基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)及其控制切換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)及其工作模式切換控制方法，包括發(fā)動機系統(tǒng)、電源驅(qū)動系統(tǒng)、雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)；并將系統(tǒng)控制分為七種工作模式：停車發(fā)電模式、純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式、倒車行駛模式、制動能量回收模式；本發(fā)明的不但可以提高傳動效率并能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的最優(yōu)控制，同時還能利用雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器進行制動能量回收，兼顧節(jié)能效果，并且在工作模式切換時能夠做到車輛運行的平穩(wěn)性。
【專利說明】基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)及其控制切換方法
【技術領域】
[0001]本法明屬于車輛動力傳動控制領域，尤其涉及一種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛及其切換控制方法。
【背景技術】
[0002]近年來，國際原油價格跌宕起伏，國際政治形勢風云變幻，能源問題和環(huán)境污染情況日益嚴重，節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟已成為實現(xiàn)國家經(jīng)濟、社會可持續(xù)性發(fā)展的重要舉措之一。混合動力車輛在保持傳統(tǒng)車輛行駛性能的同時，具有高效節(jié)能、低噪聲、低排放等顯著優(yōu)點，成為當前解決傳統(tǒng)車輛所帶來的環(huán)境污染、能源短缺等方面問題的有效辦法之一。
[0003]雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合機構(gòu)概念的提出至今只有十多年時間，其性能非常適合完全混合動力電動車輛應用場合，具有結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活、控制靈活、成本低等優(yōu)點，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合機構(gòu)通過內(nèi)、外兩個電機的協(xié)調(diào)工作，在混合動力車輛上可以取代變速箱、起動機和發(fā)電機，實現(xiàn)無級變速和多種工作模式，使發(fā)動機運行于最高效率點，很好地改善車輛的燃油經(jīng)濟性和排放性能。從當前國內(nèi)外的研究成果來看，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合機構(gòu)無疑具有很大的應用前景。
[0004]專利CN1945939、CN201110083477.7、CN201210554916.2 等都涉及到了雙轉(zhuǎn)子電
機動力耦合機構(gòu)，以及基于基于雙轉(zhuǎn)子動力耦合器的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，但是對于基于雙轉(zhuǎn)子動力耦合器的混合動力車輛的控制方法都沒有深入、全面涉及，尤其是工作模式切換的控制和提高傳動效率兩方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠更好的實現(xiàn)各種工作模式相互切換的基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛的控制方法。即實現(xiàn)混合動力車輛停車發(fā)電模式、純電動行駛模式、混合動力行駛模式、倒車模式及制動能量回收模式,并實現(xiàn)各種工作模式相互切換的平穩(wěn)過渡。
[0006]本發(fā)明的技術方案為:一種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器的混合動力車輛系統(tǒng)，其特征在于:包括發(fā)動機系統(tǒng)、電源驅(qū)動系統(tǒng)、雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)；所述發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)動機控制單元；所述電源驅(qū)動系統(tǒng)包括外電機整流逆變器、內(nèi)電機整流逆變器、動力蓄電池；所述動力蓄電池分別與所述外電機整流逆變器以及所述內(nèi)電機整流逆變器相連接，用于給內(nèi)、外電機供電，也用于在內(nèi)、外電機發(fā)電時存儲電能；所述雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制系統(tǒng)包括雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器、雙轉(zhuǎn)子電機動力動力稱合器控制單元；所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元連接所述外電機整流逆變器和所述內(nèi)電機整流逆變器，用于實現(xiàn)對雙轉(zhuǎn)子動力耦合器工作模式的控制；所述ABS系統(tǒng)包括ABS控制單元、ABS制動壓力調(diào)節(jié)器、制動輪缸、輪速傳感器；所述ABS控制單元依次和ABS制動壓力調(diào)節(jié)器、輪速傳感器、制動輪缸電連接，用于車輛的制動；所述發(fā)動機控制單元與所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元之間、所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元與ABS控制單元之間通過數(shù)據(jù)總線相連接；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈通過內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈供電滑環(huán)和碳刷供電；所述電磁同步器的線圈通過電磁同步器供電滑環(huán)和碳刷供電；所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端連接所述發(fā)動機的曲軸，所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的外轉(zhuǎn)子與驅(qū)動車橋的輸入軸機械連接。
[0007]此外，所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈、外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子外層永磁體、外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體、定子、定子線圈、電磁同步器、電磁同步器驅(qū)動放大器，所述定子及所述定子線圈、所述外轉(zhuǎn)子及所述外轉(zhuǎn)子外層永磁體組成外電機；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子及所述內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈、連同所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體組成內(nèi)電機；所述電磁同步器驅(qū)動放大器連接所述電磁同步器，用于實現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子的機械連接，完成無功率損耗的直接傳動。
[0008]本發(fā)明的控制方法的技術方案為:一種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元實現(xiàn)對雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器內(nèi)外電機的控制，具體控制步驟為:
[0009]a、雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制單兀獲取動力蓄電池S0C、檔位信號、加速信號、制動信號以及車速信號參數(shù)；并設定如下參數(shù):
[0010]SOCcharge:進入停車發(fā)電模式蓄電池荷電量閥值；
[0011]SOCmajr1:指因動力蓄電池充滿電而退出停車發(fā)電模式時，動力蓄電池荷電量的閥值；
