电驱动系统、混合动力车辆和方法技术方案

本发明专利技术提供了电驱动系统、混合动力车辆和方法。所述电驱动系统（100）用于混合动力车辆，其特征在于，所述电驱动系统（100）具有双转子电机、行星轮系、电控离合器（5）、双电机控制器（6）和制动机构，其中，所述双转子电机的内转子的内转子一端通过所述电控离合器（5）连接车辆发动机的发动机输出轴（8），另一端与所述行星轮系的太阳轮相连，所述双转子电机的外转子与所述行星轮系的外齿圈固接，所述行星轮系的行星架与车辆驱动桥相连用以耦合动力输出给车辆驱动轮，所述双电机控制器（6）与所述双转子电机的内外定子连接，以用于驱动所述双转子电机的内外转子运转，以及将所述内外转子的制动回收能量用于电池充电。

【技术实现步骤摘要】
电驱动系统、混合动力车辆和方法
本专利技术属于混合动力电动汽车
，涉及一种集成双转子电机与行星轮系的HEV(HybridElectricVehicle，混合动力车辆)系统及其实现方法，具体而言，涉及一种电驱动系统、混合动力车辆和方法。
技术介绍
当今世界，能源问题和环境保护问题已经成为限制社会进步的主要因素，从汽车领域的长期发展来看，降低能耗和减少尾气排放是突破该矛盾的必然选择。电动汽车相对传统车辆而言，有着“低油耗、低排放”的优势，而在当前电池技术与纯电动汽车技术还不够成熟的情况下，混合动力电动汽车就成为燃油车向纯电动汽车过渡的最佳选项。按照混合动力汽车的驱动系统架构，其可分为串联式混合动力系统、并联式混合动力系统与混联式混合动力系统。串联式混合动力系统以电动机作为驱动单元，发动机仅作为电动机和电池的电能供给装置，该结构省去了机械传动带来的损耗，但是受限于电动机功率而动力性较差；并联式混合动力系统以发动机和/或电动机作为驱动单元，在动力性方面相对串联式有所提高，但是发动机很难持续工作在最佳工况点，燃油经济性较差；混联式混合动力系统以发动机和/或电动机作为驱动单元，外加一台集成式启动/发电机，其兼顾串联式与并联式的功能特性，但是结构相对复杂，空间集成度较差。当前，世界各国在混合动力汽车领域都做了很多投入，并有多种混合动力系统架构和专利问世。其中，丰田THS系统采用了发动机与两台独立电机通过行星轮系进行转矩耦合的结构形式，可以较好地利用电机无级变速特性，并且发动机可以始终工作在经济模式，对提高燃油经济性、降低排放有很大益处，但是其空间布置紧凑性较差；欧美主流HEV系统采用多片离合器代替变矩器、多组行星轮系串联发动机与多个电机的结构形式，可以较好地耦合发动机与电机的转速转矩，降低转矩在传递过程中的振动，但是其未考虑电池低电荷下的停车自充能力；中国专利CN104742717A阐述了一种发动机与双转子电机耦合输出的结构形式，具有很好的燃油经济性和排放性能，但是其采用多档位变速变矩机构，传动系统的空间布置紧凑性较差、能量传动效率较低；中国专利CN101951092A阐述了一种双转子电机与行星齿轮配合的无级变速系统，可以充分利用电机调速范围宽、行星齿轮传动效率高的优点，但是机构仅限于电池供电充足而未考虑亏电行驶的工况；中国专利CN105015318A阐述了一种发动机与双转子电机耦合输出的结构形式，相对前两者除了具有很好的燃油经济性和排放性能外，还在双转子电机与行星齿轮结构之间添加了一套齿轮组来保证工况转换的顺利，但是未给出电机独立控制以及其他辅助电控的具体布置。若在保证车辆各工况动力性与燃油经济性的基础上，对传统混合动力系统架构进行一定程度的优化集成，相信会有很好的功能预期。以前文所述，现有混合动力系统面临发动机燃油经济性较差、动力系统结构不紧凑、可选工况不完整、变速变矩效率低等缺陷，可改进空间巨大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统混合动力系统的不足，实现混合动力电动汽车更多的行驶工况选择、更集成化的结构布置、更高效的变速变矩能力，从而提高车辆燃油经济性、降低整车排放。此外，本专利技术还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。本专利技术通过提供一种电驱动系统、混合动力车辆和方法来解决上述问题，具体而言，根据本专利技术的一方面，提供了：一种电驱动系统，所述电驱动系统用于混合动力车辆，其中，所述电驱动系统具有双转子电机、行星轮系、电控离合器、双电机控制器和制动机构，其中，所述双转子电机的内转子的一端通过所述电控离合器连接车辆发动机的发动机输出轴，另一端与所述行星轮系的太阳轮相连，所述双转子电机的外转子与所述行星轮系的外齿圈固接，所述行星轮系的行星架与车辆驱动桥相连用以耦合动力输出给车辆驱动轮，所述双电机控制器与所述双转子电机的内、外定子连接，以驱动所述双转子电机的内、外转子运转，以及将所述内、外转子的制动回收能量用于电池充电，并且所述双电机控制器还分别与车辆的ECU和电池组连接，所述制动机构与所述内、外转子和所述行星轮系的行星架连接以进行运动约束并且与所述ECU和所述电控离合器连接，并同所述电控离合器一样接收来自所述ECU的运动控制指令，所述行星架还通过车辆传动轴连接车辆驱动桥，以实现转矩与转速的传递。