一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，減速機(jī)構(gòu)以及耦合機(jī)構(gòu)，所述耦合機(jī)構(gòu)設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)之間，其一端連接發(fā)動(dòng)機(jī)，另一端連接減速機(jī)構(gòu)，其中，所述耦合機(jī)構(gòu)包括耦合機(jī)構(gòu)離合器，耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。車輛靜止情況下，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速平穩(wěn)啟動(dòng)，且發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)油泵不工作；車輛純電動(dòng)行駛過(guò)程中，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩、耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器的扭矩容量、及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)并平穩(wěn)介入整車驅(qū)動(dòng)；與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備傳動(dòng)效率高、成本低、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軸向尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新能源及混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法。【背景技術(shù)】
[0002]能源危機(jī)、環(huán)境嚴(yán)厲及溫室效應(yīng)是制約全球發(fā)展的重要因素，研究節(jié)能、環(huán)保的新能源汽車是解決上述問(wèn)題的有效手段之一。插電式混合動(dòng)力汽車兼顧了內(nèi)燃機(jī)和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，具有低油耗、低排放及長(zhǎng)行駛里程的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前切實(shí)可行的一種方案。
[0003]插電式混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)。串聯(lián)結(jié)構(gòu)的特征是發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)械上與傳動(dòng)系解耦，發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)儲(chǔ)能裝置或驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，串聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是系統(tǒng)效率低，雙電機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)致整車成本高；混聯(lián)結(jié)構(gòu)的特征是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力可以實(shí)現(xiàn)分流，一部分用于整車驅(qū)動(dòng)，一部分用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，混聯(lián)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是雙電機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)致整車成本高，系統(tǒng)控制復(fù)雜;并聯(lián)結(jié)構(gòu)的特征是發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力耦合，在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放性差的工況下，可以實(shí)現(xiàn)純電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。其中，動(dòng)力耦合是實(shí)現(xiàn)整車功能和性能目標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。動(dòng)力耦合裝置需要滿足插電式混合動(dòng)力汽車的功能要求，主要包括:純電動(dòng)運(yùn)行、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)輔助，怠速發(fā)電機(jī)及再生制動(dòng)等功能。此外，還要考慮平臺(tái)化、集成化、低成本等諸多因素。整個(gè)系統(tǒng)控制中，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制尤其重要，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)既不能對(duì)整車傳動(dòng)系統(tǒng)造成沖擊，又不能出現(xiàn)動(dòng)力中斷，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間也是整車性能關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響整車動(dòng)力性和駕駛性。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的專利和文獻(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制仍然是并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)中最為復(fù)雜的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004]插電式混合動(dòng)力汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方式較多，根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不同而有差別。比如公開(kāi)號(hào)為:CN 101456347A的中國(guó)專利“用于控制混合動(dòng)力車輛中離合器結(jié)合的系統(tǒng)和方法”，介紹一種并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙電機(jī)，與發(fā)動(dòng)機(jī)并軸連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛在不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)需求。但該系統(tǒng)通過(guò)額外的驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速與變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速同步，然后實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)。