專利名稱：一種插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力汽車領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種插電式混合動力四驅(qū) 汽車的動力總成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在純電動汽車產(chǎn)業(yè)化之前，混合動力汽車是一種既能滿足節(jié)能環(huán)保，又能實現(xiàn)大 規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的車型?；旌蟿恿ζ嚫鶕?jù)對電能的依賴程度分成三類即，輕度混合型、中度 混合型和強混合型。目前，在諸多混合動力車型中，強混合型混合動力電動汽車(full hybrid electric vehicle)是將混合動力汽車過渡到純電動汽車發(fā)展中采用的車型之一。所述強混合型混合動力電動汽車是指電動機的額定功率與發(fā)動機的額定功率比 大于40%，所述車型可以以發(fā)動機和/或電動機為動力源，獨立或共同驅(qū)動車輛。例如，在 低速、起步和倒車時能夠純電動行駛，而在加速和爬坡時發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動車輛。對于需要在山路或不平整的公路駕駛車輛的人們來說，四驅(qū)車型更為適宜。但是， 在強混合型混合動力電動汽車中，四驅(qū)混合動力的驅(qū)動模式具有復(fù)雜性高和系統(tǒng)集成度高 的特點。該特點使四驅(qū)混合動力車不僅存在加工制造復(fù)雜程度高的問題，而且存在加工成 本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了克服上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種插電式混合動力四驅(qū)汽車 的動力總成系統(tǒng)，其與現(xiàn)有技術(shù)中的四驅(qū)混合動力車型相比，具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，使安裝 有本發(fā)明的汽車的動力總成系統(tǒng)的汽車在整車控制和系統(tǒng)集成方面更適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 通過提供本發(fā)明的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)，可克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)，包括前 軸驅(qū)動總成，其主要包括發(fā)動機、變速箱和前軸電機，所述前軸電機與發(fā)動機相聯(lián)接；后軸 驅(qū)動總成，其主要包括后軸減速器和聯(lián)接在所述后軸減速器上的后軸電機；以及高壓動力 電池，其受到電池管理系統(tǒng)的控制，并且分別通過第一逆變器和第二逆變器與所述前軸電 機和所述后軸電機聯(lián)接，以用于在汽車不同工況下供電或充電。優(yōu)選地，所述前軸電機為ISG電機，所述后軸電機為大功率電機，所述前軸電機和 后軸電機分別連接有各自的電機控制器。本發(fā)明插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)還包括混合動力控制器。所述混 合動力控制器與整車總線相聯(lián)接，用于控制所述發(fā)動機和前軸電機之間的扭矩分配、控制 所述變速箱而實現(xiàn)換擋控制、對四驅(qū)模式下實施穩(wěn)定性控制、以及制動能量回收。本發(fā)明插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)的整車總線還聯(lián)接有電子穩(wěn)定 程序和車身儀表控制器。
