专利名称：一种混合动力驱动系统的驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种混合动力驱动系统的驱动方法。
背景技术：
目前，由于混合动力汽车兼备了纯电动汽车和常规汽车的动力优点，并且在节能环保方面表现优异，因此已逐渐成为汽车行业的发展方向。然而，现有的混合动力汽车多为前轮驱动或者后轮驱动，也就是说，仅通过四个车轮中的两个提供驱动力。因此，当车辆在恶劣的路况条件下行驶，例如越野时，其驱动系统无法为车辆提供更强劲的动力以满足需要，因而这种现有的混合动力驱动系统在应用于越野型汽车时受到限制。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中混合动力车运行模式单一而且在换档时动力中断的问题，提供一种混合动力驱动系统的驱动方法，该驱动方法可控制该驱动系统具有多种四轮驱动模式，能够为车辆提供更强劲的动力，而且在换档时能够保证动力传递不中断。一种混合动力驱动系统的驱动方法，所述驱动系统包括发动机、第一电机、传动装置、第一车轮组、第二电机、第二车轮组、以及储能装置，其中，所述第一电机与所述发动机相连接，所述发动机通过传动装置与第一车轮组相连接，所述第二电机与第二车轮组相连接，储能装置与第一电机和第二电机分别电连接；所述传动装置第一减速机构和第二减速机构；所述发动机分别通过第一减速机构及第二减速机构与第一车轮组相连接。所述驱动方法包括控制所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、或者四轮驱动发动机双电机组合模式。本发明提供的混合动力驱动系统不仅结构简单，而且所述驱动方法控制驱动系统除具有多种两轮驱动模式之外，还具有多种四轮驱动模式，因此能够为车辆提供更强劲的动力，以满足其动力需求，同时，整个驱动系统大部分时间处于发动机驱动运行模式，而且可实现在换档时动力不中断，进而使得这种混合动力驱动系统在越野型车辆中的应用成为可能。
图1为根据本发明第一实施方式的混合动力驱动系统的原理框图；图2为根据本发明第二实施方式的混合动力驱动系统的原理框图；图3为根据本发明第三实施方式的混合动力驱动系统的原理框图；图4为根据本发明第四实施方式的混合动力驱动系统的原理框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下面，将结合附图，对本发明的具体实施方式
进行详细描述。如图1所示，根据本发明第一实施方式的混合动力驱动系统包括发动机10、第一电机30、传动装置50、第一车轮组60、第二电机70、第二车轮组90、以及储能装置100，其中，所述第一电机30与所述发动机10相连接，所述发动机10通过传动装置50与第一车轮组60相连接，所述第二电机70与第二车轮组90相连接，储能装置100与第一电机30和第二电机70分别电连接。其中，所述发动机10可以为汽油机、柴油机或者甲醇、乙醇等其它燃料发动机等等。该发动机10作为驱动系统的主要动力源，作用是(1)车辆行驶时为车辆提供动力；(2) 储能装置100需要充电时带动第一电机30提供机械能用于发电。所述第一电机30和第二电机70可以为AC交流电机、开关磁阻电机、直流永磁电机等等。根据电磁感应原理，所述第一电机30和第二电机70都既可以发电机模式工作，也可以电动机模式工作。以发电机模式工作时，用于将机械能转化为电能。以电动机模式工作时，用于将电能转化为机械能。例如，当发动机10的动力传递到第一电机30时，第一电机30以发电机模式工作，从而将机械能转化为电能并输送至储能装置100，以对储能装置 100进行充电。当所述驱动系统处于制动模式，来自第二车轮组90的回馈的制动能量传递至第二电机70时，第二电机70以发电机模式工作，从而将机械能转化为电能并输送至储能装置100，以对储能装置100进行充电。而当储能装置100向第一电机30和第二电机70供电时，第一电机30和第二电机70均以电动机模式工作，从而将电能转化为机械能，以最终驱动车轮行驶。第一电机30是一个小功率电机，它的作用主要包括(1)启动发动机10;(2)电池需要充电时将发动机的机械能转化为电能；(3)作为电动机在车辆需求功率较大时提供辅助助力；(4)在车辆起步时帮助发动机稳定转速。第二电机70是一个功率相对较大的电机，它的主要作用为(1)在车辆起步过程中提供主要助力；(2)在发动机驱动状态下，驱动系统有加速请求时提供辅助助力；(3)在车辆减速时回馈发电。所述储能装置100为可控的能量存储装置，例如可以是蓄电池组、燃料电池组等寸。所述传动装置50可以为减速齿轮、变速器等等。并且如本领域技术人员所公知的，输送至传动装置50的动力可以通过联轴器、车轮驱动轴等最终传递到第一车轮组60， 以驱动车辆行驶。