一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于車輛動(dòng)力構(gòu)型【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，針對(duì)四軸及以上重型越野車；包括：機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；機(jī)械系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、液力自動(dòng)變速器、分動(dòng)器總成、第一主減速器組、傳動(dòng)軸、第一輪邊減速器組、牽引電機(jī)組、第二主減速器組、第二輪邊減速器組；越野車的驅(qū)動(dòng)橋分為第一驅(qū)動(dòng)橋單元和第二驅(qū)動(dòng)橋單元兩部分；發(fā)動(dòng)機(jī)以及ISG電機(jī)與液力自動(dòng)變速器相連，組成第一動(dòng)力源；第一動(dòng)力源依次通過分動(dòng)器總成、第一主減速器組、傳動(dòng)軸與第一輪邊減速器組相連，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪；牽引電機(jī)組構(gòu)成的第二動(dòng)力源依次通過第二主減速器組與第二輪邊減速器組相連，驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪。
【專利說明】一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛動(dòng)力構(gòu)型【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu) 型。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了充分利用地面附著力，保證車輛的高通過性，多軸越野車一般包括三軸以上 的驅(qū)動(dòng)軸。此類車輛多和消防、通信、指控、起重、石油鉆井等上裝特種設(shè)備組成用途特殊的 專用裝備，由于此類裝備的運(yùn)行工況惡劣，因此，對(duì)車輛的動(dòng)力性和可靠性有更高的要求。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)重型特種越野車動(dòng)力基本采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為唯一動(dòng)力源，這種結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的基本構(gòu)型只能是"發(fā)動(dòng)機(jī)+變速器+橋驅(qū)動(dòng)"的簡單結(jié)構(gòu)。為 了保證車輛的動(dòng)力性，只能通過選用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，日常使用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率較 低，燃油經(jīng)濟(jì)性差，不環(huán)保。另外受國內(nèi)工業(yè)水平的限制，大功率發(fā)動(dòng)機(jī)只能依賴進(jìn)口。為 了保證多軸車的全輪驅(qū)動(dòng)，采用了復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力分配到每個(gè)車輪，同時(shí)由于 只用發(fā)動(dòng)機(jī)單動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)癱瘓后，車輛無法行駛，可靠性不高。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，各橋間有機(jī)械耦合關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)解耦，各橋的驅(qū)動(dòng)力統(tǒng)一集中控 制，無法根據(jù)工況的不同靈活分配驅(qū)動(dòng)力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提升多軸重型越野車混合動(dòng)力可靠性并 能進(jìn)行靈活分配的動(dòng)力構(gòu)型。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，針對(duì)四 軸及以上重型越野車；包括：機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；所述機(jī)械系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng) 機(jī)、ISG電機(jī)、液力自動(dòng)變速器、分動(dòng)器總成、第一主減速器組、傳動(dòng)軸、第一輪邊減速器組、 牽引電機(jī)組、第二主減速器組、第二輪邊減速器組；
[0007] 所述越野車的驅(qū)動(dòng)橋分包括：第一驅(qū)動(dòng)橋單元和第二驅(qū)動(dòng)橋單元；
[0008] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)以及所述ISG電機(jī)與所述液力自動(dòng)變速器相連，組成第一動(dòng)力源；所 述第一動(dòng)力源依次通過所述分動(dòng)器總成、所述第一主減速器組、所述傳動(dòng)軸與所述第一輪 邊減速器組相連，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪；
