混动结构、车辆及车辆控制方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种混动结构、车辆及车辆控制方法。

背景技术

曲轴飞轮组的作用是把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，为汽车的行驶和其他需要动力的机构输出扭矩。同时还储存能量，用以克服非做功行程的阻力，使发动机运转平稳。

现有技术提出一种曲轴飞轮组，包括曲轴、飞轮、磁铁和耦合线圈，磁铁和耦合线圈设置在飞轮上，作为发电机转子形成旋转磁场。上述曲轴飞轮组虽然能够兼做发电机的转子，省去了混动系统中发动机与发电机的传动系统。但是，曲轴和飞轮为刚性连接，单电机工作时，电机无法与发动机脱开，发动机会产生额外的摩擦扭矩，造成功率的浪费。

因此，亟需一种混动结构、车辆及车辆控制方法，以解决以上问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，目的在于提供一种混动结构，该混动结构的结构简单，部件较少，可靠性高，能够实现发动机与电机的灵活脱开，降低发动机的摩擦扭矩，节省能源。

能够实现曲轴和电机转子

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

混动结构，包括：

发动机本体，所述发动机本体包括曲轴；

电机总成，所述电机总成包括电机转子；

输出轴，所述输出轴同轴插设于所述电机转子，能够随所述电机转子同轴转动，所述输出轴能够沿其轴向移动，以连接所述曲轴和所述电机转子，或，解除所述曲轴和所述电机转子的连接。

作为本发明提供的混动结构的优选方案，所述输出轴包括曲轴连接部，所述曲轴的一端为连接端，所述连接端开设连接槽，所述电机转子沿轴线开设过孔，所述连接槽的内壁和所述过孔的内壁分别设置内壁花键结构，所述曲轴连接部的外周侧设置周侧花键结构，所述内壁花键结构与所述周侧花键结构能够相互嵌设；

所述曲轴连接部沿所述电机转子的轴线方向活动插设于所述过孔，以插设于所述连接槽，或，脱离所述连接槽。

作为本发明提供的混动结构的优选方案，所述电机转子朝向所述曲轴的一侧开设容置槽，所述连接端位于所述容置槽中，且与所述容置槽的槽壁间隔设置。

作为本发明提供的混动结构的优选方案，所述输出轴还包括输出部，所述输出部同轴设置于所述曲轴连接部，所述输出部被配置为连接于变速箱的输入轴；所述电机转子背离所述曲轴的一侧开设限位槽，所述输出部的周侧抵靠于所述限位槽的槽壁，能够在所述限位槽中沿自身轴线移动。

作为本发明提供的混动结构的优选方案，所述输出部的截面尺寸大于所述曲轴连接部的截面尺寸，所述输出部能够止挡于所述限位槽的槽底。

根据本发明的再一个方面，目的在于提供一种车辆，所述车辆包括上述方案任一项所述的混动结构，所述车辆包括变速箱，所述变速箱与所述发动机本体分别设置于所述电机总成轴线方向的相对两侧，所述输出轴连接于所述变速箱的输入轴。

根据本发明的又一个方面，目的在于提供一种车辆控制方法，上述方案任一项所述的所述混动结构采用所述车辆控制方法进行控制，所述车辆控制方法包括：

S100、判断整车模式是否为制动模式，若为制动模式，则进入S200；

S200、在制动模式下，根据动力电池电量和车速,选择发动机本体和/或电机总成进行制动，并通过输出轴控制该曲轴和该电机转子的连接或断开。

作为本发明提供的车辆控制方法的优选方案，步骤S200包括：

S210、判断动力电池电量与电量下限值的关系，若动力电池电量小于电量下限值，进入S220，若动力电池电量大于电量下限值，进入S250；

S220、获取车速数据，若车速大于第一速度限值，进入S230，若车速不大于第一速度限值，进入S240；

S230、设置目标需求状态设为第一状态，并控制车辆以第一状态运行，第一状态下，输出轴连接该曲轴和该电机转子，发动机本体制动开启，电机总成发电；

S240、设置目标需求状态设为第二状态，并控制车辆以第二状态运行，第二状态下，输出轴动作使该曲轴和该电机转子的连接断开，发动机本体制动关闭，电机总成发电；

S250、设置目标需求状态设为第三状态，并控制车辆以第三状态运行，第三状态下，输出轴连接该曲轴和该电机转子，发动机本体制动开启，电机总成空载；

作为本发明提供的车辆控制方法的优选方案，在步骤S100中，若判断整车非制动模式，则进入S300；

S300、根据整车载重状态信息和动力电池电量信息控制发动机本体或电机总成进行功率输出，并通过输出轴300控制该曲轴和该电机转子的连接或断开。

作为本发明提供的车辆控制方法的优选方案，步骤S300包括：

S310、获取整车载重状态，若轻载，进入S320；

S320、获取动力电池电量数据，若动力电池电量小于电量下限值，进入S321；若动力电池电量不小于电量下限值，进入S325；

S321、设置目标需求状态设为第四状态，并控制车辆以第四状态运行，第四状态下，发动机为功率输出状态，电机总成发电，输出轴连接该曲轴和该电机转子，发动机工作落点为高效区；

