CN108382187A - 双电机混合动力系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双电机混合动力系统及其控制方法，其中，所述双电机混合动力系统包括发动机、第一电机、第二电机、变速器和双离合器。本发明的双电机混合动力系统，通过两个电机和一个三档变速器进行集成，能够实现所有混合动力功能，而且电机以两个档位驱动，发动机以两个档位驱动，能够满足车辆的动力性和经济性，在换挡时通过两个电机的调速还能够实现换挡平顺性，并可以应用于插电式混合动力汽车(PHEV)，还可以应用于非插电式混合动力汽车(HEV)。

Description

双电机混合动力系统及其控制方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及到一种混合动力系统，特别涉及到一种采用两个电机驱动的混合动力系统及其对应的控制方法。
背景技术
当前混合动力系统主要有两大技术方案，一个是以单电机P2构型方案，电机位于变速器前方，离合器位于发动机和电机之间，此种方案结构简单，对传统动力系统改动量较小，容易产品化，但是传统变速器档位较多体积较大，与电机集成后轴向尺寸较大，不容易布置，此外，单电机方案在行车启动发动机时控制比较困难，需要控制前方离合器的滑磨和DCT离合器的滑磨，一方面保证发动机成功启动，另一方面保证传递到车轮段的力矩不突变防止车辆耸动；另一种方案是以丰田Prius为代表的双电机行星齿轮系统，此系统已经应用到了产品上且取得了巨大成功，但是此系统也存在一些缺点，例如发动机在驱动时必须带动发电机发电，能量二次损失较多。
为了解决上述问题，一种名称为“双电机混合动力汽车的动力控制系统及控制方法”专利文献(申请号200710302297.7)公开了一种双电机混合动力系统，主要包括一个发动机、两个电机、一个离合器、一个连接发动机和第一电机的同步装置，电机控制器、BMS、TCU等，不包含变速器，结构和控制均比较简单，由于没有变速器需求电机扭矩较大，而且无法调节发动机和电机的工作点，会导致经济性较差。
发明内容
本发明目的是提供一种双电机混合动力系统及其控制方法，解决了混合动力系统的结构布置、性能和控制问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种双电机混合动力系统，其包括发动机、第一电机、第二电机、变速器和双离合器；
所述变速器包括一档齿轮对、二挡齿轮对、三档齿轮对和变速器输出轴，其中一档齿轮对由一档动力输入齿轮和一档动力输出齿轮组成，二挡齿轮对由二挡动力输入齿轮和二挡动力输出齿轮组成，三档齿轮对由三档动力输入齿轮和三档动力输出齿轮组成；所述一档动力输出齿轮、二挡动力输出齿轮和三档动力输出齿轮均同轴固定于所述变速器输出轴上；
所述发动机与所述第一电机的转子刚性连接，所述第一电机与所述双离合器的主动盘通过第一输入轴刚性连接，所述三档动力输入齿轮可转动地设置于所述第一输入轴上，并且与所述双离合器的第一从动盘固定；所述双离合器的第二从动盘与二挡动力输入齿轮连接，并同轴转动；
所述第二电机与所述变速器的换挡机构通过第二输入轴刚性连接，所述一档动力输入齿轮可转动地设置于所述第二输入轴上，并且所述变速器的换挡机构选择性地将动力传递至一档动力输入齿轮或二挡动力输入齿轮。
可选的，所述发动机、第一电机、第二电机和所述变速器输入轴为同轴设计，所述第一电机和所述第二电机分别位于所述变速器的两侧。
可选的，所述第一电机和第二电机为永磁同步电机或者交流异步电机。
可选的，所述变速器的一挡速比和主减速器的速比乘积范围为6-8，二挡速比与主减速器的速比乘积范围为4.5-5.5，三挡速比和主减速器的速比乘积范围为3-4。
可选的，所述双电机混合动力系统还包括第一电机控制器、第二电机控制器、动力电池、电池管理系统、发动机控制器、变速器控制器和混合动力控制器；
所述动力电池通过第一电机控制器与所述第一电机电路连接，并且还通过第二电机控制器与所述第二电机电路连接；
所述发动机控制器与混合动力控制器信号连接，用于控制发动机并监控发动机的状态，并将发动机状态信息通过CAN总线传递给混合动力控制器；
所述电池管理系统与混合动力控制器信号连接，用于电池相关信息通过CAN总线传递给所述混合动力控制器；