[0009] 牽引電機(jī)組構(gòu)成第二動(dòng)力源；所述第二動(dòng)力源依次通過所述第二主減速器組與所 述第二輪邊減速器組相連，驅(qū)動(dòng)所述第二驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪。
[0010] 進(jìn)一步地，所述第一主減速器組中減速器的數(shù)量與所述第一驅(qū)動(dòng)橋單元包含的相 互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)量相等；一個(gè)所述主減速器控制一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第二驅(qū)動(dòng)橋單元包括至少兩個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋；所述牽引電機(jī) 組中牽引電機(jī)數(shù)量以及第二主減速器組中減速器的數(shù)量與所述第二驅(qū)動(dòng)橋單元包含的相 互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)量相等；一個(gè)所述牽引電機(jī)通過一個(gè)所述主減速器驅(qū)動(dòng)一個(gè)獨(dú)立的驅(qū) 動(dòng)橋。
[0012] 進(jìn)一步地，所述電氣系統(tǒng)包括：高壓動(dòng)力電池、低壓輔助電池、車輛DC/DC變換器、 牽引電機(jī)組DC/AC逆變器、ISG電機(jī)DC/AC逆變器、動(dòng)力電池 DC/DC變換器、高壓動(dòng)力總線 以及低壓動(dòng)力總線；
[0013] 所述高壓動(dòng)力電池通過動(dòng)力電池 DC/DC變換器與所述高壓動(dòng)力總線相連，實(shí)現(xiàn)高 壓供電和能量回收；
[0014] 所述低壓輔助電池通過車輛DC/DC變換器與所述高壓動(dòng)力總線相連；所述低壓動(dòng) 力總線與所述低壓輔助電池相連，實(shí)現(xiàn)低壓供電和能量回收；所述牽引電機(jī)組與所述高壓 動(dòng)力總線相連，實(shí)現(xiàn)所述牽引電機(jī)組的大功率供電以及能量回收；所述低壓動(dòng)力總線分別 與車身附件、儀表、轉(zhuǎn)向泵以及制動(dòng)氣泵供電；所述ISG電機(jī)通過ISG電機(jī)DC/AC逆變器與 所述高壓動(dòng)力總線相連。
[0015] 進(jìn)一步地，所述電氣系統(tǒng)還包括：插電式充電機(jī)；所述插電式充電機(jī)與所述高壓 動(dòng)力電池相連；實(shí)現(xiàn)高壓動(dòng)力電池的外接供電源，獲取電能。
[0016] 進(jìn)一步地，所述機(jī)械系統(tǒng)還包括：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵、電動(dòng)制動(dòng)空氣泵以及電動(dòng) 空調(diào)壓縮機(jī)；所述電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵、所述電動(dòng)制動(dòng)空氣泵以及所述電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)均 置于車架上；所述電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵以及所述電動(dòng)制動(dòng)空氣泵分別與所述低壓動(dòng)力總線 相連，獲取小功率電能；所述電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)通過所述電動(dòng)空調(diào)DC/AC逆變器與所述高壓 動(dòng)力總線相連，獲取大功率電能。
[0017] 進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括：整車控制器HCU、電池管理系統(tǒng)BMS、牽引電機(jī)組控 制器EMC 2、ISG電機(jī)控制器EMQ、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器EMS、變速箱控制器T⑶、制動(dòng)空氣泵控制器 E⑶、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵控制器EHPS E⑶以及上裝通信控制器Gateway E⑶；所述HCU的 輸入端接入油門信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)、駕駛模式信號(hào)、檔位需求信號(hào)、升檔信號(hào)和降擋信號(hào)，進(jìn)行 運(yùn)算解析輸出控制信號(hào)；所述HCU與所述BMS、所述EMC 2、所述EMQ、所述EMS、所述TCU、所 述E⑶、所述EHPS E⑶以及所述Gateway E⑶相連，實(shí)現(xiàn)下層控制器的控制驅(qū)動(dòng)。