[0012]S0Cmax_2:為因動力蓄電池充滿電而退出充電行駛模式時，動力蓄電池荷電量的閥值；
[0013]S0Cmax_3:為進入制動能量回收模式動力蓄電池荷電量的上限閥值；
[0014]SOCihiglr1:為進入純電行駛模式時，蓄電池荷電量的閥值；
[0015]S0CVE_high_2:為車輛起步時進入充電行駛模式時，蓄電池荷電量的閥值；
[0016]S0CVE_high_3:為進入混合動力行駛模式時動力蓄電池荷電量閥值；
[0017]SOCfflin:為倒車狀態(tài)下，蓄電池荷電量的許用下限閥值，其數(shù)值小于SOCim ；
[0018]SOCilmrt:為因動力蓄電池荷電量過小而退出停車發(fā)電模式時，蓄電池荷電量的閥值；
[0019]S0Cve_1ot_2:為因動力蓄電池荷電量過小而進入充電行駛模式時，動力蓄電池荷電量的閥值；socve_1ot_3:為因動力蓄電池電力不足而退出混合動力行駛模式時，動力蓄電池荷電量的閥值；
[0020]SOCdriveback:為進入倒車狀態(tài)蓄電池荷電量的閥值，其數(shù)值大于SOCmin ；
[0021]Vmax_high:為混合動力行駛模式的車速閥值；
[0022]Vfflax_low:為退出混合動力行駛模式的車速閥值；
[0023]Ve_lorl:為進入純電動行駛模式的車速閥值；
[0024]Ve_low_2:為進入充電行駛模式的車速閥值；
[0025]Ve_low_3:為退出發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時車速閥值；
[0026]Vrfliglr1:為因車速過高而退出純電動行駛模式時，車速的閥值；
[0027]Ve_high_2:為因車速過大而退出充電行駛模式時，車速的閥值；
[0028]Ve_high_3:為由純電動行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時，車速的閥值；[0029]Ve_high_4:為由充電行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時，車速的閥值。
[0030]b、雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元依據(jù)獲取的上述參數(shù)對工作模式進行判斷，將系統(tǒng)控制分為七種工作模式:停車發(fā)電模式、純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式、倒車行駛模式、制動能量回收模式，具體分配步驟為:所述停車發(fā)電模式下:進入條件:soc小于SOCctoge，且輪速傳感器信號都為零，且整車電路開關信號為OFF時；退出條件:S0C達到或超過SOCmajri，或者整車電路開關信號為ON ;所述純電動行駛模式下:進入條件:整車電路開關信號為0N，并且SOC大于SOCve^1,并且車輛實際車速V低于Vm,并且加速踏板有加速信號；退出條件:實際車速V大于Vrfligh+或者加速信號為零，或者SOC小于或等于SOCve^1 ;所述充電行駛模式下:第一種情況進入條件(車輛由純電動行駛模式進入充電行駛模式)=SOC小于或等于S0CVE_lOT_2，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，S0Cve_1ot_2與SOCve^1的值相等；并且車速大于零但小于\-lOTt-2 ;第二種情況進入條件(車輛從零車速起步進入充電行駛模式):S0C小于或等于S0CVE_high_2，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，S0CVE_high_2與SOCihiglri的值相等；退出條件:soc大于socmax_2，或者車速大于ve_high_2，或者加速踏板信號為零；所述發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下:
[0031]第一種情況進入條件(從純電動行駛模式進入):實際車速大于Ve_high_3，車速的閥值在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，ve_high_3與Vphiglri的值相等；第二種情況進入條件(從充電行駛模式進入):實際車速大于ve_high_4，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，ve_high_4與Ve_high_2的值相等；退出條件:1)當實際車速小于ve_lOT_3時，則判斷S0C，若SOC大于SOCve-^1則進入純電動行駛模式，若SOC小于或等于S0Cve_1ot_2，則進入充電行駛模式；2)當實際車速大于Vmax_high，且SOC大于S0CVE_high_3，車輛進入混合動力行駛模式；3)當加速踏板信號為零時，車輛退出發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；三個退出條件只需滿足其中一條；所述混合動力行駛模式下:進入條件:實際車速大于Vmax_high ;并且SOC大于S0CVE_high_3 ;退出條件:soc小于socve_1ot_3，或者是實際車速和目標車速都小于vmax_lOT，或者是加速踏板信號消失；所述倒車行駛模式下:進入條件:有倒檔信號和加速信號，并且SOC大于SOCtivebaek ;退出條件:當蓄電池SOC下降至SOCmin ;所述制動能量回收模式下:進入條件:有制動信號；并且SOC小于S0Cmax_3 ;退出條件:制動信號消失，或者是SOC大于或等于S0Cmax_2 ο
[0032]C、車輛進入相應的工作模式后，當車輛有工作模式切換的需求時，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元發(fā)出切換控制分配策略；所述停車發(fā)電模式、倒車行駛模式均為獨立模式，不與其它工作模式直接切換；所述純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式的切換過程的具體步驟為:
[0033]起步過程中，整車電 路開關信號在ON狀態(tài)，駕駛員開始踩下加速踏板，此時雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元接收到整車電路開關信號和加速信號，與此同時，雙轉(zhuǎn)子動力耦合器控制單元還對動力蓄電池SOC進行判斷；當SOC大于SOC^higlri進入純電動行駛模式，此時，動力蓄電池對外電機供電，外電機為唯一動力源，雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制單元根據(jù)加速踏板信號，推算出車輛行駛的目標車速，并據(jù)此推算出驅(qū)動阻力矩和外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，通過外電機整流逆變器對外電機的轉(zhuǎn)速和力矩控制，實現(xiàn)對車輛車速的控制；當SOC小于或等于S0CVE_high_2進入充電行駛模式，由于初始車速為零，所以ABS系統(tǒng)對車輛先制動，之后內(nèi)電機工作，內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動發(fā)動機高速起動，發(fā)動機起動后，發(fā)動機動力通過內(nèi)電機傳遞到驅(qū)動車橋上，當發(fā)動機開始驅(qū)動車輛后，外電機開始發(fā)電，實現(xiàn)一邊行駛一邊充電；所述在純電動行駛模式中，如果SOC小于SOCve-^1，則會進入充電行駛模式；如果實際車速大于l-high—i，則進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；所述在充電行駛模式中，如果實際車速大于ve_high_2,則進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；如果SOC大于socmax_2，則進入純電動行駛模式；所述在發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式，如果車速大于vmax-high，同時SOC大于socVE_high_3，則進入混合動力行駛模式；如果車速降低并小于ve_lw_3，此時若SOC大于SOCihiglri，則進入純電動行駛模式，否則進入充電行駛模式；所述在混合動力行駛模式，若SOC小于S0CVE_lOT_3，則退出混合動力行駛模式，進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；如果車速小于vmax_lOT，也退出混合動力行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。
[0034]d、最后，當車輛在行駛中有制動切換的需求時，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)發(fā)出制動控制策略。
