CN108237892A - 新型插电式混合动力传动*** - Google Patents

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Abstract

本发明适用于车辆工程领域，是一种新型插电混合动力传动***，与传统的插电式电动***，以及串联式混合动力***不同，结合了两种混合动力驱动***的优势。该***包括：动力电池组、发动机、ISG电机、驱动电机、模式切换***以及行驶动力变速***。其特征在于：所述模式切换***用以实现工作模式切换，其中包括两个离合器；所述行驶动力变速***用以实现车辆驱动的高速、低速行驶，其包括变速器、电机控制器、以及驱动桥。其中发动机用于提供高速运行工况的运转，该模式具有较高的负荷率，同时避免动力电池大功率放电导致的电池寿命的损耗，有效地降低了整车的使用成本，全生命周期评价得以提高。此外发动机与ISG结合实现APU功能，用以增加电动车的续驶里程，满足更多工况使用条件，改善了整体油耗及排放。

Description

新型插电式混合动力传动***
技术领域
本发明涉及车辆工程驱动***领域，特指新型插电式混合动力传动***。
背景技术
插电/增程式混合动力汽车是目前国际上混合动力主流车型。插电式混合动力电动汽车(Plug-in HEV)，简称PHEV，是一种可外接充电的新型混合动力汽车。增程式电动汽车是指一种配有地面充电和车载供电功能的纯电动的电动汽车。
插电/增程式混合动力车辆动力传动***国外各大汽车厂商都开展广泛的研究并且拥有相应的专利和产品。国际上混合动力主流构型有行星排功率分流、P2并联、双电机串并联、电驱动后桥TTR和增程式等多种形式。功率分流以丰田Prius、福特Fusion 和福特CMAX 为代表；P2 并联以欧洲厂家的众多车型如大众Golf PHEV、奥迪A3 etron、宝马插电式5 系等为代表；双电机串并联以本田雅阁PHEV、三菱欧蓝德PHEV 为代表；电驱动后桥TTR以标致3008H、三菱欧蓝德PHEV 为代表；增程式以通用Volt、宝马i3为代表。
国家对环保要求越来越高，以及环保意识的增强，传统车已经满足需要，因此开发新型混合动力车势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的不足，提供一种多模式的插电式混合动力动力驱动***，以实现发动机以及电机的高效工作。
本发明采用的技术方案是：一种新型插电混合动力传动***，与传统的插电式电动***，以及串联式混合动力***不同。该***包括：动力电池组、发动机、ISG电机、驱动电机、模式切换***以及行驶动力变速***。其特征在于：所述模式切换***用以实现工作模式切换，其中包括两个离合器；所述行驶动力变速***用以实现车辆驱动的高速、低速行驶，其包括变速器、电机控制器、以及驱动桥。其中发动机用于提供高速运行工况的运转，该模式具有较高的负荷率，同时避免动力电池大功率放电导致的电池寿命的损耗，有效地降低了整车的使用成本，全生命周期评价得以提高。此外发动机与ISG结合实现APU功能，用以增加电动车的续驶里程，满足更多工况使用条件，改善了整体油耗及排放。
上述新型插电式混合动力传动***，模式切换是指进行模式切换的两个离合器的结合与分离。其中一个是位于发动机与ISG电机中间的主离合器C0，其包含有发动机飞轮和ISG输入轴；一个离合器C1位于ISG输出轴与变速***的输入轴1之间，其包含ISG输出轴和变速***输入轴1。
上述新型插电式混合动力传动***，高速工况运转时，所述发动机的动力依次通过主离合器C0、ISG电机、主离合器C1、变速器、主减速器、差速器和半轴，最后传递到车轮驱动车辆行驶，此时，驱动电机不工作，同步器不结合。APU模式运转时，所述发动机的动力依次通过主离合器C0、ISG电机、逆变器、动力电池，实现都化石燃料的化学能到电能的转变。
进一步，上述新型插电式混合动力传动***，行驶动力变速***用以实现车辆驱动的高速、低速行驶。驱动电机输入轴上同步器与1档或2档接合，动力电池组的能量经电机控制器、驱动电机、同步器传递到变速器、主减速器、差速器、半轴，最后传递到车轮驱动车辆行驶。有变速器档位变化实现汽车的起步、低速、中高速的切换。
上述新型插电式混合动力传动***驱动方式。
纯电动驱动模式：电量充足时，此时两个离合器均断开，此时发动机不工作；若电量不足时离合器C0闭合进入发动机发电模式，驱动电机结合1或2档进行驱动。
