一種新型插電式并聯混合動力系統技術方案

一種新型插電式并聯混合動力系統，其構型包括動力電池系統（B）、驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）、發動機（E）、離合器（C）、變速箱（T）。其特征在于：本系統具有M1、M2、E三個動力驅動裝置，其中M1只用于輔助驅動車輛和制動能量回收，M2只用于驅動車輛和制動能量回收，E只用于非純電驅動模式下的車輛驅動，無發動機發電工況。根據車輛不同的運行工況，將車輛分為7種動力驅動模式和3種制動能量回收模式，多種驅動組合模式和制動能量回收模式，不但提高了車輛動力性能，也提高了驅動電機的工作效率和制動能量回收效率；另外由于發動機沒有發電工作模式，減少了發動機發電環節的能量損失，提高了整車燃油經濟性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種插電式混合動力系統，特別是涉及一種插電式并聯混合動力系統。
技術介紹
近年來，面對能源危機和環境污染雙重壓力，世界汽車產業面臨戰略轉型，新能源汽車已成為我國汽車工業戰略發展方向。其中，2012年科技部發布的《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃（摘要）》中更明確提出，純電動車是中國新能源汽車技術發展重中之重。純電動車以車載電源為動力源可同時改善石油依存度和環境污染問題。但目前純電動車存在的初期成本高、續航里程短及充電時間長等技術缺陷限制了其在汽車市場的推廣范圍，所以混合動力汽車作為由傳統汽車到純電動車轉型中的過渡形式在近年來得到了國家的大力支持。然而混合動力汽車的主要動力源為發動機，消耗的主要能源仍為普通燃料，在長時間高速行駛時基本不省油，因此產生了更加接近純電動車的產物——插電式混合動力汽車。與常規混合動力相比，蓄電池是插電式混合動力汽車的主要動力源，消耗的主要能源為電能，插電式混合動力汽車比常規混合動力汽車更接近于純電動車。所以無論從戰略發展方向還是國情上，插電式混動車型都更有利于市場推廣。根據動力傳遞方式的不同，插電式混合動力汽車同常規混合動力汽車一樣可分為：串聯式、并聯式、混聯式。串聯式結構中發動機不參與直接驅動，需要通過發電機、驅動機等將能量傳遞至驅動車輪驅動車輛行駛，使得發動機的效率大大降低；混聯式結構中發動機雖然參與直接驅動，效率較高，但是由于結構既能串聯又能并聯，所以混聯式結構的控制策略較為復雜；而并聯式結構與串聯式相比發動機的效率較高，與混聯式相比控制策略也較為簡單，所以現階段的插電式混合動力汽車大部分都采用了并聯式結構。然而，現在的插電式并聯混合動力汽車基本都采用單個大功率驅動電機進行驅動，在小負荷低速運行時，驅動電機的工作效率很低，而且插電式混合動力汽車的蓄電池容量較大，發動機功率相對較小，在部分工況下發動機還需要為蓄電池充電，這樣使得發動機為蓄電池充電的效率大大降低，從而導致車輛經濟性變差。因此，本專利技術本著改善純電動模式下的車輛動力性，優化車輛再生制動能量回收率，提高車輛驅動系統效率，提高整車能量利用效率和燃油經濟性的目的，對一種新型插電式并聯混合動力系統進行了研究。
技術實現思路
根據現有技術中的不足，本專利技術要解決的問題是：提供一種新型插電式并聯混合動力系統，根據不同運行工況采取不同工作模式進行驅動和控制，實現驅動電機與發動機的高效率運行，達到改善經濟性，提升制動能量回收率，提高動力性和系統可靠性的目的。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：新型插電式并聯混合動力系統，其構型包括其構型包括動力電池系統（B）、驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）、發動機（E）、離合器（C）、變速箱（T）。其特征在于：本系統具有M1、M2、E三個動力驅動裝置，其中M1只用于輔助驅動車輛和制動能量回收，M2只用于驅動車輛和制動能量回收，E只用于非純電驅動模式下的車輛驅動，無發動機發電工況。根據車輛不同的運行工況（大、中、小加速，高、中、低速巡航，強、中、弱制動），將車輛分為7種動力驅動模式和3種制動能量回收模式，多種驅動組合模式和制動能量回收模式，不但提高了車輛動力性能，也提高了驅動電機效率和制動能量回收效率；另外由于發動機沒有發電工作模式，所以也提高了整車燃油經濟性。