一种双电机混合动力总成控制系统的制作方法

本发明涉及车辆动力控制系统技术领域，特别是涉及一种双电机混合动力总成控制系统。

背景技术：

目前市场上的混动系统一般由发动机和单个电机组成混动系统，电机位置可以在发动机前(p0)，发动机后变速箱前(p2)，集成变速箱中(p2.5)，主减位置(p3)，以及轮毂电机(p4)，这些单电机混动架构可以实现电机辅助启动/熄火发动机，电机发电，电机助力，能量回收等功能。

这些单电机混合架构的电机辅助启动/熄火发动机是通过控制电机扭矩来拖动发动机启动/熄火。电机给电池充电是电机作为发电机使用，发动机分出部分扭矩通过发电机发电，给电池充电，维持电池电量。电机助力是在发动机功率不足时，可以通过电机输出提供部分动力。能量回收是在刹车或者松油门滑行时，可以利用电机回收部分能量到电池中，节省燃料。以上是单电机混动系统的基本功能。

对于单电机系统，它比传统燃油车更省油，但是有些工况下也无法实现省油效果。在中低速行驶时，如果电池soc不足，或者电池输出功率不足，系统会切换到发动机直接驱动，由于此时车速不高，相应的发动机的转速也不会很高，特别是在低速情况下，由于变速箱最大速比受限，发动机转速只有1000rpm左右，这个转速区间达不到发动机热效率比较高的区间(2000rpm左右)，发动机直接驱动效率低下，油耗增加，这是单电机架构无法避免的问题。此外，当电机soc不足时，系统会启动发动机进行充电，充电充满后再纯电行驶，由于电池充电和放电都会有能量损耗(10％左右)，电池频繁地充放电会导致整车效率降低，增加油耗。所以减少电池的充放次数，充放时间可以有效提高效率，达到降低油耗效果。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种双电机混合动力总成控制系统，解决现有技术在中低速时的发动机效率低的问题。

本发明的另一个目的是解决现有技术中的充放电频率高导致能耗大的问题。

特别地，本发明提供了一种双电机混合动力总成控制系统，包括：

双电机混合动力总成，所述双电机混合动力总成通过三种驱动模式驱动车辆运动，所述三种驱动模式包括纯电驱动模式、增程式纯电驱动模式和混合动力驱动模式；和

控制系统，用于响应于车辆整车控制器的请求，控制所述双电机混合动力总成以所述纯电驱动模式、所述增程式纯电驱动模式或所述混合动力驱动模式中的一种驱动车辆运动，以及控制所述双电机混合动力总成在所述纯电驱动模式、所述增程式纯电驱动模式及所述混合动力驱动模式相互切换，以实现高效率的整车工作。

可选地，所述双电机混合动力总成包括第一电机、第二电机、动力电池、发动机、离合器及变速器，所述发动机依次连接所述第一电机、所述离合器后再连接至所述变速器，所述第一电机与所述第二电机连接，所述第一电机连接所述动力电池，所述动力电池再连接所述第二电机，所述第二电机直接连接所述变速器；

其中，在所述纯电驱动模式时，所述动力电池为所述第二电机提供电能，由所述第二电机直接将动力由所述变速器传递出去以驱动车辆运动；在所述增程式纯电驱动模式时，所述发动机启动，所述离合器断开，所述发动机驱动所述第一电机进行发电，所述第一电机发电的能量传递给所述第二电机，再由所述第二电机将动力由所述变速器传递出去驱动所述车辆运动，同时所述第一电机给所述动力电池进行充电；在混合动力驱动模式时，所述发动机启动，所述离合器贴合，所述发动机的动力由所述第一电机、所述离合器传递至所述变速器后驱动所述车辆运动，同时所述第二电机根据需要辅助驱动所述车辆运动。

