CN203819018U - 一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构 - Google Patents
一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，其中发动机通过电控离合器与集成起动发电一体化电机ISG相连，集成起动发电一体化电机ISG与自动变速器输入端相连，自动变速器输出端与主减速器—差速器相连，前桥主减速器-差速器通过前轴半轴和前车轮相连，高压电池组通过电缆与驱动电机和集成起动发电一体化电机ISG、逆变器相连，驱动电机与后桥主减速器-差速器相连，后桥主减速器-差速器相连通过后轴半轴与后车轮相连。高压电池组置于轿车底部中央通道和后排车座上。本实用新型保持了传统车辆结构，且在现有的硬件结构下结合具体的监控软体可有效利用集成起动发电一体化电机ISG对发动机的工作点进行优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，应用于混合动力汽车。
背景技术
交通能源短缺与环境污染问题是全球面临的最大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在。传统内燃机汽车的节能减排技术已不能满足社会可持续发展的需求，开发低油耗、低排放的新型汽车成为当今汽车工业发展的首要任务[1]。作为新能源汽车之一的混合动力汽车能够较好的解决上述问题。插电式混合动力汽车既拥有传统内燃机汽车和纯电动汽车的优点，又可以使用插电接头从电网获得电能。在城市使用纯电动模式，做到零油耗和排放，在中高速或长途行驶时以内燃机为主的混合动力模式。因此插电式混合动力车有更好的燃油经济性，从而降低了车辆的使用成本。
目前插电式混合动力驱动系统结构可分为两种：速度耦合性、转矩耦合型或行星齿轮结构（能量分流型）、离合器切换型（串-并联切换型）。其中能量分流型以丰田Prius为代表，串并联切换型的一种典型形式是Nissan-Tino。丰田Prius混合动力车提供了一种较传统车辆而言经济性好，排放低，可采用不同动力源进行驱动并实现制动能回收的汽车驱动系统。它包括：发动机、发电机、电动机、行星齿轮机构、蓄电池、前轮、前桥，它提供了混合动力技术的良好运用，但在系统结构上较为复杂，在制造上有一定的困难，且发动机为精心设计，通用性较差，变速范围不大。而在Nissan-Tino系统中，驱动电机在变速器前耦合，使用BSG作为车辆启动/发电机，连续可变系统（CVT）则置于驱动电机后端用来传递发动机和驱动电机的转矩至车轮。Tino的串并联模式的切换依靠置于发动机和驱动电机之间的电磁离合器实现。其实现串并联切换模式简单，但驱动系统布置占据的空间大，且纯电动时，经过变速器的动力传递，造成能量损失，效率低。
实用新型内容
本实用新型目的在于针对Prius和Tino混合动力车的不足，提供一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，在结合所需软体的控制作用，达到以满足在城市市区和郊区的行驶，克服了丰田Prius混合动力车驱动装置在辅助传动，换挡和行星齿轮传动中旋转离合器等方面的不足。
本实用新型的技术方案在于：
一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，包括：车轮、主减速器-差速器、自动变速器、集成起动发电一体化电机ISG、电控离合器、发动机、驱动电机、整车监控及控制系统、高压电池组，其特征在于：发动机通过电控离合器与集成起动发电一体化电机ISG相连，集成起动发电一体化电机ISG与自动变速器输入端相连，自动变速器输出端与主减速器—差速器相连，前桥主减速器-差速器通过前轴半轴和前车轮相连，高压电池组通过电缆与驱动电机和集成起动发电一体化电机ISG、逆变器相连，驱动电机与后桥主减速器-差速器相连，后桥主减速器-差速器相连通过后轴半轴与后车轮相连，高压电池组置于轿车底部中央通道和后排车座上。
其中，所述发动机作为动力单元，其动力经机械传动装置传递给前车轮，或通过集成起动发电一体化电机ISG、逆变器以电能的方式给高压电池组充电，或直接提供给驱动电机。
