本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著石化等不可再生資源的日益短缺，以及各國環(huán)境保護(hù)措施日趨嚴(yán)格，由于純電動(dòng)汽車對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，但目前受限于電池容量，其續(xù)航里程較短?；旌蟿?dòng)力汽車作為從傳統(tǒng)能源汽車到純電動(dòng)汽車的一種過渡方案，目前已成為汽車研究與開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)，并已經(jīng)開始商業(yè)化，其中四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車因具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和平順性受到了諸多消費(fèi)者的青睞。四輪驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車以動(dòng)力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等控制方式。日本豐田公司開發(fā)的suv實(shí)現(xiàn)了混聯(lián)式的四驅(qū)，其可以實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)四驅(qū)、混合四驅(qū)、再生制動(dòng)等控制模式，但其動(dòng)力系統(tǒng)需要專門設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通用性較差且成本較高的缺點(diǎn)，因此有必要開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠且通用性好的四驅(qū)混合動(dòng)力控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)。

為了解決發(fā)明所述的技術(shù)問題并實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)，其特征在于：包括混合動(dòng)力整車控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、高壓動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)、前電機(jī)、發(fā)電機(jī)、前電機(jī)控制器、后電機(jī)、后電機(jī)控制器、離合器、離合器控制器、直流-直流轉(zhuǎn)換器、車載充電機(jī)、前車軸以及設(shè)置在前車軸兩端的一對驅(qū)動(dòng)前輪，以及后車軸以及設(shè)置在后車軸兩端的一對驅(qū)動(dòng)后輪；所述發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)的第一輸出端通過變速器與發(fā)電機(jī)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)的第二輸出端通過變速器與離合器的第一端連接；前電機(jī)通過變速器與前車軸差速器的輸入端連接，前電機(jī)控制器分別連接前電機(jī)和發(fā)電機(jī)；前車軸差速器的輸入端還與離合器的第二端連接，離合器控制器連接至所述離合器；后電機(jī)通過變速器與后車軸差速器的輸入端連接，后電機(jī)控制器連接至所述后電機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、離合器控制器、電池管理系統(tǒng)、前電機(jī)控制器和后電機(jī)控制器均與所述混合動(dòng)力整車控制器通過can總線連接。

其中，所述高壓動(dòng)力電池連接至電池管理系統(tǒng)，高壓直流輸出端連接至前電機(jī)控制器和后電機(jī)控制器。

其中，所述電池管理系統(tǒng)還與直流-直流轉(zhuǎn)換器和車載充電機(jī)電連接，而所述直流-直流轉(zhuǎn)換器和車載充電機(jī)還連接至所述前控制器和后控制器。

其中，在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下，混合動(dòng)力整車控制器控制電池管理系統(tǒng)使得高壓動(dòng)力電池處于供電狀態(tài)，并給后電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，使后電機(jī)控制器控制后電機(jī)工作，并且前電機(jī)不工作，且通過離合器控制器控制離合器處于分離狀態(tài)，后電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)后輪使得車輛行駛。

其中，在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下，混合動(dòng)力整車控制器控制電池管理系統(tǒng)使得高壓動(dòng)力電池處于供電狀態(tài)，并給前電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，使前電機(jī)控制器控制前電機(jī)工作，并且后電機(jī)不工作，且通過離合器控制器控制離合器處于分離狀態(tài)，前電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)前輪使得車輛行駛。

其中，在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下，混合動(dòng)力整車控制器控制電池管理系統(tǒng)使得高壓動(dòng)力電池處于供電狀態(tài)，給前電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，使前電機(jī)控制器控制前電機(jī)工作，給后電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，使后電機(jī)控制器控制后電機(jī)工作，且通過離合器控制器控制離合器處于分離狀態(tài)，前電機(jī)和后電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

其中，在純發(fā)動(dòng)機(jī)模式下，混合動(dòng)力整車控制器向前電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，由前電機(jī)控制器控制發(fā)電機(jī)拖動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力整車控制器通過離合器控制器控制離合器處于結(jié)合狀態(tài)，然后整車控制器向發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)送指令，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作，由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)前輪行駛。

其中，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的剩余功率通過發(fā)電機(jī)對所述高壓動(dòng)力電池進(jìn)行充電。

其中，混合動(dòng)力整車控制器通過離合器控制器控制離合器處于結(jié)合狀態(tài)，同時(shí)通過前電機(jī)控制器和/或后電機(jī)控制器控制前電機(jī)和/或后電機(jī)工作。

其中，當(dāng)混合動(dòng)力整車控制器檢測到整車減速或制動(dòng)的時(shí)候，進(jìn)入制動(dòng)能量回收模式；在制動(dòng)能量回收模式下，前電機(jī)控制器控制前電機(jī)切換到發(fā)電模式進(jìn)行發(fā)電，控制后電機(jī)控制器控制后電機(jī)切換到發(fā)電模式進(jìn)行發(fā)電，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，儲(chǔ)存在高壓動(dòng)力電池。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)具有以下有益效果：

