專利名稱：一種混合動力系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
如圖l所示，現(xiàn)有的混合動力系統(tǒng)通常包括發(fā)動機10、離合器20、電 機40和儲能裝置50，所述電機40與儲能裝置50相連，所述發(fā)動機10通過 離合器20與所述變速箱30的輸入軸相連，所述變速箱30的輸入軸與所述 電機40的輸出軸相連，從而所述發(fā)動機10和電機40的動力均經(jīng)由所述變 速箱30的輸出軸而被輸出。上述混合動力系統(tǒng)在換擋過程中會存在一段動 力中斷的時間，這樣會影響混合動力系統(tǒng)的動力連續(xù)性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的混合動力系統(tǒng)在換擋過程中存在動力中斷的缺陷，本發(fā)明提 供了能夠在換擋時輸出動力平順的混合動力系統(tǒng)以及該混合動力系統(tǒng)的控 制方法。
本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、離合器、變速箱、電機和儲能 裝置，所述電機與儲能裝置相連，所述發(fā)動機通過離合器與所述變速箱的輸 入軸相連，其中，所述變速箱的輸出軸與所述電機的輸出軸相連以共同輸出 動力。
本發(fā)明提供的針對上述混合動力系統(tǒng)的控制方法包括工作模式確定步 驟，根據(jù)發(fā)動機的所需轉(zhuǎn)速和儲能裝置中的電量來確定混合動力系統(tǒng)的工作 模式為純電動模式或并聯(lián)模式；動力分配步驟，在純電動模式下根據(jù)需求功 率控制來電機的輸出功率，發(fā)動機的輸出功率為O;在并聯(lián)模式下根據(jù)發(fā)動機的當前轉(zhuǎn)速對發(fā)動機與電機的功率進行分配。
在本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)中，變速箱的輸出軸與電機的輸出軸相 連，這樣當變速箱在換擋過程中無動力輸出的情況，電機仍然可以提供動力 輸出，從而使得整個混合動力系統(tǒng)的動力輸出變得連續(xù)，而不存在動力中斷 的情況。本發(fā)明提供的上述混合動力系統(tǒng)的控制方法的優(yōu)點將在下面進行描 述。


圖1是現(xiàn)有的混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的一種混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3A和圖3B是本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)的控制方法的流程圖；以
及
圖4是混合動力系統(tǒng)的工作模式與當前車速和SOC之間的關(guān)系的示意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述本發(fā)明。
如圖2所示，本發(fā)明提供了一種混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)包括發(fā) 動機IO、離合器20、變速箱30、電機40和儲能裝置50，所述電機40與儲 能裝置50相連，其中，所述發(fā)動機10通過離合器20與所述變速箱30的輸 入軸相連，所述變速箱30的輸出軸與所述電機40的輸出軸相連以共同輸出 動力。
上述混合動力系統(tǒng)很好地解決了在換擋時的動力中斷問題。本發(fā)明還針 對上述混合動力系統(tǒng)提供了一種控制方法。該方法主要涉及確定混合動力系 統(tǒng)的工作模式以及在并聯(lián)模式的動力分配。圖3A和圖3B是本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)的控制方法的流程圖，具體而言，圖3A是確定工作模式的流 程圖，圖3B是控制動力分配的流程圖。下面結(jié)合圖3A和圖3B描述本發(fā)明 提供的控制方法。
本發(fā)明提供了一種上述混合動力系統(tǒng)的控制方法，該方法包括工作模 式確定步驟，根據(jù)當前車速和儲能裝置50中的電量來確定混合動力系統(tǒng)的 工作模式為純電動模式或并聯(lián)模式；動力分配步驟，在純電動模式下根據(jù)需 求功率控制來電機40的輸出功率，發(fā)動機10的輸出功率為0;在并聯(lián)模式 下根據(jù)發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速對發(fā)動機10與電機40的功率進行分配。
其中，所述工作模式確定步驟包括判斷是否是第一次確定工作模式； 如果是第一次確定工作模式，則確定工作模式為純電動模式；否則，比較當 前車速與預定車速；當所述當前車速小于預定車速V1時，確定工作模式為 純電動模式；當所述當前車速大于預定車速VI時，根據(jù)所述儲能裝置50 中的電量SOC來確定工作模式為純電動模式或并聯(lián)模式。所述預定車速V1 為車輛在發(fā)動機10以最低工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時的車速。圖4顯示了混合動力系 統(tǒng)的工作模式與當前車速和SOC之間的關(guān)系。當所述當前車速小于預定車 速VI時，表明此時需要發(fā)動機10以小于其最低工作轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，因此 此時發(fā)動機10不可能工作，只能由電機40單獨進行驅(qū)動，工作模式為純電 動模式。而當所述當前車速大于預定車速V1時，則需要進一步考慮儲能裝 置50中的儲能情況來確定混合動力系統(tǒng)的工作模式。