如图2所示，根据本发明第二实施方式的混合动力驱动系统，该传动装置50优选地包括第一减速机构501和第二减速机构502，第一减速机构501和第二减速机构502分别与发动机10和第一车轮组60相连接，即发动机10的动力可以通过第一减速机构501传递给第一车轮组60，也可以通过第二减速机构502传递给第一车轮组60 ；当然，每个减速机构的变速比不同，第一减速机构可以包括一个或者多个不同减速比的齿轮传动组，第二减速机构也可以包括一个或者多个不同减速比的齿轮传动组，而且两个减速机构中的齿轮传动组的减速比都各不相同，通过两个减速机构可以实现驱动系统运行在不同的档位，能够更加适应各种工况下的运行。所述第一减速机构501优选地包括相互连接的第一离合器20和第一变速器80， 发动机10通过第一离合器20、第一变速器80与第一车轮组60相连接，当所述第一离合器 20结合时，发动机10的动力可以通过第一离合器20和第一变速器80传递给第一车轮组 60 ；第二减速机构502优选地包括相互连接的第二离合器40和第二变速器110，发动机10 通过第二离合器20、第二变速器110与第一车轮组60相连接，当所述第二离合器40结合时，发动机10的动力可以通过第二离合器40和第二变速器110传递给第一车轮组60。驱动系统可以通过第一变速器80和第二变速器110实现不同档位的运行，而且当驱动系统在进行两个变速器之间的动力切换时，可通过控制第一离合器20和第二离合器40相互之间的分离或者结合来实现，例如，当第一离合器20结合，第二离合器40分离时，驱动系统的当前动力传递路线为发动机10-—第一离合器20—第一变速器80—第一车轮组60 ；如果进行换档操作，将驱动系统的动力传递路线变成发动机10-—第二离合器40-—第二变速器110—第一车轮组60时，只需要将第二变速器110挂入相应的档位，并控制第一离合器20分离，第二离合器40结合，就可以完成以上动力传递路线的改变，同时整个过程不会产生动力中断，使得混合动力驱动系统的运行更加平稳，有效提高车辆的运行舒适性。以上所述的变速器可以包括一个或者多个档位以供驱动系统进行换档需求，可以完全适应让发动机工作在最大效率区间内。所述第一离合器20和第二离合器40优选地采用电控离合器，能够达到控制比较精确的目的，更加有利于动力传递的平稳性。结合图3和图4所示，所述传动装置50中，所述第一变速器80的输入轴为空心轴 120，所述第二变速器110的输入轴130同心设置在所述空心轴120内，所述空心轴120通过第一离合器20与发动机的飞轮可选择性连接，所述第二变速器的输入轴130通过第二离合器110与所述发动机的飞轮可选择性连接。所述传动装置50还包含一个通过齿轮传动与空心轴120及第二变速器110的输入轴相配合的输出轴140，所述输出轴140与第一车轮组60相连接。所述第一变速器80包括至少一个奇数档，所述第二变速器110包括至少一个偶数档。所述第二变速器110还包括一个倒档。图4所示为一个具有6档位的驱动系统，其中，第一变速器80的输入轴120上固定设有2档主动齿轮、4档主动齿轮及6档主动齿轮，输出轴140上设有与2档主动齿轮、4 档主动齿轮及6档主动齿轮相配合的2档从动齿轮、4档从动齿轮及6档从动齿轮，当第一变速器80工作时，动力仅仅通过其中一个档位传递给第一车轮组60。同样，第二变速器110 的输入轴130上设有1档主动齿轮、3档主动齿轮及5档主动齿轮。输出轴140上设有与1 档主动齿轮、3档主动齿轮及5档主动齿轮相配合的1档从动齿轮、3档从动齿轮及5档从动齿轮，当第二变速器110工作时，动力仅仅通过其中一个档位传递给第一车轮组60。所述第二变速器110的输入轴130上还设有一个倒档齿轮，通过此倒档齿轮与输出轴140的配合和实现车辆的倒车。
所述传动装置50优选地也可以为DSG变速器，即双离合器式自动换档变速器，该变速器有多个档位，如包含6个前进档和一个倒车档，该变速器分为两个独立的双轴变速器并列工作，奇数档、倒档和第一离合器20组成一个变速器，偶数档和第二离合器40组成另一个变速器，两个变速器相对独立，通过控制换挡机构和两个离合器的分离、吸合就可以实现不中断动力传输的自动换挡。该DSG变速器采用车辆行驶时的速度、加速度、功率和比油耗等作为换档控制参数，在有加速需求时主要以动力性为主，在没有加速需求时主要以降低发动机油耗为主，控制DSG变速器换到合适的档位，满足车辆的动力需求以及达到车辆节省燃油的目的。以上所述的驱动系统可具有第一车轮组驱动发动机模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、以及四轮驱动发动机双电机组合模式。其中，在所述第一车轮组驱动发动机模式下，车辆通过第一车轮组60驱动，发动机10作为动力源。