1.本发明涉及车用混合动力系统技术领域，特别涉及一种插电式串并联混合动力系统。
背景技术：2.目前主流的混合动力系统都是以内燃机驱动为主，电机驱动为辅的设计架构。为提高发动机的工作区间大多配备多档变速器，在相同车速与加速度需求下，通过挡位选择，可实现发动机工作点(转速、扭矩负荷)的调整。使得换挡前后发动机的工作点均尽可能地靠近经济区间达到节省油耗的目标。然而，传统变速箱在换挡后，发动机转速与扭矩之间存在耦合关系，转速以一定的比例减小同时扭矩则以一定比例增大，因而换挡前后发动机难以同时兼顾转速与扭矩负荷的经济范围，大部分工况依然难以实现最佳经济性。
3.中国专利(cn201784618u)公开了一种混合动力系统，该混合动力系统包括发动机、变速箱、isg电机、整车控制器、轮毂电机等。但在该混合动力系统中发动机与isg电机同轴联接，增加了混合动力系统的尺寸和布置难度。且isg电机作为发电机时并不能为两个轮毂电机直接供电，而是只能向电池充电然后由电池向轮毂电机供电，这无疑增加了能量的流通路径，降低了能量利用率。变速箱的使用一方面增加了生产成本，另一方面也降低了系统的可靠性。
4.中国专利(cn202986799u)公开了一种混合动力驱动系统，该驱动系统包括发电机、ssg系统，变速器，储能装置，离合器以及轮毂电机。在该系统中ssg通过皮带轮与发动机相连，虽然通过该种方式ssg能够实现起动发动机、调节发动机工作点以及作为发电机向储能装置充电。但ssg与发动机通过皮带轮相连，需要相应的张紧装置，皮带轮的使用降低了系统的传递效率，增加了发动机的运行负担。此外，ssg的发电能力有限且在发动机的前端无法作为驱动电机使用。
5.中国专利(cn106394230a)公开了一种油电混合多模式汽车驱动系统，该系统主要由发电机、离合器、isg电机、超越离合器、轮毂电机、蓄电池及控制器组成。该混合动力系统通过离合器的结合/分离可以实现工作模式的切换。但多离合器的组合使用难免会增加系统的控制难度，离合器的频繁结合和分离也会降低车辆的驾驶舒适性。此外发动机、isg电机同轴相连，减速制动时两者不能解耦isg电机无法发电，限制了isg电机的使用范围。发动机、isg电机和轮毂电机4个动力源可以同时提供驱动力，虽然能够提高系统的动力性，但4个动力源的动力分配策略以及三电机的同步控制精度也对实际的工程应用提出了很大的挑战。
技术实现要素：6.鉴于上述问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种插电式串并联混合动力系统。
7.本发明实施例提供一种插电式串并联混合动力系统，包括电池组、发动机、车轮和
整车控制器，其特征在于，还包括：
8.轮毂电机、isg电机、电机控制器和单向离合器；所述isg电机分别与所述电池组和所述轮毂电机电气连接；
9.所述插电式串并联混合动力系统包括多种工作模式，所述多种工作模式包括纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱、动能回收和停车充电；
10.所述单向离合器，用于所述多种工作模式的切换；
11.所述isg电机用于发电和调解所述发动机工作点；
12.所述电机控制器用于控制所述轮毂电机和isg电机；
13.所述发动机用于发电或驱动所述车轮；
14.所述轮毂电机用于在所述发动机直驱工作模式以外的工作模式中驱动所述车轮。
15.具体的，在所述纯电驱动工作模式中，由所述轮毂电机驱动所述车轮，所述单向离合器断开，所述发动机停止工作，所述电池组为所述插电式串并联混合动力系统提供电能。
16.具体的，插电式串并联混合动力系统还包括：当所述电池组的电量低于预设值时，所述插电式串并联混合动力系统不进入所述纯电驱动工作模式。
17.具体的，在所述串联驱动工作模式中，所述单向离合器断开，所述轮毂电机驱动所述车轮，所述发动机不驱动所述车轮，所述发动机带动所述isg电机发电，所述isg电机产生的电能提供给所述轮毂电机，所述isg电机调节所述发动机工作点在油耗最佳效率区。
18.具体的，在所述并联驱动工作模式中，所述单向离合器结合，所述发动机驱动所述车轮，当符合预设规则时，所述电池组提供电能给所述轮毂电机，所述轮毂电机和所述发动机共同驱动所述车轮。
19.具体的，在所述发动机直驱工作模式中，所述单向离合器结合，所述发动机驱动所述车轮，所述发动机带动所述isg电机发电，所述isg电机调节所述发动机工作点在油耗最佳效率区。
20.具体的，在所述动能回收工作模式中，所述单向离合器分离，所述发动机和isg电机停止工作，所述轮毂电机回收动能并向所述电池组提供电能。