通常所述儲能裝置50具有放電下限S0C1和充電上限S0C2，且 0%<SOC1<SOC2<100%;當所述前車速大于預定車速時，通過將儲能裝置 50中的電量SOC與S0C1和SOC2進行比較來確定混合動力系統(tǒng)的工作模 式當SOC《SOCl時，確定工作模式為并聯(lián)模式；當SOCl<SOC<SOC2 時，確定工作模式為前一次的工作模式；當SOC》SOC2時，確定工作模式 為純電動模式。所述放電下限SOC1可以根據(jù)儲能裝置50本身的性能而定，例如可以為10%;基于避免過多地利用發(fā)動機IO發(fā)電而過度消耗燃油的考
慮，所述充電上限SOC2—般可以被設(shè)置為60X。充電上限S0C2。上述工 作模式的確定方式使得混合動力系統(tǒng)最大可能地利用了儲能裝置50的電量 進行驅(qū)動，從而減小了發(fā)動機10中燃油的消耗。
眾所周知，發(fā)動機10在一定轉(zhuǎn)速下，不同的輸出功率對應(yīng)著不同的輸 出效率，即每個轉(zhuǎn)速點下都會有對應(yīng)的最佳輸出功率，以滿足最佳輸出效率。 當發(fā)動機10在某轉(zhuǎn)速下的輸出功率不是最佳輸出功率，則會導致燃料不能 充分燃燒，會額外損失一定的油耗并且所排放的氣體會對環(huán)，造成污染。為 了減小能量浪費和保護環(huán)境，在并聯(lián)工作模式下進行動力分配時需要應(yīng)該優(yōu) 先考慮發(fā)動機10的輸出效率，本發(fā)明的控制方法在混合動力系統(tǒng)處于并聯(lián) 模式下時的具體動力分配策略為根據(jù)混合動力系統(tǒng)的最大輸出功率P—max 和當前油門深度Acc來確定需求功率P，即通過公式i^i^maxxAr來進行 計算；根據(jù)發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速確定發(fā)動機10在當前轉(zhuǎn)速下的最佳輸出功率 Pe一opt;控制發(fā)動機10的輸出功率為最佳輸出功率PejDpt,控制電機40的 輸出功率為所述需求功率P與最佳輸出功率Pe—opt之差。當P與Pe一opt之 差為正數(shù)時，電機40處于驅(qū)動狀態(tài)，而當P與Pe—opt之差為負數(shù)時，電機 40處于發(fā)電狀態(tài)。由此而在滿足發(fā)動機10工作效率的情況下進行了對發(fā)動 機10和電機40的輸出功率進行了分配，使得發(fā)動機10可以發(fā)揮最大的工 作效率。
所述發(fā)動機10的最佳輸出功率的確定包括確定發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速；在 發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速功率對照表中査詢與該轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最佳輸出功率。所述轉(zhuǎn) 速功率對照表通常存儲在發(fā)動機10的控制器中。
發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速可以通過以下方式獲得(l)根據(jù)車速v、當前檔位下 車輪轉(zhuǎn)速與發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速之間的減速比i以及車輪半徑r來進行計算發(fā)動
機10的轉(zhuǎn)速Ve,計算公式為^ = 二一； (2)通過在發(fā)動機10中設(shè)置轉(zhuǎn)速
2;zr x/檢測傳感器而直接確定發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速。當然發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速的確定并不
限于上述兩種方式，本領(lǐng)域常用的其他方法也是可以的。
本發(fā)明還針對所述混合動力系統(tǒng)提供了換擋步驟，該步驟包括在保持 發(fā)動機10的輸出功率和電機40的輸出功率之和不變的情況下，減小發(fā)動機 10的輸入功率且增大所述電機40的輸出功率；當發(fā)動機10的輸出功率減小 到O時，控制離合器20分離并控制變速箱30進行換檔；換擋結(jié)束之后，根 據(jù)新檔位重新調(diào)整發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速，并吸合離合器20;吸合離合器20之后， 控制發(fā)動機10的輸出功率逐漸變化到與所述發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的最佳 輸出功率。在上述換擋過程中，在斷開發(fā)動機10的功率輸出時通過增大電 機40的輸出功率，使得混合動力系統(tǒng)的總輸出功率不便，保證了整個動力 系統(tǒng)的動力的連續(xù)性。
所述換擋步驟中的發(fā)動機10的最佳輸出功率的確定與上述動力分配策 略中的相同，于此不再詳述。
本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的控制方法很好地滿足了動力 輸出的連續(xù)性，而且在工作模式確定和動力分配方面均保證了燃油利用效 率，此外，還通過控制電機40來補償發(fā)動機10與整車需求功率之間的差額 而保證了換擋過程中動力的平穩(wěn)輸出。
權(quán)利要求
1、一種混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)動機(10)、離合器(20)、變速箱(30)、電機(40)和儲能裝置(50)，所述電機(40)與儲能裝置(50)相連，所述發(fā)動機(10)通過離合器(20)與所述變速箱(30)的輸入軸相連，其特征在于，所述變速箱(30)的輸出軸與所述電機(40)的輸出軸相連以共同輸出動力。
