CN107791822A - 一种混合动力驱动系统及汽车驱动的控制方法 - Google Patents

一种混合动力驱动系统及汽车驱动的控制方法 Download PDF

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束梅珍
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Abstract

本发明公开了一种混合动力驱动系统及汽车驱动的控制方法,属于汽车领域。该系统包括:行星齿轮系,与其第一传动端顺次传动联接的第一齿轮组件、电动机;与第二传动端传动联接的第二齿轮组件,第二齿轮组件与车轮传动联接;与第三传动端顺次传动联接的第三齿轮组件、第一离合器、第四齿轮组件的第四传动端、发动机;与第四齿轮组件的第五传动端传动联接的发电机;制动第三传动端的制动器;连接第二传动端和第三传动端的第二离合器;顺次电连接至电动机的电池、逆变器,逆变器与发电机电连接;整车控制器,用于控制电动机、发动机、电池、发电机、制动器、第一离合器、第二离合器的工作状态,以在不产生动力中断和冲击实现各个模式驱动的切换。

Description

一种混合动力驱动系统及汽车驱动的控制方法
技术领域
本发明涉及汽车领域,特别涉及一种混合动力驱动系统及汽车驱动的控制方法。
背景技术
传统汽车依靠燃烧化石燃料(如汽油、柴油等)为发动机提供动力,其排出的尾气会对环境造成污染,不符合节能、环保的要求。因此,需要通过电能等无污染的新能源来替代化石燃料为汽车提供动力。但是以电能为能源的纯电动汽车续航里程较短,配套设施还不完善,短期内难以广泛应用。而将化石燃料与电能接合起来使用的混合动力驱动系统,既能缓解化石燃料的危机,又能弥补纯电动汽车的缺陷。在混合动力驱动系统应用于汽车驱动中时,各种动力输出模式的控制及切换是控制混合动力驱动系统的关键,在切换过程中,动力是否产生中断和冲击,直接影响驾驶性和动力性。基于上述,提供一种切换过程中动力不产生中断和冲击的混合动力驱动系统或者控制汽车驱动的方法是十分必要的。
现有技术提供了一种混合动力驱动系统,包括:发动机、第一离合器、变速组件、电动机、电池。其中,发动机通过传动轴顺次与第一离合器、电动机、变速组件、车轮传动联接。变速组件可以将动力传递给车轮,并且可以调整传动比(始端主动轮与末端从动轮的角速度或转速的比值)。电池通过电缆与电动机电连接。在应用时,通过调整第一离合器的断开、接合状态,来使该系统处于纯电动模式和混合动力模式。当第一离合器断开时,为纯电动模式,此时仅由电池为电动机提供动力,电动机将动力传递给变速组件和车轮,以驱动车轮转动。当第一离合器接合时,为混合动力模式,此时发动机和电动机同时提供动力,通过变速组件将动力传递给车轮,以驱动车轮转动。
发明人发现现有技术至少存在以下问题:
现有技术提供的混合动力驱动系统在应用时实现的驱动模式少,且在模式切换过程中,动力容易产生中断和冲击,影响驾驶性和动力性。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供了一种混合动力驱动系统及汽车驱动的控制方法,可解决驱动模式少,且在切换过程中,动力容易产生中断和冲击,影响驾驶性和动力性的问题。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种混合动力驱动系统,所述系统包括:行星齿轮系,所述行星齿轮系包括:第一传动端、第二传动端、第三传动端;
与所述第一传动端顺次传动联接的第一齿轮组件、电动机;
与所述第二传动端传动联接的第二齿轮组件,所述第二齿轮组件与车轮传动联接;
与所述第三传动端顺次传动联接的第三齿轮组件、第一离合器、第四齿轮组件,所述第四齿轮组件包括:第四传动端、第五传动端;
分别与所述第四传动端、第五传动端传动联接的发动机、发电机;
用于制动所述第三传动端的制动器;
用于连接所述第二传动端和所述第三传动端的第二离合器;
顺次电连接至所述电动机的电池、逆变器,所述逆变器还与所述发电机电连接;
所述系统还包括:整车控制器,用于控制所述电动机、所述发动机、所述电池、所述发电机、所述制动器、所述第一离合器、所述第二离合器的工作状态,以分别实现纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
在一种可能的设计中,所述系统还包括:同时与所述整车控制器连接的电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器;
所述整车控制器分别接收所述电池剩余电量检测器、所述档位检测器、所述制动踏板检测器、所述油门踏板的开度和加速度检测器、所述车速检测器发送的信号进行处理,并根据处理结果控制所述电动机、所述发动机、所述电池、所述发电机、所述制动器、所述第一离合器、所述第二离合器的工作状态。
在一种可能的设计中,所述第一齿轮组件包括:相啮合的第一齿轮和第二齿轮;
所述第一齿轮和所述第二齿轮通过传动轴分别与所述电动机、所述第一传动端传动联接。
在一种可能的设计中,所述行星齿轮系包括:太阳轮、多个行星轮、行星轮架、齿圈;
所述多个行星轮同时与所述太阳轮的外圆齿、所述齿圈的内圆齿啮合,且所述多个行星轮可转动地设置在所述行星轮架上;
所述太阳轮、所述行星轮架、所述齿圈分别作为所述第一传动端、所述第二传动端、所述第三传动端。
在一种可能的设计中,所述第二齿轮组件包括:相啮合的第三齿轮和第四齿轮;
所述第三齿轮、所述第四齿轮通过传动轴分别与所述行星轮架、所述车轮传动联接;
所述第三齿轮组件包括:与所述齿圈的外圆齿啮合的第五齿轮;
所述第四齿轮组件包括:相啮合的第六齿轮和第七齿轮;
所述第六齿轮和所述第七齿轮分别作为所述第四传动端、所述第五传动端。
第二方面,本发明实施例还提供了一种汽车驱动的控制方法,所述方法应用于上述系统,所述方法包括:纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
在一种可能的设计中,所述纯电动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量大于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度小于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度小于等于预设加速度阈值时,
所述整车控制器控制发动机不工作,第一离合器断开,第二离合器断开,制动器制动,电池为电动机供电,通过所述电池、所述电动机驱动车轮转动;
或者,所述整车控制器控制所述发动机不工作,所述第一离合器断开,所述第二离合器接合,所述制动器不工作,所述电池为所述电动机供电,通过所述电池、所述电动机驱动所述车轮转动。
在一种可能的设计中,所述混合并联驱动模式控制包括:
整车控制器分别接收档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且所述整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
所述整车控制器控制发动机工作,第一离合器接合,第二离合器接合,制动器不工作,电池为电动机供电,通过所述发动机、所述电池、所述电动机共同驱动车轮转动;
