專利名稱：一種汽車混合動力驅動裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于混合動力技術領域，涉及一種汽車混合動力驅動裝置及其控制方法。
背景技術：
由于石油資源的日益枯竭以及大眾環(huán)保意識的提升，世界各汽車廠都在從事新能源汽車尤其是混合動力汽車的開發(fā)，但目前混合動力汽車主要為輕混和中混，強混汽車比較稀少。造成這一現(xiàn)象的原因較多，其主要原因是強混汽車動力總成系統(tǒng)結構復雜，體積龐大，在整車有限的空間內安裝布置比較困難。ISG是汽車起動發(fā)電一體機，直接集成在發(fā)動機主軸上。ISG融合了電機、現(xiàn)代電力電子、數(shù)字信號處理、現(xiàn)代控制等技術，集傳統(tǒng)汽車的起動和發(fā)電功能于一體，具有突出的起/停控制快速、能量再生利用好、動力輔助性強等優(yōu)點，尤其在降低排氣污染、節(jié)約燃油方面效果明顯。針對上述存在的問題，現(xiàn)有中國專利文獻公開了一種混合動力驅動系統(tǒng)[申請?zhí)朇N200910099477. 9]，包括發(fā)動機以及可進行電能和機械能轉換的第一電機和第二電機，第一電機的電機軸一、第二電機的電機軸二以及發(fā)動機的輸出軸三根軸處于同一直線上，發(fā)動機的輸出軸與電機軸一固連，電機軸一與電機軸二之間設有控制電機軸一和電機軸二聯(lián)接或斷開的離合機構，所述的混合動力驅動系統(tǒng)從電機軸二上輸出動力，第一電機與第二電機之間電連接有蓄電池。但是該動力驅動系統(tǒng)由上述各部件軸向串接而成，與傳統(tǒng)汽車動力總成相比增加了 ISG電機、驅動電機，軸向長度增長明顯，布置上極其困難；并且，該動力驅動系統(tǒng)發(fā)動機和ISG定子同軸固定，ISG電機純電動驅動時發(fā)動機作為阻力負載消耗ISG電機功率，降低了純電動續(xù)駛里程和燃油經濟性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術存在上述問題，提出了一種用于提高制動能量回收的比率和整車純電動行駛的里程且易于安裝布置的汽車混合動力驅動裝置及其控制方法。本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)一種汽車混合動力驅動裝置，設置于混合動力汽車的前驅動軸和后驅動軸上，其特征在于，該裝置包括發(fā)動機、前驅動電機、后驅動電機和蓄電池，所述的發(fā)動機和前驅動電機通過第一離合器連接，前驅動電機與前驅動軸之間通過變速器連接，且在前變速器和前驅動電機之間設置第二離合器，所述的后驅動電機通過減速器與后驅動軸連接，所述的前驅動電機和所述的后驅動電機均與上述的蓄電池連接。在上述的汽車混合動力驅動裝置中，本裝置還包括前箱體和后箱體，上述的發(fā)動機、第一離合器、前驅動電機、第二離合器和變速器依次設置在前箱體內，所述的后驅動電機和減速器依次設置在后箱體內。
該汽車混合動力驅動裝置，將發(fā)動機、第一離合器、前驅動電機、第二離合器和變速器設置在前箱體內，后驅動電機和減速器設置在后箱體內，有效地克服了現(xiàn)有的混合動力汽車存在的軸向長度長的缺點，有利于安裝布置，同時，前驅動電機和后驅動電機均與蓄電池連接，在制動時前后軸可以同時回收制動能量，提高制動能量回收的比率，提高了整車純電動行駛的里程。在上述的汽車混合動力驅動裝置中，所述的發(fā)動機轉軸與第一離合器的主動盤連接，所述前驅動電機的轉軸一端與第一離合器的從動盤連接，所述前驅動電機的轉軸另一端與第二離合器的主動盤連接，所述變速器的輸入軸與第二離合器的從動盤連接，變速器的輸出軸與所述前驅動軸之間通過差速器連接。 當?shù)谝浑x合器和第二離合器都處于分離狀態(tài)時，發(fā)動機不能傳輸動力給前驅動電機，前驅動電機與前驅動軸斷開，不能傳輸動力給前驅動軸帶動前輪轉動，整車只能通過蓄電池給后驅動電機提供電能驅動后輪轉動；在第一離合器處于分離狀態(tài)和第二離合器處于閉合狀態(tài)時，蓄電池可以同時給前驅動電機和后驅動電機提供電能從而驅動前后車輪轉動；在第一離合器和第二離合器都處于閉合狀態(tài)時，發(fā)動機、前驅動電機和后驅動電機三者同步工作。