纯电动倒车驱动模式：由驱动电机结合1档并反向驱动，量充足时，此时两个离合器均断开，此时发动机不工作；若电量不足时离合器C0闭合进入发动机发电模式。
纯发动机模式：当运行高速工况时，功率满足时仅有发动机进行驱动，ISG电机与驱动电机均不工作。
混合驱动模式：当运行高速工况时，当功率不满足时，发动机和ISG电机工作，驱动电机不工作，ISG电机提供辅助功率的作用，实现同轴并联混合动力驱动。
制动能量回收模式：纯电动模式下制动能量回收时发动机和ISG不工作，驱动电机为发电模式，同步器结合1档或者2档发电；纯发动机模式，发动机和驱动电机不工作，ISG为发电模式；混合驱动模式下，发动机和驱动电机不工作，ISG为发电模式。
停车发电模式：发动机工作，ISG电机工作，离合器C0结合但离合器C1分离，进入发电模式。
本发明与现有的技术相比所具有的有益效果为。
1、发动机在高速工况和发电模式下都具有比较高的负荷率，改善了发动机动态协调的性能、油耗及排放；2、离合器C0能够使发动机怠速时，由ISG电机反拖，是发动机能够保持在高效区域，有效地降低了发动机怠速下的燃油消耗，保证了整车燃油经济性；3、采用发动机和动力电池组两种动力源，以及采用新型变速***，确保纯电动模式与发动机模式下动力的解耦； 4、驱动电机相比发动机在起步和低速、中高速时比发动机的效率要高，响应时间也快，并且电机大功率输出时，对动力电池的损耗较大，使得电池寿命降低，采用这种结构能够实现改善整车的使用成本；5、因为是插电式、增程式混合动力***，满足平时的续航里程可以有效减少动力电池的容量，进一步减小了成本以及车重，这使得整车使用成本以及经济性更一步降低；6、插电式混合动力汽车，其充电时间一般在夜间，对电网***而言，可以起到非常好的“ 削峰填谷” 作用，有利于维持电网***的稳定，避免电力浪费。
附图说明
图1为新型插电增程式驱动***结构示意图。
图2为新型插电增程式混合动力***示意图。
图1中：1—发动机；2—离合器C0；3—ISG电机；4—离合器C1；5—直接档或超速档；6—2档；7—同步器；8—1档；9—驱动电机；10—变速器输出轴；11—变速器输入轴2；12—变速器输入轴1。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明公开的新型混合动力驱动***结构示意图，包括1发动机，2发动机与ISG之间的离合器C0，3 ISG电机，4 ISG电机与变速器输入轴1之间的离合器C1，5 直接档或超速档，6变速器2档，7同步器，8变速器1档，9主驱动电机，10变速器输出轴，11变速器输入轴2，12变速器输入轴1。
所述的模式切换***，其特征在于：所述模式切换***用以实现工作模式切换，其中包括两个离合器；所述行驶动力变速***用以实现车辆驱动的高速、低速行驶，其包括变速器、电机控制器、以及驱动桥。
新型的混动驱动***可以包含多种模式。
（一）纯电动驱动模式下，电量充足时，此时两个离合器C0，C1均断开，此时发动机不工作；ISG电机不作，9驱动电机经过7同步器与8 低档或者6高档齿轮啮合，实现纯电动的模式下的起步，倒车和正常行驶工况，能量经由动力电池组，电机控制器，电机，变速器输入轴2，同步器，变速器输出轴，主减速器，差速器，半轴，车轮。
（二）纯发动机模式：纯发动机模式包括停车发电模式和行驶过程中的发动机工作模式。
（1）停车发电模式：此时1发动机结合离合器C0，与ISG电机构成发电***，对***进行停车发电。
（2）行驶过程中的发动机工作模式，当巡航车速为高速，可以根据发动机的匹配参数，确定发动机工作模式，提高改善经济性。
（三）混合驱动模式：包括驱动电机工作，发动机、ISG起到APU功能；高速运行工况下混合驱动运行工况，此时驱动电机不工作。
（1）当SOC不足时，离合器C0闭合进入发动机发电模式，此时发动机和ISG电机均工作，9驱动电机经过7同步器与8 低档或者6高档齿轮啮合，实现纯电动的模式下的起步和正常行驶工况，能量经由动力电池组，电机控制器，电机，变速器输入轴2，同步器，变速器输出轴，主减速器，差速器，半轴，车轮。充电的能量流动是1发动机到离合器C0，ISG电机，经逆变器到动力电池。
（2）包括当运行高速工况时，且功率不满足时，发动机和ISG电机工作，发动机最佳功率输出，ISG电机辅助补充不足功率，驱动电机不工作。
（四）制动能量回收模式：
纯电动模式下，制动能量回收时，发动机和ISG不工作，驱动电机为发电模式，同步器结合1档或者2档发电；
纯发动机模式下，制动能量回收时，发动机和驱动电机不工作，ISG为发电模式；
混合驱动模式下，发动机和驱动电机不工作，ISG为发电模式。