該發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到介入整車需求所需的時(shí)間較長(zhǎng)，另外整車因?yàn)榕渲秒p電機(jī)，成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)以及啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，具體為一種效率高、成本低、尺寸小、動(dòng)力性好的行星輪動(dòng)力耦合裝置，有效解決前驅(qū)前置型插電式及非插電式混合動(dòng)力汽車的前艙布置難題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)快速，平穩(wěn)啟動(dòng)，且整車驅(qū)動(dòng)力未出現(xiàn)中斷，保障了整車良好的駕駛性和動(dòng)力性。具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，減速機(jī)構(gòu)以及耦合機(jī)構(gòu)，所述耦合機(jī)構(gòu)設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)之間，其一端連接發(fā)動(dòng)機(jī)，另一端連接減速機(jī)構(gòu)，其中，所述耦合機(jī)構(gòu)包括耦合機(jī)構(gòu)離合器，耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0007]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接至減速機(jī)構(gòu)并可向其輸出動(dòng)力。
[0008]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為單驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)，用于純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、行駛過(guò)程中起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助驅(qū)動(dòng)及巡航發(fā)電，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子和驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子固定在 CVT殼體上。
[0009]進(jìn)一步地，所述耦合機(jī)構(gòu)為行星輪耦合機(jī)構(gòu)，行星輪采用單排行星輪系。
[0010]進(jìn)一步地，還包括飛輪，其設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)和耦合機(jī)構(gòu)之間。
[0011]進(jìn)一步地，所述耦合機(jī)構(gòu)離合器和耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器均為濕式多片離合器。
[0012]進(jìn)一步地，還包括整車控制器H⑶，其控制連接耦合機(jī)構(gòu)并控制耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器扭矩容量。
[0013]上述插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方法，包括如下步驟:
[0014](a)車輛靜止情況下，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速平穩(wěn)啟動(dòng)，且發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)油栗不工作；
[0015](b)車輛純電動(dòng)行駛過(guò)程中，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩、耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器的扭矩容量、及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)并平穩(wěn)介入整車驅(qū)動(dòng)；
[0016](c)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)給整車提供驅(qū)動(dòng)扭矩，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的慣量力矩為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)提供一部分力矩，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中所需的目標(biāo)扭矩。
[0017]進(jìn)一步地，步驟(a)中，當(dāng)車輛鑰匙上電后，整車進(jìn)入可駕駛的READY狀態(tài)，即驟a-1 純電動(dòng)模式，并進(jìn)一步包括控制方法:
[0018]步驟a-2:如果當(dāng)前動(dòng)力儲(chǔ)能裝置電量很低，HCU將激活發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)請(qǐng)求，進(jìn)入步驟 a_3，否則繼續(xù)停留在步驟a-2;[〇〇19] 步驟a-3:如果當(dāng)前駕駛員換擋桿位于P檔或者N檔，則進(jìn)入步驟a-5，否則進(jìn)入步驟 a_4;[〇〇2〇] 步驟a-4:強(qiáng)制請(qǐng)求CVT控制器TCM控制CVT位于空檔；[0021 ]步驟a-5:控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出扭矩，使得電機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；
[0022]步驟a-6:控制耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器扭矩容量為零，即打開(kāi)耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器；
[0023]步驟a-7:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器按照預(yù)設(shè)的梯度增加到最大值；[〇〇24]步驟a-8:控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS，允許發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；[〇〇25]步驟a-9:檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速已同步；[〇〇26] 步驟a-10:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)成功，如果啟動(dòng)成功，則進(jìn)入步驟a-11，否則繼續(xù)維持
[0027]在步驟a-9，保持驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)；
[0028]步驟a-11:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，離合器鎖止，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速狀態(tài)。
