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CN101590802A - 一种四驱混合动力汽车的驱动系统及其控制方法 - Google Patents

一种四驱混合动力汽车的驱动系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提出一种马力大且具有较高燃油经济性的四驱混合动力汽车的驱动系统及其控制方法。该驱动系统包括动力电池、前驱动单元、后驱动单元以及控制前驱动单元和后驱动单元工作的整车控制器，关键在于所述前驱动单元为安装在前驱动桥上的发动机和与发动机通过传动装置连接的前桥ISG电机及前减速器，所述后驱动单元为安装在后驱动桥上的后桥ISG电机及与后桥ISG电机通过传动装置连接的后减速器，所述前桥ISG电机和后桥ISG电机分别通过逆变器与动力电池电连接，所述前桥ISG电机的峰值功率与发动机的额定功率比值在40％以上。该驱动系统机械结构简单，动力损失少，可以在保证动力性的同时，提高汽车的燃油经济性，符合现代的节能环保潮流。

Description

一种四驱混合动力汽车的驱动系统及其控制方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车的技术领域，特别涉及到一种四驱混合动力汽车。
背景技术
传统四轮驱动汽车虽然马力大、越野性能好，但是其机械结构非常复杂，传动效率比较低，油耗大，与现在的节能环保潮流背道而驰，而目前发展越来越快的混合动力车具有很高的燃油经济性，代表了现代汽车的发展方向，如何将两者结合，制造出马力大且具有较高燃油经济性的四驱混合动力汽车，成为汽车厂商的努力方向。
发明内容
本发明的第一个目的是提出一种马力大且具有较高燃油经济性的四驱混合动力汽车的驱动系统。
本发明的四驱混合动力汽车的驱动系统包括动力电池、前驱动单元、后驱动单元以及控制前驱动单元和后驱动单元工作的整车控制器，关键在于所述前驱动单元为安装在前驱动桥上的发动机和与发动机通过传动装置连接的前桥ISG电机及前减速器，所述后驱动单元为安装在后驱动桥上的后桥ISG电机及与后桥ISG电机通过传动装置连接的后减速器，所述前桥ISG电机和后桥ISG电机分别通过逆变器与动力电池电连接，所述前桥ISG电机的峰值功率与发动机的额定功率比值在40％以上。
本发明的四驱混合动力汽车的驱动系统由发动机和前、后桥ISG电机组成，发动机和前、后桥ISG电机同时工作时可以为汽车提供强大的驱动力，提高汽车的动力性能和越野能力；另外前桥ISG电机的峰值功率与发动机的额定功率比值在40％以上，相比目前的混合动力车，前桥ISG电机的峰值功率大大提高，使得前桥ISG电机具有良好的单独驱动性能，既保证了快速起动发动机的功能，又保证了纯电动模式下整车的动力性，同时，在电池电量满足的情况下，汽车可以采用前桥ISG电机或采用前、后桥ISG电机进行驱动，降低了油耗。
上述整车控制器与汽车的车速传感器相连，这样整车控制器可以根据车速来调节驱动系统的工作模式，尽量使发动机工作在高效、经济区域，降低发动机的排放和提高发动机的燃油经济性。
上述整车控制器与汽车的油门踏板位置传感器相连，这样整车控制器在检测到汽车的油门踏板急速踏下时，表示汽车正在急加速，此时整车控制器可以控制前、后桥ISG电机参与驱动，提高汽车的急加速性能。
上述整车控制器与汽车的制动踏板位置传感器相连，这样整车控制器在检测到汽车的制动踏板急速踏下时，就表示汽车正在制动和减速，此时整车控制器控制前、后桥ISG电机切换到发电模式，不仅提高了整车的制动性，还能够将整车的部分动能转化为电能给动力电池充电，提高能量的储备和利用率。
上述发动机可以与前桥ISG电机同轴，以减少传动环节的能量损失，提高能量利用率。
本发明的第二个目的是提出上述四驱混合动力汽车的驱动系统的控制方法，该控制方法关键在于包括如下工作模式：1、启动模式：在汽车启动时，发动机不工作，前桥ISG电机和后桥ISG电机同时工作；2、低速纯电动模式：在车速低于预定时速Vlow时，只有前桥ISG电机工作；3、发动机高效模式：在车速处于预定时速Vlow与Vhigh之间时，只有发动机工作；4、高速模式：当车速高于预定时速Vhigh或者汽车在发动机高效模式状态下需要急加速时，后桥ISG电机不工作，发动机和前桥ISG电机同时工作；5、强混四轮驱动模式：当整车需求功率超出发动机和前桥ISG电机的最大功率输出值或者汽车在高速模式状态下需要急加速时，发动机、前桥ISG电机和后桥ISG电机同时工作；6、能量回收模式：当整车减速或制动的时候，前桥ISG电机和后桥ISG切换到发电模式进行发电。
上述预定时速Vlow及Vhigh可以根据发动机的性能在出厂之前设置并存储在整车控制器中。
在上述控制方法中，整车控制器利用车速传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器来获知汽车的行驶状况以及驾驶员的意图，在保证汽车动力性能的同时，尽量采用前、后桥ISG电机进行驱动，降低了汽车的排放和提高了燃油经济性；在汽车制动时利用前、后桥ISG电机进行制动及发电，提高了制动性能及能量利用率。
本发明的四驱混合动力汽车的驱动系统相比传统的四驱动力汽车，其机械结构简单，动力损失少，可以在保证动力性的同时，提高汽车的燃油经济性，符合现代的节能环保潮流。
附图说明
图1是实施例1的四驱混合动力汽车的驱动系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的四驱混合动力汽车的驱动系统包括动力电池10、前驱动单元、后驱动单元以及控制前驱动单元和后驱动单元工作的整车控制器(整车控制器在图中未画出)，所述前驱动单元为安装在前驱动桥4上的发动机1和与发动机1同轴的前桥ISG电机2及前减速器3，所述后驱动单元为安装在后驱动桥上9的后桥ISG电机7及与后桥ISG电机7通过传动装置连接的后减速器8，所述前桥ISG电机2和后桥ISG电机7分别通过逆变器5、6与动力电池10电连接，其中前桥ISG电机2的峰值功率与发动机1的额定功率比值在40％以上。
另外，整车控制器还与汽车的车速传感器相连、油门踏板位置传感器、制动踏板位置传感器相连(图中未画出)。
上述四驱混合动力汽车的驱动系统的控制方法包括如下工作模式：
1、启动模式：在汽车启动时，发动机不工作，前桥ISG电机和后桥ISG电机同时工作，实现短时四轮驱动，采用这种模式，可使整车快速启动，大大缩短加速时间。当整车启动起来后，可关闭后桥ISG电机，进入低速纯电动模式；
2、低速纯电动模式：在车速低于预定时速Vlow时，只有前桥ISG电机工作，这样可以减少油耗，当车速超过预定时速Vlow时，进入发动机高效模式；
3、发动机高效模式：在车速处于预定时速Vlow与Vhigh之间时，只有发动机工作，因为在预定时速Vlow与Vhigh之间时，发动机的工作点还处于比较高效的范围，这时发动机可按自己的工作点继续工作，燃油经济性比较好。当发动机的转速超过发动机的高效区域(即车速超过Vhigh)后或者汽车在发动机高效模式状态下需要急加速时，进入高速模式；
4、高速模式：当车速高于预定时速Vhigh或者汽车在发动机高效模式状态下需要急加速时，后桥ISG电机不工作，发动机和前桥ISG电机同时工作，前桥ISG电机辅助发动机驱动，起到“补峰平谷”的作用，从而使发动机工作在高效的区域，实现了最优的驱动效率，大大降低了燃油量，提高了燃油经济性；同时在急加速的时候，前桥ISG也会开启，辅助发动机共同驱动整车，提高汽车的加速性能。当整车需求功率超出发动机和前桥ISG电机的最大功率输出值或者汽车在高速模式状态下需要急加速时，进入强混四轮驱动模式；
5、强混四轮驱动模式：当整车需求功率超出发动机和前桥ISG电机的最大功率输出值或者汽车在高速模式状态下需要急加速时，发动机、前桥ISG电机和后桥ISG电机同时工作，提供大功率输出，使整车的动力性能和扭矩输出达到最佳，满足客户在不同路面、不同用途的需要；
6、能量回收模式：当整车减速或制动的时候，前桥ISG电机和后桥ISG切换到发电模式进行发电，将汽车的动能转化成电能，储存在动力电池中，同时可使整车具有很好的制动性。

