[實用新型]混合動力輸出功率平衡裝置

有效

• 申請號: 200920208912.2
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN201506357U
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 張彤;余衛;馬智濤;于海生;黃援軍;黃智明
• 申請（專利權）人: 上海華普汽車有限公司;上海華普國潤汽車有限公司
• 主分類號: B60W20/00
• 分類號: B60W20/00;B60W10/06;B60W10/08;B60W40/08;B60W40/10
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本實用新型涉及一種混合動力車，尤其是涉及一種混合動力輸出功率平衡裝置。

背景技術

現有的一種雙星排四軸混合動力傳動裝置，其小太陽輪與發電機E1相連接、大太陽輪與電動機E2相連接、發動機與行星架相連接、驅動半軸經差速器、減速器與外齒圈相連接。整車控制系統通過協調控制發電機E1和電動機E2達到：1)優化調節發動機的輸出功率，在滿足駕駛員駕駛性能需求的前提下，最大程度的提高整個混合系統的效率，降低整車燃油消耗；2)平衡電池充放電功率，保護電池不過充過放，提高電池使用壽命。

1997年豐田推出首款混合動力汽車Prius，2005年又推出了搭載最新第3代機電混合動力系統的2006款Prius，仍采用THS混聯式結構，靈巧精密的行星齒輪系統對發動機的輸出功率進行重新分配，達到合理平衡發動機負荷的目的。圖1所示即為豐田Prius混合動力轎車的整車布置方案。其混合動力系統總成由發動機(Engine)、發電機(MG1)、電動機(MG2)、動力耦合系統、逆變器以及動力蓄電池等部件組成。在此機構中發動機與行星架相聯，通過行星齒輪將動力傳遞給外齒圈和太陽輪，齒圈軸與電動機和傳動軸相聯，太陽輪軸與發電機相聯。該系統將發動機大部分轉矩直接傳遞到驅動軸上，將小部分轉矩傳給發電機，發電機發出的電能根據指令用于電池充電或電動機，以增加驅動力。這種結構可以通過調節發電機轉速使其產生變化，使發動機一直處于高效率區或低排放區。此外，通過調節行星排各元件的轉速，使其像無級變速器一樣工作。

此種結構其控制特點總結如下：

1)混合動力系統控制的關鍵是通過調節發電機MG1的轉速來滿足當前駕駛員請求驅動轉矩下，發動機的最佳效率點的優化控制。

2)為了維持蓄電池SOC的平衡，混合動力系統采用了設置SOC目標值的控制方法：當SOC偏離目標值時，控制電池盡量充電或放電使SOC接近設定目標。

3)純電動工況時，牽引電機MG2輸出軸通過減速齒輪與行星排外齒圈固接，因此系統驅動控制只需要對MG2進行控制。

但是車輛高速行駛時，發電機E1有時需要工作在零轉速上下波動來調節發動機最優功率輸出，由于此轉速范圍內工作效率非常低，進而導致混合動力系統整體效率明顯下降，能量得到較大的損耗。

發明內容

本實用新型主要是解決現有技術所存在的混合動力的動力系統的工作效率低、能量損耗大等的技術問題，提供一種操作方便、工作效率高、能耗小的混合動力輸出功率平衡裝置及其控制方法。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種混合動力輸出功率平衡裝置，包括發動機、大電機、小電機、蓄電池、動力耦合裝置以及若干制動器，發動機、大電機、小電機分別與動力耦合裝置相連，其特征在于所述的大電機及小電機與一個逆變器電連接，逆變器與一個電機控制器、一個電池管理系統與蓄電池電連接，發動機上設有一個轉速感應器，該轉速感應器的信號輸出端與一個發動機管理系統相連，發動機管理系統上分別設有油門控制、點火控制、氣門控制的信號輸出端，并分別與發動機電路相連，電機控制器、電池管理系統、發動機管理系統分別與整車控制器相連，發動機和小電機分別設有制動器。動力耦合裝置負責將混合動力汽車的多個動力組合在一起，實現多動力源間合理的功率分配并把動力傳送給驅動橋；小電機將發動機的部分輸出動力通過動力耦合系統轉換成電能；大電機將小電機所發的電能以機械動力形式輸出到動力耦合系統；蓄電池將電能傳送到所述小電機和所述電機并從所述小電機和所述電機傳送電能，并且所述控制方法包括以下步驟：

1)根據駕駛員通過加速踏板、制動踏板以及當前車速確定駕駛員在外齒圈軸上的動力需求；

2)根據駕駛員的動力需求以及當前蓄電池SOC狀態確定發動機是否參與驅動；

3)若不需要發動機參與驅動，則控制發動機處于停機狀態，同時控制大電機和小電機使所需動力傳遞到外齒圈軸上，進而通過減速、差速器驅動車輛；

4)如果需要發動機參與驅動，則控制大電機、小電機調節發動機優化輸出所需動力，并將其輸出到驅動軸來滿足駕駛員的加速請求。

為了完成對上述結構的控制，本實用新型提供了一種混合動力輸出功率平衡裝置的控制方法，它是通過下述技術方案進行的：該控制方法包括以下步驟：