所述第一电机控制器和第二电机控制器均信号连接于所述混合动力控制器，用于在所述混合动力控制器的控制下，分别控制第一电机和第二电机转动，并且在第一电机和第二电机处于发电状态时，向动力电池充电；并且分别将第一电机和第二电机的相关信息通过CAN总线传送给混合动力控制器；
所述变速器控制器信号连接于所述混合动力控制器，用于控制所述双离合器和所述变速器的换挡动作，并将变速器和双离合器的相关信息通过CAN总线传递给所述混合动力控制器；
所述混合动力控制器将发动机的相关控制指令通过CAN总线发送给所述发动机控制器，将所述第一电机的控制指令通过CAN总线发送给所述第一电机控制器，所述混合动力控制器将所述第二电机的控制指令通过CAN总线发送给所述第二电机控制器。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种上述双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，包括：
S10、根据加速踏板开度，计算整车驱动需求扭矩，并根据整车驱动需求扭矩得到整车驱动需求功率；根据制动踏板开度和制动主缸产生的制动压力，结合制动盘或制动鼓的设计参数，计算得出车轮端制动需求力矩，再根据当前车速计算得出制动需求功率；
S20、根据车速、电池SOC和所述整车驱动需求功率确定混合动力汽车动力系统的工作模式，当车速小于一定阈值、电池SOC大于一定阈值且整车驱动需求功率小于一定阈值时，动力系统以EV模式工作，否则，动力系统以HV模式工作；
其中，动力系统以EV模式工作：当整车驱动需求功率小于第二电机峰值功率时，第二电机单独驱动，发动机和第一电机不工作，双离合器的两个离合器均分离；当整车驱动需求功率大于第二电机峰值功率时，第二电机和第一电机均参与驱动，发动机停机；
动力系统处于HV模式：当车速低于一定阈值、电池SOC低于一定阈值且整车驱动需求功率低于一定阈值时，动力系统处于串联模式，发动机驱动第一电机发电，发电机功率为整车驱动需求功率和电附件需求功率之和，双离合器的两个离合器均分离，发动机不参与驱动车轮，第二电机以一档驱动车辆行驶；当车速高于一定阈值或者整车驱动需求功率大于一定阈值时，发动机参与驱动。
可选的，当动力系统以EV模式工作时：
当整车需求功率小于第二电机峰值功率时，第二电机单独驱动，发动机和第一电机不工作，双离合器的两个离合器均分离；如果驱动需求扭矩大于第二电机以二挡驱动对应的扭矩，则第二电机以一档驱动，如果车速高于第二电机以一档驱动对应的车速，则第二电机以二挡驱动，如果上述两种条件都不满足，则：如果一挡驱动对应的第二电机效率高于二挡驱动对应的第二电机效率，则变速器处于一挡，如果一挡驱动对应的第二电机效率低于二挡驱动对应的第二电机效率，则变速器处于二挡；
当整车需求功率大于第二电机峰值功率时，第二电机和第一电机均参与驱动，发动机停机；如果所述整车驱动需求功率小于第二电机功率上限和第一电机功率下限之和，则分配到第一电机的功率为第一电机功率下限，分配到第二电机的功率为整车驱动需求功率与第一电机功率下限之差，如果所述整车驱动需求功率大于第二电机功率上限和第一电机功率下限之和，分配到第二电机的功率为第二电机功率上限，分配到第一电机的功率为整车驱动需求功率与第二电机功率上限之差；
将分配到第一电机的功率称为第一电机驱动需求功率，将分配到第二电机的功率称为第二电机驱动需求功率，如果以二挡驱动的第一电机效率高于以三档驱动的第一电机效率，则第一电机以二挡驱动，如果以二档驱动的第一电机效率低于以三档驱动的第一电机效率，则第一电机以三档驱动，在二挡和三档的切换过程中，第一电机调速；当一档驱动对应的第二电机效率高于二挡驱动对应的第二电机效率，第二电机以一档驱动，当一档驱动对应的第二电机效率低于二挡驱动对应的第二电机效率，第二电机以二挡驱动，在一档和二挡的换挡过程中，第二电机实现调速。
可选的，当动力系统处于HV模式时：
当车速低于一定阈值、电池SOC低于一定阈值且整车驱动需求功率低于一定阈值时，动力系统处于串联模式，发动机驱动第一电机发电，第一电机的发电功率为整车驱动需求功率和电附件需求功率之和，双离合器的两个离合器均分离，发动机不参与驱动车轮，第二电机以一档驱动车辆行驶；当车速高于一定阈值或者整车驱动需求功率大于一定阈值时，发动机参与驱动，在所述发动机单独驱动和发动机驱动发电模式下，双离合器有选择地实现发动机以二挡或者三档驱动，在二挡和三档切换过程当中，第一电机用来实现换挡调速；