可选地，在所述车辆的所述动力电池的电量充足的情况下，所述车辆蠕动起步或低车速工况时，所述整车控制器请求以纯电驱动模式驱动所述车辆，所述控制系统控制所述第二电机直接将动力由所述变速器传递出去以驱动车辆运动。

可选地，在所述车辆以中低车速行驶，所述电池电量不足或者电池输出功率达不到需求时，所述整车控制器请求以所述增程式纯电驱动模式驱动所述车辆，所述控制系统控制启动所述发动机给所述第一电机发电，并且将所述第一电机发电的能量传递给所述第二电机，由所述第二电机将动力由所述变速器传递出去以驱动车辆运动；并且，在此过程中，所述控制系统将车辆的功率请求发送给所述第二电机，计算并维护所述第二电机所需的功率，维持所述第二电机的输出与所述第一电机的发电之间的功率平衡，同时调节所述发动机至预设转速和/或预设扭矩。

可选地，当所述车辆以高车速行驶时，所述整车控制器请求以所述混合动力驱动模式驱动所述车辆，所述控制系统控制启动所述发动机并控制所述离合器贴合，使所述发动机的动力由所述变速器传递出去以驱动所述车辆运动；在所述车辆以所述混合动力驱动模式驱动运动时，所述动力电池电量不足，则所述控制系统控制所述发动机分配部分功率给所述第一电机充电，并在所述发动机的动力不能满足整车需求时，所述第二电机辅助驱动所述车辆运动。

可选地，在所述整车控制器请求由所述纯电驱动模式切换至所述增程式纯电驱动模式时，所述控制系统控制所述第一电机启动所述发动机，并且控制所述发动机调整转速至所述整车控制器计算出的最佳工作转速，此时所述发动机通过所述第一电机发电，以驱动所述第二电机将动力由所述变速器输出，完成所述纯电驱动模式切换至所述增程式纯电驱动模式的过程。

可选地，在所述整车控制器请求由所述增程式纯电驱动模式切换至所述纯电驱动模式时，所述控制系统控制所述第一电机拖动所述发动机熄火，直接完成由所述增程式纯电驱动模式切换至所述纯电驱动模式的过程。

可选地，在所述整车控制器请求由所述纯电驱动模式切换至所述混合动力驱动模式时，所述控制系统控制所述第一电机启动所述发动机，并且控制所述发动机调整至与所述第二电机转速相同，保持所述离合器两端的转速差为预设值，在调速的同时控制所述离合器准备油压，当调速完成后，控制所述离合器贴合，此时所述第二电机与所述离合器的扭矩进行交互，控制所述第二电机扭矩减少，控制所述离合器的扭矩增加，当扭矩交互完成后就完成了由所述纯电驱动模式切换至所述混合动力驱动模式的过程。

可选地，在所述整车控制器请求由所述混合动力驱动模式切换至所述纯电驱动模式时，所述控制系统控制减小所述发动机通过所述离合器传递的扭矩至0nm，同时控制增加所述第二电机的扭矩，当所述离合器传递的扭矩为0nm时，请求所述离合器脱开，当所述离合器反馈已经脱开之后，控制所述发动机熄火，完成由所述混合动力驱动模式切换至所述纯电驱动模式的过程。

可选地，在所述整车控制器请求由所述增程式纯电驱动模式切换至所述混合动力驱动模式时，所述控制系统控制所述离合器准备油压，控制所述发动机调整转速至于所述第二电机的转速相近，控制所述离合器贴合，控制所述第二电机的输出扭矩减小的同时，控制通过所述离合器输出的扭矩增加，完成由所述增程式纯电驱动模式切换至所述混合动力驱动模式的过程。

可选地，在所述整车控制器请求由所述混合动力驱动模式切换至所述增程式纯电驱动模式时，控制所述发动机通过所述离合器传递的扭矩不断减小，控制所述第一电机的充电扭矩增加，控制所述第二电机的输出扭矩增加，并且在所述发动机通过所述离合器传递的扭矩减小到0时，所述整车控制器请求所述离合器打开，在所述离合器反馈已经打开后，控制所述发动机调速至最佳工作效率转速，并开始给第一电机发电，此时以所述第二电机纯电驱动，完成由所述混合动力驱动模式切换至所述增程式纯电驱动模式的过程。