所述集成起动发电一体化电机ISG利用高压电池组的电能起动发动机和吸收发动机的能量发电，或回收前桥的制动能量。
所述驱动电机用来驱动后轮或者回收后桥制动时的能量。
所述自动变速器为双离合DCT自动变速器，将发动机或集成起动发电一体化电机ISG的转矩传递给前轮。
所述整车监控及控制系统包括电机控制器、电池管理系统、发动机控制系统、电控离合器控制器、自动变速器控制器、再生制动 控制器，监控整车的运行状况并做出最优的控制与预判。
本实用新型的优点在于：本实用新型保持了传统车辆结构，且在现有的硬件结构下结合具体的监控软体可有效利用集成起动发电一体化电机ISG对发动机的工作点进行优化，使发动机在高效率低排放区域稳定运行，满足轿车在城市市区和郊区的行驶，实现节能减排。
附图说明
图1 本实用新型实施例1结构示意图。
图2本实用新型实施例1纯电动驱动模式的能量传递路线图。
图3本实用新型实施例1串联驱动模式的能量 传递路线图。
图4本实用新型实施例1发动机和驱动电机同时驱动模式的能量传递路线图。
图5本实用新型实施例1并联驱动模式的能量传递路线图。
图6本实用新型实施例1发动机单独驱动模式的能量传递路线图。
图7本实用新型实施例1制动发电模式的能量传递路线图。
具体实施方式
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1所示，本实施例驱动系统硬件结构，包括：驱动电机1、高压电池组2、充电插头3、逆变器4、电控离合器5、 集成起动发电一体化电机ISG6、双离合自动变速器7、前桥半轴8、前轴主减速器-差速器9、前轮10、控制器连接线11、机械连接12、发动机13、整车监控及控制系统14、电缆15、后轴主减速器-差速器16、后桥半轴17、后轮18，其中：发动机13通过电控离合器5与集成起动发电一体化电机ISG6机械连接，集成起动发电一体化电机ISG6与双离合自动变速器7输入端相连，双离合自动变速器7输出端与前轴主减速器-差速器9连接，前轴主减速器-差速器9通过前桥半轴8和前轮10相连，高压电池组2通过电缆与逆变器4、集成起动发电一体化电机ISG6、驱动电机串联相连；驱动电机1通过电缆与集成起动发电一体化电机ISG6相连，驱动电机1与后轴主减速器-差速器16机械连接，后轴主减速器-差速器16通过后桥半轴17与后轮18相连，整车监控及控制系统14通过控制器连接线11分别于驱动电机1、高压电池组2、电控离合器5、 集成起动发电一体化电机ISG6、双离合自动变速器7、发动机13相连。
发动机13作为动力单元，其动力可通过机械系统直接传给前车轮10，也可以通过集成起动发电一体化电机ISG6以电能的方式给高压电池组2充电，或直接供给驱动电机控制器给驱动电机1供电。
集成起动发电一体化电机ISG6主要利用高压电池组2的电能起动发动机13，吸收发动机13的能量发电；在并联驱动时，使发动机始终处于高效率区域；并回收部分制动能量。
驱动电机1用来驱动后车轮18和回收车辆制动的大部分动能。
电控离合器5和双离合自动变速器7在整车监控及控制系统14的控制下，按照发动机、驱动电机、集成起动发电一体化电机ISG、高压电池组四者的关系进行最优控制。
插电式多模混合动力车辆各种模式下的工作过程在图2-图7中介绍。
如图2所示，在纯电动驱动模式，发动机13停机，高压电池组2供给驱动电机1能量，驱动电机1输出能量依次经过后桥主减速器-差速器16，半轴17传给后轮18。其中高压电池组2的电能有三种来源渠道：
发动机直接供给；
外接电源通过外接接头3；
制动能量回馈供给。
如图3所示，在串联驱动模式，发动机13的输出能量由接合的电控离合器5，经过集成起动发电一体化电机ISG6的发电作用给高压电池组充电或直接供给驱动电机1；高压电池组2的能量也可供给驱动电机1，从驱动电机1输出的能量依次经过后桥主减速器-差速器16、半轴17传递给后轮18。
如图4所示，在发动机和驱动电机同时驱动模式时，此模式其实为由串联驱动模式转变到并联模式的一种驱动过渡模式。当车速增加到一定值时，由发动机13驱动更经济时，在整车监控及控制系统14的作用下，发动机13输出的能量大部分经过自动变速器7、前桥主减速器-差速器9、半轴8传给前轮10；当前轮10转矩和后轮18的转矩达到同步时，转入到并联驱动模式。
