一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置及其控制方法和汽車制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，包括：輪轂電機(jī)，其分別嵌入到兩側(cè)車輪輪輞中，輪轂電機(jī)的定子與車體固定連接，輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接萬(wàn)向輸出軸；發(fā)動(dòng)機(jī)，其兩端均具有動(dòng)力輸出軸，其通過(guò)電控離合器選擇性的連接萬(wàn)向輸出軸；扭矩傳感器，其安裝在轉(zhuǎn)子軸上，用于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的扭矩；輪轂電機(jī)控制器，其分別與輪轂電機(jī)以及扭矩傳感器電聯(lián)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其與發(fā)動(dòng)機(jī)電聯(lián)；整車控制器，其分別與輪轂電機(jī)控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器以及電控離合器電聯(lián)。本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置的控制方法。本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及混合動(dòng)力領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置及其控制方法和汽車。
技術(shù)介紹
電動(dòng)汽車包括混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車、純電動(dòng)汽車等具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，是新一代汽車技術(shù)的發(fā)展方向。但受蓄電池能量的限制以及燃料電池高成本的約束,混合動(dòng)力汽車可視為一種綜合解決上述問(wèn)題的可行方案。混合動(dòng)力汽車由兩種或兩種以上動(dòng)力源提供動(dòng)力,當(dāng)前比較普遍的方案是采用發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行組合，采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的混合動(dòng)力汽車構(gòu)型。串聯(lián)式HEV由于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能途經(jīng)兩次能量轉(zhuǎn)換，動(dòng)力傳動(dòng)系的綜合效率較低；并聯(lián)式HEV效率較串聯(lián)式高，這也是國(guó)內(nèi)目前主要的研究方向，但這種構(gòu)型需要一套動(dòng)力耦合裝置實(shí)現(xiàn)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力合成，并且考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作區(qū)間，需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)和控制策略；混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車構(gòu)型以豐田的Pruis最具代表性，通過(guò)單排或多排行星排對(duì)動(dòng)力雙自由度解耦，從而實(shí)現(xiàn)汽車的不同驅(qū)動(dòng)模式，但這種混動(dòng)模式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，并且需要極其復(fù)雜的控制系統(tǒng)和控制策略。不同于以上電機(jī)在汽車上的布置方式，混合動(dòng)力汽車采用將電機(jī)直接與車輪集成的方案，是最有利于整車性能提升的。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)是提高電動(dòng)汽車性能的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它給汽車帶來(lái)巨大優(yōu)勢(shì)，在結(jié)構(gòu)上，采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車技術(shù)相比于原來(lái)混合動(dòng)力汽車，省去了復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力耦合裝置，在整車集成和布置上具有更大的優(yōu)勢(shì)；在功能方面，采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車使得混合動(dòng)力汽車具備更優(yōu)越的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車底盤(pán)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的某些先進(jìn)技術(shù)，使整車具有節(jié)能、高效回收制動(dòng)能量、整車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置。本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是省去傳統(tǒng)混合動(dòng)力裝置中復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力耦合裝置，簡(jiǎn)化混合動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)還設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置的控制方法。本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)與輪轂電機(jī)的配合，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域或者高效區(qū)域。本專利技術(shù)還設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車，本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是省去傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車中復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力耦合系統(tǒng)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，包括：輪轂電機(jī)，其分別嵌入到兩側(cè)車輪輪輞中，所述輪轂電機(jī)的定子與車體固定連接，所述輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接萬(wàn)向輸出軸；發(fā)動(dòng)機(jī)，其兩端均具有動(dòng)力輸出軸，其通過(guò)電控離合器選擇性的連接所述萬(wàn)向輸出軸；扭矩傳感器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子軸上，用于測(cè)量所述轉(zhuǎn)子軸的扭矩；輪轂電機(jī)控制器，其分別與所述輪轂電機(jī)以及所述扭矩傳感器電聯(lián)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其與所述發(fā)動(dòng)機(jī)電聯(lián)；整車控制器，其分別與所述輪轂電機(jī)控制器、所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器以及電控離合器電聯(lián)；其中，所述整車控制器用于使所述輪轂電機(jī)和/或所述發(fā)動(dòng)機(jī)選擇性的為整車提供動(dòng)力。