[0029]進(jìn)一步地，步驟(b)中的狀態(tài)下，車輛處于純電動(dòng)行駛狀態(tài)，當(dāng)駕駛員有較大扭矩需求或其它因素需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，則進(jìn)入步驟b-3,否則繼續(xù)維持在步驟b-1，并進(jìn)一步包括控制方法:
[0030]步驟b-3:控制耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器扭矩容量為零；
[0031]步驟b-4:根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩和慣量扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)目標(biāo)所需的慣量扭矩計(jì)算耦合機(jī)構(gòu)離合器需要傳遞的扭矩容量，公式如下:
[0032]Tel = Tm+( (Te j_Tmj/k)+Tdrag)*( 1+k)
[0033] k = (Zr+Zs)/Zs[〇〇34]其中:Tel:離合器需求扭矩容量;Tm:駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求扭矩;Tej:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)目標(biāo)慣量扭矩;Tm j:驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前的慣量扭矩;Tdrag:發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩;k:本發(fā)明行星輪耦合機(jī)構(gòu)的速比;Zr:齒圈齒數(shù);Zs:太陽(yáng)輪齒數(shù)；
[0035]控制離合器扭矩容量按照預(yù)設(shè)的梯度增加，直到達(dá)到該階段設(shè)定的最大值；
[0036]步驟b-5:計(jì)算駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的扭矩，公式如下:
[0037]Tm = TactCl+(Tdr-TacCl)*( l+k)/k[〇〇38]其中:TactCl:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，耦合機(jī)構(gòu)離合器實(shí)際傳遞的扭矩;Tdr:駕駛員需求扭矩；
[0039]步驟b-6:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差，如果小于預(yù)設(shè)值，則進(jìn)入步驟b-7，否則繼續(xù)停留在步驟b_5中；
[0040]步驟b-7:控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；[0041 ]步驟b-8:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否啟動(dòng)成功，如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，則進(jìn)入步驟b-9，否則進(jìn)入步驟b-11中；
[0042]步驟b-9:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器處于滑摩狀態(tài)；
[0043]步驟b-10:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否同步；
[0044]步驟b-11:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量按照預(yù)設(shè)梯度增加止最大值；
[0045]步驟b-12:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，離合器鎖止，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同參與整車驅(qū)動(dòng)， 即整車進(jìn)入并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。
[0046]與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備傳動(dòng)效率高、成本低、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軸向尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。有效解決前置前驅(qū)型插電式混合動(dòng)力汽車前艙布置的難題，能夠?qū)崿F(xiàn)插電式混合動(dòng)力汽車所有的功能要求，包括:純電動(dòng)行駛、發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)能量回收等。同時(shí)滿足整車各項(xiàng)性能要求。本發(fā)明特別適用于插電式混合動(dòng)力汽車及非插電式混合動(dòng)力汽車。
[0047]本發(fā)明提出了一種基于行星輪耦合機(jī)構(gòu)的插電式混合動(dòng)力汽車配置，能夠?qū)崿F(xiàn)行駛過(guò)程中平穩(wěn)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，整車駕駛性好。整車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、行星輪耦合機(jī)構(gòu)裝置、CVT、 驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)油栗、高壓電池及相關(guān)的控制單元組成。為了滿足整車布置空間要求，本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)CVT進(jìn)行了適應(yīng)性改造，包括取消了原有的液力變矩器裝置，在原有液力變矩器的空置位置，集成了行星輪耦合機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、和耦合機(jī)構(gòu)的離合器與制動(dòng)器等。與目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的典型雙離合并聯(lián)耦合機(jī)構(gòu)裝置相比，本發(fā)明機(jī)械集成度高，動(dòng)力總成軸向尺寸上具有明顯優(yōu)勢(shì)，且采用單驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不僅滿足整車布置空間苛刻的要求，動(dòng)力總成的平臺(tái)化，成本和可移植性也更具優(yōu)勢(shì)，同樣實(shí)現(xiàn)了插電式混合動(dòng)力汽車具備的所有功能。
[0048]本發(fā)明其次提出了一種基于該系統(tǒng)的插電式混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方法。 車輛靜止情況下，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速，平穩(wěn)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)油栗一直未工作，本發(fā)明充分利用CVT變速箱機(jī)械油栗工作所產(chǎn)生的壓力，滿足行星輪耦合機(jī)構(gòu)離合器的扭矩矩容量控制需求，提高整車的經(jīng)濟(jì)性； 車輛純電動(dòng)行駛過(guò)程中，以發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間作為目標(biāo)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩、耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器的扭矩容量、及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)并平穩(wěn)介入整車驅(qū)動(dòng)，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造成沖擊的難題。
