CN101966810A - 一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动*** - Google Patents

一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，属于汽车驱动***技术领域。它解决了现有技术中混联驱动***结构复杂不紧凑的问题。本发明包括发动机、ISG电机、离合器和蓄电池，ISG电机一端与发动机的曲轴连接，ISG电机另一端与离合器连接，离合器的另一端连接有减速器，减速器的输出轴通过传动机构带动后车轮转动，两个后车轮轮毂中均设有轮毂电机，两个轮毂电机和所述的ISG电机并联接于蓄电池，发动机、ISG电机和两个轮毂电机均由中央控制***控制。该混联驱动***采用后轮驱动，减少行车状况的检测，能实现发动机的小型化，结构紧凑简单，便于制造和驾驶。

Description

一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***
技术领域
本发明属于汽车驱动***技术领域，涉及一种基于轮毂电机混联驱动***。
背景技术
混合动力电动汽车的动力***一般分为串联式、并联式和混联式。混联式混合动力***中的发动机和电动机，可以分别驱动汽车或同时驱动汽车，它们的工作状态是由计算机控制的。该***适合各种行驶条件，不需外界充电，续驶里程与内燃机汽车相当，是最理想的混合电动方案。但是传统的混联式混合动力采用行星齿轮作为功率分配不见，特点使***兼备同时发电和电驱动的功能，并通过对发电机和电动机的单独控制，实现能量的分配，这种结构较为复杂。
为此，公开号为CN101186209A的中国专利申请所公开的“采用电气***实现混联功率分配的混合动力***”，其包括主动力和副动力两个动力***，分设再汽车前轮和后轮上；主动力***包括ISG电机、自动离合器和发动机，ISG通过自动离合器与发动机同轴连接，为整车输出主动力，且ISG电机安装在变速器的输入轴上；副动力***包括轮毂电机，通过电缆从电池组获取能量，为整车输出副动力。
上述的混合动力***有三种驱动方式：1、纯发动机驱动；2、纯电动驱动；3、发动机+电动机驱动，其中第3种中电动机为轮毂电机或者ISG电机，也可以将轮毂电机和ISG电机同时作为电动机。但是由于发动机和ISG电机是前轮驱动，而轮毂电机是后轮驱动，在发动机+轮毂电机的驱动模式下，前轮和后轮都是动力轮，这样会对各个控制元件的要求非常高，而且行车状况的检测传感器增多，组成的控制***会比较复杂，不然在出现前后轮转速不同的情况下，势必对轮毂电机或者发动机造成损坏。
发明内容
本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，该混联驱动***采用后轮驱动，减少行车状况的检测，能实现发动机的小型化，结构紧凑简单，便于制造和驾驶。
本发明通过下列技术方案来实现：一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，包括发动机、ISG电机、离合器和蓄电池，其特征在于，ISG电机一端与发动机的曲轴连接，ISG电机另一端与离合器连接，离合器的另一端连接有减速器，减速器的输出轴通过传动机构带动后车轮转动，两个后车轮轮毂中均设有轮毂电机，两个轮毂电机和所述的ISG电机并联接于蓄电池，发动机、ISG电机和两个轮毂电机均由中央控制***控制。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，在蓄电池SOC值高于限值时，中央控制***控制离合器处于常分离状态，发动机不工作，并控制蓄电池提供能源供轮毂电机单独驱动车辆行驶。这种情况多运行在起步工况和低速小负荷工况。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，在蓄电池SOC低于限值时，中央控制***控制ISG电机将发动机带到一定的转速值后启动发动机，并控制离合器闭合，由发动机作为动力驱动后车轮转动，ISG电机处于空转状态或者发电状态，轮毂电机处于空转状态。
在发动机作为动力的情况下，在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，发动机有富余功率时，中央控制***控制ISG电机处于发电状态，吸收发动机富余功率进行发电给蓄电池充电。这样可以调节发动机工作于燃油经济性较优区域。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，当整车的驱动力需求超过发动机承受范围时，中央控制***控制ISG电机工作于电动状态或者轮毂电机处于电动状态，或者ISG电机、轮毂电机均处于电动状态。通过ISG电机和轮毂电机对发动机助力，以满足整车的行驶需求。当整车全负荷运行或超速、急加速时，可以使发动机、ISG电机和轮毂电机三者共同驱动。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，整车驱动力需求刚好使发动机工作于低油耗区域时，中央控制***控制ISG电机空转。