21.具体的，插电式串并联混合动力系统还包括：当所述轮毂电机提供的制动力矩低于制动所需力矩时，机械式制动器补充制动力矩差额。
22.具体的，在所述停车充电工作模式中，所述单向离合器分离，所述发动机带动所述isg电机发电，产生的电能存入所述电池组中，当所述电池组的电量达到预设值时，关闭所述发动机，所述isg电机停止发电。
23.具体的，插电式串并联混合动力系统中，当所述发动机带动所述isg电机产生的电能大于所述轮毂电机需要消耗的电能时，富余电能存储到所述电池组中；当所述发动机带动所述isg电机产生的电能小于所述轮毂电机需要消耗的电能时，所述电池组提供电能供给所述轮毂电机。
24.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
25.提供了一种以轮毂电机驱动为主，发动机驱动为辅的串并联混合动力系统，无需使用传统多挡变速箱，在减小了传动系统控制逻辑的复杂度的同时，也简化了能量传递环节，提高了能量转换比，大大提高了燃油经济性。同时此发明公开的技术方案可以较好地提高混合动力系统的集成度，因此，相比主流的发动机加单电机驱动系统，本发明实施例可以
采用更小功率的电机即能满足系统需求，降低系统成本的同时提高了混合动力系统布置的灵活度。
26.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
27.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
28.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
29.图1为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统结构示意图；
30.图2为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统纯电驱动工作模式示意图；
31.图3为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统串联驱动工作模式示意图；
32.图4为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统并联驱动工作模式示意图；
33.图5为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统发动机直驱工作模式示意图；
34.图6为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统动能回收工作模式示意图；
35.图7为本发明实施例中一种插电式串并联混合动力系统停车充电工作模式示意图。
36.附图标记：1-发动机；2-减速机构；3-单向离合器；4-isg电机；5-差速器；6-车轮；7-电池组；8-轮毂电机。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种插电式串并联混合动力系统。
39.本发明实施例提供一种插电式串并联混合动力系统，包括电池组7、发动机1、车轮6和整车控制器，其结构如图1所示，还包括：
40.轮毂电机8、isg电机4、电机控制器和单向离合器3；所述isg电机分别与所述电池组7和所述轮毂电机8电气连接。isg电机(integrated starter and generator，集成式智能启动驱动发电机)，是汽车起动发电一体机，直接集成在发动机主轴上。相对于ssg电机(static synchronous generator，静止同步发电机)，isg电机的集成度更高。所述电池组7
包括高压蓄电池。
41.图1表示系统不同部分的连接中，虚线表示电气连接，实线表示机械连接。如图1所示，插电式串并联混合动力系统还包括减速机构2和差速器5，减速机构2与isg电机4机械连接，单向离合器3与差速器5机械连接，车轮6与差速器5机械连接。
42.所述插电式串并联混合动力系统包括多种工作模式，所述多种工作模式包括纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱、动能回收和停车充电；
43.所述单向离合器3，用于所述多种工作模式的切换；单向离合器3是实现工作模式切换的一个重要部件。
44.所述isg电机4用于发电和调解所述发动机工作点；
45.所述电机控制器用于控制所述轮毂电机8和isg电机4；
46.所述发动机1用于发电或驱动所述车轮6；发动机1仅在整车行车功率需要较高时提供驱动动力。
47.所述轮毂电机8用于在所述发动机1直驱工作模式以外的工作模式中驱动所述车轮6。大部分情况下均由轮毂电机8提供驱动动力。