此时，所述发动机10启动，发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。在所述第二车轮组驱动电机模式下，车辆通过第二车轮组90驱动，第二电机70作为动力源。此时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。在所述四轮驱动发动机电机组合模式下，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组 90、即四轮共同驱动，发动机10和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动， 发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。在所述四轮驱动发动机双电机组合模式下，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90、即四轮共同驱动，发动机10、第一电机30和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第一电机30和第二电机70同时供电，第一电机30通过传动装置50将动力传递至第一车轮组60，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。进一步地，根据本发明第二实施方式的混合动力驱动系统的原理框图如图2所示，在此情况下，驱动系统除具有第一实施方式所具有的各种驱动模式，如第一车轮组驱动发动机模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、以及四轮驱动发动机双电机组合模式之外，还具有在驻车和行车状态下均可实现的自充电模式。此外，在所述自充电模式下，当车辆处于驻车状态时，所述发动机10启动，第一离合器20和第二离合器40均处于分离状态，发动机10的动力传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电。而当车辆处于行车状态时， 所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态，第二离合器40处于分离状态，或者第一离合器20处于分离状态，第二离合器40处于结合状态；发动机10的动力部分通过传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电，而且同时，所述储能装置100也可向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组90， 以驱动车辆行驶。
优选情况下，所述储能装置100具有外接充电接口，通过该外接充电接口可以直接使用外部电源对所述储能装置100进行外接充电，例如可以直接使用家用电源对其进行充电，因此大大提高了使用方便性，并且此优选特征对于前述第一实施方式和第二实施方式均适用。根据本发明的另一方面，提供一种混合动力驱动系统的驱动方法，其中所述混合动力驱动系统为上文中所描述的本发明提供的混合动力驱动系统，所述驱动方法包括控制所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、四轮驱动发动机双电机组合模式、或者自充电模式。其中，当所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式时，车辆通过第一车轮组 60驱动，发动机10作为动力源。此时，所述发动机10启动，所述发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。进一步地，若第一离合器20处于接合状态，第二离合器40处于分离状态，发动机10的动力通过第一离合器20、第一变速器80传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。若第一离合器20处于分离状态，第二离合器40处于结合状态，发动机10的动力通过第二离合器40传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。当所述驱动系统处于第二车轮组驱动电机模式时，车辆通过第二车轮组90驱动， 第二电机70作为动力源。此时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。