用于控制混合動(dòng)力車(hev)所用動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了用于控制混合動(dòng)力車(HEV)所用動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：一套傳感器，所述傳感器包括一種分組中的一種，所述分組包括：SOC傳感器、車輛速度傳感器、溫度傳感器、離合傳感器、電機(jī)傳感器、電機(jī)-發(fā)電機(jī)傳感器、制動(dòng)踏板傳感器和加速踏板傳感器；第一離合致動(dòng)器，所述第一離合致動(dòng)器能夠致動(dòng)所述第一離合器；第二離合致動(dòng)器，所述第二離合致動(dòng)器能夠致動(dòng)所述第二離合器；以及至少一個(gè)控制器，所述控制器包括處理器和計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)可讀取指令，該計(jì)算機(jī)可讀取指令能被所述處理器讀取，從而所述控制器能夠使所述第一離合制動(dòng)器和第二離合制動(dòng)器工作/不工作，以根據(jù)所述傳感器的輸出選擇車輛的相應(yīng)的工作模式。
【專利說明】用于控制混合動(dòng)力車(HEV)所用動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及混合動(dòng)力車，尤其涉及用于實(shí)施混合動(dòng)力車用的動(dòng)態(tài)工作模式和控制策略的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)車(EV)、混合動(dòng)力車(HEV)和插電式混合動(dòng)力車(PHEV)領(lǐng)域內(nèi)，已有很多可行的能夠?qū)崿F(xiàn)多種工作模式的動(dòng)力系統(tǒng)(或動(dòng)力總成)結(jié)構(gòu)。例如，僅在HEV領(lǐng)域內(nèi)，HEV動(dòng)力系統(tǒng)可以被構(gòu)造用于實(shí)現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)以及全電動(dòng)的工作模式。另外，這些模式中有一些可以被構(gòu)造為根據(jù)不同的策略例如電量保持、電量消耗等來工作。
[0003]這些不同的模式和策略提供了一些優(yōu)點(diǎn)例如行駛里程擴(kuò)展、燃料效率、內(nèi)燃機(jī)(ICE)在其理想工作曲線(1L)上運(yùn)行和全電動(dòng)工作。希望擁有一種例如在可能有的不同行駛狀態(tài)期間以及在可能采用的不同策略下能夠根據(jù)期望的驅(qū)動(dòng)特性量度譬如燃料效率、行駛里程擴(kuò)展、電能的最大行程、高效的電池使用等實(shí)現(xiàn)上述多種控制策略和工作模式的單一動(dòng)力系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]以下給出本實(shí)用新型的簡要概述，目的是為了提供對本文所述某些應(yīng)用的基本理解。本概述并非是對要求保護(hù)的主題內(nèi)容的詳盡綜述。本概述既不是要確認(rèn)要求保護(hù)的主題內(nèi)容的關(guān)鍵或決定性要素，也不是要限定本主題實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本概述的唯一目的是以簡化的形式給出要求保護(hù)的主題內(nèi)容中的一些概念以作為隨后給出的更詳細(xì)說明的序g。
[0005]公開了用于控制HEV和PHEV所用的雙電機(jī)-雙離合動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中公開了一種用于控制混合動(dòng)力車(HEV)所用動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)，所述動(dòng)力系統(tǒng)包括:原動(dòng)機(jī)；電機(jī)-發(fā)電機(jī)，所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)通過第一離合器機(jī)械連接至所述原動(dòng)機(jī)；電機(jī)，所述電機(jī)通過第二離合器機(jī)械連接至所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)；電池，所述電池電連接至所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)和所述電機(jī)，所述電池能夠?yàn)樗鲭姍C(jī)-發(fā)電機(jī)和所述電機(jī)提供電能；所述系統(tǒng)包括:一套傳感器，所述傳感器包括一種分組中的一種，所述分組包括:SOC傳感器、車輛速度傳感器、溫度傳感器、離合傳感器、電機(jī)傳感器、電機(jī)-發(fā)電機(jī)傳感器、制動(dòng)踏板傳感器和加速踏板傳感器；第一離合致動(dòng)器，所述第一離合致動(dòng)器能夠致動(dòng)所述第一離合器；第二離合致動(dòng)器，所述第二離合致動(dòng)器能夠致動(dòng)所述第二離合器；以及至少一個(gè)控制器，所述控制器包括處理器和計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)可讀取指令，該計(jì)算機(jī)可讀取指令能被所述處理器讀取，從而所述控制器能夠使所述第一離合制動(dòng)器和第二離合制動(dòng)器工作/不工作，以根據(jù)所述傳感器的輸出選擇車輛的相應(yīng)的工作模式。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器能夠:如果SOC大于指定的第一閾值，那就選擇所述車輛的電量消耗工作模式；在所述車輛運(yùn)行期間，如果SOC小于指定的第二閾值，那就選擇所述車輛的電量保持工作模式。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步還能夠:從一種分組中選擇電量消耗工作模式，所述分組包括:全電動(dòng)模式和高牽引力電動(dòng)模式。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步還能夠:從一種分組中選擇電量保持工作模式，所述分組包括:并聯(lián)混合動(dòng)力模式和串聯(lián)混合動(dòng)力模式。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步還能夠:根據(jù)所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)和所述電機(jī)的效率動(dòng)態(tài)地選擇用于所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)的第一扭矩和用于所述電機(jī)的第二扭矩的扭矩組合。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步還能夠:根據(jù)所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)和所述電機(jī)的效率動(dòng)態(tài)地選擇用于所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)的第一扭矩和用于所述電機(jī)的第二扭矩的扭矩組合，以達(dá)到駕駛員要求的期望扭矩。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步還能夠:在所述車輛運(yùn)行期間，動(dòng)態(tài)地選擇過渡工作模式，所述過渡工作模式包括一種分組中的一種，所述分組包括:從全電動(dòng)模式到串聯(lián)混合動(dòng)力模式的過渡模式；從串聯(lián)混合動(dòng)力模式到并聯(lián)混合動(dòng)力模式的過渡模式；以及從全電動(dòng)模式到并聯(lián)混合電動(dòng)模式的過渡模式。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步還能夠:在所述車輛運(yùn)行期間，選擇用于電量保持工作模式的低SOC閾值，所述低SOC閾值取決于駕駛員的統(tǒng)計(jì)駕駛形式。
[0013]結(jié)合本申請內(nèi)提供的附圖可理解以下的【具體實(shí)施方式】中呈現(xiàn)的本系統(tǒng)的其他特征和應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參照附圖示出了示范性的實(shí)施例。應(yīng)該理解本文公開的實(shí)施例和附圖被視為是說明性而非限制性的。
[0015]圖1示出了根據(jù)本申請的原理實(shí)現(xiàn)的混合動(dòng)力車或插電式混合動(dòng)力車的一個(gè)可行實(shí)施例。
[0016]圖2示出了根據(jù)本申請的原理實(shí)現(xiàn)的HEV或PHEV車輛中動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)的一個(gè)可行實(shí)施例。
[0017]圖3A至3C示出了通過圖2中的動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同工作模式的概要流程。
[0018]圖4A示出了如圖2所示架構(gòu)的動(dòng)力系統(tǒng)中的電機(jī)-發(fā)電機(jī)的運(yùn)行包絡(luò)曲線和效率島(efficiency island)的一種可行集合。
[0019]圖4B示出了使用圖4A所示信息的控制流程圖的一個(gè)可行實(shí)施例。
[0020]圖5A和5B示出了例如可以如圖2所示架構(gòu)的HEV和/或PHEV車輛所用的模式控制和/或操作的兩個(gè)可行實(shí)施例。
[0021]圖6是例如可以如圖2所示架構(gòu)的HEV和/或PHEV車輛所用的控制流程圖的一個(gè)可行實(shí)施例。
[0022]圖7和圖8針對根據(jù)本申請的原理實(shí)現(xiàn)的HEV和/或PHEV車輛示出了切換各種模式的動(dòng)態(tài)操作圖。
[0023]圖9是用于模式轉(zhuǎn)換流程圖的狀態(tài)圖的一個(gè)可行實(shí)施例。
[0024]圖10至圖12示出了設(shè)計(jì)用于提高電池性能和壽命的先進(jìn)控制操作的各種實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如本文中所用的術(shù)語“部件”、“系統(tǒng)”、“接口”等意在表示跟計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)體例如硬件、(譬如運(yùn)行中的)軟件和/或固件。例如，部件可以是處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、處理器、對象、可執(zhí)行程序和/或計(jì)算機(jī)。舉例來說，服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序和服務(wù)器都可以是部件。一個(gè)或多個(gè)部件可以駐留在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)并且一個(gè)部件可以集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上和/或分布在兩臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間。
