專利名稱：帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構(gòu)型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構(gòu)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(gòu)型，屬于混合動力汽車動力系 統(tǒng)構(gòu)型技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著電動汽車技術(shù)的進(jìn)步，尤其是電池技術(shù)進(jìn)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(fù)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(jìn)程，同時最大限度的改善整車燃油經(jīng)濟(jì)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(jìn)入了人們的視野。增程式混合動力汽車針對的目標(biāo)市場更加細(xì)化，其開發(fā)思想是，以私家車使用習(xí) 慣調(diào)查、統(tǒng)計、分析為基礎(chǔ)，針對大部分人每日用車?yán)锍痰陀谝欢〝?shù)值的現(xiàn)狀，設(shè)計特定行 駛里程內(nèi)以純電動(EV)模式行駛，對于偶爾超過純電動設(shè)計里程的使用情況，則啟動發(fā)動 機(jī)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(diǎn)是，結(jié)構(gòu)和控制一般比并聯(lián)強(qiáng)混合構(gòu)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(diǎn)。當(dāng)前，最常見的RE構(gòu)型是插電式串聯(lián)構(gòu)型(Plug-in SeriesHybrid Electric Vehicle, PSHEV)的混合動力汽車，此種構(gòu)型是在串聯(lián)構(gòu)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(dá)到先純電動行駛、后 串聯(lián)行駛的控制思想。但此種構(gòu)型需要兩個電機(jī)系統(tǒng)，其中一個作為發(fā)電機(jī)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(nèi)容本實(shí)用新型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(gòu)型，采用 了一個電機(jī)系統(tǒng)，實(shí)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(shù)難度。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構(gòu) 型，其特征在于由發(fā)動機(jī)、電機(jī)、電池、行星輪系和鎖止機(jī)構(gòu)組成，其中發(fā)動機(jī)通過一對減 速齒輪與行星輪系的行星輪架連接；電機(jī)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(qū)動車輪。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(jī)鎖止機(jī)構(gòu)和發(fā)動機(jī)鎖 止機(jī)構(gòu)的傳感器和執(zhí)行器連接；發(fā)動機(jī)控制單元(Engine Control Unit, EOT)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(jī)機(jī)身傳感器和執(zhí)行器連接；電機(jī)控制器
3(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(jī)傳感 器連接；電機(jī)逆變器(Inverter，INV)通過動力線分別與電池和電機(jī)連接；電池管理系統(tǒng) (BatteryManagement 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(nèi)的傳感器和執(zhí)行器連接；電池通過動力線分別與直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC)和車載充電器 連接；直流轉(zhuǎn)換器與12V低壓電池連接，車載充電器與充電插頭連接。本實(shí)用新型的積極效果是采用了一個電機(jī)系統(tǒng)，實(shí)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(shù)難度。

圖1帶行星輪系的增程式混合動力系統(tǒng)構(gòu)型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)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(gòu)型，其特征在于由發(fā)動機(jī)10、電機(jī)15、電池18、行星輪系和鎖止機(jī)構(gòu)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(jī)10通過一對 減速齒輪，與行星輪系的行星輪架4連接。電機(jī)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(qū)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(jī)鎖止機(jī)構(gòu)14和發(fā)動機(jī)鎖止機(jī)構(gòu)11的傳感器和執(zhí)行器連接；發(fā)動機(jī)控 制單元EOT 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(jī) 10機(jī)身上傳感器和執(zhí)行器連接；電機(jī)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(jī)傳感器連接；電機(jī)逆變器INV 7通過動力線分別與電池18和電機(jī)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(nèi) 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(zhuǎn)換器21和車載充電器19連接； 直流轉(zhuǎn)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。如圖1所示，當(dāng)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(jìn)行充電，直至電池組18充滿為止。如圖1所示，當(dāng)汽車行駛時，若電池組18的S0C不太低且系統(tǒng)處于可工作狀態(tài)， HCU 8根據(jù)預(yù)先設(shè)定的邏輯，通過CAN線5發(fā)送發(fā)動機(jī)10關(guān)閉命令，同時驅(qū)動發(fā)動機(jī)鎖止機(jī) 構(gòu)11對發(fā)動機(jī)10的曲軸進(jìn)行鎖止動作，防止發(fā)動機(jī)10的曲軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。當(dāng)駕駛員踩下加 速踏板欲使整車加速時，電機(jī)15進(jìn)入正向電動工作模式，驅(qū)動整車加速，此時整車的工作 模式是純電動模式。當(dāng)駕駛員踩下制動踏板欲使整車減速時，電機(jī)15處于正向發(fā)電工作模 式，驅(qū)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(jī)15進(jìn)入 反向電動工作模式；倒車制動時，電機(jī)15進(jìn)入反向發(fā)電工作模式。如圖1所示，當(dāng)整車再次充電前行駛里程較長，致使電池組S0C較低、電池組處于 不可工作狀態(tài)時，HCU 8根據(jù)預(yù)先設(shè)定的邏輯，驅(qū)動發(fā)動機(jī)鎖止機(jī)構(gòu)11對發(fā)動機(jī)10的曲軸 進(jìn)行解鎖動作，允許發(fā)動機(jī)10曲軸轉(zhuǎn)動，同時通過CAN線5發(fā)送發(fā)動機(jī)啟動命令。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板欲使整車加速時，在電機(jī)15成功啟動發(fā)動機(jī)10后，HCU 5控制電機(jī)鎖止機(jī)構(gòu) 14對電機(jī)15進(jìn)行制動鎖止動作，此時電機(jī)15逐漸停止轉(zhuǎn)動直至鎖止，由發(fā)動機(jī)10驅(qū)動整 車行駛。當(dāng)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(dāng)整車的速度達(dá)到一個較低的值，使得發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)速接近怠速轉(zhuǎn)速時，電 機(jī)鎖止機(jī)構(gòu)14逐漸解除鎖止?fàn)顟B(tài)，電機(jī)15進(jìn)入隨轉(zhuǎn)狀態(tài)。駕駛員進(jìn)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S0C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(shí)施制動，發(fā)動機(jī)10啟動，電機(jī)15首先進(jìn)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(dāng)電池20的S0C值足夠高后，駕駛員即可進(jìn)行倒 車操作，電機(jī)15進(jìn)入反向電動模式，整車完成倒車操作。
權(quán)利要求帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構(gòu)型，其特征在于由發(fā)動機(jī)(10)、電機(jī)(15)、電池(18)、行星輪系(11)和鎖止機(jī)構(gòu)(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(jī)(10)通過一對減速齒輪與行星輪系的行星輪架(4)連接；電機(jī)(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(qū)動車輪(17)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統(tǒng)構(gòu)型，其特征在于由發(fā)動機(jī)、電機(jī)、電池、行星輪系和鎖止機(jī)構(gòu)組成，其中發(fā)動機(jī)通過一對減速齒輪與行星輪系的行星輪架連接；電機(jī)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(qū)動車輪。本實(shí)用新型采用了一個電機(jī)系統(tǒng)，實(shí)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(shù)難度。
文檔編號B60K6/48GK201580244SQ200920094948
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)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(tuán)公司