[0049]發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)一方面給整車提供驅(qū)動(dòng)扭矩，滿足駕駛員對(duì)整車動(dòng)力需求，同時(shí)本發(fā)明充分利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的慣量力矩，為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)提供了一部分力矩，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中所需的目標(biāo)扭矩。從而實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)快速，平穩(wěn)啟動(dòng)， 同時(shí)整車驅(qū)動(dòng)力未出現(xiàn)中斷，保障了整車良好的駕駛性和動(dòng)力性。本發(fā)明基于行星輪耦合機(jī)構(gòu)的插電式混合動(dòng)力汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0050]-整車動(dòng)力總成采用單電機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)插電式混合動(dòng)力及非插電式混合動(dòng)力汽車所具備的功能，整車成本相對(duì)較低；
[0051]_行星輪耦合機(jī)構(gòu)裝置與變速箱集成，其中離合器與制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)在空間上實(shí)現(xiàn)了集成，動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械集成度高，軸向尺寸小，便于前艙空間布置，尤其適用于前置前驅(qū)的車輛；
[0052]-該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力總成具備移植性好，便于向不同平臺(tái)車型擴(kuò)展；[〇〇53]-取消原有CVT液力變矩器，沿用原有系統(tǒng)液壓系統(tǒng)，通過(guò)行星輪耦合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整車無(wú)滑摩起步，系統(tǒng)傳動(dòng)效率高，經(jīng)濟(jì)性好；[〇〇54]-通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，耦合機(jī)構(gòu)離合器和制動(dòng)扭矩容量，能夠?qū)崿F(xiàn)純電動(dòng)行駛功能、發(fā)動(dòng)機(jī)快速，平穩(wěn)啟動(dòng)、再生制動(dòng)能量回收功能等；
[0055]-發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，充分利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的慣量扭矩補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需扭矩，減少了驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的儲(chǔ)備扭矩，提高了整車的動(dòng)力性和駕駛性。【附圖說(shuō)明】
[0056]圖1本發(fā)明提出的行星輪耦合機(jī)構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)示意圖[〇〇57]圖2本發(fā)明提出的插電式混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)示意圖 [〇〇58]圖3本發(fā)明提出的車輛靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程控制邏輯示意圖
[0059]圖4本發(fā)明提出的車輛車輛行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程控制邏輯示意圖
[0060]1:發(fā)動(dòng)機(jī);2:飛輪;3:耦合機(jī)構(gòu)離合器;4:驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子;5:驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子;6:CVT 減速機(jī)構(gòu)含主減;7:電動(dòng)油栗;8:驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器;9:尚壓儲(chǔ)能裝置;10:親合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器。【具體實(shí)施方式】[〇〇61]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。
[0062]圖1是本發(fā)明提出的行星輪耦合裝置結(jié)構(gòu)示意圖:行星輪耦合位于原有CVT液力變矩器位置。在不改變CVT殼體尺寸的前提下，動(dòng)力耦合集成了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，離合器和制動(dòng)器。動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)非常緊湊，集成度高，滿足整車前艙布置空間需求。本發(fā)明行星輪采用單排行星輪系，單驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)，正常情況下，純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、行駛過(guò)程中起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助驅(qū)動(dòng)及巡航發(fā)電都是通過(guò)該電機(jī)完成。發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力耦合之間裝有飛輪，啟動(dòng)減震作用，消除部分發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊。驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子固定在CVT殼體上，轉(zhuǎn)速采用旋轉(zhuǎn)支撐的方式。離合器和制動(dòng)器都是采用濕式多片離合器，可以實(shí)現(xiàn)精確控制傳動(dòng)扭矩，完成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)及行駛過(guò)程中啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)功能。液壓系統(tǒng)采用機(jī)械液壓油栗和電動(dòng)液壓油栗結(jié)合的方式，在整車起步階段，整車控制器控制電動(dòng)油栗工作，建立CVT油壓，實(shí)現(xiàn)車輛平穩(wěn)起步功能。CVT 保留原有前進(jìn)倒檔離合器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整車前進(jìn)、倒檔功能。