在本發(fā)明中，所述高壓動力電池還連接有高低壓轉(zhuǎn)換器和充電器，所述高低壓轉(zhuǎn) 換器用于對整車常規(guī)電器供電的蓄電池供電，所述充電器可與外部電源相連接。采用本發(fā)明的汽車動力系統(tǒng)，在汽車處于純電動模式下，所述高壓動力電池在所 述電池管理系統(tǒng)的控制下通過所述第二逆變器僅對所述后軸電機供電，使得所述后軸電機 帶動所述后軸減速器驅(qū)動整個汽車。此外，在汽車處于前軸驅(qū)動的油電混合模式下，高壓動力電池在下述工況下供 電 在汽車啟動時，所述高壓動力電池通過所述第一逆變器為所述前軸電機供電，使 得所述前軸電機帶動所述發(fā)動機轉(zhuǎn)動，并且當(dāng)所述發(fā)動機達到怠速轉(zhuǎn)速后，所述發(fā)動機在 其發(fā)動機管理系統(tǒng)的控制下噴油點火；以及·在汽車處于加速和大負荷、駕駛員的請求扭矩超過當(dāng)前油門下發(fā)動機最大負荷 時工況時，所述高壓動力電池通過所述第一逆變器為所述前軸電機供電，并且協(xié)同所述發(fā) 動機帶動所述變速箱驅(qū)動整車。同時，汽車在處于前軸驅(qū)動的油電混合模式下，高壓動力電池在下述工況下充 電·在汽車等速巡航工況以及電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到高壓動力電池的電量不足的情況 下，所述發(fā)動機在驅(qū)動整車的同時帶動所述前軸電機發(fā)電，并且將電能通過所述第一逆變 器為所述高壓動力電池充電；以及·在汽車制動減速的工況下，通過所述混合動力控制器適時控制所述前軸電機發(fā) 電，并且將電能通過所述第一逆變器為所述高壓動力電池充電。此外，在汽車處于四驅(qū)模式下，所述高壓動力電池通過所述第二逆變器為所述后 軸電機供電，使得所述后軸電機帶動所述后軸減速器而驅(qū)動后軸，同時所述發(fā)動機通過所 述變速箱驅(qū)動前軸。在所述四驅(qū)模式下，當(dāng)駕駛員請求扭矩超過所述后軸電機和所述發(fā)動 機的最大扭矩時，所述高壓動力電池還通過所述第一逆變器為所述前軸電機供電，使得所 述前軸電機和所述發(fā)動機協(xié)同帶動所述變速箱驅(qū)動整車。應(yīng)當(dāng)理解的是，對于發(fā)明，無論前面的概述還是下面的詳細說明都是范例和說明 性的，旨在對所主張的本發(fā)明提供說明，而非對本發(fā)明的保護范圍進行限制。


附圖提供對本發(fā)明更進一步的理解，并入并組成本申請的一部分。本發(fā)明的具體 實施例與說明書一起用以闡明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點。在附圖中圖1示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)方 框圖；圖2示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的前 軸驅(qū)動總成示意性俯視圖；圖3示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的后 軸驅(qū)動總成示意性俯視圖；圖4示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的安 裝在車身上的后軸驅(qū)動總成示意性俯視圖；以及
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圖5示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的安 裝在后備箱前方的高壓動力電池的示意性俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容作進一步詳細描述。本文中所提到插電式混合動力車輛是指車輛上所配置的動力電池可以通外接電 源進行充電的車輛。圖1示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)方 框圖。圖1中，BMS是電池管理系統(tǒng)，EMS是發(fā)動機管理系統(tǒng)，DC/DC是高低壓轉(zhuǎn)換器，MCU是 電機控制器，TCU是自動變速箱控制器，HCU是混合動力控制器，ESP是電子穩(wěn)定程序，ICU/ ISU是車身儀表控制器，整車CAN是整車總線。在圖1中，本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)包 括前軸驅(qū)動總成，其主要包括發(fā)動機、變速箱和作為前軸電機的ISGantegrated Started Generator)電機，其中ISG電機與發(fā)動機相聯(lián)接；后軸驅(qū)動總成，其主要包括后軸減速器和 聯(lián)接在所述后軸減速器上的后軸電機；以及高壓動力電池，其受到電池管理系統(tǒng)(BMS)的 控制，并且分別通過第一逆變器和第二逆變器與前軸電機和后軸電機聯(lián)接，以用于在汽車 不同工況下供電或充電。本發(fā)明所采用的ISG電機主要具有自動起停功能和功率補償功能，下面簡單說明 ISG電機所具有的上述兩個功能。