[0018] 本發(fā)明提供的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型在現(xiàn)有的混合動(dòng)力構(gòu)型的基礎(chǔ)上，革 新驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力機(jī)械耦合分配的方案；采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的功率分流式混合動(dòng)力構(gòu)型，即將 四軸及以上越野車的驅(qū)動(dòng)橋分成兩部分，分別采用發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立機(jī)械驅(qū)動(dòng)和牽引電機(jī)獨(dú)立電 驅(qū)動(dòng)，保證越野車能夠進(jìn)行兩套獨(dú)立的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，大大提升了動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性；采用分 時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即同一時(shí)間可以根據(jù)路面情況合理選用機(jī)械驅(qū)動(dòng)或者電驅(qū)動(dòng)或者兩者同時(shí)驅(qū) 動(dòng)，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的靈活性；當(dāng)同時(shí)進(jìn)行機(jī)械驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)時(shí)，還可以根據(jù)路面情況，優(yōu)化驅(qū)動(dòng) 力的配置，大大提升驅(qū)動(dòng)橋?qū)Φ孛娴倪m應(yīng)能力，從而讓提升越野車的通過能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；
[0024] 其中，1-發(fā)動(dòng)機(jī)，2-ISG電機(jī)，3-液力自動(dòng)變速器，4-分動(dòng)器，5- II橋主減速器， 6-傳動(dòng)軸，7-輪邊減速器，8-車輪，9- I橋主減速器，10- III橋牽引電機(jī)，11- III橋主減速 器，12- IV橋牽引電機(jī)，13- IV橋主減速器，14-電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵，15-電動(dòng)制動(dòng)空氣泵， 16-電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，17-高壓動(dòng)力電池，18-低壓輔助電池，19-車輛DC/DC變換器，20- III 橋主牽引電機(jī)DC/AC逆變器，21 - IV橋主牽引電機(jī)DC/AC逆變器，22-1SG電機(jī)DC/AC逆變器， 23-高壓動(dòng)力電池 DC/DC變換器，24-插電充電機(jī)，25-電動(dòng)空調(diào)DC/AC逆變器，26-整車控 制器，27-電池管理系統(tǒng)，28-III橋主牽引電機(jī)控制器，29-ISG電機(jī)控制器，30-IV橋主牽引 電機(jī)控制器，31-發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，32-變速箱控制器，33-制動(dòng)空氣泵控制器，34-電動(dòng)液壓助 力轉(zhuǎn)向泵控制器，35-電動(dòng)空調(diào)壓縮器控制器，36-上裝通信控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖，以四軸越野車為例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，針對(duì)四軸及以 上重型越野車；包括：機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。
[0027] 參見圖2,機(jī)械系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)1、ISG電機(jī)2、液力自動(dòng)變速器3、分動(dòng)器總成4、 第一主減速器組、傳動(dòng)軸6、第一輪邊減速器組、牽引電機(jī)組、第二主減速器組、第二輪邊減 速器組。
[0028] 越野車的驅(qū)動(dòng)橋分為第一驅(qū)動(dòng)橋單元和第二驅(qū)動(dòng)橋單元兩部分；本實(shí)施例中第一 驅(qū)動(dòng)橋單元包括：1橋和II橋；第二驅(qū)動(dòng)單元包括：ΙΠ 橋和IV橋。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋單元相互 獨(dú)立，其中第一驅(qū)動(dòng)橋單元采用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械驅(qū)動(dòng)，第二驅(qū)動(dòng)橋單元采用牽引電機(jī)進(jìn)行 純電驅(qū)動(dòng)。從而形成功率分流式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)，即發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械驅(qū)動(dòng)功率作用在I橋 和II橋，牽引電機(jī)組輸出的電驅(qū)動(dòng)功率作用在III橋和IV橋；采用分流驅(qū)動(dòng)，獨(dú)立控制能 夠充分的發(fā)揮兩種驅(qū)動(dòng)自身的優(yōu)勢(shì)，從而針對(duì)不同的路面情況選擇機(jī)械驅(qū)動(dòng)或者電驅(qū)動(dòng)或 者兩者同時(shí)驅(qū)動(dòng)；優(yōu)化驅(qū)動(dòng)力分配，提升越野車對(duì)路面的適應(yīng)能力，提升其通過能力，提升 混合動(dòng)力的可靠性。
[0029] 發(fā)動(dòng)機(jī)以及ISG電機(jī)與液力自動(dòng)變速器相連，組成第一動(dòng)力源；第一動(dòng)力源依次 通過分動(dòng)器總成、第一主減速器組、傳動(dòng)軸與第一輪邊減速器組相連，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)橋單元 的車輪；從而輸出可調(diào)可控的機(jī)械驅(qū)動(dòng)功率。