本发明的双电机混合动力总成控制系统采用双电机混合动力总成来驱动车辆的运动，且该双电机混合动力总成可以以三种驱动模式来驱动车辆运动，使得车辆可以在不同工况下采用不同的驱动模式驱动车辆运动，并且随时切换，从而保证车辆在不同工况下都使得发动机工作在高效率区间，从而降低油耗。

进一步地，如果车辆电池电量过低或者输出功率不足时，需要启动发动机，但是本发明的发动机启动并不直接驱动车辆，而是将发动机调速到最佳效率的转速区间，通过第一电机进行发电，离合器保持打开，第二电机通过第一电机发出的电能和电池来驱动车辆。由于发动机可以自由进行调速，因此可以在决定好发电功率之后可以确定好发动机的最佳工作领域(转速，扭矩)，由于第一电机发电效率及第二电机用电效率都很高，在发动机也达到高热效率之后，整车在中低速增程式纯电驱动模式下的效率提升，大幅降低了油耗。

此外，在中低速的增程式纯电驱动模式下，发动机启动给第一电机发电，通过跟随策略，可以实现第一电机的发电功率约等于第二电机的驱动功率需求量，减少了第二电机纯电行驶时对电池的使用量，使电池的充放频率减少，降低了由于电池充放引起的能量损失，提升整车效率。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成控制系统的示意性框图；

图2是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成的示意性结构图；

图3是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成以纯电驱动模式驱动时的动力传递示意图；

图4是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成以增程式纯电驱动模式驱动时的动力传递示意图；

图5是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成以混合动力驱动模式驱动时的动力传递示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成控制系统的示意性框图。本实施例的双电机混合动力总成控制系统100可以包括双电机混合动力总成10和控制系统20。本实施例的双电机混合动力总成控制系统100可以应用在车辆上，并且根据车辆的整车控制器来控制车辆的运动。具体的，双电机混合动力总成10可以通过三种驱动模式驱动车辆运动，三种驱动模式包括纯电驱动模式、增程式纯电驱动模式和混合动力驱动模式。控制系统20则用于响应于车辆整车控制器的请求，控制双电机混合动力总成10以纯电驱动模式、增程式纯电驱动模式或混合动力驱动模式中的一种驱动车辆运动，以及控制双电机混合动力总成10在纯电驱动模式、增程式纯电驱动模式及混合动力驱动模式相互切换，以实现高效率的整车工作。

本实施例的双电机混合动力总成控制系统100采用双电机混合动力总成10来驱动车辆的运动，且该双电机混合动力总成10可以以三种驱动模式来驱动车辆运动，使得车辆可以在不同工况下采用不同的驱动模式驱动车辆运动，并且随时切换，从而保证车辆在不同工况下都使得发动机工作在高效率区间，从而降低油耗。

图2是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成的示意性结构图；作为本发明一个具体地实施例，本实施例中的双电机混合动力总成10可以包括第一电机11、第二电机12、动力电池13、发动机14、离合器15及变速器16，发动机14依次连接第一电机11、离合器15后再连接至变速器16，第一电机11与第二电机12连接，第一电机11连接动力电池13，动力电池13再连接第二电机12，第二电机12直接连接变速器16。其中，在纯电驱动模式时，动力电池13为第二电机12提供电能，由第二电机12直接将动力由变速器16传递出去以驱动车辆运动。在增程式纯电驱动模式时，发动机14启动，离合器15断开，发动机14驱动第一电机11进行发电，第一电机11发电的能量传递给第二电机12，再由第二电机12将动力由变速器16传递出去驱动车辆运动，同时第一电机11给动力电池13进行充电；在混合动力驱动模式时，发动机14启动，离合器15贴合，发动机14的动力由第一电机11、离合器15传递至变速器16后驱动车辆运动，同时第二电机12根据需要辅助驱动车辆运动。