如图5所示，在并联驱动模式下，第一能量传递路径为：发动机13输出的能量经过集成起动发电一体化电机ISG6、自动变速器7、前桥主减速器-差速器9、半轴8传递给车轮10；第二能量传递路径为：高压电池组2的能量经逆变器4传递给集成起动发电一体化电机ISG6，经自动变速器7、前桥主减速器-差速器9、半轴8传递给车轮10。其中集成起动发电一体化电机ISG6在此过程中主要使发动机工作在效率最优区域。
如图6所示，在发动机单独驱动模式下，发动机13输出的能量依次经过电控离合器5、集成起动发电一体化电机ISG6、自动变速器7、前桥主减速器-差速器9、半轴8传递给车轮10。在这个过程中，集成起动发电一体化电机ISG6和驱动电机1的转子空转，二者不做功。
如图7所示，在制动能量回馈模式下，来自前车轮10的车轮动能经过经过半轴8、前桥主减速器-差速器9、自动变速器7、集成起动发电一体化电机ISG6、逆变器4给高压电池组2充电，其中集成起动发电一体化电机ISG6此时作发电机，电控离合器5为断开状态；来自后车轮18的车轮动能经过半轴17、后桥主减速器-差速器16、驱动电机1给高压电池组2充电，其中驱动电机1此时以发电机工作。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (6)
1. 一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，包括：车轮、主减速器-差速器、自动变速器、集成起动发电一体化电机ISG、电控离合器、发动机、驱动电机、整车监控及控制系统、高压电池组，其特征在于：发动机通过电控离合器与集成起动发电一体化电机ISG相连，集成起动发电一体化电机ISG与自动变速器输入端相连，自动变速器输出端与主减速器—差速器相连，前桥主减速器-差速器通过前轴半轴和前车轮相连，高压电池组通过电缆与驱动电机和集成起动发电一体化电机ISG、逆变器相连，驱动电机与后桥主减速器-差速器相连，后桥主减速器-差速器相连通过后轴半轴与后车轮相连，高压电池组置于轿车底部中央通道和后排车座上。
2.根据权利要求1所述的一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，其特征在于：所述发动机作为动力单元，其动力经机械传动装置传递给前车轮，或通过集成起动发电一体化电机ISG、逆变器以电能的方式给高压电池组充电，或直接提供给驱动电机。
3.根据权利要求1所述的一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，其特征在于：所述集成起动发电一体化电机ISG利用高压电池组的电能起动发动机和吸收发动机的能量发电，或回收前桥的制动能量。
4.根据权利要求1所述的一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，其特征在于：所述驱动电机用来驱动后轮或者回收后桥制动时的能量。
5.根据权利要求1所述的一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，其特征在于：所述自动变速器为双离合DCT自动变速器，将发动机或集成起动发电一体化电机ISG的转矩传递给前轮。
6.根据权利要求1所述的一种插电式多模混合动力轿车驱动系统硬件结构，其特征在于：所述整车监控及控制系统包括电机控制器、电池管理系统、发动机控制系统、电控离合器控制器、自动变速器控制器、再生制动 控制器，监控整车的运行状况并做出最优的控制与预判。
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|---|---|---|---|---|
| CN106655647A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-10 | 中国第汽车股份有限公司 | 一种集成于电机的逆变器 |
| CN111098924A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-05 | 吉林大学 | 一种无中间传动轴的全轮驱动混合动力汽车的专用底盘及其控制方法 |
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