[0026]參照附圖介紹要求保護(hù)的主題內(nèi)容，其中相同的參考數(shù)字始終被用于表示相同的要素。在以下的說明內(nèi)容中，為了便于解釋，闡明了很多具體的細(xì)節(jié)以提供對本主題實(shí)用新型的全面理解。然而應(yīng)該顯而易見的是要求保護(hù)的主題內(nèi)容無需這些具體細(xì)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)。在其他的情況下，為了便于介紹本主題實(shí)用新型而以框圖的形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和
目.ο
[0027]前言
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，控制算法被提供用于管理混合動(dòng)力車(HEV)所用的動(dòng)態(tài)工作模式和/或控制策略，其既可以應(yīng)用于插電式HEV也可以應(yīng)用于非插電式HEV。另外，這些控制算法可以允許高效、節(jié)約成本和響應(yīng)式地操作電池和電機(jī)。在另一些實(shí)施例中，也可以允許原動(dòng)機(jī)(PM)被最小化以實(shí)現(xiàn)高度的動(dòng)力混合。合適的PM可以包括:ICE、燃料電池或任意其他的燃燒式、化學(xué)式和/或基于燃料(例如已知的液體或氣體燃料)的原動(dòng)機(jī)。
[0029]所謂“高度的動(dòng)力混合”是指車輛(例如HEV、PHEV等)和/或動(dòng)力系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)為在行駛周期內(nèi)盡可能多地使用電池內(nèi)存儲(chǔ)的電能以為車輛提供原動(dòng)力。電池內(nèi)存儲(chǔ)的電能可以得自多個(gè)來源:再生制動(dòng)、PM的充電操作或者來自壁式插座或其他的外部充電。在另一些實(shí)施例中，電力(例如從車載和車外來源以及通過一個(gè)電機(jī)或多個(gè)電機(jī)和/或電池得到的)可以由以各種方式連接在一起的多個(gè)控制器管理從而就能夠提供對電池的適當(dāng)管理以提高行駛里程、壽命和性能。
[0030]已知在很多情況下電動(dòng)車或混合動(dòng)力車內(nèi)的電池壽命可能小于其預(yù)期壽命的1/4。在某些實(shí)施例中，混合動(dòng)力車(HEV、PHEV等)管理如何使用和/或驅(qū)動(dòng)車輛以用一組特定的電池獲得期望的行駛里程和壽命。因此，在某些實(shí)施例中，希望用軟件控制器來協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和電池組的控制以實(shí)現(xiàn)期望的燃料經(jīng)濟(jì)性或燃料消耗并且還可能實(shí)現(xiàn)期望的電動(dòng)行駛里程以及電池壽命。
[0031]應(yīng)該意識(shí)到車輛所用的控制軟件可以在一個(gè)控制器上運(yùn)行(并且這個(gè)控制器向動(dòng)力系統(tǒng)的各個(gè)部件發(fā)送信號(hào))，或者可選地控制軟件可以用任何已知的方式分配給多個(gè)控制器，其中多個(gè)控制器的子集可以跟多個(gè)控制器的子集通信。因此，對術(shù)語“控制器”的任何引用也可以涵蓋包括多個(gè)控制器和分布式控制軟件的實(shí)施例。
[0032]車輛/動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例
[0033]圖1是本實(shí)用新型的技術(shù)可以在其中獲得應(yīng)用的多種車輛和/或動(dòng)力系統(tǒng)可行實(shí)施例中的一種車輛和/或動(dòng)力系統(tǒng)可行平臺(tái)(100)。
[0034]車輛100 (如圖1所示)包括雙離合-雙電機(jī)的HEV/PHEV動(dòng)力系統(tǒng)，其能夠通過控制操作在一個(gè)行駛周期內(nèi)的不同時(shí)間動(dòng)態(tài)地作為全電動(dòng)車、混合動(dòng)力車或插電式混合動(dòng)力車運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)(或任意合適的PM) 102被設(shè)置在裝有兩臺(tái)電機(jī)106和110的公共驅(qū)動(dòng)軸112上。離合器104位于發(fā)動(dòng)機(jī)102和電機(jī)106之間且離合器108位于電機(jī)106和電機(jī)110之間。正如以下要進(jìn)一步詳細(xì)介紹的那樣，離合器104和108可以為了實(shí)現(xiàn)車輛100不同的工作模式而被致動(dòng)。
[0035]電池114利用電荷給電機(jī)106和110供電。電池114可以通過車載充電(例如利用發(fā)動(dòng)機(jī)102和電機(jī)106)、再生制動(dòng)(例如單獨(dú)地或者跟電機(jī)106相結(jié)合地利用電機(jī)110)或者通過可選的壁式充電器116獲取電力。壁式充電器116可以從壁式插座獲取電能并且充電器116可以根據(jù)用于電網(wǎng)配電的地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0036]驅(qū)動(dòng)軸112向主減速器(final drive) 120輸送以及從主減速器120輸出機(jī)械動(dòng)力，主減速器120隨后將這些動(dòng)力輸送至在本實(shí)施例中是后輪的車輪122A和122B。主減速器120可以包括可選地跟例如來自手動(dòng)變速箱、自動(dòng)變速箱、機(jī)械或電子式無級變速箱(CVT)或者如在豐田普銳斯汽車內(nèi)使用的動(dòng)力分配裝置(PSD)的附加傳動(dòng)裝置相結(jié)合的差速器。另外，應(yīng)該意識(shí)到前輪驅(qū)動(dòng)或全輪驅(qū)動(dòng)的實(shí)施例也是可行的實(shí)施例并且也在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。其他可行的實(shí)施例可以包括:(I)前置發(fā)動(dòng)機(jī)/雙電機(jī)的前輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；(2)前置發(fā)動(dòng)機(jī)/單電機(jī)或雙電機(jī)/可變變速箱(variable transmiss1n)(例如CVT、自動(dòng)變速箱、手動(dòng)變速箱、電子變速箱、行星齒輪變速箱等)的結(jié)構(gòu)；以及(3)前置發(fā)動(dòng)機(jī)/單電機(jī)變速箱和后置電機(jī)變速箱的結(jié)構(gòu)。在共同擁有的專利申請?zhí)枮?3/762，860、實(shí)用新型名稱為“用于雙電機(jī)、雙離合器的混合動(dòng)力車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”(POWERTRAIN CONFI⑶RAT1NSFOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRIC VEHICLES) ” 且跟本申請同日提交的專利申請中公開了若干這樣的實(shí)施例(并且通過引用并入本文)。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)110可以具有比電機(jī)106更高的扭矩和/或額定功率。兩臺(tái)電機(jī)的額定功率可以針對車輛的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)節(jié)；但是在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)106可以是電機(jī)110的功率和扭矩的1/2并且PM可以大致為電機(jī)106的功率。在另一個(gè)實(shí)施例中，其中全電動(dòng)模式可以具有比在ICE運(yùn)行下更高的性能，那么ICE和電機(jī)106就可以比電機(jī)110小得多。這樣的車輛可以在特定的情況下使用，在該情況下，要用有限的充電設(shè)施為全電動(dòng)運(yùn)行和其他可能的情形提供電能。
[0038]在另一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)106和110都可以為了降低成本/重量而縮小尺寸。在這樣的實(shí)施例中，可能需要通過更加頻繁地閉合離合器108來操作兩個(gè)電機(jī)106和110以使得在車輛發(fā)動(dòng)時(shí)有足夠的扭矩可用和/或達(dá)到所需的等級(例如30%的等級)。這樣的電機(jī)尺寸可以具體地根據(jù)預(yù)想車輛的尺寸、重量和/或預(yù)期功能(例如客運(yùn)車輛、輕型載重卡車、貨運(yùn)車輛等)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在某些實(shí)施例中，電機(jī)110包括高扭矩電機(jī)并且電機(jī)106包括低扭矩電機(jī)。
[0039]圖2示出了根據(jù)圖1的原理和/或設(shè)計(jì)得到的用于車輛和/或動(dòng)力系統(tǒng)的一種可行控制系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例?？刂破?02可以包括硬件、固件和/或軟件的適當(dāng)組合，用于輸入多種系統(tǒng)信號(hào)和輸出多種控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)車輛100的期望操作。信號(hào)可以從傳感器和/或致動(dòng)器通過本領(lǐng)域已知的CAN總線架構(gòu)輸入控制器202內(nèi)。輸入控制器202的可能的信號(hào)輸入可以包括:車輛速度、驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)度、曲軸轉(zhuǎn)度、電池的充電狀態(tài)(SOC)、駕駛員通過加速踏板和制動(dòng)踏板的致動(dòng)下達(dá)的要求、離合器滑移以及在各種不同的可能情況下跟車輛運(yùn)行相關(guān)的其他可行信號(hào)。
[0040]用于控制器202的其他信號(hào)也可以包括以下內(nèi)容:
[0041](I)外部充電器信息，也就是I級、2級以及其他特征例如充電時(shí)間、電網(wǎng)到車輛、車輛到電網(wǎng)、充電歷史等。
[0042](2)電池管理系統(tǒng)信息，例如充電狀態(tài)(SOC)、電池組和個(gè)體電池的溫度、健康狀態(tài)(SOH)、SOC和溫度歷史、瞬時(shí)功率容量、故障碼、接觸器狀態(tài)、電池電壓和電流等。
[0043](3)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器數(shù)據(jù)，例如S0H、燃料的使用、速度、節(jié)氣門、溫度、扭矩等。
