一种插电式适时四驱混合动力汽车系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种插电式适时四驱混合动力汽车系统，包括整车控制单元、动力电池及其管理系统(BMS)、发动机及其控制器、启动/发电机及其控制器、后驱动电机及其控制器、5档自动变速器和2档自动变速器及其控制器、离合器、逆变器、前后差速减速器装置。整车控制单元控制整车动力系统协调工作；后驱动电机连接2档自动变速器驱动汽车后轮；发动机通过离合器经5档自动变速器驱动汽车前轮，实现了汽车纯电动后轮驱动、纯发动机前轮驱动、混合式四轮驱动、混合式行车充电后轮驱动及再生制动等工作模式；整车后轮驱动系统增加了2档自动变速器，提高了整车的动力性和运行效率；启动/发电机的使用不仅可以快速启动发动机也可以由发动机驱动发电；本实用新型专利技术系统实现了多种工作模式之间的切换，不仅满足了汽车动力性、操稳性、通过性等性能要求，也降低了整车的油耗，提升了后驱动电机的效率进而提高了整车的能源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种汽车
的系统，特别是一种插电式适时四驱混合动力汽车系统。
技术介绍
随着国家对节能减排力度的不断加大，尤其是“十三五”规划以后，新能源汽车成为国家推进节能环保的重要举措，其中，可充电式混合动力汽车有着良好的节能减排效果，是国家关注的重点；同时，四轮驱动混合动力汽车因具有良好的动力性、经济性、操稳性、通过性等优点更是受到了消费者的青睐。为了保证四轮驱动混合动力汽车的动力性、操稳性和通过性，非常有必要设计结构简单、性能可靠、工作效率高的四轮驱动混合动力系统构型；为了提升四轮驱动混合动力汽车的经济性，需要依据不同的行驶工况，设置合理的驾驶模式。基于此考虑，本技术设计了一款插电式适时四轮驱动汽车系统。
技术实现思路
本技术的目的为了克服当前混合动力系统结构单纯的两轮驱动，或纯电动模式下动力性不足、电机效率不够高等缺点，提供一种插电式适时四驱混合动力汽车系统，使其在电量消耗模式下，具有更加优良的动力性和经济性；在电量维持模式下，进一步提升整车的动力性、燃油经济性，使整车具有良好的动力性、燃油经济性和低排放的特点。本技术是通过以下技术方案实现的:一种插电式适时四驱混合动力汽车系统，包括发动机、启动/发电机、离合器、5档自动变速器、前差速减速器、后驱动电机、2档自动变速器、后差速减速器、发动机控制器、启动/发电机控制器、TCU、后驱动电机控制器、动力电池、BMS、整车控制单元、充电器，其中发动机的飞轮端与启动/发电机的转子相连，后驱动电机的转子与2档自动变速器的输入端相连，2档自动变速器的输出端与后差速减速器的输入端相连，其中发动机的输出端与离合器相连，离合器的输出端与5档自动变速器的输入端相连，5档自动变速器的输出端与前差速减速器的输入端相连，发动机控制器与发动机相连，启动/发电机控制器与启动/发电机相连，TCU与5档自动变速器、2档自动变速器相连，后驱动电机控制器与后驱动电机相连，BMS与动力电池相连，逆变器与启动/发电机、动力电池、充电器、后驱动电机相连，整车控制单元通过总线与启动/发电机控制器、发动机控制器、T⑶、BMS、驱动电机控制器相连。本技术的工作过程与工作原理为:各动力源发出的动力经过传动轴、自动变速器、差速减速器传递到车轮。后驱动电机由输出轴经过2档自动变速器、后差速减速器到后驱动车轮进行动力传递。发动机由启动/发电机启动，发动机由输出轴通过离合器、5档自动变速器、前差速减速器到前驱动车轮及行动力传递。后驱动电机由后驱动电机控制器进行控制，在进行驱动工作时通过逆变器从动力电池获取所需电能，或者在启动/发电机工作在发电状态时后驱动电机通过逆变器从启动/发电机获取电能；在制动时，后驱动电机工作在发电模式，后驱动电机将机械能转变为电能通过逆变器反馈给动力电池进行电能补充。发动机由发动机控制器进行控制，由启动/发电机快速启动并实现怠速停机。启动/发电机由启动/发电机控制器进行控制，在以电动方式工作时，用来快速启动/发动机同时通过逆变器从动力电池中获取所需要的电能；在以发电机方式工作时，由发动机进行驱动发电通过逆变器给电池充电或给后驱动电机供电。动力电池由电池管理系统(BMS)进行状态监测和管理控制，同时可在停车时通过外接插头经由充电器、逆变器给动力电池充电。整车控制单元通过总线与发动机控制器、启动/发电机控制器、BMS、TCU、后驱动电机控制器进行信息交换，并对各控制器进行控制。整车控制单元可以控制各部件处于不同的工作情况之下，从而实现改混合动力汽车在不同的工作模式下进行工作，包括:纯电动后轮驱动、纯发动机前轮驱动、混合式四轮驱动、混合式发电前轮驱动、怠速停机/发动机快速启动、混合式行车充电后轮驱动、再生制动能量回收、停车充电模式。