混合动力车辆结构及控制方法与流程

本发明属于非公路新能源宽体自卸车动力系统，具体涉及混合动力车辆结构，本发明还涉及混合动力车辆结构的控制方法。

背景技术：

1、新能源车辆作为新技术的展示舞台，实现了新技术的“百花怒放，百家争鸣”。目前市场上主流的新能源车辆技术路线主要有纯电和混动两种，而混动又有串联式(增程式)、并联式(p2)和混联式三种技术方案。纯电由于对工况适应性差，目前主要应用于“重载下空载上”的使用工况，导致其发展推广具有局限性。混动技术中的串联式存在固定的能量转换效率损失，并联式又有混动模式下，发动机不能保证一直在最佳转速下工作，油耗相对较高，并且并联式系统只有一台电机，不能既驱动又发电，这就导致系统混动模式持续时间有限，电池电量耗尽后系统就转换成发动机直驱模式，油耗又会增高。混联式作为串并联的结合，综合了串并联的优势，弥补了串并联各自的缺点。现有的混联式结构存在系统结构复杂，控制难度大，导致推广应用门槛较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供混合动力车辆结构，解决了现有技术中存在的混联式结构存在系统结构复杂，控制难度大，导致推广应用门槛较高的问题。

2、本发明的另一目的是提供混合动力车辆结构的控制方法。

3、本发明所采用的第一技术方案是，混合动力车辆结构，包括依次设置的发动机、增程器、驱动电机、变速箱，所述发动机和增程器之间设置有离合器a，增程器和驱动电机之间设有离合器b，所述增程器、驱动电机均与电机控制器连接，所述变速箱通过传动轴与驱动桥连接。

4、本发明第一技术方案的特点还在于，

5、电机控制器与电池连接，由电池为电机控制器供电。

6、驱动桥有两个。

7、本发明所采用的第二技术方案是，混合动力车辆结构的控制方法，基于混合动力车辆结构，具体如下：

8、工作模式有6种，分别为：纯电模式、串联增程模式、并联模式、混联模式、能量回收模式、停车充电模式。

9、本发明第二技术方案的特点还在于，

10、纯电模式具体为：当电池电量充足，系统动力性要求不高时，离合器a、离合器b断开，高压直流电从电池流出经电机控制器逆变成三相交流电通入驱动电机，驱动电机带动变速箱驱动整车移动，在纯电模式下，当对动力性需求逐渐增加时，离合器b结合，增程器参与驱动，离合器b的结合过程是：当需要增程器共同参与驱动时，增程器将转速调速到和驱动电机相同的转速，这样离合器b两个摩擦面之间没有速差实现快速结合，满足整车动力性需求。

11、串联增程模式具体为：当电池电量较低，即电池电量<30％时，此时系统动力性要求不高时，即假如系统的额定驱动扭矩是4800nm，此处可认为<1500nm为较小，离合器b断开，离合器a结合，此时离合器a开始工作，结合的过程是增程器调速到和发动机相同的转速，离合器a两面没有速差，实现快速结合，发动机带动增程器发电，驱动电机带动变速箱驱动车辆移动。

12、并联模式具体为：当电池电量充足，整车动力性要求较高时，即假如系统的额定驱动扭矩是4800nm，此处认为额定驱动扭矩>4000nm为较高，离合器a、离合器b结合，此时的动力源有发动机、增程器、驱动电机，三动力源动力结合经变速箱输出驱动车辆。

13、混联模式具体为：当车辆行驶中，电池电量低于设定值时，即假定电量<55％，此时离合器a、离合器b结合，发动机动力直接输出驱动车辆的同时，带动增程器发电，当驱动电机不工作时处于行车发电模式，混联模式下三动力源自由分配动力，这样在保证整车动力性的同时，通过调节增程器和驱动电机的输出，使发动机处在高效运行区间，达到既增加动力性又节油的目的。

14、能量回收模式具体为：当车辆下坡或者踩刹车时，驱动电机处于发电模式即能量回收模式，此时电流从电机经电机控制器流进电池充电，当需要更大的能量回收电流时，离合器b结合，离合器a不结合，增程器同驱动电机同时参与能量回收。

15、停车充电模式具体为：当车辆处于静止状态，电池电量低于设定值时，即假定电量<50％，充电到70％，此时离合器a结合，发动机带动增程器发电，给蓄电池充电，当需要大功率紧急充电时，离合器a、离合器b均结合，变速箱处于空挡，此时发电功率相当于增程器和驱动电机功率之和。

