專利名稱：一種混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，全球石油原油儲(chǔ)量下降，不可再生能源逐漸枯竭，油價(jià)持續(xù)攀升，給人們的經(jīng)濟(jì)生活帶來(lái)極大的壓力。人們?cè)谙硎鼙憬莸纳罘绞降耐瑫r(shí)，不得不開(kāi)始尋找燃油的替代能源，緩解能源壓力。另一方面，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車由于行駛經(jīng)濟(jì)性差、排放高，已成為構(gòu)成能源壓力、城市環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)重要方面。我國(guó)城市公交車保守計(jì)算超過(guò)40萬(wàn)輛，城市交通擁堵的現(xiàn)實(shí)情況使城市公交車經(jīng)常處于時(shí)走時(shí)停，行車緩慢的狀態(tài)，而發(fā)動(dòng)機(jī)固有特性決定其在城市公交工況下始終處于低效率高排放，出現(xiàn)能源消耗大、排放水平高的、黑煙、高溫的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響城市環(huán)境狀況。純電動(dòng)公交車是目前解決上述一系列問(wèn)題的最有效途徑，但是由于純電動(dòng)公交車造價(jià)高，電池續(xù)航能力差，其推廣使用還存在一系列的問(wèn)題?；旌蟿?dòng)力公交車是傳統(tǒng)汽車向純電動(dòng)公交車過(guò)渡的新能源車輛，其沿用傳統(tǒng)公交車的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)改造，使其長(zhǎng)時(shí)間工作在燃油高效區(qū)，提高能源使用效率，由于系統(tǒng)成本低于純電動(dòng)公交車，也使其更容易推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)在多個(gè)城市成功運(yùn)行?，F(xiàn)有技術(shù)中混合動(dòng)力系統(tǒng)一般使用離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)部與電動(dòng)機(jī)部相連接，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的匹配。如圖I所示，現(xiàn)有混合動(dòng)力系統(tǒng)通常包括發(fā)動(dòng)機(jī)10、離合器20、電機(jī)40和儲(chǔ)能裝置50，所述電機(jī)40與儲(chǔ)能裝置50相連，所述發(fā)動(dòng)機(jī)10通過(guò)離合器20與所述變速箱30的輸入軸相連，所述變速箱30的輸入軸與所述電機(jī)40的輸出軸相連，從而所述發(fā)動(dòng)機(jī)10和電機(jī)40的動(dòng)力均經(jīng)由所述變速箱的輸出軸而被輸出。上述混合動(dòng)力系統(tǒng)由于離合器的使用，使系統(tǒng)體積增大，可靠性下降，并給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種適用于公交車等大型混合動(dòng)力車輛上的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明提供的解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案為一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置，所述發(fā)電機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)依次同軸相連接，所述儲(chǔ)能裝置與所述電動(dòng)機(jī)相連接，所述電動(dòng)機(jī)輸出軸與車輛驅(qū)動(dòng)橋相連接。上述變速箱可以為兩檔變速箱；另外，本混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括一個(gè)電控制裝置，與所述變速箱相連接，這里所說(shuō)的電控制裝置是指不同于手動(dòng)控制的裝置，如變速裝置控制器或者整車控制器。另外，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了針對(duì)本混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法，包括根據(jù)當(dāng)前車速和儲(chǔ)能裝置電量判斷使用純電動(dòng)模式或者純發(fā)動(dòng)機(jī)模式；純電動(dòng)模式下，所述變速箱掛空檔，由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；純發(fā)動(dòng)機(jī)模式下，所述變速箱掛非空檔，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
本發(fā)明的有益效果在于該動(dòng)力系統(tǒng)中不使用離合裝置，而用發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度同步，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時(shí)間方便了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造。附I是現(xiàn)有技術(shù)中混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)中，I是發(fā)動(dòng)機(jī)，2是變速箱,3是電動(dòng)機(jī)，4是發(fā)電機(jī),5是儲(chǔ)能裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。 本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)I、變速箱2、電動(dòng)機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、儲(chǔ)能裝置5，其中發(fā)電機(jī)4與發(fā)動(dòng)機(jī)I相連接，儲(chǔ)能裝置5分別與發(fā)電機(jī)4和電動(dòng)機(jī)3相連接，發(fā)動(dòng)機(jī)I、變速箱2、電動(dòng)機(jī)3依次同軸相連，并與車輪相連接。這種混合動(dòng)力系統(tǒng)省略了傳統(tǒng)的混合動(dòng)力系統(tǒng)中用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)動(dòng)力耦合的離合裝置，減少了系統(tǒng)中的不穩(wěn)定因素，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性和可靠性。本發(fā)明中所述的變速箱具有一檔位桿，與一個(gè)氣缸相連接，換檔過(guò)程由氣缸推動(dòng)檔桿完成，該氣缸與車內(nèi)的儲(chǔ)氣裝置相連接，并由所述變速箱控制器控制，以兩檔變速箱為例，本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)可以有以下工作模式純電動(dòng)模式當(dāng)車輛處于啟動(dòng)或低速工況下，使用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)不參與工作，車輛處于純電動(dòng)模式。該模式可以使變速裝置處于空檔位來(lái)實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)模式一主要由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，當(dāng)車輛處于較低速度行駛，變速器置于低速檔。