[0035]所述工作模式進行制動的過程可以分為兩個階段:
[0036]第一階段，當加速踏板放開后，外電機退出工作，接著內(nèi)電機退出工作，如果此時發(fā)動機也運轉(zhuǎn)，則同時調(diào)整發(fā)動機節(jié)氣門開度至最小位置，后斷油熄火；
[0037]第二階段為制動階段，當踩下制動踏板產(chǎn)生制動信號后，進入制動過程；首先對SOC進行判定，如果SOC大于等于S0Cmax_2，則進入制動系統(tǒng)制動工況，不進入制動能量回收模式；若動力蓄電池SOC小于socmax_2，則需要對制動踏板實際行程進行判定，如果制動踏板實際行程小于A (A為電制動階段行程)，則進入純電動制動模式；當制動踏板實際行程大于等于A，則進入純電動 制動與制動系統(tǒng)協(xié)同制動。
[0038]進一步，所述停車發(fā)電模式下，內(nèi)電機為發(fā)電模式，外電機不參與工作；所述純電動行駛模式下，外電機作為驅(qū)動模式，內(nèi)電機不參與工作；所述充電行駛模式下分為兩種情況:第一種是車輛由純電動行駛模式進入充電行駛模式，內(nèi)電機工作并帶動發(fā)動機高速起動，發(fā)動機起動后內(nèi)電機轉(zhuǎn)換為發(fā)電模式，發(fā)動機驅(qū)動車輛行駛；對驅(qū)動功率需求較小情況下，外電機也能夠轉(zhuǎn)化為發(fā)電模式；第二是車輛從零車速起步進入充電行駛模式，則內(nèi)電機充當電磁傳動機構(gòu)，把發(fā)動機動力傳遞給驅(qū)動車橋，在傳遞動力同時內(nèi)電機也對外發(fā)電，此外根據(jù)需要外電機也能夠轉(zhuǎn)化為發(fā)電模式；所述發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下，外電機和內(nèi)電機都不工作，僅靠發(fā)動機動力驅(qū)動車輛；所述混合動力行駛模式下，發(fā)動機和外電機同時驅(qū)動車輛。
[0039]本發(fā)明的有益效果:所述控制系統(tǒng)可以通過控制電磁同步器實現(xiàn)發(fā)動機直接傳動，提高傳動效率；所述控制方法利用數(shù)據(jù)總線，協(xié)同控制發(fā)動機及動力耦合系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的最優(yōu)控制；該系統(tǒng)能夠有效利用雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器進行制動能量回收，兼顧節(jié)能效果；所述控制方法在工作模式切換時，都以發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化差值和外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化差值為主要考慮因素，確保在工作模式切換時車輛運行的平穩(wěn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明實施示例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。
[0041]圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)起步過程流程圖；[0043]圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)純電動行駛模式向充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式切換流程圖；
[0044]圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)充電行駛模式向純電動行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式切換流程圖；
[0045]圖5是本發(fā)明控制系統(tǒng)發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式向純電動行駛模式、充電行駛模式、混合動力行駛模式切換流程圖；
[0046]圖6是本發(fā)明控制系統(tǒng)混合動力行駛模式向發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式切換流程圖；
[0047]圖7是本發(fā)明控制系統(tǒng)制動過程中雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合系統(tǒng)的工作流程流程圖；
[0048]圖8是本發(fā)明控制系統(tǒng)制動過程中制動能量回收模式切換流程圖。
[0049]圖中:1-發(fā)動機；2_電磁同步器供電滑環(huán)；3_內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈供電滑環(huán)；4_電磁同步器；5_定子線圈；6_外轉(zhuǎn)子外層永磁體；7_外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體；8_內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈；9_制動輪缸；10_輪速傳感器；11驅(qū)動車橋；12-ABS制動壓力調(diào)節(jié)器；13-ABS控制單元；14_外電機整流逆變器；15-動力蓄電池；16-內(nèi)電機整流逆變器；17_雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元；18_電磁同步器驅(qū)動放大器；19-數(shù)據(jù)總線；20_發(fā)動機控制單元
【具體實施方式】
[0050]—種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器的混合動力車輛系統(tǒng)，包括發(fā)動機系統(tǒng)、電源驅(qū)動系統(tǒng)、雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)；所述發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機1、發(fā)動機控制單元20 ;所述電源驅(qū)動系統(tǒng)包括外電機整流逆變器14、內(nèi)電機整流逆變器16、動力蓄電池15 ;所述動力蓄電池15分別與所述外電機整流逆變器14以及所述內(nèi)電機整流逆變器16相連接,用于給內(nèi)、外電機供電,也用于在內(nèi)、外電機發(fā)電時存儲電能；所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制系統(tǒng)包括雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器、雙轉(zhuǎn)子電機動力動力耦合器控制單元17 ;所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17連接所述外電機整流逆變器14和所述內(nèi)電機整流逆變器16，用于實現(xiàn)對雙轉(zhuǎn)子動力耦合器工作模式的控制；上述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子及內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈8、外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子外層永磁體6與外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體7、定子及定子線圈5、電磁同步器4、電磁同步器驅(qū)動放大器18，所述定子及所述定子線圈5、所述外轉(zhuǎn)子及所述外轉(zhuǎn)子外層永磁體6組成外電機；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子及所述內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈8、連同所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體7組成內(nèi)電機；所述電磁同步器驅(qū)動放大器18連接所述電磁同步器4，用于實現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子的機械連接，完成無功率損耗的直接傳動；所述ABS系統(tǒng)包括ABS控制單元13、ABS制動壓力調(diào)節(jié)器12、制動輪缸9、輪速傳感器10 ;所述ABS控制單元13依次和ABS制動壓力調(diào)節(jié)器12、輪速傳感器10、制動輪缸9電連接，用于車輛的制動；所述發(fā)動機控制單元20與所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17之間、所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17與ABS控制單元13之間通過數(shù)據(jù)總線19相連接；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈8通過內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈供電滑環(huán)3和碳刷供電；所述電磁同步器4的線圈通過電磁同步器供電滑環(huán)2和碳刷供電；所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端連接所述發(fā)動機I的曲軸，所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的外轉(zhuǎn)子與驅(qū)動車橋11的輸入軸機械連接。