16、本发明的有益效果是，混合动力车辆结构及控制方法，系统相比于串联式(增程式)结构，只增加了2套离合器。发动机、增程器、驱动电机、变速箱设置在一根轴线上，在发动机和增程器之间，增程器和驱动电机之间各设有1套离合器，通过控制2套离合器的结合与断开，可使系统拥有多种工作模式，使系统能够适应所有运行工况。运行过程中通过调节分配增程器和驱动电机动力，保证发动机一直处于高效的运行区间，使系统达到节油的效果，并且动力性更好。

技术特征：

1.混合动力车辆结构，其特征在于，包括依次设置的发动机(3)、增程器(4)、驱动电机(5)、变速箱(6)，所述发动机(3)和增程器(4)之间设置有离合器a(1)，增程器(4)和驱动电机(5)之间设有离合器b(2)，所述增程器(4)、驱动电机(5)均与电机控制器(7)连接，所述变速箱(6)通过传动轴(9)与驱动桥(10)连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆结构，其特征在于，所述电机控制器(7)与电池(8)连接，由电池(8)为电机控制器(7)供电。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆结构，其特征在于，所述驱动桥(10)有两个。

4.混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，基于权利要求1～3任一项所述的混合动力车辆结构，具体如下：

5.根据权利要求4所述的混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，所述纯电模式具体为：当电池电量充足，系统动力性要求不高时，离合器a(1)、离合器b(2)断开，高压直流电从电池流出经电机控制器(7)逆变成三相交流电通入驱动电机(5)，驱动电机(5)带动变速箱(6)驱动整车移动，在纯电模式下，当对动力性需求逐渐增加时，离合器b(2)结合，增程器参与驱动，离合器b(2)的结合过程是：当需要增程器(4)共同参与驱动时，增程器(4)将转速调速到和驱动电机(5)相同的转速，这样离合器b(2)两个摩擦面之间没有速差实现快速结合，满足整车动力性需求。

6.根据权利要求4所述的混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，所述串联增程模式具体为：当电池电量较低，即电池电量<30％时，此时系统动力性要求不高时，即假如系统的额定驱动扭矩是4800nm，此处可认为<1500nm为较小，离合器b(2)断开，离合器a(1)结合，此时离合器a(1)开始工作，结合的过程是增程器调速到和发动机(3)相同的转速，离合器a(1)两面没有速差，实现快速结合，发动机(3)带动增程器(4)发电，驱动电机(5)带动变速箱(6)驱动车辆移动。

7.根据权利要求4所述的混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，所述并联模式具体为：当电池电量充足，整车动力性要求较高时，即假如系统的额定驱动扭矩是4800nm，此处认为额定驱动扭矩>4000nm为较高，离合器a(1)、离合器b(2)结合，此时的动力源有发动机(3)、增程器(4)、驱动电机(5)，三动力源动力结合经变速箱(6)输出驱动车辆。

8.根据权利要求4所述的混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，所述混联模式具体为：当车辆行驶中，电池电量低于设定值时，即假定电量<55％，此时离合器a(1)、离合器b(2)结合，发动机(3)动力直接输出驱动车辆的同时，带动增程器(4)发电，当驱动电机(5)不工作时处于行车发电模式，混联模式下三动力源自由分配动力，这样在保证整车动力性的同时，通过调节增程器(4)和驱动电机(5)的输出，使发动机处在高效运行区间，达到既增加动力性又节油的目的。

9.根据权利要求4所述的混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，所述能量回收模式具体为：当车辆下坡或者踩刹车时，驱动电机处于发电模式即能量回收模式，此时电流从电机经电机控制器流进电池充电，当需要更大的能量回收电流时，离合器b(2)结合，离合器a(1)不结合，增程器(4)同驱动电机(5)同时参与能量回收。

10.根据权利要求4所述的混合动力车辆结构的控制方法，其特征在于，所述停车充电模式具体为：当车辆处于静止状态，电池电量低于设定值时，即假定电量<50％，充电到70％，此时离合器a(1)结合，发动机(3)带动增程器(4)发电，给蓄电池充电，当需要大功率紧急充电时，离合器a(1)、离合器b(2)均结合，变速箱处于空挡，此时发电功率相当于增程器(4)和驱动电机(5)功率之和。

技术总结
本发明公开了混合动力车辆结构，包括依次设置的发动机、增程器、驱动电机、变速箱，所述发动机和增程器之间设置有离合器A，增程器和驱动电机之间设有离合器B，所述增程器、驱动电机均与电机控制器连接，所述变速箱通过传动轴与驱动桥连接。本发明还公开了混合动力车辆结构的控制方法，本发明解决了现有技术中存在的混联式结构存在系统结构复杂，控制难度大，导致推广应用门槛较高的问题。

技术研发人员：田朋波,陈朝华,薛晓强,董秀辉,梁哲,闫犇,高松嵩,刘娟
受保护的技术使用者：陕西同力重工新能源智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1