一种分布式双轴驱动混合动力系统及其驱动方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式驱动双轴混合动力系统及其驱动方法，混合动力系统包括发动机、离合器、第一差速器、逆变器、电机、电池、第一主减速器、整车控制器、第二主减速器、第二差速器、变速器，发动机输出端经离合器依次与变速器、第一主减速器和第一差速器连接，构成发动机动力总成；电机输出端经第二主减速器与第二差速器连接，构成电机动力总成，第一差速器与第二差速器连接车辆前后轴。整车可以现纯电动后轴驱动模式、发动机单独驱动模式、混合动力驱动模式和制动回收模式。本发明专利技术最大化保留传统车辆布置，在后桥加入电驱动系统，节约成本；电机或发动机单独或共同工作在各自的高效区间，改善动力系统效率，有效减少燃油消耗。

A distributed biaxial drive hybrid power system and its driving method

The invention discloses a distributed driving biaxial hybrid power system and its driving method, the hybrid system includes the engine, clutch, first differential, inverter, motor, battery, the first main reducer, the vehicle controller, second main reducer, second differential transmission, an output end of the engine via a clutch connected with the first main transmission and speed reducer and the first differential connection, a powertrain; the output end of the motor by second main reducer is connected with the second differential, a motor power assembly, first and second differential differential connecting the front and rear of the vehicle axle. The whole vehicle can be the pure electric rear axle drive mode, the engine single drive mode, the hybrid driving mode and the brake recovery mode. The invention maximizes the reservation of traditional vehicle layout, adds electric drive system to the rear axle, and saves cost. Motor or engine works individually or jointly in their respective efficient intervals, improving power system efficiency and effectively reducing fuel consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式双轴驱动混合动力系统及其驱动方法
本专利技术涉及汽车动力驱动系统领域，具体涉及一种分布式双轴驱动混合动力系统及其驱动方法。
技术介绍
节能汽车及新能源汽车是未来的重点领域，当前国家确定了以纯电动汽车为新能源汽车和汽车工业转型的主要战略取向，但在纯电动汽车技术方面仍存在不足，充电基础设施不完善，价格仍普遍偏高的背景下，混合动力汽车作为新能源汽车的一种，以其对传统车改动小，改装成本低，改装后车辆动力经济性提升大等优点，已成为当前汽车转型过渡期的重点发展路线之一。目前，市面上的混合动力汽车按动力布置形式的不同主要分为：串联结构形式、并联结构形式和混联结构形式。