[0063]圖2是本發(fā)明提出的插電式混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)示意圖:基于本發(fā)明的行星輪耦合機(jī)構(gòu)，整車控制系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、CVT、電動(dòng)油栗、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，再生制動(dòng)系統(tǒng)及高壓儲(chǔ)能裝置對(duì)應(yīng)的控制單元組成。簡(jiǎn)稱如下:[〇〇64] EMS:發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)；[〇〇65] IPU:驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器
[0066] HCU:整車控制器[〇〇67] BMS:高壓儲(chǔ)能裝置管理單元；[〇〇68] ESP:車身穩(wěn)定系統(tǒng)(包括再生制動(dòng)液壓控制功能)；
[0069]TCM:CVT 控制器
[0070]P0D:電動(dòng)油栗控制器
[0071]整車采用CAN總線通訊，HCU作為整車控制器，負(fù)責(zé)高壓電池連接狀態(tài)控制，負(fù)責(zé)駕駛員扭矩解析，扭矩分解與平滑處理，分別控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，同時(shí)負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)起停邏輯控制、CVT目標(biāo)控制。為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛靜止和行駛中快速，平穩(wěn)啟動(dòng)，HCU還將控制耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器扭矩容量。HCU根據(jù)動(dòng)力電池電量，及駕駛員扭矩請(qǐng)求，自動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停，實(shí)現(xiàn)整車不同的工作模式。如在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下，如果高壓儲(chǔ)能裝置電量很低，HCU將控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)入怠速發(fā)電狀態(tài)，給高壓儲(chǔ)能裝置充電，以維持電量平衡。如果在車輛行駛過(guò)程中，駕駛員需求扭矩大于一定閥值，HCU將快速控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，滿足駕駛員對(duì)整車動(dòng)力需求。
[0072]圖3是本發(fā)明提出的車輛靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程控制邏輯示意圖:該狀態(tài)下， 車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)車輛鑰匙上電后，整車高壓系統(tǒng)整車，整車進(jìn)入可駕駛的READY狀態(tài)， 即純電動(dòng)模式，即步驟301。下面將分別介紹每個(gè)步驟具體的控制方法:[〇〇73]步驟302:如果當(dāng)前動(dòng)力儲(chǔ)能裝置電量很低，HCU將激活發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)請(qǐng)求，進(jìn)入步驟 303，否則繼續(xù)停留在步驟302;[〇〇74] 步驟303:如果當(dāng)前駕駛員換擋桿位于P檔或者N檔，則進(jìn)入步驟305，否則進(jìn)入步驟 304；[〇〇75] 步驟304:強(qiáng)制請(qǐng)求TCM控制CVT位于空檔；
[0076]步驟305:控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出扭矩，使得電機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；[〇〇77]步驟306:控制耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器扭矩容量為零，即打開(kāi)耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器；[〇〇78]步驟307:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器按照預(yù)設(shè)的梯度增加到最大值；[〇〇79] 步驟308:控制EMS，允許發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；[〇〇8〇]步驟309:檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速已同步；[〇〇81] 步驟310:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)成功，如果啟動(dòng)成功，則進(jìn)入步驟311，否則繼續(xù)維持在[〇〇82]步驟309，保持驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)；[〇〇83]步驟311:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，離合器鎖止，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速狀態(tài)。
[0084]圖4是本發(fā)明提出的車輛車輛行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程控制邏輯示意圖:該狀態(tài)下， 車輛處于純電動(dòng)行駛狀態(tài)。當(dāng)駕駛員有較大扭矩需求或其它因素需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，則進(jìn)入步驟403。否則繼續(xù)維持在步驟401，下面分別介紹每個(gè)步驟具體控制方法:[〇〇85]步驟403:控制耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器扭矩容量為零；
[0086]步驟404:根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩和慣量扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)目標(biāo)所需的慣量扭
[0087]矩計(jì)算耦合機(jī)構(gòu)離合器需要傳遞的扭矩容量，公式如下:
[0088]Tel = Tm+( (Te j_Tmj/k)+Tdrag)*( 1+k)
[0089]k = (Zr+Zs)/Zs
[0090]其中:
