CN109552310B - 一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于新能源车辆领域的电动车辆的具有减速器的机电动力系统，包括电机；液控离合装置；减速器；检测传感装置等，还包括中央电子控制单元，中央电子控制单元被配置用于切换行驶运行模式，其检测车辆的当前行驶运行模式，并根据车辆行驶状态和驾驶员操作状态预测即将应用的行驶运行模式，进而切换行驶运行模式，当车辆即将由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式，或当车辆即将由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，通过电子控制单元同时调节发动机、电机和液控离合装置以及精细化控制，这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。

Description

一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，新能源汽车逐渐被推广，然而，电动车辆的具有减速器的机电动力系统，在运行过程中，在纯电动驱动方式和混合动力驱动方式之间相互切换时，由于发动机输出扭矩和液控离合装置传递扭矩以及电机输出扭矩的波动变化，出现扭矩和传递转速波动冲击，造成扭矩切换和转速过度不平滑，给驾驶员和乘客人员带来不舒服感觉，同时容易造成车辆部件损坏，寿命较短。本发明正是基于该研究背景下而提出，旨在提供一种用于新能源车的机电动力系统，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术中上述不足，提供一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统，其具有设计合理、运行可靠稳定、控制精细化、能够有效解决混合动力驱动运行模式与纯电动驱动运行模式之间切换运行方式时的冲击不平顺问题，减少不舒服感觉和避免部件损坏、寿命短等优点。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统，所述机电动力系统包括：发动机、电机、液控离合装置、减速器、电储能单元；
液控离合装置，其用于根据需要选择性的断开或结合发动机与电机，并且被设置成能够通过调节液控压力的大小来改变液控离合装置传递的扭矩传递值；
减速器，其设置于电机下游，减速器输入端与电机连接，减速器输出端通过动力传动轴直接连接到车轮；电储能单元与电机电连接；
还具有检测传感装置，其用于检测车辆行驶状态、驾驶员操作状态；
所述机电动力系统还包括中央电子控制单元、液控离合装置控制单元、电机控制单元，液控离合装置控制单元、电机控制单元均与中央电子控制单元连接并受控于中央电子控制单元；所述中央电子控制单元与发动机信号连接，可用于调节发动机扭矩和转速；液控离合装置控制单元与液控离合装置信号连接，可用于调节液控离合装置结合压力进而调节液控离合装置传递的扭矩传递值大小；电机控制单元与电机信号连接，可用于控制电机输出扭矩和转速；所述中央电子控制单元与减速器信号连接可用于控制减速器；所述中央电子控制单元与电储能单元信号连接，可用于控制电储能单元的充放电；
检测传感装置与中央电子控制单元电连接，机电动力系统可以根据车辆行驶状态和驾驶员的操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换；
所述行驶运行模式包括电机单独驱动的纯电动驱动运行模式、发动机和电机共同驱动的混合动力驱动运行模式；当液控离合装置断开时，使用纯电动驱动运行模式，当液控离合装置结合时，使用混合动力驱动运行模式；
中央电子控制单元检测车辆的当前行驶运行模式，根据车辆行驶状态和操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换；其中，进行行驶运行模式切换按如下方式进行控制:
S1)当车辆预测即将由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，增加电机的输出扭矩，同时增加液控离合装置压力至第一设定压力值，使液控离合装置产生滑移，从而启动发动机；发动机启动后逐渐增加发动机扭矩，同时继续逐渐增加液控离合装置的压力，直至使液控离合装置完全结合的第二设定压力值，增加发动机扭矩和增加液控离合装置压力的同时，所述中央电子控制单元基于发动机扭矩和液控离合装置压力实时调节电机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动。这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。
其中，为了保证能够提供足够的车轮需求扭矩维持车辆正常运行，防止发动机的启动消耗太多电机输出的扭矩，所述的第一设定压力值设置成当液控离合装置压力达到所述第一设定压力值时所传递的扭矩传递值小于电机可提供的最大扭矩与车轮需求扭矩之差。
此外，为了尽可能减少发动机突然加入产生的动力传递波动，液控离合装置压力从零点(即，液控离合装置不产生传递扭矩的初始压力)升至第一设定压力值的时间理论上尽可能的长，而时间过长会造成运行模式切换时间过长，容易造成驾驶者感官上车辆加减速或者操控性的灵敏度降低，造成驾驶者不适或者频繁踩踏踏板，因此，所述液控离合装置的压力从第一设定压力值升至第二设定压力值的时间变化率比从零点升至第一设定压力值的时间变化率大，优选大2～5倍，再优选大3.5倍。