對于ISG電機所具有的自動起停功能，表現(xiàn)在下述情況通常，傳統(tǒng)車輛的發(fā)動機 在起動時的起動轉(zhuǎn)速例如為200r/min，而ISG電機可在短時間內(nèi)(例如，加速時間為0. 1 0.2秒)將發(fā)動機加速至怠速轉(zhuǎn)速例如800r/min，然后發(fā)動機才開始進行燃燒過程。這樣， 通過ISG電機的高轉(zhuǎn)速電起動，不僅降低了發(fā)動機起動時的燃料消耗，而且還降低了排放。ISG電機所具有的功率補償功能表現(xiàn)在下述情形通常，發(fā)動機在低速大負荷時 具有低的燃油經(jīng)濟性和高排放，而ISG電機可以在發(fā)動機低速且大負荷的工況下給發(fā)動機 提供一部分輔助功率，從而提高低速時發(fā)動機的動力性能。通常，ISG電機直接安裝在發(fā)動機的曲軸輸出端。作為另一種方式，發(fā)動機前端通 過采用皮帶傳動機構(gòu)將ISG電機和發(fā)動機聯(lián)結(jié)起來。在本發(fā)明中ISG電機可采用上述兩種 方式與發(fā)動機聯(lián)接。在本發(fā)明中后軸電機為大功率電機，用于在純電模式和四驅(qū)模式中帶動后軸減速 器，從而驅(qū)動后軸。前軸電機和后軸電機分別連接有各自的電機控制器(MCU)。本發(fā)明所采 用的大功率電機是指峰值功率為30KW的電機。通常，發(fā)動機還連接有發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)，用于對發(fā)動機進行例如點火、噴油 等運行控制。本發(fā)明插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)還包括混合動力控制器(HCU)。 所述混合動力控制器與整車總線(整車CAN)相聯(lián)接，用于控制發(fā)動機和前軸電機之間的扭 矩分配、控制變速箱而實現(xiàn)換擋控制、對四驅(qū)模式下實施穩(wěn)定性控制、以及制動能量回收。 在整車總線上還聯(lián)接有電子穩(wěn)定程序(ESP)和車身儀表控制器(ICU/ISU)。為了對高壓動力電池充電，其連接有充電器，所述充電器可與外部電源接通。同時，為了將高壓動力電池的電能供應(yīng)至車輛上的常規(guī)電器，因而，在高壓動力電池上連接有 高低壓轉(zhuǎn)換器(DC/DC)。所述高低壓轉(zhuǎn)換器用于對整車常規(guī)電器供電的小蓄電池(例如電 壓為12V)供電。在本發(fā)明中，高壓動力電池可采用電壓為的高壓電池。因此，高壓動力電池在經(jīng)過充電器充電后，可在不同工況下將其電能傳輸給前軸 電機和/或后軸電機的電機控制器，并且最終將電能分別傳輸至前軸電機和/或后軸電機， 從而實現(xiàn)高壓電能的傳輸。同時，高壓動力電池在經(jīng)過充電器充電后，可通過高低壓轉(zhuǎn)換器將高壓轉(zhuǎn)換為車 輛常規(guī)電器所適用的低電壓，并將低電壓傳輸至車輛常規(guī)電器，從而實現(xiàn)低壓電能的傳輸。高壓動力電池的充放電管理均有電池管理系統(tǒng)(BMS)控制，以保證高壓動力電池 均衡充電/放電。參照圖1，詳細說明本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成 系統(tǒng)的動力傳動模式。所述動力傳動模式包括純電動模式、前軸驅(qū)動的油電混合模式、以 及四驅(qū)模式。1)在汽車處于純電動模式下，高壓動力電池在電池管理器的控制下通過第二逆變 器僅對后軸電機供電，使得后軸電機帶動后軸減速器驅(qū)動整個汽車。2)在汽車處于前軸參與驅(qū)動的油電混合模式下，高壓動力電池在下述工況下供 電·在汽車啟動時，高壓動力電池通過第一逆變器為作為前軸電機的ISG電機供電， 使得ISG電機帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動，并且當(dāng)發(fā)動機達到怠速轉(zhuǎn)速后，發(fā)動機在發(fā)動機管理系統(tǒng) (EMS)的控制下噴油點火。通過此方式，可以在快速啟動發(fā)動機的同時達到節(jié)省汽油的目 的?！ぴ谄嚰铀俸吞幱诖筘摵?、駕駛員的請求扭矩超過當(dāng)前油門下發(fā)動機最大負荷 時，高壓動力電池通過第一逆變器為ISG電機供電，協(xié)同發(fā)動機帶動變速箱驅(qū)動整車。在處于前軸驅(qū)動的油電混合模式下，高壓動力電池在下述工況下充電·在汽車等速巡航工況下，發(fā)動機在驅(qū)動整車的同時帶動ISG電機發(fā)電，并且將電 能通過第一逆變器為高壓動力電池充電，從而將電能儲存在高壓動力電池中?！