專(zhuān)利名稱(chēng)：并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)方案主要是發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電池共同驅(qū)動(dòng)整車(chē)。其中發(fā)動(dòng)機(jī)包括汽油機(jī)、柴油機(jī)、天然氣、液化氣、甲醇、乙醇等其它燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；電機(jī)包括A/C交流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、直流永磁等電機(jī)；離合器包括干式、濕式、電控離合器等；耦合器包括齒輪、鏈條、皮帶等；電控變速器包括AMT、AT、CVT等?，F(xiàn)有的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方案由于在車(chē)輛行駛過(guò)程中耦合裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器始終相連，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作的情況下，耦合裝置將帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生“倒拖”；現(xiàn)有混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)方案發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)，動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)耦合器帶動(dòng)空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等附件工作；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)共同工作時(shí)，動(dòng)力經(jīng)過(guò)耦合器帶動(dòng)空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等附件工作；但在純電動(dòng)工況下，由于發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，從而使得傳統(tǒng)的空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等裝置由于無(wú)動(dòng)力輸入而無(wú)法工作，因而必須另外再加一套電動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等附件才能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方案的不足，提供一種并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，使得混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在純電動(dòng)工況下空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等附件仍然能夠正常工作而無(wú)需另加電動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)利用超級(jí)電容提高啟動(dòng)功率、制動(dòng)能量回收效率，從而提高整車(chē)動(dòng)力性能、降低燃油消耗。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括車(chē)輪、主減速器、自動(dòng)機(jī)械變速箱、后離合器、耦合器、單向超越離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置、變速箱液壓泵，電動(dòng)機(jī)、逆變器、電動(dòng)真空泵、電池、直流直流變換器、電池管理器、充電電池、交流直流變換器、超級(jí)電容管理器、超級(jí)電容，其中所述車(chē)輪與主減速器相連，所述后離合器通過(guò)自動(dòng)機(jī)械變速箱與主減速器相連，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端與單向超越離合器的外圈相連，所述單向超越離合器的內(nèi)圈通過(guò)耦合器與電動(dòng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置和變速箱液壓泵相連，所述超級(jí)電容通過(guò)超級(jí)電容管理器和交流直流變換器與電動(dòng)機(jī)相連，所述充電電池通過(guò)電池管理器和逆變器與電動(dòng)機(jī)相連，所述電動(dòng)真空泵通過(guò)電池和直流直流變換器與充電電池相連。
所述并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方法為，采用上述并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)方法包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，混合驅(qū)動(dòng)模式，行車(chē)充電模式，再生制動(dòng)能量回饋模式，停車(chē)充電模式，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式是車(chē)輛的主要驅(qū)動(dòng)模式，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式是輔助驅(qū)動(dòng)模式，輔助動(dòng)力源是充電電池和超級(jí)電容。
