一种功率分流式混合动力汽车驱动系统及其控制方法技术方案

一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，包括发动机和车轮，还包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器、第一周转轮系、第二周转轮系、第三周转轮系、第一制动器和第二制动器。本发明专利技术采用功率分流式混合动力拓扑机构，内燃机功率分布在两个路径上，一是机械路径，可通过齿轮啮合直接将作用力传动到车轮，二是电动路径，除了内燃机和驱动装置外，电动机会对行星齿轮施加作用力。发动机转速与车速解耦，通过发电机实时调整发动机工作转速范围，通过驱动电机调整发动机输出转矩，车轮转速和所需车轮力矩等行驶要求将使内燃机工作点更理想，最大程度提高整车燃油经济性；实现自动换挡，换挡过程中，保证动力不中断，保证行驶稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种功率分流式混合动力汽车驱动系统及其控制方法
本专利技术属于混合动力系统开发领域，具体涉及一种功率分流式混合动力汽车驱动系统其控制方法。
技术介绍
混合动力汽车是指采用传统的内燃机(汽油机或采油机)和电动机作为动力源，电动机由动力电池提供电量或由内燃油发电提供。通过内燃机、电机组合的方式，应用电机的快速响应特性，调整发动机工作点，控制发动机在相对经济的区间内工作，提高经济性和降低排放。现有的混合动力汽车有些是串联式混合动力系统，特点是发动机不直接参与驱动，发动机只负责发电，由驱动电机提供整车行驶驱动力，因此发动机可以工作在其速度-转矩图的任何点上，通过车辆驱动功率需求，可以控制发动机总是工作在最低油耗区；有些是并联式混合动力系统，特点是在传统车基础上，额外增加一套电机、电池系统，整车改动较小，可实现调节发动机工作点的功能。但是，传统的混合动力汽车驱动模式单一，串联式混合动力由电机单独驱动整车行驶，电能需由发动机机械能转化，发动机产生的能量经过两次能量转换才到达驱动轮，能量损失多，存在效率损失，在某些工况下，起不到节油的目的。此外，驱动电机的功率需满足整车行驶最大功率需求，因此驱动电机功率要求较大，使得电动机的体积和质量都较大；并联式混合动力发动机与驱动车轮刚性连接，发动机的转速通过变速箱变速后，与车速有一定的比例关系，因此发动机的工作点不可能总处于最佳区域，发动机效率得不到充分发挥，且并联式混合动力需要搭载自动变速器，成本相对较高。现有大型矿车新能源控制采用纯电动驱动技术、串联式混合动力驱动技术、并联式混合动力驱动技术。纯电动驱动技术由驱动电机、蓄电池和辅助控制系统组成，驱动电机单独驱动整车行驶，这种布置的优点是结构简单，控制实现容易；缺点是受电池特性限制，整车续驶里程短且充电时间长。串联式混合动力驱动系统是将电动机和内燃机串联起来，内燃机不与驱动轴连接在一起，用发电机将内燃机的动能转换为电能。这种驱动系统的优点在于只要能够提供所需的电能，就可以自由选择内燃机的工作点。根据工作策略，内燃机可使其功率满足当前的需求或者可同时按照最有效的工作点进行工作，并将多余的电能输送给蓄电池。这种布置的缺点在于多次转换能量，从而造成效率损失。并联式混合动力系统的拓扑结构只需要一台电动机，用发电机或者发动机对其进行驱动并以机械的方式与内燃机曲轴连接在一起。这涉及扭矩的叠加，其中驱动装置的扭矩可自由变化，而转速却相对处于一个固定的比例上，此外，与电动机的状态无关，在关闭离合器的情况下可将单纯的机械作用力从内燃机传递到驱动轴上，因此总效率要高于其他混合动力驱动系统的拓扑结构。这种驱动系统的优点是可在广泛的范围内保留传统的驱动系统，这不仅对安装空间和车辆制造有利，也对习惯的行驶特性和客户认可程度有积极的影响；这种布置的缺点在于由于通过变速器传动比和行驶车速固定了两个机组的转速，因此将电动机直接连接在内燃机上会对工作点的自由选择造成影响，在使用多档变速器时，也不能持续自由选择通过电动机和内燃机得出的驱动系统和转速。