串联结构混合动力车由高效工作的发动机带动发电机提供电能，再由电机驱动车辆行驶，虽然发动机一直处于高效工作区间，但动力传递过程中存在多次能量转换，有很大的能量损失，系统综合效率低；并联结构混合动力车由发动机和电机单独或以动力耦合的形式共同驱动车辆，效率和经济性较好，但需要添加额外的动力耦合装置，增加了动力传动系统的复杂程度；混联结构混合动力汽车综合了串联和并联的优点，但其动力结构更为复杂，动力耦合装置要求更高，且很难达到发动机、电机的协调控制。此外，当前主流混合动力汽车多采用单轴驱动，而分布式双轴驱动混合动力系统具有更好的动力性和操纵性等优点，且具有更低的油耗和更好的经济性。目前，分布式驱动理念主要应用于纯电动汽车上，具有很好的动力学可控制性、更高的驱动系统效率以及系统结构可靠性等优点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有汽车动力系统存在的上述不足，提供一种分布式驱动混合动力系统及其驱动方法，在最大程度保留原车结构布置的基础上，通过后轴或前轴加装驱动系统实现双轴驱动，有效地提高了动力系统效率和整车动力性、经济性；前后具有两套相对独立的动力总成，工作时也不需要额外的动力耦合装置，直接通过车身耦合；其中电机动力总成采用集成式设计，大大缩小了整体机构的轴向尺寸。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种分布式驱动双轴混合动力系统，包括发动机、离合器、第一差速器、逆变器、电机、电池、第一主减速器、整车控制器、第二主减速器、第二差速器、变速器，发动机输出端经离合器依次与变速器、第一主减速器和第一差速器连接，并与车辆半轴集成构成发动机动力总成；电机输出端经第二主减速器与第二差速器连接，并与车辆半轴集成构成电机动力总成(发动机输出端输出驱动扭矩经离合器、变速器、第一主减速器、第一差速器驱动车辆的一根轴，电机输出端输出驱动扭矩经第二主减速器、第二差速器驱动车辆的另一根轴)；逆变器与电池、电机相连，整车控制器与发动机、电池和逆变器相连。按上述方案，所述发动机动力总成、电机动力总成可交换位置的连接在车辆前后轴，即发动机、离合器、变速器、第一主减速器和第一差速器连接车辆前轴时，电机、第二主减速器和第二差速器连接车辆后轴；发动机、离合器、变速器、第一主减速器和第一差速器连接车辆后轴时，电机、第二主减速器和第二差速器连接车辆前轴(发动机驱动车辆前桥或后桥，电机驱动车辆后桥或前桥)。按上述方案，所述电机动力总成外部壳体直接相连构成一个整体的集成式驱动桥(结构紧凑，轴向尺寸小)。按上述方案，所述发动机动力总成、电机动力总成相对独立，没有直接的机械连接，且同时工作时不设置额外的动力耦合装置，直接通过车身耦合。本专利技术还提供了一种上述分布式双轴驱动混合动力系统的驱动方法，分布式双轴混合动力系统根据不同的行驶工况，包括四种驱动模式：纯电动驱动模式、发动机单独驱动模式、混合动力驱动模式和制动回收模式；纯电动驱动模式：电机通过第二主减速器驱动车辆，发动机不工作；发动机单独驱动模式：发动机通过离合器、变速器、第一主减速器后单独驱动车辆，电机不工作；混合动力驱动模式：发动机和电机同时工作，发动机仍运行在高速(中高负荷)工况下，电机补充剩余的驱动转矩；制动回收模式：当踩下制动踏板时，制动压力传感器将制动信号传递给整车控制器，此时驱动模式切换到制动回收模式，电机回收制动时产生的能量，将机械能转化为电能存储在电池里(电机在制动回收时输出电流经逆变器为电池充电)。按上述方案，无论车辆处于纯电动驱动模式还是发动机单独驱动模式，当整车控制器检测到电机或发动机负载系数超过设定的最大负载系数时，整车驱动模式强制切换为混合动力驱动模式。按上述方案，当整车控制器检测到电池电量低于设定的最低值时，整车控制器强制控制分布式双轴驱动混合动力系统进入发动机单独驱动模式(延长动力电池组的寿命)。本专利技术的工作原理：当车辆处于起步或低速(低负荷)、市区频繁启停等行驶工况时，开启纯电动驱动模式启动或驱动车辆，充分发挥电机低转速时输出较大平稳转矩(低速高扭)的特性，又避免了发动机在起步或转速较低时的低效工作(怠速工况)，降低了油耗和排放；当车辆处于市郊或高速(中高负荷)等行驶工况时，开启发动机单独驱动模式，此时发动机工作在低燃油消耗区，高效运行，此外，当整车控制器检测到电池低电量时，为了延长动力电池组的寿命，强制进入发动机单独驱动模式；当车辆处于急加速和爬坡(高负荷)工况时，发动机虽然能提供足够的转矩，但是其工作点会严重偏离高效工作区间，因此为了使发动机仍运行在高效区间内，则由电机补充剩余的驱动转矩，避免发动机工作区间由高效区向右上偏移至非高效区；当整车控制器检测到制动信号，电机回收制动时产生的能量。