根据发动机效率特性制定发动机扭矩下限，如果整车驱动需求扭矩低于发动机扭矩下限，则动力系统模式为发动机驱动发电，分配给发动机的扭矩为发动机扭矩下限，采用第一电机发电，所述第一电机的发电扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机扭矩下限之差，此时第二电机停止工作，换挡机构处于空挡状态；如果整车驱动需求扭矩大于发动机扭矩下限小于发动机外特性扭矩，则动力系统模式为发动机单独驱动，此时第一电机随转，第二电机停止工作，换挡机构处于空挡状态；如果整车驱动需求扭矩大于发动机外特性扭矩，发动机以外特性扭矩工作，如果整车驱动需求扭矩小于发动机外特性扭矩与第一电机外特性扭矩之和，则第一电机参与驱动，其扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机外特性扭矩之差，此时第二电机不工作，换挡机构处于空挡状态，如果整车驱动需求扭矩大于发动机外特性扭矩与第一电机外特性扭矩之和，则第一电机参与驱动，其扭矩为第一电机外特性扭矩，此时第二电机也参与驱动，其扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机外特性扭矩和第一电机外特性扭矩之差，换挡机构在第二电机的最高转速处由一档换到二挡，双离合器在发动机最高转速时实现发动机和第一电机由二挡驱动换到三档驱动。
可选的，当车辆处于减速制动状态时，发动机停机，双离合器的两个离合器均分离，由第二电机实现制动能量回收，将回收的电能储存在动力电池中。
本发明具有如下有益效果：本发明的双电机混合动力系统包括两个电机和一个三档变速器，能够实现所有混合动力功能，而且电机以两个档位驱动，发动机以两个档位驱动，能够满足车辆的动力性和经济性，在换挡时通过两个电机的调速还能够实现换挡平顺性。
附图说明
图1为本发明的双电机混合动力系统的结构示意图；
图2为本发明的纯电动模式下第二电机单独驱动时换挡示意图；
图3为本发明的纯电动驱动时第一电机功率上下限示意图；
图4为本发明的纯电动驱动时第二电机功率上下限示意图；
图5为本发明的发动机驱动时扭矩下限示意图；
图中标记示意为：1-发动机，2-第一电机，3-第二电机，4-双离合器，5-换挡机构，6-三档动力输入齿轮，7-三档动力输出齿轮，8-二挡动力输入齿轮，9-二挡动力输出齿轮，10-一档动力输入齿轮，11-一档动力输出齿轮，12-发动机控制器ECU，13-第一电机控制器MCU1,14-第二电机控制器MCU2,15-动力电池，16-电池管理系统BMS，17-变速器控制器TCU，18-混合动力控制器HCU。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种双电机混合动力系统，包括发动机1、第一电机2、第二电机3、变速器、双离合器4、动力电池5、第一电机控制器MCU、第二电机控制器MCU、动力电池、电池管理系统BMS、发动机控制器ECU、变速器控制器TCU和混合动力控制器HCU。
所述变速器包括一档齿轮对、二挡齿轮对、三档齿轮对和变速器输出轴，其中一档齿轮对由一档动力输入齿轮10和一档动力输出齿轮11组成，二挡齿轮对由二挡动力输入齿轮8和二挡动力输出齿轮9组成，三档齿轮对由三档动力输入齿轮6和三档动力输出齿轮7组成；所述一档动力输出齿轮11、二挡动力输出齿轮9和三档动力输出齿轮7均同轴固定于所述变速器输出轴上。
所述发动机与所述第一电机的转子刚性连接，所述第一电机与所述双离合器的主动盘通过第一输入轴刚性连接，所述三档动力输入齿轮6可转动地设置于所述第一输入轴上，并且与所述双离合器的第一从动盘固定；所述双离合器的第二从动盘与二挡动力输入齿轮8连接，并同轴转动，从而通过所述双离合器的动作，实现发动机和第一电机分别以所述变速器的二挡速比和三挡速比输出动力。
所述第二电机与所述变速器的换挡机构通过第二输入轴刚性连接，所述一档动力输入齿轮10可转动地设置于所述第二输入轴上，并且所述变速器的换挡机构选择性地将动力传递至一档动力输入齿轮10或二挡动力输入齿轮8，从而通过所述变速器的换挡机构的动作，分别实现第二电机以一挡速比和二挡速比输出动力。
本发明的双电机混合动力系统，所述第一电机和第二电机既可以驱动，又可以发电，均可以根据需要选择永磁同步电机或者交流异步电机。
所述的第一电机、第二电机和所述变速器集成设计，集成到一个壳体内；所述发动机、第一电机、第二电机和所述变速器的输入轴为同轴设计，所述第一电机和所述第二电机分别位于所述变速器的两侧；所述变速器输出轴与主减速器连接，然后将发动机、第一电机或第二电机的动力传递到车轮。