(1)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式在起步階段或發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率較低且尾氣排放狀況不佳。因此車(chē)輛起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，單向超越離合器打滑，不傳遞扭矩，避免了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的倒拖，后離合器接合。動(dòng)力流經(jīng)路徑超級(jí)電容充電電池→逆變器→電動(dòng)機(jī)→耦合器→后離合器→機(jī)械式自動(dòng)變速箱→主減速器→車(chē)輪。另一部分動(dòng)力經(jīng)耦合器傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置、變速器液壓泵等附屬部件，保證這些部件在車(chē)輛起動(dòng)后的正常工作。當(dāng)超級(jí)電容電能不足時(shí)，由充電電池提供電能維持電動(dòng)機(jī)的工作，同時(shí)充電電池也通過(guò)逆變器向電動(dòng)真空泵等附屬用電設(shè)備提供電能。超級(jí)電容能夠在短時(shí)間內(nèi)向電動(dòng)機(jī)提供大電流，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大的起動(dòng)扭矩，大大減輕了充電電池的負(fù)荷，延長(zhǎng)了充電電池的壽命。車(chē)輛在起步時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高扭矩，提高了車(chē)輛的起步性能。
(2)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，由整車(chē)控制器控制，車(chē)輛進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，單向超越離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)端的扭矩大于耦合器端的扭矩時(shí)，單向超越離合器接合，后離合器也接合，電動(dòng)機(jī)停止工作。動(dòng)力流經(jīng)的路徑發(fā)動(dòng)機(jī)→單向超越離合器→耦合器→后離合器→機(jī)械式自動(dòng)變速箱→主減速器→車(chē)輪。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳到耦合器后另一部分傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置、變速器液壓泵等附屬部件，使得動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式變化后，這些部件也能正常工作。在此工作模式中，由于采用了整車(chē)控制系統(tǒng)和機(jī)械式自動(dòng)變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在中等負(fù)荷高效率區(qū)，能夠獲得較高的燃油經(jīng)濟(jì)性、較低的排放和平穩(wěn)的駕駛性能。采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，作為車(chē)輛的主要驅(qū)動(dòng)模式，可以避免電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)車(chē)輛高速行駛時(shí)，充電電池的快速損失，提高了車(chē)輛的行駛里程。此時(shí)，充電電池也為電動(dòng)真空泵等附屬用電設(shè)備提供電能。當(dāng)充電電池和超級(jí)電容的電量過(guò)低或電動(dòng)機(jī)不能完成驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，也由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)起動(dòng)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。
(3)混合驅(qū)動(dòng)模式在車(chē)輛急加速或爬坡等需要較大驅(qū)動(dòng)扭矩時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，以滿足車(chē)輛的動(dòng)力要求。此時(shí)單向超越離合器與后離合器均閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力在動(dòng)力耦合器內(nèi)進(jìn)行組合，一部分經(jīng)過(guò)后離合器、機(jī)械式自動(dòng)變速器傳給車(chē)輪以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，另一部分動(dòng)力傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置、變速器液壓泵等附屬部件，保證這些部件的正常工作。超級(jí)電容能夠在短時(shí)間內(nèi)向電動(dòng)機(jī)提供大電流，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大的扭矩，因此電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電能先取自超級(jí)電容。在混合驅(qū)動(dòng)模式中，由充電電池向電動(dòng)真空泵等附屬用電設(shè)備提供電能。
(4)行車(chē)充電模式在車(chē)輛行駛階段，充電電池和超級(jí)電容的電量過(guò)低時(shí)，由整車(chē)控制器控制，發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷工況下工作，電動(dòng)機(jī)變成了發(fā)電機(jī)。動(dòng)力流經(jīng)的路徑發(fā)動(dòng)機(jī)→單向超越離合器→耦合器→后離合器→機(jī)械式自動(dòng)變速箱→主減速器→車(chē)輪；一部分動(dòng)力經(jīng)耦合器后傳給空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置和變速器液壓泵等附屬部件，保證各附屬部件完成工作要求；另一部分帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，給充電電池和超級(jí)電容充電。在行車(chē)充電過(guò)程中，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能也用于電動(dòng)真空泵等附屬用電設(shè)備的工作。當(dāng)充電電池和超級(jí)電容的電量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，行車(chē)充電模式結(jié)束。
