一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中發(fā)動機通過電控離合器與集成起動發(fā)電一體化電機ISG相連，集成起動發(fā)電一體化電機ISG與自動變速器輸入端相連，自動變速器輸出端與主減速器—差速器相連，前橋主減速器-差速器通過前軸半軸和前車輪相連，高壓電池組通過電纜與驅(qū)動電機和集成起動發(fā)電一體化電機ISG、逆變器相連，驅(qū)動電機與后橋主減速器-差速器相連，后橋主減速器-差速器相連通過后軸半軸與后車輪相連。高壓電池組置于轎車底部中央通道和后排車座上。本實用新型保持了傳統(tǒng)車輛結(jié)構(gòu)，且在現(xiàn)有的硬件結(jié)構(gòu)下結(jié)合具體的監(jiān)控軟體可有效利用集成起動發(fā)電一體化電機ISG對發(fā)動機的工作點進行優(yōu)化。
【專利說明】一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，應用于混合動力汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]交通能源短缺與環(huán)境污染問題是全球面臨的最大挑戰(zhàn)和制約汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的癥結(jié)所在。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的節(jié)能減排技術(shù)已不能滿足社會可持續(xù)發(fā)展的需求，開發(fā)低油耗、低排放的新型汽車成為當今汽車工業(yè)發(fā)展的首要任務[I]。作為新能源汽車之一的混合動力汽車能夠較好的解決上述問題。插電式混合動力汽車既擁有傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和純電動汽車的優(yōu)點，又可以使用插電接頭從電網(wǎng)獲得電能。在城市使用純電動模式，做到零油耗和排放，在中高速或長途行駛時以內(nèi)燃機為主的混合動力模式。因此插電式混合動力車有更好的燃油經(jīng)濟性，從而降低了車輛的使用成本。
[0003]目前插電式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為兩種:速度耦合性、轉(zhuǎn)矩耦合型或行星齒輪結(jié)構(gòu)(能量分流型)、離合器切換型(串-并聯(lián)切換型)。其中能量分流型以豐田Prius為代表，串并聯(lián)切換型的一種典型形式是Nissan-Tino。豐田Prius混合動力車提供了一種較傳統(tǒng)車輛而言經(jīng)濟性好，排放低，可采用不同動力源進行驅(qū)動并實現(xiàn)制動能回收的汽車驅(qū)動系統(tǒng)。它包括:發(fā)動機、發(fā)電機、電動機、行星齒輪機構(gòu)、蓄電池、前輪、前橋，它提供了混合動力技術(shù)的良好運用，但在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上較為復雜，在制造上有一定的困難，且發(fā)動機為精心設計，通用性較差，變速范圍不大。而在Nissan-Tino系統(tǒng)中,驅(qū)動電機在變速器前耦合,使用BSG作為車輛啟動/發(fā)電機，連續(xù)可變系統(tǒng)(CVT)則置于驅(qū)動電機后端用來傳遞發(fā)動機和驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩至車輪。Tino的串并聯(lián)模式的切換依靠置于發(fā)動機和驅(qū)動電機之間的電磁離合器實現(xiàn)。其實現(xiàn)串并聯(lián)切換模式簡單，但驅(qū)動系統(tǒng)布置占據(jù)的空間大，且純電動時，經(jīng)過變速器的動力傳遞，造成能量損失，效率低。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型目的在于針對Prius和Tino混合動力車的不足,提供一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，在結(jié)合所需軟體的控制作用，達到以滿足在城市市區(qū)和郊區(qū)的行駛，克服了豐田Prius混合動力車驅(qū)動裝置在輔助傳動，換擋和行星齒輪傳動中旋轉(zhuǎn)離合器等方面的不足。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案在于:
[0006]一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，包括:車輪、主減速器-差速器、自動變速器、集成起動發(fā)電一體化電機ISG、電控離合器、發(fā)動機、驅(qū)動電機、整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)、高壓電池組，其特征在于:發(fā)動機通過電控離合器與集成起動發(fā)電一體化電機ISG相連，集成起動發(fā)電一體化電機ISG與自動變速器輸入端相連，自動變速器輸出端與主減速器一差速器相連，前橋主減速器-差速器通過前軸半軸和前車輪相連，高壓電池組通過電纜與驅(qū)動電機和集成起動發(fā)電一體化電機ISG、逆變器相連，驅(qū)動電機與后橋主減速器-差速器相連，后橋主減速器-差速器相連通過后軸半軸與后車輪相連，高壓電池組置于轎車底部中央通道和后排車座上。
[0007]其中，所述發(fā)動機作為動力單元，其動力經(jīng)機械傳動裝置傳遞給前車輪，或通過集成起動發(fā)電一體化電機ISG、逆變器以電能的方式給高壓電池組充電，或直接提供給驅(qū)動電機。
