一种增程式电动四驱系统及汽车技术方案

本发明专利技术提供一种增程式电动四驱系统及汽车，增程式电动四驱系统包括发动机、发电机、驱动电机、动力电池、两档电驱动变速器、机械式前驱动桥、机械式后驱动桥、行走前轮和行走后轮连接。整车控制器连接发动机控制单元、发电机控制单元、电池管理系统、驱动电机控制单元和换挡及差速锁控制单元。增程式电动四驱系统的驱动电机同时实现电机和发电功能。在发动机正常工作时，提供动力附件所需和发电的功率；整车控制器采用功率跟随策略对发动机和发电机进行转速和输出功率控制；两档电驱动变速箱正常工作，形成全时四驱结构。结构和控制逻辑简单可靠，零部件通用化高，成本低，路面和气候适应性强，耐冲击振动性能、密封性能、结构耐久性强。

An additional electric four-wheel drive system and car

【技术实现步骤摘要】
一种增程式电动四驱系统及汽车
本专利技术涉及新能源汽车
，特别是指一种增程式电动四驱系统及汽车。
技术介绍
电动汽车发展的主要矛盾是纯电续航里程与安全性的对立，以及全生命周期内的高能耗和高排放与节能减排初始宗旨的对立。增程式电动汽车具备纯电汽车的所有优势，如加速快，动力平顺等，又避免了续航里程焦虑问题。在纯电模式下同样零排放、零污染，在增程模式下，相比传统燃油汽车，可以节油50％以上。目前的增程式电动汽车动力系统通常采用两种形式。第一种，在纯电动车上加装发动机来用作增程器，单纯延长续驶里程。这种动力系统在动力电池的电量低于某剩余电量SOC阈值时，启动发动机工作给电池充电。这种系统需要很大的动力电池容量和重量，以及很大增程器功率，同时电池的充电放电过程存在约10％的能量损耗。第二种增程式电动系统通过对电力系统的优化，采用小于等于预设值的发动机和电池容量，并使之工作区间固定在经济性较高的功率范围内以提升增程模式下的油耗水平。通过充电策略的优化可以使动力电池避免过充和过放，提升力电池寿命。但是这种系统依然无法避免电池充电-放电过程中的能量损耗，而且最高车速的性能要求决定了动力电池的容量无法进一步下降。电池容量大，重量大，成本高。同时，电池始终在高负荷工作，循环寿命受到大于预设值影响。目前的纯电动汽车和混动汽车四驱系统共有两大类。一类是通过在前轴或后轴增加一个电驱动桥，或者是一对轮毂电机，形成四驱结构，通过电子系统实现驱动力分配和差速等功能。另一类是采用轮毂电机的分布式驱动，也是通过电子系统实现差速和扭矩分配。这两类电动四驱系统完全依靠电子和电控系统，需要复杂的控制逻辑，在恶劣的野外场地下可靠性和稳定性远低于传统的机械四驱系统。对于为适应非铺装路面和路面而采用整体桥的汽车，车桥或车轮上的电驱系统会显著增大整车的簧下质量，并要求随整体桥上下跳动的电驱系统具有极高的耐冲击振动性能、密封防污性能、结构耐久性能等。因此这两类电动四驱系统都不适用于非铺装路面和路面，不适用于汽车。同时在温度较低的环境下，电池会出现亏电等不稳定情况，因此目前的电动四驱系统相比传统机械四驱系统存在可靠性差、系统复杂度高、环境适应性差等不足。
技术实现思路
本专利技术提供了一种增程式电动四驱系统及汽车，现有增程式动力系统能效低、电池重量大寿命小，以及现有电动四驱系统可靠性差、复杂度高、不适应汽车的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供如下方案:一种增程式电动四驱系统，包括：发动机，所述发动机与发电机连接，所述发电机分别与驱动电机和动力电池连接，所述驱动电机与所述动力电池连接，且所述驱动电机与两档电驱动变速器连接，所述两档电驱动变速器分别连接机械式前驱动桥和机械式后驱动桥，所述机械式前驱动桥与行走前轮连接，所述机械式后驱动桥与行走后轮连接；整车控制器连接发动机控制单元、发电机控制单元、电池管理系统、驱动电机控制单元和换挡及差速锁控制单元；其中，所述发动机控制单元控制发动机，所述电池管理系统控制所述动力电池，所述驱动电机控制单元控制所述驱动电机，所述换挡及差速锁控制单元控制所述两档电驱动变速箱；所述整车控制器根据系统负载需求的功率、所述动力电池的剩余电量SOC以及用户输入的指令，执行功率跟随策略，所述发动机控制单元和所述发电机控制单元对所述发动机和所述发电机进行转速和输出功率控制。进一步地，所述两档电驱动变速器机械集成中央差速装置及中央差速锁；所述机械式前驱动桥集成前桥主减速器和前差速锁；所述机械式后驱动桥集成后桥主减速器、后桥差速装置和后差速锁。进一步地，所述整车控制器还控制所述前差速锁控制器和所述后差速锁控制器；所述前差速锁控制器控制所述机械式前驱动桥，所述后差速锁控制器控制所述机械式后驱动桥。进一步地，当整车控制器检测到整车处于稳定制动过程并且动力电池的剩余电量SOC低于第一设定阈值时，所述整车控制器向所述发动机控制单元和所述发电机控制单元发出降低转速和降低输出功率指令，同时向所述驱动电机控制单元发出指令，所述发电机的剩余功率流向所述动力电池进行反向充电。