当所述驱动系统处于四轮驱动发动机电机组合模式时，车辆通过第一车轮组60 和第二车轮组90、即四轮共同驱动，发动机10和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机10启动，发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶， 并且同时，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组 90，以驱动车辆行驶。当所述驱动系统处于四轮驱动发动机双电机组合模式时，车辆通过第一车轮组60 和第二车轮组90即四轮共同驱动，发动机10、第一电机30和第二电机70同时作为动力源。 此时，所述发动机10启动，第一离合器20或者第二离合器40处于接合状态，发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100 向第一电机30和第二电机70同时供电，第一电机30的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。当所述驱动系统处于自充电模式时，在车辆处于驻车状态的情况下，所述发动机 10启动，第一离合器20和第二离合器40均处于分离状态，发动机10的动力传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电。而在车辆处于行车状态的情况下，不仅所述发动机10启动，第一离合器20处于接合状态、第二离合器40处于分离状态，或者第一离合器20出分离状态、第二离合器40处于结合状态，发动机10的部分动力传递至第一电机30，并通过第一电机30转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电，而且同时，所述储能装置100也向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶。此外，根据本发明的所述驱动方法还包括控制所述驱动系统处于制动模式。当车辆的油门踏板被松开，或制动踏板被踩下时，所述驱动系统处于制动模式，此时，第一离合器20以及第二离合器40分离，第二电机70进入回馈制动状态，以发电机模式工作，从而来自第二车轮组90的回馈的制动能量将传递至第二电机70，并通过第二电机70转化为电能输送至储能装置100，以对其进行充电。在车辆起步时，第一电机30作起动电机带动发动机10运行，通过选择合适的档位 (如挂上1档，第一离合器20分离，第二离合器40结合)，将发动机10的动力传递至第一车轮组60，同时储能装置100给第二电机70供电，第二电机70的动力通过传递至第二车轮组90，以驱动车辆运行。在起步过程中发动机同时带动第一电机30转动发电为储能装置 100进行充电，通过控制第一电机30的转速可稳定发动机的转速。起步完成后，进入第一车轮组驱动发动机模式，所述发动机10的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶。当然，如图3所示，当第一离合器20结合，第二离合器40分离，车辆可选择偶数档运行；当第一离合器20分离，第二离合器40结合，车辆可选择奇数档或者倒档运行，具体的档位选择要结合发动机的燃油经济性及工作效率来确定。在车辆运行过程中，如果整车的需求功率小于或者等于发动机10的最大输出功率，那么车辆还是继续在第一车轮组驱动发动机模式下运行。如果整车需求功率大于发动机10的最大输出功率，则车辆进入四轮驱动发动机电机组合模式，所述储能装置100向第二电机70供电，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以提供超出发动机最大功率的剩余功率。如果整车需求功率大于发动机最大输出功率和第二电机70的最大输出功率之和时，车辆进入四轮驱动发动机双电机组合模式，车辆通过第一车轮组60和第二车轮组90即四轮共同驱动，发动机10、第一电机30和第二电机70同时作为动力源。此时，所述发动机 10启动，第一离合器20或者第二离合器40处于接合状态，发动机10的动力通过传动装置 50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，并且同时，所述储能装置100向第一电机30和第二电机70同时供电，第一电机30的动力通过传动装置50传递至第一车轮组60，以驱动车辆行驶，第二电机70的动力传递至第二车轮组90，以驱动车辆行驶从而第一电机30提供超出发动机10及第二电机70的功率。当然在车辆的以上运行模式中，控制系统还会实时检测储能装置100的荷电状态，判断储能装置100是否需要充电，若储能装置100不需要充电，则第一电机30不运行发电；若储能装置100需要充电，则第一电机30进入发电模式，为储能装置100进行充电。