或者,所述整车控制器控制所述发动机工作,所述第一离合器接合,所述第二离合器断开,所述制动器不工作,所述电池为所述电动机供电,通过所述发动机、所述电池、所述电动机共同驱动所述车轮转动。
在一种可能的设计中,所述混合串联驱动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度在预设开度下限阈值和预设开度上限阈值之间,油门踏板的加速度在下限预设加速度阈值和上限预设加速度阈值之间,且所述整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
所述整车控制器控制发动机工作,第一离合器断开,第二离合器断开,制动器制动,所述发动机驱动发电机发电,以与电池共同为电动机供电,通过所述发动机、所述发电机、所述电池共同为所述电动机供电,以驱动车轮转动;
或者,所述整车控制器控制所述发动机工作,所述第一离合器断开,所述第二离合器接合,所述制动器不工作,所述发动机驱动所述发电机发电,以与所述电池共同为所述电动机供电,通过所述发动机、所述发电机、所述电池共同为所述电动机供电,以驱动所述车轮转动。
在一种可能的设计中,所述纯发动机模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值时,
所述整车控制器控制发动机工作,第一离合器接合,第二离合器接合,制动器不工作,电池不为电动机供电,通过所述发动机驱动车轮转动。
在一种可能的设计中,所述行车充电模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且所述整车控制器获取的整车功率需求小于等于预设功率阈值时,
所述整车控制器控制发动机工作,第一离合器接合,第二离合器接合,制动器不工作,电池不为电动机供电,所述发动机将一部分动力传递至发电机,驱动所述发电机发电,所述发电机将电能储存在电池中,所述发动机的剩余动力驱动车轮转动。
在一种可能的设计中,所述再生制动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的电池剩余电量信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号、车速信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,油门踏板松开,制动踏板的制动信号小于预设制动阈值,车速大于等于预设车速阈值时,
所述整车控制器控制制动器制动,第一离合器断开,第二离合器断开,车轮将机械能传递给电动机,所述电动机将获取的机械能转换电能,并存储在电池中;
或者,所述整车控制器控制所述制动器不工作,所述第一离合器断开,所述第二离合器接合,所述车轮将机械能传递给所述电动机,所述电动机将获取的机械能转换电能,并存储在所述电池中。
在一种可能的设计中,所述驻车发电模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号并处理:
当所述电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,且档位为驻车档时,
所述整车控制器控制发动机工作,第一离合器断开,所述发动机驱动发电机发电,所述发电机将电能储存在电池中。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明实施例提供的混合动力驱动系统,能够在汽车驱动中实现纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制等多种模式,以高效利用发动机和电池,降低能耗。并且,通过整车控制器根据接收的电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的信号,并处理后,控制电动机、发动机、电池、发电机、制动器、第一离合器、第二离合器的工作状态,来实现上述驱动模式的方法,使各个驱动模式在切换过程中,不会产生动力中断和冲击,驾驶性和动力性好。此外,该混合动力驱动系统还具有结构简单的特点,可规模化推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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是本发明实施例提供的混合动力驱动系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的第一种纯电动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图3是本发明实施例提供的第二种纯电动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图4是本发明实施例提供的第一种混合并联驱动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图5是本发明实施例提供的第二种混合并联驱动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图6是本发明实施例提供的第一种混合串联驱动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图7是本发明实施例提供的第二种混合串联驱动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图8是本发明实施例提供的纯发动机模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图9是本发明实施例提供的第一种再生制动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图10是本发明实施例提供的第二种再生制动模式控制行星齿轮系的杠杆原理图;
图11为本发明实施例提供的混合动力驱动系统的控制方法的流程示意图。
附图标记分别表示:
1 行星齿轮系,
101 太阳轮,
102 行星轮,
103 行星轮架,
104 齿圈,
2 第一齿轮组件,
201 第一齿轮,
202 第二齿轮,
3 电动机,
4 第二齿轮组件,
401 第三齿轮,
402 第四齿轮,
5 第三齿轮组件,
501 第五齿轮,
6 第一离合器,
7 第四齿轮组件,
701 第六齿轮,
702 第七齿轮,
8 发动机,
9 发电机,
10 制动器,
11 第二离合器,
12 电池,
13 逆变器,
C 车轮,
R 齿圈,
C 行星轮架,
S 太阳轮。
具体实施方式
除非另有定义,本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面,本发明实施例提供了一种混合动力驱动系统,如附图1所示,该系统包括:行星齿轮系1,行星齿轮系1包括:第一传动端、第二传动端、第三传动端;与第一传动端顺次传动联接的第一齿轮组件2、电动机3;与第二传动端传动联接的第二齿轮组件4,第二齿轮组件4与车轮C传动联接;与第三传动端顺次传动联接的第三齿轮组件5、第一离合器6、第四齿轮组件7,第四齿轮组件7包括:第四传动端、第五传动端;分别与第四传动端、第五传动端传动联接的发动机8、发电机9;用于制动第三传动端的制动器10;用于连接第二传动端和第三传动端的第二离合器11;顺次电连接至电动机3的电池12、逆变器13,逆变器13还与发电机9电连接。