(5)再生制動(dòng)能量回饋模式在車(chē)輛制動(dòng)或減速行駛時(shí)，由整車(chē)控制器控制進(jìn)行制動(dòng)能量回饋。單向超越離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)端的扭矩小于耦合器端的扭矩，單向超越離合器打滑，后離合器閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)停止輸出動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)以發(fā)電機(jī)的形式工作，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存到超級(jí)電容和動(dòng)力電池當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回饋。由于超級(jí)電容的電壓等級(jí)小于充電電池，因此在充電時(shí)，先給超級(jí)電容充電，然后再給充電電池充電。在此工作模式中，部分動(dòng)力從耦合器傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置、變速器液壓泵等附屬部件。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能有部分通過(guò)逆變器傳給電動(dòng)真空泵等附屬用電設(shè)備。
(6)停車(chē)充電模式車(chē)輛在停車(chē)時(shí)，若充電電池與超級(jí)電容的電量過(guò)低，可以進(jìn)行停車(chē)充電模式，此時(shí)單向超越離合器閉合，后離合器斷開(kāi)，動(dòng)力流經(jīng)的路徑發(fā)動(dòng)機(jī)→單向超越離合器→耦合器→發(fā)電機(jī)→超級(jí)電容動(dòng)力電池；同時(shí)另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置、AMT液壓泵等附屬部件。當(dāng)充電電池和超級(jí)電容的電量達(dá)到要求后，停車(chē)充電模式結(jié)束。在此模式中，由充電電池向電動(dòng)真空泵等附屬用電設(shè)備提供電能。
由于超級(jí)電容具有在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速充電的特性，作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述超級(jí)電容15的電壓等級(jí)小于充電電池12的電壓等級(jí)。因此在充電過(guò)程中先給超級(jí)電容充電。
與現(xiàn)有相比，本發(fā)明的并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下顯著效果該驅(qū)動(dòng)方案保持了發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械連接，整車(chē)的動(dòng)力性能容易得到保證，而且能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低油耗、高效率和低污染的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)通過(guò)齒輪及單向超越離合器相連，其中單向超越離合器的外圈與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端相連，單向超越離合器的內(nèi)圈與電機(jī)輸出端相連，當(dāng)外圈的扭矩大于內(nèi)圈的扭矩時(shí)，單向超越離合器處于接合狀態(tài)，傳遞扭矩；外圈的扭矩小于內(nèi)圈的扭矩時(shí)，單向超越離合器處于打滑狀態(tài)，不能傳遞扭矩，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)，降低不必要的能量損耗，避免對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的倒拖現(xiàn)象，且這種降耗方式不需另加電控裝置，方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由超級(jí)電容和動(dòng)力電池共同作用，由于超級(jí)電容能夠在短時(shí)間內(nèi)接受或放出大電流的特性，在車(chē)輛起步、加速和爬坡等需要大扭矩的工況時(shí)，首先由超級(jí)電容提供動(dòng)力，后由動(dòng)力電池提供動(dòng)力，有效地提供了啟動(dòng)所需的功率；同時(shí)，制動(dòng)時(shí)盡可能回收最多的能量，回饋電能首先返回超級(jí)電容，然后再逐漸對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電。且由于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方案中，超級(jí)電容和動(dòng)力電池的工作電壓區(qū)間不同，因而不會(huì)產(chǎn)生超級(jí)電容中電能向動(dòng)力電池的倒竄。
該驅(qū)動(dòng)方案的動(dòng)力耦合裝置在停車(chē)工況下，仍可通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)空調(diào)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等附件進(jìn)行工作，可利用車(chē)輛上現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，無(wú)需另加動(dòng)力裝置，降低制造成本。


圖1是本發(fā)明的并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方案中各零部件位置關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括車(chē)輪20、主減速器1、自動(dòng)機(jī)械變速箱2、后離合器3、耦合器4、單向超越離合器5、發(fā)動(dòng)機(jī)16、空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速箱液壓泵19，其中所述車(chē)輪20與主減速器1相連，所述后離合器3通過(guò)自動(dòng)機(jī)械變速箱2與主減速器1相連，其特征在于還包括電動(dòng)機(jī)6、逆變器7、電動(dòng)真空泵8、電池9、直流直流變換器10、電池管理器11、充電電池12、交流直流變換器13、超級(jí)電容管理器14、超級(jí)電容15，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)16的輸出端與單向超越離合器5的外圈相連，所述單向超越離合器5的內(nèi)圈通過(guò)耦合器4與電動(dòng)機(jī)6、空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18和變速箱液壓泵19相連，所述超級(jí)電容15通過(guò)超級(jí)電容管理器14和交流直流變換器13與電動(dòng)機(jī)6相連，所述充電電池通過(guò)電池管理器11和逆變器7與電動(dòng)機(jī)6相連，所述電動(dòng)真空泵8通過(guò)電池9和直流直流變換器10與充電電池相連，超級(jí)電容的電壓等級(jí)266V小于充電電池的電壓等級(jí)336V，所述充電電池12選擇鎳氫N(xiāo)i-MH電池。
