專利名稱：混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及相應(yīng)的混合動力驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車中的驅(qū)動系統(tǒng)，特別涉及一種汽車中混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及相應(yīng)的混合動力驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界提倡節(jié)能環(huán)保，新能源汽車成為車輛行業(yè)發(fā)展的主要方向。在新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)里，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)因?yàn)槠浼嬗须妱榆嚨牡团欧艃?yōu)點(diǎn)和內(nèi)燃機(jī)車的高比能量優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。現(xiàn)有混合動力驅(qū)動系統(tǒng)如圖I所示，采用發(fā)動機(jī)11、離合器12、電機(jī)13與自動變速器14的組合結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)中發(fā)動機(jī)11通過離合器12與電機(jī)13相連，當(dāng)發(fā)動機(jī)11與電機(jī)13離合時，電機(jī)13可直接驅(qū)動自動變速器14從而驅(qū)動車輪15，當(dāng)制動時可通過電機(jī) 13把反饋的能量傳遞到動力電池16中實(shí)現(xiàn)充電；當(dāng)發(fā)動機(jī)11與電機(jī)13相連接時,發(fā)動機(jī) 11通過電機(jī)13驅(qū)動自動變速器14，從而驅(qū)動車輪15，也可通過控制實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)11帶動電機(jī)13,給動力電池16充電。此結(jié)構(gòu)要求發(fā)動機(jī)11機(jī)倉軸向尺寸較大，布置困難，同時降低了內(nèi)部空間的利用率。另一種現(xiàn)有混合動力驅(qū)動系統(tǒng)如圖2所示，采用發(fā)動機(jī)21、ISG (Integrated Starter and Generator,集成啟動與發(fā)電)電機(jī)22、行星齒輪機(jī)構(gòu)23、電機(jī)24的組合。此種結(jié)構(gòu)中ISG電機(jī)22啟動發(fā)動機(jī)21，通過行星齒輪機(jī)構(gòu)23實(shí)現(xiàn)對車輪25直接驅(qū)動，或驅(qū)動電機(jī)24對動力電池26進(jìn)行充電。電機(jī)24通過行星齒輪機(jī)構(gòu)23實(shí)現(xiàn)對車輪25直接驅(qū)動，或把制動反饋的能量轉(zhuǎn)化為電能傳遞到動力電池26中，實(shí)現(xiàn)充電。通過行星齒輪機(jī)構(gòu) 23可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)21與電機(jī)24同時驅(qū)動車輪25，實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動。此結(jié)構(gòu)的行星齒輪機(jī)構(gòu) 23的制造工藝要求精度高，控制較為困難，成本高。還有一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)如圖3所示，采用發(fā)動機(jī)31、帶雙離合器的自動變速器32與電機(jī)33的組合結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)中一個離合器控制發(fā)動機(jī)31,另外一離合器控制電機(jī)33，發(fā)動機(jī)31可通過自動變速器32單獨(dú)直接驅(qū)動車輪34。電機(jī)33可通過自動變速器 32單獨(dú)直接驅(qū)動車輪34，制動時可通過電機(jī)33把反饋的能量傳遞到動力電池35中實(shí)現(xiàn)充電。此結(jié)構(gòu)要求帶雙離合器的自動變速器32，制造工藝精度要求高、控制實(shí)現(xiàn)困難，動力總成整體布置較大，對發(fā)動機(jī)31的機(jī)倉空間要求較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約軸向、橫向空間、 提升動力性能的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)置在汽車的車體中，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、第一自動變速器、動力電池、強(qiáng)化啟停裝置、電機(jī)以及自動離合器。其中所述發(fā)動機(jī)通過所述第一自動變速器以與所述汽車的車輪前軸相連以驅(qū)動所述車輪前軸，所述強(qiáng)化啟停裝置的一端與所述發(fā)動機(jī)相連，而其另一端與所述動力電池相連。所述電機(jī)連接所述動力電池，且所述電機(jī)通過自動離合器以與所述汽車的車輪后軸相連，從而驅(qū)動所述車輪后軸。優(yōu)選地，所述強(qiáng)化啟停裝置為皮帶傳送啟動/發(fā)電一體化電機(jī)、集成啟動/發(fā)電一體化電機(jī)或者吉利智能啟停系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括電池管理系統(tǒng)，其與所述動力電池相連以管理所述動力電池。優(yōu)選地，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括電機(jī)控制器，其與所述電機(jī)相連以控制所述電機(jī)。 優(yōu)選地，所述自動離合器集成在所述電機(jī)上。優(yōu)選地，所述電機(jī)為輪邊電機(jī)。優(yōu)選地，所述電機(jī)為平行軸式集成電機(jī)。