[0044](4)離合器I的數(shù)據(jù)，例如開/關(guān)、離合器位置、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/串聯(lián)運(yùn)行、溫度等。
[0045](5)電動(dòng)機(jī)I (Ml)的數(shù)據(jù)，例如電動(dòng)或發(fā)電、開/關(guān)、轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、電壓、電流等。
[0046](6)離合器2的數(shù)據(jù)，例如開/關(guān)、位置、壓力、M1+M2電動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)+M1+M2并聯(lián)、發(fā)動(dòng)機(jī)+Ml跟M2串聯(lián)運(yùn)行、溫度等。
[0047](7)用M2電機(jī)驅(qū)動(dòng)，包括數(shù)據(jù)例如開/關(guān)、轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、電壓、電流、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)、串聯(lián)運(yùn)行、并聯(lián)運(yùn)行溫度等。
[0048]其他的系統(tǒng)信號(hào)和/或控制信號(hào)可以通過各種接口和/或子系統(tǒng)控制器例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器102a、離合器致動(dòng)器104a和108a、電機(jī)控制器106a和IlOa以及電池管理系統(tǒng)114a連接至控制器202。應(yīng)該意識(shí)到控制器202可以從其他的傳感器和/或致動(dòng)器輸入其他的信號(hào)及發(fā)送控制信號(hào)。
[0049]工作模式的實(shí)施例
[0050]針對類似于圖1和圖2的車輛/動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)有多種用于HEV和PHEV車輛的可行工作模式，其中包括:
[0051](I)全電動(dòng)模式(AEM):在該模式下，能量可以由電池提供而不必關(guān)注能量來自何處(例如車載或車外)。這種模式可以實(shí)現(xiàn)“電量消耗”策略，由此，可能期望在啟動(dòng)PM之前提供盡量多的“全電動(dòng)”里程(例如根據(jù)某些合適的量度或狀態(tài))。AEM可以通過一臺(tái)電機(jī)或者兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行(例如利用來自電池組的能量)而實(shí)現(xiàn)。
[0052](2)原動(dòng)機(jī)模式I (PMMl):在該模式下，車輛可以基本上由PM提供動(dòng)力并且電池的電能可以被用于提升性能。這種模式可以實(shí)現(xiàn)“電量保持”策略，由此，電能可以在隨后通過PM返回電池以為電池的SOC提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這種模式還可以被用于實(shí)現(xiàn)臨時(shí)的最大速度，此時(shí)PM的動(dòng)力被加至電機(jī)。持續(xù)的最大速度可以僅用PM來實(shí)現(xiàn)。
[0053](3)原動(dòng)機(jī)模式2(PMM2):在該模式下，電機(jī)110基本上提供所有的驅(qū)動(dòng)功率(motive power)并且電機(jī)106提供電能以通過電機(jī)110驅(qū)動(dòng)車輛并且將電池保持在期望的SOC范圍內(nèi)。這種模式也可以實(shí)現(xiàn)“電量保持”策略。
[0054]盡管還有多種能夠在車輛100上實(shí)現(xiàn)的可行的中間模式，但圖3A至圖3C僅示出了上面枚舉的三種模式。圖3A示出了 AEM模式。在該模式中，電能在控制器202發(fā)送的控制信號(hào)作用下從電池114輸送至電機(jī)110和/或電機(jī)106之一或全部。離合器108可以根據(jù)需要打開或閉合。虛線302示出了通過電機(jī)110 (或者在某些情況下通過電機(jī)110和電機(jī)106，其中離合器108根據(jù)需要接合)對車輪的驅(qū)動(dòng)以及可能的再生制動(dòng)。在AEM模式中，離合器104可以不接合，因此發(fā)動(dòng)機(jī)102可以保持在停用(OFF)狀態(tài)。根據(jù)期望的狀態(tài)(例如駕駛員的動(dòng)力和/或扭矩需求)，電機(jī)106可以處于啟用(ON)或停用(OFF)的狀態(tài)，其中離合器108適當(dāng)?shù)亟雍匣蛎撾x(如虛線303所示)。
[0055]圖3B示出了 PMMl模式。在該模式中，離合器104和108均接合且發(fā)動(dòng)機(jī)102可以被置于啟用(ON)狀態(tài)并為車輪提供驅(qū)動(dòng)功率。電機(jī)106和/或電機(jī)110可以根據(jù)由駕駛員要求的功率和/或扭矩、電池的SOC或者由控制器202監(jiān)測和/或控制的任何其他期望狀態(tài)而處于啟用(ON)或停用(OFF)狀態(tài)。
[0056]圖3C示出了 PMM2模式。在該模式中，離合器104可以接合，而離合器108可以脫離。在離合器104接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以處于啟用狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)106作為發(fā)電機(jī)以為電池提供電能(如虛線310所示)。另外，電機(jī)110可以根據(jù)由控制器產(chǎn)生的期望狀態(tài)而處于啟用狀態(tài)并且為車輪提供驅(qū)動(dòng)功率。
[0057]在另一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)106可以在離合器108打開時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)102驅(qū)動(dòng)并且直接向電機(jī)110提供電能(如虛線313所示)。在無法或不需要將電機(jī)106的電能轉(zhuǎn)化為電池內(nèi)的化學(xué)能時(shí)可能期望這樣做。
[0058]在PMM2期間，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速可以被設(shè)計(jì)為在運(yùn)行時(shí)在理想工作曲線(1L)上運(yùn)行或完全不在。控制器202 (或任意其他合適的控制器)可以根據(jù)一組期望狀態(tài)確定在哪一種模式下工作以及何時(shí)切換到另一種模式。在一個(gè)實(shí)施例中，PMM2模式可以在從零到最大AEM速度的任意車輛速度下運(yùn)行。AEM模式可以根據(jù)期望的控制規(guī)則在從零速度到某一最小閾值的范圍內(nèi)使用。AEM中的最大速度可以不如PMMl高。在一個(gè)實(shí)施例中，PMMl可以在某一閾值速度以上運(yùn)行并且用于高速公路行駛和獲得最佳的燃料效率。
[0059]用于HEV或PHEV的加速踏板(油門踏板)需要根據(jù)車輛速度和電機(jī)特性來控制車輛的扭矩或功率。駕駛員期望的扭矩⑴和/或期望的動(dòng)力⑵可以由電機(jī)和PM的特性確定。具體地，恒定的扭矩特性曲線與恒定的動(dòng)力特性曲線相交的角速度(corner speed)是定義電機(jī)的曲線并且可以被加入到PM的扭矩-轉(zhuǎn)速特性曲線中。
[0060]AEM模式的實(shí)施例
[0061]如上所述，期望AEM模式用于低速度、零排放運(yùn)行，其中基本上所有的驅(qū)動(dòng)功率都來自電力。對于PHEV實(shí)施例，這種電能可以從車輛以外(例如從公用或私用電網(wǎng))獲得或者從車載發(fā)電機(jī)獲得，例如從液體燃料得到電能?？赡芟Ｍ褂密囃怆娏Γ蛟谟谶@樣可以更加高效并且以車輛零排放來提供電能。AEM模式可以在圖1的結(jié)構(gòu)中通過僅使用電機(jī)110或者通過閉合離合器108并且將電機(jī)106和110跟處于打開狀態(tài)的離合器104 —起使用而實(shí)現(xiàn)。僅使用電機(jī)110時(shí)，離合器108可以打開或閉合，因?yàn)殡姍C(jī)106在任何速度下都可以被控制以提供零扭矩或零功率。
[0062]在AEM模式下，在主減速器120包括差速器(但是不是必須具有另一個(gè)可變速比變速箱，例如自動(dòng)變速箱、CVT等)的實(shí)施例中，電機(jī)106和110均可用于運(yùn)行。在指定行駛周期內(nèi)的某些時(shí)間點(diǎn)只有電機(jī)110可為車輛100提供驅(qū)動(dòng)功率，特別是在低速狀態(tài)下，并且可以直到電機(jī)110的指定效率為止。但是，如果駕駛員要求更多功率和/或扭矩，或者如果駕駛狀況有這樣的要求，那么電機(jī)106可以跟電機(jī)110同時(shí)提供驅(qū)動(dòng)功率。在此情況下，可能期望控制器202操作電機(jī)106和電機(jī)110以比單獨(dú)使用任一電機(jī)更好的效率來讓電機(jī)106和電機(jī)110—起工作。
[0063]在一個(gè)實(shí)施例中，在車輛運(yùn)行時(shí)可能期望讓一臺(tái)或兩臺(tái)電機(jī)都基本上在其各自的1L上運(yùn)行。在沒有可變速比的變速箱時(shí)，那么用一臺(tái)電機(jī)就可以在扭矩模式下控制車輛。如果有兩臺(tái)并聯(lián)的電機(jī)，那么一個(gè)實(shí)施例可能傾向于可以對在那一瞬間具有最佳效率的電機(jī)及時(shí)下達(dá)特定的扭矩要求。由于兩臺(tái)電機(jī)位于相同或并聯(lián)的軸上，因此這種切換基本上可以通過電子控制立即執(zhí)行或者略有延遲地執(zhí)行。
[0064]在從零速度開始的情況下，車輛100可以以AEM模式啟動(dòng)，或者如果發(fā)動(dòng)機(jī)102正在運(yùn)行，那么控制器202可以通過滑移離合器同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。控制器202可以根據(jù)駕駛員通過加速踏板下達(dá)的要求來選擇初始加速扭矩。對于低加速踏板起點(diǎn)，可以使用電機(jī)106，特別是如果電機(jī)106被設(shè)計(jì)為具有比電機(jī)110更低的扭矩和/或電源規(guī)格時(shí)。在此情況下，離合器108應(yīng)該閉合。由此，可通過電機(jī)106或電機(jī)110或者電機(jī)106加上電機(jī)110(例如以高扭矩/高牽引力電動(dòng)模式)來發(fā)動(dòng)車輛。這樣的高扭矩/高牽引力電動(dòng)模式也可以在車輛處于某種非零速度并且駕駛員根據(jù)需要發(fā)出需要附加的動(dòng)力和/或扭矩的指令時(shí)使用。
[0065]圖4A示出了一個(gè)小電機(jī)(如虛線406所示)和一個(gè)大電機(jī)(如實(shí)線408所示)的扭矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的一種可行映射400。另外，它們用于示例性車輛的相應(yīng)包絡(luò)曲線分別示為包絡(luò)曲線404和402給出。
