CN203186070U - 双轴四轮驱动混合动力系统 - Google Patents

双轴四轮驱动混合动力系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种双轴四轮驱动混合动力系统，包括前轴驱动系统、后轴驱动系统、电池包和整车控制器，所述前轴驱动系统包括发动机、前轴驱动电机、前轴电机控制器、变速箱、汽车前轴和前轴减速器，发动机上设有发动机控制系统，变速箱上连接有变速箱控制器；所述后轴驱动系统包括后轴驱动电机、电控离合器、汽车后轴、后桥减速器和后轴电机控制器；所述前轴电机控制器和后轴电机控制器均与电池包连接，电池包上设有电池管理系统，所述发动机控制系统、前轴电机控制器、变速箱控制器、后轴电机控制器和电池管理系统均与整车控制器连接。本实用新型的有益效果为：简化了传动系统，减轻了零部件重量，有利于整车布置，提升车辆性能。

Description

双轴四轮驱动混合动力系统
技术领域
本实用新型涉及一种双轴四轮驱动混合动力系统，属于汽车技术领域。
背景技术
随着国际上对能源安全和环境保护问题的重视不断提升，各国对汽车排放污染物要求越来越严格，减少对能源的依赖，实现节能减排，已成为世界经济持续发展迫切需要解决的问题。混合动力汽车、纯电动汽车已成为当今汽车业发展的趋势。油电混合动力汽车将电机和发动机结合在一起，针对各个工况实现了合理的节能减排功效，怠速停机、电机起动、智能充电、再生制动、电机助力、电动爬行等混动功能，具有降低油耗、增加续驶里程、技术成熟度比较高等优点，是目前汽车行业发展的首选趋势。
目前，一般的混合动力汽车经常采用的驱动方式为前驱方式，这种前驱方式在实际使用时，整车动力性能较弱，也不易实现纯电动驱动功能。而有些插电式混合动力汽车，为了实现纯电动驱动能力，又需要重新设计电驱动变速箱，开发周期较长，技术风险较高，所以现有混合动力汽车的驱动方式还需进一步改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种双轴四轮驱动混合动力系统，充分利用现有成熟的发动机、变速箱和电机技术，无需重新设计电驱动变速箱，开发周期短，技术风险小。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种双轴四轮驱动混合动力系统，包括前轴驱动系统、后轴驱动系统、电池包和整车控制器，所述前轴驱动系统包括发动机、前轴驱动电机、前轴电机控制器、变速箱、汽车前轴和前轴减速器，发动机与前轴驱动电机连接，发动机上设有发动机控制系统，前轴驱动电机上连接有前轴电机控制器，所述前轴驱动电机的转动轴上连接有变速箱，变速箱上连接有变速箱控制器，变速箱与安装于汽车前轴上的前轴减速器连接；所述后轴驱动系统包括后轴驱动电机、电控离合器、汽车后轴、后桥减速器和后轴电机控制器，后轴驱动电机通过电控离合器与安装于汽车后轴上的后桥减速器连接，后轴驱动电机上连接有后轴电机控制器；所述前轴电机控制器和后轴电机控制器均与汽车上的电池包连接，电池包上设有电池管理系统，所述发动机控制系统、前轴电机控制器、变速箱控制器、后轴电机控制器和电池管理系统均与整车控制器连接。
进一步的，所述前轴驱动电机与前轴电机控制器之间及后轴驱动电机与后轴电机控制器之间均采用交流高压线束连接。
进一步的，所述前轴电机控制器与电池包之间及后轴电机控制器与电池包之间均采用直流高压线束连接。
进一步的，所述发动机控制系统、前轴电机控制器、变速箱控制器、后轴电机控制器和电池管理系统均通过CAN总线与整车控制器连接。
优选的，所述的前轴驱动电机和后轴驱动电机为异步电机或永磁同步电机。
优选的，所述变速箱为机械自动变速箱、双离合器变速箱、自动变速箱或无级变速箱。
优选的，所述电池包为锂电池、镍氢电池、镍镉电池或超级电容。
本实用新型的有益效果为：省去了传统四驱车辆的分动器、中间传动轴等零部件，简化了传动系统，减轻了零部件重量，有利于整车布置，提升车辆性能，可以应用于非插电式混合动力车辆，也可以应用于插电式混合动力车辆。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的一种双轴四轮驱动混合动力系统的结构示意图。
图中：