其中主減速器1是汽車(chē)傳動(dòng)系中降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件；自動(dòng)機(jī)械變速箱2將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞到傳動(dòng)裝置；后離合器3保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，便于換檔防止傳動(dòng)系過(guò)載；耦合器4將多種動(dòng)力進(jìn)行耦合疊加；單向超越離合器5傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)離合切換；電動(dòng)機(jī)6.提供汽車(chē)的起步動(dòng)力及行駛過(guò)程中的部分動(dòng)力；逆變器7將直流電轉(zhuǎn)換為交流的一種電源轉(zhuǎn)換器；電動(dòng)真空泵8增加冷車(chē)啟動(dòng)后高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)車(chē)輛真空助力器的真空度，提高真空助力的能力，確保冷車(chē)時(shí)的行車(chē)安全；24V電池9傳統(tǒng)低壓電路動(dòng)力源；直流直流變換器10用于直流變換；電池管理器11對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行管理；充電電池12提供汽車(chē)行駛所需動(dòng)力，同時(shí)將多余動(dòng)力進(jìn)行存儲(chǔ)；交流直流變換器13用于交流直流變換；超級(jí)電容管理器14對(duì)超級(jí)電容系統(tǒng)進(jìn)行管理；超級(jí)電容15提供汽車(chē)起步所需動(dòng)力，同時(shí)將多余動(dòng)力進(jìn)行存儲(chǔ)；發(fā)動(dòng)機(jī)16提供汽車(chē)正常行駛所需動(dòng)力；空調(diào)壓縮機(jī)17輸送和壓縮制冷劑蒸汽、保證制冷循環(huán)的正常工作；動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18為轉(zhuǎn)向提供動(dòng)力；變速箱液壓泵19為變速箱執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供液壓。
一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方法，采用上述并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)方法包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，混合驅(qū)動(dòng)模式，行車(chē)充電模式，再生制動(dòng)能量回饋模式，停車(chē)充電模式，其中，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式在車(chē)輛起步階段或動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)6單獨(dú)工作，單向超越離合器5打滑，不傳遞扭矩，避免了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)16的倒拖，后離合器3接合；一部分動(dòng)力通過(guò)以下途徑從超級(jí)電容和充電電池12傳遞給車(chē)輪20超級(jí)電容15和充電電池12→逆變器7→電動(dòng)機(jī)6→耦合器4→后離合器3→機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT2→主減速器1→車(chē)輪20；同時(shí)，另一部分動(dòng)力通過(guò)以下途徑從超級(jí)電容15和充電電池12傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19超級(jí)電容15和充電電池12→逆變器7→電動(dòng)機(jī)6→耦合器4→空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19，保證空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19在車(chē)輛起動(dòng)后的正常工作。當(dāng)超級(jí)電容電能不足時(shí)，由充電電池12提供電能維持電動(dòng)機(jī)的工作，同時(shí)，充電電池12通過(guò)直流直流變換器10、24V電池向電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備提供電能。超級(jí)電容15能夠在短時(shí)間內(nèi)向電動(dòng)機(jī)6提供大電流，使電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生大的起動(dòng)扭矩，大大減輕了充電電池12的負(fù)荷，延長(zhǎng)了充電電池12的壽命。車(chē)輛在起步時(shí)，電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生的高扭矩提高了車(chē)輛的起步性能。
