混合动力输出功率平衡装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种混合动力输出功率平衡装置。包括发动机、大电机、小电机、蓄电池、动力耦合装置以及若干制动器，大电机及小电机与一个逆变器电连接，逆变器与一个电机控制器、一个电池管理系统与蓄电池电连接，发动机上设有一个转速感应器，该转速感应器的信号输出端与一个发动机管理系统相连，发动机管理系统上分别设有油门控制、点火控制、气门控制的信号输出端，并分别与发动机电路相连，电机控制器、电池管理系统、发动机管理系统分别与整车控制器相连，发动机和小电机分别设有制动器。具有操作方便、工作效率高、能耗小的特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种混合动力车，尤其是涉及一种混合动力输出功率平衡装置。
技术介绍
现有的一种双星排四轴混合动力传动装置，其小太阳轮与发电机E1相连接、大太 阳轮与电动机E2相连接、发动机与行星架相连接、驱动半轴经差速器、减速器与外齿圈相 连接。整车控制系统通过协调控制发电机E1和电动机E2达到1)优化调节发动机的输出 功率，在满足驾驶员驾驶性能需求的前提下，最大程度的提高整个混合系统的效率，降低整 车燃油消耗；2)平衡电池充放电功率，保护电池不过充过放，提高电池使用寿命。 1997年丰田推出首款混合动力汽车Prius，2005年又推出了搭载最新第3代机电 混合动力系统的2006款Prius，仍采用THS混联式结构，灵巧精密的行星齿轮系统对发动机 的输出功率进行重新分配，达到合理平衡发动机负荷的目的。图l所示即为丰田Prius混 合动力轿车的整车布置方案。其混合动力系统总成由发动机(Engine)、发电机(MG1)、电动 机(MG2)、动力耦合系统、逆变器以及动力蓄电池等部件组成。在此机构中发动机与行星架 相联，通过行星齿轮将动力传递给外齿圈和太阳轮，齿圈轴与电动机和传动轴相联，太阳轮 轴与发电机相联。该系统将发动机大部分转矩直接传递到驱动轴上，将小部分转矩传给发 电机，发电机发出的电能根据指令用于电池充电或电动机，以增加驱动力。这种结构可以通 过调节发电机转速使其产生变化，使发动机一直处于高效率区或低排放区。此外，通过调节 行星排各元件的转速，使其像无级变速器一样工作。 此种结构其控制特点总结如下 1)混合动力系统控制的关键是通过调节发电机MG1的转速来满足当前驾驶员请 求驱动转矩下，发动机的最佳效率点的优化控制。 2)为了维持蓄电池SOC的平衡，混合动力系统采用了设置SOC目标值的控制方法 当SOC偏离目标值时，控制电池尽量充电或放电使SOC接近设定目标。 3)纯电动工况时，牵引电机MG2输出轴通过减速齿轮与行星排外齿圈固接，因此 系统驱动控制只需要对MG2进行控制。 但是车辆高速行驶时，发电机E1有时需要工作在零转速上下波动来调节发动机 最优功率输出，由于此转速范围内工作效率非常低，进而导致混合动力系统整体效率明显 下降，能量得到较大的损耗。
技术实现思路
本技术主要是解决现有技术所存在的混合动力的动力系统的工作效率低、能 量损耗大等的技术问题，提供一种操作方便、工作效率高、能耗小的混合动力输出功率平衡 装置及其控制方法。 本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种混合动力 输出功率平衡装置，包括发动机、大电机、小电机、蓄电池、动力耦合装置以及若干制动器，3发动机、大电机、小电机分别与动力耦合装置相连，其特征在于所述的大电机及小电机与一 个逆变器电连接，逆变器与一个电机控制器、一个电池管理系统与蓄电池电连接，发动机上 设有一个转速感应器，该转速感应器的信号输出端与一个发动机管理系统相连，发动机管 理系统上分别设有油门控制、点火控制、气门控制的信号输出端，并分别与发动机电路相 连，电机控制器、电池管理系统、发动机管理系统分别与整车控制器相连，发动机和小电机 分别设有制动器。动力耦合装置负责将混合动力汽车的多个动力组合在一起，实现多动力 源间合理的功率分配并把动力传送给驱动桥；小电机将发动机的部分输出动力通过动力耦 合系统转换成电能；大电机将小电机所发的电能以机械动力形式输出到动力耦合系统；蓄 电池将电能传送到所述小电机和所述电机并从所述小电机和所述电机传送电能，并且所述 控制方法包括以下步骤 1)根据驾驶员通过加速踏板、制动踏板以及当前车速确定驾驶员在外齿圈轴上的 动力需求； 2)根据驾驶员的动力需求以及当前蓄电池S0C状态确定发动机是否参与驱动； 3)若不需要发动机参与驱动，则控制发动机处于停机状态，同时控制大电机和小 电机使所需动力传递到外齿圈轴上，进而通过减速、差速器驱动车辆； 4)如果需要发动机参与驱动，则控制大电机、小电机调节发动机优化输出所需动 力，并将其输出到驱动轴来满足驾驶员的加速请求。 