1、发动机；2、前轴驱动电机；3、后轴驱动电机；4、整车控制器；5、发动机控制系统；6、前轴电机控制器；7、变速箱；8、变速箱控制器；9、汽车前轴；10、前轴减速器；11、电控离合器；12、汽车后轴；13、后桥减速器；14、后轴电机控制器；15、电池包；16、电池管理系统；17、前轴驱动系统；18、后轴驱动系统。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的一种双轴四轮驱动混合动力系统，包括前轴驱动系统17、后轴驱动系统18、电池包15和整车控制器4，所述前轴驱动系统17包括发动机1、前轴驱动电机2、前轴电机控制器6、变速箱7、汽车前轴9和前轴减速器10，发动机1与前轴驱动电机2连接，发动机1上设有发动机控制系统5，前轴驱动电机2上通过交流高压线束连接有前轴电机控制器6，所述前轴驱动电机2的转动轴上连接有变速箱7，变速箱7上连接有变速箱控制器8，变速箱7与安装于汽车前轴9上的前轴减速器10连接；所述后轴驱动系统18包括后轴驱动电机3、电控离合器11、汽车后轴12、后桥减速器13和后轴电机控制器14，后轴驱动电机3通过电控离合器11与安装于汽车后轴12上的后桥减速器13连接，后轴驱动电机3上通过交流高压线束连接有后轴电机控制器14；所述前轴电机控制器6和后轴电机控制器14均通过直流高压线束与汽车上的电池包15连接，且电池包15上设有电池管理系统16，所述发动机控制系统5、前轴电机控制器6、变速箱控制器8、后轴电机控制器14和电池管理系统16均通过CAN总线与整车控制器4连接。
实际生产时，所述的前轴驱动电机2和后轴驱动电机3可以是异步电机或永磁同步电机。采用异步电机时，其连接方式为发动机1与前轴驱动电机2之间通过皮带连接，发动机1的输出轴与变速箱7的输入轴连接。采用永磁同步电机时，其连接方式为发动机1的输出轴连接至前轴驱动电机2的一端，前轴驱动电机2的另一端连接至变速箱7的输入端，发动机1、前轴驱动电机2和变速箱7为同轴连接。本实用新型中，前轴驱动电机2和后轴驱动电机3均是通过电机控制器进行控制的，其在实际使用时，可以采用独立的电机控制器分别控制前轴驱动电机2和后轴驱动电机3，也可以采用集中的电机控制器统一控制前轴驱动电机2和后轴驱动电机3。
本实用新型中，所述变速箱7可以是机械自动变速箱AMT、双离合器变速箱DCT、自动变速箱AT和无级变速箱CVT。所述电池包15可以是锂电池、镍氢电池、镍镉电池或超级电容。
本实用新型的双轴四驱混合动力系统，可以实现后轴纯电动驱动、前轴混合动力驱动和双轴四轮驱动功能。当车辆起步或低速运行且电池SOC（电池荷电状态）较高时，车辆运行于纯电动驱动模式，后轴驱动电机3通过后桥减速器13驱动车辆，此时汽车前轴9的发动机1、前轴驱动电机2均不工作，变速箱7置于空挡。当电池SOC（电池荷电状态）较低或车辆高速运行时，车辆运行于前轴混合动力模式，此时发动机1和前轴驱动电机2通过变速箱7驱动车辆，前轴驱动电机2对发动机1的工作点进行优化，提高发动机1效率，变速箱7根据驾驶员输入进行经济性换挡或动力性换挡。后轴驱动电机3不工作，电控离合器11断开。当驾驶员踩下全油门时，车辆运行于双轴四驱模式，发动机1、前轴驱动电机2、后轴驱动电机3同时驱动，车辆的动力性最佳。
在以上三种模式下，如果车辆滑行或制动，前轴驱动电机2和后轴驱动电机3可以进行制动能量回收。其中：
车辆滑行是指当车速高于一定的门槛值时，驾驶员松开油门踏板，且不踩制动踏板的工况；此时制动能量回收的扭矩只与车速相关。车速越高，制动能量回收的扭矩就越大。随着车速的降低，制动能量回收的扭矩也随着降低。
车辆制动是指当车速高于一定的门槛值时，驾驶员松开油门踏板，并且踩下制动踏板的工况；此时制动能量回收的扭矩与车速、制动踏板行程相关。车速越高，制动踏板行程越大，制动能量回收的扭矩就越大；车速的降低和制动踏板行程的减小，制动能量回收的扭矩也随着降低。
滑行、制动模式的能量回收策略相同，但能量回收的扭矩值不一致。这是由于在车辆制动时，汽车前轴9的载荷大于汽车后轴12的载荷，因此汽车前轴9的制动能量回收扭矩可以大于汽车后轴12的制动能量回收扭矩。而对于车辆滑行和车辆制动过程中的能量回收，均需要检测车轮的滑移率。如果滑移率过大，出现车轮抱死趋势，需要取消能量回收的扭矩。