[0051]雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17實現(xiàn)對雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器內(nèi)外電機的控制，具體控制步驟為:[0052]a、雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17獲取動力蓄電池S0C、檔位信號、加速信號、制動信號以及車速信號參數(shù)；
[0053]b、雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17依據(jù)獲取的上述參數(shù)對工作模式進行判斷，將系統(tǒng)控制分為七種工作模式:停車發(fā)電模式、純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式、倒車行駛模式、制動能量回收模式；
[0054]C、車輛進入相應的工作模式后，當車輛有工作模式切換的需求時，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17發(fā)出切換控制分配策略；
[0055]d、最后，當車輛在行駛中有制動切換的需求時，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17發(fā)出制動控制策略。
[0056]本發(fā)明具有七種工作模式，即實現(xiàn)混合動力車輛停車發(fā)電模式、純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式、倒車行駛模式及制動能量回收模式；具體分配步驟為:
[0057]1、停車發(fā)電模式 [0058]該模式的主要目的有三個:
[0059](I)防止車載動力蓄電池15虧電,提高動力蓄電池15的使用壽命；
[0060](2)在停車時為動力蓄電池15充電，為下次行駛做好準備；
[0061](3)可以利用停車發(fā)電功能把車輛變成臨時的大功率電源，這可以滿足野外作業(yè)車輛在特殊場合的需求。
[0062]停車發(fā)電模式的主要控制參數(shù)為動力蓄電池15的SOC (S0C代表動力蓄電池15的荷電狀態(tài))，另外還需要加入車輛停車信號(車速信號、整車電路開關信號)作為輔助參數(shù)，其控制邏輯如下:當動力蓄電池SOC小于SOCdmge (SOCcharge為進入停車發(fā)電模式蓄電池荷電量閥值)，同時輪速傳感器10信號都為零，整車電路開關信號為0FF，則通過數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)驅(qū)動ABS系統(tǒng)對制動系統(tǒng)增壓，實現(xiàn)制動；在完全制動之后，雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制單元17通過內(nèi)電機整流逆變器16驅(qū)動內(nèi)電機轉(zhuǎn)動。由于外轉(zhuǎn)子與驅(qū)動車橋11機械連接，車輛處于停車狀態(tài)時，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為零不參與工作，內(nèi)電機被驅(qū)動后，內(nèi)轉(zhuǎn)子將帶動發(fā)動機曲軸高速旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)下起動，起動后內(nèi)電機立即由電動機工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機工作模式，根據(jù)發(fā)動機萬有特性曲線，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門開度、調(diào)節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈8的勵磁電流把發(fā)動機穩(wěn)定在燃油經(jīng)濟性最佳的區(qū)域。
[0063]當SOC達到或超過SOCmajri (SOCmajri —般為98-100%之間，指因動力蓄電池15充滿電而退出停車發(fā)電模式時，動力蓄電池15荷電量的閥值)，或者整車電路開關信號為0N，則發(fā)動機自動熄火，ABS對制動系統(tǒng)泄壓，解除制動，停車發(fā)電模式退出。停車發(fā)電模式為獨立模式，不與其它工作模式直接切換。
[0064]2、純電動行駛模式
[0065]該模式的主要目的是在低速行駛時盡可能少使用發(fā)動機驅(qū)動，多用電動機驅(qū)動，所以純電動行駛模式的主要控制參數(shù)是目標車速。進入純電動行駛模式需要滿足以下四個條件:
[0066](I)整車電路開關信號為ON ；
[0067](2)動力蓄電池15的SOC大于SOCvw^ (SOCv^i^!為進入純電行駛模式時，蓄電池荷電量的閥值)；[0068](3)車輛實際車速V低于Vlrart (Vlrart為進入純電動行駛模式的車速閥值)；
[0069](4)加速踏板有加速信號。同時滿足這四個條件后，車輛進入純電動行駛模式。純電動行駛時，動力蓄電池15對外電機供電，外電機為唯一動力源，其作為驅(qū)動模式，內(nèi)電機不參與工作。控制單元17根據(jù)加速踏板信號，通過外電機整流逆變器14對外電機調(diào)速控制，可以實現(xiàn)對車輛車速的控制。
[0070]純電動行駛模式的退出條件有三個:
[0071](I)實際車速V大于Vrfliglri (Vrfliglri為因車速過高而退出純電動行駛模式時，車速的閥值)；
[0072](2)加速信號為零；
[0073](3)動力蓄電池SOC小于或等于(SOCve-^1為因動力蓄電池15荷電量過小而退出停車發(fā)電模式時，蓄電池荷電量的閥值)。三個條件只要滿足一條就退出純電動行駛模式，當車速大于Vrfliglri時，由于需求功率變大，單靠外電機不能滿足要求，此時轉(zhuǎn)入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。當加速踏板信號為零，加速信號消失后，轉(zhuǎn)入滑行狀態(tài)，外電機停止驅(qū)動。當動力蓄電池SOC小于或等于SOCve-^1時，則轉(zhuǎn)入充電行駛模式。
[0074]3、充電行駛模式
[0075]充電行駛模式指的是車輛一邊行駛一邊給動力蓄電池15充電，充電行駛模式在動力蓄電池15電量不足、中低速行駛過程中使用，所以進入充電行駛模式的主要特征參數(shù)是動力蓄電池SOC和車速。
[0076]充電行駛模式的進入有兩種情況:
[0077]第一種情況是車輛由純電動行駛模式進入充電行駛模式，此時需要滿足的條件是動力蓄電池SOC小于或等于S0Cve_1ot_2 (S0Cve_1ot_2為因動力蓄電池15荷電量過小而進入充電行駛模式時，動力蓄電池15荷電量的閥值。在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，S0CVE_low_2與SOCilrart的值相等)，并且車速大于零但小于Ve_lOTt_2(Ve_lOT_2為進入充電行駛模式的車速閥值)。動力蓄電池SOC小于或等于S0Cve_1ot_2則說明動力蓄電池15已無法繼續(xù)給驅(qū)動電機供電，但車輛仍有行駛需求，此時通過內(nèi)電機整流逆變器16驅(qū)動內(nèi)電機，并帶動發(fā)動機高速起動，起動后內(nèi)電機轉(zhuǎn)換為發(fā)電模式，發(fā)動機動力經(jīng)內(nèi)電機電磁力矩傳遞到車輛驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輛行駛。當然在行駛速度不快，對驅(qū)動功率需求較小情況下，外電機也可以轉(zhuǎn)化為發(fā)電模式，把發(fā)動機的一部分動力轉(zhuǎn)化為電能給蓄電池充電。在充電行駛模式，內(nèi)電機類似于電磁傳動機構(gòu)，調(diào)節(jié)內(nèi)電機的電磁扭矩和轉(zhuǎn)速，就可以使得發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。
