[发明专利]基于双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统及其控制切换方法

权利要求书

1.一种基于双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统，其特征在于：包括发动机系统、电源驱动系统、双转子电机动力耦合器控制系统、ABS系统；

所述发动机系统包括发动机(1)、发动机控制单元(20)；

所述电源驱动系统包括外电机整流逆变器(14)、内电机整流逆变器(16)、动力蓄电池(15)；所述动力蓄电池(15)分别与所述外电机整流逆变器(14)以及所述内电机整流逆变器(16)相连接，用于给内、外电机供电，也用于在内、外电机发电时存储电能；

所述双转子电机动力耦合器控制系统包括双转子电机动力耦合器、双转子电机动力动力耦合器控制单元(17)；所述双转子电机动力耦合器控制单元(17)连接所述外电机整流逆变器(14)和所述内电机整流逆变器(16)，用于实现对双转子动力耦合器工作模式的控制；

所述ABS系统依次包括ABS控制单元(13)、ABS制动压力调节器(12)、制动轮缸(9)、轮速传感器(10)，通过电连接后用于车辆的制动；

所述发动机控制单元(20)与所述双转子电机动力耦合器控制单元(17)之间、所述双转子电机动力耦合器控制单元(17)与ABS控制单元(13)之间通过数据总线(19)相连接；所述内转子线圈(8)通过内转子线圈供电滑环(3)和碳刷供电；所述电磁同步器(4)的线圈通过电磁同步器供电滑环(2)和碳刷供电；

所述双转子电机动力耦合器的内转子轴端连接所述发动机(1)的曲轴，所述双转子电机动力耦合器的外转子与驱动车桥(11)的输入轴机械连接。

2.根据权利要求1所述的双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统，其特征在于：所述双转子电机动力耦合器包括内转子、内转子线圈(8)、外转子、外转子外层永磁体(6)、外转子内层永磁体(7)、定子、定子线圈(5)、电磁同步器(4)、电磁同步器驱动放大器(18)，所述定子及所述定子线圈(5)、所述外转子及所述外转子外层永磁体(6)组成外电机；所述内转子及所述内转子线圈(8)、所述外转子内层永磁体(7)组成内电机；所述电磁同步器驱动放大器(18)连接所述电磁同步器(4)，用于实现内转子与外转子的机械连接，完成无功率损耗的直接传动。

3.一种基于双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统切换控制方法，其特征在于，双转子电机动力耦合器控制单元(17)实现对双转子电机动力耦合器内外电机的控制，具体控制步骤为：

a、双转子电机动力耦合器控制单元(17)获取动力蓄电池SOC、档位信号、加速信号、制动信号以及车速信号参数；并设定如下参数：

SOC_charge：进入停车发电模式蓄电池荷电量阀值；

SOC_max-1：指因动力蓄电池(15)充满电而退出停车发电模式时，动力蓄电池(15)荷电量的阀值；

SOC_max-2：为因动力蓄电池(15)充满电而退出充电行驶模式时，动力蓄电池荷电量的阀值；SOC_max-3：为进入制动能量回收模式动力蓄电池荷电量的上限阀值；