进一步地，当所述整车控制器检测到所述机械式前驱动桥和所述机械式后驱动桥中的其中一个驱动桥空转或负载扭矩小于等于预设值时，所述整车控制器通过向所述换挡及差速锁控制单元发出锁止中央差速锁指令，或发出需手动切换锁止中央差速锁的提示，所述机械式前驱动桥和所述机械式后驱动桥之间变成刚性连接，将部分或全部扭矩传递到不空转或负载扭矩大于预设值的驱动桥。进一步地，所述当械式前驱动桥正常工作时，所述前桥主减速器放大所述中央差速装置传递来的驱动力，所述前桥差速装置向两侧的两个行走前轮传递驱动力，两个行走前轮之间的驱动力和转速匹配；当所述整车控制器检测到所述两个行走前轮中的其中一个出现空转或负载扭矩小于等于预设值时，所述整车控制器通过所述向前差速锁控制器发出锁止前差速锁指令或发出手动切换锁止前差速锁的提示，所述机械式前驱动桥两侧的两个输出轴变成刚性连接，将所述前桥部分或全部扭矩传递到不空转或负载扭矩大于预设值的另一个行走前轮上。进一步地，当所述机械式后驱动桥正常工作时，所述后桥主减速器放大中央差速装置传递来的驱动力，所述后桥差速装置向两侧的两个行走后轮传递驱动力，所述两个行走后轮之间的驱动力和转速匹配；当所述整车控制器检测到所述两个行走后轮中的其中一个出现空转或负载扭矩小于等于预设值时，所述整车控制器通过向所述后差速锁控制器发出锁止后差速锁指令或发出手动切换锁止后差速锁的提示，所述机械式后驱动桥两侧的两个输出轴变成刚性连接，所述后桥部分或全部扭矩传递到不空转或负载扭矩大于预设值的另一个行走后轮上。进一步地，所述机械式前驱动桥和所述机械式后驱动桥均采用断开式或非断开式机械驱动桥结构。进一步地，所述发动机的曲轴与所述发电机的输入轴以同轴方式直接连接或通过联轴器加离合机构的方式组合传动连接；所述驱动电机的输出轴与所述两档电驱动变速器的输入轴以同轴直接连接或通过联轴器加离合机构的组合方式组合传动连接；所述两档电驱动变速箱的差速装置输出轴与所述机械式前驱动桥的主减速器输入轴连接；所述两档电驱动变速箱的差速装置输出轴与所述机械式后驱动桥的主减速器输入轴通过传动轴同轴直接连接或通过传动轴加联轴器的组合传动连接；所述机械式后驱动桥所集成的所述后差速装置的输出轴与所述行走后轮之间通过传动轴同轴直接连接或通过传动轴、联轴器、离合机构的组合传动连接；所述机械式前驱动桥所集成的所述前差速装置的输出轴与所述行走前轮之间通过传动轴同轴直接连接或者通过传动轴、联轴器、离合机构的组合传动连接。一种汽车，包括如上所述的增程式电动四驱系统。本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：本专利技术的上述方案，本实施例的增程式电动四驱系统完全兼容传统汽车的机械四驱结构，控制逻辑简单可靠，零部件通用化高，成本低；本实施例的增程式电动四驱系统前驱动桥和后驱动桥均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增程式电动四驱系统，其特征在于，包括：/n发动机，所述发动机与发电机连接，所述发电机分别与驱动电机和动力电池连接，所述驱动电机与所述动力电池连接，且所述驱动电机与两档电驱动变速器连接，所述两档电驱动变速器分别连接机械式前驱动桥和机械式后驱动桥，所述机械式前驱动桥与行走前轮连接，所述机械式后驱动桥与行走后轮连接；/n整车控制器连接发动机控制单元、发电机控制单元、电池管理系统、驱动电机控制单元和换挡及差速锁控制单元；/n其中，所述发动机控制单元控制发动机，所述电池管理系统控制所述动力电池，所述驱动电机控制单元控制所述驱动电机，所述换挡及差速锁控制单元控制所述两档电驱动变速箱；/n所述整车控制器根据系统负载需求的功率、所述动力电池的剩余电量SOC以及用户输入的指令，执行功率跟随策略，所述发动机控制单元和所述发电机控制单元对所述发动机和所述发电机进行转速和输出功率控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种增程式电动四驱系统，其特征在于，包括：
发动机，所述发动机与发电机连接，所述发电机分别与驱动电机和动力电池连接，所述驱动电机与所述动力电池连接，且所述驱动电机与两档电驱动变速器连接，所述两档电驱动变速器分别连接机械式前驱动桥和机械式后驱动桥，所述机械式前驱动桥与行走前轮连接，所述机械式后驱动桥与行走后轮连接；
整车控制器连接发动机控制单元、发电机控制单元、电池管理系统、驱动电机控制单元和换挡及差速锁控制单元；
其中，所述发动机控制单元控制发动机，所述电池管理系统控制所述动力电池，所述驱动电机控制单元控制所述驱动电机，所述换挡及差速锁控制单元控制所述两档电驱动变速箱；
所述整车控制器根据系统负载需求的功率、所述动力电池的剩余电量SOC以及用户输入的指令，执行功率跟随策略，所述发动机控制单元和所述发电机控制单元对所述发动机和所述发电机进行转速和输出功率控制。