该系统还包括:整车控制器,用于控制电动机3、发动机8、电池12、发电机9、制动器10、第一离合器6、第二离合器11的工作状态,以分别实现纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
需要说明的是,制动器10用于制动第三传动端,当第三传动端被制动后,第一传动端和第二传动端之间的动力传输路径连通。当制动器10不工作时,需要向第一传动端、第三传动端同时输入动力,才能使动力传递至第二传动端、车轮C。当第二离合器11接合时,第二传动端和第三传动端合为一个整体。
以下就本发明实施例提供的混合动力驱动系统的控制汽车驱动的方法给予简单的描述:
(一)纯电动模式
纯电动模式控制包括:整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:当电池剩余电量大于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度小于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度小于等于预设加速度阈值时,
整车控制器控制发动机8不工作,第一离合器6断开,第二离合器11断开,电池12为电动机3供电,制动器10制动。动力由电动机3顺次传递至第一齿轮组件2、行星齿轮系1的第一传动端、第二传动端、第二齿轮组件4、车轮C,即通过电池12、电动机3驱动车轮C转动。
或者,整车控制器控制发动机8不工作,第一离合器6断开,第二离合器11接合,电池12为电动机3供电,制动器10不工作。动力由电动机3顺次传递至第一齿轮组件2、行星齿轮系1的第一传动端、第二传动端和第三传动端整体、第二齿轮组件4、车轮C,即通过电池12、电动机3驱动车轮C转动。
(二)混合并联驱动模式
混合并联驱动模式控制包括:整车控制器分别接收档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:当档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11接合,电池12为电动机3供电,制动器10不工作。动力由电动机3顺次传递至第一齿轮组件2、行星齿轮系1的第一传动端、第二传动端和第三传动端整体,与此同时,发动机8将动力顺次传递至第四齿轮组件7、第一离合器6、第三齿轮组件5、行星齿轮系1的第二传动端和第三传动端整体,以与电动机3传递至第二传动端和第三传动端整体的动力耦合,然后该耦合动力传递至第二齿轮组件4、车轮C,即通过发动机8、电池12、电动机3共同驱动车轮C转动。
或者,整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11断开,电池12为电动机3供电,制动器10不工作,电动机3的动力顺次传递至第一齿轮组件2、行星齿轮系1的第一传动端、第二传动端,与此同时,发动机8的动力顺次传递至第四齿轮组件7、第一离合器6、第三齿轮组件5、第三传动端、第二传动端,以与电动机3传递至第二传动端的动力耦合,然后该耦合动力传递至第二齿轮组件4、车轮C,即通过发动机8、电池12、电动机3共同驱动车轮C转动。
(三)混合串联驱动模式
混合串联驱动模式控制包括:整车控制器分别接收电池电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度在预设开度下限阈值和预设开度上限阈值之间,油门踏板的加速度在预设加速度下限阈值和预设加速度上限阈值之间,且整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6断开,第二离合器11断开,制动器10制动,发动机8驱动发电机9发电,以与电池12共同为电动机3供电。发动机8的动力通过第四齿轮组件7传递给发电机9,以驱动发电机9发电,发电机9将电能通过逆变器13储存在电池12中,并为电动机3供电。电动机3将动力顺次传递至第一齿轮组件2、行星齿轮系1的第一传动端、第二传动端、第二齿轮组件4、车轮C,即通过发动机8、发电机9、电池12共同为电动机3供电,以驱动车轮C转动。
或者,整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6断开,第二离合器11接合,发动机8驱动发电机9发电,以与电池12共同为电动机3供电,制动器10不工作。发动机8的动力顺次传递至第四齿轮组件7、发电机9,以驱动发电机9发电,发电机9将电能通过逆变器13储存在电池12中,并为电动机3供电,电动机3将动力顺次传递至第一齿轮组件2、行星齿轮系1的第一传动端、第二传动端和第三传动端整体、第二齿轮组件4、车轮C,即通过发动机8、发电机9、电池12共同为电动机3供电,以驱动车轮C转动。
(四)纯发动机模式
纯发动机模式控制包括:整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11接合,制动器10不工作,电池12不为电动机3供电。发动机8将动力顺次传递至第四齿轮组件7、第一离合器6、第三齿轮组件5、行星齿轮系1的第二传动端和第三传动端整体、第二齿轮组件4、车轮C,即通过发动机8驱动车轮C转动。
(五)行车充电模式
行车充电模式控制包括:整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且整车控制器获取的整车功率需求小于等于预设功率阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11接合,电池12不为电动机3供电,制动器10不工作。发动机8将一部分动力顺次传递至第四齿轮组件7的第五传动端、发电机9,以驱动发电机9发电,发电机9将电能储存在电池12中。发动机8将剩余动力顺次传递至第四齿轮组件7的第四传动端、第一离合器6、第三齿轮组件5、第二传动端和第三传动端整体、第二齿轮组件4、车轮C。即发动机8将一部分动力传递至发电机9,驱动发电机9发电,发电机9将电能储存在电池12中,发动机8的剩余动力驱动车轮C转动。
(六)再生制动模式
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的电池剩余电量信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号、车速信号并处理:当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,油门踏板松开,制动踏板的制动信号小于预设制动阈值,车速大于等于预设车速阈值时,
整车控制器控制制动器10制动,第一离合器6断开,第二离合器11断开。车轮C将动力顺次传递至第二齿轮组件4、行星齿轮系1的第二传动端、第一传动端、第一齿轮组件2、电动机3,电动机3将获取的机械能转换为电能,并储存在电池12中。
或者,整车控制器控制制动器10不工作,第一离合器6断开,第二离合器11接合。车轮C将动力顺次传递至第二齿轮组件4、行星齿轮系1的第二传动端和第三传动端整体、第一传动端、第一齿轮组件2、电动机3,电动机3将获取的机械能转换为电能,并储存在电池12中。