Claims (6)

1、一种四驱混合动力汽车的驱动系统，包括动力电池、前驱动单元、后驱动单元以及控制前驱动单元和后驱动单元工作的整车控制器，其特征在于所述前驱动单元为安装在前驱动桥上的发动机和与发动机通过传动装置连接的前桥ISG电机及前减速器，所述后驱动单元为安装在后驱动桥上的后桥ISG电机及与后桥ISG电机通过传动装置连接的后减速器，所述前桥ISG电机和后桥ISG电机分别通过逆变器与动力电池电连接，所述前桥ISG电机的峰值功率与发动机的额定功率比值在40％以上。
2、根据权利要求1所述的四驱混合动力汽车的驱动系统，其特征在于所述整车控制器与汽车的车速传感器相连。
3、根据权利要求2所述的四驱混合动力汽车的驱动系统，其特征在于所述整车控制器与汽车的油门踏板位置传感器相连。
4、根据权利要求3所述的四驱混合动力汽车的驱动系统，其特征在于所述整车控制器与汽车的制动踏板位置传感器相连。
5、根据权利要求1所述的四驱混合动力汽车的驱动系统，其特征在于所述发动机与前桥ISG电机同轴。
6、一种四驱混合动力汽车的驱动系统的控制方法，其特征在于包括如下工作模式：启动模式：在汽车启动时，发动机不工作，前桥ISG电机和后桥ISG电机同时工作；
低速纯电动模式：在车速低于预定时速Vlow时，只有前桥ISG电机工作；
发动机高效模式：在车速处于预定时速Vlow与Vhigh之间时，只有发动机工作；
高速模式：当车速高于预定时速Vhigh或者汽车在发动机高效模式状态下需要急加速时，后桥ISG电机不工作，发动机和前桥ISG电机同时工作；
强混四轮驱动模式：当整车需求功率超出发动机和前桥ISG电机的最大功率输出值或者汽车在高速模式状态下需要急加速时，发动机、前桥ISG电机和后桥ISG电机同时工作；
能量回收模式：当整车减速或制动的时候，前桥ISG电机和后桥ISG切换到发电模式进行发电。
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