[0008]所述集成起動發(fā)電一體化電機ISG利用高壓電池組的電能起動發(fā)動機和吸收發(fā)動機的能量發(fā)電，或回收前橋的制動能量。
[0009]所述驅(qū)動電機用來驅(qū)動后輪或者回收后橋制動時的能量。
[0010]所述自動變速器為雙離合DCT自動變速器，將發(fā)動機或集成起動發(fā)電一體化電機ISG的轉(zhuǎn)矩傳遞給前輪。
[0011]所述整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)包括電機控制器、電池管理系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)、電控離合器控制器、自動變速器控制器、再生制動控制器，監(jiān)控整車的運行狀況并做出最優(yōu)的控制與預判。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型保持了傳統(tǒng)車輛結(jié)構(gòu)，且在現(xiàn)有的硬件結(jié)構(gòu)下結(jié)合具體的監(jiān)控軟體可有效利用集成起動發(fā)電一體化電機ISG對發(fā)動機的工作點進行優(yōu)化，使發(fā)動機在高效率低排放區(qū)域穩(wěn)定運行，滿足轎車在城市市區(qū)和郊區(qū)的行駛，實現(xiàn)節(jié)能減排。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1本實用新型實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2本實用新型實施例1純電動驅(qū)動模式的能量傳遞路線圖。
[0015]圖3本實用新型實施例1串聯(lián)驅(qū)動模式的能量傳遞路線圖。
[0016]圖4本實用新型實施例1發(fā)動機和驅(qū)動電機同時驅(qū)動模式的能量傳遞路線圖。
[0017]圖5本實用新型實施例1并聯(lián)驅(qū)動模式的能量傳遞路線圖。
[0018]圖6本實用新型實施例1發(fā)動機單獨驅(qū)動模式的能量傳遞路線圖。
[0019]圖7本實用新型實施例1制動發(fā)電模式的能量傳遞路線圖。
【具體實施方式】
[0020]為讓本實用新型的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
[0021]圖1所示，本實施例驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，包括:驅(qū)動電機1、高壓電池組2、充電插頭3、逆變器4、電控離合器5、集成起動發(fā)電一體化電機ISG6、雙離合自動變速器7、前橋半軸8、前軸主減速器-差速器9、前輪10、控制器連接線11、機械連接12、發(fā)動機13、整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)14、電纜15、后軸主減速器-差速器16、后橋半軸17、后輪18，其中:發(fā)動機13通過電控離合器5與集成起動發(fā)電一體化電機ISG6機械連接,集成起動發(fā)電一體化電機ISG6與雙離合自動變速器7輸入端相連，雙離合自動變速器7輸出端與前軸主減速器-差速器9連接，前軸主減速器-差速器9通過前橋半軸8和前輪10相連，高壓電池組2通過電纜與逆變器4、集成起動發(fā)電一體化電機ISG6、驅(qū)動電機串聯(lián)相連；驅(qū)動電機I通過電纜與集成起動發(fā)電一體化電機ISG6相連，驅(qū)動電機I與后軸主減速器-差速器16機械連接，后軸主減速器-差速器16通過后橋半軸17與后輪18相連，整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)14通過控制器連接線11分別于驅(qū)動電機1、高壓電池組2、電控離合器5、集成起動發(fā)電一體化電機ISG6、雙離合自動變速器7、發(fā)動機13相連。
[0022]發(fā)動機13作為動力單元，其動力可通過機械系統(tǒng)直接傳給前車輪10，也可以通過集成起動發(fā)電一體化電機ISG6以電能的方式給高壓電池組2充電，或直接供給驅(qū)動電機控制器給驅(qū)動電機I供電。
[0023]集成起動發(fā)電一體化電機ISG6主要利用高壓電池組2的電能起動發(fā)動機13，吸收發(fā)動機13的能量發(fā)電；在并聯(lián)驅(qū)動時，使發(fā)動機始終處于高效率區(qū)域；并回收部分制動能量。
[0024]驅(qū)動電機I用來驅(qū)動后車輪18和回收車輛制動的大部分動能。
[0025]電控離合器5和雙離合自動變速器7在整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)14的控制下，按照發(fā)動機、驅(qū)動電機、集成起動發(fā)電一體化電機ISG、高壓電池組四者的關(guān)系進行最優(yōu)控制。
[0026]插電式多模混合動力車輛各種模式下的工作過程在圖2-圖7中介紹。
[0027]如圖2所示，在純電動驅(qū)動模式，發(fā)動機13停機，高壓電池組2供給驅(qū)動電機I能量，驅(qū)動電機I輸出能量依次經(jīng)過后橋主減速器-差速器16，半軸17傳給后輪18。其中高壓電池組2的電能有三種來源渠道:
[0028]發(fā)動機直接供給；
[0029]外接電源通過外接接頭3 ；
[0030]制動能量回饋供給。