48.在所述纯电驱动工作模式中，如图2所示，电池组7向轮毂电机8提供电能，由所述轮毂电机8驱动所述车轮，所述单向离合器3断开，所述发动机1停止工作，所述电池组7为所述插电式串并联混合动力系统提供电能。插电式串并联混合动力系统还包括：当所述电池组7的电量低于预设值时，所述插电式串并联混合动力系统不进入所述纯电驱动工作模式。例如，在电量充足时，车辆在起步、怠速与中低速行驶时，驱动力由轮毂电机8提供。此时单向离合器3断开，发动机1停止工作，电池组7中的高压蓄电池为混合动力系统提供电能，混合动力系统处于纯电驱动工作模式。
49.在所述串联驱动工作模式中，所述单向离合器3断开，所述轮毂电机8驱动所述车轮，所述发动机1不驱动所述车轮6，所述发动机1带动所述isg电机4发电，如图3所示，所述isg电机4产生的电能提供给所述轮毂电机8，所述isg电机4调节所述发动机工作点在油耗最佳效率区。例如，在串联驱动模式中，发动机1带动isg电机4发电，isg电机4产生的电能可以直接提供给轮毂电机8，直接用于驱动车轮6，此时发动机1没有直接与车轮耦合可以工作在油耗最佳效率区。如图3所示，若发动机1有富余能量，则富余能量通过发电机(isg电机4)转化为电能，存储到电池组7中。若发动机1动力不足时，则电池组7同时向轮毂电机8提供电能。在该模式下单向离合器3断开，轮毂电机8负责驱动车辆行驶，发动机1只负责发电，不直接参与驱动。
50.在所述并联驱动工作模式中，所述单向离合器3结合，所述发动机1驱动所述车轮6，当符合预设规则时，如图4所示，所述电池组7提供电能给所述轮毂电机8，所述轮毂电机8和所述发动机1共同驱动所述车轮6。例如，当整车行车功率需求比较高时(比如高速超车或者超高速行驶)，单向离合器3结合，发动机1会脱离油耗最佳效率区，此时控制系统会让电池组7在合适的时间介入，提供电能给轮毂电机8，与发动机1形成并联模式共同驱动车辆行驶。在该模式下轮毂电机8和发动机1共同驱动车辆。
51.在所述发动机直驱工作模式中，所述单向离合器3结合，所述发动机1驱动所述车轮6，所述发动机1带动所述isg电机4发电，所述isg电机4调节所述发动机工作点在油耗最佳效率区。例如，在高速巡航时，单向离合器3结合，发动机1工作，动力直接作用于车轮6，将
发动机1锁定在高效率区。如图5所示，若发动机1功率有富余时，isg电机4作为发电机将能量转化为电能，存储在电池组7中。该模式下轮毂电机8停止工作，isg电机4负责调节发动机最佳工作点。
52.在所述动能回收工作模式中，所述单向离合器3分离，所述发动机1和isg电机4停止工作，所述轮毂电机8回收动能并向所述电池组7提供电能。具体的，插电式串并联混合动力系统还包括：当所述轮毂电机8提供的制动力矩低于制动所需力矩时，机械式制动器补充制动力矩差额。例如，当车辆制动或者减速时，如图6所示，单向离合器3分离，发动机1和isg电机4停止工作，动能通过轮毂电机8进行回收，向电池组7提供电能。需要指出的是，为了保证车辆的安全，当驱动电机(轮毂电机8)提供的制动力矩不足时，机械式制动器将补充剩余的制动力矩。
53.在所述停车充电工作模式中，所述单向离合器3分离，所述发动机1带动所述isg电机4发电，如图7所示，产生的电能存入所述电池组7中，当所述电池组7的电量达到预设值时，关闭所述发动机1，所述isg电机4停止发电。例如，当车辆处于停车状态时，混合动力系统可以工作于停车充电模式。此时单向离合器3分离，发动机1工作并拖动isg电机4发电。当电池组7的电量补充到设定值时，关闭发动机1，停止发电。
54.插电式串并联混合动力系统中，当所述发动机带动所述isg电机产生的电能大于所述轮毂电机需要消耗的电能时，富余电能存储到所述电池组中；当所述发动机带动所述isg电机产生的电能小于所述轮毂电机需要消耗的电能时，所述电池组提供电能供给所述轮毂电机。
55.本实施例的上述插电式串并联混合动力系统，提供了一种以轮毂电机驱动为主，发动机驱动为辅的串并联混合动力系统，无需使用传统多挡变速箱，在减小了传动系统控制逻辑的复杂度的同时，也简化了能量传递环节，提高了能量转换比，大大提高了燃油经济性。同时此发明公开的技术方案可以较好地提高混合动力系统的集成度，因此，相比主流的发动机加单电机驱动系统，本发明实施例可以采用更小功率的电机即能满足系统需求，降低系统成本的同时提高了混合动力系统布置的灵活度。
56.凡在本发明的原则范围内做的任何修改、补充和等同替换等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围内。
