混合动力汽车集成式变速驱动装置与电控能源及管理系统

摘要

本实用新型公开了一种混合动力汽车集成式变速驱动装置与电控能源及管理系统。它涉及新能源节能汽车关键技术的动力耦合方式的变革，提供了集成式无级变速器ITA/B-C、集成式混合动力驱动器IDA/B-H、集成式插电混合动力驱动器IDA/B-P和集成式增程电动驱动器IDA/BE-R等市场迫切需要的多方案构型兼容产品。本实用新型是在一个电机动力总成MPA模块技术基础平台上，组合搭建电控系统ECS、能源系统ES及其管理系统BMS三个模块化结构，构造成涵盖新能源节能汽车几乎全部动力传动系统工作模式的产品系列，因而能够实现汽车安全节能减排更优、续航里程更长、性价比更高、实用性更强，有利于企业产品标准化、系列化、通用化，从而显著缩短研发周期，有效降低成本，使产品更具长效市场竞争优势。

主权项

一种混合动力汽车集成式变速驱动装置与电控能源及管理系统，它包括：一端固接在发动机缸体上的电机动力总成MPA：包括扭转减振器(N)、由数个超越离合器、数个有电/电液/电磁控制的离合器、数个有电/电液/电磁控制的制动器组成的传动执行机构(Q)、包括测量双转子电机两转子转速的转速传感器(P)的各类传感器，包括整车控制器HV ECU在内的各类电控单元ECU及CAN总线，蓄电池组，包括带分线盒的能源管理系统BMS，转换器D‑D，升压转换器，逆变器A‑D/D‑A，带集电环/非接触集电装置的电路接口，电线枢及连接器件，车载电器，空调及空调变频器，电动助力转向(EPS)及其电控单元(EPS ECU)，车载充电器及带线插头，光伏电池；其特征在于：集成式无级变速器ITA‑C动力传动系统，由电机动力总成MPA‑A、电控系统ECS、能源系统ES及其管理系统BMS四个子模块共同组成；所述电机动力总成MPA‑A子模块包括：发动机(ICE)曲轴通过其上的扭转减振器(N)，或通过机械连接由数个超越离合器、数个有电/电液/电磁控制的离合器、数个有电/电液/电磁控制的制动器组成的传动执行机构(Q1)，机械连接机件(A或/与B)，或不经传动执行机构(Q1)直接通过机械连接机件(A或B)，将功率传递给带集电环/非接触集电装置的电路接口(G)的单/多排双转子电机的转子(M1‑M2)；再由与第一转子(M1)机械连接机件(D)或/与与第二转子(M2)机械连接机件(F)，通过另一组传动执行机构(Q2)，经机械连接机件(K或/与H或/与L)，将功率传递给单/多排行星机构(R‑C‑S),或不经传动执行机构(Q2)靠机械连接机件(D与F)，直接机械连接机件(K或/与H或/与L)中的二个，将功率传递给单/多排行星机构中的二元件；对于FF驱动型式，由单/多排行星机构(R‑C‑S)的行星架(C)或齿圈(R)，机械连接主减速器及差速器(I0)将功率输出给车轮(W)，对于FR驱动型式，则由行星架(C)或齿圈(R)将功率直接输出，在单/多排行星机构(R‑C‑S)之后，或有传动执行机构(Q3)与单/多排行星机构输出元机件机械相连，参与执行最后的功率输出功能；单/多个双转子电机(M‑M2)与单/多排行星机构(R‑C‑S)可单独或联合完成变矩‑变速或变速‑变矩功能； 所述电控系统ECS子模块，是以整车控制器HV ECU为核心，以CAN总线通讯协议为媒介，实现各模块/节点间的数据传输，将MPA‑A ECU、带电子节气门EMS的发动机ECU、能源管理系统BMS、制动防滑控制ECU为辅助节点构成的网络控制系统； HV ECU根据对当前整车加速踏板位置或/与力、制动踏板位置、MPA‑A ECU档位开关、模式切换状态提供的信息，以及由发动机(ICE)的ECU、蓄电池组、转速传感器(P)获取的包括发动机转速、蓄电池组荷电状态SOC及电机第一转子(M1)与第二转子(M2)转速差在内的各种实时信号，在对系统信息进行迅速处理后，确定车辆车速工况并发出控制指令，由CAN总线传输给各ECU节点协调工作；MPA‑A ECU按驾驶意图和控制策略控制电机(M1‑M2)，对发动机(ICE)与蓄电池组能量在MPA‑A进行最佳动力匹配，在保证动力需求的前提下，进行无级自动变速变矩和ISG功能实现，以达到整车安全、节能、环保最优化目的；MPA‑A工作状态信息要通过MPA‑A ECU‑‑‑HV ECU‑‑‑CAN总线及时准确反馈给驾驶员；发动机(ICE)的ECU依据发动机运转状态和HV ECU的控制指令，有效控制电子节气门EMS开度，保证在MAP图最佳经济曲线上最佳工作点运行，并将信息通过CAN总线反馈至HV ECU，作为其决策依据，并予不断调整；制动防滑控制ECU除以制动安全优先原则，按一定比例分配制动力矩外，还可将车辆下坡/制动动能按控制策略再生回收，或储存于蓄电池组中，或反拖发动机制动；所述能源系统ES子模块，是指由蓄电池组、电线枢及连接器器件构成的能量供应系统；供给如电机(M1‑M2)、传动执行机构(Q1‑Q3)、各种ECU、车载电器、电动助力转向(EPS)及其电控单元(EPS ECU)、D‑D、D‑A、A‑D电力电子的能量需求；蓄电池组常为低压蓄电池组；所述能源管理系统BMS子模块，是将能源系统ES能量通过电线枢及连接器件，一方面传递给D‑D、D‑A，通过电路接口(G)提供给MPA‑A能量支持，另一方面则通过CAN总线，将ES工作状态及SOC信息传递给HV ECU，以便按预设控制策略进行判断决策；当车辆下坡/制动工况时，双转子电机再生回收的动能，在防滑制动控制ECU和BMS协调控制下，或经由电路接口(G)、A‑D、D‑D，储存于蓄电池组中，或直接或转化为机械功率反拖发动机制动；   MPA‑A壳体内双转子电机(M1‑M2)、传动执行机构(Q1‑Q3)和包括转速传感器(P)在内的各类传感器所有电力电子器件，均通过安装于壳体上的电路接口(G)，与外界其它模块进行电功率与电信号传递交换；所述ITA‑C动力传动系统，除有公知无级自动变速器CVT全部功能外，还兼有常规ISG的全部功能。