48伏，电机控制器202的工作电压也为48伏。因该电机系统2属于小功率型电机系统，其体积也比较小，在该混合动力汽车中的占用空间较小，可以通过安装支架固定在发动机1上，而且如图1所示，发动机1 的输出轴与电机201的输出轴通过传动带相连，这样，发动机1与电机201进行动力耦合之后再驱动该混合动力汽车行使。
在实施中，第一供电装置3是48伏电池，电机系统2所发的电不需要经过降压，可以直接储存在第一供电装置3中，第一供电装置3向电机系统2供电时也不需要升压，可以直接向电机系统2输送工作电压。但是第二供电装置4 用于向混合动力汽车供电，一般向外输送12伏电压，因此第二供电装置4还包括电压转换器401和12伏电池402，其中，电压转换器401分别与12伏电池 402、电机系统2电性连接，电压转换器401用于将电机系统2输送的高压转换为12伏低压，储存在12伏电池402中。
基于上述结构所述，该混合动力汽车中的电机系统2使用48伏电机系统， 48伏电压可以认为是安全电压，即使第一供电装置3出现漏电情况，也不会涉及到用户的人身安全，进而，该混合动力汽车的使用更为安全。而且，工作电压为48伏的电机系统2中的电机201为小功率型电机，占用空间较小，有利于该混合动力汽车的轻量化。
可选的，为了缓解发动机控制器6处理信号，相应的结构可以是，该混合动力驱动系统还包括中央网关5，如图1所示，中央网关5通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)分别与发动机控制器6、电压转换器401、电机系统2和第一供电装置3电性连接。
其中，中央网关5为信号中转站，在发动机控制器6分别与电机系统2、第一供电装置3、第二供电装置4之间进行信号中转，用以缓解发动机控制器6的处理信号的压力。
在实际应用中，当发动机控制器6通过中央网关5检测到，第一供电装置3 中的电量大于第一预设电量阈值，12伏电池402中的电量大于第二预设电量阈值时，且检测到混合动力汽车的车速满足预设速度时，控制电机系统2驱动混合动力汽车行驶，此时，电机控制器202控制电机201开启驱动模式；当发动机控制器6检测到第一供电装置3的电量低于第一预设电量阈值和/或12伏电池 402的电量低于第二预设电量阈值时，控制电机系统2发电，向第一供电装置3 和/或第二供电装置4充电。
基于上述所述，下面将详细介绍电机系统2协助发动机1的工作过程：
电机系统2的优先启动过程，发动机1通常需要输入外力才可以启动，当启动混合动力汽车时，电机201可以用于启动发动机1。具体的，当用户给混合动力汽车上电之后，发动机控制器6通过中央网关5检测第一供电装置3中48 伏电池的电量、第二供电装置4中的12伏电池402的电量、混合动力汽车的档位状态、发动机1的水温情况等。当第一供电装置3中48伏电池的电量大于第一预设电量阈值，12伏电池402的电量大于第二预设电量阈值，档位在挡时，发动机1的水温满足预设条件等，则发动机控制器6通过中央网关5向电机控制器202发送启动电机201驱动发动机1转动的信号。电机201接收到上述信号之后，启动发动机1工作。当上述条件存在其中一个不满足预设条件时，如发动机1的水温较低的情况下，发动机1通过混合动力汽车中的起动机启动。
当混合动力汽车启动时，电机201可以带动发动机1进行转动，当发动机1 在转速比较合适的情况下喷油点火，这样可以减少发动机1的喷油量，从而可以省油。
电怠速过程，电怠速即混合动力汽车在如等红灯的情况下，电机201带动发动机1空转，发动机1不喷油的状态。具体的，发动机控制器6通过中央网关5检测第一供电装置3的电量、第二供电装置4的电量、混合动力汽车的档位状态、车速状态、制动踏板的状态、油门踏板状态等。当上述条件满足预设条件时，发动机控制器6通过中央网关5向电机控制器202发送让电机201驱动发动机1的信号，电机201接收到该信号之后，带动发动机1空转。
这样，当混合动力汽车处于怠速状态时，电机201带动发动机1进行空转，当发动机1再次驱动混合动力汽车行使时，可以直接在合适的转速下喷油来驱动混合动力汽车行使。因此，发动机1可以在较小的喷油量下，再次驱动混合动力汽车行使，从而可以省油。
纯电驱动过程，当混合动力汽车处于低速行驶时，发动机1停止工作，电机可以用于驱动混合动力汽车行驶。具体的，当混合动力汽车的当前车速小于第一预设速度时，发动机控制器6通过中央网关5检测第一供电装置3的电量、第二供电装置4的电量、混合动力汽车的档位状态、离合器状态、车速状态、制动踏板状态和油门踏板的状态等。当上述条件均满足预设条件时，发动机控制器6控制发动机1停止喷油，发动机控制器6通过中央网关5向电机控制器 202发送让电机201驱动混合动力汽车行驶的信号。电机201接收到该信号之后，单独驱动混合动力汽车行驶，此时，发动机1处于空转状态，不喷油，从而可以省油。
