CN109080429A - 商用车用混合动力系统、控制方法及商用车 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种商用车用混合动力系统，包括发动机、离合器、及自动变速箱，离合器位于发动机及自动变速箱之间且用于使发动机及自动变速箱分离或接合，系统还包括：电机，与自动变速箱的输入轴或中间轴通过取力器间接连接或者与自动变速箱的输入轴或中间轴直接连接；电机控制器，控制电机；以及储能装置，为电机及电机控制器提供电能，电机控制器输出正转矩指令或负转矩指令来控制电机，在正转矩指令的情况下，电机将转矩提供至自动变速箱，在负转矩指令的情况下，自动变速箱将转矩提供至电机。本公开还提供了一种商用车用混合动力系统的控制方法及商用车。

Description

商用车用混合动力系统、控制方法及商用车
技术领域
本公开涉及一种用于商用车的混合动力系统、控制方法及商用车。
背景技术
在燃油价格不断上升、城市环境逐年恶化的今天，新能源汽车节能减排的优势益发明显。受限于电池续航里程，纯电动商用车特别是货运重卡并不适合于长距离运输。而对于传统混合动力系统，又存在成本昂贵和整车重量明显增加等问题。
因此对于混合动力商用车，如何在增加有限成本的情况下，实现节油及减轻整车重量等成本亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种商用车用混合动力系统、控制方法及商用车。
根据本公开的一个方面，一种商用车用混合动力系统，包括发动机、离合器、及自动变速箱，离合器位于发动机及自动变速箱之间且用于使发动机及自动变速箱分离或接合，系统还包括：电机，与自动变速箱的输入轴或中间轴通过取力器间接连接或者与自动变速箱的输入轴或中间轴通过取力窗口直接连接；电机控制器，控制电机；以及储能装置，为电机及电机控制器提供电能，电机控制器输出正转矩指令或负转矩指令来控制电机，在正转矩指令的情况下，电机将转矩通过取力器以间接方式提供至自动变速箱或者将转矩以直接方式提供至自动变速箱，在负转矩指令的情况下，自动变速箱将转矩通过取力器以间接方式提供至电机或者将转矩以直接方式提供至电机。
根据本公开至少一个实施方式，储能装置为48V蓄电池，并且电机为小功率电机。
根据本公开至少一个实施方式，当发动机启动时，电机控制器输出正转矩，并且离合器使发动机及自动变速箱接合且储能装置为电机提供电能，电机的转矩通过间接方式或直接方式提供至自动变速箱，并且自动变速箱将转矩传递至发动机。
根据本公开至少一个实施方式，当自动变速箱需要换挡时，电机控制器输出正转矩指令，储能装置为电机提供电能，电机的转矩通过间接方式或直接方式提供至自动变速箱来提供换挡所需的转矩。
根据本公开至少一个实施方式，当商用车进行减速或滑行时，电机控制器输出负转矩指令，自动变速箱将转矩通过间接方式或直接方式提供至电机，并且电机进行发电且将电能存储至储能装置。
根据本公开至少一个实施方式，当电机为发动机提供辅助动力时，电机控制器输出正转矩，电机的转矩通过间接方式或直接方式提供至自动变速箱。
根据本公开至少一个实施方式，当商用车滑行时，发动机关闭，通过电机提供商用车的电附件所需电能。
根据本公开至少一个实施方式，电附件为转向泵、打气泵和/或电压转换器。
根据本公开至少一个实施方式，自动变速箱为机械式自动变速箱或液力自动变速箱。
根据本公开的另一方面，一种商用车，包括如上的商用车用混合动力系统。
根据本公开的又一方面，一种商用车用混合动力系统的控制方法，系统还包括：电机，与自动变速箱的输入轴或中间轴通过取力器间接连接或者与自动变速箱的输入轴或中间轴直接连接；电机控制器，控制电机；以及储能装置，为电机及电机控制器提供电能，方法包括：电机控制器输出正转矩指令控制电机时，电机将转矩通过取力器以间接方式提供至自动变速箱或者将转矩以直接方式提供至自动变速箱；以及电机控制器输出负转矩指令控制电机时，自动变速箱将转矩通过取力器以间接方式提供至电机或者将转矩以直接方式提供至电机。
根据本公开至少一个实施方式，储能装置为48V蓄电池，并且电机为小功率电机。
根据本公开至少一个实施方式，当发动机启动时，电机控制器输出正转矩，并且离合器使发动机及自动变速箱接合且储能装置为电机提供电能，电机的转矩通过间接方式或直接方式提供至自动变速箱，并且自动变速箱将转矩传递至发动机。
根据本公开至少一个实施方式，当自动变速箱需要换挡时，电机控制器输出正转矩指令，储能装置为电机提供电能，电机的转矩通过间接方式或直接方式提供至自动变速箱来提供换挡所需的转矩。
根据本公开至少一个实施方式，当商用车进行减速或滑行时，电机控制器输出负转矩指令，自动变速箱将转矩通过间接方式或直接方式提供至电机，并且电机进行发电且将电能存储至储能装置。
根据本公开至少一个实施方式，当电机为发动机提供辅助动力时，电机控制器输出正转矩，电机的转矩通过间接方式或直接方式提供至自动变速箱。
根据本公开至少一个实施方式，当商用车滑行时，发动机关闭，通过电机提供商用车的电附件所需电能。
根据本公开至少一个实施方式，电附件为转向泵、打气泵和/或电压转换器。