[0066]利用這種映射，車輛的相對效率可以通過要求的瞬時(shí)功率以及由電機(jī)1(106)和電機(jī)2(110)提供的瞬時(shí)功率來確定。例如，在圖4A中，如果扭矩或功率需求為點(diǎn)410所指示的那樣，那么使用電機(jī)I或2可以得到基本相同的效率。因此在該點(diǎn)可以使用任一電機(jī)。但是如果在那時(shí)工作點(diǎn)410表現(xiàn)為扭矩和/或功率較高，那么應(yīng)該優(yōu)選使用電機(jī)2(110)。如果點(diǎn)410的扭矩較低，那么應(yīng)該優(yōu)選使用電機(jī)1(106)。差異可以隨著要求的功率或扭矩變低而變得明顯。
[0067]這一點(diǎn)也可以在圖4A中進(jìn)一步示出。假設(shè)點(diǎn)A是通過加速踏板要求的期望工作點(diǎn)，那么如果加速踏板被進(jìn)一步下壓以要求點(diǎn)B處的扭矩和功率，則隨后即可使用電機(jī)1，原因是電機(jī)I在該點(diǎn)表現(xiàn)得更加高效。如果加速踏板被進(jìn)一步下壓到功率點(diǎn)C，那么就可以使用電機(jī)2，此時(shí)電機(jī)I設(shè)定為零扭矩，原因是這種配置在該點(diǎn)表現(xiàn)得更加高效。應(yīng)該意識(shí)到在某些工作點(diǎn)，為了更好的效率，使用來自電機(jī)I (Ml)和電機(jī)2(M2)的驅(qū)動(dòng)功率的某種組合例如(a*Ml) + (b*M2)可能更加高效，其中a和b由Ml和M2的對應(yīng)效率確定。最后，如果加速踏板收回到由電機(jī)圖上的點(diǎn)D表示的功率，那么就僅使用電機(jī)M1，原因是這樣表現(xiàn)得更加高效。
[0068]應(yīng)該意識(shí)到圖4A所示的電機(jī)效率信息可以通過電機(jī)的規(guī)格、測試等確定。這些信息可以用各種形式提供給控制器-例如放到查詢表(LUT)內(nèi)或者可以通過建模和計(jì)算確定。在任意的實(shí)施例中，電機(jī)效率數(shù)據(jù)都可以提供給控制器以根據(jù)所需的任何性能量度做出這樣的切換決策。
[0069]在主減速器包括可變速比變速箱(例如機(jī)械CVT、電子CVT、自動(dòng)變速箱、手動(dòng)變速箱、行星齒輪組等)的實(shí)施例中，電機(jī)I1就可以由控制器202(或系統(tǒng)內(nèi)任何其他合適的控制器)控制以在其工作中基本所有點(diǎn)上都在其1L上運(yùn)行。在這樣的設(shè)有某種可變速比變速箱的車輛中，車輛的控制可以如美國專利(1)5842534、(2)6054844、(3)6116363、
(4)6809429、(5)6847189、(6)6931850、(7)7217205、(8)7261672、(9)7713166 中所述，因此通過全文引用將所有這些專利文獻(xiàn)并入。
[0070]圖4B給出了用于操作例如圖2所示的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)車的控制算法/流程圖的一個(gè)可行實(shí)施例。應(yīng)該意識(shí)到這種控制算法可以適用于裝有至少兩臺(tái)電機(jī)也就是未裝ICE/氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的純電動(dòng)車。
[0071]控制算法450可以通過確定Ml和M2的最大扭矩限制并且可能還有性能包絡(luò)曲線和效率島而開始于452。該信息可以是圖4A中映射的編碼并且存儲(chǔ)在可供設(shè)置在例如圖2中所示的動(dòng)力系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)控制器/處理器訪問的電子存儲(chǔ)器內(nèi)。如前所述，這些控制器中的每一個(gè)都有可訪問的電子存儲(chǔ)器并且這些信息可以用多種格式存儲(chǔ)，包括查詢表(LUT)或者通過將電機(jī)性能包絡(luò)曲線和/或效率島編碼的建模和計(jì)算確定。
[0072]控制算法另外還可以根據(jù)多種傳感器的輸入例如當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)速、不同位置的溫度讀數(shù)(譬如外界空氣溫度，M1、M2、發(fā)動(dòng)機(jī)、電池或者跟電機(jī)/車輛效率有關(guān)的其他位置的工作溫度)、電壓、電流等來調(diào)節(jié)該信息。
[0073]在454，控制算法可以從任何來源例如加速踏板、制動(dòng)踏板接收來自駕駛員的扭矩需求，從電子來源等接收其他的扭矩需求。這些扭矩需求信號(hào)被輸入處理模塊454內(nèi)并且所述模塊可以確定能夠滿足給定扭矩需求的Ml和M2的可允許扭矩組合/配置的空間。
[0074]模塊456可以隨后找出具有最高效率(或者滿足用于車輛運(yùn)行的某種其他期望量度)的Ml和M2的最佳扭矩組合。這一點(diǎn)可以通過遍歷可允許組合的空間并執(zhí)行某種最小值/最大值的計(jì)算例如遍歷圖4A中可見的效率映射和梯度來實(shí)現(xiàn)。一旦確定找到滿足扭矩需求的Ml和M2的最佳組合，Ml和M2的扭矩需求信號(hào)即可被發(fā)送至相關(guān)控制器以實(shí)現(xiàn)這些相應(yīng)的扭矩需求。
[0075]PMM并聯(lián)模式的實(shí)施例
[0076]在PMM并聯(lián)操作中(如圖3B所示)，離合器104和離合器108均閉合，并且發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)電機(jī)可以全都直接連接至主減速器和車輪。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以通過控制器202控制在其1L上，正如以上所述在PMM串聯(lián)模式中也可以如此控制。
[0077]為了維持電池，電機(jī)/發(fā)電機(jī)106可以被用于在下一個(gè)時(shí)間增量例如60秒內(nèi)加入所需的增量功率以保持電池的SOC，同時(shí)電機(jī)110可以被用于補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)102的功率以提供加速和動(dòng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)102可以直接連接至驅(qū)動(dòng)車輪的主減速器齒輪組，因此在達(dá)到最小閾值速度之前可能不希望實(shí)現(xiàn)該P(yáng)MM并聯(lián)模式。這樣的閾值速度可以設(shè)定為考慮到燃料經(jīng)濟(jì)性和性能以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平滑性之后的折衷。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)車輛及其規(guī)格，用于該模式的閾值速度可以設(shè)定在約30公里/小時(shí)。
[0078]在行駛周期的很多部分當(dāng)中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)102是直接驅(qū)動(dòng)車輪，因此該模式可以比PMM串聯(lián)模式更加機(jī)械高效。但是，在發(fā)動(dòng)機(jī)和主減速器之間沒有變速箱的實(shí)施例中，可能需要對發(fā)動(dòng)機(jī)102調(diào)速以保持期望的驅(qū)動(dòng)扭矩或功率，由此可以使用更多燃料以生成所需動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)車輛并維持電池。在這樣的情況下，PMM串聯(lián)模式和PMM并聯(lián)模式之間可能有燃料效率上的差異?？刂破?02可以通過連續(xù)監(jiān)測兩種模式來確定這種差異。略微調(diào)速發(fā)動(dòng)機(jī)102跟向電池內(nèi)送入能量并隨后取回能量相比也可能更加高效。
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，可能需要根據(jù)一段時(shí)間(例如前60秒)內(nèi)最高效的工作狀態(tài)來設(shè)定從串聯(lián)模式切換到并聯(lián)模式或相反的策略。如果控制器202確定前60秒通過另一種模式可以使用較少的燃料，那么控制器202就可以在下一個(gè)60秒切換模式。為了避免過于頻繁地在各個(gè)模式間變換，可以增加可選的延時(shí)。
[0080]PMM串聯(lián)模式的實(shí)施例
[0081]在PMM串聯(lián)操作中(如圖3C所示)，離合器108處于打開狀態(tài)，并且電機(jī)106可以用作發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生用于電機(jī)的電力并將電池維持在期望的范圍內(nèi)。因此，離合器108可以在打開狀態(tài)下很少使用。這種策略可以允許較少地使用離合器分離軸承。另外，這樣可以傾向于按需要延長壽命以滿足車輛的耐用性要求。
[0082]如果電池已經(jīng)通過驅(qū)動(dòng)車輛消耗至其最小SOC并且車輛處于低速(例如在50公里/小時(shí)以下)，那就可能會(huì)出現(xiàn)這種狀態(tài)。在此情況下，離合器108可以打開并且車輛可以被置入串聯(lián)工作模式或PMM2模式，其中來自PM和發(fā)電機(jī)Ml的功率可以被用于給電池充電以及驅(qū)動(dòng)車輛。功率的劃分可以取決于由PM要求的扭矩和充電策略。還可能需要另外的功率以用于配件負(fù)載等。PM可以在其1L上運(yùn)行以用于在那時(shí)生成所需的總功率。再充電策略可以取決于設(shè)定到控制器202的程序內(nèi)的用于再充電的控制策略。通常，一種可行的策略可以是可能根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的要求在速度最慢時(shí)再充電到SOC的上限。在PMM2或串聯(lián)模式下，車輛速度可以為零到由電機(jī)110保持的最大值。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)110可以基本上像在AEM模式中那樣進(jìn)行控制。PM(例如發(fā)動(dòng)機(jī)102)可以如圖3C所示沿其1L并且在控制器的指令下運(yùn)行以(例如通過閉合離合器104)提供駕駛員要求的功率以及提供維持電池的動(dòng)力源。
[0083]在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)102和電機(jī)106以用合適的功率給電池充電，以在當(dāng)前的行駛周期內(nèi)保持電池內(nèi)的期望S0C。因此，例如由駕駛員/車輛要求的功率在特定的瞬間時(shí)刻可以是50kW，那么IC發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)可以被設(shè)定為生成50kW再加上在根據(jù)先驗(yàn)已知的行駛周期測量值預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)維持電池所需的附加功率增量。