且所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二自動變速器，其中所述電機(jī)通過第二自動變速器與所述車輪后軸相連以驅(qū)動所述車輪后軸。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種混合動力驅(qū)動方法，其適用上述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中， 其中所述混合動力驅(qū)動方法包括當(dāng)所述汽車啟動及處于低速狀態(tài)時，啟動所述電機(jī)，以通過所述電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動所述車輪后軸，從而進(jìn)入純電動模式；當(dāng)所述汽車的轉(zhuǎn)速達(dá)到所述發(fā)動機(jī)設(shè)定的接入轉(zhuǎn)速，且所述動力電池的容量狀態(tài)未達(dá)到最低限值位置時，所述強(qiáng)化啟停裝置快速啟動所述發(fā)動機(jī)，此時所述發(fā)動機(jī)和所述電機(jī)分別驅(qū)動所述車輪前軸和所述車輪后軸，從而進(jìn)入聯(lián)合驅(qū)動模式；以及當(dāng)所述汽車的轉(zhuǎn)速達(dá)到所述電機(jī)的脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速時，所述自動離合器呈分離狀態(tài)以使所述電機(jī)不驅(qū)動所述車輪后軸，此時所述發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動所述車輪前軸，從而進(jìn)入發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式。優(yōu)選地，所述混合動力驅(qū)動方法進(jìn)一步包括當(dāng)所述汽車的轉(zhuǎn)速未達(dá)到所述電機(jī)設(shè)定的脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速時，所述自動離合器呈閉合狀態(tài)，且在所述動力電池的容量狀態(tài)達(dá)到最低限值位置時，所述發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動所述車輪前軸，且所述發(fā)動機(jī)通過所述強(qiáng)化啟停裝置對所述動力電池進(jìn)行充電，和/或所述電機(jī)把反饋的能量傳遞至所述動力電池中以進(jìn)行充電。本發(fā)明混合動力驅(qū)動系統(tǒng)及混合動力驅(qū)動方法采用強(qiáng)化啟停裝置以快速啟、停發(fā)動機(jī)，布置方便，節(jié)省了軸向、橫向空間，有利于整車軸重分配；根據(jù)實(shí)際工況需求選擇兩輪驅(qū)動或者四輪驅(qū)動，通過對各部件的工作分配及整車控制，使發(fā)動機(jī)以最優(yōu)工作曲線工作， 降低了整車油耗及排放；同時盡可能的使用動力電池的電能驅(qū)動，延長了行駛量程，通過控制策略對動力電池進(jìn)行保護(hù)，提高動力電池的使用壽命。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的一種混合動力驅(qū)動的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的另一種混合動力驅(qū)動的結(jié)構(gòu)不意圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的又一種混合動力驅(qū)動的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例提出的一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在純電動模式下的能量流示意圖。圖6是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在聯(lián)合驅(qū)動模式下的能量流示意圖。
圖7是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式下的能量流示意圖。圖8是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式下的另一能量流示意圖。圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例所揭示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明又一實(shí)施例所揭示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
請參閱圖4，其為本發(fā)明一實(shí)施例所揭示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)400設(shè)置于汽車的車體內(nèi)，該系統(tǒng)400包括發(fā)動機(jī)410、自動變速器 420、動力電池430、電池管理系統(tǒng)431 (battery management system, BMS)、強(qiáng)化啟停裝置 440、電機(jī)450、電機(jī)控制器451、自動離合器460。其中，強(qiáng)化啟停裝置440可以為皮帶傳送啟動/發(fā)電一體化電機(jī)(Belt-driven Starter/Generator)、集成啟動 / 發(fā)電一體化電機(jī)(Integrated Start/Generator)或者吉利智能啟停系統(tǒng)(Geely Intelligent Stop-Go System),其一端與發(fā)動機(jī)410相連,而其另一端與動力電池430相連。在本實(shí)施例中，強(qiáng)化啟停裝置440采用皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機(jī)BSG。發(fā)動機(jī)410通過自動變速器420以與汽車的車輪前軸471相連以驅(qū)動車輪前軸 471，而電機(jī)450通過自動離合器460以與汽車的車輪后軸472相連以驅(qū)動車輪后軸472。 自動離合器460可集成在電機(jī)450上。