車輛驅動工作模式包括M1單獨驅動，M2單獨驅動，M1+M2聯合驅動，E單獨驅動，M1+E聯合驅動，M2+E聯合驅動，M1+M2+E聯合驅動七種，可根據車輛驅動工況（大、中、小加速，高、中、低速巡航）不同，選擇合適的驅動工作模式驅動車輛運行；車輛制動能量回收工作模式包括M1單獨制動，M2單獨制動，M1+M2聯合制動三種，可根據車輛制動能量回收工況（強、中、弱制動）不同，選擇合適的制動能量回收工作模式進行制動能量回收。在本專利技術中，動力電池系統（B）分別與驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）進行電氣連接；M1采用小功率電機，M2采用大功率電機；其中電機M1、變速箱（T）、離合器（C）和發動機（E）同軸機械連接。當電機M1工作，發動機（E）不工作時，變速箱（T）處于空擋狀態，當發動機（E）工作，電機M1不工作時，電機M1空轉。本專利技術的優點在于：1、兩個驅動電機系統（M1和M2）具有不相同額定轉速、額定功率和峰值功率，車輛可以根據不同驅動工況需求選擇合適的驅動電機系統，使得每個驅動電機系統都能夠在高效工作區運行。2、具有三個動力驅動裝置，通過并聯形式聯接，可以共同驅動車輛行駛，具有超強的動力性。3、在純電動工作模式下，兩個驅動電機系統（M1和M2）可以配合工作，大大提高了每個電機的工作效率和純電動模式的動力性；長途行駛時以發動機工作為主，電機輔助工作，可以使發動機一直處在高效工作區，提高了整車的燃油經濟性。4、兩個驅動電機系統（M1和M2）峰值功率與額定轉速都不相同，在不同工況下，車輛采用不同電機進行制動能量回收，即使在低速行駛時，依舊可以通過小功率電機M1進行制動能量的回收。5、本專利技術中取消了發動機發電工作模式，減少了發動機發電環節的能量損失，提高了整車的燃油經濟性。附圖說明圖1新型插電式并聯混合動力系統構型圖。圖2新型插電式并聯混合動力系統控制方法流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步描述：如圖1所示，一種新型插電式并聯混合動力系統，其構型包括動力電池系統（B）、驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）、發動機（E）、離合器（C）、變速箱（T）。其特征在于：本系統具有M1、M2、E三個動力驅動裝置，其中M1只用于輔助驅動車輛和制動能量回收，M2只用于驅動車輛和制動能量回收，E只用于非純電驅動模式下的車輛驅動，無發動機發電工況。如圖2所示，為新型插電式并聯混合動力系統控制方法流程圖，具體實施步驟如下描述：1、首先由傳感器采集車輛運行狀態的信息，通過采集到的車輛運行狀態信息進行分析判斷汽車是處于驅動狀態還是制動能量回收狀態，汽車驅動狀態包括起步、巡航和加速三個工況，制動能量回收狀態包括滑行和制動兩個工況。2、當通過采集車輛狀態信息判斷車輛處于驅動狀態下的起步工況時，控制方法步驟如下：步驟S00、判斷車輛是否處于起步工況，是則，進行步驟S01；否則，進行步驟S10；步驟S01、判斷電池SOC是否小于限值，是則，進行步驟S02和S03；否則，進行步驟S04；步驟S04、判斷是否急速起步，是則，進行步驟S05和S06；否則，進行步驟S07；步驟S07、判斷起步所需功率是否大于電機M1的峰值功率，是則，進行步驟S08和S09；否則，進行步驟S010和S011。3、當通過采集車輛狀態信息判斷車輛處于驅動狀態下的巡航工況時，控制方法步驟如下：步驟S10、判斷車輛是否處于巡航工況，是則，進行步驟S11；否則，進行步驟S20；步驟S11、判斷車輛是否以大于V0的速度行駛了大于T的時間，是則，進行步驟S12；否則，進行步驟S116；步驟S12、判斷巡航本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型插電式并聯混合動力系統，其構型包括動力電池系統（B）、驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）、發動機（E）、離合器（C）、變速箱（T）；其特征在于：本系統具有M1、M2、E三個動力驅動裝置，其中M1只用于輔助驅動車輛和制動能量回收，M2只用于驅動車輛和制動能量回收，E只用于非純電驅動模式下的車輛驅動，無發動機發電工況；根據車輛不同的運行工況（大、中、小加速，高、中、低速巡航，強、中、弱制動），將車輛分為7種動力驅動模式和3種制動能量回收模式，多種驅動組合模式和制動能量回收模式，不但提高了車輛動力性能，也提高了驅動電機效率和制動能量回收效率；另外由于發動機沒有發電工作模式，所以也提高了整車燃油經濟性。