[0084]繼續(xù)本示例，該時(shí)間段可以確定為例如最小1kW以在60秒內(nèi)將電池充電至高SOCo相應(yīng)地發(fā)動(dòng)機(jī)102和電機(jī)/發(fā)電機(jī)106可以設(shè)定在60kW，直至電池達(dá)到預(yù)定的高SOC為止。但是，如果該閾值在期望的時(shí)間段內(nèi)并未達(dá)到，那么在下一個(gè)60秒內(nèi)維持SOC所需的增量功率可以根據(jù)偏差值而增加預(yù)期(例如成比例)的量。用這種方式即自動(dòng)保持S0C，而與駕駛員如何動(dòng)作以及地形或行駛周期怎樣要求無關(guān)。
[0085]在另一個(gè)實(shí)施例中，如果駕駛員要求被控制器202確定為不合理(例如，正如通過控制器從踏板檢測傳感器可以檢測到的那樣，如果駕駛員用力踩加速踏板和用力踩制動(dòng)踏板并且可能具有高循環(huán)頻率)，那么可以向駕駛員發(fā)出指示信號(hào)以告知消耗了比合理預(yù)期更多的燃料。該指示信號(hào)可以是柱狀圖或其他比例視覺指示信號(hào)的形式，表示駕駛員沒有預(yù)見到交通情況并且在浪費(fèi)能源。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器202可以動(dòng)態(tài)地改變加速踏板的設(shè)定以限制瞬間要求的加速速率和功率。這可以被用作車輛所用的經(jīng)濟(jì)模式，并且這種經(jīng)濟(jì)模式可以由駕駛員選擇以有助于節(jié)約燃料。還可以顯示出每公里的燃料消耗差異以使駕駛員能夠通過這樣的選擇實(shí)時(shí)看到燃料消耗的差異。
[0086]另外的動(dòng)態(tài)工作模式選擇/控制
[0087]如上所述，AEM是一種用于裝有兩臺(tái)或多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的純EV或例如圖1和圖2所示的插電式混合動(dòng)力車(PHEV)的可行工作模式。對于PHEV，可行的工作模式數(shù)量應(yīng)該會(huì)由于有機(jī)會(huì)使用氣體發(fā)動(dòng)機(jī)或其他的ICE提供驅(qū)動(dòng)功率而增加。圖5A和圖5B是如本文所述各種車輛的可允許工作模式空間的兩個(gè)實(shí)施例。圖5A示出了充電狀態(tài)(SOC)與車速坐標(biāo)網(wǎng)格500上的工作模式空間。正如可以看到的那樣，如果基本上SOC足夠高，那么車輛就傾向于更多地使用存儲(chǔ)在電池內(nèi)的電能(而不是其他的動(dòng)力、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)等)。
[0088]這可以用坐標(biāo)網(wǎng)格500左側(cè)的示范性柱狀圖示出。正如可以看到的那樣，如果系統(tǒng)指示SOC為高(也就是大于或等于“soc_高”閾值)，那么系統(tǒng)就可以傾向于在“電量消耗”模式下工作。在該模式中，系統(tǒng)可以優(yōu)先以AEM 502運(yùn)行(但是可以針對本文所述的不同情況以串聯(lián)、并聯(lián)或某種其他的工作模式運(yùn)行)?？蛇x地，如果系統(tǒng)指示SOC為低(也就是小于“S0C_高”閾值)，那么系統(tǒng)就可以傾向于在“電量保持”模式下工作。在該模式中，系統(tǒng)可以優(yōu)先以并聯(lián)混合動(dòng)力模式504、串聯(lián)混合動(dòng)力模式506或某種組合模式運(yùn)行(但是可以針對不同情況以AEM運(yùn)行有限的時(shí)間段)。
[0089]應(yīng)該意識(shí)到對于優(yōu)先以電量消耗工作模式運(yùn)行的車輛，SOC基本上大于或等于作為第一閾值的該soc_高閾值。另外，對于優(yōu)先以電量保持工作模式運(yùn)行的車輛，SOC可以小于或等于作為第二閾值的30(:_高閾值。所述第一閾值和第二閾值可以是基本相同的閾值(也就是soc_高)。但是，在另一些實(shí)施例中，所述第一閾值和第二閾值可以是不同的SOC值。從減少在車輛所用工作模式之間切換的角度看可能需要這樣做。在另一些實(shí)施例中，第一閾值和第二閾值可以跟車速或其他的車輛狀態(tài)(例如電池的健康狀態(tài)、駕駛員要求等)以及電池的SOC函數(shù)地相關(guān)。
[0090]另外，可以看到在SOC充分低的某個(gè)點(diǎn)，系統(tǒng)可以在AEM 502和并聯(lián)混合動(dòng)力模式504之間切換。在更低的SOC點(diǎn)，系統(tǒng)可以在串聯(lián)混合動(dòng)力模式506和并聯(lián)混合動(dòng)力模式504之間動(dòng)態(tài)切換。如圖5A所示，切換可以根據(jù)車速并且還可以根據(jù)SOC來進(jìn)行。其他的切換條件也是可行的。例如，切換模式也可以取決于駕駛員的扭矩要求、交通模式、電池的健康狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)軸的速度等。
[0091]圖5B是可供用于適當(dāng)車輛的工作模式可行空間(550)的另一個(gè)實(shí)施例。正如可以看到的那樣，空間550可以在低速/充分高的SOC下以AEM和串聯(lián)模式552的組合運(yùn)行。在較高的速度下，系統(tǒng)可以切換到串聯(lián)和并聯(lián)模式554的組合。在足夠高的速度下，系統(tǒng)可以優(yōu)先以并聯(lián)模式556運(yùn)行。
[0092]正如還能看到的那樣，可以有確定“最小S0C”區(qū)域558的包絡(luò)曲線560，在該線以下系統(tǒng)可以用發(fā)動(dòng)機(jī)啟用且系統(tǒng)試圖向電池中回加能量的模式運(yùn)行。這可以限制由系統(tǒng)控制器進(jìn)行的各模式之間的切換量。在最小SOC線以上，可以有在“電量保持”區(qū)域和“電量消耗”模式之間加以區(qū)分的另一條包絡(luò)曲線562。在電量保持區(qū)域，系統(tǒng)可以傾向于選擇增加和/或保存電池內(nèi)能量的模式。在電量消耗模式中，系統(tǒng)可以傾向于選擇跟車載液體燃料相比優(yōu)先使用電池內(nèi)能量的模式。
[0093]還可以看到系統(tǒng)能夠可選地隨著速度增加而向上提高包絡(luò)曲線。因此，在較高的速度下，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)包絡(luò)曲線以傾向于在更高的SOC級別進(jìn)行模式切換。這可以被用于補(bǔ)償在較高車速下較快的能量使用速率。
[0094]—個(gè)實(shí)施例
[0095]圖6是實(shí)現(xiàn)在所公開的工作模式之間動(dòng)態(tài)切換的一個(gè)可行的流程圖實(shí)施例。應(yīng)該意識(shí)到還有其他可行的例如用于前面圖5A和5B的控制算法實(shí)施方式，并且本申請涵蓋了所有這些適用的控制算法。
[0096]在602，系統(tǒng)和/或控制器可以如前所述讀取來自傳感器等的包括S0C、S0H、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在內(nèi)的所有系統(tǒng)輸入。在604，控制器可以就SOC是否處于足夠高的等級(例如50050(:_高)做出判定。如果答案為是，那么系統(tǒng)/控制器可以選擇AEM 614(或者如果需要的話可以選擇高牽引力電動(dòng)模式)。如果答案為否，那么可以在606就發(fā)動(dòng)機(jī)是否具有足夠高的溫度做出判定。如果答案為是，那么系統(tǒng)/控制器可以選擇串聯(lián)混合動(dòng)力模式616。如果答案為否，那么可以就SOC是否高于最小50(:(50050(:_低)做出判定，并且還可以臨時(shí)性地以PMM2或串聯(lián)模式來運(yùn)行車輛以將發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)至其工作范圍。如果答案為是，那么可以在612就車速是否高于某一閾值做出判定。如果答案為是，那么系統(tǒng)/控制器可以在618選擇AEM。如果答案為否，那么系統(tǒng)/控制器可以選擇并聯(lián)混合動(dòng)力模式620。
[0097]如果在608的判定表明SOC并未大于或等于閾值的等級，那么可以在610進(jìn)行另一種判定以確定車速是否高于某一閾值。如果答案為是，那么系統(tǒng)/控制器可以選擇并聯(lián)混合動(dòng)力模式622。如果答案為否，那么系統(tǒng)/控制器可以選擇串聯(lián)混合動(dòng)力模式624。
[0098]應(yīng)該意識(shí)到用于各種狀態(tài)(例如S0C、車速)的閾值自身可以根據(jù)車輛的狀態(tài)變化而改變。
[0099]動(dòng)態(tài)操作/模式轉(zhuǎn)換
[0100]圖7和圖8示出了如本文所述控制算法中動(dòng)態(tài)操作的兩個(gè)示例。圖7用兩張圖示出了一種示范性的行駛周期。上面的圖示出了電機(jī)1、電機(jī)2和發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)時(shí)間片段上的轉(zhuǎn)速。下面的圖示出了相同時(shí)間片段上(跟驅(qū)動(dòng)軸的RPM相關(guān)聯(lián))的車速。上面的圖示出了一個(gè)控制算法實(shí)施例如何根據(jù)行駛周期來匹配和切換車輛的工作模式。
[0101]在702，在從零到約440秒的時(shí)間片段期間，可以看到控制器為車輛選擇了并聯(lián)模式。在這段時(shí)間期間，電機(jī)1、電機(jī)2和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是匹配的，原因是他們都在同一根驅(qū)動(dòng)軸上運(yùn)行，此時(shí)兩個(gè)離合器都閉合。在點(diǎn)704，系統(tǒng)/控制器檢測到用戶命令車輛停車。但是，考慮到SOC或其他適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，可能需要系統(tǒng)/控制器在440秒到480秒的時(shí)間之間切換到串聯(lián)模式。
[0102]此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)I可以跟電機(jī)2分離。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)I可以繼續(xù)沿曲線708運(yùn)行以生成要送回到電池的電能。與此同時(shí)，電機(jī)2可以繼續(xù)沿曲線706運(yùn)行以使車輛停車或靠慣性滑行。大約在470秒的時(shí)間，可以看到用戶命令車輛加速，并且電機(jī)2響應(yīng)以使車輛提速。PM(例如發(fā)動(dòng)機(jī)102)和電機(jī)I可以沿其1L運(yùn)行以為電機(jī)2提供動(dòng)力以及提供用于維持電池的附加動(dòng)力。