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，所述双转子电机的内转子构造为电励磁同步电机。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，所述双转子电机的外转子构造为永磁同步电机。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，在所述行星轮系的太阳轮、外齿圈、行星轮行星架组件处均布置有所述制动机构。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，所述双电机控制器构造成分别独立地控制所述双转子电机的内、外转子的转速与转矩。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种混合动力车辆，其中，所述混合动力车辆具有上述任一种电驱动系统。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，所述ECU构造成用于接收与处理各种车载传感器采集的与整车行驶相关的信号，并向所述双电机控制器及所述电控离合器、所述制动机构发出指令。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，所述ECU构造成依据当前车辆行驶状态对驾驶请求信号进行计算处理，得出满足下一步行驶需求的控制指令并发送给所述双电机控制器及所述电控离合器和所述制动机构。根据本专利技术的再一方面，本专利技术提供了一种用于电驱动混合动力车辆的方法，其中，所述方法通过上述任一种电驱动系统来执行。可选地，根据本专利技术的一种实施方式，在车辆起步工况下，所述外转子单独输出转矩以进行驱动，其中，所述制动机构锁死所述行星轮系的太阳轮，和/或在所述外转子单独驱动达到最大输出功率、需要所述发动机进行功率补充时，使所述内转子运行，其中，所述电控离合器结合并且所述制动机构解除制动作用，和/或使所述发动机处于最佳燃油经济模式、所述外转子处于最大功率输出模式、所述内转子处于发电模式，其中，所述电控离合器处于结合状态，所述制动机构解除制动作用，和/或使所述发动机处于最佳燃油经济模式、所述外转子处于最大功率输出模式、所述内转子处于空转状态，其中，所述电控离合器处于结合状态，所述制动机构解除制动作用，和/或在所述发动机与所述外转子功率之和不再满足车辆巡航功率需求时，使所述内转子会充当电动机运行，其中，所述电控离合器处于结合状态，所述制动机构解除制动作用，和/或在制动工况下使得内、外转子工作在发电机状态，其中，一方面，在车辆起步时的外转子单独驱动模式下制动时能够直接将所述外转子转换为发电机，另一方面，在发动机已经起动的工况下断开所述电控离合器，内、外转子充当发电机，再一方面，紧急制动时，所述电控离合器没有断开，在所述双转子电机制动发电的基础上使所述发动机进行辅助制动，和/或在电池能量不足以推动电机运转而车辆又需行驶的情况下，能够使所述发动机单独驱动车辆行驶，其中，所述电控离合器处于结合状态，所述制动机构构造成使所述行星轮系的外齿圈固定，而太阳轮、行星架可转动，和/或在停车充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电驱动系统（100），所述电驱动系统（100）用于混合动力车辆，其特征在于，所述电驱动系统（100）具有双转子电机、行星轮系、电控离合器（5）、双电机控制器（6）和制动机构，其中，所述双转子电机的内转子的一端通过所述电控离合器（5）连接车辆发动机的发动机输出轴（8），另一端与所述行星轮系的太阳轮相连，所述双转子电机的外转子与所述行星轮系的外齿圈固接，所述行星轮系的行星架与车辆驱动桥相连用以耦合动力输出给车辆驱动轮，所述双电机控制器（6）与所述双转子电机的内、外定子连接，以驱动所述双转子电机的内、外转子运转，以及将所述内、外转子的制动回收能量用于电池充电，并且所述双电机控制器（6）还分别与车辆的ECU（7）和电池组（4）连接，所述制动机构与所述内、外转子和所述行星轮系的行星架连接以进行运动约束并且与所述ECU（7）和所述电控离合器（5）连接，并同所述电控离合器一样接收来自所述ECU的运动控制指令，所述行星架还通过车辆传动轴连接车辆驱动桥，以实现转矩与转速的传递。/n

