專利名稱：帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，是一種帶行星輪系的 增程式(Range Extender, RE)混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，屬于混合動力汽車動力系統(tǒng)構 型技術領域。
背景技術：
隨著電動汽車技術的進步，尤其是電池技術進步，以及排放法規(guī)的日益完善，民間 和政府部門對電動汽車商業(yè)化的期待與日俱增。然而，混合動力的復雜性和高成本，以及純 電動汽車的續(xù)駛里程和高成本，始終是電動汽車商業(yè)化的障礙。為了克服上述障礙，加速電 動汽車商業(yè)化進程，同時最大限度的改善整車燃油經(jīng)濟性和排放，一種用于滿足大部分用 戶需求的新型電動汽車——增程式混合動力汽車進入了人們的視野。增程式混合動力汽車針對的目標市場更加細化，其開發(fā)思想是，以私家車使用習 慣調查、統(tǒng)計、分析為基礎，針對大部分人每日用車里程低于一定數(shù)值的現(xiàn)狀，設計特定行 駛里程內以純電動(EV)模式行駛，對于偶爾超過純電動設計里程的使用情況，則啟動發(fā)動 機采用混合動力串聯(lián)(SHEV)模式，以滿足大多數(shù)或絕大多數(shù)用戶的使用要求。RE轎車的優(yōu)點是，結構和控制一般比并聯(lián)強混合構型汽車簡單，節(jié)油和排放改善 更加顯著。與純電動轎車相比，RE轎車電池容量大幅度減小，成本大幅度降低，同時也避免 了電池饋電時整車拋錨、無法滿足用戶用車需要的缺點。當前，最常見的RE構型是插電式串聯(lián)構型(Plug-in SeriesHybrid Electric Vehicle, PSHEV)的混合動力汽車，此種構型是在串聯(lián)構型的混合動力汽車上，改裝大容量 動力電池，整車采用電量消耗(Charge Deplete,⑶)控制策略，以期達到先純電動行駛、后 串聯(lián)行駛的控制思想。但此種構型需要兩個電機系統(tǒng)，其中一個作為發(fā)電機使用，成本和整 車布置都是動力系統(tǒng)平臺化和整車產(chǎn)品化的巨大障礙。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，采用了一 個電機系統(tǒng)，實現(xiàn)了增程式混合動力汽車的控制思想，降低了系統(tǒng)成本和總布置的技術難度。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，其 特征在于由發(fā)動機、電機、電池、行星輪系和鎖止機構組成，其中發(fā)動機通過一對減速齒輪 與行星輪系的行星輪架連接；電機與行星輪系的太陽輪連接；行星輪系的齒圈通過主減速 器與差速器連接，差速器通過傳動軸將動力傳到驅動車輪。其控制方法如下整車控制單元(Hybrid Control Unit, HCU)通過控制器局域 網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)線與其它總成控制單元連接，通過信號線與電機鎖止 機構和發(fā)動機鎖止機構的傳感器和執(zhí)行器連接；發(fā)動機控制單元(Engine Control Unit, ECU)通過CAN線與其它總成控制單元連接，通過信號線與發(fā)動機機身傳感器和執(zhí)行器連
3接；電機控制器(Motor Control Unit,MCU)通過CAN線與其它總成控制單元連接，通過信 號線與電機傳感器連接；電機逆變器(Inverter，INV)通過動力線分別與電池和電機連接； 電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)通過CAN線與其它總成控制單元連接， 通過信號線與電池包內的傳感器和執(zhí)行器連接；電池通過動力線分別與直流轉換器(DC/ DC)和車載充電器連接；直流轉換器與12V低壓電池連接，車載充電器與充電插頭連接。本發(fā)明的積極效果是采用了一個電機系統(tǒng)，實現(xiàn)了增程式混合動力汽車的控制思 想，降低了系統(tǒng)成本和總布置的技術難度。


圖1帶行星輪系的增程式混合動力系統(tǒng)構型結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的描述如圖1所示，帶行星輪系的混合動力汽 車動力系統(tǒng)構型，其特征在于由發(fā)動機10、電機15、電池18、行星輪系和鎖止機構11與14 組成，行星輪系由齒圈1、行星輪2、太陽輪3和行星輪架4組成；發(fā)動機10通過一對減速齒 輪，與行星輪系的行星輪架4連接。電機15與行星輪系的太陽輪3連接。行星輪系的齒圈 1通過主減速器與差速器13連接。差速器13通過傳動軸12將動力傳到驅動車輪17。如圖1所示，整車控制單元8通過控制器局域網(wǎng)CAN線5與其它總成控制單元連 接，通過信號線與電機鎖止機構14和發(fā)動機鎖止機構11的傳感器和執(zhí)行器連接；發(fā)動機控 制單元E⑶9通過控制器局域網(wǎng)CAN線5與其它總成控制單元連接，通過信號線與發(fā)動機 10機身上傳感器和執(zhí)行器連接；電機控制器MCU 7通過CAN線5與其它總成控制單元連接， 通過信號線與電機傳感器連接；電機逆變器INV 7通過動力線分別與電池18和電機15連 接。