[发明专利]汽车混合动力耦合系统和混合动力控制方法、装置

说明书

本发明涉及汽车技术领域，公开一种汽车混合动力耦合系统和混合动力控制方法、装置，该耦合系统的发动机通过行星排与发电机连接，驱动电机通过传动装置与差速器连接；行星排包括三个旋转元件；三个旋转元件中的其中一个上设有第一制动器，三个旋转元件的其余两个分别与发动机、发电机一一对应连接；行星排通过其设有第一制动器的旋转元件与传动装置传动连接；发电机输出轴上设有第二制动器；驱动电机输出轴上设有第三制动器；通过行星排可以实现发动机输出轴与发电机输出轴的速比调节，以同时满足汽车的动力性和经济性要求；而且本发明的耦合系统结构紧凑且混合动力控制方法和装置能够使其实现多种工作模式之间的切换。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车混合动力耦合系统和混合动力控制方法、装置。

背景技术

现有的动力系统包括发动机(内燃机)和一个由变速器、差速器和传动轴组成的传动系统。它的作用是向车辆提供驱动轮所需的驱动动力。内燃机有一定的速度和扭矩范围，并在其中很小的范围内达到最佳的工作状态，这时或是油耗最小，或是有害排放最低，或是俩者皆然。然而，实际路况千变万化，不但表现在驱动轮的速度上，同时还表现在驱动轮所要求的扭矩。因此，实现内燃机的转速和扭矩最优，即动力最优状态，与驱动轮动力状态之匹配好，是变速器的首要任务。

目前市场上的变速器主要有有级变速器和无级变速器两大类。有级变速器又细分为手动和自动两种。它们大多通过齿轮系或行星轮系不同的啮合排列来提供有限个离散的输出输入速比。两相邻速比之间驱动轮速度的调节则依靠内燃机的速度变化来实现。无级变速器，无论是机械式，液压式，或机一电式的，都能在一定速度范围内提供无限个连续可选用的速比，理论上说，驱动轮的速度变化完全可通过变速器来完成。这样，内燃机可以尽可能的工作在最佳速度范围内。同时无级变速器和有级变速器相比，具有调速平稳，能充分利用内燃机最大功率等诸多优点，因此，无级变速器多年来一直是各国工程师们研究的对象。

近年来，电机混合动力技术的诞生为实现内燃机与动力轮之间动力的完全匹配开拓了新的途径。在众多的动力总成设计案中，最具代表性的有串联混合系统和并联混合系统两种。电机串联混合系统中，内燃机一发电机一电动机一轴系一驱动轮组成一条串联的动力链，动力总成结构极为简单。其中，发电机一电动机组合可视为传统意义下的变速器。当与储能器，如电池，电容等联合使用时，该变速器又可作为能量调节装置，完成对速度和扭矩的独立调节。

电机并联系统有两条并行的独立的动力链。一条由传统的机械变速器组成，另一条由电机一电池系统组成。机械变速器负责完成对速度的调节，而电机一电池系统则完成对功率或扭矩的调节。为充分发挥整个系统的潜能，机械变速器还需采用无级变速方式。

串联混合系统的优点在于结构简单，布局灵活。但全部动力通过发电机和电动机，因此电机的功率要求高，体积大，重量重。同时，由于能量传输过程经过两次机一电，电一机的转换，整个系统的效率较低。在并联混合系统中，只有部分动力通过电机系统，因此，对电机的功率要求相对较低，整体系统的效率高。然而，此系统需两套独立的子系统，造价高；上述混合动力系统通过合理的控制相关动力源，虽然可实现纯电动和混合驱动工作模式，但该系统轴系较多，结构复杂，对电机及传动结构的空间布置要求高，开发及设计成本高，而且无法切换发动机直驱的工作模式，难以满足用户对混动力汽车的更高要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑且具有多种工作模式的汽车混合动力耦合系统，本发明还提供该汽车混合动力耦合系统的混合动力控制方法和装置，从而能够根据工况需求精准实现多种工作模式之间的切换。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种汽车混合动力耦合系统，包括发动机、发电机、驱动电机和差速器，所述发动机通过第一行星排与所述发电机连接，所述驱动电机通过传动装置与所述差速器连接；

所述第一行星排包括三个第一旋转元件，所述三个第一旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；