S325、判断电机总成和发动机本体当前的实际工作落点，若电机总成工作落点处于高效区，进入S326，若发动机本体工作落点处于高效区，进入S327；

S326、设置目标需求状态设为第五状态，并控制车辆以第五状态运行，第五状态下，发动机为空载状态，电机总成为功率输出状态，输出轴动作使该曲轴和该电机转子分离；

S327、设置目标需求状态设为第六状态，并控制车辆以第六状态运行，第六状态下，发动机本体为功率输出状态，电机总成为空载状态，输出轴连接该曲轴和该电机转子，并返回S324。

作为本发明提供的车辆控制方法的优选方案，在S310中，若整车载重状态为中载，进入S330；

S330、获取动力电池电量数据，若动力电池电量小于电量下限值，进入S331；若动力电池电量不小于电量下限值，进入S334；

S331、设置目标需求状态设为第四状态，并控制车辆以第四状态运行，第四状态下，发动机本体为功率输出状态，电机总成发电，输出轴连接该曲轴和该电机转子，发动机工作落点为高效区；

S334、目标需求状态设为第六状态，并控制车辆以第六状态运行，获取载重状态，若中载，进入S330，否则，返回S100。

作为本发明提供的车辆控制方法的优选方案，在S310中，若整车载重状态为重载，进入S340；

S340、获取动力电池电量数据，若电池电量小于电量下限值，进入S341；若电池电量不小于电量下限值，进入S343；

S341、目标需求状态设为第六状态，并控制车辆以第六状态运行；

S343、目标需求状态设为第七状态，并控制车辆以第七状态运行，第七状态下，发动机本体和电机总成均为功率输出状态。

本发明的有益效果：

本发明提供的混动结构包括发动机本体、电机总成以及输出轴。该输出轴同轴插设于该电机转子，能够随该电机转子同轴转动，该输出轴能够沿其轴向移动，以连接该曲轴和该电机转子，或，解除该曲轴和该电机转子的连接。也就是说，仅通过该输出轴，即可实现对于电机转子和曲轴的连接和断开，结构简单，零部件少，因此其可靠性较高，能够实现发动机本体与电机总成的灵活脱开或连接联动。能够在仅电机总成工作时，使电机总成和发动机本体脱开，防止发动机本体产生额外的摩擦扭矩，防止功率的浪费。

本发明提供的车辆的电机总成和发动机本体通过输出轴，实现与变速箱的同时连接或仅电机总成与变速箱的连接，在制动过程中实现能量回收和合理能量分配。

本发明提供的车辆控制方法能够根据整车需求进行发动机本体和电机总成的连接或断开，当需要大功率制动时，输出轴连接变速箱、电机总成和发动机本体，将电机总成和发动机本体的两部分能量同时用于制动过程，当无需大功率制动时，输出轴解除电机总成和发动机本体之间的连接，可以在车辆制动过程中实现发动机本体与电机总成的高效耦合，提高制动功率的同时，有效协调能量回收。

附图说明

图1是本发明实施例提供的混动结构的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的混动结构的结构示意图二。

图中：

100、曲轴；110、连接端；111、连接槽；

200、电机转子；210、容置槽；220、限位槽；

300、输出轴；310、曲轴连接部；320、输出部；321、花键孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种混动结构及车辆。图1示出本发明实施例提供的混动结构的结构示意图一；图2示出本发明实施例提供的混动结构的结构示意图二。参照图1和图2，该混动结构包括发动机本体、电机总成和输出轴300。该该发动机本体包括曲轴100，该电机总成包括电机转子200，该曲轴100和电机转子200能够通过输出轴300实现连接联动或断开。

具体地，该输出轴300同轴插设于该电机转子200，能够随电机转子200同轴转动。该输出轴300能够沿其轴向移动，实现该曲轴100和该电机转子200的连接，如图2所示；或，解除该曲轴100和该电机转子200的连接，如图1所示。