[0091]Tel:離合器需求扭矩容量；[〇〇92]Tm:駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求扭矩；[0〇93] Tej:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)目標(biāo)慣量扭矩；[〇〇94]Tmj:驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前的慣量扭矩；[〇〇95] Tdrag:發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩；[〇〇96]k:本發(fā)明行星輪耦合機(jī)構(gòu)的速比；
[0097] Zr:齒圈齒數(shù)；[〇〇98] Zs:太陽(yáng)輪齒數(shù)。[〇〇99]控制離合器扭矩容量按照預(yù)設(shè)的梯度增加，直到達(dá)到該階段設(shè)定的最大值。
[0100]步驟405:計(jì)算駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的扭矩，公式如下:[0101 ]Tm = TactCl+(Tdr-TacCl)*(l+k)/k
[0102]其中:[〇1〇3]TactCl:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，耦合機(jī)構(gòu)離合器實(shí)際傳遞的扭矩；[〇1〇4]Tdr:駕駛員需求扭矩。[〇1〇5]步驟406:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差，如果小于預(yù)設(shè)值，則進(jìn)入步驟407，否則繼續(xù)停留在步驟405中；
[0106]步驟407:控制EMS啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；
[0107]步驟408:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否啟動(dòng)成功，如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，則進(jìn)入步驟409，否則進(jìn)入步驟411中；
[0108]步驟409:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器處于滑摩狀態(tài)；
[0109]步驟410:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否同步；
[0110]步驟411:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量按照預(yù)設(shè)梯度增加止最大值；
[0111]步驟412:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，離合器鎖止，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同參與整車驅(qū)動(dòng)，即整車進(jìn)入并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。[〇112]本發(fā)明系統(tǒng)采用單電機(jī)，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車功能，整車成本低;行星輪動(dòng)力耦合裝置與變速箱集成，離合器與制動(dòng)器與電機(jī)集成，結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸小，便于布置;發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，充分利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的慣量扭矩補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需扭矩，減少了驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的儲(chǔ)備扭矩，提高了整車的動(dòng)力性和駕駛性。
[0113]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，減速機(jī)構(gòu)以及耦合機(jī) 構(gòu)，所述耦合機(jī)構(gòu)設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)之間，其一端連接發(fā)動(dòng)機(jī)，另一端連接減速機(jī) 構(gòu)，其中，所述耦合機(jī)構(gòu)包括耦合機(jī)構(gòu)離合器，耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接 至減速機(jī)構(gòu)并可向其輸出動(dòng)力。3.如權(quán)利要求1和2所述的插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī) 為單驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)，用于純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、行駛過(guò)程中起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助驅(qū)動(dòng)及巡航發(fā)電，包括 驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子和驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子固定在CVT殼體上。4.如權(quán)利要求1-3所述的插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耦合機(jī)構(gòu)為 行星輪耦合機(jī)構(gòu)，行星輪采用單排行星輪系。5.如權(quán)利要求1-4所述的插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括飛輪，其 設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)和耦合機(jī)構(gòu)之間。6.如權(quán)利要求1-5所述的插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耦合機(jī)構(gòu)離 合器和耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器均為濕式多片離合器。7.如權(quán)利要求1-6所述的插電式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括整車控制 器HCU，其控制連接耦合機(jī)構(gòu)并控制耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器扭矩容量。8.如權(quán)利要求1-7所述插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，包括 如下步驟:(a)車輛靜止情況下，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī) 快速平穩(wěn)啟動(dòng)，且發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)油栗不工作；(b)車輛純電動(dòng)行駛過(guò)程中，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩、耦合機(jī)構(gòu)離合器與制動(dòng)器的扭矩容 量、及發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)并平穩(wěn)介入整車驅(qū)動(dòng)；(c)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)給整車提供驅(qū)動(dòng)扭矩，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的慣量力矩為發(fā) 動(dòng)機(jī)啟動(dòng)提供一部分力矩，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中所需的目標(biāo)扭矩。