混合动力汽车的混合动力系统、混合动力汽车及控制方法与流程

本发明实施例涉及车辆控制技术，尤其涉及一种混合动力汽车的混合动力系统、混合动力汽车及控制方法。

背景技术：

面临石油资源日益减少、空气质量恶化等问题，世界各国都对环境保护越来越重视。其中，各种采用油电混合动力驱动的混合动力汽车，通过电动机与发动机的使用，使得混合动力汽车可以根据不同的运行情况灵活调整工作状态，使发动机与电动机配合保持在最佳工作区域，降低油耗与污染物排放。

混合动力系统是混合动力汽车的关键，混合动力系统的性能与混合动力汽车的整车性能有直接关系。现有技术的混合动力系统结构，存在换挡稳定性不足以及换挡时动力中断的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种混合动力汽车的混合动力系统、混合动力汽车及控制方法，以提高混合动力系统换挡稳定性以及保证换挡时动力不中断。

第一方面，本发明实施例提供了一种混合动力汽车的混合动力系统，包括：发动机、变速箱、离合器、第一电机、第二电机和控制器；

所述第一电机与所述发动机连接，所述第一电机用于带动所述发动机启动和调速；

所述发动机的输出轴与所述变速箱的输入轴连接，所述变速箱的输出轴通过所述离合器与所述第二电机的输出轴连接，所述发动机用于在所述离合器处于结合状态时接入所述混合动力系统中以作为动力源进行驱动；

所述控制器分别与所述变速箱、所述离合器、所述第一电机和所述第二电机连接，所述控制器用于在判定所述混合动力系统的运行模式处于纯电动模式时，控制处于分离状态的所述离合器结合以使所述发动机接入所述混合动力系统以进行换挡。

可选的，所述控制器包括：

运行模式判断单元，用于判断所述混合动力系统的运行模式；

第一控制单元，用于如果所述混合动力系统处于纯电动模式且达到转入混动模式的预设条件，控制所述变速箱静态换挡至预设挡位，以及控制所述第一电机带动所述发动机启动并调速至匹配所述预设挡位，再控制处于分离状态的所述离合器结合。

可选的，所述运行模式还包括混动模式。

可选的，所述控制器还用于在判定所述混合动力系统处于混动模式，控制所述离合器结合以进行换挡。

可选的，所述控制器包括：

运行模式判断单元，用于判断所述混合动力系统的运行模式；

换挡状态判断单元，用于如果所述混合动力系统处于混动模式，在换挡过程中判断所述混合动力系统是否换挡失败；

第二控制单元，用于如果换挡失败，控制处于结合状态的所述离合器分离以使所述变速箱输出轴脱离所述第二电机以进行换挡。

可选的，所述第一电机与所述发动机的连接方式为皮带连接。

可选的，该混合动力系统还包括：储能装置，分别与所述第一电机和所述第二电机电连接，所述储能装置用于为所述第一电机和所述第二电机供电。

可选的，所述储能装置为动力电池、超级电容、以及动力电池与超级电容复合电源装置中的任意一种。

可选的，所述储能装置还包括外接充电装置。

第二方面，本发明实施例还提供一种混合动力汽车，包括如上所述的混合动力系统。

第三方面，本发明实施例还提供一种混合动力汽车的控制方法，包括如下步骤：

判断混合动力系统的运行模式；

如果判定所述混合动力系统处于纯电动模式时，控制处于分离状态的离合器结合以使发动机接入所述混合动力系统以进行换挡。

本发明实施例提供一种混合动力汽车的混合动力系统，包括发动机、变速箱、离合器、第一电机、第二电机和控制器；其中，第一电机用于带动发动机启动和调速；发动机用于在离合器处于结合状态时接入混合动力系统中以作为动力源进行驱动；控制器用于控制处于分离状态的离合器结合以使发动机接入混合动力系统以进行换挡。本发明实施例中，通过设置在变速箱与第二电机之间的离合器结构，可以实现在发动机接入时，根据换挡需求挡位提前进行静态挂挡，电机带动发动机调速，离合器结合，发动机接入，可提高混合动力系统发动机接入换挡可靠性，且发动机接入过程无动力中断。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的混合动力系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的混合动力系统的结构示意图；

图3是本发明实施例四提供的混合动力汽车的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1所示为本发明实施例一提供的混合动力系统的结构示意图，该混合动力系统包括：发动机10、变速箱20、离合器30、第一电机40、第二电机50和控制器60；第一电机40与发动机10连接，第一电机40用于带动发动机10启动和调速；发动机10的输出轴与变速箱20的输入轴连接，变速箱20的输出轴通过离合器30与第二电机50的输出轴连接，发动机10用于在离合器30处于结合状态时接入混合动力系统中以作为动力源进行驱动；控制器60分别与变速箱20、离合器30、第一电机40和第二电机50连接，控制器60用于在判定混合动力系统的运行模式处于纯电动模式时，控制处于分离状态的离合器30结合以使发动机10接入混合动力系统以进行换挡。

在本实施例中，发动机10、变速箱20和第二电机50可以采用单轴并联方式利用机械轴连接，发动机10和第二电机50可以分别为混合动力汽车提供动力，也可以共同为混合动力汽车提供动力。变速箱20可以为自动变速箱，离合器30可以为自动离合器，变速箱20可以在控制器60的控制下实现换挡，离合器可以在控制器60的控制下分离或结合。

