[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

说明书

技术领域

本发明专利涉及混合动力汽车能量管理与热管理技术领域，特指一种基于水缓速器的混合动力汽车及其控制方法。

背景技术

环境温度对动力电池的性能和寿命有重要影响。动力电池环境温度过高时，动力电池内部不可逆物质生成加快，这些不可逆的物质生成会减少电池的使用循环次数；环境温度过低时，也会加速不可逆物质的生成，从而影响电池的使用寿命。动力电池环境温度过低不仅影响其使用寿命，而且会影响动力电池的充放电容量，甚至导致混合动力汽车启动困难。电池在低温条件下工作时，电池的可充入容量和可放出的容量均降低，影响混合动力汽车的续驶里程。现有的动力电池热管理系统主要是利用PTC加热器对动力电池进行加热，使其适应低温环境的使用，但PTC加热器加热能力较差，导致混合动力汽车在严寒气候下启动困难。

同时，动力电池固有工作特性对混合动力汽车制动能量回收性能也产生重要影响。当驱动电机对动力电池进行充电时，需要选择合理的充电区间，即控制驱动电机在发电状态下的输出功率，避免因充电电流过大或充电时间过长而损害动力电池；在混合动力汽车制动能量回收过程必须在动力电池合理的SOC区间内，当动力电池SOC接近上限时，通常关闭驱动电机的发电功能，防止动力电池SOC超过上限值。

    综上所述，目前混合动力汽车性能的提升存在两个主要问题：1.在严寒气候下，由于对动力电池加热困难，此时工作对动力电池损害较大，会导致混合动力汽车起步困难；2.由于动力电池固有工作特性的限制，导致混合动力汽车回收制动能量的效率较低。

发明内容

本发明的目的为了解决现有的混合动力汽车在严寒气候下起步困难，以及由于动力电池固有工作特性的限制导致混合动力汽车回收制动能量的效率较低的问题，提供一种基于水缓速器的混合动力汽车及其控制方法，能够使得混合动力汽车在严寒环境下顺利起步，同时在行驶过程中显著提高混合动力汽车制动能量回收的效率。

本发明涉及的基于水缓速器的混合动力汽车采用的技术方案是：

混合动力汽车的动力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。

混合动力汽车的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。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。

本发明涉及的基于水缓速器的混合动力汽车的控制方法采用的技术方案是包括如下步骤：

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。