为了避免发动机怠速运行时高油耗和较差的排放性能，在汽车停止行驶时，可以使发动机停止工作来消除怠速情况，同时如果动力电池的电量过低不能满足行驶需求的时候，可使离合器处于分离状态，发动机工作在最高效率区，驱动启动/发电机发电通过逆变器为蓄电池补充电能。在汽车刚起步时，可控制离合器处于分离状态、后驱动电机单独提供汽车起步加速的动力，实现纯电动后轮驱动。2档自动变速器处于不同的档位实现低速档和高速档工作模式。在汽车行驶驱动过程中，可由发动机单独提供驱动汽车的全部动力，从而实现纯发动机前轮驱动模式，此时发动机工作在高效率区，以便达到较高的整车燃油经济性和较低的尾气有害排放；同时也可由发动机作为主驱动提供驱动汽车的绝大部分动力，由后驱动电机作为辅助驱动提供其中的部分动力，实现混合式四轮驱动模式，此时发动机工作在高负荷、高效率状态；也可使离合器处于分离状态，由后驱动电机提供动力驱动汽车行驶，此时发动机工作在高效率区驱动启动/发电机发电通过逆变器直接给后驱动电机提供电能，实现了混合式后轮驱动模式，优化发动机工作点使得整车在高效率区工作实现低排放。在汽车制动过程中，发动机和启动/发电机处于停机状态，同时控制离合器处于分离状态以防止发动机反拖，此时后驱动电机工作在发电机模式下实现制动能量回收。通过以上混合动力系统，本技术具有以下优势:本技术系统采用适时四轮驱动形式，提高了整车的动力性、操稳性、通过性、驾驶平顺性和舒适性的特性，同时本技术系统实现了多种驱动模式的切换工作，提升了发动机的工作负荷率和工作效率，降低了发动机污染物的排放和整车的燃油消耗率。整车后轮驱动系统中增加了 2档自动变速器，使得在纯电动模式下整车具有了两档工作模式(低速档、高速档)，提高了整车的动力性和运行效率，降低了汽车电能的消耗，进一步提高了整车的经济性，同时纯电动模式更是实现了整车零排放的优点。另外本技术系统中设置了启动/发电机用于快速启动发动机和进行行车发电，实现了发动机怠速停机/快速启动的模式，达到了节油和降低尾气有害物排放的目的。因此，该技术在动力性、驾驶平顺性、舒适性和整车的能源利用率均得到显著提高。【附图说明】图1是本技术系统示意图。【具体实施方式】如图1所示，本技术一种插电式适时四驱混合动力汽车系统，包括发动机(I)、启动/发电机(2)、启动/发电机控制器(3)、整车控制单元(4)、发动机控制器(5)、离合器(6)、5档自动变速器(7)、前差速减速器(8)、T⑶(9)、后驱动电机控制器(10)、后驱动电机(11)、2档自动变速器(12)、后差速减速器(13)、逆变器(14)、动力电池(15)、BMS(16)、充电器(17) ο其特征在于:发动机(I)的输出端与离合器(6)相连，离合器(6)的输出端与5档自动变速器(7)的输入端相连，5档自动变速器(7)的输出端与前差速减速器(8)的输入端相连，发动机控制器(5)与发动机⑴相连，启动/发电机控制器(3)与启动/发电机(2)相连，T⑶(9)与5档自动变速器(7)、2档自动变速器(12)相连，后驱动电机控制器(10)与后驱动电机(11)相连，BMS(16)与动力电池(15)相连，逆变器(14)与启动/发电机(2)、动力电池(15)、充电器(17)、后驱动电机(11)相连，整车控制单元⑷通过总线与启动/发电机控制器(3)、发动机控制器(5)、TCU(9)、BMS (16)、后驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种插电式适时四驱混合动力汽车系统，包括发动机(1)、启动/发电机(2)、启动/发电机控制器(3)、整车控制单元(4)、发动机控制器(5)、离合器(6)、5档自动变速器(7)、前差速减速器(8)、TCU(9)、后驱动电机控制器(10)、后驱动电机(11)、2档自动变速器(12)、后差速减速器(13)、逆变器(14)、动力电池(15)、BMS(16)、充电器(17)，其特征在于：发动机(1)的输出端与离合器(6)相连，离合器(6)的输出端与5档自动变速器(7)的输入端相连，5档自动变速器(7)的输出端与前差速减速器(8)的输入端相连，发动机控制器(5)与发动机(1)相连，启动/发电机控制器(3)与启动/发电机(2)相连，TCU(9)与5档自动变速器(7)、2档自动变速器(12)相连，后驱动电机控制器(10)与后驱动电机(11)相连，BMS(16)与动力电池(15)相连，逆变器(14)与启动/发电机(2)、动力电池(15)、充电器(17)、后驱动电机(11)相连，整车控制单元(4)通过总线与启动/发电机控制器(3)、发动机控制器(5)、TCU(9)、BMS(16)、后驱动电机控制器(10)相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，陈美奇，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37