混合驱动中的扭矩分配功能，当混合动力汽车高速行驶时，发动机1和电机201可以共同用于驱动混合动力汽车行驶。具体的，当混合动力汽车高速行驶时，发动机控制器6通过中央网关5检测第一供电装置3的电量大于第一预设电量阈值、第二供电装置4的电量大于第二预设电量阈值，混合动力汽车的当前车速大于第一预设速度，以及混合动力汽车的档位状态、离合器状态、制动踏板的状态、油门踏板的状态等均满足预设条件时。发动机控制器6根据发动机1向外输出的扭矩大小，控制电机系统2中的电机201的输出扭矩大小，使电机201输出的扭矩与发动机1输出的扭矩相耦合之后，共同驱动混合动力汽车的行使。这样，既可以减少发动机1的喷油量，也可以根据混合动力汽车的运行工况，实现扭矩的优化配置，提升混合动力汽车的动力性和经济性。
混合驱动中的电助力功能，当混合动力汽车处于爬坡等需求功率较大的状态，如整车处于急加速等时，此时整车功率需求比较高，单靠发动机1向外输出动力会比较费油。此时，发动机控制器6通过中央网关5检测第一供电装置3 的电量等。当第一供电装置3的电量满足条件时，发动机控制器6通过中央网关5向电机控制器202发送控制电机201向外输出最大扭矩的信号。电机201 接收到该信号之后，向外输出最大扭矩以配合发动机1的工作。此时，发动机1 可以减少喷油量，从而可以省油。
能量回收过程，当混合动力汽车进行制动或者滑行时，电机201可以处于发电状态，将机械能转换为电能储存在第一供电装置3和/或第二供电装置4中。具体的，当混合动力汽车进行制动或者滑行时，发动机控制器6通过中央网关5 检测第一供电装置3的电量、混合动力汽车的档位状态、离合器状态、车速状态、制动踏板状态和油门踏板的状态等。当第一供电装置3和/或第二供电装置4中至少一个的电量处于未满状态，制动踏板处于制动的状态等情况下，发动机控制器6通过中央网关5向电机控制器202发送开启电机201发电模式的信号，电机控制器202接收到上述信号之后，控制电机201发电，并将电能储存在第一供电装置3和/或第二供电装置4中。从而，可以充分利用发动机1的喷油量，减少喷油量的浪费。
电源管理过程，当发动机控制器6通过中央网关5检测到第一供电装置3 的电量低于第一预设电量阈值和/或第二供电装置4中的电池电量低于第二预设电量阈值时，发动机控制器6控制电机201向第一供电装置3和/或第二供电装置4发电。具体的，当中央网关5检测到48伏电池的电量低于第一预设电量阈值，和/或发动机控制器6检测12伏电池的电量低于第二预设电量阈值时，发动机控制器6通过中央网关5向电机控制器202发送控制电机201发电的信号。电机控制器202接收到上述信号之后控制电机201进行发电，并将电能储存在48伏电池，和/或通过电压转换器401将电压降到12伏之后，再将电能输送到 12伏电池中。
行车充电过程，在混合动力汽车行驶过程中，当混合动力汽车行驶所需求的功率较低，且第二供电装置4中12伏电池的电量处于未充满状态时，发动机控制器6可以通过中央网关5，控制电机201向第二供电装置4充电。此过程，如果电机系统2和第一供电装置3等组成的系统出现故障，但是故障不在电机系统2时，为保障整车的正常运行，只需保留电机系统2的发电功能，48伏系统的其它功能可以暂时屏蔽。
反向启动过程，也即是，第二供电装置4反向启动发动机1的过程。具体的，当第一供电装置3中的48伏电池的电量低于第一预设电量阈值时，发动机控制器6控制电压转换器401对12电池的电压进行升压之后，向电机系统2供电，以使电机201启动发动机1，发动机1再驱动电机系统2进行发电，为第一供电装置3充电。
电机201辅助停车过程，当发动机控制器6通过中央网关5检测到混合动力汽车处于怠速，且车速逐渐较低的状态时，发动机控制器6控制发动机1停止喷油，并通过中央网关5控制第一供电装置3停止向电机201供电，此时，混合动力汽车的车轮的惯性力带动发动机1和电机201转动，从而，电机201 有助于整车停车。
本公开实施例中，上述混合动力驱动系统包括发动机、电机系统、第一供电装置、第二供电装置和发动机控制器，其中：电机系统固定在发动机上，且发动机的输出轴与电机系统中电机的输出轴通过传动带相连，使发动机与电机可以进行动力耦合，以驱动混合动力汽车进行使；电机系统分别与第一供电装置、第二供电装置电性连接，可以向第一供电装置和第二供电装置进行充电。该混合动力驱动系统中的电机系统的工作电压为48伏，电机的工作电压也为48 伏，属于小功率型电机，第一供电装置为48伏电池，属于安全电压。这样，即使第一供电装置出现漏电的情况，也不会涉及到用户的人身安全，进而，该混合动力汽车的使用更为安全。