在上述的汽車混合動力驅動裝置中，所述的發(fā)動機轉軸、前驅動電機的轉軸和變速器的輸入軸連接形成同一軸線且均通過各自的軸承連接于前箱體內。在上述的汽車混合動力驅動裝置中，所述減速器與后驅動軸之間通過差速器連接。在上述的汽車混合動力驅動裝置中，所述的前驅動電機和后驅動電機均為ISG電機。前驅動電機和后驅動電機都采用ISG電機，在汽車進行制動時，可以同時回收前后驅動軸的制動能量，提高制動能量回收比率。在上述的汽車混合動力驅動裝置中，該裝置還包括控制器以及與控制器連接的蓄電池管理單元、車速傳感器和加速度傳感器，所述的蓄電池管理單元用于控制前驅動電機和后驅動電機的充放電以及蓄電池的電量監(jiān)控，所述的控制器用于接收蓄電池管理單元、車速傳感器和加速度傳感器輸送的蓄電池電量監(jiān)控信號、車速信號和加速器信號，并與控制器內預先設定值分別比較后輸出控制信號控制第一離合器和第二離合器進行離合狀態(tài)。在控制器內分別預先設置有與蓄電池電量監(jiān)控信號、車速信號和加速度信號進行對比的設定值，控制器根據對比結果分別控制第一離合器和第二離合器處于分離狀態(tài)或者處于閉合狀態(tài)，從而實現(xiàn)整車在不同模式下的驅動。一種汽車混合動力驅動裝置的控制方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下A、蓄電池管理單元監(jiān)測到蓄電池的電量高于汽車控制器內對應蓄電池電量的預先設定值時，控制器將車速信號與控制器內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號小于等于60km/h時，控制器控制第一離合器處于分離狀態(tài)和第二離合器處于閉合狀態(tài)，整車由純電動模式驅動；控制器將車速信號與控制器內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號大于60km/h時，控制器分別控制第一離合器和第二離合器處于閉合狀態(tài)，發(fā)動機驅動車輪轉動的同時，帶動前驅動電機發(fā)電并存儲于蓄電池中，蓄電池管理單元控制蓄電池不提供電能給后驅動電機，整車由發(fā)動機單獨驅動；B、蓄電池管理單元檢測到蓄電池的蓄電量低于汽車控制器內對應蓄電池電量的預先設定值時，控制器控制第一離合器處于閉合狀態(tài)和第二離合器處于分離狀態(tài)，發(fā)動機啟動，帶動前驅動電機發(fā)電并存儲于蓄電池中，蓄電池將電能輸送給后驅動電機使后驅動電機驅動車輪轉動，整車由串聯(lián)模式驅動；C、制動能量回收控制器將接收到的加速度信號與控制器內對應加速度信號的預先設定值進行對比在加速度信號為減速時，前驅動電機和后驅動電機同時回收制動能量并將電能存儲于蓄電池中。在上述的汽車混合動力驅動裝置的控制方法中，在上述A步驟中，控制器將車速信號與控制器內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號小于等于60km/h時，且在車速信號小于等于30km/h時，控制器分別控制第一離合器和第二離合器處于分離狀態(tài)，蓄電池給后驅動電機提供電能并通過減速器驅動整車行駛；所述的控制器在車速信號大于30km/h且小于等于60km/h時，控制器分別控制第一離合器處于分離狀態(tài)和第二離合器處于閉合狀態(tài)，蓄電池分別給前驅動電機和后驅動電機提供電能，前驅動電機通過變速器驅動整車行駛，后驅動電機通過減速器驅動整車行駛。在上述的汽車混合動力驅動裝置的控制方法中，在上述A步驟中，所述的控制器用于判斷加速度信號，并在加速器信號為加速時分別控制第一離合器和第二離合器閉合，發(fā)動機驅動車輪轉動的同時，蓄電池提供電能給前驅動電機和后驅動電機，前驅動電機通過變速器驅動整車行駛，后驅動電機通過減速器驅動整車行駛。與現(xiàn)有技術相比，本汽車混合動力驅動裝置及其控制方法具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明將發(fā)動機、第一離合器、前驅動電機、第二離合器和變速器設置在前箱體內，后驅動電機和減速器設置在后箱體內，整個前軸軸向尺寸較短，有利于安裝布置。2、本發(fā)明在前后軸都設有ISG電機，在制動時可以同時回收前后軸的制動能量，提高制動能量回收的比率，提高了整車純電動行駛里程。