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术最大化保留传统车辆布置，通过不同工况下控制发动机和电机单独或共同工作，充分发挥发动机和电机各自的工作特性和优势，使两者能尽可能地工作在各自的高效区间内，从而改善了系统效率，减少了排放，提高了整车动力性和经济性；2、前、后轴有两套相对独立的动力总成，工作时也不需要额外的动力耦合装置，直接通过车身耦合；3、电机动力总成采用集成式设计，大大缩小了整体机构的轴向尺寸。附图说明图1为本专利技术实施例1分布式双轴驱动混合动力系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例2分布式双轴驱动混合动力系统的结构示意图；图中，1-发动机；2-离合器；3-第一差速器；4-逆变器；5-电机；6-电池；7-第二差速器；8-第二主减速器；9-整车控制器；10-第一主减速器；11-变速器。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的原理和特征进一步的描述。参见图1或图2所示，本专利技术所述的分布式双轴驱动混合动力系统，包括发动机1、离合器2、第一差速器3、逆变器4、电机5、电池6、第一主减速器10、整车控制器9、第二主减速器8、第二差速器7、变速器11，发动机1输出端经离合器2依次与变速器11、第一主减速器10和第一差速器3连接，电机5输出端经第二主减速器8与第二差速器7连接，第一差速器3与第二差速器7连接车辆前后轴；逆变器4与电池6、电机5相连，整车控制器9与发动机1、电池6和逆变器4相连。实施案例一：如图1所示，发动机1输出端输出驱动扭矩经离合器2经变速器11经第一主减速器10经第一差速器3驱动车辆前桥；电机5输出端输出驱动扭矩经第二主减速器8经第二差速器7驱动车辆后桥；电机在制动回收时输出电流经逆变器4为电池充电；逆变器4与电池6、电机5相连；整车控制器9与发动机1、电池6和逆变器4相连。实施案例二：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式双轴驱动混合动力系统，其特征在于，包括发动机(1)、离合器(2)、第一差速器(3)、逆变器(4)、电机(5)、电池(6)、第一主减速器(10)、整车控制器(9)、第二主减速器(8)、第二差速器(7)、变速器(11)，发动机(1)输出端经离合器(2)依次与变速器(11)、第一主减速器(10)和第一差速器(3)连接，并与车辆半轴集成构成发动机动力总成；电机(5)输出端经第二主减速器(8)与第二差速器(7)连接，并与车辆半轴集成构成电机动力总成；逆变器(4)与电池(6)、电机(5)相连，整车控制器(9)与发动机(1)、电池(6)和逆变器(4)相连。

【技术特征摘要】
1.一种分布式双轴驱动混合动力系统，其特征在于，包括发动机(1)、离合器(2)、第一差速器(3)、逆变器(4)、电机(5)、电池(6)、第一主减速器(10)、整车控制器(9)、第二主减速器(8)、第二差速器(7)、变速器(11)，发动机(1)输出端经离合器(2)依次与变速器(11)、第一主减速器(10)和第一差速器(3)连接，并与车辆半轴集成构成发动机动力总成；电机(5)输出端经第二主减速器(8)与第二差速器(7)连接，并与车辆半轴集成构成电机动力总成；逆变器(4)与电池(6)、电机(5)相连，整车控制器(9)与发动机(1)、电池(6)和逆变器(4)相连。2.根据权利要求1所述的分布式双轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述发动机动力总成、电机动力总成可交换位置的连接在车辆前后轴，即发动机(1)、离合器(2)、变速器(11)、第一主减速器(10)和第一差速器(3)连接车辆前轴时，电机(5)、第二主减速器(8)和第二差速器(7)连接车辆后轴；发动机(1)、离合器(2)、变速器(11)、第一主减速器(10)和第一差速器(3)连接车辆后轴时，电机(5)、第二主减速器(8)和第二差速器(7)连接车辆前轴。3.根据权利要求1或2所述的分布式双轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述电机动力总成外部壳体直接相连构成一个整体的集成式驱动桥。4.根据权利要求1或2所述的分布式双轴驱动混合动力系统，其特征在于，所述发动机动力总成、电机动力总成相对独...

【专利技术属性】
技术研发人员：田韶鹏，郑晨飞，郑青星，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42