所述变速器通过一档齿轮对、二挡齿轮对和三档齿轮对分别实现三种速比，其中，一挡速比根据最大爬坡度和电机最大扭矩(包括第一电机和第二电机)选取，三档速比根据发动机最高转速和车辆最高车速而定，二挡速比根据一挡和三档速比再考虑速比级差而定，一挡速比和主减速器的速比乘积范围为6～8，在此实施例中定为7，二挡速比与主减速器的速比乘积范围为4.5～5.5，在此定为5，三挡速比和主减速器的速比乘积范围为3～4，在此定为3.6，通过所述双离合器和换挡机构实现换挡，具体如何实现为本领域技术人员根据本发明的内容能够得到的，在此不再一一赘述。
所述第二电机和第一电机的扭矩之和用来满足整车最大爬坡度，在此的扭矩之和为考虑速比之后的扭矩之和，并不是仅仅电机的扭矩之和，而是第一电机的峰值扭矩乘以二挡速比加上第二电机的峰值扭矩乘以一档速比所得之和，所述发动机的功率和发动机的最高转速用来满足整车最高车速，整车处于最高车速时，变速器处于三档，发动机单独驱动，所述发动机的峰值功率、第一、第二电机的峰值功率用来满足整车百公里加速性能。
所述动力电池为锂电池，其电池能量和功率根据车辆性能目标而定，在第一电机驱动时通过第一电机控制器MCU向第一电机供电，当第一电机发电时通过第一电机控制器MCU向动力电池充电，在第二电机驱动时所述动力电池通过第二电机控制器MCU向第二电机供电，当第二电机发电时通过第二电机控制器MCU向所述动力电池充电。
所述发动机控制器ECU用来控制发动机并监控发动机的状态，此外ECU还将发动机的相关信息(例如发动机转速、扭矩、功率)通过CAN总线传递给HCU，所述电池管理系统BMS将电池相关信息(如电池SOC、电池温度、电池SOH、电池许用充放电功率等)通过CAN总线传递给所述HCU，所述第一电机控制器MCU和所述第二电机控制器MCU分别将第一电机和第二电机的相关信息(如电机转速、扭矩、功率等)通过CAN总线传送给HCU，所述TCU用来控制所述双离合器的状态(结合、分离、滑磨)和所述变速器的换挡动作，包括变速器的换挡规律和换挡机构的动作，并将变速器和双离合器的相关信息(档位、换挡状态、离合器结合滑磨等)通过CAN总线传递给所述HCU，所述HCU将发动机的相关控制指令(如发动机控制模式、发动机需求扭矩，需求转速等)通过CAN总线发送给所述ECU，所述HCU将所述第一电机的控制指令(如第一电机的控制模式、第一电机需求转矩、需求转速等)通过CAN总线发送给所述MCU，所述HCU将所述第二电机的控制指令(如第二电机的控制模式、第二电机需求转矩、需求转速等)通过CAN总线发送给所述MCU。
本发明的双电机混合动力系统，通过两个电机和一个三档变速器进行集成，能够实现所有混合动力功能，而且电机以两个档位驱动，发动机以两个档位驱动，能够满足车辆的动力性和经济性，在换挡时通过两个电机的调速还能够实现换挡平顺性，并可以应用于插电式混合动力汽车(PHEV)，还可以应用于非插电式混合动力汽车(HEV)。
实施例2
本实施例提供了一种双电机混合动力系统的控制方法，包括：
S10、根据加速踏板开度，计算整车驱动需求扭矩，并根据整车驱动需求扭矩得到整车驱动需求功率。
具体地，根据发动机外特性扭矩算出不同档位下对应的轮端扭矩，再根据发动机转速算出不同档位下对应的车速，从而得出车速和轮端扭矩的对应关系。
采用相同的方法分别计算得出第一电机和第二电机驱动时，车速和轮端扭矩的对应关系。
通过发动机驱动时的车速和轮端扭矩的对应关系，以及第一电机和第二电机驱动时的车速和轮端扭矩的对应关系计算当前车速下对应的轮端扭矩之和，并通过轮端扭矩之和乘以加速踏板开度即得出不同油门踏板开度下的车轮端驱动需求扭矩。
根据当前车速和车轮端驱动需求扭矩计算整车轮端驱动需求功率，根据制动踏板开度和制动主缸产生的制动压力，结合制动盘或制动鼓的设计参数，计算得出车轮端制动需求力矩，再根据当前车速计算得出制动需求功率。
S20、确定动力系统工作模式。
具体地，根据车速、电池SOC(电池剩余电量)和所述整车驱动需求功率确定混合动力汽车动力系统以纯电动模式(EV)还是混合动力模式(HV)工作：当车速小于一定阈值、电池SOC大于一定阈值且整车驱动需求功率小于一定阈值时，动力系统以EV模式工作，否则，动力系统以HV模式工作。