3、本發(fā)明中發(fā)動機和前驅動電機通過第一離合器連接，在純電動驅動時，分離第一離合器，減少了發(fā)動機作為阻力負載消耗前驅動電機功率，提高了燃油經濟性。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的原理示意圖。圖中，1、發(fā)動機；2、第一離合器；3、前驅動電機；4、第二離合器；5、變速器；6、前驅動軸；7、減速器；8、后驅動電機；9、后驅動軸；10、蓄電池；11、蓄電池管理單元；12、車速傳感器；13、加速度傳感器；14、控制器。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。如圖1所示，本汽車混合動力驅動裝置，設置于混合動力汽車的前驅動軸6和后驅動軸9上，該裝置包括前箱體和后箱體，在前箱體內依次設置有發(fā)動機1、第一離合器2、前驅動電機3、第二離合器4和變速器5，其第一離合器2和第二離合器4都由主動盤和從動盤組成，其發(fā)動機1轉軸與第一離合器2的主動盤連接，前驅動電機3轉軸的一端與第一離合器2的從動盤連接，前驅動電機3轉軸的另一端與第二離合器4的主動盤連接，變速器5的輸入軸與第二離合器4的從動盤連接，變速器5的輸出軸與前驅動軸6之間通過差速器連接，其發(fā)動機1的轉軸、前驅動電機3的轉軸和變速器5的輸入軸連接形成同一軸線且均通過各自的軸承連接于前箱體內；在后箱體內依次設置有后驅動電機8和減速器7，后驅動電機8通過減速器7與后驅動軸9連接，在減速器7和后驅動軸9之間設有差速器，前驅動電機3和后驅動電機8均為ISG電機并均與蓄電池10連接。如圖2所示，該汽車混合動力驅動裝置還包括控制器14以及與控制器14連接的蓄電池管理單元11、車速傳感器12和加速度傳感器13，蓄電池管理單元11用于控制前驅動電機3和后驅動電機8的充放電以及蓄電池10的電量監(jiān)控，控制器14用于接收蓄電池管理單元11、車速傳感器12和加速度傳感器13輸送的蓄電池10電量監(jiān)控信號、車速信號和加速器信號，并與控制器14內預先設定值分別比較后根據對比結果輸出控制信號分別控制第一離合器2和第二離合器4處于分離狀態(tài)或者處于閉合狀態(tài)，從而實現(xiàn)整車在不同模式下的驅動。該裝置的控制方法，具體步驟如下在蓄電池管理單元11監(jiān)測到蓄電池10的電量高于汽車控制器14內對應蓄電池10電量的預先設定值時，即蓄電池10電量充足時，控制器14將車速信號與控制器14內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號小于等于30km/h時，控制器14分別控制第一離合器2和第二離合器4處于分離狀態(tài)，即將離合器的主動盤和從動盤分離，蓄電池10給后驅動電機8提供電能并通過減速器7驅動整車行駛，發(fā)動機1與前驅動電機3不工作，以實現(xiàn)整車純電動狀態(tài)行駛；在車速信號大于30km/h且小于等于60km/h時，后驅動電機8輸出功率不足以驅動整車行駛，且蓄電池管理單元11檢測到的蓄電池10電量大于60%時，控制器14分別控制第一離合器2處于分離狀態(tài)和第二離合器4處于閉合狀態(tài)，蓄電池10分別給前驅動電機3和后驅動電機8提供電能，前驅動電機3通過變速器5驅動整車行駛，后驅動電機8通過減速器7驅動整車行駛，發(fā)動機1不工作；在車速信號大于60km/h時，前驅動電機3和后驅動電機8輸出功率都不足以驅動整車行駛，控制器14分別控制第一離合器2和第二離合器4處于閉合狀態(tài)，前驅動電機3啟動發(fā)動機1，在發(fā)動機1產生的動力足以驅動車輛行駛時，發(fā)動機1工作驅動車輪轉動的同時，前驅動電機3就從電動狀態(tài)迅速轉到發(fā)電狀態(tài)，由發(fā)動機1轉軸帶動前驅動電機3轉軸轉動發(fā)電并存儲電量于蓄電池10中，在發(fā)動機1產生的動力剛好與車輛行駛所需動力相同，蓄電池管理單元11控制蓄電池10不提供電能給前驅動電機3和后驅動電機8，則前驅動電機3和后驅動電機8不工作，整車由發(fā)動機1單獨驅動；控制器14還用于判斷加速度信號，并在加速器信號為加速，即車輛高速或爬坡行駛時，分別控制第一離合器2和第二離合器4處于閉合狀態(tài)，發(fā)動機1驅動車輪轉動的同時，蓄電池10提供電能給前驅動電機3和后驅動電機8，前驅動電機3通過變速器5驅動前車輪轉動，后驅動電機8通過減速器7驅動后車輪轉動，發(fā)動機1、前驅動電機3和后驅動電機8三者同步工作，同時驅動車輛行駛，滿足車輛大功率的需求。