一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及控制方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及控制方法，屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域。它解決了如何使混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低的同時(shí)動力性能和節(jié)能效果好的問題。本驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、鎖止機(jī)構(gòu)、電機(jī)、離合器、變速箱、同軸設(shè)置的太陽輪、行星齒輪和行星齒圈，行星齒輪位于太陽輪和行星齒圈之間并分別與兩者嚙合，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與太陽輪的輪軸同軸且固連，行星齒輪的輪軸上固定有行星架，行星架通過離合器與太陽輪的輪軸相連或分開；發(fā)動機(jī)的輸出軸與行星齒圈固連，行星架與變速箱的輸入軸固連。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，并且具備多種工作模式，能夠根據(jù)不同的車況選擇最佳的工作模式，使得車輛具備較好的動力性能和節(jié)能效果。

A Single Motor Hybrid Drive System and Control Method for Vehicles

The invention provides a single motor hybrid drive system and a control method for a vehicle, belonging to the automobile technical field. It solves the problem of how to make the hybrid drive system simple in structure, low in cost, good in power performance and energy saving effect. The drive system includes engine, locking mechanism, motor, clutch, transmission, coaxially arranged sun wheel, planetary gear and planetary gear ring. The planetary gear is located between the sun wheel and planetary gear ring and meshes with them separately. The rotor of the motor is coaxial and fixed with the wheel axle of the sun wheel, and the axle of the planetary gear is fixed. There is a planetary frame, which is connected or separated from the wheel axle of the solar wheel through a clutch; the output axle of the engine is fixed with the planetary gear ring, and the planetary frame is fixed with the input axle of the gearbox. The system is simple in structure, low in cost, and has a variety of working modes. It can choose the best working mode according to different conditions, so that the vehicle has better power performance and energy-saving effect.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及控制方法
本專利技術(shù)屬于汽車
，涉及一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及控制方法。
技術(shù)介紹
隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染與節(jié)能環(huán)保問題越來越受到人們的廣關(guān)注，政府也加大對新能源這一領(lǐng)域的引領(lǐng)與研究，傳統(tǒng)汽車面臨著傳動效率低，排放尾氣污染環(huán)境等問題，己越來越不能滿足要求，但純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)階段也受到了限制，主要是電池新技術(shù)的研發(fā)瓶頸，難以滿足汽車長距離的行駛里程的要求，所以混合動力是現(xiàn)階段最好的二種選擇。根據(jù)混合動力系統(tǒng)中動力源不同，混合動力驅(qū)動裝置主要分為兩類：雙電機(jī)方案混合動力驅(qū)動裝置和單電機(jī)方案混合動力驅(qū)動裝置。