[0078]第二種情況是車輛起步時進入充電行駛模式。當車輛從零車速起步，動力蓄電池SOC小于或等于S0CvE_high_2(S0CVE_high_2為車輛起步時進入充電行駛模式時，蓄電池荷電量的閥值，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，socVE_high_2與SOCihiglri的值相等)則進入充電行駛模式。此時，通過數(shù)據(jù)總線19讓ABS對制動器輪缸增壓，防止車輛向后移動，之后驅(qū)動內(nèi)電機，實現(xiàn)發(fā)動機高速起動。起動后，內(nèi)電機充當電磁傳動機構(gòu)，把發(fā)動機動力傳遞給驅(qū)動車橋11，在傳遞動力同時本身也對外發(fā)電，此外根據(jù)需要外電機也可以轉(zhuǎn)化為發(fā)電模式，把發(fā)動機的一部分動力轉(zhuǎn)化為電能給蓄電池充電，實現(xiàn)一邊行駛一邊充電的功能。由于有停車發(fā)電模式，所以第二種情況下進入充電行駛模式的可能性很小。
[0079]充電行駛模式的退出有三種情況:[0080]一是動力蓄電池SOC大于S0Cmax_2 (S0Cmax_2 —般為90-95%，其為因動力蓄電池15充滿電而退出充電行駛模式時，動力蓄電池15荷電量的閥值)，蓄電池無需繼續(xù)充電，車輛進入純電動模式，外電機驅(qū)動車輛行駛，發(fā)動機自動停機，內(nèi)電機停止工作。
[0081]二是車速大于(_high_2(Ve_high_2為因車速過大而退出充電行駛模式時，車速的閥值)，行駛模式轉(zhuǎn)入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。此時切換過程如下:外電機停止發(fā)電，同時發(fā)動機節(jié)氣門逐步減小，防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大波動，之后電磁同步器驅(qū)動放大器18逐漸結(jié)合電磁同步器4，同時減小內(nèi)電機的電磁扭矩，最終電磁同步器4把內(nèi)、外轉(zhuǎn)子機械連接，實現(xiàn)發(fā)動機直接驅(qū)動，整個切換過程的目標是車輛速度不出現(xiàn)較大波動。
[0082]三是加速踏板信號為零。當出現(xiàn)加速踏板信號為零后，內(nèi)電機逐步停止工作，同時發(fā)動機節(jié)氣門開度調(diào)至零，車輛進入滑行狀態(tài)。
[0083]4、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式
[0084]發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式是中間過程行駛狀態(tài)，進入這種行駛狀態(tài)意味著之前車輛車速比較高了。在發(fā)動機驅(qū)動高速模式下，外電機和內(nèi)電機都不工作，僅靠發(fā)動機I動力驅(qū)動車輛。
[0085]進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式有兩種情況:
[0086]一是從純電動行駛模式進入，其條件是實際車速大于Ve_high_3(Ve_high_3為由純電動行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時，車速的閥值在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，

Ve—high—3 Ve—high—I

的值相等)。
[0087]二是從充電行駛模式進入，其條件是實際車速大于\_high_4(Ve_high_4為由充電行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時，車速的閥值。在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，
Ve-high-4 Ve-high-2
的值相等)。
[0088] 進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式后，通過電磁同步器驅(qū)動放大器18結(jié)合電磁同步器4，利用車輛慣性帶動發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)，并起動發(fā)動機。在電磁同步器驅(qū)動放大器18作用下，內(nèi)外轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，發(fā)動機的動力直接傳輸?shù)津?qū)動橋11上。此時車輛車速主要由發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定。由于此時車速大，車輛功率需求也大，這使得在發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下，發(fā)動機能夠工作在最佳經(jīng)濟性區(qū)域。
[0089]在發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下，外電機和內(nèi)電機都不工作，僅靠發(fā)動機動力驅(qū)動車輛。這個模式的設置使得車輛在動力蓄電池15電量不足時，也可以實現(xiàn)高速行駛。在我國道路交通條件下，高速巡航工況可以使用該模式。
[0090]發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式的主要參數(shù)為車速，當實際車速小于Ve_lOT_3(Ve_lOT_3為退出發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時車速閥值)，則再判斷動力蓄電池S0C，若SOC大于socve_1ot_i則進入純電動行駛模式，若SOC小于或等于socve_1ot_2，則進入充電行駛模式。當實際車速大
丁.Vmax—high (Vmax—high
為混合動力行駛模式的車速閥值)，且SOC大于socVE_high_3 (socVE_high_3為進入混合動力行駛模式時動力蓄電池15荷電量閥值)，車輛進入混合動力行駛模式。
[0091]另外，當加速踏板信號為零時，車輛也立即退出發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。
[0092]5、混合動力行駛模式
[0093]在發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下，如果駕駛員對車速的需求進一步提高，車輛的功率需求也提高，僅通過發(fā)動機或是外電機已無法滿足要求，需要發(fā)動機和外電機同時驅(qū)動才能實現(xiàn)駕駛需求?；旌蟿恿π旭偰Ｊ降倪M入條件為:實際車速大于Vmax_high，且動力蓄電池SOC大于socVE_high_3?；旌蟿恿π旭偰Ｊ降闹饕卣魇前l(fā)動機和外電機同時驅(qū)動車輛。
[0094]混合動力行駛模式的退出有三種情況:
[0095](I)動力蓄電池SOC小于S0Cve_1ot_3 (S0Cve_1ot_3為因動力蓄電池15電力不足而退出混合動力行駛模式時，動力蓄電池15荷電量的閥值)；
[0096](2)實際車速和目標車速都小于Vmax_lOT(Vmax_lOT為退出混合動力行駛模式的車速閥值)；
[0097](3)加速踏板信號消失。
[0098]6、倒車行駛模式
[0099]由于車輛倒車行駛的里程很短，在本發(fā)明中，倒車行駛模式設置為純電動驅(qū)動方式。進入倒車行駛模式的兩個條件是:倒檔信號和加速信號?？刂茊卧?7根據(jù)加速踏板出得到的加速信號，通過外電機整流逆變器14對外電機反向驅(qū)動，即可實現(xiàn)對車輛倒車功倉泛。
[0100]為了在任何狀態(tài)下都能倒車，在倒車行駛模式下，對動力蓄電池SOC的下限設定比SOCv^1低，也就是說即使動力蓄電池SOC降低至SOCv^1 (此時車輛無法純電動正向行駛)，在倒車行駛模式下，動力蓄電池15仍然可以驅(qū)動電機反向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)倒車功能。如果需要長距離倒車行駛，動力蓄電池SOC將會繼續(xù)下降，當蓄電池SOC下降至SOCmin(SOCmin為倒車狀態(tài)下，蓄電池荷電量的許用下限閥值，其數(shù)值小于SOCilmrt),倒車模式將自動退出，即無法繼續(xù)再倒車行駛。如果要繼續(xù)倒車行駛，必須停車后，進入停車發(fā)電模式，等動力蓄電池SOC上升并超過SOCtoivebadt(SOCtoivebadt為進入倒車狀態(tài)蓄電池荷電量的閥值，其數(shù)值大于SOCmin)后，才能再次進入倒車模式。