因此，设计了一种功率分流式混合动力汽车驱动系统来解决上述问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，包括发动机和车轮，还包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器、第一周转轮系、第二周转轮系、第三周转轮系、第一制动器和第二制动器；所述第一周转轮系包括第一行星轮、第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架，所述第一行星轮分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈连接，所述第一行星轮与所述第一行星架连接；所述第二周转轮系包括第二行星轮、第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架，所述第二行星轮分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈连接，所述第二行星轮与所述第二行星架连接；所述第三周转轮系包括第三行星轮、第三太阳轮、第三齿圈和第三行星架，所述第三行星轮分别与所述第三太阳轮和所述第三齿圈连接，所述第三行星轮与所述第三行星架连接；所述第一行星架与所述车轮连接，所述第一齿圈设置有所述第二制动器，所述第一太阳轮与所述第一行星架通过所述第二离合器传动连接，所述第一太阳轮与所述第二电机连接；所述第二行星架与所述车轮连接，所述第二齿圈设置有所述第一制动器，所述第二太阳轮与所述第二行星架通过所述第一离合器传动连接；所述第一行星架与所述第二行星架同步运动；所述第三太阳轮与所述第一电机连接，所述第三齿圈与所述第二太阳轮连接，所述第三行星架与所述发动机传动连接。优选的技术方案为：所述第一行星架与所述第二行星架一体式设置。优选的技术方案为：所述第三行星架与所述发动机之间设置有联轴器。优选的技术方案为：第一工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器断开设置，所述第一制动器与所述第二齿圈结合设置，所述第二制动器与所述第一齿圈断开设置；第二工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器断开设置，所述第一制动器与所述第二齿圈断开设置，所述第二制动器与所述第一齿圈结合设置；第三工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器断开设置，所述第一制动器与所述第二齿圈结合设置，所述第二制动器与所述第一齿圈结合设置；第四工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器结合设置，所述第一制动器与所述第二齿圈结合设置，所述第二制动器与所述第一齿圈断开设置；第五工作状态时，所述第一离合器结合设置，所述第二离合器结合设置，所述第一制动器与所述第二齿圈断开设置，所述第二制动器与所述第一齿圈断开设置。本专利技术还提供了一种功率分流式混合动力汽车驱动系统的控制方法，整车运行包括三个档位：第一制动器、第二制动器结合时为低速档，第一制动器、第二离合器结合时为中速档，第一离合器、第二离合器结合时为高速档，各档位之间根据驾驶员扭矩需求及当前各部件状态自动进行切换，实现自动换挡；获取当前第一电机和第二电机的转速，根据当前第一电机和第二电机的转速计算当前车速V，在控制系统中设置V1、V2作为车速设定值；离合器档位控制包括目标档位计算、调速控制和目标离合器状态判断；所述目标档位计算可以根据车速及驾驶员需求扭矩等状态信息对当前目标档位进行逻辑判断：整车的初始档位设置为低速档，发送目标计算档位为第一制动器结合、第二制动器结合、第一离合器断开、第二离合器断开；当整车车速高于V1时，受主驱动电机峰值转速限制，第二制动器断开，第一离合器结合，此时整车档位为中速档，发送目标计算档位为第一制动器结合、第二离合器结合、第二制动器断开、第一离合器断开；在车速达到V1之前逐渐降低第二电机输出扭矩，由此判断此时由发动机、第一电机单独驱动整车是否可以满足整车需求，保证换挡动力完全不中断；当整车车速高于V2时，受发动机、第一电机最高转速限制，第一制动器断开，第一离合器结合，此时整车档位为高速档，发送目标计算档位为第一制动器断开、第二制动器断开、第一离合器结合、第二离合器结合；在车速到达V2之前逐渐降低发动机输出扭矩，由此判断此时由第二电机单独驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，包括发动机和车轮，其特征在于：还包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器、第一周转轮系、第二周转轮系、第三周转轮系、第一制动器和第二制动器；所述第一周转轮系包括第一行星轮、第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架，所述第一行星轮分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈连接，所述第一行星轮与所述第一行星架连接；所述第二周转轮系包括第二行星轮、第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