当混合动力系统处于纯电动模式，即第二电机50单独驱动模式时，离合器30处于分离状态，此时发动机10未接入混合动力系统中。当混合动力系统需要发动机10接入驱动以进入混动模式时，控制器60控制离合器30结合以使发动机10接入混合动力系统进行换挡。

本发明实施例提供的混合动力汽车的混合动力系统，包括发动机、变速箱、离合器、第一电机、第二电机和控制器；其中，第一电机用于带动发动机启动和调速；发动机用于在离合器处于结合状态时接入混合动力系统中以作为动力源进行驱动；控制器用于控制处于分离状态的离合器结合以使发动机接入混合动力系统以进行换挡。本发明实施例中，通过设置在变速箱与第二电机之间的离合器结构，可以实现在发动机接入时，根据换挡需求挡位提前进行静态挂挡，电机带动发动机调速，离合器结合，发动机接入，可提高混合动力系统发动机接入换挡可靠性，且发动机接入过程无动力中断。

实施例二

图2所示为本发明实施例二提供的混合动力系统的结构示意图，本实施例以上述实施例为基础，如图2所示，可选的，控制器60包括：运行模式判断单元61，用于判断混合动力系统的运行模式；第一控制单元62，用于如果混合动力系统处于纯电动模式且达到转入混动模式的预设条件，控制变速箱20静态换挡至预设挡位，以及控制第一电机40带动发动机10启动并调速至匹配预设挡位，再控制处于分离状态的离合器30结合。

可以理解的是，混合动力系统启动时速度较慢，可以为纯电动模式，由纯电动模式转入混动模式的预设条件可以为达到预设车速和/或油门开度达到预设值等。混合动力系统处于纯电动模式时，离合器30默认为分离状态，当需要发动机接入驱动转入混动模式时，可以利用第一控制单元62在发动机10未启动时先控制变速箱20根据需求挡位进行提前静态换挡，再通过第一电机40将发动机10启动并调速，满足调速要求后控制离合器30结合完成换挡过程。相比现有的混合动力系统，由于发动机10接入驱动前已对变速箱20进行静态换挡，且发动机10转速调整为与预设挡位匹配，可以提高换挡可靠性，使发动机10接入驱动后即可为混合动力系统提供动力，且换挡过程中第二电机50持续提供动力，避免了模式切换时的动力中断。

可选的，运行模式还包括混动模式。可以理解的是，混动模式即为发动机10和第二电机50共同提供动力，驱动混合动力汽车运行。

可选的，控制器60还用于在判定混合动力系统处于混动模式，控制离合器30结合以进行换挡。

当混合动力系统处于混动模式时，当发动机10需要换挡时，正常情况下离合器30不分离完成换挡过程，与普通汽车正常运行时换挡过程相同。

可选的，控制器60包括：运行模式判断单元61，用于判断混合动力系统的运行模式；换挡状态判断单元63，用于如果混合动力系统处于混动模式，在换挡过程中判断混合动力系统是否换挡失败；第二控制单元64，用于如果换挡失败，控制处于结合状态的离合器30分离以使变速箱20输出轴脱离第二电机50以进行换挡。

可以理解的是，当混合动力模式下出现换挡失败时，控制离合器30分离可以使变速箱20输出轴与第二电机50输出轴分离，变速箱20脱离了第二电机50对换挡的影响，可以增加换挡成功率，提高换挡稳定性。

可选的，第一电机40与发动机10的连接方式为皮带连接。

第一电机40可以是皮带传动启动发电机(Belt-driven Starter Generator,BSG)电机，BSG电机与发动机10通过皮带连接，用于带动发动机10启动与调速。

可选的，该混合动力系统还包括：储能装置70，分别与第一电机40和第二电机50电连接，储能装置70用于为第一电机40和第二电机50供电。

可选的，储能装置70为动力电池、超级电容、以及动力电池与超级电容复合电源装置中的任意一种。动力电池可以选用锂电池、铅酸蓄电池、氢燃料电池等。

实施例三

本发明实施例三提供一种混合动力汽车，包括如上述实施例所述的混合动力系统。

实施例四

图3为本发明实施例四提供的混合动力汽车的控制方法的流程图，该方法可以由混合动力系统来执行，具体包括如下步骤：

步骤110、判断混合动力系统的运行模式。

其中，混合动力系统的运行模式包括纯电动模式和混动模式。

步骤120、如果判定混合动力系统处于纯电动模式时，控制处于分离状态的离合器结合以使发动机接入混合动力系统以进行换挡。

具体的，如果混合动力系统处于纯电动模式且达到转入混动模式的预设条件，先控制变速箱静态换挡至预设挡位，然后控制第一电机带动发动机启动并调速至匹配预设挡位，再控制处于分离状态的离合器结合实现换挡，可以提高换挡可靠性，避免模式切换时动力中断。其中，混合动力系统由纯电动模式转入混动模式的预设条件可以为达到预设车速和/或油门开度达到预设值等。

如果混合动力系统处于混动模式，当发动机需要换挡时，正常情况下离合器不分离完成换挡过程，与普通汽车正常运行时换挡过程相同。

如果混合动力系统处于混动模式且发生换挡失败，则控制处于结合状态的离合器分离以使变速箱输出轴脱离第二电机以进行换挡，可以增加换挡成功率，提高换挡稳定性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。