一种嵌套式同轴混联混合动力系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，包括：发动机；以及与发动机的输出端相连接的飞轮；飞轮壳，其设置在飞轮的外侧；主驱电机，其定子固定在飞轮壳内部；ISG电机，其定子固定在飞轮壳上，ISG电机嵌套在主驱电机的内部；扭转减震器，其输入端与飞轮可拆卸的连接，扭转减震器的输出端与ISG电机的转子相连接；离合器从动盘，其与主驱电机的转子相连接；离合器主动盘，其与ISG电机的转子相连接；变速箱的输入轴固定在离合器从动盘上。本发明专利技术还公开了一种嵌套式同轴混联混合动力系统的控制方法，根据不同的车况及车辆的多个参数，判断车辆在行驶中的输出动力源和车辆在制动时的能量回收源。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌套式同轴混联混合动力系统及其控制方法
本专利技术涉及汽车零部件
，更具体的是，本专利技术涉及一种嵌套式同轴混联混合动力系统及其控制方法。
技术介绍
随着汽车工业的快速发展，“节能”“减排”已成为汽车工业发展的主旋律。混合动力系统作为传统动力向新能源动力过渡的一种中间产物，其节能效果突出，同时兼顾使用便利性和驾驶者习惯，已成为当前汽车发展的既要技术方案。混合动力按照其结构原理分为串联式混合动力、并联式混合动力、混联式混合动力三种，其中混联式混合动力原理性兼顾串联式混合动力、并联式混合动力优点，可实现发动机转速及扭矩的较为充分双解耦，具有燃油经济性高、控制灵活、动力性强等特点，受到相关零部件厂家及整车厂家的重视。混联式混合动力系统一般有电动发电一体机、主驱电机、耦合系统等组成，根据耦合系统的结构类型，分为开关混联式、行星混联式两种。传统的开关混联式混合动力系统以同轴并排布置、中间有电控离合器的双电机系统为核心部件，通过离合器的结合与分离，实现串联分支与并联分支之间的相互切换。离合器分离时，切断发动机和电动机与驱动轮的机械连接，从而实现串联驱动；离合器结合时，系统以并联模式驱动。其结构及控制逻辑简单明了，系统综合燃油经济性较高，是混合式混合动力的重要发展方向。但是，传统的开关混联式混合动力系统由于双电机并排布置，其轴向尺寸较长，同时动力系统为至少四个不同部件进行轴向串联布置，部件加工精度及同轴度要求较高，系统工作过程中容易出现噪音大、轴承过早损坏等问题。基于双电机和电控离合器的机电耦合单元是开关混联混合动力系统的核心部件，其电气性能及机械性能优劣直接关系到混合动力整车的燃油经济性、动力性及舒适性。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种嵌套式同轴混联混合动力系统，通过双电机和离合器均采用嵌套式设置，使同轴开关混联混合动力系统的轴向尺寸小和同轴控制精度高。本专利技术还设计开发了一种嵌套式同轴混联混合动力系统的控制方法，根据不同的车况及车辆的多个参数，判断车辆在行驶中的输出动力源和车辆在制动时的能量回收源，并且获得具体的动力数值和制动数值。本专利技术提供的技术方案为：一种嵌套式同轴混联混合动力系统，包括：发动机；以及飞轮，其与所述发动机的输出端相连接；飞轮壳，其设置在所述飞轮的外侧，且所述飞轮壳设置在所述发动机和变速箱之间；主驱电机，其定子热压固定在所述飞轮壳内部；ISG电机，其定子通过内侧固定导板热压固定在所述飞轮壳上，且所述ISG电机嵌套在所述主驱电机的内部；扭转减震器，其输入端与所述飞轮可拆卸的连接，所述扭转减震器的输出端与所述ISG电机的转子相连接；离合器从动盘，其与所述主驱电机的转子相连接；离合器主动盘，其与所述ISG电机的转子相连接；离合器执行机构，其空套在所述变速箱的输入轴上，且所述离合器执行结构与所述离合器从动盘相连接，用于推动所述离合器从动盘与所述离合器主动盘选择性的结合或者分离；其中，所述变速箱的输入轴固定在所述离合器从动盘上。优选的是，还包括：传动轴，其一端与所述变速箱的输出轴相连接；驱动桥，其输入端与所述传动轴的另一端相连接，输出端与车轮相连接。优选的是，还包括：变速箱换挡执行机构，其设置在所述变速箱的档口处，用于所述变速箱的档位调节；变速箱及离合控制单元，其与所述离合器执行机构和变速箱换挡执行机构相连接。