[0030] 第一主減速器組中減速器的數(shù)量與第一驅(qū)動(dòng)橋單元包含的相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋的 數(shù)量相等；一個(gè)所述主減速器控制一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋。發(fā)動(dòng)機(jī)1、ISG電機(jī)2和液力自動(dòng)變 速器3相連組成第一動(dòng)力源，第一動(dòng)力源輸出的動(dòng)力經(jīng)由分動(dòng)器4分為兩支，一路傳向I 橋，一路傳向II橋；傳向I橋的動(dòng)力經(jīng)由I橋主減速器9分流傳遞到傳動(dòng)軸、輪邊減速器傳 遞到車輪；傳向II橋的動(dòng)力經(jīng)由II橋主減速器5分流傳遞到傳動(dòng)軸6、輪邊減速器7傳遞到 車輪8,從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)I、II橋的目的。
[0031] 第二動(dòng)力源包括：牽引電機(jī)組；第二動(dòng)力源依次通過第二主減速器組與第二輪邊 減速器組相連，驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪；從而輸出可調(diào)可控的機(jī)械驅(qū)動(dòng)功率。
[0032] 第二驅(qū)動(dòng)橋單元包括：至少兩個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋；牽引電機(jī)組中牽引電機(jī)數(shù)量 以及第二主減速器組中減速器的數(shù)量與第二驅(qū)動(dòng)橋單元包含的相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)量 相等；一個(gè)牽引電機(jī)通過一個(gè)主減速器驅(qū)動(dòng)一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋。針對(duì)ΠΙ橋和IV橋，牽引 電機(jī)組包括：ΙΠ 橋牽引電機(jī)10和IV橋牽引電機(jī)12,相應(yīng)的，第二主減速器組包括JII橋 主減速器11和IV橋主減速器13 ;III橋牽引電機(jī)10產(chǎn)生動(dòng)力通過III橋主減速器11分流后 傳遞到輪邊減速器及車輪，達(dá)到驅(qū)動(dòng)III橋的目的。IV橋則由IV橋牽引電機(jī)12產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū) 動(dòng)，通過IV橋主減速器13分流后傳遞到輪邊減速器及車輪，達(dá)到驅(qū)動(dòng)IV橋的目的。第二驅(qū) 動(dòng)橋單元的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋也獨(dú)立控制，從而進(jìn)一步提升了驅(qū)動(dòng)力靈活分配的能力，提升了可 靠性和通過能力。
[0033] ISG電機(jī)2安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)1與變速箱（AT)3之間，是一種集成起動(dòng)、發(fā)電、驅(qū)動(dòng)電 機(jī)，即可作為起動(dòng)電機(jī)快速起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)1，也可作為發(fā)電機(jī)，當(dāng)電池電量較低或發(fā)動(dòng)機(jī)功率 輸出較小時(shí)等工況下補(bǔ)充發(fā)電使用或?qū)ν獬掷m(xù)供電，還可以作為輔助驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在前橋驅(qū) 動(dòng)不足時(shí)，增加前橋輸出扭矩。
[0034] 參見圖3,電氣系統(tǒng)包括：高壓動(dòng)力電池17、低壓輔助電池18、車輛DC/DC變換器 19、牽引電機(jī)組DC/AC逆變器、ISG電機(jī)DC/AC逆變器22、高壓動(dòng)力電池DC/DC變換器23、 高壓動(dòng)力總線以及低壓動(dòng)力總線；
[0035] 高壓動(dòng)力電池17通過高壓動(dòng)力電池 DC/DC變換器23與高壓動(dòng)力總線相連，實(shí)現(xiàn) 高壓供電和能量回收；
[0036] 低壓輔助電池18通過車輛DC/DC變換器19與高壓動(dòng)力總線相連；低壓動(dòng)力總線 與低壓輔助電池18相連，用于為低壓動(dòng)力總線提供能量，負(fù)責(zé)為車身附件、儀表、轉(zhuǎn)向泵、 制動(dòng)氣泵等小功率電器元件供電；牽引電機(jī)組與高壓動(dòng)力總線相連，實(shí)現(xiàn)牽引電機(jī)組的大 功率供電以及能量回收；III橋牽引電機(jī)10作為動(dòng)力總線節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由III橋主牽引電機(jī)DC/AC 逆變器20和高壓動(dòng)力總線相連；驅(qū)動(dòng)時(shí)從動(dòng)力總線取電用于驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)時(shí)發(fā)電回饋動(dòng)力總 線回收能量。