蓄電池管理單元11檢測到蓄電池10的電量低于汽車控制器14內對應蓄電池10電量的預先設定值時，蓄電池10不足以提供電量給后驅動電機8工作，控制器14控制第一離合器2處于閉合狀態(tài)和第二離合器4處于分離狀態(tài)，前驅動電機3啟動發(fā)動機1，發(fā)動機1工作，前驅動電機3就從電動狀態(tài)迅速轉到發(fā)電狀態(tài)，由發(fā)動機1轉軸帶動前驅動電機3轉軸轉動發(fā)電并存儲電量于蓄電池10中，蓄電池10將電能輸送給后驅動電機8使后驅動電機8驅動車輪轉動，整車由串聯(lián)模式驅動。制動能量回收控制器14將接收到的加速度信號與控制器14內對應加速度信號的預先設定值進行對比在加速度信號為減速時，前驅動電機3和后驅動電機8同時回收制動能量將電能存儲于蓄電池10中。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了發(fā)動機1、第一離合器2、前驅動電機3、第二離合器4、變速器5、前驅動軸6、減速器7、后驅動電機8、后驅動軸9、蓄電池10、蓄電池管理單元11、車速傳感器12、加速度傳感器13、控制器14等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權利要求
1.一種汽車混合動力驅動裝置，設置于混合動力汽車的前驅動軸(6)和后驅動軸(9)上，其特征在于，該裝置包括發(fā)動機(1)、前驅動電機(3)、后驅動電機(8)和蓄電池(10)，所述的發(fā)動機(1)和前驅動電機C3)通過第一離合器( 連接，前驅動電機(3)與前驅動軸(6)之間通過變速器( 連接，且在前變速器( 和前驅動電機C3)之間設置第二離合器G)，所述的后驅動電機⑶通過減速器(7)與后驅動軸(9)連接，所述的前驅動電機(3)和所述的后驅動電機(8)均與上述的蓄電池(10)連接。
2.根據權利要求1所述的汽車混合動力驅動裝置，其特征在于，本裝置還包括前箱體和后箱體，上述的發(fā)動機(1)、第一離合器O)、前驅動電機(3)、第二離合器(4)和變速器(5)依次設置在前箱體內，所述的后驅動電機(8)和減速器(7)依次設置在后箱體內。
3.根據權利要求2所述的汽車混合動力驅動裝置，其特征在于，所述的發(fā)動機(1)轉軸與第一離合器O)的主動盤連接，所述前驅動電機(3)的轉軸一端與第一離合器O)的從動盤連接，所述前驅動電機C3)的轉軸另一端與第二離合器(4)的主動盤連接，所述變速器(5)的輸入軸與第二離合器(4)的從動盤連接，變速器( 的輸出軸與所述前驅動軸(6)之間通過差速器連接。
4.根據權利要求3所述的汽車混合動力驅動裝置，其特征在于，所述的發(fā)動機(1)轉軸、前驅動電機(3)的轉軸和變速器(5)的輸入軸連接形成同一軸線且均通過各自的軸承連接于前箱體內。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的汽車混合動力驅動裝置，其特征在于，所述減速器(7)與后驅動軸(9)之間通過差速器連接。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的汽車混合動力驅動裝置，其特征在于，所述的前驅動電機⑶和后驅動電機⑶均為ISG電機。
7.根據權利要求1或2或3或4所述的汽車混合動力驅動裝置，其特征在于，該裝置還包括控制器(14)以及與控制器(14)連接的蓄電池管理單元(11)、車速傳感器(1 和加速度傳感器(13)，所述的蓄電池管理單元(11)用于控制前驅動電機(3)和后驅動電機(8)的充放電以及蓄電池(10)的電量監(jiān)控，所述的控制器(14)用于接收蓄電池管理單元(11)、車速傳感器(1 和加速度傳感器(1 輸送的蓄電池(10)電量監(jiān)控信號、車速信號和加速器信號，并與控制器(14)內預先設定值分別比較后輸出控制信號控制第一離合器( 和第二離合器(4)進行離合狀態(tài)。