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，電機(jī)450上可以進(jìn)一步集成有變速機(jī)構(gòu)，以調(diào)節(jié)車輪后軸472的轉(zhuǎn)速。電池管理系統(tǒng)431與動力電池430相連以管理動力電池430，而電機(jī)控制器451與電機(jī)450相連以控制電機(jī)450。本發(fā)明的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)400根據(jù)各部件在不同工況下的工作特性，運(yùn)用控制策略精確的分配各部件工作狀態(tài)?？梢詫?shí)現(xiàn)的運(yùn)行模式包括純電動模式；聯(lián)合驅(qū)動模式； 發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式。純電動模式圖5是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在純電動模式下的能量流示意圖。如圖5所示，為了降低發(fā)動機(jī)410的油耗與排放，使發(fā)動機(jī)410 —直處于最優(yōu)工作區(qū)域工作，故在整車啟動及低速狀態(tài)時，可以僅僅依靠電機(jī)450啟動及驅(qū)動。當(dāng)整車啟動， 整車行駛速度未達(dá)到電機(jī)5設(shè)定脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速情況下，且動力電池430的SOC (state of capacity,容量狀態(tài))高于設(shè)定最低限值位置時，自動離合器460呈閉合狀態(tài),此狀態(tài)為電機(jī) 450單獨(dú)驅(qū)動車輪后軸472,實(shí)現(xiàn)純電動模式,能量流如圖5中的虛線所示。聯(lián)合驅(qū)動模式圖6是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在聯(lián)合驅(qū)動模式下的能量流示意圖。如圖6所示，當(dāng)整車轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)動機(jī)410設(shè)定的接入轉(zhuǎn)速，且動力電池430的SOC 還未達(dá)到最低限值位置時，強(qiáng)化啟停裝置440快速啟動發(fā)動機(jī)410，并達(dá)到最優(yōu)工作曲線區(qū)，此時發(fā)動機(jī)410與電機(jī)450分別驅(qū)動車輪前軸471和車輪后軸472，發(fā)動機(jī)410 —直處于最優(yōu)工作曲線區(qū)工作，能量流如圖6中的虛線所示。發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式圖7是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式下的能量流示意圖。如圖7所示，當(dāng)整車轉(zhuǎn)速達(dá)到電機(jī)450設(shè)定的脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速時，自動離合器 460呈分離狀態(tài)，當(dāng)動力電池430的SOC還未達(dá)到最低限值位置時，電機(jī)450不驅(qū)動車輪后軸472，發(fā)動機(jī)410單獨(dú)驅(qū)動車輪前軸471，此時發(fā)動機(jī)410可使整車達(dá)最高車速，能量流如圖7中的虛線所示。
圖8是圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式下的另一能量流示意圖。 如圖8所示，當(dāng)整車轉(zhuǎn)速未達(dá)到電機(jī)450設(shè)定的脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速時，而自動離合器460呈閉合狀態(tài)，在動力電池430的SOC達(dá)到最低限值位置時，發(fā)動機(jī)410單獨(dú)驅(qū)動車輪前軸471，發(fā)動機(jī)410通過強(qiáng)化啟停裝置440對動力電池430進(jìn)行充電，或者電機(jī)450把反饋的能量傳遞到動力電池430中實(shí)現(xiàn)充電，能量流如圖8中的虛線所示。本發(fā)明混合動力驅(qū)動系統(tǒng)400采用強(qiáng)化啟停裝置440以快速啟、停發(fā)動機(jī)410，布置方便，節(jié)省了軸向、橫向空間，有利于整車軸重分配；根據(jù)實(shí)際工況需求選擇兩輪驅(qū)動或者四輪驅(qū)動，通過對各部件的工作分配及整車控制，使發(fā)動機(jī)410以最優(yōu)工作曲線工作，降低了整車油耗及排放；同時盡可能的使用動力電池430的電能驅(qū)動，延長了行駛量程，通過控制策略對動力電池430進(jìn)行保護(hù)，提高動力電池430的使用壽命。請參閱圖9,其為本發(fā)明另一實(shí)施例所揭示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示,本實(shí)施例所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)500與圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)400相似，其不同在于，電機(jī)550米用輪邊電機(jī),其通過自動離合器560而與車輪后軸相連。請參閱圖10,其為本發(fā)明又一實(shí)施例所揭示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖10所示,本實(shí)施例所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)600與圖4所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)400 相似，其不同在于，電機(jī)650采用平行軸式集成電機(jī)，且本實(shí)施例的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)600 進(jìn)一步包括另一個自動變速器680，其中平行軸式集成電機(jī)650通過自動變速器680而與車輪后軸相連以驅(qū)動車輪后軸。