[0101]倒車行駛模式也是一個獨立的工作模式，它需要駕駛員單獨切換，不能與其它工作模式自動切換，由于倒車行駛速度低，距離短，倒車行駛中不實施制動能量回收。
[0102]7、制動能量回收模式
[0103]制動能量回收模式主要是在制動過程中使用，其主要特征參數(shù)是制動信號和動力蓄電池S0C。進入制動能量回收模式必須有制動信號，同時動力蓄電池SOC小于socmax_3(socmax_3S進入制動能量回收模式動力蓄電池15荷電量的上限閥值，一般為95-98%)。本發(fā)明中，制動能量回收的主要方式是利用電機發(fā)電回收制動能量。為了優(yōu)先使用制動能量回收，根據(jù)外電機發(fā)電容量的大小，設置制動踏板行程的前一部分為電制動階段行程A，當制動踏板實際行程小于A，則只有外電機發(fā)電時的電制動效應起作用，當制動踏板實際行程超過A，則傳統(tǒng)制動系統(tǒng)也進入工作。ABS系統(tǒng)在制動過程中一直參與工作，由于電制動是柔性制動，所以ABS調(diào)節(jié)制動力時，只調(diào)節(jié)傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的制動力，不干涉外電機發(fā)電產(chǎn)生的電制動。
[0104]制動能量回收模式的控制分以下四種情況:
[0105](I)制動 之前為純電動行駛模式，當出現(xiàn)制動信號后，外電機立即由驅(qū)動狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，發(fā)出的電經(jīng)過整流調(diào)壓后儲存至動力蓄電池15。當制動踏板實際行程小于A，則只有外電機發(fā)電時的電制動效應起作用，當制動踏板實際行程超過A，則電制動與傳統(tǒng)制動
系統(tǒng)一起工作。
[0106](2)制動之前為充電行駛模式，當出現(xiàn)制動信號后，發(fā)動機節(jié)氣門開度立即調(diào)至最小，同時內(nèi)電機也被停止工作，利用外電機發(fā)電形成電制動效應，當制動踏板實際行程小于A，則只有外電機發(fā)電時的電制動效應起作用，當制動踏板實際行程超過A，則電制動與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)一起工作。
[0107](3)制動之前為發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式，當出現(xiàn)制動信號后，發(fā)動機節(jié)氣門開度立即調(diào)至最小，同時電磁同步器4停止工作，外電機開始發(fā)電，形成電制動效應，當制動踏板實際行程小于A，則只有外電機發(fā)電時的電制動效應起作用，當制動踏板實際行程超過A，則電制動與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)一起工作。
[0108](4)制動之前為混合動力行駛模式，當出現(xiàn)制動信號后，外電機立即轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，同時電磁同步器4停止工作，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子脫開，發(fā)動機節(jié)氣門開度立即調(diào)至最小。當制動踏板實際行程小于A，則只有外電機發(fā)電時的電制動效應起作用，當制動踏板實際行程超過A，則電制動與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)一起工作。
[0109]制動能量回收模式的退出條件有兩個:制動信號消失，或者是動力蓄電池SOC大于或等于socmax_2。任何一個條件滿足，車輛都將退出制動能量回收模式。
[0110]制動信號消失，則外電機取消發(fā)電狀態(tài)，整車進入滑行狀態(tài)。如果沒有加速信號，車輛將逐漸減速至停車，如果有加速信號，則根據(jù)當時車輛的實際車速和目標車速以及動力蓄電池的S0C，決定車輛工作進入哪一種行駛模式。
[0111]動力蓄電池SOC大于或等于socmax_2，動力蓄電池15將無法繼續(xù)儲存電能，所以也必須退出制動能量回收模式。此時如果仍有制動需求，則由傳統(tǒng)制動系統(tǒng)提供制動。 [0112]下面分別就上述的幾種運行模式的切換做具體的介紹。
[0113]基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛反映駕駛員駕駛意圖的主要信號是加速踏板位置信號和制動踏板位置信號，加速踏板位置信號表征駕駛員的目標車速，制動踏板位置信號表征駕駛員的制動意愿。
[0114]參考圖2，當車輛從停車狀態(tài)開始起步行駛，駕駛員打開整車電路開關(整車電路開關信號為0N)，駕駛員開始踩下加速踏板，此時雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17接收到整車電路開關信號和加速信號，與此同時，雙轉(zhuǎn)子動力耦合器控制單元17還對動力蓄電池SOC進行判斷。
[0115]當動力蓄電池SOC大于SOCihiglri進入純電動行駛模式，動力蓄電池15對外電機供電，外電機為唯一動力源，控制單元17根據(jù)加速踏板信號，推算出車輛行駛的目標車速，并據(jù)此推算出驅(qū)動阻力矩和外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，通過外電機整流逆變器14對外電機的轉(zhuǎn)速和力矩控制，可以實現(xiàn)對車輛車速的控制。
[0116]當動力蓄電池SOC小于或等于socVE_high_2(socVE_high_2為車輛起動進入充電行駛模式時，動力蓄電池15荷電量的閥值，其值與SOCihiglri相等)進入充電行駛模式，由于初始車速為零，所以ABS系統(tǒng)對車輛先制動，之后內(nèi)電機工作，內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動發(fā)動機高速起動，發(fā)動機起動后，發(fā)動機動力通過內(nèi)電機傳遞到驅(qū)動車橋11上，當發(fā)動機開始驅(qū)動車輛后，外電機開始發(fā)電，實現(xiàn)一邊行駛一邊充電。
[0117]參考圖3，在純電動行駛模式中，如果動力蓄電池SOC小于SOCve-^1，則會進入充電行駛模式。如果實際車速大于Vdigh-1，則進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。
[0118]參考圖4，在充電行駛模式中，如果實際車速大于Ve_high_2，則進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。如果SOC大于socmax_2，則進入純電動行駛模式。
[0119]參考圖5，在發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式，如果車速增加到Vmax_high，同時SOC大于SOCVE_high_3，則進入混合動力行駛模式，混合動力模式可以實現(xiàn)最高車速。如果車速降低并小于此時若SOC大于SOCvPhiglri,則進入純電動行駛模式,否則進入發(fā)電行駛模式。
[0120]參考圖6，在混合動力行駛模式，若SOC小于S0Cve_1ot_3，則退出混合動力行駛模式，進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。如果車速小于vmax_lOT，也退出混合動力行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。
[0121]參考圖7，在任何行駛模式下進行制動的過程可以分為兩個階段:第一階段，當駕駛員有制動需求時，必先放開加速踏板。放開加速踏板后，外電機退出工作，接著內(nèi)電機退出工作，如果此時發(fā)動機也運轉(zhuǎn)，則同時調(diào)整發(fā)動機節(jié)氣門開度至最小位置，后斷油熄火。
[0122]第二階段為制動階段(參考圖8)，當踩下制動踏板產(chǎn)生制動信號后，進入制動過程。首先對動力蓄電池SOC進行判定，如果動力蓄電池SOC大于等于socmax_2，則進入制動系統(tǒng)制動工況，不進入制動能量回收模式。