图3是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成以纯电驱动模式驱动时的动力传递示意图。更为具体地，在车辆的动力电池13的电量充足的情况下，车辆蠕动起步或低车速工况时，整车控制器请求以纯电驱动模式驱动车辆，控制系统20控制第二电机12直接将动力由变速器16传递出去以驱动车辆运动。

图4是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成以增程式纯电驱动模式驱动时的动力传递示意图。具体地，在车辆以中低车速行驶，电池电量不足或者电池输出功率达不到需求时，整车控制器请求以增程式纯电驱动模式驱动车辆，控制系统20控制启动发动机14给第一电机11发电，并且将第一电机11发电的能量传递给第二电机12，由第二电机12将动力由变速器16传递出去以驱动车辆运动。并且，在此过程中，控制系统20将车辆的功率请求发送给第二电机12，计算并维护第二电机12所需的功率，维持第二电机12的输出与第一电机11的发电之间的功率平衡，同时调节发动机14至预设转速和/或预设扭矩，使发动机14工作在高效区间。

图5是根据本发明一个实施例的双电机混合动力总成以混合动力驱动模式驱动时的动力传递示意图。具体地，当车辆以高车速行驶时，整车控制器请求以混合动力驱动模式驱动车辆，控制系统20控制启动发动机14并控制离合器15贴合，使发动机14的动力由变速器16传递出去以驱动车辆运动；在车辆以混合动力驱动模式驱动运动时，动力电池13电量不足，则控制系统20控制发动机14分配部分功率给第一电机11充电，并在发动机14的动力不能满足整车需求时，第二电机12辅助驱动车辆运动。

由上可知，本实施例的双电机混合动力总成控制系统100可以覆盖车辆在高、中、低车速时都有对应的驱动模式，保证发动机14都工作在高效率区间，解决现有技术中的中低速发动机14效率低和充放电频率太高。

具体地，本实施例中如果电池电量过低或者输出功率不足时，需要启动发动机14，但是本实施例的方案中，发动机14启动并不直接驱动车辆，而是将发动机14调速到最佳效率的转速区间，通过第一电机11进行发电，离合器15保持打开，第二电机12通过第一电机11发出的电能和电池来驱动车辆。由于发动机14可以自由进行调速，因此可以在决定好发电功率之后可以确定好发动机14的最佳工作领域(转速，扭矩)，由于第一电机11发电效率及第二电机12用电效率都很高，在发动机14也达到高热效率之后，整车在中低速增程式纯电驱动模式下的效率提升，大幅降低了油耗。

此外，在中低速的增程式纯电驱动模式下，发动机14启动给第一电机11发电，通过跟随策略，可以实现第一电机11的发电功率约等于第二电机12的驱动功率需求量，减少了第二电机12纯电行驶时对电池的使用量，使电池的充放频率减少，降低了由于电池充放引起的能量损失，提升整车效率。

作为本发明一个具体地实施例，当车辆根据工况需要切换驱动模式时，例如，车辆在低速且由电池电量充足转变为电池的电量不足，或者电池输出功率达不到需求，此时整车控制器会根据车辆的这些工况的变化从而改变驱动模式，将由原本的纯电驱动模式切换至增程式纯电驱动模式。此时，控制系统20控制第一电机11启动发动机14(本实施例中的第一电机11及可以作为发电电机，又可以作为发动机14的启动电机，当第一电机11作为启动电机时，就可以启动发动机14)，并且控制发动机14调整转速至整车控制器计算出的最佳工作转速，此时发动机14通过第一电机11发电，以驱动第二电机12将动力由变速器16输出，完成纯电驱动模式切换至增程式纯电驱动模式的过程。本实施例中，整车控制器会根据车辆的实际情况综合各方面的因素计算出发动机14的最佳工作转速，使得发动机14转速及满足实际车辆的需求，又保持最高效的工作状态。当然，在整个模式切换的过程中，都是由第二电机12保持动力输出。