9.如權(quán)利要求8所述插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟 (a)中，當(dāng)車輛鑰匙上電后，整車進(jìn)入可駕駛的READY狀態(tài)，即驟a-1純電動(dòng)模式，并進(jìn)一步包 括控制方法:步驟a-2:如果當(dāng)前動(dòng)力儲(chǔ)能裝置電量很低，HCU將激活發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)請(qǐng)求，進(jìn)入步驟a-3， 否則繼續(xù)停留在步驟a-2;步驟a-3:如果當(dāng)前駕駛員換擋桿位于P檔或者N檔，則進(jìn)入步驟a-5，否則進(jìn)入步驟a-4;步驟a-4:強(qiáng)制請(qǐng)求CVT控制器TCM控制CVT位于空檔；步驟a-5:控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出扭矩，使得電機(jī)達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；步驟a-6:控制耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器扭矩容量為零，即打開(kāi)耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器；步驟a-7:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器按照預(yù)設(shè)的梯度增加到最大值；步驟a-8:控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS，允許發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；步驟a-9:檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速已同步；步驟a-10:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)成功，如果啟動(dòng)成功，則進(jìn)入步驟a-11，否則繼續(xù)維持 在步驟a-9，保持驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)；步驟a-11:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，離合器鎖止，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速狀態(tài)。10.如權(quán)利要求8和9所述插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制方法，其特征在于，步 驟(b)中的狀態(tài)下，車輛處于純電動(dòng)行駛狀態(tài)，當(dāng)駕駛員有較大扭矩需求或其它因素需要啟 動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，則進(jìn)入步驟b-3，否則繼續(xù)維持在步驟b-1，并進(jìn)一步包括控制方法:步驟b-3:控制耦合機(jī)構(gòu)制動(dòng)器扭矩容量為零；步驟b-4:根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩和慣量扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)目標(biāo)所需的慣量 扭矩計(jì)算耦合機(jī)構(gòu)離合器需要傳遞的扭矩容量，公式如下:Tel=Tm+((Tej_Tmj/k)+Tdrag)*(1+k) k= (Zr+Zs)/Zs其中:Tc 1:離合器需求扭矩容量;Tm:駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求扭矩;Te j:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 目標(biāo)慣量扭矩;Tmj:驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)前的慣量扭矩;Tdrag:發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩;k:本發(fā)明行星輪親合 機(jī)構(gòu)的速比;Zr:齒圈齒數(shù);Zs:太陽(yáng)輪齒數(shù)；控制離合器扭矩容量按照預(yù)設(shè)的梯度增加，直到達(dá)到該階段設(shè)定的最大值；步驟b-5:計(jì)算駕駛員對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的扭矩，公式如下:Tm=TactCl+(Tdr-TacCl )*( l+k)/k其中:TactCl:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，耦合機(jī)構(gòu)離合器實(shí)際傳遞的扭矩;Tdr:駕駛員需求 扭矩；步驟b-6:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差，如果小于預(yù)設(shè)值，則進(jìn)入步驟b-7，否則繼 續(xù)停留在步驟b-5中；步驟b-7:控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；步驟b-8:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)是否啟動(dòng)成功，如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，則進(jìn)入步驟 b-9,否則進(jìn)入步驟b-11中；步驟b-9:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器處于滑摩狀態(tài)；步驟b-10:判斷發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否同步；步驟b-11:控制耦合機(jī)構(gòu)離合器扭矩容量按照預(yù)設(shè)梯度增加止最大值；步驟b-12:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，離合器鎖止，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同參與整車驅(qū)動(dòng)，即整 車進(jìn)入并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式。
【文檔編號(hào)】B60W10/08GK105966388SQ201610317906
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月14日
【發(fā)明人】劉小飛
【申請(qǐng)人】奇瑞汽車股份有限公司