为了完成对上述结构的控制，本技术提供了一种混合动力输出功率平衡装置的控制方法，它是通过下述技术方案进行的该控制方法包括以下步骤 第一步，将转矩需求PMq对加速度踏板开度APS、制动踏板开度BPS和车速VSPDF的变化作为转矩需求Treq数据表存储在整车控制器中，整车控制器利用该数据表依据给定加速踏板APS和给定车速VSPDF差值求出相对应的转矩需求T^。通过转矩需求得出动力需求PMq。动力需求Preq由下式计算 <formula>formula see original document page 4</formula> 式中Pb为蓄电池的充电-放电功率需求；P^^为整车系统电势损失之和；T^为 齿圈上的转矩需求；nH。为齿圈轴的转速，可以由车速VSPD乘以转换系数k计算得到； 第二步，将第一步所设置的动力需求P^与纯电动驱动上限功率需求限值P^当 前电池荷电状态电量SOC与预设电池荷电状态电量充裕的下限值SOCmin进行比较； 第三步，根据第二步所述的比较结果，当Preq《PCT且SOC > S0Cmin时，整车以纯电 动驱动，发动机关闭，并由发动机制动器制动，由大电机驱动车辆，小电机空转，发动机的目 标转速 和目标转矩Te分别为 <formula>formula see original document page 4</formula> 小电机El的目标转矩命令TE1，计算并设置大电机的目标转矩、转速命令，其中目 标转矩命令由下式得到 <formula>formula see original document page 4</formula> 式中TE2为大电机的目标转矩命令；T^为齿圈轴转矩需求命令；i。2为大太阳轮 与外齿圈的齿数比。目标转速命令nE2由下式得到 <formula>formula see original document page 4</formula> ne = nVM = 0 式中nvM为行星齿轮系的行星架转速； 。为行星齿轮系的外齿圈的转速。由于此时发动机被动机制动器锁死，上式可简化为 nE2 = nH。(l—i02) 当Preq > Pev或SOC < S0Cmin时，整车控制器设置与动力需求Preq相对应的发 动机的目标转速ne和目标转矩Te。发动机的目标转速ne和目标转矩Te根据发动机最优 功率_转速曲线和动力需求转矩Preq来确定。 在驱动控制程序中，混合动力整车控制器VCU首先采集接收控制所需要的各种数 据，主要包括有加速踏板开度信号APS、制动踏板位置BPS、车速信号VSPD、小电机、大电机 的转速nE1和n『发动机转速以及蓄电池温度T^、充电-放电功率需求、最大放电电流 和最大充电电流。其中，发动机转速由安装在曲轴上的磁电传感器所测脉冲信号计算得到。 小电机、大电机的转速、分别由小电机和大电机上的旋转变压器采集得到。蓄电池的温度、 充放电功率需求、电池荷电状态(State of charg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力输出功率平衡装置，包括发动机（５）、大电机（２）、小电机（１）、蓄电池、动力耦合装置以及若干制动器，发动机、大电机、小电机分别与动力耦合装置相连，其特征在于所述的大电机及小电机与一个逆变器电连接，逆变器与一个电机控制器、一个电池管理系统与蓄电池电连接，发动机上设有一个转速感应器，该转速感应器的信号输出端与一个发动机管理系统相连，发动机管理系统上分别设有油门控制、点火控制、气门控制的信号输出端，并分别与发动机电路相连，电机控制器、电池管理系统、发动机管理系统分别与整车控制器相连，发动机和小电机分别设有制动器（４、３）。

【技术特征摘要】
一种混合动力输出功率平衡装置，包括发动机(5)、大电机(2)、小电机(1)、蓄电池、动力耦合装置以及若干制动器，发动机、大电机、小电机分别与动力耦合装置相连，其特征在于所述的大电机及小电机与一个逆变器电连接，逆变器与一个电机控制器、一个电池管理系统与蓄电池电连接，发动机上设有一个转速感应器，该转速感应器的信号输出端与一个发动机管理系统相连，发动机管理系统上分别设有油门控制、点火控制、气门控制的信号输出端，并分别与发动机电路相连，电机控制器、电池管理系统、发动机管理系统分别与整车控制器相连，发动机和小电机分别设有制动器(4、3)。2. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，余卫，马智涛，于海生，黄援军，黄智明，
申请(专利权)人：上海华普汽车有限公司，上海华普国润汽车有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]