根据本公开至少一个实施方式，自动变速箱为机械式自动变速箱或液力自动变速箱。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1示出了根据本公开一个实施方式的混合动力系统。
图2示出了根据本公开另一实施方式的混合动力系统。
图3示出了根据本公开的一个实施方式的转向泵控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
图1示出了根据本公开的一个实施方式的混合动力系统，该混合动力系统可以用于例如载货或载人为目的的货车、客车及牵引车等商用车。
如图1所示，该系统可以包括发动机101、离合器102、自动变速箱103、及混合动力控制单元HCU104。
发动机101可以是内燃机或其他类型的动力源。离合器102设置在发动机101及自动变速箱103之间，用于发动机101及自动变速箱103分离或接合。
自动变速箱103可以是机械式自动变速箱AMT或液力自动变速箱AT，也可以是其他适用于商用车的自动变速箱。自动变速箱103中提供前进、后退及空挡等齿轮布置，用于自动改变齿轮传动比。
当离合器102使得发动机101及自动变速箱103分离时，发动机101矩提供给自动变速箱103，当使得二者接合时，发动机101将转矩提供至自动变速箱103。
混合动力控制单元HCU104为混动商用车的常规控制单元，用于对车辆的各个部件提供控制信号等。
本公开的混合动力系统还可以包括电机105、电机控制器106、蓄电池107及取力器109取力器109电机105电机控制器106蓄电池107。
在图1中示意性地示出了，取力器109通过自动变速箱103的输入轴来进行取力操作。取力器109电机105的轴可以通过齿轮啮合等方式与取力器109进行连接，并且通过电机控制器106来控制电机105，作为储能装置的蓄电池107为电机105及电机控制器106提供电能，并且也可以将电机105产生的电能进行存储。
在本公开中，蓄电池可以是48V蓄电池，并且电机105为小功率电机，这样可以降低商用车的成本并且减轻重量等。
图2示出了根据本公开的另一实施方式的商用车混合动力系统，其与图1所示的混合动力系统的区别在于，电机105不通过取力器109而是通过与自动变速箱103的输入轴或中间轴直接连接。
此外，根据变速箱的实际设计情况，电机105可以通过取力器109与自动变速箱103的输入轴或中间轴连接，电机105也可以与自动变速箱103的输入轴或中间轴直接连接。在本公开中，当包括取力器时，电机与自动变速箱之间称为间接连接和间接方式，当不包括取力器时，电机与自动变速箱之间的关系称为直接连接或直接方式。
通过本公开的方式，这样可以避免改动原有的变速箱的机械结构。
在本公开的上述实施方式中，电机控制器106可以输出正转矩指令或负转矩指令来控制电机105。
在正转矩指令的情况下，电机105通过取力器109将转矩提供至自动变速箱103，在所述负转矩指令的情况下，自动变速箱103通过取力器109间接地或者通过取力窗口直接地将转矩提供至电机105。在电机105输出转矩的情况下，电机105通过蓄电池107提供电源并由电机控制器106进行控制，可以为发动机101提供辅助动力，也可以为自动变速箱103提供进行选换挡的惯性制动力。当电机105被提供转矩时，可以回收因刹车等产生的惯性制动能量并且将该能量存储到蓄电池107中。下面将对其进行详细地说明。
当发动机101启动时，此时电机控制器106为正转矩指令，电机105输出转矩，该转矩通过取力器109间接地或者直接地传递至自动变速箱103，并且此时离合器102处于接合状态，因此该转矩将被传递至发动机101，从而启动发动机101。具体而言，在蓄电池107的电量足够的情况下，车辆处于空挡，这样电机105可以用于启动发动机101，而当蓄电池107的电量不足以带动发动机101的情况下，可以通过传统的启动器来启动发动机。进一步地，在整车启动时，可以通过电机105输出转矩，该转矩对发动机101产生的转矩进行补充，这样增加了发动机101的起步能力，发动机101在起步过程中转矩输出变化平缓，从而降低了发动机起步时的能耗及排放，兼顾了整车的动力性及经济性。
当自动变速箱103需要换挡时，电机105可以输出转矩，该转矩通过取力器109间接地或者直接地提供至自动变速箱103，此时电机105可以充当惯性制动器来代替自动变速箱103的惯性制动器，提供换挡所需的转矩。
而在车辆需要加速时，此时电机控制器10可以输出正转矩指令，并且电机105输出转矩，通过取力器109间接地或者直接地将该转矩传递至自动变速箱103，从而通过该电机105的转矩提供额外的动力从而提高了整车的动力性。
当车辆进行滑行或者减速时，电机控制器10可以输出负转矩指令，此时电机105处于接收转矩的状态，这时自动变速箱103可以通过取力器109间接地或者通过取力窗口直接地让制动能量等使电机105进行发电，从而进行能量回收的操作，回收的能量可以存储至蓄电池107中。可选地，混合动力控制单元HCU104可以根据蓄电池107的电量情况，来使得电机控制器106输出负转矩指令给电机105，从而进行能量回收。