[0103]在點(diǎn)710，可以看到需要讓系統(tǒng)/控制器在480秒左右切換到并聯(lián)模式。在此情況下，需要接合離合器108以使發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)I跟驅(qū)動(dòng)軸的其余部分接合從而直接向車輪提供動(dòng)力。此時(shí)需要讓驅(qū)動(dòng)軸脫離電機(jī)I的速度基本上跟驅(qū)動(dòng)軸在電機(jī)2處的啟動(dòng)速度相匹配。因此，例如為了平滑轉(zhuǎn)換，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)I的轉(zhuǎn)速減慢到基本匹配的程度并且離合器108閉合。對于圖7中的其余部分，可以看到系統(tǒng)/控制器以類似的方式操作和切換車輛的工作模式。
[0104]圖8是類似于圖7的示范性行駛周期圖。在圖8中，系統(tǒng)/控制器主要在AEM(EV)模式和并聯(lián)模式之間切換。正如在802可以看到的那樣，車輛以并聯(lián)模式運(yùn)行并且電機(jī)1、電機(jī)2和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是匹配的，原因是他們都接合在主驅(qū)動(dòng)軸上。在點(diǎn)804，系統(tǒng)/控制器大約在1277秒從并聯(lián)模式切換到AEM模式。正如可以看到的那樣，離合器108打開并且發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)I變?yōu)榱闼俣?也就是停機(jī))。在此過程中，電機(jī)I可以是主動(dòng)扭矩或轉(zhuǎn)速控制以降低發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)的振動(dòng)。
[0105]車輛可以由電機(jī)2驅(qū)動(dòng)，并且大約在1290到1296秒，系統(tǒng)/控制器檢測狀態(tài)(例如由用戶要求的扭矩)以確保切換到并聯(lián)模式。在點(diǎn)808，可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)由電機(jī)I啟動(dòng)，此時(shí)離合器104閉合且離合器108打開。此時(shí)，(由于電機(jī)I已從驅(qū)動(dòng)軸脫離，因此)可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)I此時(shí)的轉(zhuǎn)速以跟電機(jī)2(或驅(qū)動(dòng)軸)的轉(zhuǎn)速匹配。在轉(zhuǎn)速同步時(shí)，離合器108閉合并且發(fā)動(dòng)機(jī)可供用于向驅(qū)動(dòng)軸提供扭矩，其中對驅(qū)動(dòng)軸基本上沒有或者只有很少的扭矩干擾。
[0106]另一個(gè)實(shí)施例
[0107]為了控制如圖7和圖8所示的模式轉(zhuǎn)換，控制器可以擁有用于確定模式動(dòng)作和轉(zhuǎn)換的算法。在圖9所示的一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以具有定義混合動(dòng)力系統(tǒng)“永久狀態(tài)(或模式)”例如全電動(dòng)模式904、串聯(lián)混合動(dòng)力模式906、并聯(lián)混合動(dòng)力模式908和故障模式910的狀態(tài)機(jī)器。動(dòng)力系統(tǒng)通常以這些永久模式中的一種運(yùn)行，直至檢測到和/或滿足模式轉(zhuǎn)換觸發(fā)條件為止。從源模式到目標(biāo)模式的轉(zhuǎn)換觸發(fā)條件可以根據(jù)例如圖5A，5B或圖6中的高級策略進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)永久模式之前，動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)入過渡模式例如AEM-PMM2過渡模式912、PMM1-PMM2過渡模式914和AEM-PMMl過渡模式916。過渡模式是一種臨時(shí)性模式，在臨時(shí)性模式中，動(dòng)力系統(tǒng)可以被控制或設(shè)置用于支持過渡到目標(biāo)模式的操作。只能在完成了基于故障和診斷的校驗(yàn)之后并且新的動(dòng)力系統(tǒng)模式請求得到滿足之后才允許轉(zhuǎn)換。例如，圖7中的點(diǎn)704和點(diǎn)710對應(yīng)于并聯(lián)-串聯(lián)(PMM1-PMM2)過渡模式1014。圖8中的點(diǎn)804和點(diǎn)808對應(yīng)于圖9中的全電動(dòng)-并聯(lián)(AEM-PMMl)過渡模式916。
[0108]容錯(cuò)策略
[0109]在每一種動(dòng)力系統(tǒng)的模式中都可以實(shí)現(xiàn)故障算法，實(shí)施用于在車輛以該模式運(yùn)行時(shí)檢測是否發(fā)生了故障。圖9是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)處理的控制算法/狀態(tài)圖的一個(gè)實(shí)施例。在檢測到系統(tǒng)故障時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)就轉(zhuǎn)換到故障模式910以用安全的方式繼續(xù)運(yùn)行車輛。故障模式可以迫使動(dòng)力系統(tǒng)以降低的等級工作例如減小電機(jī)扭矩。在某些情況下，如果故障嚴(yán)重性較高并且不允許車輛行駛，那故障模式可以迫使動(dòng)力系統(tǒng)完全停止工作。在故障狀態(tài)解除后，可允許動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)換回到適當(dāng)?shù)挠谰媚Ｊ?904，906和908)。一種可行的容錯(cuò)設(shè)計(jì)是如果系統(tǒng)在過渡模式(912，914或916)運(yùn)行并且進(jìn)入目標(biāo)模式前的過渡時(shí)間由于部件老化而超過預(yù)定的閾值，那么系統(tǒng)狀態(tài)就轉(zhuǎn)移至故障模式910。系統(tǒng)可以根據(jù)故障的嚴(yán)重性而保持在故障模式或者轉(zhuǎn)換回到源模式。
[0110]應(yīng)該意識(shí)到也可以存在其他使系統(tǒng)呈現(xiàn)為故障模式處理的情況。以下是另一些這樣的情況/故障的示例:
[0111]故障示例1:如果電機(jī)溫度傳感器反饋不正常(例如超出范圍的故障)，那系統(tǒng)就可以進(jìn)入故障模式操作910。在該模式中，電機(jī)扭矩可以明顯減小并且可以向駕駛員發(fā)出警報(bào)。
[0112]故障示例2:在串聯(lián)模式(PMM2) 906中，如果系統(tǒng)檢測到電機(jī)I (例如由于電機(jī)I故障或發(fā)動(dòng)機(jī)故障而)未在發(fā)電，那就可以終止串聯(lián)模式并且可以進(jìn)入故障模式。故障模式可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)并僅通過電機(jī)2電驅(qū)動(dòng)來運(yùn)行車輛。如果故障狀態(tài)得到解除，那就可以允許系統(tǒng)恢復(fù)全電動(dòng)模式904來正常運(yùn)行。
[0113]故障示例3:如果(例如由于傳感器故障而)無法從傳感器確認(rèn)離合器位置，那么系統(tǒng)可以進(jìn)入故障模式910。在故障模式中只能使用電機(jī)2來驅(qū)動(dòng)車輛。不允許任何的離合器致動(dòng)。
[0114]高級電池管理實(shí)施例
[0115]在本申請的另一種應(yīng)用中，可能需要加入適當(dāng)?shù)碾姵毓芾硪蕴岣唠姵氐膲勖托阅?。盡管由電池生產(chǎn)商提供的大多數(shù)電池通常都包括電池管理系統(tǒng)(BMS) 119A，但是這些BMS并不能充分和/或最優(yōu)地管理用于HEV/PHEV的車用電池。因此，典型的BMS可以向較高等級的控制器(例如控制器202)提供信息并且依靠該控制器來進(jìn)一步控制次級因素例如高效使用電能和維護(hù)正確的電池使用。這樣的附加控制系統(tǒng)-電池監(jiān)測和維護(hù)系統(tǒng)(BMMS)可以由圖1所示的控制器202實(shí)現(xiàn)。
[0116]在根據(jù)本申請的原理實(shí)現(xiàn)的一個(gè)BMMS實(shí)施例中，當(dāng)使電池組放電以生成車輛和駕駛員要求的動(dòng)力時(shí)，為了促進(jìn)電池的健康使用以延長電池壽命，可能期望在以AEM或PMM(例如PMMl和/或PMM2)模式驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)提供動(dòng)力從而最大化電能的使用。如果電池系統(tǒng)對可用的功率和/或電流有限制(正如考慮電池SOC的BMMS可以確定的那樣)，那么可以通過BMMS (和/或控制器202)來考慮溫度和溫度分布、電池年限以及其他參數(shù)。BMMS和/或控制器202可以限制功率和/或電流性能以使電池免受突發(fā)的不利沖擊。這樣的不利沖擊例如可以在車輛啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。在此情況下，控制器202可以主動(dòng)控制電池的電流輸出并由此控制電機(jī)輸出。在本實(shí)施例中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)與如果沒有施加這樣的限制而達(dá)到的性能相比降低的性能。但是，這種性能限制可以在以AEM或PMM模式驅(qū)動(dòng)的車輛中轉(zhuǎn)化為更長的電池壽命和更大的電力范圍。
[0117]已知所有的電池都有內(nèi)阻，電池組內(nèi)的內(nèi)阻損失會(huì)導(dǎo)致電池組發(fā)熱。但是這種損失正比于I2XR,其中I是電池的電流并且R是電池的瞬間內(nèi)阻。這種電池內(nèi)阻傾向于根據(jù)電池類型、S0C、溫度、使用年限等變化。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，BMMS可以根據(jù)電池的健康狀態(tài)(SOH)、充電狀態(tài)(SOC)、溫度和其他因素來調(diào)節(jié)電池組的放電，正如可能為了影響電池組的壽命所需要做到的那樣。
[0118]另外，在通過車輛的主PM(例如發(fā)動(dòng)機(jī)102、燃料電池)或其他發(fā)電設(shè)備或再生制動(dòng)期間車輛的動(dòng)能給車內(nèi)的電池再充電時(shí)，BMMS和/或控制器202可以確定要滿足維持傳動(dòng)系統(tǒng)能量需求所需功率的最大電流并且用足以補(bǔ)充由指定駕駛事件消耗的電量的最小的電流給電池組充電。這樣的駕駛事件可以在指定的時(shí)間段例如在過去的“X”秒內(nèi)發(fā)生，其中X可以是駕駛事件例如擁擠的城市道路或山路行駛的函數(shù)。這種再充電的電流限制也可以通過駕駛員的駕駛特性以及車輛的環(huán)境條件例如交通狀況、環(huán)境溫度等來確定。
[0119]在一個(gè)實(shí)施例中，控制程序可以集成到BMMS控制器內(nèi)。圖10是高級電池管理控制策略的一個(gè)實(shí)施例。圖10示出了 SOC與車速的坐標(biāo)網(wǎng)格并且其中示出了導(dǎo)致瞬時(shí)放電的示范性行駛周期和速度曲線1006。平均放電和速度曲線1008由曲線1006得出并且繪制在其旁邊。