[0037] IV橋牽引電機(jī)12作為動(dòng)力總線節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由IV橋主牽引電機(jī)DC/AC逆變器21和高 壓動(dòng)力總線相連；驅(qū)動(dòng)時(shí)從動(dòng)力總線取電用于驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)時(shí)發(fā)電回饋動(dòng)力總線回收能量。 [0038] 低壓動(dòng)力總線分別與車身附件、儀表、轉(zhuǎn)向泵以及制動(dòng)氣泵等小功率器件供電。
[0039] ISG電機(jī)2通過ISG電機(jī)DC/AC逆變器22與高壓動(dòng)力總線相連，驅(qū)動(dòng)時(shí)從動(dòng)力總 線取電用于驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)時(shí)發(fā)電回饋動(dòng)力總線回收能量。
[0040] 電氣系統(tǒng)還包括：插電式充電機(jī)24 ;插電式充電機(jī)24與高壓動(dòng)力電池17相連；實(shí) 現(xiàn)高壓動(dòng)力電池的外接供電源，獲取電能，用于在有外接充電條件的充電站內(nèi)為高壓動(dòng)力 電池補(bǔ)充電能。
[0041] 高壓總線電壓在540?800V之間，主要用于電驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)，低壓總線電壓 24V，主要用于輔助轉(zhuǎn)向、燈光、儀表等輔助設(shè)備的用電。兩條動(dòng)力總線間用車輛DC/DC轉(zhuǎn)換 器19相連。高壓動(dòng)力電池并聯(lián)在高壓總線上，主要用于平衡大功率用電需求。低壓輔助電 池并聯(lián)在低壓總線上，負(fù)責(zé)平衡小功率用電需求。
[0042] 機(jī)械系統(tǒng)還包括：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵14、電動(dòng)制動(dòng)空氣泵15以及電動(dòng)空調(diào)壓縮 機(jī)16 ;電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵14、電動(dòng)制動(dòng)空氣泵15以及電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)16均置于車架上； 電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵14以及電動(dòng)制動(dòng)空氣泵15分別與低壓動(dòng)力總線相連，獲取小功率電 能；電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)16通過電動(dòng)空調(diào)DC/AC逆變器25與高壓動(dòng)力總線相連，獲取大功率電 能。
[0043] 參見圖4、控制系統(tǒng)包括：整車控制器（HCU) 26、電池管理系統(tǒng)（BMS) 27、牽引電機(jī) 組控制器（EMC2)、ISG電機(jī)控制器（EMCi) 29、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（EMS) 31、變速箱控制器CTCU) 32、 制動(dòng)空氣泵控制器（ECU) 33、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵控制器（EHPS ECU) 34、電動(dòng)空調(diào)壓縮器控 制器（EMC4) 35以及上裝通信控制器（Gateway ECU) 36 ;HCU的輸入端接入油門信號(hào)、制動(dòng)信 號(hào)、駕駛模式信號(hào)、檔位需求信號(hào)、升檔信號(hào)和降擋信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算解析輸出控制信號(hào)；HCU 與 BMS、EMC2、EMQ、EMS、TCU、ECU、EHPS ECU、EMC4 以及 Gateway ECU 相連，實(shí)現(xiàn)下層控制器 的控制驅(qū)動(dòng)。
[0044] HCU為核心控制器，將收到駕駛員輸入和傳感器輸入，計(jì)算駕駛員轉(zhuǎn)矩需求以及檔 位需求，在發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)和主牽引電機(jī)之間分配轉(zhuǎn)矩，在部件現(xiàn)有約束條件下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 效率最優(yōu)。
[0045] 參見圖5,整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)架也分為三個(gè)層次，整車控制器（HCU) 26是所有控制 器的核心，負(fù)責(zé)解析駕駛員的意圖，通過油門、制動(dòng)踏板等信號(hào)輸入進(jìn)行運(yùn)算和解析，輸出 相應(yīng)的控制信號(hào)，控制信號(hào)傳遞給電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、變速箱控制 器、上裝通信控制器等下層控制器，用于各元器件的控制。整車控制器上連有兩條通信總線 CAN1和CAN2總線。各控制器節(jié)點(diǎn)連接于這兩條總線上，通過CAN1和CAN2總線進(jìn)行通信交 互。