其中，雙電機(jī)方案的混合動力驅(qū)動裝置如中國專利【申請?zhí)?01510053133.X】公開了一種輸出功率分流式混合動力裝載機(jī)動力傳動系統(tǒng)，它采用雙行星輪系作為動力耦合元件，實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)的輸出功率分流式傳動。發(fā)動機(jī)輸入軸與第一鎖止器的旋轉(zhuǎn)部分連接，并通過第一齒輪與前排行星輪系齒圈同軸固連的第二齒輪嚙合，二號電機(jī)轉(zhuǎn)子一端與太陽輪連接，另一端與第二鎖止器旋轉(zhuǎn)部分連接，后排齒圈與一號電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，行星輪系的行星架與輸出軸連接。根據(jù)整機(jī)運(yùn)行狀況和動力電池荷電狀態(tài)，通過對第一鎖止器和第二鎖止器的接合控制，可以控制裝載機(jī)在發(fā)動機(jī)啟動模式、純電驅(qū)動模式、發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動模式、功率分流模式和再生制動模式等5種工作模式之間靈活切換，提高了裝載機(jī)傳動系統(tǒng)效率，有效提高裝載機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。單電機(jī)方案的混合動力驅(qū)動裝置如中國專利【申請?zhí)?01720784065.9】公開了一種單電機(jī)混合動力傳動裝置，包括：減速機(jī)構(gòu)、差速器、殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)的電機(jī)、中心軸、依次設(shè)置于中心軸上的第二制動器、復(fù)合行星排機(jī)構(gòu)、第一制動器、第二離合器、第三離合器和第一離合器、與復(fù)合行星排機(jī)構(gòu)相連的第一連軸、第二連軸和第三連軸，其中：電機(jī)的定子與殼體固定連接，轉(zhuǎn)子通過第一連軸與復(fù)合行星排機(jī)構(gòu)相連；復(fù)合行星排機(jī)構(gòu)、第二連軸、減速機(jī)構(gòu)和差速器依次相連；第一離合器位于中心軸與第一連軸之間，第二離合器位于中心軸與復(fù)合行星排機(jī)構(gòu)之間，第三離合器位于復(fù)合行星排機(jī)構(gòu)與第一連軸之間；第一制動器和第二制動器與殼體固定連接并分別與第一連軸和第三連軸相連；該系統(tǒng)是一種等速的功率疊加系統(tǒng)，以發(fā)動機(jī)作為主要動力，電機(jī)作為輔助動力。現(xiàn)有技術(shù)中，雙電機(jī)方案的混合動力驅(qū)動裝置中發(fā)動機(jī)工作效率高，整車的動力性能和節(jié)能效果相對較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且工作模式少。單電機(jī)方案雖然無需對傳統(tǒng)車進(jìn)行大的改動，但由于不具備功率分流功能，其整車的動力性能和節(jié)能效果較雙電機(jī)方案尚有差距。因此，市場急需一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、動力性能和節(jié)能效果較好、工作模式多的單電機(jī)方案的混合動力驅(qū)動裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及控制方法，本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是如何使混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低的同時(shí)動力性能和節(jié)能效果好。一方面，本專利技術(shù)的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)、用于鎖止發(fā)動機(jī)的鎖止機(jī)構(gòu)、電機(jī)、離合器和變速箱，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng)還包括同軸設(shè)置的太陽輪、行星齒輪和行星齒圈，所述行星齒輪位于太陽輪和行星齒圈之間并分別與兩者嚙合，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子與太陽輪的輪軸同軸且固連，所述行星齒輪的輪軸上固定有行星架，所述行星架通過離合器與太陽輪的輪軸相連或分開；所述發(fā)動機(jī)的輸出軸與行星齒圈固連，所述行星架與變速箱的輸入軸固連。本單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)一套行星齒輪機(jī)構(gòu)把發(fā)動機(jī)、電機(jī)、變速箱很好地連接起來，可以保證結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的同時(shí)最大限度的進(jìn)行能量回收，節(jié)約能源，降低油耗；具體來說，車輛在起步和正常行駛的工作過程中，鎖定機(jī)構(gòu)松開，發(fā)動機(jī)處于工作狀態(tài)，離合器分離，變速箱處于在檔狀態(tài)，這時(shí)發(fā)動機(jī)驅(qū)動齒圈，電機(jī)驅(qū)動太陽輪，行星架作為變速箱的動力輸入，此時(shí)通過電機(jī)發(fā)電和驅(qū)動來調(diào)整車速，可以讓發(fā)動機(jī)始終處在高效工作區(qū)，使整車的動力最強(qiáng)，所用的能耗最低；也就是說，當(dāng)變速箱需要低速、低扭時(shí)，電機(jī)可以進(jìn)行發(fā)電來進(jìn)