优选的是，还包括：动力电池；以及高压配电单元，其与所述动力电池相连接，用于控制电能的通断；逆变器组，其与所述高压配电单元、主驱电机和ISG电机相连接。优选的是，所述ISG电机的定子和转子均设置在所述主驱电机的转子内部，且所述ISG电机的定子与所述主驱电机的转子之间无相互连接。一种嵌套式同轴混联混合动力系统的控制方法，使用所述的嵌套式同轴混联混合动力系统，包括如下步骤：步骤一、获取车辆的油门踏板开度、主驱电机转速、当前变速箱速比、轮胎直径、动力电池电压、动力电池平均温度、动力电池SOC、动力电池允许持续充电电流、发动机转速、ISG电机转速、后桥速比、整车总质量、制动踏板开度、车辆迎风面积和滚动阻力系数；步骤二、当车辆起步和行车过程中，Psoc＞Psoc0时：若TDrvDmd＜TMainMtrc，则主驱电机为输出动力源，所述主驱电机的输出驱动扭矩为驾驶需求驱动扭矩，所述离合器从动盘与所述离合器主动盘分离，所述变速箱换挡执行机构挂挡至起步档位并保持；式中，Psoc为动力电池当前SOC值，Psoc0为动力电池允许起步的最低SOC阈值，TDrvDmd为驾驶需求驱动扭矩，TMainMtrc为主驱电机最大输出扭矩；若TDrvDmd＞TMainMtrc且TDrvDmd＜(TMainMtrc+TEngineC)，发动机及主驱电机为输出动力源，ISG电机发电，所述离合器执行机构起步离合器结合动作，所述变速箱换挡执行机构挂挡至起步档位并保持；式中，TEngineC为发动机最大输出扭矩；其中，当Psoc＜Ps1o、发动机处于TDrvcom、nIdle工作点下且EFuel＜EFuelη，主驱电机输出扭矩为主驱电机最大输出扭矩，发动机输出扭矩为发动机经济输出扭矩；式中，Psoc1为标定值，TDrvcomps为预测补偿扭矩值，且预测补偿扭矩值为驾驶需求驱动扭矩与主驱电机最大输出扭矩的差值，nIdle为变速箱输入轴转速值，EFuelη为发动机最小经济点除以ISG电机发电与主驱电机驱动综合效率的燃油经济性值，EFuel为燃油经济性值；当Psoc≥Psoc1、发动机未处于TDrvcomps、nIdle工作点下或者发动机处于TDrvcomps、nIdle工作点下且EFuel≥EFuelη，主驱电机输出扭矩为主驱电机最大输出扭矩，发动机输出扭矩为发动机的差值扭矩；若TDrvDmd＞(TMainMtrc+TEngineC)，发动机、主驱电机和ISG电机均为输出动力源，所述发动机输出扭矩为发动机最大输出扭矩，所述主驱电机输出扭矩为主驱电机最大输出扭矩，所述ISG电机输出扭矩为扭矩值差值，所述离合器执行机构起步离合器结合动作，所述变速箱换挡执行机构挂挡至起步档位并保持；当车辆行车制动时：当Psoc＞Psoc4时，主驱电机、ISG电机不执行制动能量回收控制；式中，Psoc4为动力电池允许充电的最高SOC值；当Psoc＜Psoc4时，执行制动能量回收控制：若TBrakeDmd＜(TMainMtrc+TEngineFrictionC)，所述主驱电机执行制动扭矩值，所述离合器执行机构保持离合器分离，所述换挡执行机构保持当前在挡挡位；式中，TBrakeDmd为制动扭矩值，TEngineFrictionC为发动机摩擦扭矩；若TBrakeDmd＞(TMainMtrc+TEngineFrictionC)且TBrakeDmd＜(T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，包括：/n发动机；以及/n飞轮，其与所述发动机的输出端相连接；/n飞轮壳，其设置在所述飞轮的外侧，且所述飞轮壳设置在所述发动机和变速箱之间；/n主驱电机，其定子热压固定在所述飞轮壳内部；/nISG电机，其定子通过内侧固定导板热压固定在所述飞轮壳上，且所述ISG电机嵌套在所述主驱电机的内部；/n扭转减震器，其输入端与所述飞轮可拆卸的连接，所述扭转减震器的输出端与所述ISG电机的转子相连接；/n离合器从动盘，其与所述主驱电机的转子相连接；/n离合器主动盘，其与所述ISG电机的转子相连接；/n离合器执行机构，其空套在所述变速箱的输入轴上，且所述离合器执行结构与所述离合器从动盘相连接，用于推动所述离合器从动盘与所述离合器主动盘选择性的结合或者分离；/n其中，所述变速箱的输入轴固定在所述离合器从动盘上，所述变速箱的输出轴可转动的支撑在所述离合器主动盘上。/n

