用于hev/phev車輛的動力系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于HEV/PHEV車輛的動力系統(tǒng)
[0001]本申請是申請日為2014年2月7日、申請?zhí)枮?01420058967.0、實用新型名稱為“用于單電機雙離合混合動力車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”的實用新型申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請是以下美國專利申請的部分繼續(xù)(CIP)申請并要求以下申請的優(yōu)先權(quán)益:(1)2013年6月10日提交的申請?zhí)枮?3/914，295且發(fā)明名稱為“FOUR WHEEL POWERTRAINCONFIGURAT1NS FOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRIC VEHICLES” 的美國專利申請；(2)2013年2月8日提交的申請?zhí)枮?3/762，731且發(fā)明名稱為“SYSTEMS AND METHODSFOR IMPLEMENTING DYNAMIC OPERATING MODES AND ⑶NTROL POLICIES FOR HYBRIDELECTRIC VEHICLES”的美國專利申請；(3)2013年2月8日提交的申請?zhí)枮?3/762，860且發(fā)明名稱為 “POWERTRAIN CONFI⑶RAT1NS FOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRICVEHICLES”的美國專利申請，因此通過引用將上述所有的專利申請并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本申請涉及混合動力車，尤其涉及用于單電機雙離合混合動力車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(或配置)。
【背景技術(shù)】
[0005]在電動車(EV)、混合動力車(HEV)和插電式混合動力車(PHEV)領(lǐng)域內(nèi)，已有很多可行的能夠?qū)崿F(xiàn)多種工作模式的動力系統(tǒng)(powertrains)。例如，僅在HEV領(lǐng)域內(nèi)，HEV動力系統(tǒng)可以被構(gòu)造用于實現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)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。
[0006]這些不同的模式和策略提供了一些優(yōu)點，例如電動行駛里程擴展、車輛對駕駛員輸入的響應(yīng)性、燃料效率、內(nèi)燃機(ICE)在其理想工作曲線(1L)上運行。希望擁有一種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)期望的行駛或驅(qū)動特性量度譬如燃料效率、行駛里程擴展、高效的電池使用等實現(xiàn)上述多種模式的單一動力系統(tǒng)。
[0007]另外，還希望擁有一種混合動力的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其具有跟常規(guī)載客車和輕型到重型載重卡車結(jié)構(gòu)所用的基本相同的形狀因子(form factor)。在此情況下，可以通過替換而無需代價高昂地改造生產(chǎn)線來降低生產(chǎn)高級混合動力車的成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]以下給出本實用新型的簡要概述，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的主題內(nèi)容的詳盡綜述。本概述既不是意在明確要求保護的主題內(nèi)容的關(guān)鍵或決定性要素，也不是意在限定本主題實用新型的保護范圍。本概述的唯一目的是以簡化的形式給出要求保護的主題內(nèi)容中的一些概念以作為隨后給出的更詳細說明的序g。