三种模式中，对于不同的行驶模式，可采用不同的制动能量回收策略。具体分为以下三种情况：
1）、后轴纯电动驱动模式下的能量回收策略；此模式下的能量回收扭矩均由后轴驱动电机3实现。
2）、前轴混合动力模式下的能量回收策略；此模式下的能量回收扭矩均由前轴驱动电机2实现。
3）、双轴四驱模式下的能量回收策略；此模式下的能量回收扭矩由前后轴的两个电机共同实现；在车辆滑行或制动时，前后轴电机按照最佳制动力分配比例进行分配。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种双轴四轮驱动混合动力系统，包括前轴驱动系统（17）、后轴驱动系统（18）、电池包（15）和整车控制器（4），其特征在于：所述前轴驱动系统（17）包括发动机（1）、前轴驱动电机（2）、前轴电机控制器（6）、变速箱（7）、汽车前轴（9）和前轴减速器（10），发动机（1）与前轴驱动电机（2）连接，发动机（1）上设有发动机控制系统（5），前轴驱动电机（2）上连接有前轴电机控制器（6），所述前轴驱动电机（2）的转动轴上连接有变速箱（7），变速箱（7）上连接有变速箱控制器（8），变速箱（7）与安装于汽车前轴（9）上的前轴减速器（10）连接；所述后轴驱动系统（18）包括后轴驱动电机（3）、电控离合器（11）、汽车后轴（12）、后桥减速器（13）和后轴电机控制器（14），后轴驱动电机（3）通过电控离合器（11）与安装于汽车后轴（12）上的后桥减速器（13）连接，后轴驱动电机（3）上连接有后轴电机控制器（14）；所述前轴电机控制器（6）和后轴电机控制器（14）均与汽车上的电池包（15）连接，电池包（15）上设有电池管理系统（16），所述发动机控制系统（5）、前轴电机控制器（6）、变速箱控制器（8）、后轴电机控制器（14）和电池管理系统（16）均与整车控制器（4）连接。
2.根据权利要求1所述的双轴四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述前轴驱动电机（2）与前轴电机控制器（6）之间及后轴驱动电机（3）与后轴电机控制器（14）之间均采用交流高压线束连接。
3.根据权利要求2所述的双轴四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述前轴电机控制器（6）与电池包（15）之间及后轴电机控制器（14）与电池包（15）之间均采用直流高压线束连接。
4.根据权利要求3所述的双轴四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述发动机控制系统（5）、前轴电机控制器（6）、变速箱控制器（8）、后轴电机控制器（14）和电池管理系统（16）均通过CAN总线与整车控制器（4）连接。
5.根据权利要求4所述的双轴四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述前轴驱动电机（2）和后轴驱动电机（3）为异步电机或永磁同步电机。
6.根据权利要5所述的双轴四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述变速箱（7）为机械变速箱、双离合器变速箱、自动变速箱或无级变速箱。
7.根据权利要求6所述的双轴四轮驱动混合动力系统，其特征在于：所述电池包（15）为锂电池、镍氢电池、镍镉电池或超级电容。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107745632A (zh) * 2017-10-31 2018-03-02 重庆大学 前后轴独立驱动的油电液混合动力系统及不同工作模式转换方法
CN110733329A (zh) * 2018-07-19 2020-01-31 郑州宇通客车股份有限公司 一种同步异步电机混合式动力系统及车辆
CN112721908A (zh) * 2021-01-19 2021-04-30 浙江吉利控股集团有限公司 一种用于混合动力系统的控制方法和系统

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