ぴ谄嚋p速、制動工況下，整車通過電子穩(wěn)定程序ESP檢測車速等參數(shù)，并且通 過混合動力控制器適時控制ISG電機發(fā)電，并且將電能通過第一逆變器為高壓動力電池充 電，從而將電能儲存在高壓動力電池中?！ぴ谄囂幱诘∷俟r下，當(dāng)車速降為零時，駕駛員掛空擋而斷開發(fā)動機和傳動系 的動力傳動，此時，若混合動力控制器(HCU)檢測到高壓動力電池饋電，則控制發(fā)動機轉(zhuǎn)動 并給高壓動力電池充電；否則，混合動力控制器(HCU)控制發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)停止燃油 噴射，使發(fā)動機怠速并且停機。3)在汽車處于四驅(qū)模式下，高壓動力電池通過第二逆變器為后軸電機供電，使得 后軸電機帶動后軸減速器而驅(qū)動后軸，同時發(fā)動機通過變速箱驅(qū)動前軸。當(dāng)駕駛員請求扭矩超過后軸電機和發(fā)動機的最大扭矩時，所述高壓動力電池通過 所述第一逆變器為前軸電機供電，使得前軸電機和發(fā)動機協(xié)同帶動變速箱驅(qū)動整車。圖2示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的前 軸驅(qū)動總成示意性俯視圖。在圖中，具體地示出了本發(fā)明的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的前軸驅(qū)動中各部件的布置方式。如圖2所示，前軸驅(qū)動總成主要包括發(fā)動機1、 ISG電機3、以及變速箱2 (含離合器)。所述前軸驅(qū)動總成以下述方式安裝在車架上ISG 電機3和發(fā)動機1以及變速箱2通過螺栓連接，并且通過車架的左縱梁M上的左懸置4、右 縱梁25上的右懸置5、下橫梁上的前懸置6、以及副車架8上的后懸置7安裝固定在汽車前 艙內(nèi)，從而驅(qū)動前軸。圖3示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的后 軸驅(qū)動總成示意性俯視圖。圖4示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的 動力總成中的安裝在車身上的后軸驅(qū)動總成示意性俯視圖。如圖3、4所示，后軸驅(qū)動總成主要包括后軸電機9和后軸減速器10。所述后軸 驅(qū)動總成以下述方式安裝在車架上即，通過左懸置18和右懸置19固定在車身后地板21 的前橫梁22上，同時通過后懸置20固定在后地板后橫梁23上。后軸驅(qū)動總成通過后左驅(qū) 動軸11和后右驅(qū)動軸12帶動后輪，從而實現(xiàn)后軸驅(qū)動。圖5示出了本發(fā)明示例性實施例的插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成中的安 裝在后備箱前方的高壓動力電池示意性俯視圖。如圖5所示，高壓動力電池沈布置在后備 箱前方的后備胎16的上方，用于為作為前軸電機實例的ISG電機3和后軸電機9提供電能。 高壓動力電池26的輸出端27與所述各電機連接。可以理解的是，上述圖2至圖5所述的前驅(qū)動總成、后驅(qū)動總成以及高壓動力電池 的安裝方式不應(yīng)被限制在上述的具體實施例中。車輛制造商可以根據(jù)不同車型的車架結(jié)構(gòu) 調(diào)整或改變安裝連接方式。因為在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，能夠進行各種修改和變化，因此上述說明中 包含附圖中所示出的所有技術(shù)特征或內(nèi)容應(yīng)該理解為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)，包括前軸驅(qū)動總成，其主要包括 發(fā)動機、變速箱和前軸電機，所述前軸電機與發(fā)動機相聯(lián)接；后軸驅(qū)動總成，其主要包括后 軸減速器和聯(lián)接在所述后軸減速器上的后軸電機；以及高壓動力電池，其受到電池管理器 的控制，并且分別通過第一逆變器和第二逆變器與所述前軸電機和所述后軸電機聯(lián)接，以 用于在汽車不同工況下供電或充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，所述前軸電機為ISG電機，所述 后軸電機為大功率電機，所述前軸電機和后軸電機分別連接有各自的電機控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，還包括混合動力控制器，所述混 合動力控制器與整車總線相聯(lián)接，用于控制所述發(fā)動機和前軸電機之間的扭矩分配、控制 所述變速箱而實現(xiàn)換擋控制、對四驅(qū)模式下實施穩(wěn)定性控制、以及制動能量回收。