混合动力系统及其控制方法、车辆与流程

本发明涉及新能源车辆的动力系统，特别是涉及一种混合动力系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着节能减排的提出，新能源汽车的发展如火如荼，尤其是插电式混合动力汽车。插电式混合动力汽车是指通过燃油发动机或电机驱动车辆，同时具备电机驱动低速大扭矩、无顿挫、发动机大功率时高效率的特点。越来越多的人选择了插电式混合动力的汽车，既有纯电动汽车的驾驶体验，又没有续航焦虑，还能满足绿色出行的要求，出行成本大大降低。

2、目前的插电式混合动力系统多种多样，大致分为两类，一类是发动机匹配单挡或多挡位变速器外加双电机，即发电机和驱动电机的方案，单挡位的只能在高速，例如，时速大于80km/h的时候，才能进入发动机直驱模式，且在时速大于120km/h的时候发动机进入3000-4000转，不在发动机的高效区间，这个时候燃油经济性不如传统燃油车，燃油车有超高速挡，可以在120km/h的时候发动机转速控制在2000转左右。在这个工况下，相对于传统燃油车没有任何优势。而采用多挡位的变速器的插电式混合动力系统，发动机在30km/h的时候发动机已经介入，进入一挡，加速过程进行挡位变换，跟传统燃油车完全一致，没有发挥出插电式混合动力车辆节能的优势。

3、另一类是多采用增程式发动机匹配发电机外加驱动电机方案，城区道路行驶时，发动机用来发电，驱动电机用来驱动车轮，由于发动机和驱动电机均在高效率区间，能耗表现凸出；但在高速工况下，驱动电机处在高转速下属于非高效区间，能耗飙升，且发动机处于增程模式下，发电机发电然后驱动电机工作，能量转换路径增加，损耗增加，相较于传统燃油车，无任何优势，且电机在高转速下，扭矩下降，带来的是后端加速能力不足等问题，且高速工况下，小排量发动机(增程器)需要的发电量大，转速在4000转以上，噪音大，用户体验差，效率低，进一步增加了耗油量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种混合动力系统及其控制方法、车辆，具备加速、换挡平顺、无顿挫的特点，驾驶体验得到极大程度上的提升，具有与传统燃油车相当的燃油经济性，后端加速能力得以提升，兼具强悍动力性能，和优秀的车辆稳定性能。

2、一种混合动力系统，包括发动机、发电机、驱动电机、第一离合器、第二离合器、行星轮两挡变速器和电池组，其中，发动机的输出端分别连接于发电机的输入端和行星轮两挡变速器的输入端，行星轮两挡变速器的输出端分别用于连接第一车桥，行星轮两挡变速器的输入端设有第一离合器，发动机的输出端设有第二离合器，电池组分别连接于发电机的输出端和驱动电机的输入端，驱动电机的输出端用于连接第二车桥。

3、根据本发明的混合动力系统，高速工况下，通过控制第一离合器和第二离合器的断开和闭合，可以分别实现不同挡位的切换，起步加速均有驱动电机驱动，具备加速、换挡平顺、无顿挫的特点，驾驶体验得到极大程度上的提升，高速工况下，通过行星轮两挡变速器传递动力，控制第一离合器和第二离合器换挡，实现一挡和二挡的变换，可以实现发动机在高速工况下进入不同的动力输出挡位，实现了高速工况下和传统燃油车的变速器一样的速比，在高速工况下将发动机的转速控制在较低范围内，处于高效率区间，无中间环节损耗，且由于有驱动电机的加持，具有与传统燃油车相当的燃油经济性，最高转速不变的情况下，车轮转速实现预设倍数提升，从而使得最高车速也有了一个较大的提升，高速工况下，发动机的转速降低，使得发动机的效率大大提升和扭矩衰减问题得以解决，整车方面带来的是后端加速能力得以提升，高速工况下，在并联直驱模式下，可以实现四驱功能：第一车桥由发动机直接驱动，第二车桥由驱动电机驱动，该工况下，车辆爆发出强悍动力性能，兼具优秀的车辆稳定性能，车辆较轻，且第一车桥和第二车桥之间是解耦结构，可以使得与第一车桥连接的车轮和与第二车桥连接的车轮的扭矩实现实时动态分配。