【技術特征摘要】
1.一種新型插電式并聯混合動力系統，其構型包括動力電池系統（B）、驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）、發動機（E）、離合器（C）、變速箱（T）；其特征在于：本系統具有M1、M2、E三個動力驅動裝置，其中M1只用于輔助驅動車輛和制動能量回收，M2只用于驅動車輛和制動能量回收，E只用于非純電驅動模式下的車輛驅動，無發動機發電工況；根據車輛不同的運行工況（大、中、小加速，高、中、低速巡航，強、中、弱制動），將車輛分為7種動力驅動模式和3種制動能量回收模式，多種驅動組合模式和制動能量回收模式，不但提高了車輛動力性能，也提高了驅動電機效率和制動能量回收效率；另外由于發動機沒有發電工作模式，所以也提高了整車燃油經濟性。
2.根據權利要求1所述的新型插電式并聯混合動力系統，其特征在于：本發明具有額定轉速、額定功率和峰值功率均不相同的兩個驅動電機系統（M1和M2），其中驅動電機系統M1的額定轉速、額定功率和峰值功率都相對較小，驅動電機系統M2的額定轉速、額定功率和峰值功率都相對較大；可以根據不同工況需求選擇合適的驅動電機系統，使得每個驅動電機系統都能夠在高效工作區運行。
3.?根據權利要求1所述的新型插電式并聯混合動力系統，其特征在于：在本發明中，動力電池系統（B）分別與驅動電機系統（M1）和驅動電機系統（M2）進行電氣連接；M1采用小功率電機，M2采用大功率電機；其中電機M1、變速箱（T）、離合器（C）和發動機（E）同軸機械連接；當電機M1工作，發動機（E）不工作時，變速箱（T）處于空擋狀態，當發動機（E）工作，電機M1不工作時，電機M1空轉。
4.根據權利要求1所述的新型插電式并聯混合動力系統，其特征在于：車輛驅動工作模式包括M1單獨驅動，M2單獨驅動，M1+M2聯合驅動，E單獨驅動，M1+E聯合驅動，M2+E聯合驅動，M1+M2+E聯合驅動七種，可根據車輛驅動工況（大、中、小加速，高、中、低速巡航）不同，選擇合適的驅動工作模式驅動車輛運行；車輛制動能量回收工作模式包括M1單獨制動，M2單獨制動，M1+M2聯合制動三種，可根據車輛制動能量回收工況（強、中、弱制動）不同，選擇合適的制動能量回收工作模式進行制動能量回收。
5.根據權利要求3和權利要求4所述的新型插電式并聯混合動力系統，其特征在于：當通過采集車輛狀態信息判斷車輛處于驅動狀態下的起步工況時，控制方法包括如下步驟：
步驟S00、判斷車輛是否處于起步工況，是則，進行步驟S01；否則，進行步驟S10；
步驟S01、判斷電池SOC是否小于限值，是則，進行步驟S02和S03；否則，進行步驟S04；
步驟S04、判斷是否急速起步，是則，進行步驟S05和S06；否則，進行步驟S07；
步驟S07、判斷起步所需功率是否大于電機M1的峰值功率，是則，進行步驟S08和S09；否則，進行步驟S010和S011。
6.根據權利要求3和權利要求4所述的新型插電式并聯混合動力系統，其特征在于：當通過采集車輛狀態信息判斷車輛處于驅動狀態下的巡航工況時，控制方法包括如下步驟：
步驟S10、判斷車輛是否處于巡航工況，是則，進行步驟S11；否則，進行步驟S20；
步驟S11、判斷車輛是否以大于V0的速度行駛了大于T的時間，是則，進行步驟S12；否則，進行步驟S116；
步驟S12、判斷巡航所需功率是否小于E的最小允許功率，是則，進行步驟S13和S14；否則，進行步驟S15；
步驟S15、判斷巡航所需功率是否小于E的最高允許功率，是則，進行步驟S16和S17；否則，進行步驟S18；
步驟S18、判斷巡航所需功率是否小于E的最高允許功率與M1的峰值功率的和，是則，進行步驟S19和S110；否則，進行步驟S111；
步驟S111、判斷巡航所需功率是否小于E的最高允許功率與M2的峰值功率的和，是則，進行步驟S112和S113；否則，進行步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高松，李博，高子超，楊坤，孫賓賓，
申請(專利權)人：山東理工大學，
類型：發明
國別省市：山東;37