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，所述整車總線還聯(lián)接有電子穩(wěn) 定程序和車身儀表控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，所述高壓動力電池還連接有高 低壓轉(zhuǎn)換器和充電器，所述高低壓轉(zhuǎn)換器用于對整車常規(guī)電器供電的蓄電池供電，所述充 電器可與外部電源相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，在汽車處于純電動模式下，所述 高壓動力電池在所述電池管理器的控制下通過所述第二逆變器僅對所述后軸電機供電，使 得所述后軸電機帶動所述后軸減速器驅(qū)動整個汽車。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，在汽車處于前軸驅(qū)動的油電混 合模式下，所述高壓動力電池在下述工況下供電1)在汽車啟動時，所述高壓動力電池通過所述第一逆變器為所述前軸電機供電，使得 所述前軸電機帶動所述發(fā)動機轉(zhuǎn)動，并且當(dāng)所述發(fā)動機達到怠速轉(zhuǎn)速后，所述發(fā)動機在其 發(fā)動機管理系統(tǒng)的控制下噴油點火；以及2)在汽車加速和處于大負荷、駕駛員的請求扭矩超過當(dāng)前油門下發(fā)動機最大負荷時工 況時，所述高壓動力電池通過所述第一逆變器為所述前軸電機供電，并且協(xié)同所述發(fā)動機 帶動所述變速箱驅(qū)動整車。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，處于前軸驅(qū)動的油電混合模式 下，所述高壓動力電池在下述工況下充電1)在汽車等速巡航工況以及電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到高壓動力電池的電量不足的情況下， 所述發(fā)動機在驅(qū)動整車的同時帶動所述前軸電機發(fā)電，并且將電能通過所述第一逆變器為 所述高壓動力電池充電；以及2)在汽車制動減速的工況下，通過所述混合動力控制器適時控制所述前軸電機發(fā)電， 并且將電能通過所述第一逆變器為所述高壓動力電池充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，在汽車處于四驅(qū)模式下，所述高 壓動力電池通過所述第二逆變器為所述后軸電機供電，使得所述后軸電機帶動所述后軸減 速器而驅(qū)動后軸，同時所述發(fā)動機通過所述變速箱驅(qū)動前軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車的動力總成系統(tǒng)，其中，當(dāng)駕駛員請求扭矩超過所述后 軸電機和所述發(fā)動機的最大扭矩時，所述高壓動力電池還通過所述第一逆變器為所述前軸 電機供電，使得所述前軸電機和所述發(fā)動機協(xié)同帶動所述變速箱驅(qū)動整車。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)，包括前軸驅(qū)動總成，其主要包括發(fā)動機、變速箱和前軸電機，所述前軸電機與發(fā)動機相聯(lián)接；后軸驅(qū)動總成，其主要包括后軸減速器和聯(lián)接在所述后軸減速器上的后軸電機；以及高壓動力電池，其受到電池管理器的控制，并且分別通過第一逆變器和第二逆變器與所述前軸電機和所述后軸電機聯(lián)接，以用于在汽車不同工況下供電或充電。本發(fā)明插電式混合動力四驅(qū)汽車的動力總成系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，在整車控制和系統(tǒng)集成方面更適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B60K17/34GK102092272SQ20101061212
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者李金鵬 申請人:奇瑞汽車股份有限公司