(七)驻车发电模式
驻车发电模式控制包括:整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号并处理:当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,且档位为驻车档时,整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6断开,发动机8驱动发电机9发电,发电机9将电能储存在电池12中。
本发明实施例提供的混合动力驱动系统,能够在汽车驱动中实现纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制等多种模式,以高效利用发动机8和电池12,降低能耗。并且,通过整车控制器根据接收的电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的信号,并处理后,控制电动机3、发动机8、电池12、发电机9、制动器10、第一离合器6、第二离合器11的工作状态,来实现上述驱动模式的方法,使各个驱动模式在切换过程中,不会产生动力中断和冲击,驾驶性和动力性好。此外,该混合动力驱动系统还具有结构简单的特点,可规模化推广应用。
本发明实施例提供的系统还包括:同时与整车控制器连接的电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器;
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的信号进行处理,并根据处理结果控制电动机3、发动机8、电池12、发电机9、制动器10、第一离合器6、第二离合器11的工作状态,以分别实现纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
通过整车控制器接收上述各个检测器发送的信号进行处理,并根据处理结果分别实现上述多种控制模式的方式,便于高效利用发动机和电动机,而且在各模式控制切换过程中,不会产生动力中断和冲击,驾驶性和动力性好。
具体地,电池12上安装有电池剩余电量检测器,电池剩余电量检测器用于检测电池12的电荷剩余电量(英文名称State of Charge,缩写为SOC),且电池剩余电量检测器将获取的电池剩余电量信号发送给整车控制器,整车控制器接收电池剩余电量信号后并处理,得到电池剩余电量,并将该电池剩余电量与预设阈值进行比较。
档或者不同档位上安装有档位检测器,当档处于不同的档位时,档位检测器(例如传感器)将检测到的档位信号发送给整车控制器,整车控制器接收并处理该档位信号,确定档所处位置,例如档为驱动档。
制动踏板上安装有制动踏板检测器(例如传感器),制动踏板检测器可以检测制动踏板是否松开,以及制动踏板制动的大小,制动踏板检测器将检测到的制动踏板状态信号发送给整车控制器,整车控制器接收该制动踏板状态信号,并判断制动踏板的状态,如制动踏板松开,制动踏板制动的大小。
油门踏板上安装有用于检测油门踏板开度和加速度的检测器,该检测器可以是一个用于同时检测油门踏板开度和油门踏板加速度的检测器,也可以是两个分别用于检测油门踏板开度和油门踏板加速度的检测器。整车控制器接收该一个或者两个检测器发送的油门踏板的开度信号和加速度信号并处理,然后将获取的油门踏板的开度和加速度分别与预设开度阈值和预设加速度阈值进行比较。
车速检测器设置在车轮上,用于检测车速。整车功率需求为整车控制器通过自身程序计算得到。
整车控制器结合判断得到的电池剩余电量大小、档位位置、制动踏板的状态、油门踏板的开度和加速度、车速大小,以及整车功率需求,控制第一离合器6、制动器10、电动机3、发电机9、发动机8的工作状态,进而使汽车实现上述多种驱动模式。
在实际应用中,每个驱动模式中均可以实现多种速比的切换,通过不同速比的切换,使驱动力不中断,且稳定输出,保证良好的驾驶性和动力性。其中,速比为输出的转速与输入的转速之比,速比也可以称为传动比,两个相互啮合的齿轮之间的速比关系为:
式中,n0为主动轮的转速,n′为从动轮的转速,z0为主动轮的齿数,z′为从动轮的齿数。
在本发明实施例中,第一齿轮组件2可以设置为多种结构形式,在基于结构简单,安装紧凑,成本低廉的前提下,如附图1所示,第一齿轮组件2包括:相啮合的第一齿轮201和第二齿轮202;第一齿轮201和第二齿轮202通过传动轴分别与电动机3、第一传动端传动联接。
动力可以由电动机3顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、行星齿轮系1的第一传动端,动力可沿相反路径传递,在此不再赘述。
行星齿轮系1可以设置为多种结构形式,在基于结构简单的前提下,如附图1所示,行星齿轮系1包括:太阳轮101、多个行星轮102、行星轮架103、齿圈104;多个行星轮102同时与太阳轮101的外圆齿、齿圈104的内圆齿啮合,且多个行星轮102可转动地设置在行星轮架103上;太阳轮101、行星轮架103、齿圈104分别作为第一传动端、第二传动端、第三传动端。
对于单排行星齿轮系必须将太阳轮101、齿圈104和行星轮架103三个元件中的一个加以固定,或者将某两个元件相互连接在一起,输入与输出才能获得一定的传动比。改变各元件的运动状态,可获得多个传动比。单排行星齿轮系的传动比可以通过以下公式计算得到:
n1+an2(1+a)×n3=0
其中,n1为太阳轮101转速,n2为齿圈104转速,n3为行星轮架103转速,a=齿圈104齿数与太阳轮101齿数之比。
单排行星齿轮系的传动比也可以通过杠杆图法(矢量图法)计算传动比。其中,杠杆图可以通过以下方法制得:
在横线上由左至右顺次确定R、C、S三点,这三点分别代表齿圈104、行星轮架103、太阳轮101,且要求CR=1(单位),CS=a。然后分别作R、C、S三点的垂线,并使三条垂线同时位于横线的上方。三条垂线分别为矢量n1、n2、n3,n1、n2、n3分别代表太阳轮101转速、行星轮架103转速、齿圈104转速。输入元件的矢量线端点与制动元件点的连线与输出元件竖直线段的交点所确定的矢量线即为输出元件的矢量。
通过设置制动器10,可以将齿圈104固定,以便于太阳轮101与行星轮架103之间的动力传输路径连通。通过设置第二离合器11,便于使行星轮架103与齿圈104接合为一个整体,太阳轮101的动力可以传递至多个行星轮102、行星轮架103和齿圈104整体。
当制动器10制动(接合)时,动力可由电动机3顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101、多个行星轮102、行星轮架103、第二齿轮组件4、车轮C。当制动器10断开时,来自发动机8的动力可由第三齿轮组件5传递至齿圈104、多个行星轮102,来自电动机3的动力可顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101、多个行星轮102,以与来自发动机8的动力耦合,然后传递至行星轮架103、第二齿轮组件4、车轮C。同理,动力可沿反向路径传递。