[0120]其該行駛周期被管理和/或控制在兩個(gè)SOC值也就是最大SOC截止包絡(luò)曲線1002和最小SOC截止包絡(luò)曲線1004之間。僅僅是為了說明，曲線1002和1004被圖示為直線，但是應(yīng)該理解其他的包絡(luò)曲線也是可行的。圖10示出了在給電池放電時(shí)(也就是在從充電上限狀態(tài)轉(zhuǎn)向充電下限狀態(tài)線時(shí))平均車速較低并且在給電池充電時(shí)車速較高。并非總是這樣的情況，但是可以用于區(qū)分從電池獲取能量以及將能量充回到電池內(nèi)。這些狀態(tài)例如可以約為同樣的速度。速度的劃分是為了闡明概念。軌跡線示出了隨著電池的充電和放電以及車速的變化。綠線是放電或充電的平均軌跡。應(yīng)該注意到放電軌跡在時(shí)間上可以比充電短，原因是可能需要盡可能慢地充電以顯著提高充電效率以及減少電池發(fā)熱和增強(qiáng)電池的健康。充電時(shí)間可以通過BMMS最大化。圖10進(jìn)一步示出了閾值可以是車速的函數(shù)，原因在于驅(qū)動(dòng)車輛所需的能量就是車速的函數(shù)。
[0121]SOC上限閾值1002和SOC下限閾值1004可以是直線或曲線，它們可以是車速和其他參數(shù)的函數(shù)。目前，混合動(dòng)力車傾向于獨(dú)立于速度地保持電池的高SOC和低S0C。在一個(gè)實(shí)施例中，BMMS實(shí)現(xiàn)這些閾值之間的曲線或其他的依賴關(guān)系。在另一個(gè)實(shí)施例中，BMMS可以實(shí)現(xiàn)⑴高SOC閾值和車速之間以及⑵低SOC閾值和車速間的不同關(guān)系之間的曲線或其他的依賴關(guān)系。這些關(guān)系可以通過車輛和電池組的需求確定。曲線針對車輛的行程和電池規(guī)格的組合可以有所不同并且還可以取決于應(yīng)用以及可能的駕駛員指令。
[0122]基于駕駛員特征的實(shí)施例
[0123]駕駛員需求可以通過駕駛員對加速踏板和制動(dòng)踏板的動(dòng)作來估量。期望的是采集這些信息以反饋到BMMS內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，這可以通過測量平均的加速和制動(dòng)踏板動(dòng)作以及這些踏板位置的第二力矩以判斷動(dòng)作的偏移和頻率來完成。該數(shù)據(jù)可以被用于確定駕駛員的進(jìn)取性。由于驅(qū)動(dòng)特定車速曲線所需的能量傾向于跟駕駛員的動(dòng)作成正比，因此該統(tǒng)計(jì)信息可以被用于判斷每一段指定車輛行駛距離的能量消耗或車輛的能效。
[0124]這些信息可以跟“標(biāo)準(zhǔn)”或可控的測試條件相比較，并且在一個(gè)實(shí)施例中可以向駕駛員顯示具有時(shí)間歷史記錄的指示內(nèi)容以提供關(guān)于更加合適的駕駛方式的駕駛員反饋?？尚械母倪M(jìn)指示可以提供給駕駛員以鼓勵(lì)他最小化加速和制動(dòng)踏板的變化，由此減少電力消耗并提高電力行程和車輛效率。
[0125]另外，這些信息可以被用于設(shè)定變化范圍以及電池組平均的充電狀態(tài)(SOC)。在一個(gè)實(shí)施例中，加速踏板和制動(dòng)踏板使用得越激烈和越頻繁，最小SOC閾值就可以設(shè)定得越高，目的是為了避免電池SOC在行駛期間變得過低。這樣做是因?yàn)樾枰獫M足道路或其他超載狀態(tài)的要求以允許電池SOC暫時(shí)減小到下限邊界以外。在一個(gè)這樣的示例中，如果加速踏板被踩到極限超過第一時(shí)間段(例如5秒等)，例如意味著駕駛員在該時(shí)間段持續(xù)要求高功率并且因此可能需要認(rèn)真操作以要求車輛的全功率，那就可以允許跨越下限邊界。超過該第一時(shí)間段，功率可以通過并不危及安全但是保護(hù)電池的降級策略減小，正如將要參照本文中的圖11所討論的那樣。
[0126]在另一個(gè)實(shí)施例中，BMMS還可以被用于在從AEM模式(例如電量消耗)改變?yōu)榇?lián)或并聯(lián)PMM(例如電量保持)或相反時(shí)通知系統(tǒng)。由于平均車速可以是隨著時(shí)間流逝所用能量的決定性因素，因此該信息結(jié)合加速踏板要求就可以確定所用的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用速度以及加速踏板和制動(dòng)踏板要求作為輸入，能夠?qū)⑵溆糜诖_定在特定時(shí)間段內(nèi)所需的功率和所需的能量，前提是假設(shè)未來的動(dòng)作在道路負(fù)荷和駕駛員行為方面具有相同的統(tǒng)計(jì)特征。
[0127]通過這些信息就可以預(yù)測或估計(jì)未來的時(shí)間段(例如下一個(gè)十(10)秒等)可能是什么情況。一種策略可以是使用跟前十(10)秒或任意合適的時(shí)間段相同的最大功率和能量。應(yīng)該意識(shí)到也可以使用其他的策略。例如，預(yù)測時(shí)間和數(shù)據(jù)收集時(shí)間無需相同。一旦確定了充電電流的預(yù)測值，隨即就可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的功率水平。如果該電流水平對于(通過電池的溫度、充電狀態(tài)、健康狀態(tài)等確定的)電池當(dāng)前狀態(tài)來說過高，那么就可以通過車輛控制器來限制車輛的性能。在純EV的情況下，僅通過電池組驅(qū)動(dòng)的所有車輛都可以在某種情況下具有受限的性能。BMMS可以提前限制性能以保護(hù)電池并且為僅用電池提供最長的預(yù)期行程。
[0128]—個(gè)實(shí)施例
[0129]圖11示出了根據(jù)本申請的原理得到的動(dòng)態(tài)BMMS控制策略的一個(gè)實(shí)施例。
[0130]圖11是車速和SOC的映射關(guān)系。正如可以看到的那樣，BMMS模塊可以在用于高SOC或低SOC閾值的若干條曲線中進(jìn)行動(dòng)態(tài)選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，BMMS可以根據(jù)電池需求而不是車速需求來設(shè)定這樣的充電和放電限制。駕駛員可能無法辨別這些差異，但是電池能夠得到更好的保護(hù)。
[0131]在圖11的這一圖的底部可以有可選的適當(dāng)?shù)某渥阕钚≡试SS0C，低于該值則BMMS不允許電池耗盡。如果在BMMS內(nèi)包括有該值，那么可以通過多種因素例如電池規(guī)格、質(zhì)保因素等來加以確定。其他可以實(shí)現(xiàn)的曲線有:用于電量保持的高SOC閾值(1108)、用于加速和/或制動(dòng)動(dòng)作大幅變化的低SOC (1106)、用于平均加速和/或制動(dòng)動(dòng)作的低SOC (1104)以及用于加速和/或制動(dòng)動(dòng)作小幅變化的低S0C(1102)。如上所述，這些曲線可以根據(jù)駕駛員的加速和/或制動(dòng)動(dòng)作以及任何可識(shí)別的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息(例如1110)來進(jìn)行選擇。
[0132]BMMS可以確定AEM模式中的低速行進(jìn)可以消耗電池到最小SOC邊界，并且隨后動(dòng)力系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)該切換至PMM或者串聯(lián)或并聯(lián)模式。為了確定用于指定車速、駕駛員動(dòng)作的適當(dāng)S0C，可以測量和/或計(jì)算速度的平均和標(biāo)準(zhǔn)分布。在一個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)將低SOC設(shè)定的盡量小。例如，如果平均車速低于某一速度(例如30公里/小時(shí))并且速度變化也較小，那么SOC可以設(shè)定為由電池耐用性以及計(jì)劃的車輛瞬時(shí)功率和能量考量所允許的這一最小值。但是如果速度變化過快表明緊急停車和開始通行的情況，那么低SOC邊界應(yīng)該設(shè)定為較高的值以允許在較長的時(shí)間段內(nèi)使用更高的功率。這種情況例如可能在交通流量大的道路行駛中出現(xiàn)。
[0133]當(dāng)車輛處于電量保持或者串聯(lián)或并聯(lián)模式中的PMM狀態(tài)時(shí)，充電速率可以設(shè)定為通過上述的車輛狀態(tài)和電池特性確定的最小值。如上所述，該充電速率可以取決于車輛動(dòng)作和駕駛員動(dòng)作。統(tǒng)計(jì)信息可以被用于確定用于電池組的充電速率以及平均SOC和ASOC?？赡苄枰鶕?jù)車速設(shè)定最大SOC線和最小SOC線以及額定SOC或中間S0C。然后根據(jù)行駛統(tǒng)計(jì)信息，高SOC線和低SOC線即可通過統(tǒng)計(jì)信息被修改得更窄。這種縮窄可以導(dǎo)致更好地維護(hù)電池和在較短的行程內(nèi)激勵(lì)電池以由此延長壽命。
[0134]—個(gè)示例
[0135]圖12將一個(gè)示范性行駛周期以及電池的SOC控制作為車速和時(shí)間的函數(shù)示出。圖12有助于介紹BMMS控制和模式切換。在此示出的車輛模式是AEM(或電量消耗)，其中電池可以通過制動(dòng)車輛而重新發(fā)電。圖12還示出了串聯(lián)或并聯(lián)的PMM電量保持模式。
[0136]正如可以看到的那樣，BMMS可以可選地設(shè)定被示出用于避免電池?fù)p壞或保護(hù)保修義務(wù)的最小SOC底面(1202)。
[0137]圖12示出了電池充電狀態(tài)S0C、車速和時(shí)間的圖。曲線1208示出了這一示范性行駛周期。曲線1208從停止點(diǎn)(車速=O)并且以高SOC開始。由于車輛以AEM模式行駛，因此電池被示出為正在消耗。車輛沿AEM模式中的黑線行駛，直至電池SOC達(dá)到A點(diǎn)的高SOC平面(1206)為止。此時(shí)，車輛可以保持在AEM模式或者變?yōu)镻MM模式，但是電池可以繼續(xù)消耗至B點(diǎn)的低SOC平面(1204) ο
[0138]在B點(diǎn)，車輛可以切換至PMM并且電池可以進(jìn)行充電，直至SOC在C點(diǎn)再次達(dá)到高SOC平面為止。電池可以再次消耗同時(shí)以PMM模式或AEM模式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在車輛處于山路或連續(xù)高負(fù)載狀態(tài)(例如拉動(dòng)拖車)的情況下，SOC就可能會(huì)降至低SOC平面以下。這可能是為了保持性能或出于安全原因所需要的。但是對于這種高性能要求，電池可以繼續(xù)放電直至達(dá)到最小SOC平面(1202)為止，電池不允許降至該平面以下。
[0139]在一個(gè)實(shí)施例中，車輛控制器可以隨后警告駕駛員他不能再繼續(xù)以這種性能等級駕駛并且開始限制性能以保護(hù)電池。隨著功率可能減小車輛可以減速以保護(hù)電池。功率的減小可以在達(dá)到SOC底面之前開始，以通過將可用功率逐漸減小某一數(shù)值例如每10秒減小約5%來警告駕駛員正在接近底面。
