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CN109649148A - 一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统 - Google Patents

一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，其动力驱动单元由发动机、第一电机和第二电机联合组成，第一电机和第二电机均分别与变频器和混合动力控制单元连接，变频器还分别与混合动力控制单元和动力电池连接；发动机通过发动机控制单元与混合动力控制单元连接；发动机的输出轴通过第一离合器与第一电机的第一电枢转子连接，发动机的输出轴还通过第二离合器与主减速器的主动齿连接，第二电机的第二电枢转子通过第三离合器与主减速器的主动齿连接；主减速器的从动齿与控制左右车轮的差速器啮合。在前进行驶的急减速、制动或者超速等工况下，系统能够将第二电机转为发电工作模式，车辆动能转为电能，从而实现能量回收。

Description

一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统
技术领域
本发明属于混合动力车辆领域，尤其涉及到一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统。
背景技术
混合动力车辆是指携带不同动力源、可根据车辆的行驶需要同时或分别使用不同的动力源而行驶的车辆，目前最常见的为油电混合动力车辆，即以发动机和电动机为动力源。混合动力车辆可根据行驶条件自动选择使用纯电动驱动模式、发动机独立驱动模式或混合驱动模式。虽然油电混合动力车辆不能实现零排放，但它可有效解决电动车辆的续驶里程较短、充电设施不完善等问题，且外接交流充电接口能进一步提高其经济性和降低排放污染。因此，油电混合动力车辆相对于传统内燃机车辆具有更好的环保、节能与经济性，在目前及近期都将具有良好的发展趋势。
发明内容
为解决现有技术存在混合动力车辆在急减速、制动、超速等能量溢出工况下能量回收模式设计的缺陷，本发明提供了一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统。
本发明的技术方案为，一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，所述传动系统中的动力驱动单元由发动机、第一电机和第二电机联合组成，所述第一电机和所述第二电机均分别与变频器和混合动力控制单元连接，所述变频器还分别与所述混合动力控制单元和所述动力电池连接；所述发动机通过发动机控制单元与所述混合动力控制单元连接；所述发动机的输出轴通过第一离合器与所述第一电机的第一电枢转子连接，所述发动机的输出轴还通过第二离合器与主减速器的主动齿连接，所述第二电机的第二电枢转子通过第三离合器与所述主减速器的主动齿连接；所述主减速器的从动齿与控制左右车轮的差速器啮合。
优选的，所述混合动力控制单元，其第一信号输出端电连接至所述发动机控制单元；其第二信号输出端电连接至所述变频器；其第三信号输出端电连接至所述第一离合器；其第四信号输出端电连接至所述第二离合器；其第五信号输出端电连接至所述第三离合器。
优选的，还包括辅助蓄电池，其第一输出端通过发动机辅助控制开关与所述发动机控制单元连接，其第二输出端通过点火开关与所述混合动力控制单元连接，其第三输出端与所述变频器连接。
优选的，所述动力电池通过DC/DC转换器与所述辅助蓄电池连接。
优选的，所述第一电机和所述第二电机均为永磁无刷直流电动机。
有益效果：主减速器的主动齿分别与发动机的输出轴和第二电机的第二电枢转子连接成一个整体，因此，在前进行驶的急减速、制动或者超速等工况下，系统能够将工作模式自动转为能量回收模式，第二电机转为发电工作模式，车辆动能转为电能，从而实现能量回收。通过各部件之间的连接方式、不同工况的切换方式，本系统具有节能、环保的优点。本系统虽然结构简单，无单独设置的变速器，但能实现无级变速的功能。发动机控制单元与混合动力控制单元能相互配合、协调工作，实现工作模式的最佳优化。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统的动力驱动单元连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
如图1所示，本发明传动系统中的动力驱动单元由发动机、第一电机和第二电机联合组成。其中，所述第一电机和所述第二电机均分别与变频器和混合动力控制单元连接。而所述变频器还分别与所述混合动力控制单元和所述动力电池连接。所述发动机通过发动机控制单元与所述混合动力控制单元连接。
因此，以混合动力控制单元为中心，其控制信号的连接方式如下：其第一信号输出端电连接至所述发动机控制单元；其第二信号输出端电连接至所述变频器；其第三信号输出端电连接至所述第一离合器；其第四信号输出端电连接至所述第二离合器；其第五信号输出端电连接至所述第三离合器。
第一电机分别与变频器和混合动力控制单元连接。第一电机为永磁无刷直流电动机，其由变频器控制，是汽油机的启动电机，也可作为发电机给动力电池充电。同时，电机将转子位置、电机温度等技术参数反馈给混合动力控制单元，以便混合动力控制单元通过变频器对电机进行控制，在必要时还可启动保护模式。
第二电机分别与变频器和混合动力控制单元连接。第二电机为永磁无刷直流电动机，为驱动车轮的主驱动电机，也可在能量回收时作发电机给动力电池充电。它由变频器控制，通过控制相序与频率来控制电机的方向及转速大小。同时，电机将转子位置、电机温度等技术参数反馈给混合动力控制单元，以便混合动力控制单元通过变频器对电机进行控制，在必要时还可启动保护模式。
变频器还分别与所述混合动力控制单元和所述动力电池连接。发动机通过发动机控制单元与所述混合动力控制单元连接。