本發(fā)明的整車控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較為簡單、通用性好，而且可以充分利用各總成的優(yōu)勢，有利于提高燃油效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力總成模式管理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)做進(jìn)一步的闡述，以期對本發(fā)明的技術(shù)方案做出更完整和清楚的說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)，如圖1所示，本發(fā)明的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)，包括混合動(dòng)力整車控制器(hcu)、發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(ems)、高壓動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)(bms)、儀表(ic)、前電機(jī)(tm)、發(fā)電機(jī)(gm)、前電機(jī)控制器(fpdu)、后電機(jī)(rm)、后電機(jī)控制器(rmcu)、離合器、離合器控制器(ccu)、直流-直流轉(zhuǎn)換器(dcdc)、車載充電機(jī)(obc)、前車軸以及設(shè)置在前車軸兩端的一對驅(qū)動(dòng)前輪、后車軸以及設(shè)置在后車軸兩端的一對驅(qū)動(dòng)后輪。

發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)與發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(ems)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)的第一輸出端通過變速器與發(fā)電機(jī)(gm)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)的第二輸出端通過變速器與離合器(clutch)的第一端連接；前電機(jī)(fm)通過變速器與前車軸差速器的輸入端連接，前電機(jī)控制器(fpdu)分別連接前電機(jī)(fm)和發(fā)電機(jī)(gm)。前車軸差速器的輸入端還與離合器的第二端連接，離合器控制器(ccu)連接至所述離合器。后電機(jī)(rm)通過變速器與后車軸差速器的輸入端連接，后控制器(rmcu)連接至所述后電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(ems)、離合器控制器(ccu)、電池管理系統(tǒng)(bms)、前控制器(fpdu)和后控制器(fpdu)均與所述混合動(dòng)力整車控制器(hcu)通過can總線。所述高壓動(dòng)力電池的一端連接至電池管理系統(tǒng)(bms)，另一端連接至前控制器(fpdu)和后控制器(rmcu)。所述電池管理系統(tǒng)(bms)還與直流-直流轉(zhuǎn)換器(dcdc)和車載充電機(jī)(obc)電連接，而所述直流-直流轉(zhuǎn)換器(dcdc)和車載充電機(jī)(obc)還連接至所述前控制器(fpdu)和后控制器(rmcu)。

在本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)作為四驅(qū)混合動(dòng)力汽車的主要?jiǎng)恿敵鲅b置，所述前電機(jī)(fm)和后電機(jī)(rm)不僅可以用作發(fā)電機(jī)在汽車制動(dòng)時(shí)用于制動(dòng)能量回收也可以用作驅(qū)動(dòng)電機(jī)用來驅(qū)動(dòng)汽車前輪；所述離合器用于傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力并同時(shí)進(jìn)行動(dòng)力傳遞接通與斷開的切換。所述高壓動(dòng)力電池提供汽車行駛所述前電機(jī)(fm)、后電機(jī)(rm)、發(fā)電機(jī)(gm)等需要的電能，所述電池管理器(bms)對所述高壓動(dòng)力電池進(jìn)行管理；所述直流-直流轉(zhuǎn)換器用于高壓電能到低壓電能的轉(zhuǎn)換；所述混合動(dòng)力整車控制器(hcu)用于對發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(ems)、電池管理系統(tǒng)(bms)以及離合器控制器(ccu)等的管理，另外還用于前電機(jī)控制器(fpdu)和后電機(jī)控制器(rmcu)的管理。另外，所述混合動(dòng)力整車控制器(hcu)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件，還負(fù)責(zé)采集鑰匙門、擋位、加速踏板、制動(dòng)踏板和充電連接硬線信號(hào)，并控制水泵、發(fā)動(dòng)機(jī)低速風(fēng)扇和高速風(fēng)扇繼電器輸出等。

本實(shí)施例的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)的狀態(tài)包含停車模式和驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式兩個(gè)頂層模式。其中停車模式可細(xì)分為：停車發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)模式、停車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速模式和停車充電模式；驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)模式可細(xì)分為：純電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)、純電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、串聯(lián)啟動(dòng)、串聯(lián)驅(qū)動(dòng)、串聯(lián)結(jié)束、并聯(lián)啟動(dòng)、離合器結(jié)合、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)、離合器分離、并聯(lián)結(jié)束模式，共計(jì)13個(gè)子動(dòng)力總成模式，各模式間的邏輯跳轉(zhuǎn)關(guān)系如圖2所示。

在本實(shí)施例的插電式四驅(qū)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)中，電池管理系統(tǒng)(bms)可以實(shí)現(xiàn)對高壓動(dòng)力電池的狀態(tài)監(jiān)測及管理。電池管理系統(tǒng)(bms)可以控制高壓動(dòng)力電池處于供電狀態(tài)，電流由高壓動(dòng)力電池通過前電機(jī)控制器(fpdu)輸送給前電機(jī)(fm)和/或發(fā)電機(jī)(gm)，通過后控制器(rmcu)輸送給后電機(jī)(rm)；電池管理系統(tǒng)(bms)也可以控制所述高壓動(dòng)力電池處于充電狀態(tài)，前電機(jī)(fm)和后電機(jī)(rm)通過制動(dòng)能量回收，并向高壓動(dòng)力電池充電?；旌蟿?dòng)力整車控制器(hcu)通過離合器控制器(ccu)對離合器進(jìn)行控制?；旌蟿?dòng)力整車控制器(hcu)可以根據(jù)車速判斷汽車采取何種驅(qū)動(dòng)模式，進(jìn)而根據(jù)該驅(qū)動(dòng)模式?jīng)Q定控制離合器的結(jié)合或者分離。