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制， 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)(400)，設(shè)置在汽車的車體中，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)(410)；第一自動變速器(420)，其中所述發(fā)動機(jī)通過所述第一自動變速器以與所述汽車的車輪前軸(471)相連，從而驅(qū)動所述車輪前軸；動力電池(430)；強(qiáng)化啟停裝置(440)，其一端與所述發(fā)動機(jī)相連，而其另一端與所述動力電池相連；電機(jī)(450)，連接所述動力電池；以及自動離合器(460)，其中所述電機(jī)通過自動離合器以與所述汽車的車輪后軸(472)相連，從而驅(qū)動所述車輪后軸。
2.如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述強(qiáng)化啟停裝置為皮帶傳送啟動/發(fā)電一體化電機(jī)、集成啟動/發(fā)電一體化電機(jī)或者吉利智能啟停系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括電池管理系統(tǒng)(431)，與所述動力電池相連以管理所述動力電池。
4.如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括電機(jī)控制器(451)，與所述電機(jī)相連以控制所述電機(jī)。
5.如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述自動離合器(460)集成在所述電機(jī)(450)上。
6.如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)(550)為輪邊電機(jī)。
7.如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)(650)為平行軸式集成電機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二自動變速器￠80)，其中所述電機(jī)通過第二自動變速器以與所述車輪后軸(672) 相連，從而驅(qū)動所述車輪后軸。
9.一種混合動力驅(qū)動方法，其適用于如權(quán)利要求I所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動方法包括當(dāng)所述汽車啟動及處于低速狀態(tài)時，啟動所述電機(jī)(450)，以通過所述電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動所述車輪后軸(472)，從而進(jìn)入純電動模式；當(dāng)所述汽車的轉(zhuǎn)速達(dá)到所述發(fā)動機(jī)(410)設(shè)定的接入轉(zhuǎn)速，且所述動力電池(430)的容量狀態(tài)未達(dá)到最低限值位置時，所述強(qiáng)化啟停裝置(440)快速啟動所述發(fā)動機(jī)，此時所述發(fā)動機(jī)和所述電機(jī)分別驅(qū)動所述車輪前軸(471)和所述車輪后軸(472)，從而進(jìn)入聯(lián)合驅(qū)動模式；以及當(dāng)所述汽車的轉(zhuǎn)速達(dá)到所述電機(jī)(450)的脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速時，所述自動離合器(460)呈分離狀態(tài)以使所述電機(jī)不驅(qū)動所述車輪后軸(472)，此時所述發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動所述車輪前軸(471)，從而進(jìn)入發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式。
10.如權(quán)利要求9所述的混合動力驅(qū)動方法，其特征在于，所述混合動力驅(qū)動方法進(jìn)一步包括當(dāng)所述汽車的轉(zhuǎn)速未達(dá)到所述電機(jī)(450)設(shè)定的脫離驅(qū)動轉(zhuǎn)速時，所述自動離合器 (460)呈閉合狀態(tài)，且在所述動力電池(430)的容量狀態(tài)達(dá)到最低限值位置時，所述發(fā)動機(jī) (410)單獨(dú)驅(qū)動所述車輪前軸(471)，且所述發(fā)動機(jī)通過所述強(qiáng)化啟停裝置(440)對所述動力電池進(jìn)行充電，和/或所述電機(jī)(450)把反饋的能量傳遞至所述動力電池中以進(jìn)行充電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)置在汽車的車體中。所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、第一自動變速器、動力電池、強(qiáng)化啟停裝置、電機(jī)以及自動離合器。其中所述發(fā)動機(jī)通過所述第一自動變速器以與所述汽車的車輪前軸相連以驅(qū)動所述車輪前軸，所述強(qiáng)化啟停裝置的一端與所述發(fā)動機(jī)相連，而其另一端與所述動力電池相連。所述電機(jī)連接所述動力電池，且所述電機(jī)通過自動離合器以與所述汽車的車輪后軸相連，從而驅(qū)動所述車輪后軸。本發(fā)明采用強(qiáng)化啟停裝置快速啟、停發(fā)動機(jī)，布置方便，通過對各部件的工作分配及整車控制，提升了動力性能。
文檔編號B60W10/08GK102582411SQ20121005615
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者萬普鵬, 劉榮偉, 吳成明, 吳旭峰, 杜志強(qiáng), 由毅, 趙福全, 金啟前 申請人:浙江吉利控股集團(tuán)有限公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司