發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)車(chē)輛啟動(dòng)后驅(qū)動(dòng)扭矩達(dá)到設(shè)定值之時(shí)，由整車(chē)控制器控制，發(fā)動(dòng)機(jī)16單獨(dú)工作，單向超越離合器5位于發(fā)動(dòng)機(jī)16一端的扭矩大于單向超越離合器5位于耦合器4一端的扭矩時(shí)，單向超越離合器5接合，后離合器3也接合，電動(dòng)機(jī)6停止工作；一部分動(dòng)力通過(guò)以下途徑驅(qū)動(dòng)車(chē)輪20發(fā)動(dòng)機(jī)16→單向超越離合器5→耦合器4→后離合器3→機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT2→主減速器1→車(chē)輪20；同時(shí)，另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器4從發(fā)動(dòng)機(jī)16傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19，使得空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式變化后仍能正常工作。此時(shí)，充電電池也為電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備提供電能。當(dāng)充電電池12和超級(jí)電容15的電量過(guò)低或電動(dòng)機(jī)不能完成驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，也由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)起動(dòng)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。在此工作模式中，由于采用了整車(chē)控制系統(tǒng)和機(jī)械式自動(dòng)變速器2，發(fā)動(dòng)機(jī)16工作在中等負(fù)荷高效率區(qū)，能夠獲得較高的燃油經(jīng)濟(jì)性、較低的排放和平穩(wěn)的駕駛性能。采用發(fā)動(dòng)機(jī)16單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，作為車(chē)輛的主要驅(qū)動(dòng)模式，可以避免電動(dòng)機(jī)6在驅(qū)動(dòng)車(chē)輛高速行駛時(shí)，充電電池12的快速損失，提高了車(chē)輛的行駛里程。
混合驅(qū)動(dòng)模式在車(chē)輛急加速或爬坡等需要較大驅(qū)動(dòng)扭矩時(shí)，為了滿足車(chē)輛的動(dòng)力要求，發(fā)動(dòng)機(jī)16和電動(dòng)機(jī)6共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，單向超越離合器5與后離合器3均閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)16與電動(dòng)機(jī)6發(fā)出的動(dòng)力在耦合器4內(nèi)進(jìn)行組合，一部分動(dòng)力經(jīng)過(guò)后離合器3、機(jī)械式自動(dòng)變速器2傳給車(chē)輪20以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器4傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19，保證空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵19正常工作。超級(jí)電容15能夠在短時(shí)間內(nèi)向電動(dòng)機(jī)6提供大電流，使電動(dòng)機(jī)6產(chǎn)生大的扭矩，因此電動(dòng)機(jī)6驅(qū)動(dòng)所需的電能先取自超級(jí)電容15。在混合驅(qū)動(dòng)模式中，充電電池12通過(guò)直流直流變換器10、24V電池向電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備提供電能。
行車(chē)充電模式在車(chē)輛行駛過(guò)程中，當(dāng)充電電池12和超級(jí)電容15的電量過(guò)低時(shí)，由整車(chē)控制器控制，發(fā)動(dòng)機(jī)16在高負(fù)荷工況下工作，電動(dòng)機(jī)6起發(fā)電作用。一部分動(dòng)力通過(guò)以下途徑驅(qū)動(dòng)車(chē)輪發(fā)動(dòng)機(jī)→單向超越離合器→耦合器→后離合器→機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT→主減速器→車(chē)輪；一部分動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)耦合器傳給空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18和變速器液壓泵，保證空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18和變速器液壓泵19完成工作要求；另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器4帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)6工作，給充電電池12和超級(jí)電容15充電。由于超級(jí)電容具有在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速充電的特性，而且本方案設(shè)定超級(jí)電容的電壓等級(jí)266V小于動(dòng)力電池的電壓等級(jí)336V，因此在充電過(guò)程中先給超級(jí)電容充電。在行車(chē)充電過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)6發(fā)出的電能通過(guò)以下途徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備的工作電動(dòng)機(jī)6→逆變器7→電池管理器11→充電電池12→直流直流變換器10→24V電池→電動(dòng)真空泵8。當(dāng)充電電池12和超級(jí)電容15的電量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，行車(chē)充電模式結(jié)束。在此工作模式中，充電電池12通過(guò)直流直流變換器10、24V電池向電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備提供電能。