發(fā)動(dòng)機(jī)模式二 主要由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，當(dāng)車輛處于較高速度行駛，變速器置于高速檔。本發(fā)明還針對(duì)上述混合動(dòng)力系統(tǒng)提供了一種控制方法。該方法包括根據(jù)當(dāng)前車速和儲(chǔ)能裝置電量判斷使用純電動(dòng)模式或者純發(fā)動(dòng)機(jī)模式；純電動(dòng)模式下，所述變速箱掛空檔，由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；純發(fā)動(dòng)機(jī)模式下，所述變速箱掛非空檔，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。其中，根據(jù)當(dāng)前車速和儲(chǔ)能裝置電量判斷使用純電動(dòng)模式或者純發(fā)動(dòng)機(jī)模式包括儲(chǔ)能裝置電量判斷，當(dāng)電量SOOSOC1，則系統(tǒng)進(jìn)入純電動(dòng)工作模式，否則，系統(tǒng)或者停車發(fā)電，或者使用純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛；當(dāng)速度ν>νι，控制器控制系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)模式一，變速箱置于低速檔，其中Vi是根據(jù)變速箱置于低速檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的處于燃油高效區(qū)的轉(zhuǎn)速確定的；當(dāng)速度V>V2，控制器控制系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)模式二，變速箱置于高速檔，其中V2是根據(jù)變速箱置于高速檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的處于燃油高效區(qū)的轉(zhuǎn)速確定的。本發(fā)明還針對(duì)所述混合動(dòng)力系統(tǒng)提供了換檔步驟，該步驟包括SI.所述變速箱掛空檔；S2.計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)檔位轉(zhuǎn)速；S2.所述發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)目標(biāo)檔位轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)與當(dāng)前車速同步；
S3.控制所述變速箱換到目標(biāo)檔位；S4.換檔結(jié)束后，根據(jù)司機(jī)要求給定油門。下面對(duì)上述步驟具體操作解釋如下當(dāng)車輛從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)模式一，變速箱處于空檔，基于當(dāng)前車速及變速箱低速檔計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)檔位轉(zhuǎn)速，即當(dāng)前車速下變速箱處于低速檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。然后由發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并達(dá)到目標(biāo)檔位轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)與當(dāng)前車速同步匹配?？?制變速箱換到目標(biāo)檔位，換檔完成后可根據(jù)司機(jī)需要給定油門。上述換檔過(guò)程內(nèi)置于控制器程序之中，由控制器自動(dòng)控制完成。車輛從發(fā)動(dòng)機(jī)模式一到發(fā)動(dòng)機(jī)模式二，即變速箱從低速檔到高速檔變換時(shí)，先將變速箱置于空檔，然后重復(fù)上述步驟即可完成，這里不再詳述。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置，所述發(fā)電機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)依次同軸相連接，所述儲(chǔ)能裝置與所述電動(dòng)機(jī)相連接，所述電動(dòng)機(jī)輸出軸與車輛驅(qū)動(dòng)橋相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱包括一個(gè)檔桿和多個(gè)齒輪，所述檔桿和一氣缸相連接，所述氣缸和一控制裝置相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置與整車控制器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱為兩檔以上變速箱。
5.權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法，包括 根據(jù)當(dāng)前車速和儲(chǔ)能裝置電量判斷使用純電動(dòng)模式或者純發(fā)動(dòng)機(jī)模式； 純電動(dòng)模式下，所述變速箱掛空檔，由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；純發(fā)動(dòng)機(jī)模式下，所述變速箱掛非空檔，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，還包括換檔步驟，所述步驟包括 51.所述變速箱掛空檔； 52.計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)檔位轉(zhuǎn)速； 52.所述發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)目標(biāo)檔位轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)與當(dāng)前車速同步； 53.控制所述變速箱換到目標(biāo)檔位； 54.換檔結(jié)束后，根據(jù)需要給定油門。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速是根據(jù)當(dāng)前車速、變速箱的變比來(lái)計(jì)算的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法內(nèi)嵌于系統(tǒng)控制器控制程序之中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，屬于車輛驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。包括發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置，所述發(fā)電機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、電動(dòng)機(jī)依次同軸相連接，所述儲(chǔ)能裝置與所述電動(dòng)機(jī)相連接，所述電動(dòng)機(jī)輸出軸與車輛驅(qū)動(dòng)橋相連接。該動(dòng)力系統(tǒng)中不使用離合裝置，而用發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度同步，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時(shí)間方便了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造。
文檔編號(hào)B60W20/00GK102862472SQ20121037852
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者高小二, 趙建虎 申請(qǐng)人:天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司