2.根据权利要求1的增程式电动四驱系统，其特征在于，所述两档电驱动变速器机械集成中央差速装置及中央差速锁；
所述机械式前驱动桥集成前桥主减速器和前差速锁；
所述机械式后驱动桥集成后桥主减速器、后桥差速装置和后差速锁。


3.根据权利要求2的增程式电动四驱系统，其特征在于，所述整车控制器还控制所述前差速锁控制器和所述后差速锁控制器；
所述前差速锁控制器控制所述机械式前驱动桥，所述后差速锁控制器控制所述机械式后驱动桥。


4.根据权利要求1的增程式电动四驱系统，其特征在于，当整车控制器检测到整车处于稳定制动过程并且动力电池的剩余电量SOC低于第一设定阈值时，所述整车控制器向所述发动机控制单元和所述发电机控制单元发出降低转速和降低输出功率指令，同时向所述驱动电机控制单元发出指令，所述发电机的剩余功率流向所述动力电池进行反向充电。


5.根据权利要求3的增程式电动四驱系统，其特征在于，当所述整车控制器检测到所述机械式前驱动桥和所述机械式后驱动桥中的其中一个驱动桥空转或负载扭矩小于等于预设值时，所述整车控制器通过向所述换挡及差速锁控制单元发出锁止中央差速锁指令，或发出需手动切换锁止中央差速锁的提示，所述机械式前驱动桥和所述机械式后驱动桥之间变成刚性连接，将部分或全部扭矩传递到不空转或负载扭矩大于预设值的驱动桥。


6.根据权利要求5的增程式电动四驱系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璋，胡东方，马忠民，欧贺国，
申请(专利权)人：北京汽车集团越野车有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11