[发明专利]一种单行星排式混合动力汽车动力耦合机构及其动态协调控制方法

说明书

本发明公开了一种单行星排式混合动力汽车动力耦合机构及其动态协调控制方法，属于混合动力汽车结构及控制领域。该机构包括：发动机、行星齿轮机构、第一及第二电机、离合器A及B、制动器A及B、齿轮A及B、第一及第二传动轴；行星齿轮机构由太阳轮、行星架、齿圈和行星轮组成。本发明通过控制各离合器和制动器的结合与松开，使该机构的多种工作模式满足汽车复杂的行驶工况要求，提高了系统的工作效率，提高燃油经济性；并针对该机构在模式切换过程中的转矩波动，公开了一种减小冲击度的协调控制方法，提高汽车行驶平顺性。

技术领域

本发明涉及混合动力汽车结构及混合动力汽车控制的技术领域，特别涉及到一种单行星排动力耦合机构及其动态协调控制的方法。

背景技术

为响应节能减排政策号召，改善温室效应，发展新能源汽车来代替纯燃油消耗的传统汽车已成为一种趋势，此外，发展新能源汽车还有助于解决我国能源安全问题，减小对外进口燃油的依赖。但是到目前为止，纯电动汽车受到多方面的限制，比如说电池的安全和能量密度的提升，电池管理系统比较复杂，还有纯电动汽车成本等因素，而混合动力汽车可以作为传统的燃油汽车发展到纯电动汽车之间的过渡形式，是值得研究发展的。

动力耦合作为混合动力汽车的关键技术，目前有几种常见的形式：串联混合动力汽车、并联混合动力汽车和混联混合动力汽车。由于混合动力汽车涉及到几个动力源，需要协调控制动力源来实现动力输出和整车行驶过程中的冲击度，需要设计相应的动力耦合机构协调动力源的转矩和转速。目前，最常用的动力耦合机构是通过行星排来实现几个动力源的动力耦合，通过不同动力源的开启和关闭以及各个离合器的结合与断开，可以实现多档位，多模式工作，有效地提升燃油经济性。日本丰田的THS动力耦合系统、雷克萨斯GS和LS的混合动力系统、德国采埃孚公司ZF系列自动变速器、大众09G 6自动变速器，这些系统都是采用行星排的组合来实现变速和动力耦合，有效提升了系统传动效率。国内主要的车企、零部件公司、相关的研究机构和各个高校都对行星排动力耦合机构有比较深入的研究。

混合动力汽车在模式切换的时候的过程中，会由于发动机的迟滞和离合器及制动器分离结合过程中的非线性引起输出转矩的波动，而输出转矩的波动会造成整车行驶过程中出现比较大的冲击。如何协调动力源的转矩以及如何控制离合器制动器的状态是一个重要的研究问题。

发明内容

由于现有的混合动力汽车整车燃油经济性和能量利用效率不高，同时有的混合动力汽车动力耦合机构结构复杂，本发明的目的是提供一种混合动力耦合机构，通过控制离合器和制动器的结合与松开，使混合动力汽车有多种驱动方式，提高混合动力汽车在不同工况需求下的动力性和燃油经济性。同时针对设计的动力耦合机构制定了动态协调控制方案，实现提高模式切换时平顺性。