優(yōu)選的是，所述輪轂電機(jī)中包括減速器以及所述電控離合器中包括扭轉(zhuǎn)減振器。優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)子軸一端通過(guò)扭矩傳感器與所述萬(wàn)向輸出軸連接，另一端連接所述減速器的輸入端。優(yōu)選的是，所述減速器的輸出端與所述車輪輪輞通過(guò)法蘭片連接。優(yōu)選的是，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過(guò)飛輪與所述電控離合器選擇性的接合或者分離。一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車，包括使用所述的混合動(dòng)力裝置。一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置的控制方法，包括：采集車輛行駛的速度以及電池荷電狀態(tài)；當(dāng)車輛行駛的速度大于純電動(dòng)模式的車速上限時(shí)，進(jìn)行如下控制：當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限及相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之間，并且電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)開(kāi)啟，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和輪轂電機(jī)提供整車動(dòng)力；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限及相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之間，并且電池荷電狀態(tài)小于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)關(guān)閉，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車動(dòng)力；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩超過(guò)相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，并且不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限與輪轂電機(jī)最大持續(xù)轉(zhuǎn)矩之和時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)開(kāi)啟，由發(fā)動(dòng)機(jī)和輪轂電機(jī)提供整車動(dòng)力，此時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)在最大經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩位置；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限與輪轂電機(jī)最大持續(xù)轉(zhuǎn)矩之和，并且不超過(guò)相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與輪轂電機(jī)最大持續(xù)轉(zhuǎn)矩之和時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)開(kāi)啟，由發(fā)動(dòng)機(jī)和輪轂電機(jī)提供整車動(dòng)力，此時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)在當(dāng)前轉(zhuǎn)速下的最大輸出轉(zhuǎn)矩位置。優(yōu)選的是，當(dāng)車輛行駛的速度小于純電動(dòng)模式的車速上限時(shí)，進(jìn)行如下控制：當(dāng)電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器分離，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，輪轂電機(jī)開(kāi)啟，采用輪轂電機(jī)提供整車動(dòng)力；當(dāng)電池荷電狀態(tài)小于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)關(guān)閉，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車動(dòng)力。優(yōu)選的是，當(dāng)車輛行駛的速度大于純電動(dòng)模式的車速上限時(shí)，還包括如下控制：當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩下限，并且電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器分離，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，輪轂電機(jī)開(kāi)啟，采用輪轂電機(jī)提供整車動(dòng)力；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩下限，并且電池荷電狀態(tài)小于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)關(guān)閉，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車動(dòng)力，并且控制車輛轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩下限運(yùn)行；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩下限及發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限之間，并且電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)關(guān)閉，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車動(dòng)力，并且控制車輛轉(zhuǎn)矩在車輛需求轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩下限及發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限之間，并且電池荷電狀態(tài)小于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)關(guān)閉，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車動(dòng)力，并且控制車輛轉(zhuǎn)矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限與充電轉(zhuǎn)矩之差。一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車，包括所述的混合動(dòng)力裝置的控制方法。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：1、本專利技術(shù)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)與輪轂電機(jī)的組合，實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力汽車的純電驅(qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)模式。