再为具体地，该输出轴300包括曲轴连接部310。该曲轴100的一端为连接端110，该连接端110用于与曲轴连接部310进行连接。该连接端110开设连接槽111，该电机转子200沿轴线开设过孔，该曲轴连接部310沿该电机转子200的轴线方向在过孔中移动，以插设于该连接槽111，或，脱离该连接槽111。该曲轴100位于该电机转子200轴向方向上的一侧，该曲轴连接部310沿轴向朝向发动机本体所在方向移动，能够连接于该连接端110，实现电机转子200和曲轴100的连接。当该曲轴连接部310沿轴向朝向远离该发动机本体所在方向移动时，能够脱离该连接端110，以此解除曲轴100与电机转子200的连接。

更为具体地，该连接槽111的内壁和该过孔的内壁分别设置内壁花键结构，该曲轴连接部310的外周侧设置周侧花键结构，该内壁花键结构与该周侧花键结构能够相互嵌设。以此防止曲轴连接部310和连接端110之间的相对转动，以及曲轴连接部310与电机转子200之间的相对转动，也就是说，该曲轴连接部310能够在连接端110和电机转子200之间传递扭矩。

作为优选地，该电机转子200朝向该曲轴100的一侧开设有容置槽210。该连接端110位于该容置槽210中，且与该容置槽210的槽壁间隔设置。也就是说，该容置槽210能够为连接端110提供避让空间，减小曲轴100和电机转子200在轴向上的占用空间，提升结构紧凑性。

继续参照图1和图2，该输出轴300还包括输出部320。该输出部320同轴设置于该曲轴连接部310的端部，两者一体成型。该输出部320被配置为连接于车辆的变速箱的输入轴。该电机转子200背离该曲轴100的一侧开设有限位槽220，该限位槽220连通于用于贯穿曲轴连接部310的过孔。该输出部320的周侧能够抵靠于该限位槽220的槽壁，且该输出部320能够在该限位槽220中，在该限位槽220的限位作用下沿自身轴线进行移动。该限位槽220能够为输出部320提供限位功能，也就是说，能够保证输出轴300的移动方向与其轴线方向的平行度。

作为优选地，该输出部320的截面尺寸大于该曲轴连接部310的截面尺寸，该输出部320能够止挡于限位槽220的槽底。也就是说，该输出部320的截面尺寸大于电机转子200上开设的供曲轴连接部310穿设的过孔的孔径，该输出部320能够能在输出轴300沿轴向移动并插设至曲轴100的连接槽111时提供限位功能，防止曲轴连接部310端部与连接槽111的槽底的碰撞。

本实施例提供的车辆包括变速箱和本实施例提供的混动结构。该变速箱与该发动机本体分别设置于该电机总成轴线方向的相对两侧。该输出部320远离曲轴连接部310的一端开设花键孔321，变速箱的输入轴能够连接于该花键孔321中。该输出轴300沿其轴向动作，能够连接该曲轴100、该电机转子200和该输入轴；或，断开该曲轴100和该电机转子200的连接，而仅连接电机转子200和该输入轴。

本实施例提供的混动结构受到整车ECU控制，当需要断开发动机本体和电机总成的连接时，ECU控制发动机本体和电机总成断开扭矩输出，然后执行结构推动输出轴300移动，实现输出轴300和曲轴100的分离。发动机本体和电机总成均带有转速传感器，当两者需要连接时，发动机本体空载运转至于电机总成转速相同，实现曲轴100与电机转子200的同步，然后执行结构推动输出轴300插入连接端110的连接槽111中，从而实现电机转子200和曲轴100的连接。该执行结构为现有技术，其结构和原理本实施例不做赘述。

本实施例还提供了一种车辆控制方法，本实施例提供的混动结构采用该车辆控制方法进行控制，该车辆控制方法包括：

S100、判断整车模式是否为制动模式，若为制动模式，则进入S200；

S200、在制动模式下，根据动力电池电量和车速,选择发动机本体和/或电机总成进行制动，并通过输出轴300控制该曲轴100和该电机转子200的连接或断开。

具体地，步骤S200包括：

S210、判断动力电池电量与电量下限值的关系，若动力电池电量小于电量下限值，则说明动力电池需要充电，进入S220；若动力电池电量大于电量下限值，则动力电池的电量能够满足制动过程，无需充电，进入S250；

S220、获取车速数据，若车速大于第一速度限值，说明此时车速过快，需要进行大功率制动，进入S230；若车速不大于第一速度限值，说明此时车速较低，无需进行大功率制动，进入S240；

S230、设置目标需求状态设为第一状态，并控制车辆以第一状态运行，第一状态下，输出轴300连接该曲轴100和该电机转子200。此时发动机本体进行制动，电机总成倒拖发电，向动力电池充电，在利用发动机本体和电机总成同时工作进行大功率制动，降低车速的同时，利用电机总成对动力电池进行充电；