除了混合动力控制单元的控制连接，作为动力输出的动力电池的连接方式如下：其输入端与充电接口连接；动力电池的第一输出端与变频器连接，为变频器提供工作电源，同时将电量信息反馈给变频器；所述动力电池的第二输出端通过DC/DC转换器与辅助蓄电池连接。
辅助蓄电池的第一输出端通过发动机辅助控制开关与所述发动机控制单元连接。辅助蓄电池的第二输出端通过点火开关与所述混合动力控制单元连接。辅助蓄电池的第三输出端与所述变频器连接。
在动力驱动单元，本发明的连接关系如下。主减速器由主动齿和从动齿组成，其作用是减速增力。主减速器的主动齿连接至发动机或者电机，而主减速器的从动齿与控制左右车轮的差速器啮合，以起到转移能量的作用。发动机的输出轴通过第一离合器与所述第一电机的第一电枢转子连接，因此，混合动力控制单元通过控制相关电磁阀接通高压油路使第一离合器接合，从而使得发动机输出轴与第一电枢转子连接为一个整体。发动机的输出轴还通过第二离合器与主减速器的主动齿连接，因此，混合动力控制单元通过控制相关电磁阀接通高压油路使第二离合器接合，从而使得发动机输出轴与主动齿连接为一个整体。第二电机的第二电枢转子通过第三离合器与所述主减速器的主动齿连接，因此，混合动力控制单元通过控制相关电磁阀接通高压油路使第三离合器接合，从而使得第二电枢转子与主减速器的主动齿连接为一个整体。
基于上述动力驱动单元的连接关系，在车辆前进行驶时的急减速、制动、超速等能量溢出的工况下，当汽车前进行驶急减速、制动或汽车车速超过设定的最高车速时，系统工作模式自动转为能量回收模式。此时，发动机、第一电机不工作，第一离合器、第二离合器处于分离状态，第三离合器处于接合状态，第二电机转为发电工作模式。车辆动能转为电能，由第一电机给动力电池充电，从而实现能量回收。
除了能量溢出的工况，在其他工况，例如起步工况、低速、小负荷工况、中高速、大负荷工况，本发明传动系统的工作方式如下。
起步工况为纯电动模式。发动机与第一电机不工作，第一离合器、第二离合器处于分离状态，第三离合器处于接合状态。挂前进挡第二电机正转驱动汽车起步前进行驶，挂倒挡第二电机反转驱动汽车起步倒车行驶。
低速、小负荷工况可以分为动力电池电量充足、动力电池电量不足两种情况。动力电池电量充足时，发动机与第一电机不工作，第一离合器、第二离合器处于分离状态，第三离合器处于接合状态。挂前进挡第二电机正转驱动汽车前进行驶，挂倒挡第二电机反转驱动汽车倒车行驶。而动力电池电量不足时，第一离合器接合，第一电机工作启动发动机运转。发动机工作后，第一电机转为发电模式，且发动机工作在经济区域，发动机驱动第一电机发电、给动力电池充电。此时，第二离合器处于分离状态，第三离合器处于接合状态。挂前进挡第二电机正转驱动汽车前进行驶，挂倒挡第二电机反转驱动汽车倒车行驶。
中高速、大负荷工况的工况只用于前进挡行驶状态，有发动机独立驱动、发动机与第二电机共同驱动这两种工作模式。其中，发动机独立驱动：第一离合器、第二离合器处于接合状态，第三离合器处于分离状态，第二电机不工作，发动机工作，驱动汽车行驶；第一电机处于发电工作模式，发动机多余能量通过第一电机给动力电池充电。发动机与第二电机共同驱动：第一离合器、第二离合器、第三离合器都处于接合状态，第二电机工作、发动机工作，共同驱动汽车行驶；第一电机处于发电工作模式，发动机多余能量通过第一电机给动力电池充电。
综上，本发明主减速器的主动齿分别与发动机的输出轴和第二电机的第二电枢转子连接成一个整体，因此，在前进行驶的急减速、制动或者超速等工况下，系统能够将工作模式自动转为能量回收模式，第二电机转为发电工作模式，车辆动能转为电能，从而实现能量回收。通过各部件之间的连接方式、不同工况的切换方式，本系统具有节能、环保的优点。本系统虽然结构简单，无单独设置的变速器，但能实现无级变速的功能。发动机控制单元与混合动力控制单元能相互配合、协调工作，实现工作模式的最佳优化。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，其特征在于，所述传动系统中的动力驱动单元由发动机、第一电机和第二电机联合组成，所述第一电机和所述第二电机均分别与变频器和混合动力控制单元连接，所述变频器还分别与所述混合动力控制单元和所述动力电池连接；所述发动机通过发动机控制单元与所述混合动力控制单元连接；所述发动机的输出轴通过第一离合器与所述第一电机的第一电枢转子连接，所述发动机的输出轴还通过第二离合器与主减速器的主动齿连接，所述第二电机的第二电枢转子通过第三离合器与所述主减速器的主动齿连接；所述主减速器的从动齿与控制左右车轮的差速器啮合。
2.根据权利要求1所述的一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，其特征在于，所述混合动力控制单元，其第一信号输出端电连接至所述发动机控制单元；其第二信号输出端电连接至所述变频器；其第三信号输出端电连接至所述第一离合器；其第四信号输出端电连接至所述第二离合器；其第五信号输出端电连接至所述第三离合器。
3.根据权利要求1或2所述的一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，其特征在于，还包括辅助蓄电池，其第一输出端通过发动机辅助控制开关与所述发动机控制单元连接，其第二输出端通过点火开关与所述混合动力控制单元连接，其第三输出端与所述变频器连接。
4.根据权利要求3所述的一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，其特征在于，所述动力电池通过DC/DC转换器与所述辅助蓄电池连接。
5.根据权利要求1所述的一种能量溢出工况下单电机回收的混合动力传动系统，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机均为永磁无刷直流电动机。
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