作为另一个实施例，当车辆电池电路不足转变为电池电量充足，从而使得整车控制器请求由增程式纯电驱动模式切换至纯电驱动模式时，控制系统20控制第一电机11拖动发动机14熄火，直接完成由增程式纯电驱动模式切换至纯电驱动模式的过程。此过程中，直接没有了发动机14及第一电机11对第二电机12的充电过程，使得第二电机12由原本的增程式转变为单独为变速器16提供能量，从而完成驱动模式的转变过程。

作为另一个实施例，当车辆由低速转变为高速行驶，且电池电量由充足转变为电池电量不足时，整车控制器可能会请求由纯电驱动模式切换至混合动力驱动模式。此时，控制系统20控制第一电机11启动发动机14，并且控制发动机14调整至与第二电机12转速相同(变速器16输入轴转速)，保持离合器15两端的转速差为预设值，在调速的同时控制离合器15准备油压(但是不贴合)，当调速完成后，控制离合器15贴合，此时第二电机12与离合器15的扭矩进行交互，控制第二电机12扭矩减少，控制离合器15的扭矩增加，当扭矩交互完成后就完成了由纯电驱动模式切换至混合动力驱动模式的过程。

作为另一个实施例，当车辆由高速转变为低速行驶，此时的电池的电量充足，则整车控制器可能会请求由混合动力驱动模式切换至纯电驱动模式。在接收到整车控制器的请求后，控制系统20控制减小发动机14通过离合器15传递的扭矩至0nm，同时控制增加第二电机12的扭矩，当离合器15传递的扭矩为0nm时，请求离合器15脱开，当离合器15反馈已经脱开之后，控制发动机14熄火，第二电机12纯电行驶，完成由混合动力驱动模式切换至纯电驱动模式的过程。

作为另一个实施例，当车辆由中低速且电量不足时，车辆可能会以增程式纯电驱动模式在行驶，但是当车辆要进行高速行驶时，此时整车控制器可能会请求由增程式纯电驱动模式切换至混合动力驱动模式。当整车控制器请求由增程式纯电驱动模式切换至混合动力驱动模式时，控制系统20控制离合器15准备油压，控制发动机14调整转速至于第二电机12的转速相近，控制离合器15贴合，并且控制第一电机11、第二电机12及离合器15进扭矩交互，其中，该扭矩交互包括控制第二电机12的输出扭矩减小的同时，控制通过离合器15输出的扭矩增加，在判断扭矩交互完成时，则完成由增程式纯电驱动模式切换至混合动力驱动模式的过程。

作为另一个实施例，当车辆的电池电量不足，而车辆由高速转变为低速行驶时，整车控制器可能会请求由混合动力驱动模式切换至增程式纯电驱动模式。当整车控制器请求由混合动力驱动模式切换至增程式纯电驱动模式时，控制第一电机11、第二电机12及离合器15进扭矩交互。具体扭矩交互过程为控制发动机14通过离合器15传递的扭矩不断减小，控制第一电机11的充电扭矩增加，控制第二电机12的输出扭矩增加。在发动机14通过离合器15传递的扭矩减小到0时，整车控制器请求离合器15打开，在离合器15反馈已经打开后，控制发动机14调速至最佳工作效率转速，并开始给第一电机11发电，此时以第二电机12纯电驱动，完成由混合动力驱动模式切换至增程式纯电驱动模式的过程。

本发明中主要根据具体工况，通过控制发动机14以纯电驱动模式、增程式纯电驱动模式及混合动力驱动模式三种工作模式相互切换来实现高效率的整车工作，解决中低速时发动机14的工作效率不高问题，减少电池的充放电频率，提高了整车的效率，大幅降低油耗。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。