SOC_VE-high-1：为进入纯电行驶模式时，蓄电池荷电量的阀值；

SOC_VE-high-2：为车辆起步时进入充电行驶模式时，蓄电池荷电量的阀值；

SOC_VE-high-3：为进入混合动力行驶模式时动力蓄电池荷电量阀值；

SOC_min：为倒车状态下，蓄电池荷电量的许用下限阀值，其数值小于SOC_VE-low-1；

SOC_VE-low-1：为因动力蓄电池(15)荷电量过小而退出停车发电模式时，蓄电池荷电量的阀值；

SOC_VE-low-2：为因动力蓄电池(15)荷电量过小而进入充电行驶模式时，动力蓄电池(15)荷电量的阀值；

SOC_VE-low-3：为因动力蓄电池(15)电力不足而退出混合动力行驶模式时，动力蓄电池(15)荷电量的阀值；

SOC_driveback：为进入倒车状态蓄电池荷电量的阀值，其数值大于SOC_min；

V_max-high：为混合动力行驶模式的车速阀值；

V_max-low：为退出混合动力行驶模式的车速阀值；

V_e-low-1：为进入纯电动行驶模式的车速阀值；

V_e-low-2：为进入充电行驶模式的车速阀值；

V_e-low-3：为退出发动机驱动高速行驶模式时车速阀值；

V_e-high-1：为因车速过高而退出纯电动行驶模式时，车速的阀值；

V_e-high-2：为因车速过大而退出充电行驶模式时，车速的阀值；

V_e-high-3：为由纯电动行驶模式进入发动机驱动高速行驶模式时，车速的阀值；

V_e-high-4：为由充电行驶模式进入发动机驱动高速行驶模式时，车速的阀值。

b、双转子电机动力耦合器控制单元(17)依据获取的上述参数对工作模式进行判断，将系统控制分为七种工作模式：停车发电模式、纯电动行驶模式、充电行驶模式、发动机驱动高速行驶模式、混合动力行驶模式、倒车行驶模式、制动能量回收模式，具体分配步骤为：

所述停车发电模式下：

进入条件：SOC小于SOC_charge，且轮速传感器(10)信号都为零，且整车电路开关信号为OFF时；

退出条件：SOC达到或超过SOC_max-1，或者整车电路开关信号为ON；

所述纯电动行驶模式下：

进入条件：整车电路开关信号为ON，并且SOC大于SOC_VE-high-1，并且车辆实际车速V低于V_e-low-1，并且加速踏板有加速信号；

退出条件：实际车速V大于V_e-high-1，或者加速信号为零，或者SOC小于或等于SOC_VE-low-1；

所述充电行驶模式下：

第一种情况进入条件(车辆由纯电动行驶模式进入充电行驶模式)：SOC小于或等于SOC_VE-low-2，在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，SOC_VE-low-2与SOC_VE-low-1的值相等；并且车速大于零但小于V_e-low-2；

第二种情况进入条件(车辆从零车速起步进入充电行驶模式)：SOC小于或等于SOC_VE-high-2，在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，SOC_VE-high-2与SOC_VE-high-1的值相等；

退出条件：SOC大于SOC_max-2，或者车速大于V_e-high-2，或者加速踏板信号为零；

所述发动机驱动高速行驶模式下：

第一种情况进入条件(从纯电动行驶模式进入)：实际车速大于V_e-high-3，车速的阀值在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，V_e-high-3与V_e-high-1的值相等；

第二种情况进入条件(从充电行驶模式进入)：实际车速大于V_e-high-4，在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，V_e-high-4与V_e-high-2的值相等；

退出条件：1)当实际车速小于V_e-low-3时，则判断SOC，若SOC大于SOC_VE-low-1则进入纯电动行驶模式，若SOC小于或等于SOC_VE-low-2，则进入充电行驶模式；2)当实际车速大于V_max-high，且SOC大于SOC_VE-high-3，车辆进入混合动力行驶模式；3)当加速踏板信号为零时，车辆退出发动机驱动高速行驶模式；三个退出条件只需满足其中一条；

所述混合动力行驶模式下：

进入条件：实际车速大于V_max-high；并且SOC大于SOC_VE-high-3；

退出条件：SOC小于SOC_VE-low-3，或者是实际车速和目标车速都小于V_max-low，或者是加速踏板信号消失；

所述倒车行驶模式下：

进入条件：有倒档信号和加速信号，并且SOC大于SOC_driveback；

退出条件：当蓄电池SOC下降至SOC_min；

所述制动能量回收模式下：

进入条件：有制动信号；并且SOC小于SOC_max-3；

退出条件：制动信号消失，或者是SOC大于或等于SOC_max-2；

c、车辆进入相应的工作模式后，当车辆有工作模式切换的需求时，双转子电机动力耦合器控制单元(17)发出切换控制分配策略；

d、最后，当车辆在行驶中有制动切换的需求时，双转子电机动力耦合器控制单元(17)发出制动控制策略。