[发明专利]一种四驱混合动力汽车的驱动系统及其驱动管理方法

说明书

技术领域

本发明属于混合动力汽车制造技术领域，特别涉及到四驱混合动力汽车的驱动系统的驱动管理方法。 

背景技术

当今，汽车油耗和排放问题已经成为影响汽车工业发展的两大主题，特别是四轮驱动的汽车，虽然有足够的驱动力和越野能力，但是其油耗和排放较大，不但给车主带来了很大的经济负担，还会污染环境。为了节约能源和改善环境，四驱混合动力汽车成为人们研发的一个方向，它可以实现节油、降低排放、环保的目的，既具有电动汽车节油、环保的优点，又像普通汽车一样加油方便，无续驶里程的限制。 

现有四驱混合动力汽车一般利用发动机直接驱动前轮，利用大功率电机直接驱动后轮，在良好路面上低速行驶且电池电量比较充足时一般采用纯电动模式行驶；而当车速高于某值时切换为发动机单独驱动模式；若车辆需要急加速或爬陡坡时，才会切换到四驱模式。这种驱动方法虽然可以满足动力性要求，整车经济性和排放性性能也优于传统四驱汽车，但是它也有一些弊端，例如在市区行驶时，经常会遇到堵车、红绿灯的情况，此时只采用纯电动模式行驶的话，在急加速时很难满足汽车的瞬时扭矩需求，而且一旦动力电池SOC过低，纯电动行驶模式将无法启动，从而只能依靠发动机驱动整车行驶，导致省油耗和减排放量不是很明显。 

发明内容

本发明的目的是提出一种能够在市区行驶时满足汽车扭矩需求且能够减少油耗和尾气排放的四驱混合动力汽车的驱动系统的控制方法。 

本发明的四驱混合动力汽车的驱动系统包括驱动前轮的发动机、与发动机同轴安装的ISG电机和驱动后轮的驱动电机，所述发动机与发动机管理单元相连，所述ISG电机与ISG电机控制单元相连，所述驱动电机与电机控制单元相连，所述ISG电机和驱动电机通过逆变单元与高压电池相连，关键在于该驱动系统还包括整车控制单元和与高压电池相连的高压电池管理单元，所述整车控制单元、高压电池管理单元、发动机管理单元、ISG电机控制单元和电机控制单元通过CAN总线相连，所述整车控制单元还与油门踏板位置传感器及车速传感器相连。 

车辆行驶需求扭矩T可根据油门开度、车重、车速值和车轮半径r获知，具体过 程如下： 

车辆行驶需求功率P＝F×v，其中F为车辆行驶所需要的驱动力，v为车速； 

车辆行驶需求扭矩T＝F×r，其中F为车辆行驶所需要的驱动力，r为车轮半径； 

由上述公式可以推导出：车辆行驶需求扭矩T＝P×r/v。 

其中车辆行驶需求功率P由汽车油门的开度决定，当油门开度比较大时，就说明车辆行驶需求功率P比较大，反之亦然，两者为正比关系。车轮半径r为固定值，车速v可由车速传感器获知，即整车控制单元通过油门踏板位置传感器和车速传感器的信号即可得知车辆行驶需求扭矩T。整车控制单元通过高压电池管理单元采集电池的荷电信息，并根据扭矩需求和车速信息来进行驱动模式的调整，在满足汽车扭矩需求和维持电池安全电量的前提下，优先利用驱动电机和ISG电机驱动，特别是在需要频繁起停的市区行驶时，还可实现怠速停机功能，遇红绿灯时将发动机关闭，停止供油，而在车辆需要启动时利用驱动电机快速启动车辆，以满足启动要求并降低油耗和尾气排放。 

为利用汽车制动能量补充电能，该驱动系统还包括与整车控制单元连接的制动踏板传感器，这样当整车控制单元检测到制动踏板踏下后，即控制ISG电机和/或驱动电机发电，并将电能储存在电池中，充分利用汽车的制动能量，减少油耗和尾气排放。 

为避免汽车在四轮驱动模式下的前、后轮转速不一致导致驱动能量的无谓损耗及轮胎不必要的磨损，上述驱动系统还包括分别安装在汽车前、后轮上的两个转速传感器，所述转速传感器与整车控制单元相连。这样整车控制单元就可以根据汽车前、后轮的转速来调节驱动电机的转速，使汽车的前、后轮转速保持一致，提高驱动能量的利用率。 

为使整个驱动系统的电源保持一致性，不至于因各控制单元的电源对地电位不同而造成信号紊乱，保证驱动控制系统的可靠性，所述整车控制单元、高压电池管理单元、发动机管理单元、ISG电机控制单元和电机控制单元利用高压电池经过降压来进行供电。 

本发明提出了上述四驱混合动力汽车的驱动系统的驱动管理方法，使汽车在满足动力性要求的前提下更加省油和减少排放。 

本发明的四驱混合动力汽车的驱动系统的驱动管理方法，包括驾驶员设定驱动模式和自动控制驱动模式，关键在于所述自动控制驱动模式包括如下步骤：