第二齿轮组件4、第三齿轮组件5、第四齿轮组件7的结构均可以分别设置为多种形式,在基于结构简单的前提下,如附图1所示,第二齿轮组件4包括:相啮合的第三齿轮401和第四齿轮402;第三齿轮401、第四齿轮402通过传动轴分别与行星轮架103、车轮C传动联接;第三齿轮组件5包括:与齿圈104的外圆齿啮合的第五齿轮501;第四齿轮组件7包括:相啮合的第六齿轮701和第七齿轮702;第六齿轮701和第七齿轮702分别作为第四传动端、第五传动端。
动力由行星轮架103可以传递至第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,也可以沿相反路径传递。动力可由发动机8传递至第六齿轮701,一部分动力传递至第七齿轮702、发电机9,剩余部分动力传递第一离合器6、第五齿轮501、齿圈104。
第二方面,本发明实施例还提供了一种汽车驱动的控制方法,该方法应用于上述系统,该方法包括:纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
本发明实施例提供的控制汽车驱动的方法,能够使上述多个驱动模式在切换过程中,不会产生动力中断和冲击,驾驶性和动力性好。并且,上述多个驱动模式的配合使用,可高效利用发动机8和电池12,降低能耗。
(一)纯电动模式控制
纯电动模式控制为仅采用电池12为车轮C提供动力源,可在电池剩余电量充足的条件下使用。具体地,纯电动模式通过以下方法来实现:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量大于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度小于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度小于等于预设加速度阈值时,
整车控制器控制发动机8不工作,第一离合器6断开,第二离合器11断开,制动器10制动,电池12为电动机3供电,通过电池12、电动机3驱动车轮C转动;
或者,整车控制器控制发动机8不工作,第一离合器6断开,第二离合器11接合,制动器10不工作,电池12为电动机3供电,通过电池12、电动机3驱动车轮C转动。
具体地,当汽车上电后,电池剩余电量检测器判断当前电池SOC的状态并将信号发送给整车控制器,整车控制器处理该信号后,当电池SOC大于等于预设剩余电量阈值时,则整车控制器进入下一步判断。当电池SOC满足要求时,整车控制器接收档位检测器发送的档位信号并处理,当档位为驱动档时,整车控制器进入下一步判断。整车控制器接收制动踏板检测器发送的制动踏板状态信号并处理,当制动踏板松开时,整车控制器进入下一步判断。整车控制器接收油门踏板的开度和加速度检测器发送的信号并处理,当油门踏板的开度小于等于预设加速度阈值时,整车控制器进入下一步判断。整车控制器接收油门踏板的开度和加速度检测器发送的信号并处理,当油门踏板的加速度小于等于设于加速度阈值时,整车控制器控制各个元件的工作状态。
在上述第一种纯电动驱动模式中,动力的传输路径为:动力由电动机3顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101、多个行星轮102,由于制动器10制动,所以动力可由多个行星轮102顺次传递至行星轮架103、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。在该模式中,如附图2所示,制动器10制动齿圈104,齿圈104的转速为0,动力由太阳轮101(电动机3)高转速输入,由行星轮架103低转速输出。
在第二种纯电动驱动模式控制中,动力传输路径为:动力由电动机3顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101、多个行星轮102,由于制动器10不工作,第二离合器11接合,使齿圈104和行星轮架103接合为一个整体,所以动力可由多个行星轮102顺次传递至齿圈104和行星轮架103、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。在该模式中,如附图3所示,齿圈104、行星轮架103、太阳轮101的转速相同。
上述两种纯电动驱动模式具有两种不同的传动比,即可以形成两个档位,应用于不同的驱动工况,有利于汽车的动力性和经济性。第一种纯电动驱动模式可以低速驱动汽车行驶,第二种纯电动驱动模式可以高速驱动汽车行驶。另外,当电动机3反向转动时,可以实现纯电动驱动模式下的倒车模式。
(二)混合并联驱动模式
混合并联驱动模式可以理解为发动机8与电动机3并联驱动车轮C转动。具体地,混合并联驱动模式控制包括:
整车控制器分别接收档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11接合,制动器10不工作,电池12为电动机3供电,通过发动机8、电池12、电动机3共同驱动车轮C转动;
或者,整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11断开,制动器10不工作,电池12为电动机3供电,通过发动机8、电池12、电动机3共同驱动车轮C转动。
在第一种混合并联驱动模式控制中,动力传输路径为:电动机3将动力顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101、多个行星轮102、行星轮架103。与此同时,发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701、第一离合器6、第五齿轮501,由于第二离合器11接合,制动器10不工作,所以齿圈104和行星轮架103合为一个整体,动力由第五齿轮501传递至齿圈104和行星轮架103整体,即电动机3和发动机8的动力在齿圈104和行星轮架103整体处耦合,然后该耦合动力顺次传递至第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。在该模式中,如附图4所示,齿圈104、行星轮架103、太阳轮101的转速相同。
在第二种混合并联驱动模式制动中,动力传输路径为:电动机3将动力顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101、多个行星轮102。与此同时,发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701、第一离合器6、第五齿轮501、齿圈104、多个行星轮102,即电动机3和发动机8的动力在多个行星轮102处耦合,然后该耦合动力顺次传递至行星轮架103、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。
在该模式中,如附图5所示,齿圈104和太阳轮101均可作为动力输入端,通过该杠杆图可以得出:在行星轮架103转速保持不变时,齿圈104(发动机8)的转速可以在①与②之间进行调节,以优化发动机8的工况,提高燃油的经济性。
在上述两种模式中,整车控制器根据检测到发动机8的运行状态,判断发动机8工作在燃油消耗较低区域时,使发动机8将多余的动力用来驱动发电机9发电,发电机9通过逆变器13为电动机3供电。当整车控制器检测到电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值时,整车控制器控制电池12不放电,仅由发电机9通过逆变器13为电动机3供电,且发电机9将多余的电能储存在电池12中。