如果混合动力汽车为PHEV，在电池SOC较高例如大于40％时，上述车速阈值较高，一般为120km/h，电池SOC阈值一般为40％，整车驱动需求功率阈值为第二电机的峰值功率和第一电机的峰值功率之和，在电池SOC较低例如低于35％时，上述车速阈值较低一般为50～60km/h，且随电池SOC的降低逐渐降低，一般不低于20km/h，上述SOC阈值一般为30％，整车驱动需求功率阈值一般较小，低于第二电机的峰值功率，具体大小根据发动机的效率和发动机功率级别而定，主要是覆盖发动机的低效率区间，在发动机低效率区间时采用电机驱动，避免发动机驱动，节约燃油。
如果混合动力汽车为HEV，上述车速阈值一般为50～60km/h，且随电池SOC的降低逐渐降低，一般不低于20km/h，上述电池SOC阈值一般为50～60％，整车驱动需求功率阈值一般较小，低于(为)第二电机的峰值功率，具体大小根据发动机的效率和发动机功率级别而定，主要是覆盖发动机的低效率区间，在发动机低效率区间时采用电机驱动，避免发动机驱动，节约燃油。
当动力系统以EV模式工作时，当整车驱动需求功率小于第二电机峰值功率时，第二电机单独驱动，发动机和第一电机不工作，双离合器的两个离合器均分离，根据第二电机的效率和峰值特性，结合整车驱动需求功率和需求扭矩，变速器有选择的处于一挡或者二挡，具体地，如图2所示，如果驱动需求扭矩大于第二电机以二挡驱动对应的最大扭矩，则第二电机以一档驱动，如果车速高于第二电机以一档驱动对应的最高车速，则第二电机以二挡驱动，如果上述两种条件都不满足，电机处于一档和二挡驱动重合的区域，此时根据第二电机效率而定，如果一挡驱动对应的第二电机效率高于二挡驱动对应的第二电机效率，则变速器处于一挡，反之如果一挡驱动对应的第二电机效率低于二挡驱动对应的第二电机效率，则变速器处于二挡，在换挡的过程中，第二电机用来调速，从而保证换挡平顺性，在一档升二挡的过程中，具体换挡调速过程如下：假设一档速比为i1，二挡速比为i2，升挡前第二电机转速为n1，换挡开始时首先第二电机降负荷到0，然后换挡机构摘空挡，接着电机进行转速控制调速到目标转速，然后换挡机构挂二档，所述的目标转速为n2＝n1i2/i1；在二档降一挡的过程中，具体换挡调速过程如下：假设一档速比为i1，二挡速比为i2，升挡前第二电机转速为n2，换挡开始时首先第二电机降负荷到0，然后换挡机构摘空挡，接着电机进行转速控制调速到目标转速，然后换挡机构挂一档，所述的目标转速为n1＝n2i1/i2。
当动力系统处于EV模式工作时，当整车驱动需求功率大于第二电机峰值功率时，第二电机和第一电机均参与驱动，发动机停机，根据第一电机和第二电机的效率特性将整车驱动需求功率合理分配到两个电机，具体地，如图3和图4所示，分别根据第一电机和第二电机的效率特性将每个电机的万有特性效率MAP图划分为为三个功率区间，以电机功率上限和功率下限两条线进行区分，在零到功率下限之间的部分为第一功率区间，在功率下限到功率上限之间的部分为第二功率区间，在功率上限到电机外特性之间的部分为第三功率区间，如果所述整车驱动需求功率小于第二电机功率上限和第一电机功率下限之和，则分配到第一电机的功率为第一电机功率下限，分配到第二电机的功率为整车驱动需求功率与第一电机功率下限之差，如果所述整车驱动需求功率大于第二电机功率上限和第一电机功率下限之和，分配到第二电机的功率为第二电机功率上限，分配到第一电机的功率为整车驱动需求功率与第二电机功率上限之差。
将分配到第一电机的功率称为第一电机驱动需求功率，将分配到第二电机的功率称为第二电机驱动需求功率，然后根据第一电机驱动需求功率和第一电机效率特性，通过双离合器的动作有选择地实现第一电机以二挡或者三档驱动，具体选择方法与上述第二电机单独驱动时类似，在二挡和三档的切换过程中，第一电机调速，用来实现换挡平顺性，第一电机换挡调速过程与上述第二电机单独驱动时一档二档切换过程中的换挡调速过程类似；根据第二电机驱动需求功率和第二电机效率特性，通过变速器换挡机构的动作有选择地实现第二电机以一档或者二挡驱动，具体选择方法与上述第二电机单独驱动时类似，在二挡和三档的切换过程中，第一电机调速，用来实现换挡平顺性，电机换挡调速过程与上述第二电机单独驱动时一档二档切换过程中的换挡调速过程类似。
当动力系统处于HV模式时，所述HV模式包括串联驱动、发动机单独驱动、发动机驱动发电和联合驱动。
当车速低于一定阈值、电池SOC低于一定阈值且整车驱动需求功率低于一定阈值时，动力系统处于串联模式，发动机驱动第一电机发电，发电机功率为整车驱动需求功率和电附件需求功率之和，双离合器的两个离合器均分离，发动机不参与驱动车轮，第二电机以一档驱动车辆行驶。
