一种混合动力总成结构及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种混合动力总成结构及其控制方法，包括发动机、起动机、发动机离合器、变速器总成、变速器输出轴齿轮、差速器锥齿轮、差速器壳体、半轴、电机、电机控制器、高压电池、动力分配壳体、动力分配驱动轴齿轮、电机输入轴齿轮、动力分配驱动轴和动力分配离合器，变速器输出轴齿轮与差速器锥齿轮啮合，电机控制器分别通过高压线与电机、高压电池连接，动力分配壳体与差速器外壳体固定连接，动力分配驱动轴齿轮与电机输入轴齿轮啮合，动力分配驱动轴与差速器壳体花键连接。本发明专利技术置于整车上，结构紧凑、集成度和空间利用率高，无需对传统发动机传动机构太大改动，可以根据整车动力系统的要求设计动力分配装置，降低了开发周期和开发成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及动力传动领域的电力驱动系统，特别属于。
技术介绍
混合动力汽车一般指同时装有动力热源(发动机)和电动能源(高压电池与和电机)的汽车，它可以通过优化油电互补策略，实现能量的合理分配，降低排放。目前设计的新能源混合动力系统通常具有比较复杂的拓扑结构(如P2、eDCT、SP、eAD等)，往往需要设计专门的动力分配装置(EDU:变速器和电机集成装置)，因此大大提高了研发成本，延长了零部件研发周期，从一定程度上限制了新能源汽车的发展。除了上述结构外，其它对混合动力传动系统的研究大都基于降低能源消耗传递路径，这些结构需要重新设计现有传统车动力总成部件的结构，因此集中度较差，在实施过程中相对受限。以专利技术专利ZL200610064955.9为例，这种机电动力耦合总成是针对发动机纵向布置的车辆提出的解决方案，用于发动机横向布置的前驱车辆上时，动力总成的布置会与发动机、变速器等动力总成部件产生干涉，因此无法布置，并且该总成结构需要重新设计主减速器的壳体，开发周期长，成本较高。综上，为了提高新能源汽车动力系统开发和集成的灵活度，降低研发成本和研发周期，在技术比较成熟的传统车的基础上进行动力总成快速改造和优化，并提高动力系统集成的集中度是未来新能源发展的一个方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，在保持传统混合动力结构功能基础上，可以快速集成优化动力分配装置，提高动力总成结构的集成度，减少传统发动机传动零部件的结构改变，降低开发周期和开发成本。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的混合动力总成结构，包括发动机、起动机、发动机离合器、变速器总成、变速器输出轴齿轮、差速器锥齿轮、差速器壳体、半轴、电机、电机控制器、高压电池，所述发动机离合器使发动机的动力输出轴与变速器总成的动力输入轴接合或分离，所述变速器输出轴齿轮与差速器锥齿轮啮合，所述差速器锥齿轮与差速器壳体固定连接，变速器输出轴齿轮、差速器锥齿轮和差速器壳体均位于差速器外壳体中，所述半轴上安装有半轴齿轮，所述电机通过高压线与电机控制器连接，电机控制器通过高压线与高压电池连接，还包括动力分配壳体、动力分配驱动轴齿轮、电机输入轴齿轮、动力分配驱动轴和动力分配离合器，所述动力分配壳体与差速器外壳体固定连接在一起，所述动力分配驱动轴齿轮安装在动力分配驱动轴上并与电机输入轴齿轮啮合，所述动力分配驱动轴与差速器壳体通过动力分配离合器接合或分离，所述电机输入轴齿轮与电机通过驱动轴连接。其中，所述动力分配驱动轴与半轴同轴集成，即动力分配驱动轴的轴线与半轴的轴线重合，否则会发生运动干涉。进一步的，所述动力分配驱动轴齿轮与电机输入轴齿轮为锥齿轮啮合。优选的，所述动力分配驱动轴齿轮与动力分配驱动轴通过花键连接。本专利技术还提供所述混合动力总成结构的控制方法，所述混合动力总成结构具有五种工作模式，包括发动机驱动模式、电机驱动模式、并联驱动模式、串联驱动模式和制动能量回收模式，其中:当混合动力总成结构处于发动机驱动模式时，起动机起动发动机，发动机离合器闭合，同时动力分配离合器打开，变速器总成在TCU的控制下处于某合适档位，发动机输出的动力经发动机离合器、变速器总成、变速器输出轴齿轮、差速器锥齿轮、半轴齿轮和半轴传递到驱动轮上，车辆在发动机驱动模式下运行；当混合动力总成结构处于电机驱动模式时，发动机离合器打开，变速器总成处于空档，动力分配离合器闭合，电机在电机控制器控制下运行于电动模式，电机输出的动力经驱动轴、电机输入轴齿轮、动力分配驱动轴齿轮、动力分配驱动轴、动力分配离合器、差速器壳体、半轴齿轮和半轴传递到驱动轮上，车辆在电机驱动模式下运行；当混合动力总成结构处于并联驱动模式时，发动机离合器和动力分配离合器都闭合，变速器总成在TCU (变速器控制器)的控制下处于某合适档位，发动机输出的动力经发动机离合器、变速器总成、变速器输出轴齿轮、差速器锥齿轮、半轴齿轮和半轴传递到驱动轮上，同时电机输出的动力经驱动轴、电机输入轴齿轮、动力分配驱动轴齿轮、动力分配驱动轴、动力分配离合器、差速器壳体、半轴齿轮和半轴传递到驱动轮上，车辆在并联驱动模式下运行；当混合动力总成结构处于串联驱动模式时，发动机离合器和动力分配离合器都闭合，变速器总成在TCU的控制下处于某合适档位，电机在电机控制器的控制下运行于发电模式，发动机输出的部分动力经发动机离合器、变速器总成、变速器输出轴齿轮、差速器锥齿轮、半轴齿轮和半轴传递到驱动轮上，发动机输出的剩余动力经动力分配驱动轴、动力分配驱动轴齿轮、电机输入轴齿轮、驱动轴带动电机运转，电机控制器输出电流为高压电池充电；当混合动力总成结构处于制动能量回收模式时，发动机离合器打开，动力分配离合器闭合，电机运行于发电模式，制动能量通过半轴、半轴齿轮、差速器壳体、动力分配驱动轴、动力分配驱动轴齿轮、电机输入轴齿轮、驱动轴带动电机运转，电机控制器输出电流为高压电池充电。其中，所述混合动力总成结构经过电机后加入或发动机后加入的瞬时工况进入并联驱动模式，其中:如果发动机正常稳态运转，需要电机加入参与并联驱动，则动力分配离合器打开，电机起动并工作在转速控制模式下，当电机达到某设定转速时，动力分配离合器闭合，同时电机进入扭矩控制模式并工作在扭矩控制模式下，电机和发动机根据扭矩分配原则工作在某设定扭矩下；如果电机正常运转，需要发动机加入参与并联驱动，则发动机离合器打开，起动机起动发动机，发动机工作在转速控制模式下，当发动机达到某设定转速时，发动机离合器闭合，发动机和电机根据扭矩分配原则工作在设定扭矩下。进一步的，所述扭矩分配原则包括:DHCU (混合动力整车控制器)根据油门踏板开度信号得到驾驶员需求扭矩，根据车速得到发动机转速，然后根据驾驶员需求扭矩和发动机转速得到发动机需求扭矩，所述发动机需求扭矩与扭矩控制模式下发动机的设定扭矩相同；2)HCU根据驾驶员需求扭矩和发动机需求扭矩，得到电机需求扭矩，所述电机需求扭矩与扭矩控制模式下电机的设定扭矩相同。其中，所述电机在转速控制模式下的设定转速根据当前的车速得到。所述发动机在转速控制模式下的设定转速根据当前的车速和档位信息得到。本专利技术的动力分配装置总成放置于整车上，在保持传统混合动力结构功能的基础上，具有结构紧凑、集成度高和空间利用率高的特点，并且传统发动机传动零部件基本无需有大的变化，该结构灵活性强，可以根据整车动力系统的要求单独设计动力分配装置，并可实现快速集成，大大降低了开发周期和开发成本。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中混合动力总成结构处于发动机驱动模式时的能量传递路径示意图；图3是本专利技术中混合动力总成结构处于电机驱动模式时的能量传递路径示意图；图4是本专利技术中混合动力总成结构处于并联驱动模式时的能量传递路径示意图；图5是本专利技术中混合动力总成结构处于串联驱动模式时的能量传递路径示意图；图6是本专利技术中混合动力总成结构处于制动能量回收模式时的能量传递路径示意图；图7是本专利技术的扭矩分配原则示意图。其中当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力总成结构，包括发动机（1）、起动机（2）、发动机离合器（3）、变速器总成（4）、变速器输出轴齿轮（5）、差速器锥齿轮（6）、差速器壳体（7）、半轴（10）、电机（14）、电机控制器（16）、高压电池（17），所述发动机离合器（3）使发动机（1）的动力输出轴与变速器总成（4）的动力输入轴接合或分离，所述变速器输出轴齿轮（5）与差速器锥齿轮（6）啮合，所述差速器锥齿轮（6）与差速器壳体（7）固定连接，变速器输出轴齿轮（5）、差速器锥齿轮（6）和差速器壳体（7）均位于差速器外壳体（18）中，所述半轴（10）上安装有半轴齿轮，所述电机（14）通过高压线（15）与电机控制器（16）连接，电机控制器（16）通过高压线与高压电池（17）连接，其特征在于，还包括动力分配壳体（8）、动力分配驱动轴齿轮（9）、电机输入轴齿轮（11）、动力分配驱动轴（12）和动力分配离合器（13），所述动力分配壳体（8）与差速器外壳体（18）固定连接在一起，所述动力分配驱动轴齿轮（9）安装在动力分配驱动轴（12）上并与电机输入轴齿轮（11）啮合，所述动力分配驱动轴（12）与差速器壳体（7）通过动力分配离合器（13）接合或分离，所述电机输入轴齿轮（11）与电机（14）通过驱动轴连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪学明，刘强，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31