上述两种混合并联驱动模式控制具有两种不同的传动比,即可以形成两个档位,应用于不同的驱动工况,有利于汽车的动力性和经济性。第一混合并联驱动模式控制可以低速驱动汽车行驶,第二种混合并联驱动模式控制可以高速驱动汽车行驶。另外,当电动机3反向转动时,可以实现混合并联驱动模式下的倒车模式。
(三)混合串联驱动模式
混合串联驱动模式可以理解为发动机8的动力和电动机3的动力串联。具体地,混合串联驱动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度在预设开度下限阈值和预设开度上限阈值之间,油门踏板的加速度在预设加速度下限阈值和预设加速度上限阈值之间,且整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6断开,第二离合器11断开,制动器10制动,发动机8驱动发电机9发电,以与电池12共同为电动机3供电,通过发动机8、发电机9、电池12共同为电动机3供电,以驱动车轮C转动;
或者,整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6断开,第二离合器11接合,制动器10不工作,发动机8驱动发电机9发电,以与电池12共同为电动机3供电,通过发动机8、发电机9、电池12共同为电动机3供电,以驱动车轮C转动。
具体地,在第一种混合串联驱动模式控制中,动力传输路径为:发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701、第七齿轮702、发电机9,以驱动发电机9发电,发电机9和电池12共同为电动机3供电,电动机3将动力顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101,由于制动器10制动,所以动力可由太阳轮101顺次传递至多个行星轮102、行星轮架103、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。在该模式中,如附图6所示,齿圈104被制动,转速为0,行星轮架103(输出)的转速小于太阳轮101(输入)的转速。
在第二混合串联驱动模式控制中,动力传输路径为:发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701、第七齿轮702、发电机9,以驱动发电机9发电,发电机9和电池12共同为电动机3供电,电动机3将动力顺次传递至第一齿轮201、第二齿轮202、太阳轮101,由于制动器10不工作,第二离合器11接合,使齿圈104与行星轮架103合为一个整体,所以动力可由太阳轮101顺次传递至齿圈104与行星轮架103整体、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。在该模式中,如附图7所示,齿圈104、行星轮架103、太阳轮101的转速相等。
上述两种混合串联驱动模式控制具有两种不同的传动比,即可以形成两个档位,应用于不同的驱动工况,有利于汽车的动力性和经济性。第一混合串联驱动模式控制可以低速驱动汽车行驶,第二种混合串联驱动模式控制可以高速驱动汽车行驶。另外,当电动机3反向转动时,可以实现混合串联驱动模式下的倒车模式。
在上述两种混合串联驱动模式控制中,发电机9所发的电足够用于使电动机3工作时,整车控制器将控制使电池12不供电。当发电机9所发的剩余电量除了足够用于使电动机3工作外,还有多余的剩余电量,可以通过逆变器13存储在电池12中。
(四)纯发动机模式
纯发动机模式控制及仅采用发动机8驱动车轮C转动。具体地,纯发动机模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11接合,制动器10不工作,电池12不为电动机3供电,通过发动机8驱动车轮C转动。
具体地,当汽车上电后,电池剩余电量检测器判断当前电池SOC的状态并将信号发送给整车控制器,整车控制器处理该信号后,当电池SOC小于等于预设剩余电量阈值时,则整车控制器进入下一步判断。当电池SOC满足要求时,整车控制器接收档位检测器发送的档位信号并处理,当档位为驱动当时,整车控制器进入下一步判断。整车控制器接收制动踏板检测器发送的制动踏板状态信号并处理,当制动踏板松开时,整车控制器进入下一步判断。整车控制器接收油门踏板的开度和加速度检测器发送的信号并处理,当油门踏板的开度大于等于预设加速度阈值时,整车控制器进入下一步判断。整车控制器接收油门踏板的开度和加速度检测器发送的信号并处理,当油门踏板的加速度大于等于设于加速度阈值时,整车控制器控制各个元件的工作状态。
在纯发动机模式控制中,动力传输路径为:发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701、第一离合器6、第五齿轮501,由于第二离合器11接合,齿圈104与行星轮架103接合为一个整体,所以动力由第五齿轮501传递至齿圈104与行星轮架103整体、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。如附图8所示,在该模式中,齿圈104、行星架、电动机3的转速相等。
整车控制器根据汽车的功率需求,当汽车所需求的功率小于预设功率阈值时,发动机8多余的动力驱动发电机9发电,并通过逆变器13储存在电池12中。
(五)行车充电模式
行车充电模式即在行驶过程中,通过发动机8来充电,与纯发动机模式控制类似。具体地,行车充电模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且整车控制器获取的整车功率需求小于等于预设功率阈值时,
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6接合,第二离合器11接合,制动器10不工作,电池12不为电动机3供电,发动机8将一部分动力传递至发电机9,驱动发电机9发电,发电机9将电能储存在电池12中,发动机8的剩余动力驱动车轮C转动。
在行车充电模式控制中,动力传输路径为:发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701,其中一部分动力传递至第七齿轮702、发电机9,以驱动发电机9发电,剩余部分动力顺次传递至第一离合器6、第五齿轮501,由于第二离合器11接合,齿圈104与行星轮架103合成为一个整体,所以动力由第五齿轮501传递至齿圈104与行星轮架103整体、第三齿轮401、第四齿轮402、车轮C,以驱动车轮C转动。
该模式在汽车行驶过程中对电池12进行充电,以充分、高效利用发动机8的动力。
(六)再生制动模式
再生制动模式控制可以对制动能量或者滑行能量进行回收。具体地,再生制动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的电池剩余电量信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号、车速信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,油门踏板松开,制动踏板的制动信号小于预设制动阈值,车速大于等于预设车速阈值时,