另外，在整车运行期间，如果需要重新启动发动机101，通过缓慢闭合离合器102，利用整车前进的动力，将发动机101进行启动，然后发动机101启动后通过其动力驱动整车继续前行。
在本公开的一个实施方式中，电机105还可以带动车辆的其他电附件，从而允许发动机101关闭，降低整车的油耗及排放。例如，在车辆需要滑行及减速状态下，通过电机105来提供其他电附件所需的能量。其他电附件例如是用于车辆液力转向辅助系统的转向泵，也可以是用于车辆的打气泵，或者是用于48V转商用车低压蓄电池24V的DC-DC电压变换系统，也可以是这些电附件的各种组合等。
参照图3，以转向泵为例进行说明。在图3中示出了电磁离合器113，并且其设置成与自动变速箱103的中间轴1032(图3中所示的1031为自动变速箱103的输入轴)作用。当通过发动机101带动转向泵114进行工作时，电磁离合器113使得转向泵114与中间轴1032接合，从而将转矩提供至转向泵14。当发动机101关闭时，需要电机105带动转向泵114进行工作时，电磁离合器103使得转向泵114与中间轴1032分离，通过电机105带动其工作。
本公开还提供了一种商用车，包括上述的混合动力系统，通过该系统来对商用车进行驱动。
此外，在本公开中，可以根据上述正转矩指令与负转矩指令的各种状态，通过以上描述的方式来通过相应的方法步骤进行控制上述商用车混合动力系统。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种商用车用混合动力系统，其特征在于，包括发动机、离合器、及自动变速箱，所述离合器位于所述发动机及自动变速箱之间且用于使所述发动机及自动变速箱分离或接合，
所述系统还包括：
电机，与所述自动变速箱的输入轴或中间轴通过取力器间接连接或者与所述自动变速箱的输入轴或中间轴直接连接；
电机控制器，控制所述电机；以及
储能装置，为所述电机及电机控制器提供电能，
所述电机控制器输出正转矩指令或负转矩指令来控制所述电机，在所述正转矩指令的情况下，所述电机将转矩通过所述取力器以间接方式提供至所述自动变速箱或者将转矩以直接方式提供至所述自动变速箱，在所述负转矩指令的情况下，所述自动变速箱将转矩通过所述取力器以间接方式提供至所述电机或者将转矩以直接方式提供至所述电机。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能装置为48V蓄电池，并且所述电机为小功率电机。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述发动机启动时，所述电机控制器输出正转矩，并且所述离合器使所述发动机及所述自动变速箱接合且所述储能装置为所述电机提供电能，所述电机的转矩通过所述间接方式或直接方式提供至所述自动变速箱，并且所述自动变速箱将所述转矩传递至所述发动机。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述自动变速箱需要换挡时，所述电机控制器输出正转矩指令，所述储能装置为所述电机提供电能，所述电机的转矩通过所述间接方式或直接方式提供至所述自动变速箱来提供换挡所需的转矩。
5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述商用车进行减速或滑行时，所述电机控制器输出负转矩指令，所述自动变速箱将转矩通过所述间接方式或直接方式提供至所述电机，并且所述电机进行发电且将电能存储至所述储能装置。
6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述电机为所述发动机提供辅助动力时，所述电机控制器输出正转矩，所述电机的转矩通过所述间接方式或直接方式提供至所述自动变速箱。
7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述商用车滑行时，所述发动机关闭，通过所述电机提供所述商用车的电附件所需电能。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电附件为转向泵、打气泵和/或电压转换器。
9.一种商用车，包括如权利要求1至8中任一项所述的商用车用混合动力系统。
10.一种商用车用混合动力系统的控制方法，其特征在于，所述系统还包括：电机，与自动变速箱的输入轴或中间轴通过取力器间接连接或者与所述自动变速箱的输入轴或中间轴直接连接；电机控制器，控制所述电机；以及储能装置，为所述电机及电机控制器提供电能，
所述方法包括：
所述电机控制器输出正转矩指令控制所述电机时，所述电机将转矩通过所述取力器以间接方式提供至所述自动变速箱或者将转矩以直接方式提供至所述自动变速箱；以及
所述电机控制器输出负转矩指令控制所述电机时，所述自动变速箱将转矩通过所述取力器以间接方式提供至所述电机或者将转矩以直接方式提供至所述电机。
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