[发明专利]一种基于水缓速器的混合动力汽车及其控制方法

权利要求书

1.一种基于水缓速器的混合动力汽车，其特征是：驱动系统包括驱动电机（2）、动力电池（3）、发动机（4）、水缓速器（5）、离合器（13）、动力耦合器（14）、变速器（15）、车桥（16）；热管理系统包括散热器（1）、冷却风扇（6）、主路水泵（7）、第二开关阀（8）、第一开关阀（9）、旁路水泵（10）、冷却管路（11）、水缓速器控制阀（12）。

2. 根据权利要求1所述的基于水缓速器的混合动力汽车，其特征是：混合动力汽车动力的驱动系统包括驱动电机（2）、动力电池（3）、发动机（4）、水缓速器（5）、离合器（13）、动力耦合器（14）、变速器（15）、车桥（16）；发动机（4）与水缓速器（5）串联连接，发动机（4）输出轴与水缓速器（5）的动轮输入轴连接，同时水缓速器（5）的动轮输出轴通过离合器（13）与动力耦合器（14）的第一输入轴相连接；驱动电机（2）的输出轴与动力耦合器（14）的第二输入轴连接；动力耦合器（14）的输出轴与变速器（15）的输入轴连接，同时变速器（15）的输出轴与车桥（16）连接。

3.根据权利要求1所述的基于水缓速器的混合动力汽车，其特征是：驱动电机（2）、动力电池（3）、发动机（4）的冷却水套以及水缓速器（5）的工作腔与散热器（1）的连接方式均为并联连接；散热器（1）的出水口分别通过冷却管路（11）与驱动电机（2）、动力电池（3）、发动机（4）冷却水套以及水缓速器（5）工作腔的进水口连接；在散热器（1）的进水口通过冷却管路（11）与主路水泵（7）出口相连；冷却风扇（6）安装在散热器（1）内侧；水缓速器（5）工作腔的出水口通过水缓速器控制阀（12）与发动机（4）的冷却水套出水口相连；发动机（4）的冷却水套出水口通过第一开关阀（9）与动力电池（3）的冷却水套出水口连接； 动力电池（3）的冷却水套出水口通过冷却管路（11）直接与主路水泵（7）进口连接；驱动电机（2）的冷却水套出水口通过第二开关阀（8）与主路水泵（7）进口连接；旁路水泵（10）进口通过冷却管路（11）与发动机（4）的冷却水套出水口连接，旁路水泵（10）出口通过冷却管路（11）与动力电池（3）的冷却水套出水口连接。

4. 如权利要求1所述的基于水缓速器的混合动力汽车的控制方法，其特征是：

混合动力汽车主要工作模式可以划分为有低温起步模式、纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、制动能量回收模式以及复合制动模式；在初始状态下，冷却风扇（6）、主路水泵（7）、 第二开关阀（8）、第一开关阀（9）、旁路水泵（10）、水缓速器控制阀（12）均处于关闭状态；

当混合动力汽车在严寒环境中起步时，进入低温起步模式；首先进入低温起步模式第一阶段，启动发动机（4），关闭离合器（13），发动机（4）开始热机；开启旁路水泵（10）和水缓速器控制阀（12），循环冷却水进入水缓速器（5）工作腔，水缓速器（5）启动；通过控制水缓速器控制阀（12）的占空比，以控制流经水缓速器（5）工作腔的冷却液流量，最终获得需求的水缓速器（5）输出制动力矩；利用水缓速器（5）的输出力矩模拟发动机（4）的负载，使发动机（4）工作在高效区间内；此时发动机（4）冷却水套和水缓速器（5）工作腔中的高温冷却水流经动力电池（3）冷却水套，开始给动力电池（3）预热；

当动力电池（3）的温度达到使用要求后，开始给驱动电机（2）预热；进入低温起步模式第二阶段，第二开关阀（8）开启，此时发动机（4）冷却水套和水缓速器（5）工作腔中的高温冷却水流经动力电池（3）和驱动电机（2）的冷却水套，开始给驱动电机（2）预热；当驱动电机（2）的温度也达到使用要求后，关闭发动机（4）；旁路水泵（10）将水缓速器（5）中的冷却水全部抽尽后，关闭旁路水泵（10）和水缓速器控制阀（12），水缓速器（5）停止工作；

当混合动力汽车进入纯电动模式或制动能量回收模式时，驱动电机（2）、动力电池（3）工作；开启主路水泵（7）、冷却风扇（6）和第二开关阀（8），驱动电机（2）和动力电池（3）冷却水套中的高温冷却水，被主路水泵（7）加压进入散热器（1）中；高温冷却水在散热器（1）中被冷却风扇（6）降温，然后重新流入驱动电机（2）和动力电池（3）冷却水套中；

当混合动力汽车进入纯发动机模式时，离合器（13）结合，发动机（4）工作；开启主路水泵（7）、冷却风扇（6）和第一开关阀（9），发动机（4）冷却水套中的高温冷却水，被主路水泵（7）加压进入散热器（1）中；高温冷却水在散热器（1）中被冷却风扇（6）降温，然后重新流入发动机（4）冷却水套中；

当混合动力汽车进入混合驱动模式时，离合器（13）结合，驱动电机（2）、动力电池（3）、发动机（4）工作；开启主路水泵（7）、冷却风扇（6）、第二开关阀（8）和第一开关阀（9），驱动电机（2）、动力电池（3）及发动机（4）冷却水套中的高温冷却水，被主路水泵（7）加压进入散热器（1）中；高温冷却水在散热器（1）中被冷却风扇（6）降温，然后重新流入驱动电机（2）、动力电池（3）及发动机（4）冷却水套中；

当驱动电机在发电状态下的输出功率大于动力电池的最大充电功率，或动力电池SOC接近上限，而驱动电机在发电状态下的输出功率过大，会使动力电池SOC超过上限值时，混合动力汽车进入复合制动模式时，离合器（13）结合，驱动电机（2）、动力电池（3）、水缓速器（5）工作；驱动电机（2）输出的制动功率等于在动力电池（3）允许的最大充电功率，而剩余的制动功率由水缓速器（5）提供；

开启主路水泵（7）、冷却风扇（6）、第二开关阀（8）、第一开关阀（9）和水缓速器控制阀（12），驱动电机（2）、动力电池（3）冷却水套及水缓速器（5）工作腔中的高温冷却水，被主路水泵（7）加压进入散热器（1）中；高温冷却水在散热器（1）中被冷却风扇（6）降温，然后重新流入驱动电机（2）、动力电池（3）冷却水套及水缓速器（5）工作腔中。