架，所述第二行星轮分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈连接，所述第二行星轮与所述第二行星架连接；所述第三周转轮系包括第三行星轮、第三太阳轮、第三齿圈和第三行星架，所述第三行星轮分别与所述第三太阳轮和所述第三齿圈连接，所述第三行星轮与所述第三行星架连接；/n所述第一行星架与所述车轮连接，所述第一齿圈设置有所述第二制动器，所述第一太阳轮与所述第一行星架通过所述第二离合器传动连接，所述第一太阳轮与所述第二电机连接；所述第二行星架与所述车轮连接，所述第二齿圈设置有所述第一制动器，所述第二太阳轮与所述第二行星架通过所述第一离合器传动连接；所述第一行星架与所述第二行星架同步运动；所述第三太阳轮与所述第一电机连接，所述第三齿圈与所述第二太阳轮连接，所述第三行星架与所述发动机传动连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，包括发动机和车轮，其特征在于：还包括第一电机、第二电机、第一离合器、第二离合器、第一周转轮系、第二周转轮系、第三周转轮系、第一制动器和第二制动器；所述第一周转轮系包括第一行星轮、第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架，所述第一行星轮分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈连接，所述第一行星轮与所述第一行星架连接；所述第二周转轮系包括第二行星轮、第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架，所述第二行星轮分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈连接，所述第二行星轮与所述第二行星架连接；所述第三周转轮系包括第三行星轮、第三太阳轮、第三齿圈和第三行星架，所述第三行星轮分别与所述第三太阳轮和所述第三齿圈连接，所述第三行星轮与所述第三行星架连接；
所述第一行星架与所述车轮连接，所述第一齿圈设置有所述第二制动器，所述第一太阳轮与所述第一行星架通过所述第二离合器传动连接，所述第一太阳轮与所述第二电机连接；所述第二行星架与所述车轮连接，所述第二齿圈设置有所述第一制动器，所述第二太阳轮与所述第二行星架通过所述第一离合器传动连接；所述第一行星架与所述第二行星架同步运动；所述第三太阳轮与所述第一电机连接，所述第三齿圈与所述第二太阳轮连接，所述第三行星架与所述发动机传动连接。


2.根据权利要求1所述的一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，其特征在于：所述第一行星架与所述第二行星架一体式设置。


3.根据权利要求2所述的一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，其特征在于：所述第三行星架与所述发动机之间设置有联轴器。


4.根据权利要求3所述的一种功率分流式混合动力汽车驱动系统，其特征在于：
第一工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器断开设置，所述第一制动器与所述第二齿圈结合设置，所述第二制动器与所述第一齿圈断开设置；
第二工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器断开设置，所述第一制动器与所述第二齿圈断开设置，所述第二制动器与所述第一齿圈结合设置；
第三工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器断开设置，所述第一制动器与所述第二齿圈结合设置，所述第二制动器与所述第一齿圈结合设置；
第四工作状态时，所述第一离合器断开设置，所述第二离合器结合设置，所述第一制动器与所述第二齿圈结合设置，所述第二制动器与所述第一齿圈断开设置；
第五工作状态时，所述第一离合器结合设置，所述第二离合器结合设置，所述第一制动器与所述第二齿圈断开设置，所述第二制动器与所述第一齿圈断开设置。


5.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种功率分流式混...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋任波，林彬，郑志刚，
申请(专利权)人：苏州亚太金属有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32