[0046] 該混合動(dòng)力構(gòu)型由四個(gè)動(dòng)力發(fā)生部件組成，ISG電機(jī)2通過飛輪與發(fā)動(dòng)機(jī)1直接 相連，與發(fā)動(dòng)機(jī)1組成I橋、II橋的動(dòng)力源，同時(shí)組成全車APU，為全車提供電源，平衡電池 電量S0C，發(fā)動(dòng)機(jī)1與ISG電機(jī)2的動(dòng)力經(jīng)過液力變矩器傳給變速器，經(jīng)驅(qū)動(dòng)橋和輪邊減速 器驅(qū)動(dòng)I橋、II橋。牽引電機(jī)M2、M3置于III橋、IV橋，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋和輪邊減速器驅(qū)動(dòng)III 橋、IV橋，實(shí)現(xiàn)四橋八輪驅(qū)動(dòng)。由于整車電驅(qū)動(dòng)功率>50%，屬于深度混合構(gòu)型。
[0047] 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要功能是：與ISG組成APU補(bǔ)充電池電量S0C ;為上裝系統(tǒng)供電的發(fā)電 動(dòng)力源；低速時(shí)的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，或在整車需求功率較大時(shí)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，中高速時(shí)的獨(dú) 立驅(qū)動(dòng)，或在整車需求功率較大時(shí)與ISG電機(jī)2的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。
[0048] ISG電機(jī)主要功能是：與發(fā)動(dòng)機(jī)組成APU補(bǔ)充電池電量S0C ;上裝系統(tǒng)供電；與發(fā) 動(dòng)機(jī)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)；快速起/停發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0049] III橋牽引電機(jī)M2、IV橋牽引電機(jī)M3主要功能是：起步和低速靜默行駛電驅(qū)動(dòng)； 低速整車需求功率較大時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)；車輛制動(dòng)時(shí)回收制動(dòng)能量;AT換檔時(shí)輸出驅(qū) 動(dòng)力實(shí)現(xiàn)換檔過程整車動(dòng)力補(bǔ)償，保證動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的連續(xù)輸出，提高整車動(dòng)力性與 平順性。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，電機(jī)分工明確，有利于電機(jī) 的設(shè)計(jì)制造和高效區(qū)匹配。ISG電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)組成的APU主要實(shí)現(xiàn)電量的補(bǔ)充和高速巡航 驅(qū)動(dòng)功能，牽引電機(jī)主要是車輛起步驅(qū)動(dòng)和低速純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，因此，在匹配中可以將ISG電 機(jī)和主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高效區(qū)至于確定的位置，如ISG電機(jī)高效區(qū)置于1500rpm附近，主驅(qū)動(dòng)電 機(jī)高效區(qū)置于2000rpm附近。發(fā)動(dòng)機(jī)與ISG電機(jī)組成的發(fā)電系統(tǒng)APU對(duì)電池電量的實(shí)時(shí)平 衡，即便匹配較小的動(dòng)力電池也能滿足電動(dòng)驅(qū)動(dòng)能量要求。在整車起步電驅(qū)動(dòng)和低速靜默 行駛電驅(qū)動(dòng)過程中，耗電量較大，對(duì)電池容量要求較高，本構(gòu)型能夠?qū)崿F(xiàn)APU對(duì)電池電量的 實(shí)時(shí)補(bǔ)充，因此即便匹配較小的電池也能滿足電動(dòng)驅(qū)動(dòng)能量要求，可以減小電池容量的匹 配，減小成本，減輕重量。同時(shí)在APU發(fā)電過程中，可以控制APU發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)同時(shí)處于高 效區(qū)，提高APU效率。起步和低速（非靜默）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于ISG電機(jī)與主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正 負(fù)極與電池的正負(fù)極兩同時(shí)相連于一點(diǎn)，當(dāng)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，APU發(fā)電時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)一端電 量消耗，造成低電勢(shì)，因此APU發(fā)電能夠不經(jīng)過電池直接為驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，減少了電量在電 池中的充放環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)效率。m、iv橋采用電機(jī)直連驅(qū)動(dòng)整車，起步和純電動(dòng)行駛 適應(yīng)性和平順性好，控制簡單。再生制動(dòng)時(shí)，由于主驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪剛性連接，減少了變 速器的中間環(huán)節(jié)和再生制動(dòng)時(shí)對(duì)變速器的沖擊，再生制動(dòng)平順性好，效率高，制動(dòng)能量回收 多。AT換檔過程中，M2、M3電機(jī)可以補(bǔ)償動(dòng)力，解決AT換檔過程的動(dòng)力中斷問題，提高整車 平順性和動(dòng)力性。該方案工程上難度小，技術(shù)成本低，耦合總成與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配構(gòu)成混合動(dòng)力 汽車，去掉發(fā)動(dòng)機(jī)就是純電動(dòng)汽車，動(dòng)力系統(tǒng)的平臺(tái)通用性強(qiáng)。