再生制動(dòng)能量回饋模式在車(chē)輛制動(dòng)或減速行駛時(shí)，由整車(chē)控制器控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)能量回饋單向超越離合器5位于發(fā)動(dòng)機(jī)16一端的扭矩小于單向超越離合器5位于耦合器4一端的扭矩，單向超越離合器5打滑，后離合器3閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)16停止輸出動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)6以發(fā)電機(jī)16的形式工作，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存到超級(jí)電容15和充電電池12當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回饋。在此工作模式中，充電電池12通過(guò)直流直流變換器10、24V電池向電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備提供電能。
停車(chē)充電模式車(chē)輛停止行駛后，若充電電池12與超級(jí)電容15的電量過(guò)低，可以進(jìn)行停車(chē)充電模式，此時(shí)單向超越離合器5閉合，后離合器3斷開(kāi)，對(duì)超級(jí)電容15和充電電池12進(jìn)行充電，同時(shí)一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器4傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)17、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置18、變速器液壓泵。在此工作模式中，充電電池12通過(guò)直流直流變換器10、24V電池向電動(dòng)真空泵8等附屬用電設(shè)備提供電能。
由于超級(jí)電容15的電壓等級(jí)小于充電電池12，因此在充電時(shí)，先給超級(jí)電容15充電，然后再給充電電池12充電。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括車(chē)輪(20)、主減速器(1)、自動(dòng)機(jī)械變速箱(2)、后離合器(3)、耦合器(4)、單向超越離合器(5)、發(fā)動(dòng)機(jī)(16)、空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)、變速箱液壓泵(19)，其中所述車(chē)輪(20)與主減速器(1)相連，所述后離合器(3)通過(guò)自動(dòng)機(jī)械變速箱(2)與主減速器(1)相連，其特征在于還包括電動(dòng)機(jī)(6)、逆變器(7)、電動(dòng)真空泵(8)、電池(9)、直流直流變換器(10)、電池管理器(11)、充電電池(12)、交流直流變換器(13)、超級(jí)電容管理器(14)、超級(jí)電容(15)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)(16)的輸出端與單向超越離合器(5)的外圈相連，所述單向超越離合器(5)的內(nèi)圈通過(guò)耦合器(4)與電動(dòng)機(jī)(6)、空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)和變速箱液壓泵(19)相連，所述超級(jí)電容(15)通過(guò)超級(jí)電容管理器(14)和交流直流變換器(13)與電動(dòng)機(jī)(6)相連，所述充電電池通過(guò)電池管理器(11)和逆變器(7)與電動(dòng)機(jī)(6)相連，所述電動(dòng)真空泵(8)通過(guò)電池(9)和直流直流變換器(10)與充電電池相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述超級(jí)電容(15)的電壓等級(jí)小于充電電池(12)的電壓等級(jí)。
3.一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)方法包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，混合驅(qū)動(dòng)模式，行車(chē)充電模式，再生制動(dòng)能量回饋模式，停車(chē)充電模式，其中，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式為，在車(chē)輛起步階段或電動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)(6)單獨(dú)工作，單向超越離合器(5)打滑，不傳遞扭矩，后離合器(3)接合；一部分動(dòng)力從超級(jí)電容(15)和充電電池(12)傳遞給車(chē)輪(20)，同時(shí)，另一部分動(dòng)力從超級(jí)電容(15)和充電電池(12)傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)、變速器液壓泵(19)，當(dāng)超級(jí)電容電能不足時(shí)，由充電電池(12)提供電能維持電動(dòng)機(jī)的工作，同時(shí)，充電電池(12)通過(guò)直流直流變換器(10)、電池向電動(dòng)真空泵(8)設(shè)備提供電能；所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式為，當(dāng)車(chē)輛啟動(dòng)后驅(qū)動(dòng)扭矩達(dá)到設(shè)定值之時(shí)，單向超越離合器(5)位于發(fā)動(dòng)機(jī)(16)一端的扭矩大于單向超越離合器(5)位于耦合器(4)一端的扭矩，單向超越離合器(5)接合，后離合器(3)也接合，電動(dòng)機(jī)(6)停止工作；發(fā)動(dòng)機(jī)(16)單獨(dú)工作，一部分動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輪(20)，同時(shí)，另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器(4)從發(fā)動(dòng)機(jī)(16)傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)、變速器液壓泵(19)；此時(shí)，充電電池(12)也為電動(dòng)真空泵(8)提供