技术特征：1.一种插电式串并联混合动力系统，包括电池组、发动机、车轮和整车控制器，其特征在于，还包括：轮毂电机、isg电机、电机控制器和单向离合器；所述isg电机分别与所述电池组和所述轮毂电机电气连接；所述插电式串并联混合动力系统包括多种工作模式，所述多种工作模式包括纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱、动能回收和停车充电；所述单向离合器，用于所述多种工作模式的切换；所述isg电机用于发电和调解所述发动机工作点；所述电机控制器用于控制所述轮毂电机和isg电机；所述发动机用于发电或驱动所述车轮；所述轮毂电机用于在所述发动机直驱工作模式以外的工作模式中驱动所述车轮。2.如权利要求1所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，在所述纯电驱动工作模式中，由所述轮毂电机驱动所述车轮，所述单向离合器断开，所述发动机停止工作，所述电池组为所述插电式串并联混合动力系统提供电能。3.如权利要求2所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，还包括：当所述电池组的电量低于预设值时，所述插电式串并联混合动力系统不进入所述纯电驱动工作模式。4.如权利要求1所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，在所述串联驱动工作模式中，所述单向离合器断开，所述轮毂电机驱动所述车轮，所述发动机不驱动所述车轮，所述发动机带动所述isg电机发电，所述isg电机产生的电能提供给所述轮毂电机，所述isg电机调节所述发动机工作点在油耗最佳效率区。5.如权利要求1所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，在所述并联驱动工作模式中，所述单向离合器结合，所述发动机驱动所述车轮，当符合预设规则时，所述电池组提供电能给所述轮毂电机，所述轮毂电机和所述发动机共同驱动所述车轮。6.如权利要求1所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，在所述发动机直驱工作模式中，所述单向离合器结合，所述发动机驱动所述车轮，所述发动机带动所述isg电机发电，所述isg电机调节所述发动机工作点在油耗最佳效率区。7.如权利要求1所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，在所述动能回收工作模式中，所述单向离合器分离，所述发动机和isg电机停止工作，所述轮毂电机回收动能并向所述电池组提供电能。8.如权利要求7所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，还包括：当所述轮毂电机提供的制动力矩低于制动所需力矩时，机械式制动器补充制动力矩差额。9.如权利要求1所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，在所述停车充电工作模式中，所述单向离合器分离，所述发动机带动所述isg电机发电，产生的电能存入所述电池组中，当所述电池组的电量达到预设值时，关闭所述发动机，所述isg电机停止发电。10.如权利要求1-9任一所述的插电式串并联混合动力系统，其特征在于，当所述发动机带动所述isg电机产生的电能大于所述轮毂电机需要消耗的电能时，富余电能存储到所述电池组中；当所述发动机带动所述isg电机产生的电能小于所述轮毂电机需要消耗的电能时，所述电池组提供电能供给所述轮毂电机。
技术总结本发明公开了一种插电式串并联混合动力系统，包括：轮毂电机、ISG电机、电机控制器和单向离合器；ISG电机分别与电池组和轮毂电机电气连接；插电式串并联混合动力系统工作模式包括纯电驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱、动能回收和停车充电；单向离合器用于多种工作模式的切换；ISG电机用于发电和调解发动机工作点；电机控制器用于控制轮毂电机和ISG电机；发动机用于发电或驱动车轮；轮毂电机用于在发动机直驱工作模式以外的工作模式中驱动车轮。能够无需使用传统多挡变速箱，减小了传动系统控制逻辑复杂度，简化了能量传递环节，提高了燃油经济性，提高了混合动力系统的集成度，降低系统成本的同时提高了混合动力系统结构布置的灵活度。置的灵活度。置的灵活度。
技术研发人员：阚羽 石瑞林 李建才
受保护的技术使用者：奇瑞汽车股份有限公司
技术研发日：2022.07.04
技术公布日：2022/11/1
