專利名稱：帶行星輪系的混合動力汽車動力系統構型的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統構型，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構型，屬于混合動力汽車動力系統構 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，以及排放法規的日益完善，民間 和政府部門對電動汽車商業化的期待與日俱增。然而，混合動力的復雜性和高成本，以及純 電動汽車的續駛里程和高成本，始終是電動汽車商業化的障礙。為了克服上述障礙，加速電 動汽車商業化進程，同時最大限度的改善整車燃油經濟性和排放，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，其開發思想是，以私家車使用習 慣調查、統計、分析為基礎，針對大部分人每日用車里程低于一定數值的現狀，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，則啟動發動 機采用混合動力串聯(SHEV)模式，以滿足大多數或絕大多數用戶的使用要求。RE轎車的優點是，結構和控制一般比并聯強混合構型汽車簡單，節油和排放改善 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構型是插電式串聯構型(Plug-in SeriesHybrid Electric Vehicle, PSHEV)的混合動力汽車，此種構型是在串聯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 串聯行駛的控制思想。但此種構型需要兩個電機系統，其中一個作為發電機使用，成本和整 車布置都是動力系統平臺化和整車產品化的巨大障礙。
發明內容
本發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構型，采用了一 個電機系統，實現了增程式混合動力汽車的控制思想，降低了系統成本和總布置的技術難度。本發明的技術方案是這樣實現的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統構型，其 特征在于由發動機、電機、電池、行星輪系和鎖止機構組成，其中發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(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 機構和發動機鎖止機構的傳感器和執行器連接；發動機控制單元(Engine Control Unit, ECU)通過CAN線與其它總成控制單元連接，通過信號線與發動機機身傳感器和執行器連
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(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。本發明的積極效果是采用了一個電機系統，實現了增程式混合動力汽車的控制思 想，降低了系統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構型結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的描述如圖1所示，帶行星輪系的混合動力汽 車動力系統構型，其特征在于由發動機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和發動機鎖止機構11的傳感器和執行器連接；發動機控 制單元E⑶9通過控制器局域網CAN線5與其它總成控制單元連接，通過信號線與發動機 10機身上傳感器和執行器連接；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處于非充滿狀態時，若車輛處于停駛狀態時(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不太低且系統處于可工作狀態， HCU 8根據預先設定的邏輯，通過CAN線5發送發動機10關閉命令，同時驅動發動機鎖止機 構11對發動機10的曲軸進行鎖止動作，防止發動機10的曲軸發生轉動。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 不可工作狀態時，HCU 8根據預先設定的邏輯，驅動發動機鎖止機構11對發動機10的曲軸 進行解鎖動作，允許發動機10曲軸轉動，同時通過CAN線5發送發動機啟動命令。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，整車傳統液壓或氣壓制動系統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，電機15進入隨轉狀態。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16對整車實施制動，發動機10啟動，電機15首先進入正向發電模式， 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構型，其特征在于由發動機(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.根據權利要求1所述的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統構型，其特征在于所述 的帶行星輪系的混合動力汽車動力系統構型的控制方法為整車控制單元8通過控制器局 域網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)和發動機鎖止 機構(11)的傳感器和執行器連接；發動機控制單元ECU (9)通過控制器局域網CAN線(5)與 其它總成控制單元連接，通過信號線與發動機(10)機身上傳感器和執行器連接；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
本發明涉及一種帶行星輪系的混合動力汽車動力系統構型，其特征在于由發動機、電機、電池、行星輪系和鎖止機構組成，其中發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(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動機鎖止機構的傳感器和執行器連接。本發明采用了一個電機系統，實現了增程式混合動力汽車的控制思想，降低了系統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 優先權日2009年12月11日
發明者劉東秦, 劉明輝, 趙子亮, 金啟前 申請人:中國第一汽車集團公司