S240、设置目标需求状态设为第二状态，并控制车辆以第二状态运行，第二状态下，输出轴300动作使该曲轴100和该电机转子200的连接断开。此时发动机制动关闭，电机总成倒拖发电，向动力电池充电，仅利用电机总成工作，实现低功率制动；

S250、设置目标需求状态设为第三状态，并控制车辆以第三状态运行，第三状态下，输出轴300连接该曲轴100和该电机转子200。此时发动机本体工作进行制动，且电机转子200作为发动机飞轮使用，电机总成空载不发电。

再为具体地，在S230、S240和S250之后，均需要返回S100，进行判断。

在步骤S100中，若判断整车非制动模式，则进入S300；

S300、根据整车载重状态信息和动力电池电量信息控制发动机本体或电机总成进行功率输出，并通过输出轴300控制该曲轴100和该电机转子200的连接或断开。

更为具体地，步骤S300包括：

S310、获取整车载重状态，若轻载，进入S320；

S320、获取动力电池电量数据，若动力电池电量小于电量下限值，进入S321；若动力电池电量不小于电量下限值，进入S325；

S321、设置目标需求状态设为第四状态，并控制车辆以第四状态运行，第四状态下，发动机为功率输出状态，电机总成发电，为动力电池充电，输出轴300连接该曲轴100和该电机转子200，通过控制器调整电机总成的发电功率，使发动机工作落点为高效区；

S322、获取整车载重状态，若为轻载，进入S323，否则，返回S100；

S323、获取动力电池电量数据，若动力电池电量达到电量上限值，则说明动力电池充电完成，此时动力电池电量能够满足轻载运行，返回S100，判断整车运行模式，否则，返回S321，继续为动力电池充电；

S324、获取整车载重状态，若为轻载，进入S325，否则，返回S100；

S325、判断电机总成和发动机本体当前的实际工作落点，若电机总成工作落点处于高效区，进入S326，若发动机本体工作落点处于高效区，进入S327；

S326、设置目标需求状态设为第五状态，并控制车辆以第五状态运行，第五状态下，发动机为空载状态，电机总成为功率输出状态，输出轴300动作使该曲轴100和该电机转子200分离；获取动力电池电量数据，判断动力电池电量是否小于电量下限值，若是，返回S100，否则，返回S324；

S327、设置目标需求状态设为第六状态，并控制车辆以第六状态运行，第六状态下，发动机本体为功率输出状态，电机总成为空载状态，输出轴300连接该曲轴100和该电机转子200，此时电机总成不发电，仅当做飞轮使用，并返回S324。

进一步地，在S310中，若整车载重状态为中载，进入S330；

S330、获取动力电池电量数据，若动力电池电量小于电量下限值，进入S331；若动力电池电量不小于电量下限值，进入S334；

S331、设置目标需求状态设为第四状态，并控制车辆以第四状态运行，第四状态下，发动机本体为功率输出状态，电机总成发电，输出轴300连接该曲轴100和该电机转子200，通过控制器调整电机总成发电功率，并配合变速箱挡位调整，发动机工作落点为高效区；

S332、获取整车载重状态，若为中载，进入S333，否则，返回S100，判断整车运行模式；

S333、获取电量数据，判断电量是否大于电量下限值，若是，返回S100，判断整车运行模式，若否，返回S331，为动力电池充电；

S334、目标需求状态设为第六状态，并控制车辆以第六状态运行，获取载重状态，若中载，进入S330，否则，返回S100，判断整车运行模式。

进一步地，在S310中，若整车载重状态为重载，进入S340；

S340、获取动力电池电量数据，若电池电量小于电量下限值，进入S341；若电池电量不小于电量下限值，进入S343；

S341、目标需求状态设为第六状态，，并控制车辆以第六状态运行，此时输出轴300连接该曲轴100和该电机转子200，仅依靠发动机本体进行功率输出，电机总成不发电，仅当做飞轮使用；

S342、获取整车载重状态，若重载，进入S340，否则，返回S100；

S343、目标需求状态设为第七状态，并控制车辆以第七状态运行，第七状态下，控制发动机本体和电机总成均为功率输出状态，共同作用，使发动机本体和电机总成的工作落点均为高效区，然后返回S340再次判断。

其中，电量下限值、电量上限值和第一速度限值等为根据车辆实际情况进行的设定，该电量下限值小于该电量上限值，可以根据不同车辆的实际情况进行选择预设，本实施例并不做限制。

通过上述车辆控制方法，可以在车辆制动过程中实现发动机本体与电机总成的高效耦合，提高制动功率的同时，有效协调能量回收。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。