4、在一实施例中，行星轮两挡变速器包括太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、行星架、外齿圈和变速器输出轴，其中，第一行星轮和第二行星轮相对啮合于太阳轮的两侧，行星架的第一侧分别固定连接于第一行星轮和第二行星轮，外齿圈分别啮合在第一行星轮和第二行星轮的外侧，第一离合器设于外齿圈上，发动机的输出端为发动机输出轴，发动机输出轴固定穿设于太阳轮和行星架，变速器输出轴的一端分别连接于发动机输出轴的末端和行星架的第二侧，变速器输出轴的另一端用于连接第一车桥。

5、上述结构形式的行星轮两挡变速器，结构简单紧凑，且稳定可靠，控制操作简单便捷，极易实现动力输出挡位的切换。

6、在一实施例中，行星架的第二侧固定连接有第一单级减速器，发动机输出轴的末端固定连接有第二单级减速器，变速器输出轴平行于发动机输出轴，变速器输出轴依次固定连接于第一单级减速器的输出端和第二单级减速器的输出端，变速器输出轴的末端设有用于与第一车桥的半轴连接的第一差速器。

7、在一实施例中，发动机的输出端与发电机的输入端之间设有第三单级减速器，驱动电机的输出端与第二车桥的半轴之间依次连接有第四单级减速器和第二差速器。

8、通过设置第一单级减速器、第二单级减速器、第一差速器、第三单级减速器、第四单级减速器和第二差速器，有利于整个混合动力系统的动力传输的稳定性和实现车辆的转弯功能。

9、在一实施例中，发动机、发电机和行星轮两挡变速器均设于靠近第一车桥的位置，驱动电机和电池组设于靠近第二车桥的位置。

10、混合动力系统的上述布置结构，有利于均匀分配车辆的配重，提高车辆的稳定性。

11、在一实施例中，发动机沿平行或垂直于第一车桥的方向设置。

12、发动机的上述布置结构形式，均能够使得整个混合动力系统的布置结构紧凑，尽量减少占用空间，且控制操作便捷。

13、本发明第二方面的混合动力系统的控制方法，用于控制上述混合动力系统，包括如下步骤：当混合动力系统处于非混动模式且电池组的剩余电量等于或大于预设电量值时，控制混合动力系统进入纯电驱动模式；当混合动力系统处于非混动模式且电池组的剩余电量小于预设电量值时，判断加速踏板的开度是否等于或小于预设开度；若是，则控制混合动力系统进入增程驱动模式；若否，则控制混合动力系统进入并联增程驱动模式；当混合动力系统处于混动模式且车速小于第一预设车速时，判断加速踏板的开度是否等于或小于预设开度；若是，则控制混合动力系统进入增程驱动模式；若否，则控制混合动力系统进入并联增程驱动模式；当混合动力系统处于混动模式且车速等于或大于第一预设车速时，判断加速踏板的开度是否等于或小于预设开度；若是，则控制混合动力系统进入发动机直驱模式；若否，则控制混合动力系统进入并联直驱模式。

14、显然，根据本发明的混合动力系统的控制方式，由于控制上述混合动力系统，因而具备多个模式的驱动形式：纯电模式、增程模式、发动机直驱模式、并联直驱模式、并联增程模式，使得车辆能够智能匹配各个工况，从而达到了动力性和经济性的完美兼顾。

15、在一实施例中，当混合动力系统处于混动模式，以及车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，则控制第一离合器闭合，第二离合器断开实现一挡动力输出，若车速大于等于第二预设车速，则控制第一离合器断开，第二离合器闭合实现二挡动力输出。

16、显然，上述换挡控制过程，在高速工况下，使得车辆具备加速、换挡平顺、无顿挫的特点，驾驶体验得到极大程度上的提升。

17、在一实施例中，判断是否处于熄火状态，如果是，则结束执行控制方法。

18、通过上述判断步骤，可以根据车辆实时状态结束控制方法是否结束和开启，避免造成能源浪费和车辆损害。

19、本发明第三方面的车辆，包括上述混合动力系统。

20、根据本发明第三方面的车辆，由于包括了上述混合动力系统，因而具有上述混合动力系统的所有优点和技术效果。

21、本发明提供的混合动力系统及其控制方法、车辆，具备加速、换挡平顺、无顿挫的特点，驾驶体验得到极大程度上的提升，具有与传统燃油车相当的燃油经济性，后端加速能力得以提升，兼具强悍动力性能，和优秀的车辆稳定性能。