8.一種汽車混合動力驅動裝置的控制方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下A、蓄電池管理單元(11)監(jiān)測到蓄電池(10)的電量高于汽車控制器(14)內對應蓄電池(10)電量的預先設定值時，控制器(14)將車速信號與控制器(14)內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號小于等于60km/h時，控制器(14)控制第一離合器(2)處于分離狀態(tài)和第二離合器(4)處于閉合狀態(tài)，整車由純電動模式驅動；控制器(14)將車速信號與控制器(14)內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號大于60km/h時，控制器(14)分別控制第一離合器( 和第二離合器(4)處于閉合狀態(tài)，發(fā)動機(1)驅動車輪轉動的同時，帶動前驅動電機⑶發(fā)電并存儲于蓄電池(10)中，蓄電池管理單元(11)控制蓄電池(10)不提供電能給后驅動電機(8)，整車由發(fā)動機(1)單獨驅動；B、蓄電池管理單元(11)檢測到蓄電池(10)的蓄電量低于汽車控制器(14)內對應蓄電池(10)電量的預先設定值時，控制器(14)控制第一離合器(2)處于閉合狀態(tài)和第二離合器(4)處于分離狀態(tài)，發(fā)動機(1)啟動，帶動前驅動電機(3)發(fā)電并存儲于蓄電池(10)中，蓄電池(10)將電能輸送給后驅動電機(8)驅動車輪轉動，整車由串聯(lián)模式驅動；C、制動能量回收控制器(14)將接收到的加速度信號與控制器(14)內對應加速度信號的預先設定值進行對比在加速度信號為減速時，前驅動電機⑶和后驅動電機⑶同時回收制動能量并將電能存儲于蓄電池(10)中。
9.根據權利要求8所述的汽車混合動力驅動裝置的控制方法，其特征在于，在上述A步驟中，控制器(14)將車速信號與控制器(14)內對應車速信號的預先設定值進行對比并在車速信號小于等于60km/h時，且在車速信號小于等于30km/h時，控制器(14)分別控制第一離合器(2)和第二離合器(4)處于分離狀態(tài)，蓄電池(10)給后驅動電機(8)提供電能并通過減速器(7)驅動整車行駛；所述的控制器(14)在車速信號大于30km/h且小于等于60km/h時，控制器(14)分別控制第一離合器(2)處于分離狀態(tài)和第二離合器(4)處于閉合狀態(tài)，蓄電池(10)分別給前驅動電機(3)和后驅動電機⑶提供電能，前驅動電機⑶通過變速器( 驅動整車行駛，后驅動電機(8)通過減速器(7)驅動整車行駛。
10.根據權利要求8所述的汽車混合動力驅動裝置的控制方法，其特征在于，在上述A步驟中，所述的控制器(14)用于判斷加速度信號，并在加速器信號為加速時分別控制第一離合器( 和第二離合器閉合，發(fā)動機(1)驅動車輪轉動的同時，蓄電池(10)提供電能給前驅動電機( 和后驅動電機(8)，前驅動電機( 通過變速器( 驅動整車行駛，后驅動電機(8)通過減速器(7)驅動整車行駛。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種汽車混合動力驅動裝置及其控制方法，屬于混合動力技術領域。它解決了現(xiàn)有的混合動力驅動裝置軸向長度長，布置上極其困難的問題。本汽車混合動力驅動裝置包括發(fā)動機、前驅動電機、后驅動電機和蓄電池，發(fā)動機和前驅動電機通過第一離合器連接，前驅動電機與前驅動軸之間通過變速器連接，在前變速器和前驅動電機之間設置第二離合器，后驅動電機通過減速器與后驅動軸連接，前驅動電機和后驅動電機均與蓄電池連接。該控制方法通過判斷蓄電池的蓄電量、車速信號和加速度信號，實現(xiàn)整車在不同模式下驅動以及制動能量的回收。本汽車混合動力驅動裝置及其控制方法易于安裝布置且提高了制動能量回收的比率和整車純電動行駛里程。
文檔編號B60L11/14GK102555762SQ20111043250
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權日2011年12月21日
發(fā)明者張加聰, 張福強, 潘之杰, 裴文炳, 趙福全, 陳文強, 陳曉麗 申請人:浙江吉利控股集團有限公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司