实施例二
本公开该提供了一种混合动力汽车，该混合动力汽车包括实施例一所述的混合动力驱动系统。正如实施例一所述，该混合动力驱动系统包括发动机、电机系统、第一供电装置、第二供电装置和发动机控制器，其中：电机系统固定在发动机上，且发动机的输出轴与电机系统中电机的输出轴通过传动带相连，使发动机与电机可以进行动力耦合，以驱动混合动力汽车进行使；电机系统分别与第一供电装置、第二供电装置电性连接，可以向第一供电装置和第二供电装置进行充电。该混合动力驱动系统中的电机系统的工作电压为48伏，电机的工作电压也为48伏，属于小功率型电机，第一供电装置为48伏电池，属于安全电压。这样，即使第一供电装置出现漏电的情况，也不会涉及到用户的人身安全，进而，该混合动力汽车的使用更为安全。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由上面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统包括发动机、电机系统、第一供电装置、第二供电装置和发动机控制器，其中：
所述电机系统固定在所述发动机上，且所述发动机的输出轴与所述电机系统中电机的输出轴通过传动带相连；
所述电机系统分别与所述第一供电装置、第二供电装置电性连接，其中，所述电机系统的工作电压为48伏，所述第一供电装置是48伏电池；
所述发动机控制器分别与所述发动机、所述第一供电装置、所述第二供电装置、电机系统电性连接；
所述发动机控制器，用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且混合动力汽车的当前状态满足预设条件时，控制所述电机系统驱动所述混合动力汽车行驶；当检测到所述第一供电装置的当前电量低于第一预设电量阈值和/或所述第二供电装置的当前电量低于第二预设电量阈值时，控制所述发动机驱动所述电机系统向所述第一供电装置和/或所述第二供电装置充电；
所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，以及混合动力汽车的档位状态、离合器状态、制动踏板的状态、油门踏板的状态均满足预设条件，且混合动力汽车的当前车速大于第一预设速度时，使所述电机系统输出的扭矩与所述发动机输出的扭矩相耦合之后，控制所述发动机和所述电机系统共同驱动所述混合动力汽车；
所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且所述混合动力汽车处于空档状态时，控制所述电机系统驱动所述发动机空转。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述第二供电装置包括电压转换器和12伏电池；
所述电压转换器分别与所述12伏电池、所述电机系统电性连接。
3.根据权利要求2所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统还包括中央网关；
所述中央网关分别与所述发动机控制器、所述电压转换器、所述电机系统和所述第一供电装置电性连接。
4.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且混合动力汽车启动时，控制所述电机系统启动所述发动机。
5.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器，还用于当检测到所述第一供电装置的当前电量高于第一预设电量阈值，所述第二供电装置的当前电量高于第二预设电量阈值，且所述混合动力汽车的当前车速小于第一预设速度时，控制所述发动机停止工作，并控制所述电机系统单独驱动所述混合动力汽车行驶。
6.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器，还用于当检测到所述混合动力汽车处于制动状态时，控制所述电机系统向所述第一供电装置和/或所述第二供电装置发电。
7.根据权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器，还用于当检测到所述混合动力汽车处于滑行状态时，控制所述电机系统向所述第一供电装置和/或所述第二供电装置发电。
8.一种混合动力汽车，其特征在于，所述混合动力汽车包括权利要求1-7任一项所述的混合动力驱动系统。
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