S2)当车辆预测即将由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，逐渐减小发动机扭矩，同时减小液控离合装置压力，使液控离合装置产生滑移，直至液控离合装置完全断开；在减小发动机扭矩和液控离合装置压力的同时，所述中央电子控制单元基于发动机扭矩和液控离合装置压力实时调节电机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动。这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。
作为上述方案的进一步优化，所述行驶运行模式还包括行车发电、再生制动、驻车发电运行模式。
作为上述方案的进一步优化，所述车辆行驶状态包括行驶速度、发动机扭矩、电机扭矩、电储能单元的荷电状态。
作为上述方案的进一步优化，所述驾驶员操作状态包括加速踏板操作量、制动踏板操作量。
本发明行驶过程中，可根据需要，优先或者主要利用电机为车辆行驶提供动力，电机动力通过减速器传递到车轮，当特殊情况下，如需要大扭矩或者车辆电量不足时，或者在低速高扭矩需求或者高速大扭矩需求时，或者对尾气排放要求不高的场合时，利用液控离合装置的结合操作，接入发动机动力联合电机一同为车辆提供动力。
采用本发明的机电动力系统具有如下有益效果：
(1)本发明中，车辆在进行纯电动驱动运行模式到混合动力驱动运行模式和/或混合动力驱动运行模式到纯电动驱动运行模式之间切换时，通过本发明的优化控制策略，这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。
(2)本发明中，电机动力通过减速器传递到车轮，当需要额外动力或者特殊需求时，启动发动机并提供动力，控制简单有效，并不需要额外的特殊控制机构和控制设备即可实现优化控制，有效降低生产制造成本，增加使用寿命和驾驶舒适度。
附图说明
附图1为本发明电动车辆的具有减速器的机电动力系统的结构示意图。
附图2为本发明电动车辆的具有减速器的机电动力系统的控制逻辑简图。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明电动车辆的具有减速器的机电动力系统作以详细说明。
一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统，其应用于新能源车辆，所述机电动力系统包括：发动机1、电机2、液控离合装置3、减速器4、电储能单元5；
液控离合装置3，其用于根据需要选择性的断开或结合发动机1与电机2，并且被设置成能够通过调节液控压力的大小来改变液控离合装置3传递的扭矩传递值；
减速器4，其设置于电机3下游，减速器4输入端与电机2连接，减速器4输出端通过动力传动轴直接连接到车轮7；
电储能单元5与电机电连接；
还具有检测传感装置6，其用于检测车辆行驶状态、驾驶员操作状态；所述车辆行驶状态包括行驶速度、发动机扭矩、电机扭矩、电储能单元的荷电状态，所述驾驶员操作状态包括加速踏板操作量、制动踏板操作量。
本发明的机电动力系统还包括中央电子控制单元ECU、液控离合装置控制单元8、电机控制单元9，液控离合装置控制单元3、电机控制单元9均与中央电子控制单元ECU连接并受控于中央电子控制单元ECU；所述中央电子控制单元ECU与发动机1信号连接，可用于调节发动机扭矩和转速；液控离合装置控制单元8与液控离合装置3信号连接，可用于调节液控离合装置结合压力进而调节液控离合装置传递的扭矩传递值大小；电机控制单元9与电机信号连接，可用于控制电机2输出扭矩和转速；中央电子控制单元ECU与减速器4信号连接，可用于控制减速器4；中央电子控制单元ECU与电储能单元5信号连接，可用于控制电储能单元5的充放电。
检测传感装置6与中央电子控制单元ECU电连接，机电动力系统可以根据车辆行驶状态和驾驶员的操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换。
所述行驶运行模式包括电机2单独驱动的纯电动驱动运行模式、发动机1和电机2共同驱动的混合动力驱动运行模式；当液控离合装置3断开时，使用纯电动驱动运行模式，当液控离合装置3结合时，使用混合动力驱动运行模式。行驶运行模式还包括本领域熟知的行车发电、再生制动、驻车发电等运行模式。
本发明行驶过程中，可以优先和/或者主要利用电机为车辆行驶提供动力，电机动力通过减速器传递到车轮，当特殊情况下，如需要大扭矩或者车辆电量不足时，或者在低速高扭矩需求或者高速大扭矩需求时，或者对尾气排放要求不高的场合时，利用液控离合装置的结合操作，接入发动机动力联合电机一同为车辆提供动力。当然，减速器传动比优选固定，特殊要求可设置成受到控制单元控制的可切换传动比的方式。
当行驶运行模式切换过程中存在液控离合装置的结合状态发生改变时，例如由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，或者，由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，通常会发生结合或分离的较大的扭矩波动冲击和驾驶者和乘客感官的冲击不适感觉。为解决上述问题，现结合图2对模式的切换时的控制过程的逻辑简图进行详细说明。
中央电子控制单元ECU检测车辆的当前行驶运行模式，根据车辆行驶状态和操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换。
S1)当车辆预测即将由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，增加电机的输出扭矩，同时增加液控离合装置压力至第一设定压力值，使液控离合装置产生滑移，从而启动发动机；发动机启动后逐渐增加发动机扭矩，同时继续逐渐增加液控离合装置的压力，直至使液控离合装置完全结合的第二设定压力值，增加发动机扭矩和增加液控离合装置压力的同时，所述中央电子控制单元基于发动机扭矩和液控离合装置压力实时调节电机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动。这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。
