[發明專利]一種單行星排式混合動力汽車動力耦合機構及其動態協調控制方法

在審

• 申請號: 202110244120.6
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113022294A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 施德華;劉盛;沈華平;汪少華;蔡英鳳;汪若塵;楊桃;陳龍;李春
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60K6/365
• 分類號: B60K6/365;B60K6/38;B60K6/50;B60K6/387;B60K6/442;B60W10/02;B60W10/06;B60W10/08;B60W20/20;B60W20/40;B60W20/14
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本發明公開了一種單行星排式混合動力汽車動力耦合機構及其動態協調控制方法，屬于混合動力汽車結構及控制領域。該機構包括：發動機、行星齒輪機構、第一及第二電機、離合器A及B、制動器A及B、齒輪A及B、第一及第二傳動軸；行星齒輪機構由太陽輪、行星架、齒圈和行星輪組成。本發明通過控制各離合器和制動器的結合與松開，使該機構的多種工作模式滿足汽車復雜的行駛工況要求，提高了系統的工作效率，提高燃油經濟性；并針對該機構在模式切換過程中的轉矩波動，公開了一種減小沖擊度的協調控制方法，提高汽車行駛平順性。

技術領域

本發明涉及混合動力汽車結構及混合動力汽車控制的技術領域，特別涉及到一種單行星排動力耦合機構及其動態協調控制的方法。

背景技術

為響應節能減排政策號召，改善溫室效應，發展新能源汽車來代替純燃油消耗的傳統汽車已成為一種趨勢，此外，發展新能源汽車還有助于解決我國能源安全問題，減小對外進口燃油的依賴。但是到目前為止，純電動汽車受到多方面的限制，比如說電池的安全和能量密度的提升，電池管理系統比較復雜，還有純電動汽車成本等因素，而混合動力汽車可以作為傳統的燃油汽車發展到純電動汽車之間的過渡形式，是值得研究發展的。

動力耦合作為混合動力汽車的關鍵技術，目前有幾種常見的形式：串聯混合動力汽車、并聯混合動力汽車和混聯混合動力汽車。由于混合動力汽車涉及到幾個動力源，需要協調控制動力源來實現動力輸出和整車行駛過程中的沖擊度，需要設計相應的動力耦合機構協調動力源的轉矩和轉速。目前，最常用的動力耦合機構是通過行星排來實現幾個動力源的動力耦合，通過不同動力源的開啟和關閉以及各個離合器的結合與斷開，可以實現多檔位，多模式工作，有效地提升燃油經濟性。日本豐田的THS動力耦合系統、雷克薩斯GS和LS的混合動力系統、德國采埃孚公司ZF系列自動變速器、大眾09G 6自動變速器，這些系統都是采用行星排的組合來實現變速和動力耦合，有效提升了系統傳動效率。國內主要的車企、零部件公司、相關的研究機構和各個高校都對行星排動力耦合機構有比較深入的研究。

混合動力汽車在模式切換的時候的過程中，會由于發動機的遲滯和離合器及制動器分離結合過程中的非線性引起輸出轉矩的波動，而輸出轉矩的波動會造成整車行駛過程中出現比較大的沖擊。如何協調動力源的轉矩以及如何控制離合器制動器的狀態是一個重要的研究問題。

發明內容

由于現有的混合動力汽車整車燃油經濟性和能量利用效率不高，同時有的混合動力汽車動力耦合機構結構復雜，本發明的目的是提供一種混合動力耦合機構，通過控制離合器和制動器的結合與松開，使混合動力汽車有多種驅動方式，提高混合動力汽車在不同工況需求下的動力性和燃油經濟性。同時針對設計的動力耦合機構制定了動態協調控制方案，實現提高模式切換時平順性。