整车控制器控制制动器10制动,第一离合器6断开,第二离合器11断开,车轮C将机械能传递给电动机3,电动机3将获取的机械能转换电能,并存储在电池12中;
或者,整车控制器控制制动器10不工作,第一离合器6断开,第二离合器11接合,车轮C将机械能传递给电动机3,电动机3将获取的机械能转换电能,并存储在电池12中。
在上述模式中,当电池SOC状态小于等于预设剩余电量阈值时,整车控制器进入下一步的判断。当整车控制器检测到油门踏板松开且制动踏板松开时,整车进入滑行模式,此时整车控制器检测当前车速,当车速大于等于预设车速阈值时,整车进入滑行能量回收模式。当整车控制器检测到油门踏板松开且制动踏板信号小于等于阈值时,整车进入再生制动模式。
在第一种再生制动模式控制中,动力传输路径为:车轮C将动力顺次传递至第四齿轮402、第三齿轮401,由于制动器10制动,第二离合器11断开,所以动力可由第三齿轮401顺次传递至行星轮架103、多个行星轮102、太阳轮101、第二齿轮202、第一齿轮201、电动机3,电动机3将获取的机械能转化为电能,并通过逆变器13储存在电池12中。在该模式中,如附图9所示,齿圈104的转速为0,太阳轮101的转速大于行星架的转速。通过该模式可以高效回收能量。
在第二种再生制动模式控制中,动力传输路径为:车轮C将动力顺次传递至第四齿轮402、第三齿轮401,由于制动器10不工作,第二离合器11接合,使齿圈104和行星轮架103接合为一个整体,动力传递至齿圈104与行星轮架103整体、多个行星轮102、太阳轮101、第二齿轮202、第一齿轮201、电动机3,电动机3件获取的机械能转化为电能,并通过逆变器13储存在电池12中。在该模式中,如附图10所示,齿圈104、行星架、太阳轮101的转速相等。
(七)驻车发电模式
驻车发电模式控制为在汽车未行驶时,发动机8驱动发电机9发电的模式。具体地,驻车发电模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,且档位为驻车档时:
整车控制器控制发动机8工作,第一离合器6断开,发动机8驱动发电机9发电,发电机9将电能储存在电池12中。
具体地,在驻车发电模式控制中,汽车还没有下电,所以整车控制接收电池剩余电量检测器发送的电池剩余电量信号并处理,进一步根据判断结果控制各个元器件的工作状态。在该模式中,动力传输路径为:发动机8将动力顺次传递至第六齿轮701、第七齿轮702、发电机9,以驱动发电机9发电,发电机9将电能通过逆变器13存储在电池12中。
具体地,在上述多种模式控制中,除了在驻车发电模式下,整车工作在其他任意模式下,整车控制器实时检测电池SOC状态,当电池SOC状态小于等于预设剩余电量阈值时,整车控制器进入下一步的判断,如附图11所示。在纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式、纯发动机8模式控制、行车充电模式控制、再生制动鼓模式控制、驻车发电模式控制中,汽车在上电状态下,整车控制器实时接收电池剩余电量检测器、制动踏板检测器、油门踏板检测器、车速检测器分别发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板的状态以及制动大小信号、油门踏板的开度信号和加速度信号、车速信号,并处理,整车控制器将获取的上述信号处理后的结构与不同驱动模式相应的条件进行比较,在满足某一驱动模式的条件时,控制电动机3、发动机8、电池12、发电机9、制动器10、第一离合器6、第二离合器11的工作状态,以实现相应的驱动模式。
表1为在各个驱动模式中,电动机3、发动机8、电池12、发电机9、制动器10、第一离合器6、第二离合器11的工作状态。
表1
编号 发动机 电动机 发电机 第一离合器 第二离合器 制动器
1
2
3 ●/○
4 ●/○
5
6
7
8
9
10
11 ☆/★ ☆/★
其中,编号1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11分别表示第一种纯电动模式控制、第二种纯电动模式控制、第一种混合并联驱动模式控制、第二种混合并联驱动模式控制、第一种混合串联驱动模式控制、第二种混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、第一种再生制动模式控制、第二种再生制动模式控制、驻车发电模式控制。●代表处于工作状态,○代表处于不工作状态,★代表处于制动或者接合状态,☆代表处于断开状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种混合动力驱动系统,其特征在于,所述系统包括:行星齿轮系(1),所述行星齿轮系(1)包括:第一传动端、第二传动端、第三传动端;
与所述第一传动端顺次传动联接的第一齿轮组件(2)、电动机(3);
与所述第二传动端传动联接的第二齿轮组件(4),所述第二齿轮组件(4)与车轮(C)传动联接;
与所述第三传动端顺次传动联接的第三齿轮组件(5)、第一离合器(6)、第四齿轮组件(7),所述第四齿轮组件(7)包括:第四传动端、第五传动端;
分别与所述第四传动端、第五传动端传动联接的发动机(8)、发电机(9);
用于制动所述第三传动端的制动器(10);
用于连接所述第二传动端和所述第三传动端的第二离合器(11);
顺次电连接至所述电动机(3)的电池(12)、逆变器(13),所述逆变器(13)还与所述发电机(9)电连接;
所述系统还包括:整车控制器,用于控制所述电动机(3)、所述发动机(8)、所述电池(12)、所述发电机(9)、所述制动器(10)、所述第一离合器(6)、所述第二离合器(11)的工作状态,以分别实现纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:同时与所述整车控制器连接的电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器;
所述整车控制器分别接收所述电池剩余电量检测器、所述档位检测器、所述制动踏板检测器、所述油门踏板的开度和加速度检测器、所述车速检测器发送的信号进行处理,并根据处理结果控制所述电动机(3)、所述发动机(8)、所述电池(12)、所述发电机(9)、所述制动器(10)、所述第一离合器(6)、所述第二离合器(11)的工作状态。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一齿轮组件(2)包括:相啮合的第一齿轮(201)和第二齿轮(202);
所述第一齿轮(201)和所述第二齿轮(202)通过传动轴分别与所述电动机(3)、所述第一传动端传动联接。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述行星齿轮系(1)包括:太阳轮(101)、多个行星轮(102)、行星轮架(103)、齿圈(104);
所述多个行星轮(102)同时与所述太阳轮(101)的外圆齿、所述齿圈(104)的内圆齿啮合,且所述多个行星轮(102)可转动地设置在所述行星轮架(103)上;