[0123]若動力蓄電池SOC小于S0Cmax_2，則需要對制動踏板實際行程進行判定，如果制動踏板實際行程小于A，則進入純電動制動模式，外電機轉(zhuǎn)為發(fā)電機，回收制動能量發(fā)電并對蓄電池充電，發(fā)電時的電制動效應產(chǎn)生制動力矩。當制動踏板實際行程大于等于A，則外電機與制動系統(tǒng)一起提供制動力矩，外電機以最大能力發(fā)電，發(fā)電時產(chǎn)生的電磁阻力轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為電制動力矩。在制動系統(tǒng)和外電機電磁制動聯(lián)合工作時，ABS系統(tǒng)根據(jù)車輛滑移率參數(shù)實時控制制動系統(tǒng)的制動力，但若當制動系統(tǒng)制動力矩降低為零時，ABS系統(tǒng)仍有降低制動力矩要求，ABS控制單元13通過總線系統(tǒng)對雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17發(fā)出信號，由雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17調(diào)節(jié)純電制動力矩。雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元17通過外電機整流逆變器14控制外電機的定子線圈5內(nèi)的電流，調(diào)節(jié)外電機發(fā)電時的電磁阻力矩，從而實現(xiàn)電制動力矩的調(diào)節(jié)。
【權利要求】
1.一種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)，其特征在于:包括發(fā)動機系統(tǒng)、電源驅(qū)動系統(tǒng)、雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器控制系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)； 所述發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機(I)、發(fā)動機控制單元(20)； 所述電源驅(qū)動系統(tǒng)包括外電機整流逆變器(14)、內(nèi)電機整流逆變器(16)、動力蓄電池(15);所述動力蓄電池(15)分別與所述外電機整流逆變器(14)以及所述內(nèi)電機整流逆變器(16)相連接，用于給內(nèi)、外電機供電，也用于在內(nèi)、外電機發(fā)電時存儲電能； 所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制系統(tǒng)包括雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器、雙轉(zhuǎn)子電機動力動力耦合器控制單元(17);所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)連接所述外電機整流逆變器(14)和所述內(nèi)電機整流逆變器(16)，用于實現(xiàn)對雙轉(zhuǎn)子動力耦合器工作模式的控制； 所述ABS系統(tǒng)依次包括ABS控制單元(13)、ABS制動壓力調(diào)節(jié)器(12)、制動輪缸(9)、輪速傳感器(10)，通過電連接后用于車輛的制動； 所述發(fā)動機控制單元(20)與所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)之間、所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)與ABS控制單元(13)之間通過數(shù)據(jù)總線(19)相連接；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈⑶通過內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈供電滑環(huán)⑶和碳刷供電；所述電磁同步器⑷的線圈通過電磁同步器供電滑環(huán)⑵和碳刷供電； 所述雙轉(zhuǎn)子電機 動力耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端連接所述發(fā)動機(I)的曲軸，所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的外轉(zhuǎn)子與驅(qū)動車橋(11)的輸入軸機械連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)，其特征在于:所述雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈(8)、外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子外層永磁體(6)、外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體(7)、定子、定子線圈(5)、電磁同步器(4)、電磁同步器驅(qū)動放大器(18)，所述定子及所述定子線圈(5)、所述外轉(zhuǎn)子及所述外轉(zhuǎn)子外層永磁體(6)組成外電機；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子及所述內(nèi)轉(zhuǎn)子線圈(8)、所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁體(7)組成內(nèi)電機；所述電磁同步器驅(qū)動放大器(18)連接所述電磁同步器(4)，用于實現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子的機械連接，完成無功率損耗的直接傳動。
3.一種基于雙轉(zhuǎn)子電機動力稱合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)實現(xiàn)對雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器內(nèi)外電機的控制，具體控制步驟為: a、雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)獲取動力蓄電池SOC、檔位信號、加速信號、制動信號以及車速信號參數(shù)；并設定如下參數(shù): SOCcharge:進入停車發(fā)電模式蓄電池荷電量閥值； SOCmajr1:指因動力蓄電池(15)充滿電而退出停車發(fā)電模式時，動力蓄電池(15)荷電量的閥值； S0Cmax_2:為因動力蓄電池(15)充滿電而退出充電行駛模式時，動力蓄電池荷電量的閥值；S0Cmax_3:為進入制動能量回收模式動力蓄電池荷電量的上限閥值； SOCihiglr1:為進入純電行駛模式時，蓄電池荷電量的閥值； S0CVE_high_2:為車輛起步時進入充電行駛模式時，蓄電池荷電量的閥值； S0CVE_high_3:為進入混合動力行駛模式時動力蓄電池荷電量閥值； SOCmin:為倒車狀態(tài)下，蓄電池荷電量的許用下限閥值，其數(shù)值小于SOCilmrt ；SOCvimot^1:為因動力蓄電池(15)荷電量過小而退出停車發(fā)電模式時,蓄電池荷電量的閥值； S0CvE_lOT_2:S因動力蓄電池(15)荷電量過小而進入充電行駛模式時，動力蓄電池(15)荷電量的閥值； S0CVE_lOT_3:為因動力蓄電池(15)電力不足而退出混合動力行駛模式時，動力蓄電池(15)荷電量的閥值； SOCdriveback:為進入倒車狀態(tài)蓄電池荷電量的閥值，其數(shù)值大于SOCmin ； Vmax-Mgh:為混合動力行駛模式的車速閥值； vfflax-low:為退出混合動力行駛模式的車速閥值； ^e-lorl:為進入純電動行駛模式的車速閥值； ve-lor2:為進入充電行駛模式的車速閥值； Ve_low_3:為退出發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時車速閥值； Ve-Mgh^1:為因車速過高而退出純電動行駛模式時，車速的閥值； ve_high_2:為因車速過大而退出充電行駛模式時，車速的閥值； Ve_high_3:為由純電動行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時，車速的閥值； ve_high_4:為由充電行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式時，車速的閥值。 