本實(shí)施例的整車控制系統(tǒng)在工作時(shí)，可以根據(jù)不同工況采用不同的驅(qū)動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間的優(yōu)化配置，以實(shí)現(xiàn)既驅(qū)動(dòng)功率大且具有較高的燃油經(jīng)濟(jì)性的效果。

本實(shí)施例的整車控制系統(tǒng)可以驅(qū)動(dòng)汽車在以下模式中工作；所述前電機(jī)、后電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)或者不工作狀態(tài)；當(dāng)前電機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)則可以驅(qū)動(dòng)前輪；發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)且離合器結(jié)合時(shí)則可驅(qū)動(dòng)前輪。當(dāng)檢測到汽車啟動(dòng)且車速低于預(yù)定車速時(shí)，且電量充足的情況下，可采用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式；在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下，整車需求功率較低時(shí)，混合動(dòng)力整車控制器控制電池管理器使得高壓動(dòng)力電池處于供電狀態(tài)，并給后電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，使后電機(jī)控制器控制后電機(jī)工作，并且前電機(jī)不工作，且通過離合器控制器(ccu)控制離合器處于分離狀態(tài)，后電機(jī)(rm)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)后輪使得車輛行駛。另外，hcu也可以向前控制器(fpdu)發(fā)送控制指令，使得前控制器(fpdu)控制前電機(jī)(fm)工作，通過前電機(jī)(fm)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)前輪使得車輛行駛。

或者，在電機(jī)電量充足的情況下，整車需求功率較大時(shí)，離合器斷開，前電機(jī)(fm)和后電機(jī)(rm)分別在前控制器(fpdu)和后控制器(rmcu)的控制下同時(shí)工作驅(qū)動(dòng)車輛行駛，實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。采用兩個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的模式，由于電機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩的特性，可使車輛快速啟動(dòng)，大大縮短加速時(shí)間。

而在電量不足的情況下，可以先由發(fā)電機(jī)(gm)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)(eng)，然后發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(gm)進(jìn)行發(fā)電。

在純發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)模式下，整車控制器(hcu)可以向發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(ems)發(fā)送控制指令，由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(ems)控制發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)工作；整車控制器(hcu)通過ccu控制離合器處于結(jié)合狀態(tài)，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪；此時(shí)，前電機(jī)(fm)、后電機(jī)(rm)不工作。在較高的車速下發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性比較好，根據(jù)實(shí)際工況還可通過剩余功率利用發(fā)電機(jī)(gm)對高壓動(dòng)力電池進(jìn)行充電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)的轉(zhuǎn)速超過發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)的高效區(qū)域，或者在純發(fā)動(dòng)機(jī)模式狀態(tài)下需要急加速時(shí)，hcu通過ccu控制離合器處于結(jié)合狀態(tài)，同時(shí)前電機(jī)控制器(fpdu)和/或后控制器(rmcu)控制前電機(jī)(fm)和/或后電機(jī)(rm)工作。前電機(jī)(fm)和/或后電機(jī)(rm)可以彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)超出經(jīng)濟(jì)工作區(qū)域以外的功率，從而可以使發(fā)動(dòng)機(jī)(eng)工作在高效的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)效率，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性和車輛的加速性能。

本實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)可以驅(qū)動(dòng)汽車工作在再生制動(dòng)模式。當(dāng)hcu檢測到整車減速或制動(dòng)的時(shí)候，視為進(jìn)入了制動(dòng)能量回收模式。在制動(dòng)能量回收模式下，前電機(jī)控制器(fpdu)控制前電機(jī)(fm)切換到發(fā)電模式進(jìn)行發(fā)電，控制后電機(jī)控制器(rmcu)控制后電機(jī)(rm)切換到發(fā)電模式進(jìn)行發(fā)電，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，儲(chǔ)存在高壓動(dòng)力電池中，同時(shí)可使整車具有很好的制動(dòng)性，提高了制動(dòng)性能及能量利用率。

本發(fā)明實(shí)施例的四驅(qū)混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng)對四驅(qū)混合動(dòng)力汽車的工作模式考慮周全，可充分發(fā)揮四驅(qū)混動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)車況進(jìn)行多種工作模式間的轉(zhuǎn)換條件，可使車輛在每個(gè)時(shí)刻均處于最佳工作模式，從而降低油耗。本發(fā)明實(shí)施例的四驅(qū)混合動(dòng)力汽車的控制方法中在不同工作模式下對各部件轉(zhuǎn)矩的分配方法，可優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、前電機(jī)和后電機(jī)的工作效率，進(jìn)一步降低整車的燃油消耗。

對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，具體實(shí)施例只是對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。