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，在整车驻车状态，蓄电池SOC较低时，中央控制***控制离合器分离使发动机与后轮分开，发动机启动，ISG电机处于发电状态给蓄电池充电。通过发动机对蓄电池充电，避免户外无法充电的情况。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，在汽车减速或制动时，在蓄电池SOC允许时，中央控制***控制轮毂电机工作于发电状态，回收制动能量给电池充电。通过制动来回收能量。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，在倒车时，中央控制***控制离合器将发动机与后轮的连接分开，轮毂电机反转并控制在一定的转速范围内运行，通过驱动后轮来完成倒车。除了单单由轮毂电机参与倒车外，还可以按常规发动机驱动模式进行倒车。
在上述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***中，所述的离合器为电控离合器，与中央控制***连接。
与现有技术相比，本发明采用发动机、ISG电机、电控离合器和后轮毂电机组成的后驱式动力驱动***，通过灵活的控制策略实现整车混联驱动需求的各种驱动模式；结构组成形式简单，比较容易制造和驾驶。轮毂电机能工作于电动和发电两种模式，并能在中央控***的调节下实现正、反转切换，满足整车各种不同驱动模式的需求；发动机实现小型化，发动机和ISG电机一体化集成设计，布置紧凑，发动机、ISG电机和轮毂电机共同驱动具有强大的动力性，发动机运行时富裕的功率可以更好的利用来行车发电储存，还具备制动能力回收功能，有利于能量的有效利用，续驶里程高于常规车。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，发动机1；曲轴2；ISG电机3；离合器4；轮毂电机5；蓄电池6；减速器7；
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明包括发动机1、ISG电机3、离合器4和蓄电池6，ISG电机3一端与发动机1的曲轴2直接连接，ISG电机3另一端与离合器4连接，离合器4的另一端连接有减速器7，减速器7的输出轴通过传动机构带动后车轮转动，两个后车轮轮毂中均设有轮毂电机5，两个轮毂电机5和所述的ISG电机3并联接于蓄电池6，发动机1、ISG电机3和两个轮毂电机5均由中央控制***控制。离合器4为电控离合器，与中央控制***连接。
中央控制***包括如下单元：
ISG电机ECU，用于控制ISG电机3处于电动、空转或者发电三个状态；
发动机ECU，用于控制和检测发动机1输出驱动力；
轮毂电机ECU，用于控制轮毂电机5正反转，以及电动、发电或者空转三个状态；
蓄电池ECU，用于控制蓄电池6的充放电以及检测SOC值；
中央控制***通过对ISG电机ECU、发动机ECU、轮毂电机ECU和蓄电池ECU以及汽车其他现有的ECU进行控制，使发动机1、ISG电机3、离合器4和后轮毂电机5组成的动力驱动***，通过灵活的控制策略实现整车混联驱动需求的各种驱动模式。
(1)纯电动行使。
在蓄电池6 SOC值高于限值时，中央控制***控制离合器4处于常分离状态，发动机1不工作，并控制蓄电池6提供能源供轮毂电机5单独驱动车辆行驶。这种情况多运行在起步工况和低速小负荷工况。
(2)纯发动机1行使。
在蓄电池6 SOC低于限值时，中央控制***控制ISG电机3将发动机1带到一定的转速值后启动发动机1，并控制离合器4闭合，由发动机1作为动力驱动后车轮转动，ISG电机3处于空转状态或者发电状态，轮毂电机5处于空转状态。
在发动机1作为动力的情况下，发动机1有富余功率时，中央控制***控制ISG电机3处于发电状态，吸收发动机1富余功率进行发电给蓄电池6充电。这样可以调节发动机1工作于燃油经济性较优区域。
(3)混合驱动行使。
当整车的驱动力需求超过发动机1承受范围时，中央控制***控制ISG电机3工作于电动状态或者轮毂电机5处于电动状态，或者ISG电机3、轮毂电机5均处于电动状态。通过ISG电机3和轮毂电机5对发动机1助力，以满足整车的行驶需求。当整车全负荷运行或超速、急加速时，可以使发动机1、ISG电机3和轮毂电机5三者共同驱动。整车驱动力需求刚好使发动机1工作于低油耗区域时，中央控制***控制ISG电机3空转。
(4)驻车充电。
在整车处于驻车状态，蓄电池6SOC较低时，中央控制***控制离合器4分离使发动机1与后轮分开，发动机1启动，ISG电机3处于发电状态给蓄电池6充电。通过发动机1对蓄电池6充电，避免户外无法充电的情况。
(5)制动能量回收。
在汽车减速或制动时，在蓄电池6SOC允许时，中央控制***控制轮毂电机5工作于发电状态，回收制动能量给电池充电。
(6)两种倒车方式
在倒车时，中央控制***控制离合器4将发动机1与后轮的连接分开，轮毂电机5反转并控制在一定的转速范围内运行，通过驱动后轮来完成倒车。除了单单由轮毂电机5参与倒车外，还可以按常规发动机1驱动模式进行倒车，即中央控制***控制离合器4闭合，轮毂电机5处于空转状态，由发动机1驱动后轮倒车。