[0009]本申請的一些實施例提供了用于混合動力車(HEV)和插電式混合動力車(PHEV)的動力系統(tǒng)(powertra in)結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，一種動力系統(tǒng)包括:原動機(primemover);電機-發(fā)電機(electric motor-generator)，所述電機-發(fā)電機通過第一離合器機械耦合(或連接)至所述原動機；變速箱，所述變速箱通過第二離合器機械耦合至所述電機-發(fā)電機和/或原動機；電池，所述電池電耦合至所述電機-發(fā)電機，所述電池能夠為所述電機-發(fā)電機提供電能；以及控制器，所述控制器能夠為所述原動機、所述第一離合器、所述電機-發(fā)電機、所述第二離合器和所述變速箱提供控制信號以使所述控制器能夠動態(tài)地實現(xiàn)多種工作模式；其中進一步地所述多種工作模式包括一種分組，所述分組包括:自動模式、EV模式、并聯(lián)混合動力模式、待機再充電模式和ICE模式。在某些實施例中，車輛以及HEV或PHEV的變速箱所用的手動控制模式可以被用于優(yōu)化取自車外來源(off-boardsources)的任何一種能量源的動力、效率和使用情況。在PHEV的情況下，這些能量可以是存儲在高壓電池內(nèi)的電能或存儲在燃料箱內(nèi)的含碳燃料。
[0010]在另一些實施例中，動力系統(tǒng)進一步包括殼體，其中包含有動力系統(tǒng)的至少兩個或多個部件。一個這樣的殼體被機械裝配至車輛并且為動力系統(tǒng)的至少一個或多個部件提供殼體。這樣的殼體可以為這些動力系統(tǒng)的部件提供環(huán)境保護、震動保護、電磁干擾保護。
[0011]在結(jié)合本申請內(nèi)提供的附圖閱讀時在以下的【具體實施方式】中給出本系統(tǒng)的其他特征和應(yīng)用。
[0012]附圖簡要說明
[0013]參照附圖示出了示范性的實施例。應(yīng)該理解本文公開的實施例和附圖應(yīng)被視為說明性而非限制性的。
[0014]圖1A至ID示出了根據(jù)本申請的原理實現(xiàn)的用于混合動力車(HEV)和插電式混合動力車(PHEV)的單電機(single motor)動力系統(tǒng)的各種可行實施例。
[0015]圖2示出了根據(jù)本申請的原理實現(xiàn)的用于控制HEV和PHEV所用動力系統(tǒng)各種實施例的控制算法的一個可行實施例。
[0016]圖3是用于在驅(qū)動模式之間轉(zhuǎn)換的控制方法的一個實施例。
[0017]圖4示出了用于模式轉(zhuǎn)換的可行動態(tài)特性的一種示范性曲線圖。
[0018]圖5是根據(jù)本申請的原理實現(xiàn)的用于針對HEV和/或PHEV內(nèi)的變速箱推薦換檔的方法的一個可行實施例。
[0019]圖6示出了包括簡化離合器的動力系統(tǒng)架構(gòu)的一個可行實施例。
【具體實施方式】
[0020]如本文中所用的術(shù)語“控制器”、“系統(tǒng)”、“接口”等意在表示跟計算機相關(guān)的實體，例如硬件、(譬如運行中的)軟件和/或固件(firmware)。例如，控制器可以是處理器上運行的進程、處理器、對象(objects)、可執(zhí)行文件或客體，程序和/或計算機。舉例來說，服務(wù)器上運行的應(yīng)用程序和服務(wù)器都可以成為控制器。一個或多個控制器可以駐留在一個進程內(nèi)并且一個控制器可以集中于一臺計算機上和/或分布在兩臺或多臺計算機之間。
[0021]參照附圖介紹要求保護的主題內(nèi)容，其中相同的參考數(shù)字始終被用于表示相同的構(gòu)件或元素。在以下的說明內(nèi)容中，為了便于解釋，闡述了很多具體的細節(jié)以提供對本主題實用新型的全面理解。然而應(yīng)該顯而易見的是要求保護的主題內(nèi)容無需這些具體細節(jié)也能實現(xiàn)。在其他的情況下，為了便于介紹本主題實用新型而以框圖的形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和裝置。
[0022]前言
[0023]在以下共同擁有的專利申請中介紹的動力系統(tǒng)(powertrain)結(jié)構(gòu)包括內(nèi)燃機(ICE)或某種其他合適的原動機(例如燃料電池、氫發(fā)動機或任意其他已知的發(fā)動機和用于驅(qū)動它的可使用燃料)以及兩臺電機和雙離合器來實現(xiàn)多種工作模式:
[0024](1)2013年2月8日提交(代理人案號ED1-1201，申請?zhí)?3/762，731)的公開號為2014XXXXXXX且發(fā)明名稱為“SYSTEMS AND METHODS FOR IMPLEMENTING DYNAMIC OPERATINGMODES AND CONTROL POLICIES FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLES” 的美國專利申請；