当混合动力汽车为PHEV，当电池SOC较高例如高于40％时，没有串联驱动模式，当SOC较低时例如低于35％时，有串联模式，上述车速阈值一般为50-60km/h，电池SOC阈值一般为25％，整车驱动需求功率小于第一电机峰值功率，具体大小需要参考发动机的效率区间和发动机的功率级别，原则是保证驱动需求功率覆盖发动机的低效率区间，避免发动机在低效率区工作；当混合动力汽车为HEV，上述车速阈值为50～60km/h，电池SOC阈值为40％～45％，整车驱动需求功率小于第一电机峰值功率，具体大小需要参考发动机的效率区间和发动机的功率级别，原则是保证驱动需求功率覆盖发动机的低效率区间，避免发动机在低效率区工作。
当车速高于一定阈值或者整车驱动需求功率大于一定阈值时，发动机参与驱动，对于PHEV，在电池电量较高例如高于40％时，上述车速阈值较高，一般大于120km/h，整车驱动需求功率阈值一般为第二电机和第一电机的峰值功率之和，在电池SOC较低例如低于35％时，上述车速阈值较低一般为50～60km/h，且随电池SOC的降低逐渐降低，一般不低于20km/h，整车驱动需求功率阈值一般较小，低于第二电机的峰值功率，具体大小根据发动机的效率和发动机功率级别而定，主要是覆盖发动机的低效率区间，在发动机低效率区间时采用电机驱动，避免发动机驱动，节约燃油，对于HEV，上述车速阈值一般为50～60km/h，且随电池SOC的降低逐渐降低，一般不低于20km/h，上述电池SOC阈值一般为50～60％，整车驱动需求功率阈值一般较小，低于第二电机的峰值功率，具体大小根据发动机的效率和发动机功率级别而定，主要是覆盖发动机的低效率区间，在发动机低效率区间时采用电机驱动，避免发动机驱动，节约燃油。
在所述发动机单独驱动和发动机驱动发电模式下，双离合器有选择地实现发动机以二挡或者三档驱动，具体档位确定方法同上述纯电动模式下确定一档二档的方法类似；确定档位以后根据整车驱动需求扭矩确定需求发动机转矩，根据整车需求发动机扭矩和发动机效率特性确定动力系统模式，具体地，如图5所示，根据发动机效率特性制定发动机扭矩下限，如果整车驱动需求扭矩低于发动机扭矩下限，则动力系统模式为发动机驱动发电，分配给发动机的扭矩为发动机扭矩下限，采用第一电机发电，其发电扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机扭矩下限之差，此时第二电机停止工作，换挡机构处于空挡状态；如果整车驱动需求扭矩大于发动机扭矩下限小于发动机外特性扭矩，则动力系统模式为发动机单独驱动，发动机扭矩即为整车驱动需求扭矩，此时第一电机随转，第二电机停止工作，换挡机构处于空挡状态；如果整车驱动需求扭矩大于发动机外特性扭矩，则动力系统处于联合驱动模式，此时发动机以外特性扭矩工作，如果整车驱动需求扭矩小于发动机外特性扭矩与第一电机外特性扭矩之和，则第一电机参与驱动，其扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机外特性扭矩之差，此时第二电机不工作，换挡机构处于空挡状态，如果整车驱动需求扭矩大于发动机外特性扭矩与第一电机外特性扭矩之和，则第一电机参与驱动，其扭矩为第一电机外特性扭矩，此时第二电机也参与驱动，其扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机外特性扭矩和第一电机外特性扭矩之差，第二电机先以一档工作，到达最高转速时由一档切换到二档，双离合器在发动机最高转速时实现发动机和第一电机由二挡驱动切换到三档驱动。
当车辆处于减速制动状态时，发动机停机，双离合器的两个离合器均分离，由第二电机实现制动能量回收，将回收的电能储存在动力电池中；具体地，当制动的前一时刻第二电机以一档驱动时，制动时第二电机仍然以一档制动，当制动的前一时刻第二电机以二挡驱动时，则制动时第二电机仍然以二挡制动，如果第二电机制动力矩不能满足制动需求，则不足部分由传统液压制动系统补充。如果制动的前一时刻发动机参与驱动而第二电机没有参与驱动，则制动时第二电机以二挡进行制动，不足部分由传统液压系统补充。