【技术特征摘要】
1.一种嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，包括：
发动机；以及
飞轮，其与所述发动机的输出端相连接；
飞轮壳，其设置在所述飞轮的外侧，且所述飞轮壳设置在所述发动机和变速箱之间；
主驱电机，其定子热压固定在所述飞轮壳内部；
ISG电机，其定子通过内侧固定导板热压固定在所述飞轮壳上，且所述ISG电机嵌套在所述主驱电机的内部；
扭转减震器，其输入端与所述飞轮可拆卸的连接，所述扭转减震器的输出端与所述ISG电机的转子相连接；
离合器从动盘，其与所述主驱电机的转子相连接；
离合器主动盘，其与所述ISG电机的转子相连接；
离合器执行机构，其空套在所述变速箱的输入轴上，且所述离合器执行结构与所述离合器从动盘相连接，用于推动所述离合器从动盘与所述离合器主动盘选择性的结合或者分离；
其中，所述变速箱的输入轴固定在所述离合器从动盘上，所述变速箱的输出轴可转动的支撑在所述离合器主动盘上。


2.如权利要求1所述的嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，还包括：
传动轴，其一端与所述变速箱的输出轴相连接；
驱动桥，其输入端与所述传动轴的另一端相连接，输出端与车轮相连接。


3.如权利要求2所述的嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，还包括：
变速箱换挡执行机构，其设置在所述变速箱的档口处，用于所述变速箱的档位调节；
变速箱及离合控制单元，其与所述离合器执行机构和变速箱换挡执行机构相连接。


4.如权利要求3所述的嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，还包括：
动力电池；以及
高压配电单元，其与所述动力电池相连接，用于控制电能的通断；
逆变器组，其与所述高压配电单元、主驱电机和ISG电机相连接。


5.如权利要求4所述的嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，所述ISG电机的定子和转子均设置在所述主驱电机的转子内部，且所述ISG电机的定子与所述主驱电机的转子之间无相互连接。


6.一种嵌套式同轴混联混合动力系统的控制方法，使用如权利要求1-5所述的嵌套式同轴混联混合动力系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、获取车辆的油门踏板开度、主驱电机转速、当前变速箱速比、轮胎直径、动力电池电压、动力电池平均温度、动力电池SOC、动力电池允许持续充电电流、发动机转速、ISG电机转速、后桥速比、整车总质量、制动踏板开度、车辆迎风面积和滚动阻力系数；
步骤二、当车辆起步和行车过程中，Psoc＞Psoc0时：
若TDrvDmd＜TMainMtrc，则主驱电机为输出动力源，所述主驱电机的输出驱动扭矩为驾驶需求驱动扭矩，所述离合器从动盘与所述离合器主动盘分离，所述变速箱换挡执行机构挂挡至起步档位并保持；
式中，Psoc为动力电池当前SOC值，Psoc0为动力电池允许起步的最低SOC阈值，TDrvDmd为驾驶需求驱动扭矩，TMainMtrc为主驱电机最大输出扭矩；
若TDrvDmd＞TMainMtrc且TDrvDmd＜(TMainMtrc+TEngineC)，发动机及主驱电机为输出动力源，ISG电机发电，所述离合器执行机构起步离合器结合动作，所述变速箱换挡执行机构挂挡至起步档位并保持；
式中，TEngineC为发动机最大输出扭矩；
其中，当Psoc＜Psoc1、发动机处于TDrvcomps、nIdle工作点下且EFuel＜EFuelη，主驱电机输出扭矩为主驱电机最大输出扭矩，发动机输出扭矩为发动机经济输出扭矩；
式中，Psoc1为标定值，TDrvcomps为预测补偿扭矩值，且预测补偿扭矩值为驾驶需求驱动扭矩与主驱电机最大输出扭矩的差值，nIdle为变速箱输入轴转速值，EFuelη为发动机最小经济点除以ISG电机发电与主驱电机驱动综合效率的燃油经济性值，EFuel为燃油经济性值；
当Psoc≥Psoc1、发动机未处于TDrvcomps、nIdle工作点下或者发动机处于TDrvcomps、nIdle工作点下且EFuel≥EFuelη，主驱电机输出扭矩为主驱电机最大输出扭矩，发动机输出扭矩为发动机的差值扭矩；
若TDrvDmd＞(TMainMtrc+TEngin...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉海，李连强，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22