2、 一種權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)的控制方法，該方法包括 工作模式確定步驟，根據(jù)當前車速和儲能裝置(50)中的電量來確定混合動力系統(tǒng)的工作模式為純電動模式或并聯(lián)模式；動力分配步驟，在純電動模式下根據(jù)需求功率控制來電機(40)的輸出 功率，發(fā)動機(10)的輸出功率為0;在并聯(lián)模式下根據(jù)發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn) 速對發(fā)動機(10)與電機(40)的輸出功率進行分配。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在并聯(lián)模式下，所述動力分配 步驟包括，根據(jù)混合動力系統(tǒng)的最大輸出功率和當前油門深度來確定需求功率； 根據(jù)發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速確定發(fā)動機(10)在當前轉(zhuǎn)速下的最佳輸出功率；控制發(fā)動機(10)的輸出功率為最佳輸出功率，控制電機(40)的輸出 功率為所述需求功率與最佳輸出功率之差。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述發(fā)動機(10)的最佳輸出 功率的確定包括確定發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速；在發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速功率對照表中査詢與該轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最佳輸出功率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項所述的方法，其中，所述工作模式確定 步驟包括判斷是否是第一次確定工作模式；如果是第一次確定工作模式，則確定工作模式為純電動模式； 否則，比較當前車速與預定車速；當所述當前車速小于預定車速時，確定工作模式為純電動模式； 當所述當前車速大于或等于預定車速時，根據(jù)所述儲能裝置(50)中的 電量SOC來確定工作模式為純電動模式或并聯(lián)模式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述預定車速為當發(fā)動機(10) 以最低工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時的車速。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述儲能裝置(50)具有放電 下限SOCl和充電上限SOC2， iO°/。<SOCl<SOC2<100%;當所述前車速大 于預定車速時，當SOC《SOCl時，確定工作模式為并聯(lián)模式；當SOCl<SOC<SOC2時，確定工作模式為前一次的工作模式；當SOC》SOC2時，確定工作模式為純電動模式。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項所述的方法，其中，該方法還包括換檔 步驟，所述換檔步驟包括在保持發(fā)動機(10)的輸出功率和電機(40)的輸出功率之和不變的情 況下，減小發(fā)動機(10)的輸入功率且增大所述電機(40)的輸出功率；當發(fā)動機(10)的輸出功率減小到0時，控制離合器(20)分離并控制 變速箱(30)進行換檔；換擋結(jié)束之后，根據(jù)新檔位重新調(diào)整發(fā)動機(io)的轉(zhuǎn)速，并吸合離合器(20);吸合離合器(20)之后，控制發(fā)動機(10)的輸出功率變化到與所述發(fā) 動機(10)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的最佳輸出功率。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述發(fā)動機(10)的最佳輸出 功率通過以下步驟來確定-確定發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速；在發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速功率對照表中査詢與該轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最佳輸出功率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合動力系統(tǒng)及其控制方法，所述系統(tǒng)包括發(fā)動機(10)、離合器(20)、變速箱(30)、電機(40)和儲能裝置(50)，所述電機(40)與儲能裝置(50)相連，所述發(fā)動機(10)通過離合器(20)與所述變速箱(30)的輸入軸相連，其特征在于，所述變速箱(30)的輸出軸與所述電機(40)的輸出軸相連以共同輸出動力。在本發(fā)明提供的混合動力系統(tǒng)中，變速箱(30)的輸出軸與電機(40)的輸出軸相連，這樣當變速箱(30)在換擋過程中無動力輸出的情況，電機(40)仍然可以提供動力輸出，從而使得整個混合動力系統(tǒng)的動力輸出變得連續(xù)，而不存在動力中斷的情況。
文檔編號B60W10/10GK101618718SQ20081012919
公開日2010年1月6日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者湯小華 申請人:比亞迪股份有限公司