行平衡變速箱輸入軸的扭矩和轉(zhuǎn)速，從而最大限度回收能量，節(jié)約能源；當(dāng)變速箱需要高速、高扭時(shí)，電機(jī)可以進(jìn)行驅(qū)動和發(fā)動機(jī)一起對整車進(jìn)行驅(qū)動，使動力性能最佳；因此，在上述工作過程中，通過進(jìn)行動力分流可以達(dá)到很好的節(jié)能效果，并且純單電機(jī)實(shí)現(xiàn)傳動系統(tǒng)的動力分流，相較于雙電機(jī)的動力分流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單，成本更低；同時(shí)，由于可以動力分流，后面連接的變速箱檔位可以不必太多，尺寸可以盡可能的減小，有利于整車的布置；另外，當(dāng)離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)，車輛行駛中，發(fā)動機(jī)和電機(jī)可以同時(shí)驅(qū)動車輛，使車輛動力充足；車輛制動時(shí)電機(jī)反拖可以進(jìn)行發(fā)電，從而進(jìn)行能量的回收利用，進(jìn)而節(jié)約了能源。另一方面，本專利技術(shù)的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，整車ECU能夠控制所述驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下工作模式：純電工作模式、起動工作模式、怠速發(fā)電工作模式、發(fā)動機(jī)起步工作模式、功率分流工作模式、能量回收工作模式、倒檔工作模式以及混和動力工作模式；當(dāng)發(fā)動機(jī)不工作，電機(jī)單獨(dú)工作時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于純電工作模式狀態(tài)下；當(dāng)車輛靜止，發(fā)動機(jī)需要起動時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于起動工作模式；當(dāng)車輛靜止，發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)，變速箱處在空擋位置，整車制動時(shí)；或者，當(dāng)車輛行駛到紅燈路口，變速箱在檔位上，整車制動時(shí)；整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于怠速發(fā)電工作模式；當(dāng)車輛遇到堵車，行駛緩慢，電池SOC值低，無法用電機(jī)起步時(shí)；整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于發(fā)動機(jī)起步工作模式；當(dāng)車輛在起步和正常行駛的工作過程中，發(fā)動機(jī)工作，變速箱處于在檔狀態(tài)，離合器處于分離狀態(tài)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于功率分流工作模式；當(dāng)車輛需要減速，剎車制動時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于能量回收工作模式；當(dāng)車輛換檔手柄處在倒檔位置時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于倒檔工作模式；當(dāng)離合器處于結(jié)合狀態(tài)，發(fā)動機(jī)和電機(jī)連接到了一起，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于混和動力工作模式。本驅(qū)動系統(tǒng)具有多種工作模式，整車ECU能夠針對不同的車輛工況，使驅(qū)動系統(tǒng)能夠處在對應(yīng)的工作模式下，從而使得驅(qū)動系統(tǒng)能夠根據(jù)車況的不同始終處在動力性能好，節(jié)能效率高的狀態(tài)。在上述的車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法中，在所述純電工作模式下，離合器處于分離狀態(tài)，所述發(fā)動機(jī)被鎖止機(jī)構(gòu)鎖止，電機(jī)驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn)，行星齒圈靜止，行星架把動力輸出到變速箱的輸入軸。此時(shí)行星齒輪機(jī)構(gòu)起到減速增扭的作用，可以利用電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)車速，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高車速越快，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和車速高到一定程度時(shí)，后面的變速箱開始換擋，使車速更高，電機(jī)工作在高效工作區(qū)內(nèi)，從而保證驅(qū)動系統(tǒng)的動力性能；同時(shí)，剎車制動時(shí)可以控制電機(jī)進(jìn)行反拖發(fā)電進(jìn)行能量回收，從而有利于能源的節(jié)約，提高驅(qū)動系統(tǒng)的節(jié)能效果。