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种混合动力驱动系统的驱动方法，其中所述驱动系统包括发动机(10)、第一电机(30)、传动装置(50)、第一车轮组(60)、第二电机(70)、第二车轮组(90)以及储能装置 (100)，其中，所述第一电机(30)与所述发动机(10)相连接，所述发动机(10)通过传动装置(50)与第一车轮组(60)相连接，所述第二电机(70)与第二车轮组(90)相连接，储能装置(100)与第一电机(30)和第二电机(70)分别电连接；所述传动装置(50)包括第一减速机构(501)和第二减速机构(502)；所述发动机(10) 分别通过第一减速机构(501)及第二减速机构(502)与第一车轮组(60)相连接；所述驱动方法包括控制所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式、第二车轮组驱动电机模式、四轮驱动发动机电机组合模式、或者四轮驱动发动机双电机组合模式。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其中当所述驱动系统处于第一车轮组驱动发动机模式时，所述发动机(10)启动，发动机 (10)的动力通过传动装置(50)传递至第一车轮组(60)；当所述驱动系统处于第二车轮组驱动电机模式时，所述储能装置(100)向第二电机 (70)供电，第二电机(70)的动力传递至第二车轮组(90)；当所述驱动系统处于四轮驱动发动机电机组合模式时，所述发动机(10)启动，发动机 (10)的动力通过传动装置(50)传递至第一车轮组(60)，同时储能装置(100)向第二电机 (70)供电，第二电机(70)的动力传递至第二车轮组(90)；以及当所述驱动系统处于四轮驱动发动机双电机组合模式时，所述发动机(10)启动，发动机(10)的动力通过传动装置(50)传递至第一车轮组(60)，同时储能装置(100)同时向第一电机(30)和第二电机(70)供电，第一电机(30)的动力通过传动装置(50)传递至第一车轮组(60)，第二电机(70)的动力直接传递至第二车轮组(90)。
3.根据权利要求2所述的驱动方法，其中，所述第一减速机构(501)包括第一离合器 (20)和第一变速器(80)，所述发动机(10)通过第一离合器(20)、第一变速器(80)与第一车轮组(60)相连接，所述第二减速机构(502)包括第二离合器GO)和第二变速器(110)， 所述发动机(10)通过第二离合器(40)、第二变速器(110)与第二车轮组(60)相连接；当所述发动机(10)启动时，控制所述第一离合器00)结合，第二离合器GO)分离时，所述发动机的动力通过第一减速机构(501)传递至第一车轮组(60)；控制所述第一离合器00)分离，第二离合器GO)结合时，发动机的动力通过第二减速机构(501)传递至第一车轮组(60)。
4.根据权利要求3所述的驱动方法，其中，所述驱动方法还包括控制所述驱动系统处于自充电模式。
5.根据权利要求4所述的驱动方法，其中，当所述驱动系统处于自充电模式时，所述发动机的部分动力通过第一减速机构(501)传递至第一车轮组(60)，发动机(10)的剩余动力传递至第一电机(30)，并通过第一电机(30)转化为电能输送至储能装置(100)。
6.根据权利要求4所述的驱动方法，其中，当所述驱动系统处于自充电模式时，所述发动机的部分动力通过第二减速机构(50 传递至第一车轮组(60)，发动机(10)的剩余动力传递至第一电机(30)，并通过第一电机(30)转化为电能输送至储能装置(100)。
7.根据权利要求3所述的驱动方法，其中，所述驱动方法还包括控制所述驱动系统处于制动模式，当所述驱动系统处于制动模式时，第一离合器00)以及第二离合器GO)分离，来自第二车轮组(90)的回馈的制动能量传递至第二电机(70)，并通过第二电机(70)转化为电能输送至储能装置(100)。
全文摘要
一种混合动力驱动系统的驱动方法，所述驱动系统包括发动机、第一电机、传动装置、第一车轮组、第二电机、第二车轮组、以及储能装置，其中，所述第一电机与所述发动机相连接，所述发动机通过传动装置与第一车轮组相连接，所述第二电机与第二车轮组相连接，储能装置与第一电机和第二电机分别电连接。所述驱动方法包括控制所述驱动系统处于多种工作模式。本发明提供的混合动力驱动系统不仅结构简单，而且还具有多种四轮驱动模式，因此能够为车辆提供更强劲的动力，以满足其动力需求。
文档编号B60W30/18GK102310760SQ20101021907
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者张鑫鑫, 汤小华, 罗飞, 肖志高 申请人:比亚迪股份有限公司