[0025](2) 2013年2月8日提交(代理人案號ED1-1202，申請?zhí)?3/762，860)的公開號為 2014XXXXXXX 且發(fā)明名稱為 “POWERTRAIN CONFI⑶RAT1NS FOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCHHYBRID ELECTRIC VEHICLES”的美國專利申請；以及
[0026](3) 2013年6月10日提交(代理人案號ED1-1202CIP，申請?zhí)?3/914，295)的公開號為 2014XXXXXXX 且發(fā)明名稱為 “FOUR WHEEL DRIVE POWERTRAIN CONFIGURAT1NS FORTWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRIC VEHICLES” 的美國專利申請；
[0027]在此通過全文弓I用將上述所有專利文獻的內(nèi)容并入本申請。
[0028]盡管這些動力系統(tǒng)(powertrain)設(shè)計可以包括一臺ICE和兩臺電機，但是可能需要使用更加簡單(并且也許是更加便宜)的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其可以包括單臺ICE、可通過雙離合器致動以跟變速箱一起工作的單臺電機(electric motor)。
[0029]對于本文中的若干可選實施例，本文提供的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括多個部件，其可以進一步包括混合動力車(HEV)和類似的插電式混合動力車(PHEV)的物理動力系統(tǒng)。例如，在很多實施例中可以包括汽油發(fā)動機或者可選地包括燃料電池或用某種形式的燃料(例如氣體或液體等)運行的某種其他的原動機(Primer Motor-PM)。另外還可以有一臺或多臺電機(Electric Motor-EM或Μ)以通過存儲在電池、電容、超級電容等內(nèi)的電能提供原動力。
[0030]通過這種更加簡單的動力系統(tǒng)設(shè)計，仍然需要實現(xiàn)盡可能多的混合動力驅(qū)動模式，由此實現(xiàn)車輛駕駛員可能需要的寬范圍的燃料經(jīng)濟性和性能特征。
[0031]物理布局:
[0032]圖1A是可以適用于本申請用途的動力系統(tǒng)架構(gòu)的一個可行實施例。正如在圖1A的實施例中可以看到的那樣，動力系統(tǒng)10a的部件可以彼此機械地串聯(lián)連接。扭矩可以通過軸(例如108)來傳輸，軸將一個部件和下一個部件耦合或連接。部件連接鏈可以如下所示:內(nèi)燃機(ICE) 102、離合器(Cl) 103、電機(EM) 104、離合器(C2) 105并且最后還有變速箱106。
[0033]變速箱輸出可以是軸108，其輸出以一最終傳動比連接至驅(qū)動軸/差速器110，由此最終將牽引設(shè)備連接至車輛車輪(114a和114b)。兩個離合器可以都是干式離合器、濕式離合器或本領(lǐng)域已知的任何其他的離合器。離合器Cl由控制器/動力系統(tǒng)控制單元(PCUU16控制。離合致動器可以用多種方式提供動力包括:電動液壓、氣動伺服、電磁等。
[0034]控制器/P⑶116可以包括一個或多個處理器以及其中能存儲計算機可讀取指令的計算機可讀取存儲器。控制器在讀取這些計算機可讀取指令的同時可以(如圖1A所示)向動力系統(tǒng)的各種部件發(fā)送控制信號。另外，控制器可以從接收輸入信號(例如從可駐留在全部或若干動力系統(tǒng)部件內(nèi)的傳感器接收輸入信號)。這樣的信號可以包括但不限于:車速、充電狀態(tài)(SOC)、電池健康狀態(tài)、軸轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度(例如各種部件的外部溫度和工作溫度)。另外，控制器116可以接收駕駛員輸入信號107a(制動踏板)、107b (加速踏板)和107c(離合器踏板)?？刂破?16還可以從其他來源，車輛外部或內(nèi)部接收另外的信號101。
[0035]駕駛員接口 117可以通過多種顯示屏、計量儀表和傳感器向駕駛員提供車輛狀態(tài)。例如，可以通過任何已知的裝置向駕駛員提供車速、扭矩、S0C、可用的燃料水平、駕駛時間效率指示、變速箱檔位和