Claims (10)

1.一种用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，包括发动机(1)、ISG电机(3)、离合器(4)和蓄电池(6)，其特征在于，ISG电机(3)一端与发动机(1)的曲轴(2)连接，ISG电机(3)另一端与离合器(4)连接，离合器(4)的另一端连接有减速器(7)，减速器(7)的输出轴通过传动机构带动后车轮转动，两个后车轮轮毂中均设有轮毂电机(5)，两个轮毂电机(5)和所述的ISG电机(3)并联接于蓄电池(6)，发动机(1)、ISG电机(3)和两个轮毂电机(5)均由中央控制***控制。
2.根据权利要求1所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，在蓄电池(6)SOC值高于限值时，中央控制***控制离合器(4)处于常分离状态，发动机(1)不工作，并控制蓄电池(6)提供能源供轮毂电机(5)单独驱动车辆行驶。
3.根据权利要求1或2所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，在蓄电池(6)SOC低于限值时，中央控制***控制ISG电机(3)将发动机(1)带到一定的转速值后启动发动机(1)，并控制离合器(4)闭合，由发动机(1)作为动力驱动后车轮转动，ISG电机(3)处于空转状态或者发电状态，轮毂电机(5)处于空转状态。
4.根据权利要求3所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，发动机(1)有富余功率时，中央控制***控制ISG电机(3)处于发电状态，吸收发动机(1)富余功率进行发电给蓄电池(6)充电。
5.根据权利要求3所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，当整车的驱动力需求超过发动机(1)承受范围时，中央控制***控制ISG电机(3)工作于电动状态或者轮毂电机(5)处于电动状态，或者ISG电机(3)、轮毂电机(5)均处于电动状态。
6.根据权利要求5所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，整车驱动力需求刚好使发动机(1)工作于低油耗区域时，中央控制***控制ISG电机(3)空转。
7.根据权利要求1所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，在整车驻车状态，蓄电池(6)SOC较低时，中央控制***控制离合器(4)分离使发动机(1)与后轮分开，发动机(1)启动，ISG电机(3)处于发电状态给蓄电池(6)充电。
8.根据权利要求1所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，在汽车减速或制动时，在蓄电池(6)SOC允许时，中央控制***控制轮毂电机(5)工作于发电状态，回收制动能量给电池充电。
9.根据权利要求1或2或7或8所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，在倒车时，中央控制***控制离合器(4)将发动机(1)与后轮的连接分开，轮毂电机(5)反转并控制在一定的转速范围内运行，通过驱动后轮来完成倒车。
10.根据权利要求1所述的用于汽车的基于轮毂电机混联驱动***，其特征在于，所述的离合器(4)为电控离合器，与中央控制***连接。
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