一種混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直連式混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)，電動機(jī)，變速箱，第一電源，第二電源，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、變速箱依次連接，所述第一電源與所述第二電源通過控制裝置與所述電動機(jī)相連，所述發(fā)動機(jī)與所述電動機(jī)間設(shè)置有離合裝置。本系統(tǒng)的優(yōu)點在于，變速箱無論在純電驅(qū)動模式還是發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式下，都能提供適當(dāng)?shù)淖儽?，使系統(tǒng)純電行駛里程提高，系統(tǒng)能量利用效率更高。
【專利說明】一種混合動力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合動力系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種動力能源協(xié)調(diào)分配，適用于長時間純電動行駛。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球環(huán)境惡化加劇，各國不斷出臺相關(guān)的治理政策，進(jìn)行空氣污染的整治，其中就包括汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化。針對上述情況，傳統(tǒng)汽車無論是在能耗還是在排放方面，都面臨巨大的挑戰(zhàn)?；旌蟿恿囕v作為傳統(tǒng)車型向零排放的純電動車型的過渡，必將得到最廣泛的應(yīng)用?；旌蟿恿ζ囀侵赣蓛煞N或者兩種以上不同類型的動力源聯(lián)合驅(qū)動的車輛，車輛的行駛動力依據(jù)車輛狀態(tài)由單個動力源單獨(dú)或者多個動力源共同提供。曲型的混合動力車輛是混合動力電動汽車，由兩中或者兩種以上不同類型的動力源作為驅(qū)動能源，其中至少有一種能提供電動。 申請人:先前已經(jīng)開發(fā)了多種混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，適應(yīng)不同的工況要求，并且多數(shù)已經(jīng)量產(chǎn)，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，現(xiàn)有的常規(guī)混合動力車型致力于能量自動回收，配置單一電源，利用發(fā)動機(jī)提供的能量進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)油驅(qū)和電驅(qū)雙驅(qū)動，這種能量轉(zhuǎn)化的方式雖然成本較低，但是在能源消耗和排放方面還有很大的改進(jìn)空間。比如，現(xiàn)有常規(guī)混合動力技術(shù)中純電動驅(qū)動行駛里程較低，在行駛工況的大部分還是使用發(fā)動機(jī)驅(qū)動。究其原因，一方面受限于電源存儲電量不足，不能長時間維持車輛純電動行駛；另一方面由于混合動力驅(qū)動系統(tǒng)主要來自于傳統(tǒng)車型，現(xiàn)有成熟的設(shè)計中電動機(jī)只是起到發(fā)動機(jī)驅(qū)動的輔助驅(qū)動，其排布方式以及動力特性都不足以長時間單獨(dú)驅(qū)動車輛，以上兩方面原因在大型混合動力商用車上的體現(xiàn)尤為明顯。為了解決上述混合動力車輛純電行駛里程較低，純電行駛動力不足的問題，本發(fā)明提供了一種全新的混合動力系統(tǒng)設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種直連式混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)，電動機(jī)，變速箱，第一電源，第二電源，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、變速箱依次連接，所述第一電源與所述第二電源通過控制裝置與所述電動機(jī)相連，所述發(fā)動機(jī)與所述電動機(jī)間設(shè)置有離合裝置。
[0004]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述第一電源與所述為超級電容，所述第二電源為動力電池。
[0005]作為本發(fā)明的另一種實施方式，所述電動機(jī)為多相雙繞組電動機(jī)。在此基礎(chǔ)上，在純電驅(qū)動工況下，所述動力電池和/或所述超級電容向所述電動機(jī)提供電能。進(jìn)一步地，在制動能量回收工況下，由所述電動機(jī)回收能量，轉(zhuǎn)化成電能后存儲至超級電容和/或動力電池。
[0006]作為本發(fā)明的雙一種實施方式，所述電動機(jī)為三相交流電機(jī)。在此基礎(chǔ)上，在純電驅(qū)動工況下，所述所述超級電容向所述電動機(jī)提供電能。進(jìn)一步地，在制動能量回收工況下，由所述電動機(jī)回收能量，轉(zhuǎn)化成電能后存儲至超級電容。[0007]所述控制裝置設(shè)置有充電接口，通過該充電接口向動力電池充電。
[0008]所述變速箱為EMT變速箱。
