CN109823196A - 一种双电机单飞轮混合动力系统 - Google Patents

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孙宾宾
李波
葛文庆
谭草
王永军
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Abstract

一种双电机单飞轮混合动力系统属于电动汽车动力系统领域，其特征在于能够依据车辆运行工况实现单电机、双电机、飞轮与双电机驱动或再生制动等工作模式，可充分利用不同动力源技术优势，降低大负荷以及负载突变工况下电机以及电池功率大幅波动，提高中低负荷工况下车载能源动力系统能量利用效率，实现车辆在不同负荷工况下的高效运行，并延长车载能源系统使用寿命。

Description

一种双电机单飞轮混合动力系统
技术领域
本发明涉及电动汽车动力系统，特别是一种双电机单飞轮混合动力系统。
背景技术
双电机或多电机驱动技术方面，已被证实具有良好的动力性和经济性。不过，对于负载突变工况，如急加速、急减速工况，现有双电机或多电机驱动技术方案仍存在电机转矩波动幅度偏大，进而造成电池大电流放电或充电问题，影响电机和电池的工作效率，并会降低电池使用寿命。飞轮具有瞬时大功率释放或回馈的技术优势，但由于其能量密度偏低，限制了其在新能源汽车上的推广应用。因此，如何突破现有双电机或多电机驱动技术方案存在的问题，充分挖掘飞轮驱动或制动的优势，已受到汽车行业广泛关注。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明提供一种双电机单飞轮混合动力系统。将飞轮设计为车辆辅助能源系统，借助飞轮瞬时大功率输出或输入优势，一方面，可降低负载突变工况下车辆对电机、电池的功率需求，避免电池大电流充电或放电，提高车载能源动力系统工作效率并延长其使用寿命。
本发明技术方案是：提供一种双电机单飞轮混合动力系统，包括：CAN总线、整车控制器、同步器及其控制器、离合器及其控制器、第一电机及其控制器、第二电机及其控制器、第一制动器、第二制动器、行星排、转矩耦合器、转速耦合器、变速机构及其控制器。
上述部件的具体作用为：
（1）CAN总线设计用于实现各控制单元间的信号传输；
（2）整车控制器，设计用于采集飞轮、第一电机、第二电机等部件的状态信号，并依据内置的控制策略，向上述各子控制单元输出相关控制指令；
（3）飞轮为辅助动力源，设计用于为车辆提供瞬时功率输出，并回收车辆再生制动能量；
（4）第一电机为多用途动力源，设计用于单独驱动飞轮，同第二电机联合驱动车辆或回收车辆再生制动能量，同飞轮、第二电机联合驱动车辆或回收车辆再生制动能量；
（5）第二电机设计用于单独驱动车辆或回收车辆再生制动能量；
（6）离合器、第一制动器、第二制动器以及同步器设计用于控制双电机单飞轮混合动力系统工作于不同模式；
（7）行星排设计用于实现多动力源间的速度耦合；
（8）转矩耦合器设计用于实现飞轮与第一电机的转矩耦合控制；
（9）转速耦合器设计用于实现第一电机与行星排的转矩耦合控制；
（10）同步器设计用于实现转矩耦合器与转速耦合器的工作模式切换控制。
本发明的优点在于：
1、本发明通过设计一种双电机单飞轮混合动力系统，通过飞轮介入控制，可解决负载突变工况下车载能源动力系统转矩波动偏大、电池大电流放电或充电问题，提高车载能源动力系统工作效率，并延长其使用寿命；
2、本发明通过设计一种双电机单飞轮混合动力系统，通过飞轮再生制动介入控制，可回收高制动强度工况下车辆部分或全部制动能量，进一步提升整车能量利用效率；
3、本发明通过设计一种双电机单飞轮混合动力系统，可实现单独第二电机驱动或再生制动、双电机联合驱动或再生制动、三动力源联合驱动或再生制动等工作模式，可实现不同负荷工况下，车载能源动力系统的高效运行。
附图说明
图1为一种双电机单飞轮混合动力系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为一种双电机单飞轮混合动力系统示意图，包括：CAN总线、整车控制器、同步器及其控制器、离合器及其控制器、第一电机及其控制器、第二电机及其控制器、第一制动器、第二制动器、行星排、转矩耦合器、转速耦合器、变速机构及其控制器。
整车控制器通过CAN总线实时采集车辆、同步器、第一电机、第二电机、离合器等部件状态信号，为内置控制策略输入因素。进一步，整车控制器依据内置控制策略，确定飞轮、第一电机及第二电机的工作模式，并向离合器、第一电机控制器、第二电机控制器、第一制动器、第二制动器、同步器控制器等输出相关控制指令。
具体可实现以下工作模式：
（1）第二电机单独驱动模式，当车辆需求的驱动功率较小时，整车控制器控制离合器分离、第二电机工作、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第二电机单独驱动模式；
（2）第二电机再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较小时，整车控制器控制离合器分离、第二电机工作、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第二电机再生制动模式；
（3）第一电机与第二电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器锁止、第二制动器分离、同步器结合套连接到转速耦合器，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第一电机与第二电机联合驱动模式；
（4）第一电机与第二电机联合再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率中等时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器锁止、第二制动器分离、同步器结合套连接到转速耦合器，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第一电机与第二电机联合再生制动模式；
（5）飞轮与第二电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等偏大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套空套、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮与第二电机联合驱动模式；
（6）飞轮与第二电机联合再生制动模式，当车辆需求的制动功率中等偏大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套空套、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮与第二电机联合再生制动模式；
（7）飞轮、第一电机及第二电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率很大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套连接到转矩耦合器、第一电机工作、第二电机工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一电机及第二电机联合驱动模式；
（8）飞轮、第一电机及第二电机联合再生制动模式，当车辆需求的制动功率很大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套连接到转矩耦合器、第一电机工作、第二电机工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一电机及第二电机联合驱动模式；
（9）第一电机驱动飞轮工作模式，当飞轮转速较低时，整车控制器适时地控制离合器分离、同步器结合套连接到转矩耦合器、第一电机工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第一电机驱动飞轮工作模式。