電能，當(dāng)充電電池(12)和超級(jí)電容(15)的電量過(guò)低或電動(dòng)機(jī)(6)不能完成驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)(16)單獨(dú)起動(dòng)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輛；所述混合驅(qū)動(dòng)模式為，當(dāng)車(chē)輛需要較大驅(qū)動(dòng)扭矩時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)(16)和電動(dòng)機(jī)(6)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，單向超越離合器5與后離合器3均閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)(16)與電動(dòng)機(jī)(6)發(fā)出的動(dòng)力在耦合器(4)內(nèi)進(jìn)行組合，一部分動(dòng)力經(jīng)過(guò)后離合器(3)、機(jī)械式自動(dòng)變速器(2)傳給車(chē)輪(20)以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器(4)傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)、變速器液壓泵(19)，此時(shí)充電電池(12)通過(guò)直流直流變換器(10)、電池向電動(dòng)真空泵(8)提供電能；所述行車(chē)充電模式為，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，當(dāng)充電電池(12)和超級(jí)電容(15)的電量過(guò)低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)(16)在高負(fù)荷工況下工作，由電動(dòng)機(jī)(6)發(fā)電，一部分動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，另一部分動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)耦合器傳給空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)和變速器液壓泵(19)，另一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器(4)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)(6)工作，對(duì)充電電池(12)和超級(jí)電容(15)充電，電動(dòng)機(jī)(6)發(fā)出的電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)真空泵(8)設(shè)備工作，當(dāng)充電電池(12)和超級(jí)電容(15)的電量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，行車(chē)充電模式結(jié)束；所述再生制動(dòng)能量回饋模式為，在車(chē)輛制動(dòng)或減速行駛時(shí)，單向超越離合器(5)位于發(fā)動(dòng)機(jī)(16)一端的扭矩小于單向超越離合器(5)位于耦合器(4)一端的扭矩，單向超越離合器(5)打滑，后離合器(3)閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)(16)停止輸出動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)(6)以發(fā)電機(jī)(16)的形式工作，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存到超級(jí)電容(15)和充電電池(12)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量的回饋；所述停車(chē)充電模式為，車(chē)輛停止行駛后，若充電電池(12)與超級(jí)電容(15)的電量過(guò)低，可以進(jìn)行停車(chē)充電模式，此時(shí)單向超越離合器(5)閉合，后離合器(3)斷開(kāi)，對(duì)超級(jí)電容(15)和充電電池(12)進(jìn)行充電，同時(shí)一部分動(dòng)力通過(guò)耦合器(4)傳遞給空調(diào)壓縮機(jī)(17)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(18)、變速器液壓泵(19)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)通過(guò)齒輪及單向超越離合器相連，其中單向超越離合器的外圈與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端相連，單向超越離合器的內(nèi)圈與電機(jī)輸出端相連，當(dāng)外圈的扭矩大于內(nèi)圈的扭矩時(shí)，單向超越離合器處于接合狀態(tài)，傳遞扭矩；外圈的扭矩小于內(nèi)圈的扭矩時(shí)，單向超越離合器處于打滑狀態(tài)。所述驅(qū)動(dòng)方法包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，混合驅(qū)動(dòng)模式，行車(chē)充電模式，再生制動(dòng)能量回饋模式，停車(chē)充電模式。該驅(qū)動(dòng)方案保持了發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械連接，整車(chē)的動(dòng)力性能容易得到保證，而且能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低油耗、高效率和低污染的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B60L11/00GK1647966SQ20051002371
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者沈劍平, 羅思東, 孫振華, 殷承良, 高雪峰, 徐華, 徐順余, 李斌, 蘭志波, 石常青, 魯連軍, 黃援軍, 高海鷗 申請(qǐng)人:上海汽車(chē)工業(yè)(集團(tuán))總公司汽車(chē)工程研究院, 上海交通大學(xué)