電池管理系統(tǒng)BMS 6通過CAN線5與其它總成控制單元連接，通過信號線與電池18內 的傳感器和執(zhí)行器連接；電池18通過動力線分別與直流轉換器21和車載充電器19連接； 直流轉換器21與12V低壓電池22連接，車載充電器19與充電插頭20連接。參照圖1，當電池組18處于非充滿狀態(tài)時，若車輛處于停駛狀態(tài)時(如白天泊于停 車場，夜間停泊在車庫)，則將充電插頭20與外部電網(wǎng)連接，通過車載充電器19對電池組 18進行充電，直至電池組18充滿為止。如圖1所示，當汽車行駛時，若電池組18的SOC不太低且系統(tǒng)處于可工作狀態(tài)， HCU 8根據(jù)預先設定的邏輯，通過CAN線5發(fā)送發(fā)動機10關閉命令，同時驅動發(fā)動機鎖止機 構11對發(fā)動機10的曲軸進行鎖止動作，防止發(fā)動機10的曲軸發(fā)生轉動。當駕駛員踩下加 速踏板欲使整車加速時，電機15進入正向電動工作模式，驅動整車加速，此時整車的工作 模式是純電動模式。當駕駛員踩下制動踏板欲使整車減速時，電機15處于正向發(fā)電工作模 式，驅使整車減速，此時整車的工作模式是再生制動模式。駕駛員倒車操作時，電機15進入 反向電動工作模式；倒車制動時，電機15進入反向發(fā)電工作模式。如圖1所示，當整車再次充電前行駛里程較長，致使電池組SOC較低、電池組處于 不可工作狀態(tài)時，HCU 8根據(jù)預先設定的邏輯，驅動發(fā)動機鎖止機構11對發(fā)動機10的曲軸 進行解鎖動作，允許發(fā)動機10曲軸轉動，同時通過CAN線5發(fā)送發(fā)動機啟動命令。當駕駛員 踩下加速踏板欲使整車加速時，在電機15成功啟動發(fā)動機10后，HCU 5控制電機鎖止機構14對電機15進行制動鎖止動作，此時電機15逐漸停止轉動直至鎖止，由發(fā)動機10驅動整 車行駛。當駕駛員踩下制動踏板欲使整車減速時，整車傳統(tǒng)液壓或氣壓制動系統(tǒng)16工作， 使整車減速。當整車的速度達到一個較低的值，使得發(fā)動機10的轉速接近怠速轉速時，電 機鎖止機構14逐漸解除鎖止狀態(tài)，電機15進入隨轉狀態(tài)。駕駛員進行倒車操作時，整車需 要重新切換到純電動工作模式。若此時電池18的SOC值仍不足以支持駕駛員完成倒車操 作，則整車制動系統(tǒng)16對整車實施制動，發(fā)動機10啟動，電機15首先進入正向發(fā)電模式， 此時整車的模式可稱之為停車充電模式。當電池20的SOC值足夠高后，駕駛員即可進行倒 車操作，電機15進入反向電動模式，整車完成倒車操作。
權利要求
1.帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，其特征在于由發(fā)動機(10)、電機(15)、 電池(18)、行星輪系(11)和鎖止機構(14)組成，行星輪系由齒圈(1)、行星輪O)、太陽輪 (3)和行星輪架(4)組成；發(fā)動機(10)通過一對減速齒輪與行星輪系的行星輪架(4)連接； 電機(15)與行星輪系的太陽輪(3)連接；行星輪系的齒圈⑴通過主減速器與差速器(13) 連接；差速器(1 通過傳動軸(1 將動力傳到驅動車輪(17)。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，其特征在于所述 的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型的控制方法為整車控制單元8通過控制器局 域網(wǎng)CAN線(5)與其它總成控制單元連接，通過信號線與電機鎖止機構(14)和發(fā)動機鎖止 機構(11)的傳感器和執(zhí)行器連接；發(fā)動機控制單元ECU (9)通過控制器局域網(wǎng)CAN線(5)與 其它總成控制單元連接，通過信號線與發(fā)動機(10)機身上傳感器和執(zhí)行器連接；電機控制 器MCU(7)通過CAN線(5)與其它總成控制單元連接，通過信號線與電機傳感器連接；電機 逆變器INV(7)通過動力線分別與電池(18)和電機(15)連接。電池管理系統(tǒng)BMS(6)通過 CAN線(5)與其它總成控制單元連接，通過信號線與電池(18)內的傳感器和執(zhí)行器連接； 電池(18)通過動力線分別與直流轉換器和車載充電器(19)連接；直流轉換器與12V低壓電池02)連接，車載充電器(19)與充電插頭OO)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構型，其特征在于由發(fā)動機、電機、電池、行星輪系和鎖止機構組成，其中發(fā)動機通過一對減速齒輪與行星輪系的行星輪架連接；電機與行星輪系的太陽輪連接；行星輪系的齒圈通過主減速器與差速器連接，差速器通過傳動軸將動力傳到驅動車輪；整車控制單元HCU通過控制器局域網(wǎng)(CAN)線與其它總成控制單元連接，通過信號線與電機鎖止機構和發(fā)動機鎖止機構的傳感器和執(zhí)行器連接。本發(fā)明采用了一個電機系統(tǒng)，實現(xiàn)了增程式混合動力汽車的控制思想，降低了系統(tǒng)成本和總布置的技術難度。
文檔編號B60K6/48GK102092271SQ20091021802
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權日2009年12月11日
發(fā)明者劉東秦, 劉明輝, 趙子亮, 金啟前 申請人:中國第一汽車集團公司