b、雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)依據(jù)獲取的上述參數(shù)對工作模式進行判斷，將系統(tǒng)控制分為七種工作模式:停車發(fā)電模式、純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式、倒車行駛模式、制動能量回收模式，具體分配步驟為: 所述停車發(fā)電模式下: 進入條件:SOC小于SOCctoge，且輪速傳感器(10)信號都為零，且整車電路開關信號為OFF 時； 退出條件=SOC達到或超過SOCm^，或者整車電路開關信號為ON ； 所述純電動行駛模式下: 進入條件:整車電路開關信號為0N，并且SOC大于SOCihiglri，并且車輛實際車速V低于Ve-^1，并且加速踏板有加速信號； 退出條件:實際車速V大于或者加速信號為零，或者SOC小于或等于SOC—勺； 所述充電行駛模式下: 第一種情況進入條件(車輛由純電動行駛模式進入充電行駛模式):soc小于或等于S0CVE_lOT_2，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，S0Cve_1ot_2與SOCve-L1的值相等；并且車速大于零但小于Ve_lOT_2 ； 第二種情況進入條件(車輛從零車速起步進入充電行駛模式)=SOC小于或等于S0CVE_high_2，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，S0CVE_high_2與SOCihiglri的值相等; 退出條件:soc大于socmax_2，或者車速大于ve_high_2，或者加速踏板信號為零； 所述發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下: 第一種情況進入條件(從純電動行駛模式進入):實際車速大于AUiglrf，車速的閥值在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，Ve_high_3與Vphiglri的值相等； 第二種情況進入條件(從充電行駛模式進入):實際車速大于ve-high-4，在工作模式切換時，為了保證工作狀態(tài)的延續(xù)性，ve_high_4與ve_high_2的值相等； 退出條件:I)當實際車速小于Ve_lOT_3時，則判斷SOC，若SOC大于SOCve-^1則進入純電動行駛模式，若SOC小于或等于S0CVE_lOT_2，則進入充電行駛模式；2)當實際車速大于Vmax-high,且SOC大于S0CVE_high_3，車輛進入混合動力行駛模式；3)當加速踏板信號為零時，車輛退出發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；三個退出條件只需滿足其中一條； 所述混合動力行駛模式下: 進入條件:實際車速大于vmax_high ;并且SOC大于socVE_high_3 ； 退出條件:soc小于socve_1ot_3，或者是實際車速和目標車速都小于Vmax_lOTt，或者是加速踏板信號消失； 所述倒車行駛模式下: 進入條件:有倒檔信號和加速信號，并且SOC大于SOCtoivebadt ； 退出條件:當蓄電池SOC下降至SOCmin ； 所述制動能量回收模式下: 進入條件:有制動信 號；并且SOC小于socmax_3 ； 退出條件:制動信號消失，或者是SOC大于或等于socmax_2 ； C、車輛進入相應的工作模式后，當車輛有工作模式切換的需求時，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)發(fā)出切換控制分配策略； d、最后，當車輛在行駛中有制動切換的需求時，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)發(fā)出制動控制策略。
4.根據(jù)權利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，所述步驟c中，停車發(fā)電模式、倒車行駛模式均為獨立模式，不與其它工作模式直接切換；純電動行駛模式、充電行駛模式、發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式、混合動力行駛模式的切換過程的具體步驟為: 起步過程中，整車電路開關信號在ON狀態(tài)，駕駛員開始踩下加速踏板，此時雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)接收到整車電路開關信號和加速信號，與此同時，雙轉(zhuǎn)子動力耦合器控制單元(17)還對動力蓄電池SOC進行判斷； 當SOC大于SOCihiglri進入純電動行駛模式，此時，動力蓄電池(15)對外電機供電，外電機為唯一動力源，雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器控制單元(17)根據(jù)加速踏板信號，推算出車輛行駛的目標車速，并據(jù)此推算出驅(qū)動阻力矩和外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，通過外電機整流逆變器(14)對外電機的轉(zhuǎn)速和力矩控制，實現(xiàn)對車輛車速的控制； 當SOC小于或等于S0CVE_high_2進入充電行駛模式，由于初始車速為零，所以ABS系統(tǒng)對車輛先制動，之后內(nèi)電機工作，內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動發(fā)動機高速起動，發(fā)動機起動后，發(fā)動機動力通過內(nèi)電機傳遞到驅(qū)動車橋(11)上，當發(fā)動機開始驅(qū)動車輛后，外電機開始發(fā)電，實現(xiàn)一邊行駛一邊充電； 所述在純電動行駛模式中，如果SOC小于SOCve-^1，則會進入充電行駛模式；如果實際車速大于Vdigh-1，則進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式； 所述在充電行駛模式中，如果實際車速大于Ve_high_2，則進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；如果SOC大于socmax_2，則進入純電動行駛模式； 所述在發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式，如果車速大于Vmax-high，同時SOC大于socVE_high_3，則進入混合動力行駛模式；如果車速降低并小于ve_lw_3，此時若SOC大于SOCihiglri，則進入純電動行駛模式，否則進入充電行駛模式； 所述在混合動力行駛模式，若SOC小于S0CVE_lOT_3，則退出混合動力行駛模式，進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式；如果車速小于vmax_lOT，也退出混合動力行駛模式進入發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式。
5.根據(jù)權利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，所述步驟d中，工作模式進行制動切換過程可以分為兩個階段: 第一階段，當加速踏板放開后，外電機退出工作，接著內(nèi)電機退出工作，如果此時發(fā)動機(I)也運轉(zhuǎn)，則同時調(diào)整發(fā)動機(I)節(jié)氣門開度至最小位置，后斷油熄火； 第二階段為制動階段，當踩下制動踏板產(chǎn)生制動信號后，進入制動過程；首先對SOC進行判定，如果SOC大于等于socmax_2，則進入制動系統(tǒng)制動工況，不進入制動能量回收模式；若動力蓄電池SOC小于socmax_2，則需要對制動踏板實際行程進行判定，如果制動踏板實際行程小于A (A為電制動階段行程)，則進入純電動制動模式；當制動踏板實際行程大于等于A，則進入純電動制動與制動系統(tǒng)協(xié)同制動。
6.根據(jù)權利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，所述 停車發(fā)電模式下，內(nèi)電機為發(fā)電模式，外電機不參與工作；所述純電動行駛模式下，外電機作為驅(qū)動模式，內(nèi)電機不參與工作。
7.根據(jù)權利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，所述充電行駛模式下分為兩種情況: 第一種是車輛由純電動行駛模式進入充電行駛模式，內(nèi)電機工作并帶動發(fā)動機(I)高速起動，發(fā)動機(I)起動后內(nèi)電機轉(zhuǎn)換為發(fā)電模式，發(fā)動機(I)驅(qū)動車輛行駛；對驅(qū)動功率需求較小情況下，外電機也能夠轉(zhuǎn)化為發(fā)電模式；第二是車輛從零車速起步進入充電行駛模式，則內(nèi)電機充當電磁傳動機構(gòu)，把發(fā)動機(I)動力傳遞給驅(qū)動車橋，在傳遞動力同時內(nèi)電機也對外發(fā)電，此外根據(jù)需要外電機也能夠轉(zhuǎn)化為發(fā)電模式。
8.根據(jù)權利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，所述發(fā)動機驅(qū)動高速行駛模式下，外電機和內(nèi)電機都不工作，僅靠發(fā)動機(I)動力驅(qū)動車輛。
9.根據(jù)權利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子電機動力耦合器的混合動力車輛系統(tǒng)切換控制方法，其特征在于，所述混合動力行駛模式下，發(fā)動機(I)和外電機同時驅(qū)動車輛。
【文檔編號】B60K6/42GK103991374SQ201410193139
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】何仁, 蔣科軍 申請人:江蘇大學