本发明所述的控制方法，能够合理分配发动机和两个电机的驱动功率，在满足整车动力性的同时还能够优化整车经济性。制动时保持不换挡能够保证电机制动力不中断，从而提高制动回收效果，回收更多能量，节约燃油。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种双电机混合动力系统，其特征在于，包括发动机、第一电机、第二电机、变速器和双离合器；
所述变速器包括一档齿轮对、二挡齿轮对、三档齿轮对和变速器输出轴，其中一档齿轮对由一档动力输入齿轮和一档动力输出齿轮组成，二挡齿轮对由二挡动力输入齿轮和二挡动力输出齿轮组成，三档齿轮对由三档动力输入齿轮和三档动力输出齿轮组成；所述一档动力输出齿轮、二挡动力输出齿轮和三档动力输出齿轮均同轴固定于所述变速器输出轴上；
所述发动机与所述第一电机的转子刚性连接，所述第一电机与所述双离合器的主动盘通过第一输入轴刚性连接，所述三档动力输入齿轮可转动地设置于所述第一输入轴上，并且与所述双离合器的第一从动盘固定；所述双离合器的第二从动盘与二挡动力输入齿轮连接，并同轴转动；
所述第二电机与所述变速器的换挡机构通过第二输入轴刚性连接，所述一档动力输入齿轮可转动地设置于所述第二输入轴上，并且所述变速器的换挡机构选择性地将动力传递至一档动力输入齿轮或二挡动力输入齿轮。
2.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于，所述发动机、第一电机、第二电机和所述变速器输入轴为同轴设计，所述第一电机和所述第二电机分别位于所述变速器的两侧。
3.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于，所述第一电机和第二电机为永磁同步电机或者交流异步电机。
4.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于，所述变速器的一挡速比和主减速器的速比乘积范围为6-8，二挡速比与主减速器的速比乘积范围为4.5-5.5，三挡速比和主减速器的速比乘积范围为3-4。
5.根据权利要求1所述的双电机混合动力系统，其特征在于，还包括第一电机控制器、第二电机控制器、动力电池、电池管理系统、发动机控制器、变速器控制器和混合动力控制器；
所述动力电池通过第一电机控制器与所述第一电机电路连接，并且还通过第二电机控制器与所述第二电机电路连接；
所述发动机控制器与混合动力控制器信号连接，用于控制发动机并监控发动机的状态，并将发动机状态信息通过CAN总线传递给混合动力控制器；
所述电池管理系统与混合动力控制器信号连接，用于电池相关信息通过CAN总线传递给所述混合动力控制器；
所述第一电机控制器和第二电机控制器均信号连接于所述混合动力控制器，用于在所述混合动力控制器的控制下，分别控制第一电机和第二电机转动，并且在第一电机和第二电机处于发电状态时，向动力电池充电；并且分别将第一电机和第二电机的相关信息通过CAN总线传送给混合动力控制器；
所述变速器控制器信号连接于所述混合动力控制器，用于控制所述双离合器和所述变速器的换挡动作，并将变速器和双离合器的相关信息通过CAN总线传递给所述混合动力控制器；
所述混合动力控制器将发动机的相关控制指令通过CAN总线发送给所述发动机控制器，将所述第一电机的控制指令通过CAN总线发送给所述第一电机控制器，所述混合动力控制器将所述第二电机的控制指令通过CAN总线发送给所述第二电机控制器。
6.一种权利要求1所述的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，包括：
S10、根据加速踏板开度，计算整车驱动需求扭矩，并根据整车驱动需求扭矩得到整车驱动需求功率；根据制动踏板开度和制动主缸产生的制动压力，结合制动盘或制动鼓的设计参数，计算得出车轮端制动需求力矩，再根据当前车速计算得出制动需求功率；
S20、根据车速、电池SOC和所述整车驱动需求功率确定混合动力汽车动力系统的工作模式，当车速小于一定阈值、电池SOC大于一定阈值且整车驱动需求功率小于一定阈值时，动力系统以EV模式工作，否则，动力系统以HV模式工作；
其中，动力系统以EV模式工作：当整车驱动需求功率小于第二电机峰值功率时，第二电机单独驱动，发动机和第一电机不工作，双离合器的两个离合器均分离；当整车驱动需求功率大于第二电机峰值功率时，第二电机和第一电机均参与驱动，发动机停机；