[0140]圖12還有助于示出高S0C、低SOC和底面這三個(gè)平面之間的關(guān)系。在一種應(yīng)用中，BMMS策略可以用于實(shí)現(xiàn)最小的燃料消耗，并且在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以減至最小尺寸以保持恒速在平路上行進(jìn)。電池可以不必考慮道路或道路負(fù)荷的微小變化，直至達(dá)到底面為止，并且可以減小車輛的輸出功率和車輛的動(dòng)力性能。如果有變速箱的話，車輛的扭矩性能就可以通過變速箱切換至更高的減速檔位或更低的齒輪而被保持。
[0141]在另一個(gè)實(shí)施例中，“混合動(dòng)力度”或發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)/電池組的相對尺寸可以確定潛在的最小SOC和△ S0C。例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)被最小化而車輛的平均功率要求高且變化幅度大，那么最小SOC就應(yīng)該設(shè)定得比較高，原因是電池和電機(jī)可能需要頻繁地從發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充動(dòng)力不足。如果發(fā)動(dòng)機(jī)或原動(dòng)機(jī)較大，那么SOC可以設(shè)定得比較低以用于更長的全電動(dòng)行程(AER)，但是車輛在電量保持模式下的高速公路燃料經(jīng)濟(jì)性可能會(huì)由于發(fā)動(dòng)機(jī)較大而變得較低并且因此發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率也較低。
[0142]在一個(gè)實(shí)施例中，車輛可以被設(shè)計(jì)為使得在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該足夠大以在平路或接近平整的道路上帶動(dòng)設(shè)定的滿負(fù)荷。在出現(xiàn)連續(xù)高負(fù)載的可能性例如山路行駛或帶動(dòng)拖車時(shí)，平均SOC和Δ SOC也應(yīng)該比較大或者動(dòng)態(tài)地增加。原動(dòng)機(jī)功率必須足夠大以滿足所需速度下的負(fù)載以及用于長時(shí)間或穩(wěn)定狀態(tài)的特定負(fù)載和坡度工況。發(fā)動(dòng)機(jī)可以進(jìn)一步減小，但是相應(yīng)地針對特定的負(fù)載可能就無法長時(shí)間保持速度。因此必須在混合動(dòng)力度和在平路或最小坡度的路上保持速度的能力之間進(jìn)行折衷。
[0143]例如，車輛的最高速度可以通過原動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率以及電池功率之和來確定。但是這一速度能夠保持多長時(shí)間可以通過電池組的規(guī)格來確定。在電池組消耗至由車輛控制器的電池程序確定的最小SOC之后，速度就要逐漸減小至能夠由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)維持的速度。因此混合動(dòng)力度就會(huì)受限于所保持的車輛速度。
[0144]混合動(dòng)力度也可以被用于確定電池規(guī)格和電機(jī)尺寸。但是最小成本可以通過最小的電池尺寸和功率來確定。最優(yōu)的電池容量(千瓦時(shí))和功率(千瓦)可以被確定用于滿足性能要求和成本目標(biāo)。作為行駛預(yù)期、燃料經(jīng)濟(jì)性預(yù)期和加速性能規(guī)格函數(shù)的優(yōu)化算法可以被確定用于最小化車輛成本和石油能耗。跟混合動(dòng)力度無關(guān)地在標(biāo)準(zhǔn)車輛上節(jié)約40%燃料的退稅額可以是能夠確定所需發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的總體規(guī)則。
[0145]上述車輛控制策略可以實(shí)現(xiàn)以最大化車輛的混合動(dòng)力度D0H，而且還能保護(hù)電池避免進(jìn)入其壽命和性能可能受影響而低于電池生產(chǎn)商預(yù)期的區(qū)域。
[0146]一般而言，PHEV可以用于取代化石燃料并且用于實(shí)現(xiàn)可再生能量的利用。以后還可能需要使用更大的能夠有更長AEM行程的電池組。因此，利用來自本地太陽和風(fēng)的可再生能源的利用可以集成到高DOH車內(nèi)。
[0147]這種概念可以允許高DOH車取代大部分化石燃料同時(shí)仍能通過電池組保持性能。該性能可能無法保持太長時(shí)間，但是時(shí)長仍足以滿足用戶超過90%的駕駛需求。性能下降至低SOC平面以下并且達(dá)到性能可能削減的最底層的少數(shù)情況應(yīng)該基于車輛的規(guī)格盡量少。如果達(dá)到底層的頻率頻繁并且駕駛員和擁有者需要更多性能，那么PHEV可以為此而裝備更大的發(fā)動(dòng)機(jī)。對于PHEV生產(chǎn)商來說，可以提供多種車輛的變型，例如具有3種或更多種發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸。還可能需要對同一輛車提供3種或更多種的DOH配置。應(yīng)該注意到電池管理可以將DOH跟架構(gòu)一起考慮，原因是它們都能影響到BMMS的穩(wěn)健性。
[0148]以上介紹的內(nèi)容包括本主題實(shí)用新型的多個(gè)示例。為了介紹要求保護(hù)的主題內(nèi)容而介紹部件的每一種可能組合當(dāng)然是不可能的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到本主題實(shí)用新型中很多進(jìn)一步的排列組合都是可行的。因此，應(yīng)該認(rèn)定要求保護(hù)的主題內(nèi)容包含所有這些落入所附權(quán)利要求實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)的可選方案、修改和變形。
[0149]具體地并且關(guān)于通過上述部件、設(shè)備、電路、系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)的各種功能，除非另有說明，否則用于介紹這些部件的術(shù)語(包括對“手段”的引用)應(yīng)該理解為對應(yīng)于執(zhí)行所述部件具體功能(例如功能等價(jià))的任何部件，即使結(jié)構(gòu)上跟公開的結(jié)構(gòu)并不等同，只要執(zhí)行了要求保護(hù)的主題內(nèi)容的示范性應(yīng)用在本文中所示的功能即可。在這方面，還應(yīng)該意識(shí)到本實(shí)用新型包括一種系統(tǒng)以及具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)，用于執(zhí)行要求保護(hù)的主題內(nèi)容中各種動(dòng)作和/或事件。
[0150]另外，盡管可能已經(jīng)參照若干種實(shí)施方式中的僅僅一種公開了本主題實(shí)用新型的某一特定特征，但是這樣的特征也可以針對任何指定或特定的應(yīng)用根據(jù)需要和有利地跟另一些實(shí)施方式中的一種或多種其他的特征相結(jié)合。而且，就【具體實(shí)施方式】或權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包含”和“內(nèi)含”及其變形來說，這些術(shù)語應(yīng)理解為以類似于術(shù)語“包括”的方式而包含在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制混合動(dòng)力車(HEV)所用動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)，所述動(dòng)力系統(tǒng)包括:原動(dòng)機(jī)；電機(jī)-發(fā)電機(jī)，所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)通過第一離合器機(jī)械連接至所述原動(dòng)機(jī)；電機(jī)，所述電機(jī)通過第二離合器機(jī)械連接至所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)；電池，所述電池電連接至所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)和所述電機(jī)，所述電池能夠?yàn)樗鲭姍C(jī)-發(fā)電機(jī)和所述電機(jī)提供電能；所述系統(tǒng)包括: 一套傳感器，所述傳感器包括一種分組中的一種，所述分組包括:SOC傳感器、車輛速度傳感器、溫度傳感器、離合傳感器、電機(jī)傳感器、電機(jī)-發(fā)電機(jī)傳感器、制動(dòng)踏板傳感器和加速踏板傳感器； 第一離合致動(dòng)器，所述第一離合致動(dòng)器能夠致動(dòng)所述第一離合器； 第二離合致動(dòng)器，所述第二離合致動(dòng)器能夠致動(dòng)所述第二離合器；以及 至少一個(gè)控制器，所述控制器能夠使所述第一離合制動(dòng)器和第二離合制動(dòng)器工作/不工作，以根據(jù)所述傳感器的輸出選擇車輛的相應(yīng)的工作模式。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括:主減速器，所述主減速器機(jī)械連接到所述電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括:主減速器，所述主減速器機(jī)械連接到所述電機(jī)，所述主減速器包括手動(dòng)變速箱。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括:主減速器，所述主減速器機(jī)械連接到所述電機(jī)，所述主減速器包括自動(dòng)變速箱。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括:主減速器，所述主減速器機(jī)械連接到所述電機(jī)，所述主減速器包括無極變速箱。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括:主減速器，所述主減速器機(jī)械連接到所述電機(jī)，所述主減速器包括動(dòng)力分配裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電機(jī)具有比所述電機(jī)-發(fā)電機(jī)更高的額定功率。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述原動(dòng)機(jī)為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或燃料電池。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括:壁式充電器，所述壁式充電器用來給所述電池充電。
【文檔編號(hào)】B60W40/105GK204236461SQ201420058969
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】安德魯·弗蘭克, 林湛喬, 克利希納·庫馬爾, 安東尼·塞拉 申請人:高效動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)公司