Claims (1)

1.一种机电飞轮混合动力系统，包括CAN总线、整车控制器、同步器及其控制器、离合器及其控制器、第一电机及其控制器、第二电机及其控制器、第一制动器、第二制动器、行星排、转矩耦合器、转速耦合器、变速机构及其控制器，其特征在于能够依据车辆运行工况实现单电机驱动或再生制动、双电机驱动或再生制动以及飞轮、电机1和电机2多动力源驱动或再生制动等工作模式，具体特征为：
(1)第二电机单独驱动模式，当车辆需求的驱动功率较小时，整车控制器控制离合器分离、第二电机工作、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第二电机单独驱动模式；
(2)第二电机再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率较小时，整车控制器控制离合器分离、第二电机工作、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第二电机再生制动模式；
(3)第一电机与第二电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器锁止、第二制动器分离、同步器结合套连接到转速耦合器，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第一电机与第二电机联合驱动模式；
(4)第一电机与第二电机联合再生制动模式，当车辆需求的再生制动功率中等时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器锁止、第二制动器分离、同步器结合套连接到转速耦合器，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第一电机与第二电机联合再生制动模式；
(5)飞轮与第二电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率中等偏大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套空套、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮与第二电机联合驱动模式；
(6)飞轮与第二电机联合再生制动模式，当车辆需求的制动功率中等偏大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套空套、第一电机不工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮与第二电机联合再生制动模式；
(7)飞轮、第一电机及第二电机联合驱动模式，当车辆需求的驱动功率很大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套连接到转矩耦合器、第一电机工作、第二电机工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一电机及第二电机联合驱动模式；
(8)飞轮、第一电机及第二电机联合再生制动模式，当车辆需求的制动功率很大时，整车控制器控制离合器结合、第一制动器分离、第二制动器锁止、同步器结合套连接到转矩耦合器、第一电机工作、第二电机工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于飞轮、第一电机及第二电机联合驱动模式；
(9)第一电机驱动飞轮工作模式，当飞轮转速较低时，整车控制器适时地控制离合器分离、同步器结合套连接到转矩耦合器、第一电机工作，控制双电机单飞轮混合动力系统运行于第一电机驱动飞轮工作模式。
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