其中，为了保证能够提供足够的车轮需求扭矩维持车辆正常运行，防止发动机的启动消耗太多电机输出的扭矩，所述的第一设定压力值设置成当液控离合装置压力达到所述第一设定压力值时所传递的扭矩传递值小于电机可提供的最大扭矩与车轮需求扭矩之差。
此外，为了尽可能减少发动机突然加入产生的动力传递波动，液控离合装置压力从零点(即，液控离合装置不产生传递扭矩的初始压力)升至第一设定压力值的时间理论上尽可能的长，而时间过长会造成运行模式切换时间过长，容易造成驾驶者感官上车辆加减速或者操控性的灵敏度降低，造成驾驶者不适或者频繁踩踏踏板，因此，所述液控离合装置的压力从第一设定压力值升至第二设定压力值的时间变化率比从零点升至第一设定压力值的时间变化率大，优选大2～5倍，再优选大3.5倍。
S2)当车辆预测即将由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，逐渐减小发动机扭矩，同时减小液控离合装置压力，使液控离合装置产生滑移，直至液控离合装置完全断开；在减小发动机扭矩和液控离合装置压力的同时，所述中央电子控制单元基于发动机扭矩和液控离合装置压力实时调节电机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动。这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电动车辆的具有减速器的机电动力系统，所述机电动力系统包括：电机、发动机、液控离合装置、减速器、电储能单元；
液控离合装置，其用于根据需要选择性的断开或结合发动机与电机，并且被设置成能够通过调节液控压力的大小来改变液控离合装置传递的扭矩传递值；
减速器，其设置于电机下游，减速器输入端与电机连接，减速器输出端通过动力传动轴直接连接到车轮；电储能单元与电机电连接；
还具有检测传感装置，其用于检测车辆行驶状态、驾驶员操作状态；
所述车辆行驶状态包括行驶速度、发动机扭矩、电机扭矩、电储能单元的荷电状态；
所述机电动力系统还包括中央电子控制单元、液控离合装置控制单元、电机控制单元，液控离合装置控制单元、电机控制单元均与中央电子控制单元连接并受控于中央电子控制单元；所述中央电子控制单元与发动机信号连接，可用于调节发动机扭矩和转速；液控离合装置控制单元与液控离合装置信号连接，可用于调节液控离合装置结合压力进而调节液控离合装置传递的扭矩传递值大小；电机控制单元与电机信号连接，可用于控制电机输出扭矩和转速；所述中央电子控制单元与减速器信号连接用于控制减速器；所述中央电子控制单元与电储能单元信号连接，可用于控制电储能单元的充放电；
检测传感装置与中央电子控制单元电连接，机电动力系统可以根据车辆行驶状态和驾驶员的操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换；
所述行驶运行模式包括电机单独驱动的纯电动驱动运行模式、发动机和电机共同驱动的混合动力驱动运行模式；当液控离合装置断开时，使用纯电动驱动运行模式，当液控离合装置结合时，使用混合动力驱动运行模式；
中央电子控制单元检测车辆的当前行驶运行模式，根据车辆行驶状态和操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换；其中，进行行驶运行模式切换按如下方式进行控制:
S1)当车辆预测即将由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，增加电机的输出扭矩，同时增加液控离合装置压力至第一设定压力值，使液控离合装置产生滑移，从而启动发动机；发动机启动后逐渐增加发动机扭矩，同时继续逐渐增加液控离合装置的压力，直至使液控离合装置完全结合的第二设定压力值，增加发动机扭矩和增加液控离合装置压力的同时，所述中央电子控制单元基于发动机扭矩和液控离合装置压力实时调节电机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动；
S2)当车辆预测即将由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，逐渐减小发动机扭矩，同时减小液控离合装置压力，使液控离合装置产生滑移，直至液控离合装置完全断开；在减小发动机扭矩和液控离合装置压力的同时，所述中央电子控制单元基于发动机扭矩和液控离合装置压力实时调节电机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动；
其中，所述的第一设定压力值设置成当液控离合装置压力达到所述第一设定压力值时所传递的扭矩传递值小于电机可提供的最大扭矩与车轮需求扭矩之差；
所述液控离合装置的压力从第一设定压力值升至第二设定压力值的时间变化率比从零点升至第一设定压力值的时间变化率大2至5倍。
2.根据权利要求1所述的机电动力系统，其特征在于，所述液控离合装置的压力从第一设定压力值升至第二设定压力值的时间变化率比从零点升至第一设定压力值的时间变化率大3.5倍。
3.根据权利要求1所述的机电动力系统，其特征在于，所述行驶运行模式还包括行车发电模式、再生制动模式、驻车发电模式。
4.根据权利要求1所述的机电动力系统，其特征在于，所述驾驶员操作状态包括加速踏板操作量、制动踏板操作量。
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