[0051] 由于采用了發(fā)動(dòng)機(jī)和高壓動(dòng)力電池雙動(dòng)力冗余備份,在發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)機(jī)電池發(fā)生故 障的模式下，仍可采用純電驅(qū)動(dòng)模式或純機(jī)械驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行，從根本上提高了系統(tǒng)的可靠 性。另外，由于機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)相應(yīng)減少，可靠性也相應(yīng)的提高。傳統(tǒng)車的驅(qū)動(dòng)力無法動(dòng)態(tài)分 配，而采用該構(gòu)型后，電動(dòng)橋III橋和IV橋?qū)崿F(xiàn)了解耦，III橋和IV橋互不影響，驅(qū)動(dòng)力可靈活 分配，可以更好的發(fā)揮地面的附著特性，例如，爬坡時(shí)，軸核發(fā)生轉(zhuǎn)移，IV橋的軸核最重，此 時(shí)，IV橋可分配較多的驅(qū)動(dòng)力，以充分發(fā)揮地面的附著力，越野性能優(yōu)越。
[0052] 本發(fā)明提供的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型在現(xiàn)有的混合動(dòng)力構(gòu)型的基礎(chǔ)上，革 新驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力機(jī)械耦合分配的方案；采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的功率分流式混合動(dòng)力構(gòu)型，即將 四軸及以上越野車的驅(qū)動(dòng)橋分成兩部分，分別采用發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立機(jī)械驅(qū)動(dòng)和牽引電機(jī)獨(dú)立電 驅(qū)動(dòng)，保證越野車能夠進(jìn)行兩套獨(dú)立的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，大大提升了動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性；采用分 時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即同一時(shí)間可以根據(jù)路面情況合理選用機(jī)械驅(qū)動(dòng)或者電驅(qū)動(dòng)或者兩者同時(shí)驅(qū) 動(dòng)，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的靈活性；當(dāng)同時(shí)進(jìn)行機(jī)械驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)時(shí)，還可以根據(jù)路面情況，優(yōu)化驅(qū)動(dòng) 力的配置，大大提升驅(qū)動(dòng)橋?qū)Φ孛娴倪m應(yīng)能力，從而讓提升越野車的通過能力。
[0053] 最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明 的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，針對(duì)四軸及以上重型越野車；包括：機(jī)械系統(tǒng) 及電氣系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；其特征在于，所述機(jī)械系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、液力自動(dòng)變 速器、分動(dòng)器總成、第一主減速器組、傳動(dòng)軸、第一輪邊減速器組、牽引電機(jī)組、第二主減速 器組、第二輪邊減速器組； 所述越野車的驅(qū)動(dòng)橋包括：第一驅(qū)動(dòng)橋單元和第二驅(qū)動(dòng)橋單元； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)以及所述ISG電機(jī)與所述液力自動(dòng)變速器相連，組成第一動(dòng)力源；所述第 一動(dòng)力源依次通過所述分動(dòng)器總成、所述第一主減速器組、所述傳動(dòng)軸與所述第一輪邊減 速器組相連，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪； 牽引電機(jī)組構(gòu)成第二動(dòng)力源；所述第二動(dòng)力源依次通過所述第二主減速器組與所述第 二輪邊減速器組相連，驅(qū)動(dòng)所述第二驅(qū)動(dòng)橋單元的車輪。