[0009]本發(fā)明混合動力系統(tǒng)特點在于，變速箱無論在純電驅(qū)動模式還是發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式下，都能提供適當(dāng)?shù)淖儽龋瓜到y(tǒng)純電行駛里程提高，系統(tǒng)能量利用效率更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是直連式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的直連式混合動力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]圖1中發(fā)動機(jī)1，電動機(jī)2，變速箱3依次連接，發(fā)動機(jī)I與電動機(jī)2之間設(shè)置有離合裝置4。電動機(jī)2與一控制裝置5相連接。此外，設(shè)置有第一電源6和第二電源7，為電動機(jī)2提供能量。其中第一電源6和第二電源7可以為動力電池和超級電容，或者其它能夠為電動機(jī)提供能量的能量源。在本說明書中，為了描述方便宜，分別以動力電池和超級電容為例進(jìn)行說明該動力系統(tǒng)的工作方式。電動機(jī)2連接于車輪驅(qū)動端，即車輪的驅(qū)動力來自于發(fā)動機(jī)I和/或電動機(jī)2。
[0013]本系統(tǒng)中變速箱3為具有空檔模式的變速箱，優(yōu)選為自動變速箱AMT或半自動變速箱EMT，可以通過電動控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行換檔，實現(xiàn)整個動力系統(tǒng)全自動化電控。變速箱設(shè)置于系統(tǒng)與車輛后橋間，方便為發(fā)動機(jī)和電動機(jī)提供適當(dāng)?shù)淖儽?，使電動機(jī)的體積和質(zhì)量可以有效降低，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。第一電源6和第二電源7分別是具有較大的電荷容量，如動力電池，和較大充放電流電能存儲裝置如超級電容。第一電源6和第二電源7的類別并不限于動力電池和超級電容，也可以是其它與動力電池和超級電容有類似性質(zhì)的電能存儲兀件。
[0014]系統(tǒng)中控制裝置5具有將第一電源6和第二電源7存儲的直流電轉(zhuǎn)化成供電動機(jī)2使用的交流電能的功能，還具有將電動機(jī)2所產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)化成能夠存入第一電源6和第二電源7的直流電的功能?？刂蒲b置5根據(jù)系統(tǒng)需要還可以設(shè)置如電源切換等功能，先擇性地使第一電源6或第二電源7與電動機(jī)關(guān)聯(lián)，提供能量。控制裝置5還可以設(shè)置有充電接口，可以通過充電接口將第一電源6或第二電源7連接至公共電網(wǎng)充電。
[0015]作為本發(fā)明第一個優(yōu)選的實施例，電動機(jī)2為多相雙繞組電動機(jī)，雙繞組分別與第一電源6和第二電源相7關(guān)聯(lián)，其特點是兩繞組可以單獨(dú)或者共同工作。系統(tǒng)根據(jù)工況及駕駛意圖進(jìn)行配置第一電源6與第二電源7的輸出。具體地，以超級電容和動力電池為例，為了充分發(fā)揮兩電源的優(yōu)勢，系統(tǒng)起動時，離合裝置將發(fā)動機(jī)與電動機(jī)脫離，由動力電池向電動機(jī)提供電能，電動機(jī)驅(qū)動車輛起動并以純電動形式行駛。變速箱3可以為系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)淖儽?，協(xié)調(diào)電動機(jī)2的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)更節(jié)能。同等工況下，變速裝置3可以使系統(tǒng)更加節(jié)能，純電行駛里程更長。當(dāng)車速達(dá)到一定值，發(fā)動機(jī)I啟動，離合裝置4將發(fā)動機(jī)I接入系統(tǒng)，由發(fā)動機(jī)I驅(qū)動車輛行駛，此時變速箱3提供適當(dāng)?shù)淖儽?，使發(fā)動機(jī)I盡量工作于其燃油高效區(qū)。電動機(jī)2與發(fā)動機(jī)I同軸設(shè)置，必要時由電動機(jī)提供輔助驅(qū)動力。減速和制動工況下，由電動機(jī)2回收制動能量，控制裝置5將回收的交流電轉(zhuǎn)化成直流電存儲入超級電容。[0016]在本發(fā)明的二個實施例中，電動機(jī)2為常見的三相交流電動機(jī)。電動機(jī)2既可以作為驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛，也可以用作發(fā)電機(jī)進(jìn)行制動能量回收?？刂蒲b置5控制電動機(jī)實現(xiàn)其相應(yīng)的功能?？刂蒲b置5具有控制電動機(jī)工作、向電動機(jī)分配電能以及回收電動機(jī)產(chǎn)生的電能的功能。第一電源與第二電源分別通過控制裝置5為電動機(jī)提供能量。在本實施例中，將第一電源和第二電源分別配置為動力電池和超級電容，二者通過控制裝置5可選擇地與電動機(jī)進(jìn)行能量交換。
[0017]本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)通過以下方式實現(xiàn)混合動力車輛工作:車輛起步時，離合裝置4將發(fā)動機(jī)與電動機(jī)切斷，由超級電容通過控制裝置5向電動機(jī)供電，由電動機(jī)驅(qū)動車輛起步。本模式工作方式的基本設(shè)計思想是由超級電容或動力電池選擇性地向電動機(jī)提供電能。
