[实用新型]混合动力输出功率平衡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种混合动力车，尤其是涉及一种混合动力输出功率平衡装置。

背景技术

现有的一种双星排四轴混合动力传动装置，其小太阳轮与发电机E1相连接、大太阳轮与电动机E2相连接、发动机与行星架相连接、驱动半轴经差速器、减速器与外齿圈相连接。整车控制系统通过协调控制发电机E1和电动机E2达到：1)优化调节发动机的输出功率，在满足驾驶员驾驶性能需求的前提下，最大程度的提高整个混合系统的效率，降低整车燃油消耗；2)平衡电池充放电功率，保护电池不过充过放，提高电池使用寿命。

1997年丰田推出首款混合动力汽车Prius，2005年又推出了搭载最新第3代机电混合动力系统的2006款Prius，仍采用THS混联式结构，灵巧精密的行星齿轮系统对发动机的输出功率进行重新分配，达到合理平衡发动机负荷的目的。图1所示即为丰田Prius混合动力轿车的整车布置方案。其混合动力系统总成由发动机(Engine)、发电机(MG1)、电动机(MG2)、动力耦合系统、逆变器以及动力蓄电池等部件组成。在此机构中发动机与行星架相联，通过行星齿轮将动力传递给外齿圈和太阳轮，齿圈轴与电动机和传动轴相联，太阳轮轴与发电机相联。该系统将发动机大部分转矩直接传递到驱动轴上，将小部分转矩传给发电机，发电机发出的电能根据指令用于电池充电或电动机，以增加驱动力。这种结构可以通过调节发电机转速使其产生变化，使发动机一直处于高效率区或低排放区。此外，通过调节行星排各元件的转速，使其像无级变速器一样工作。

此种结构其控制特点总结如下：

1)混合动力系统控制的关键是通过调节发电机MG1的转速来满足当前驾驶员请求驱动转矩下，发动机的最佳效率点的优化控制。

2)为了维持蓄电池SOC的平衡，混合动力系统采用了设置SOC目标值的控制方法：当SOC偏离目标值时，控制电池尽量充电或放电使SOC接近设定目标。

3)纯电动工况时，牵引电机MG2输出轴通过减速齿轮与行星排外齿圈固接，因此系统驱动控制只需要对MG2进行控制。

但是车辆高速行驶时，发电机E1有时需要工作在零转速上下波动来调节发动机最优功率输出，由于此转速范围内工作效率非常低，进而导致混合动力系统整体效率明显下降，能量得到较大的损耗。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的混合动力的动力系统的工作效率低、能量损耗大等的技术问题，提供一种操作方便、工作效率高、能耗小的混合动力输出功率平衡装置及其控制方法。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种混合动力输出功率平衡装置，包括发动机、大电机、小电机、蓄电池、动力耦合装置以及若干制动器，发动机、大电机、小电机分别与动力耦合装置相连，其特征在于所述的大电机及小电机与一个逆变器电连接，逆变器与一个电机控制器、一个电池管理系统与蓄电池电连接，发动机上设有一个转速感应器，该转速感应器的信号输出端与一个发动机管理系统相连，发动机管理系统上分别设有油门控制、点火控制、气门控制的信号输出端，并分别与发动机电路相连，电机控制器、电池管理系统、发动机管理系统分别与整车控制器相连，发动机和小电机分别设有制动器。动力耦合装置负责将混合动力汽车的多个动力组合在一起，实现多动力源间合理的功率分配并把动力传送给驱动桥；小电机将发动机的部分输出动力通过动力耦合系统转换成电能；大电机将小电机所发的电能以机械动力形式输出到动力耦合系统；蓄电池将电能传送到所述小电机和所述电机并从所述小电机和所述电机传送电能，并且所述控制方法包括以下步骤：

1)根据驾驶员通过加速踏板、制动踏板以及当前车速确定驾驶员在外齿圈轴上的动力需求；

2)根据驾驶员的动力需求以及当前蓄电池SOC状态确定发动机是否参与驱动；

3)若不需要发动机参与驱动，则控制发动机处于停机状态，同时控制大电机和小电机使所需动力传递到外齿圈轴上，进而通过减速、差速器驱动车辆；

4)如果需要发动机参与驱动，则控制大电机、小电机调节发动机优化输出所需动力，并将其输出到驱动轴来满足驾驶员的加速请求。

为了完成对上述结构的控制，本实用新型提供了一种混合动力输出功率平衡装置的控制方法，它是通过下述技术方案进行的：该控制方法包括以下步骤：