动力系统处于HV模式：当车速低于一定阈值、电池SOC低于一定阈值且整车驱动需求功率低于一定阈值时，动力系统处于串联模式，发动机驱动第一电机发电，发电机功率为整车驱动需求功率和电附件需求功率之和，双离合器的两个离合器均分离，发动机不参与驱动车轮，第二电机以一档驱动车辆行驶；当车速高于一定阈值或者整车驱动需求功率大于一定阈值时，发动机参与驱动。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当动力系统以EV模式工作时：
当整车需求功率小于第二电机峰值功率时，第二电机单独驱动，发动机和第一电机不工作，双离合器的两个离合器均分离；如果驱动需求扭矩大于第二电机以二挡驱动对应的扭矩，则第二电机以一档驱动，如果车速高于第二电机以一档驱动对应的车速，则第二电机以二挡驱动，如果上述两种条件都不满足，则：如果一挡驱动对应的第二电机效率高于二挡驱动对应的第二电机效率，则变速器处于一挡，如果一挡驱动对应的第二电机效率低于二挡驱动对应的第二电机效率，则变速器处于二挡；
当整车需求功率大于第二电机峰值功率时，第二电机和第一电机均参与驱动，发动机停机；如果所述整车驱动需求功率小于第二电机功率上限和第一电机功率下限之和，则分配到第一电机的功率为第一电机功率下限，分配到第二电机的功率为整车驱动需求功率与第一电机功率下限之差，如果所述整车驱动需求功率大于第二电机功率上限和第一电机功率下限之和，分配到第二电机的功率为第二电机功率上限，分配到第一电机的功率为整车驱动需求功率与第二电机功率上限之差；
将分配到第一电机的功率称为第一电机驱动需求功率，将分配到第二电机的功率称为第二电机驱动需求功率，如果以二挡驱动的第一电机效率高于以三档驱动的第一电机效率，则第一电机以二挡驱动，如果以二档驱动的第一电机效率低于以三档驱动的第一电机效率，则第一电机以三档驱动，在二挡和三档的切换过程中，第一电机调速；当一档驱动对应的第二电机效率高于二挡驱动对应的第二电机效率，第二电机以一档驱动，当一档驱动对应的第二电机效率低于二挡驱动对应的第二电机效率，第二电机以二挡驱动，在一档和二挡的换挡过程中，第二电机实现调速。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当动力系统处于HV模式时：
当车速低于一定阈值、电池SOC低于一定阈值且整车驱动需求功率低于一定阈值时，动力系统处于串联模式，发动机驱动第一电机发电，第一电机的发电功率为整车驱动需求功率和电附件需求功率之和，双离合器的两个离合器均分离，发动机不参与驱动车轮，第二电机以一档驱动车辆行驶；当车速高于一定阈值或者整车驱动需求功率大于一定阈值时，发动机参与驱动，在所述发动机单独驱动和发动机驱动发电模式下，双离合器有选择地实现发动机以二挡或者三档驱动，在二挡和三档切换过程当中，第一电机用来实现换挡调速；
根据发动机效率特性制定发动机扭矩下限，如果整车驱动需求扭矩低于发动机扭矩下限，则动力系统模式为发动机驱动发电，分配给发动机的扭矩为发动机扭矩下限，采用第一电机发电，所述第一电机的发电扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机扭矩下限之差，此时第二电机停止工作，换挡机构处于空挡状态；如果整车驱动需求扭矩大于发动机扭矩下限小于发动机外特性扭矩，则动力系统模式为发动机单独驱动，此时第一电机随转，第二电机停止工作，换挡机构处于空挡状态；如果整车驱动需求扭矩大于发动机外特性扭矩，发动机以外特性扭矩工作，如果整车驱动需求扭矩小于发动机外特性扭矩与第一电机外特性扭矩之和，则第一电机参与驱动，其扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机外特性扭矩之差，此时第二电机不工作，换挡机构处于空挡状态，如果整车驱动需求扭矩大于发动机外特性扭矩与第一电机外特性扭矩之和，则第一电机参与驱动，其扭矩为第一电机外特性扭矩，此时第二电机也参与驱动，其扭矩为整车驱动需求扭矩与发动机外特性扭矩和第一电机外特性扭矩之差，换挡机构在第二电机的最高转速处由一档换到二挡，双离合器在发动机最高转速时实现发动机和第一电机由二挡驱动换到三档驱动。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当车辆处于减速制动状态时，发动机停机，双离合器的两个离合器均分离，由第二电机实现制动能量回收，将回收的电能储存在动力电池中。
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