解決了其他混合動(dòng)力系統(tǒng)效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題；2、本專利技術(shù)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車的構(gòu)型設(shè)計(jì)充分利用輪轂電機(jī)本身易集成于車輪內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)，使集成輪轂電機(jī)后，整車空間變化不大，并降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率；3、本專利技術(shù)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車?yán)幂嗇炿姍C(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的配合，通過(guò)一定的控制策略使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域或高效率區(qū)，控制更加方便；4、本專利技術(shù)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車以一種較為直接的方法實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)汽車向混合動(dòng)力汽車的轉(zhuǎn)換，相比于其他形式的混合動(dòng)力汽車省去了復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力耦合裝置，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單；5、本專利技術(shù)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車提出了一種混合再生制動(dòng)方法用于制動(dòng)時(shí)的能量回收。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)的主視圖。圖2為本專利技術(shù)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車的控制流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，其特征在于，包括：輪轂電機(jī)，其分別嵌入到兩側(cè)車輪輪輞中，所述輪轂電機(jī)的定子與車體固定連接，所述輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接萬(wàn)向輸出軸；發(fā)動(dòng)機(jī)，其兩端均具有動(dòng)力輸出軸，其通過(guò)電控離合器選擇性的連接所述萬(wàn)向輸出軸；扭矩傳感器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子軸上，用于測(cè)量所述轉(zhuǎn)子軸的扭矩；輪轂電機(jī)控制器，其分別與所述輪轂電機(jī)以及所述扭矩傳感器電聯(lián)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其與所述發(fā)動(dòng)機(jī)電聯(lián)；整車控制器，其分別與所述輪轂電機(jī)控制器、所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器以及電控離合器電聯(lián)；其中，所述整車控制器用于使所述輪轂電機(jī)和/或所述發(fā)動(dòng)機(jī)選擇性的為整車提供動(dòng)力。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，其特征在于，包括：輪轂電機(jī)，其分別嵌入到兩側(cè)車輪輪輞中，所述輪轂電機(jī)的定子與車體固定連接，所述輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸連接萬(wàn)向輸出軸；發(fā)動(dòng)機(jī)，其兩端均具有動(dòng)力輸出軸，其通過(guò)電控離合器選擇性的連接所述萬(wàn)向輸出軸；扭矩傳感器，其安裝在所述轉(zhuǎn)子軸上，用于測(cè)量所述轉(zhuǎn)子軸的扭矩；輪轂電機(jī)控制器，其分別與所述輪轂電機(jī)以及所述扭矩傳感器電聯(lián)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其與所述發(fā)動(dòng)機(jī)電聯(lián)；整車控制器，其分別與所述輪轂電機(jī)控制器、所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器以及電控離合器電聯(lián)；其中，所述整車控制器用于使所述輪轂電機(jī)和/或所述發(fā)動(dòng)機(jī)選擇性的為整車提供動(dòng)力。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，其特征在于，所述輪轂電機(jī)中包括減速器以及所述電控離合器中包括扭轉(zhuǎn)減振器。3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸一端通過(guò)扭矩傳感器與所述萬(wàn)向輸出軸連接，另一端連接所述減速器的輸入端。4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，其特征在于，所述減速器的輸出端與所述車輪輪輞通過(guò)法蘭片連接。5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過(guò)飛輪與所述電控離合器選擇性的接合或者分離。6.一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力汽車，包括使用如權(quán)利要求1-5所述的混合動(dòng)力裝置。7.一種發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力裝置的控制方法，其特征在于，包括：采集車輛行駛的速度以及電池荷電狀態(tài)；當(dāng)車輛行駛的速度大于純電動(dòng)模式的車速上限時(shí)，進(jìn)行如下控制：當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限及相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之間，并且電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)開(kāi)啟，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和輪轂電機(jī)提供整車動(dòng)力；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限及相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之間，并且電池荷電狀態(tài)小于電池荷電狀態(tài)下限時(shí)，電控離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，輪轂電機(jī)關(guān)閉，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車動(dòng)力；當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩超過(guò)相應(yīng)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，并且不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩上限...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：靳立強(qiáng)，張志陽(yáng)，彭祥龍，張榮林，李建華，褚學(xué)聰，田端洋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：吉林大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：吉林;22