2. 如權(quán)利要求1所述的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，其特征在于：所述第一主減速 器組中減速器的數(shù)量與所述第一驅(qū)動(dòng)橋單元包含的相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)量相等；一個(gè)所 述主減速器控制一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋。
3. 如權(quán)利要求1所述的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，其特征在于，所述第二驅(qū)動(dòng)橋 單元包括至少兩個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋；所述牽引電機(jī)組中牽引電機(jī)數(shù)量以及第二主減速器 組中減速器的數(shù)量與所述第二驅(qū)動(dòng)橋單元包含的相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)量相等；一個(gè)所述 牽引電機(jī)通過一個(gè)所述主減速器驅(qū)動(dòng)一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)橋。
4. 如權(quán)利要求1所述的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，其特征在于，所述電氣系統(tǒng)包 括：高壓動(dòng)力電池、低壓輔助電池、車輛DC/DC變換器、牽引電機(jī)組DC/AC逆變器、ISG電機(jī) DC/AC逆變器、動(dòng)力電池 DC/DC變換器、高壓動(dòng)力總線以及低壓動(dòng)力總線； 所述高壓動(dòng)力電池通過動(dòng)力電池 DC/DC變換器與所述高壓動(dòng)力總線相連，實(shí)現(xiàn)高壓供 電和能量回收； 所述低壓輔助電池通過車輛DC/DC變換器與所述高壓動(dòng)力總線相連；所述低壓動(dòng)力總 線與所述低壓輔助電池相連，實(shí)現(xiàn)低壓供電和能量回收；所述牽引電機(jī)組與所述高壓動(dòng)力 總線相連，實(shí)現(xiàn)所述牽引電機(jī)組的大功率供電以及能量回收；所述低壓動(dòng)力總線分別與車 身附件、儀表、轉(zhuǎn)向泵以及制動(dòng)氣泵供電；所述ISG電機(jī)通過ISG電機(jī)DC/AC逆變器與所述 高壓動(dòng)力總線相連。
5. 如權(quán)利要求4所述的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，其特征在于，所述電氣系統(tǒng)還 包括：插電式充電機(jī)；所述插電式充電機(jī)與所述高壓動(dòng)力電池相連；實(shí)現(xiàn)高壓動(dòng)力電池的 外接供電源，獲取電能。
6. 如權(quán)利要求5所述的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，其特征在于，所述機(jī)械系統(tǒng)還 包括：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵、電動(dòng)制動(dòng)空氣泵以及電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)；所述電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn) 向泵、所述電動(dòng)制動(dòng)空氣泵以及所述電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)均置于車架上；所述電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn) 向泵以及所述電動(dòng)制動(dòng)空氣泵分別與所述低壓動(dòng)力總線相連，獲取低壓電能；所述電動(dòng)空 調(diào)壓縮機(jī)通過所述電動(dòng)空調(diào)DC/AC逆變器與所述高壓動(dòng)力總線相連，獲取高壓電能。
7. 如權(quán)利要求6所述的多軸重型越野車混合動(dòng)力構(gòu)型，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包 括：整車控制器HCU、電池管理系統(tǒng)BMS、牽引電機(jī)組控制器EMC 2、ISG電機(jī)控制器EMQ、發(fā)動(dòng) 機(jī)控制器EMS、變速箱控制器TCU、制動(dòng)空氣泵控制器ECU、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向泵控制器EHPS E⑶以及上裝通信控制器Gateway E⑶；所述HCU的輸入端接入油門信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)、駕駛模 式信號(hào)、檔位需求信號(hào)、升檔信號(hào)和降擋信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算解析輸出控制信號(hào)；所述HCU與所 述BMS、所述EMC2、所述EMQ、所述EMS、所述T⑶、所述E⑶、所述EHPS E⑶以及所述Gateway E⑶相連，實(shí)現(xiàn)下層控制器的控制驅(qū)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B60W20/00GK104097501SQ201410342438
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】張鳴, 彭裕平, 高克志, 覃家波 申請(qǐng)人:湖北航天技術(shù)研究院特種車輛技術(shù)中心