（五）驻车直流快充模式和发电一体机充电模式
充电模式下，所有动力源均不工作。通过外接充电，实现增程式纯电动和插电式混合动力驱动的双重优势。
本发明可实现以上多种驱动模式，根据不同工况需求优化驱动***效率，达到节能减
排的目的。满足城市工况下频繁起动等条件下的纯电动驱动，也可以实现高速工况下避免大功率输出对电池的损害。并且使用两档AMT是的电机的效率进一步优化，进而提高整车的动力性和经济性，使整车性能进一步提升。
以上所举实例仅为本发明的优选实例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.新型插电混合动力传动***，包括有：动力电池组、发动机、ISG电机、驱动电机、模式切换***以及行驶动力变速***，特征在于：所述模式切换***用以实现工作模式切换，其中包括两个离合器；所述行驶动力变速***用以实现车辆驱动的高速、低速行驶，其包括变速器、电机控制器、以及驱动桥。
2.根据权利要求1所述的新型插电式混合动力传动***，其特征在于：所述动力电池组可以通过充电桩直流快速充电。
3.根据权利要求1所述的新型插电式混合动力传动***，其特征在于：所述动力电池组可以通过交流电网充电。
4.根据权利要求1所述的新型插电式混合动力传动***，其特征在于：所述模式切换***是指进行模式切换的两个离合器。
5.其中一个是位于发动机与ISG电机中间的主离合器C0，其包含有发动机飞轮和ISG输入轴；一个离合器C1位于ISG输出轴与变速***的输入轴1之间，其包含ISG输出轴和变速***输入轴1。
6.根据权利要求4所述的新型插电式混合动力传动***，其特征在于：高速工况运转时，所述发动机的动力依次通过主离合器C0、ISG电机、主离合器C1、变速器、主减速器、差速器和半轴，最后传递到车轮驱动车辆行驶，此时，驱动电机不工作，同步器不结合。
7.根据权利要求4所述的新型插电式混合动力传动***，其特征在于：APU模式运转时，所述发动机的动力依次通过主离合器C0、ISG电机、逆变器、动力电池，实现都化石燃料的化学能到电能的转变。
8.根据权利要求4所述的新型插电式混合动力***，其特征在于：所述行驶动力变速***用以实现车辆驱动的高速、低速行驶；驱动电机输入轴上同步器与1档或2档接合，动力电池组的能量经电机控制器、驱动电机、同步器传递到变速器、主减速器、差速器、半轴，最后传递到车轮驱动车辆行驶；有变速器档位变化实现汽车的起步、低速、中高速的切换。
9.根据权利要求4所述的新型插电式混合动力***，其特征在于：包括：
（一）纯电动驱动模式下，电量充足时，此时两个离合器C0，C1均断开，此时发动机不工作；ISG电机不作，9驱动电机经过7同步器与8 低档或者6高档齿轮啮合，实现纯电动的模式下的起步，倒车和正常行驶工况，能量经由动力电池组，电机控制器，电机，变速器输入轴2，同步器，变速器输出轴，主减速器，差速器，半轴，车轮；
（二）纯发动机模式：纯发动机模式包括停车发电模式和行驶过程中的发动机工作模式；
（1）停车发电模式：此时1发动机结合离合器C0，与ISG电机构成发电***，对***进行停车发电；
（2）行驶过程中的发动机工作模式，当巡航车速为高速，可以根据发动机的匹配参数，确定发动机工作模式，提高改善经济性；
（三）混合驱动模式：包括驱动电机工作，发动机、ISG起到APU功能；高速运行工况下混合驱动运行工况，此时驱动电机不工作；
（1）当SOC不足时，离合器C0闭合进入发动机发电模式，此时发动机和ISG电机均工作，9驱动电机经过7同步器与8 低档或者6高档齿轮啮合，实现纯电动的模式下的起步和正常行驶工况，能量经由动力电池组，电机控制器，电机，变速器输入轴2，同步器，变速器输出轴，主减速器，差速器，半轴，车轮；
充电的能量流动是1发动机到离合器C0，ISG电机，经逆变器到动力电池；
（2）包括当运行高速工况时，且功率不满足时，发动机和ISG电机工作，发动机最佳功率输出，ISG电机辅助补充不足功率，驱动电机不工作；
（四）制动能量回收模式：
纯电动模式下，制动能量回收时，发动机和ISG不工作，驱动电机为发电模式，同步器结合1档或者2档发电；
纯发动机模式下，制动能量回收时，发动机和驱动电机不工作，ISG为发电模式；
混合驱动模式下，发动机和驱动电机不工作，ISG为发电模式；
（五）驻车直流快充模式和发电一体机充电模式；
充电模式下，所有动力源均不工作。
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