[0031]如圖3所示，在串聯(lián)驅(qū)動模式，發(fā)動機13的輸出能量由接合的電控離合器5，經(jīng)過集成起動發(fā)電一體化電機ISG6的發(fā)電作用給高壓電池組充電或直接供給驅(qū)動電機I ;高壓電池組2的能量也可供給驅(qū)動電機I，從驅(qū)動電機I輸出的能量依次經(jīng)過后橋主減速器-差速器16、半軸17傳遞給后輪18。
[0032]如圖4所示，在發(fā)動機和驅(qū)動電機同時驅(qū)動模式時，此模式其實為由串聯(lián)驅(qū)動模式轉(zhuǎn)變到并聯(lián)模式的一種驅(qū)動過渡模式。當車速增加到一定值時，由發(fā)動機13驅(qū)動更經(jīng)濟時，在整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)14的作用下，發(fā)動機13輸出的能量大部分經(jīng)過自動變速器7、前橋主減速器-差速器9、半軸8傳給前輪10 ;當前輪10轉(zhuǎn)矩和后輪18的轉(zhuǎn)矩達到同步時，轉(zhuǎn)入到并聯(lián)驅(qū)動模式。
[0033]如圖5所示，在并聯(lián)驅(qū)動模式下，第一能量傳遞路徑為:發(fā)動機13輸出的能量經(jīng)過集成起動發(fā)電一體化電機ISG6、自動變速器7、前橋主減速器-差速器9、半軸8傳遞給車輪10 ;第二能量傳遞路徑為:高壓電池組2的能量經(jīng)逆變器4傳遞給集成起動發(fā)電一體化電機ISG6，經(jīng)自動變速器7、前橋主減速器-差速器9、半軸8傳遞給車輪10。其中集成起動發(fā)電一體化電機ISG6在此過程中主要使發(fā)動機工作在效率最優(yōu)區(qū)域。
[0034]如圖6所示，在發(fā)動機單獨驅(qū)動模式下，發(fā)動機13輸出的能量依次經(jīng)過電控離合器5、集成起動發(fā)電一體化電機ISG6、自動變速器7、前橋主減速器-差速器9、半軸8傳遞給車輪10。在這個過程中，集成起動發(fā)電一體化電機ISG6和驅(qū)動電機I的轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，二者不做功。
[0035]如圖7所示，在制動能量回饋模式下，來自前車輪10的車輪動能經(jīng)過經(jīng)過半軸8、前橋主減速器-差速器9、自動變速器7、集成起動發(fā)電一體化電機ISG6、逆變器4給高壓電池組2充電，其中集成起動發(fā)電一體化電機ISG6此時作發(fā)電機，電控離合器5為斷開狀態(tài)；來自后車輪18的車輪動能經(jīng)過半軸17、后橋主減速器-差速器16、驅(qū)動電機I給高壓電池組2充電，其中驅(qū)動電機I此時以發(fā)電機工作。
[0036]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，包括:車輪、主減速器-差速器、自動變速器、集成起動發(fā)電一體化電機ISG、電控離合器、發(fā)動機、驅(qū)動電機、整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)、高壓電池組，其特征在于:發(fā)動機通過電控離合器與集成起動發(fā)電一體化電機ISG相連，集成起動發(fā)電一體化電機ISG與自動變速器輸入端相連，自動變速器輸出端與主減速器一差速器相連，前橋主減速器-差速器通過前軸半軸和前車輪相連，高壓電池組通過電纜與驅(qū)動電機和集成起動發(fā)電一體化電機ISG、逆變器相連，驅(qū)動電機與后橋主減速器-差速器相連，后橋主減速器-差速器相連通過后軸半軸與后車輪相連，高壓電池組置于轎車底部中央通道和后排車座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插電式多模混合動力轎車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述發(fā)動機作為動力單元，其動力經(jīng)機械傳動裝置傳遞給前車輪，或通過集成起動發(fā)電一體化電機I SG、逆變器以電能的方式給高壓電池組充電，或直接提供給驅(qū)動電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述集成起動發(fā)電一體化電機ISG利用高壓電池組的電能起動發(fā)動機和吸收發(fā)動機的能量發(fā)電，或回收前橋的制動能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動電機用來驅(qū)動后輪或者回收后橋制動時的能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述自動變速器為雙離合DCT自動變速器，將發(fā)動機或集成起動發(fā)電一體化電機ISG的轉(zhuǎn)矩傳遞給前輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插電式多?；旌蟿恿I車驅(qū)動系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述整車監(jiān)控及控制系統(tǒng)包括電機控制器、電池管理系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)、電控離合器控制器、自動變速器控制器、再生制動控制器，監(jiān)控整車的運行狀況并做出最優(yōu)的控制與預判。
【文檔編號】B60K6/442GK203819018SQ201420213759
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】林歆悠, 馮其高, 張少博, 薛瑞 申請人:福州大學