所述太阳轮(101)、所述行星轮架(103)、所述齿圈(104)分别作为所述第一传动端、所述第二传动端、所述第三传动端。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第二齿轮组件(4)包括:相啮合的第三齿轮(401)和第四齿轮(402);
所述第三齿轮(401)、所述第四齿轮(402)通过传动轴分别与所述行星轮架(103)、所述车轮(C)传动联接;
所述第三齿轮组件(5)包括:与所述齿圈(104)的外圆齿啮合的第五齿轮(501);
所述第四齿轮组件(7)包括:相啮合的第六齿轮(701)和第七齿轮(702);
所述第六齿轮(701)和所述第七齿轮(702)分别作为所述第四传动端、所述第五传动端。
6.一种汽车驱动的控制方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1-5任一项所述的系统,所述方法包括:纯电动模式控制、混合并联驱动模式控制、混合串联驱动模式控制、纯发动机模式控制、行车充电模式控制、再生制动模式控制、驻车发电模式控制。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述纯电动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量大于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度小于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度小于等于预设加速度阈值时,
所述整车控制器控制发动机(8)不工作,第一离合器(6)断开,第二离合器(11)断开,制动器(10)制动,电池(12)为电动机(3)供电,通过所述电池(12)、所述电动机(3)驱动车轮(C)转动;
或者,所述整车控制器控制所述发动机(8)不工作,所述第一离合器(6)断开,所述第二离合器(11)接合,所述制动器(10)不工作,所述电池(12)为所述电动机(3)供电,通过所述电池(12)、所述电动机(3)驱动所述车轮(C)转动。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述混合并联驱动模式控制包括:
整车控制器分别接收档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且所述整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
所述整车控制器控制发动机(8)工作,第一离合器(6)接合,第二离合器(11)接合,制动器(10)不工作,电池(12)为电动机(3)供电,通过所述发动机(8)、所述电池(12)、所述电动机(3)共同驱动车轮(C)转动;
或者,所述整车控制器控制所述发动机(8)工作,所述第一离合器(6)接合,所述第二离合器(11)断开,所述制动器(10)不工作,所述电池(12)为所述电动机(3)供电,通过所述发动机(8)、所述电池(12)、所述电动机(3)共同驱动所述车轮(C)转动。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述混合串联驱动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度在预设开度下限阈值和预设开度上限阈值之间,油门踏板的加速度在预设加速度下限阈值和预设加速度上限阈值之间,且所述整车控制器获取的整车功率需求大于等于预设功率阈值时,
所述整车控制器控制发动机(8)工作,第一离合器(6)断开,第二离合器(11)断开,制动器(10)制动,所述发动机(8)驱动发电机(9)发电,以与电池(12)共同为电动机(3)供电,通过所述发动机(8)、所述发电机(9)、所述电池(12)共同为所述电动机(3)供电,以驱动车轮(C)转动;
或者,所述整车控制器控制所述发动机(8)工作,所述第一离合器(6)断开,所述第二离合器(11)接合,所述制动器(10)不工作,所述发动机(8)驱动所述发电机(9)发电,以与所述电池(12)共同为所述电动机(3)供电,通过所述发动机(8)、所述发电机(9)、所述电池(12)共同为所述电动机(3)供电,以驱动所述车轮(C)转动。
10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述纯发动机模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值时,
所述整车控制器控制发动机(8)工作,第一离合器(6)接合,第二离合器(11)接合,制动器(10)不工作,电池(12)不为电动机(3)供电,通过所述发动机(8)驱动车轮(C)转动。
11.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述行车充电模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,档位为驱动档位,制动踏板松开,油门踏板的开度大于等于预设开度阈值,油门踏板的加速度大于等于预设加速度阈值,且所述整车控制器获取的整车功率需求小于等于预设功率阈值时,
所述整车控制器控制发动机(8)工作,第一离合器(6)接合,第二离合器(11)接合,制动器(10)不工作,电池(12)不为电动机(3)供电,所述发动机(8)将一部分动力传递至发电机(9),驱动所述发电机(9)发电,所述发电机(9)将电能储存在电池(12)中,所述发动机(8)的剩余动力驱动车轮(C)转动。
12.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述再生制动模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、制动踏板检测器、油门踏板的开度和加速度检测器、车速检测器发送的电池剩余电量信号、制动踏板状态信号、油门踏板的开度信号和加速度信号、车速信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,油门踏板松开,制动踏板的制动信号小于预设制动阈值,车速大于等于预设车速阈值时,
所述整车控制器控制制动器(10)制动,第一离合器(6)断开,第二离合器(11)断开,车轮(C)将机械能传递给电动机(3),所述电动机(3)将获取的机械能转换电能,并存储在电池(12)中;
或者,所述整车控制器控制所述制动器(10)不工作,所述第一离合器(6)断开,所述第二离合器(11)接合,所述车轮(C)将机械能传递给所述电动机(3),所述电动机(3)将获取的机械能转换电能,并存储在所述电池(12)中。
13.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述驻车发电模式控制包括:
整车控制器分别接收电池剩余电量检测器、档位检测器发送的电池剩余电量信号、档位信号并处理:
当电池剩余电量小于等于预设剩余电量阈值,且档位为驻车档时,
所述整车控制器控制发动机(8)工作,第一离合器(6)断开,所述发动机(8)驱动发电机(9)发电,所述发电机(9)将电能储存在电池(12)中。
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