[0018]當(dāng)車輛滿足發(fā)動機(jī)接入條件時，啟動發(fā)動機(jī)，使發(fā)動機(jī)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速，然后接合離合裝置4，使變速箱3接入預(yù)定檔位，由發(fā)動機(jī)I驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行。滿足發(fā)動機(jī)接入的條件包括以下任意條件:a)當(dāng)前工況能夠滿足發(fā)動機(jī)驅(qū)動時可以使系統(tǒng)運(yùn)行在其發(fā)動機(jī)燃油高效區(qū)；b)動力電池電量不足以繼續(xù)維持車輛純電行駛。
[0019]發(fā)動機(jī)預(yù)定轉(zhuǎn)速確定基于當(dāng)前工況目標(biāo)檔位。即根據(jù)當(dāng)前工況和駕駛員的駕駛意圖等判斷目標(biāo)車速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而確定目標(biāo)檔位，根據(jù)當(dāng)前車速和目標(biāo)檔位變比判斷發(fā)動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，即預(yù)定轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)動機(jī)接近或處于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，由變速箱執(zhí)行完成目標(biāo)檔位接入。換檔時，執(zhí)行上述類似操作。例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)由一檔換至二檔時，首先將離合裝置打開，使發(fā)動機(jī)與車輛驅(qū)動端脫離，必要時由第二電動機(jī)提供動力維持車輛當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。通過二檔的變比計算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速至預(yù)定轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動機(jī)接近或處于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，變速箱執(zhí)行接入二檔。
[0020]作為本發(fā)明的另一個方面，可以設(shè)定車輛起步時，首先檢測超級電容電量是否足夠使電動機(jī)起動，若足夠，由控制裝置控制超級電容接入，向電動機(jī)提供電能。同時實時檢測超級電容電量，若超級電容電量不足，則由控制裝置控制動力電池代替超級電容接入，持續(xù)為電動機(jī)供電。在制動時，則電動機(jī)回收制動能量，通過這樣控制的好處在于，車輛起步時可以利用超級電容較高的功率密度，能較好地滿足車輛在起動、加速、爬坡時對功率的需求，減少在上述工況下動力電池的使用頻率，減少大電流充放電對電池的傷害，延長電池的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種直連式混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)(I)，電動機(jī)(2),變速箱(3),第一電源(6),第二電源(7)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)(I)、電動機(jī)(2)、變速箱(3)依次連接，所述第一電源(6 )與所述第二電源(7 )通過控制裝置(5 )與所述電動機(jī)(2 )相連，所述發(fā)動機(jī)(I)與所述電動機(jī)(2)間設(shè)置有離合裝置(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電源(6)與所述為超級電容，所述第二電源(7 )為動力電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機(jī)(2)為多相雙繞組電動機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，在純電驅(qū)動工況下，所述動力電池和/或所述超級電容向所述電動機(jī)(2)提供電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，在制動能量回收工況下，由所述電動機(jī)(2)回收能量,轉(zhuǎn)化成電能后存儲至超級電容和/或動力電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機(jī)(2)為三相交流電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，在純電驅(qū)動工況下，所述超級電容向所述電動機(jī)提供電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，在制動能量回收工況下，由所述電動機(jī)回收能量，轉(zhuǎn)化成電能后存儲至超級電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置設(shè)置有充電接口，通過該充電接口向動力電池充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直連式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱為EMT變速箱。
【文檔編號】B60K6/28GK103818228SQ201410103711
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】趙建虎, 章紫星 申請人:天津市松正電動汽車技術(shù)股份有限公司