在上述的車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法中，在所述起動工作模式下，起動發(fā)動機(jī)有三種方法，第一種方法：松開鎖止機(jī)構(gòu)，踩住剎車，變速箱在檔位上，離合器分離，電機(jī)反拖發(fā)動機(jī)進(jìn)行起動；第二種方法：松開鎖止機(jī)構(gòu)，變速箱不在檔位上，離合器結(jié)合，電機(jī)帶動發(fā)動機(jī)進(jìn)行起動；第三種本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)(1)、用于鎖止發(fā)動機(jī)(1)的鎖止機(jī)構(gòu)(2)、電機(jī)(3)、離合器(4)和變速箱(5)，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng)還包括同軸設(shè)置的太陽輪(6)、行星齒輪(7)和行星齒圈(8)，所述行星齒輪(7)位于太陽輪(6)和行星齒圈(8)之間并分別與兩者嚙合，所述電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)子(31)與太陽輪(6)的輪軸同軸且固連，所述行星齒輪(7)的輪軸上固定有行星架(9)，所述行星架(9)通過離合器(4)與太陽輪(6)的輪軸相連或分開；所述發(fā)動機(jī)(1)的輸出軸(1a)與行星齒圈(8)固連，所述行星架(9)與變速箱(5)的輸入軸(51)固連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)(1)、用于鎖止發(fā)動機(jī)(1)的鎖止機(jī)構(gòu)(2)、電機(jī)(3)、離合器(4)和變速箱(5)，其特征在于，所述驅(qū)動系統(tǒng)還包括同軸設(shè)置的太陽輪(6)、行星齒輪(7)和行星齒圈(8)，所述行星齒輪(7)位于太陽輪(6)和行星齒圈(8)之間并分別與兩者嚙合，所述電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)子(31)與太陽輪(6)的輪軸同軸且固連，所述行星齒輪(7)的輪軸上固定有行星架(9)，所述行星架(9)通過離合器(4)與太陽輪(6)的輪軸相連或分開；所述發(fā)動機(jī)(1)的輸出軸(1a)與行星齒圈(8)固連，所述行星架(9)與變速箱(5)的輸入軸(51)固連。2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，整車ECU能夠控制所述驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下工作模式：純電工作模式、起動工作模式、怠速發(fā)電工作模式、發(fā)動機(jī)起步工作模式、功率分流工作模式、能量回收工作模式、倒檔工作模式以及混和動力工作模式；當(dāng)發(fā)動機(jī)(1)不工作，電機(jī)(3)單獨(dú)工作時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于純電工作模式狀態(tài)下；當(dāng)車輛靜止，發(fā)動機(jī)(1)需要起動時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于起動工作模式；當(dāng)車輛靜止，發(fā)動機(jī)(1)處于怠速狀態(tài)，變速箱(5)處在空擋位置，整車制動時(shí)；或者，當(dāng)車輛行駛到紅燈路口，變速箱(5)在檔位上，整車制動時(shí)；整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于怠速發(fā)電工作模式；當(dāng)車輛遇到堵車，行駛緩慢，電池SOC值低，無法用電機(jī)(3)起步時(shí)；整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于發(fā)動機(jī)起步工作模式；當(dāng)車輛在起步和正常行駛的工作過程中，發(fā)動機(jī)(1)工作，變速箱(5)處于在檔狀態(tài)，離合器(4)處于分離狀態(tài)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于功率分流工作模式；當(dāng)車輛需要減速，剎車制動時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于能量回收工作模式；當(dāng)車輛換檔手柄處在倒檔位置時(shí)，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于倒檔工作模式；當(dāng)離合器(4)處于結(jié)合狀態(tài)，發(fā)動機(jī)(1)和電機(jī)(3)連接到了一起，整車ECU控制所述驅(qū)動系統(tǒng)處于混和動力工作模式。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述純電工作模式下，離合器(4)處于分離狀態(tài)，所述發(fā)動機(jī)(1)被鎖止機(jī)構(gòu)(2)鎖止，電機(jī)(3)驅(qū)動太陽輪(6)旋轉(zhuǎn)，行星齒圈(8)靜止，行星架(9)把動力輸出到變速箱(5)的輸入軸(51)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛的單電機(jī)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任廣福，李楊，徐爽，徐鵬飛，龔麗萍，
申請(專利權(quán))人：浙江吉利變速器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江,33