【技术特征摘要】
1.一种电驱动系统（100），所述电驱动系统（100）用于混合动力车辆，其特征在于，所述电驱动系统（100）具有双转子电机、行星轮系、电控离合器（5）、双电机控制器（6）和制动机构，其中，所述双转子电机的内转子的一端通过所述电控离合器（5）连接车辆发动机的发动机输出轴（8），另一端与所述行星轮系的太阳轮相连，所述双转子电机的外转子与所述行星轮系的外齿圈固接，所述行星轮系的行星架与车辆驱动桥相连用以耦合动力输出给车辆驱动轮，所述双电机控制器（6）与所述双转子电机的内、外定子连接，以驱动所述双转子电机的内、外转子运转，以及将所述内、外转子的制动回收能量用于电池充电，并且所述双电机控制器（6）还分别与车辆的ECU（7）和电池组（4）连接，所述制动机构与所述内、外转子和所述行星轮系的行星架连接以进行运动约束并且与所述ECU（7）和所述电控离合器（5）连接，并同所述电控离合器一样接收来自所述ECU的运动控制指令，所述行星架还通过车辆传动轴连接车辆驱动桥，以实现转矩与转速的传递。


2.根据权利要求1所述的电驱动系统（100），其特征在于，所述双转子电机的内转子构造为电励磁同步电机。


3.根据权利要求1所述的电驱动系统（100），其特征在于，所述双转子电机的外转子构造为永磁同步电机。


4.根据权利要求1所述的电驱动系统（100），其特征在于，在所述行星轮系的太阳轮、外齿圈、行星轮行星架组件处均布置有所述制动机构。


5.根据权利要求1所述的电驱动系统（100），其特征在于，所述双电机控制器（6）构造成分别独立地控制所述双转子电机的内、外转子的转速与转矩。


6.一种混合动力车辆，其特征在于，所述混合动力车辆具有根据权利要求1-5中任一项所述的电驱动系统（100）。


7.根据权利要求6所述的混合动力车辆，其特征在于，所述ECU（7）构造成用于接收与处理各种车载传感器（9）采集的与整车行驶相关的信号，并向所述双电机控制器（6）及所述电控离合器（5）、所述制动机构发出指令。


8.根据权利要求6所述的混合动力车辆，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴志林，田华，吴凯，
申请(专利权)人：上汽通用汽车有限公司，泛亚汽车技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31