专利名称：将电力牵引机连接到混合式车辆的方法和用于实现该方法的混合式车辆的制作方法
将电力牵引机连接到混合式车辆的方法和用于实现该方法
的混合式车辆本发明涉及具有发动机组(或GMP)的牵引链类型的车辆，该发动机组具有通过变速箱耦合到车的前底架的热力发动机和预定用于耦合到车的后底架的电机。本发明更具体地涉及拥有两个不同的能量储蓄器的混合式车辆。考虑每个储蓄器 构成传输到车轮以使其前进的能量的源，以及到一个能量储蓄器的功率连接是可逆的。包 含在可逆储蓄器中的能量可用于使车加速。车的动能在减速期间又可用于充满该储蓄器。通常在混合式车辆中，第一储蓄器包含碳氢燃料，例如用于使发动机组的热力发 动机运行的汽油。第二可逆储蓄器是电池。在现有技术混合式车辆中，电机根据不同的技术并通过应用常常与混合式车辆的 电机和热机的操作点的优化相关的各种耦合策略来耦合到车轮。例如，在某些耦合策略中，电机给车轮提供补充扭矩，以便优化热力发动机的碳氢 燃料消耗，或当热力发动机所提供的扭矩不充分时。在其它策略中，电机耦合到车轮以消耗由热力发动机提供的过多的扭矩，并将该 多余的扭矩转换成给电池供电的电能。电机可同样用于在热力发动机停止并与前轮断开时 推动车辆。在所有这些情况下，由于具有耦合到车轮的耦合设备的电机的旋转驱动造成的扭 矩的损失，耦合到运动中的车轮的电机导致碳氢燃料的补充消耗。为了暂时减轻现有技术混合式车辆的不便，本发明提出了控制混合式车辆的方 法，混合式车辆包括具有发动机组的牵引链，发动机组具有通过变速箱耦合到车轮的热力 发动机以及可配置成用于向车提供牵引扭矩的电动机或用于通过车的电网向电能储存装 置提供电流的发电机的电机；耦合设备，其插在电机和耦合到车轮的驱动轴之间，包括控 制输入Ec以被置于确保电机和驱动轴之间的机械耦合的所谓耦合位置上或中断所述电机 和驱动轴之间的机械耦合的去耦位置上；至少一个传感器，其提供车辆运动的特征参数值 (Vt, Dc)；车辆控制设备，其特征在于，耦合设备由控制设备控制用于在车辆运动的特征参数值超过预定阈 值(Vts，Dcs)时将电机耦合到驱动轴。有利地，该参数是车的速度vt，耦合设备被控制成在车的速度Vt低于预定速度阈 值Vts时将电机耦合到驱动轴。在该方法的一个实施方式中，该参数是车的减速度Dc，耦合设备被控制成在车的 减速度Dc高于预定减速度阈值Dcs时将电机耦合到驱动轴。在另一实施方式中，电机和驱动轴之间的耦合首先在于使电机与驱动轴同步，然 后在于将它们机械地耦合。在另一实施方式中，当车的减速度水平Dc高于预定减速度阈值Dcs时，该方法包 括将电机配置成发电机的阶段，后面是通过耦合设备将电机与驱动轴耦合的阶段，以向电 能储存装置提供电流。在另一实施方式中，减速度值Dc利用车的速度Vt的变化计算。
本发明还涉及用于实现控制混合式车辆的方法的控制设备，混合式车辆包括具 有发动机组的牵引链，发动机组具有通过变速箱耦合到车轮的热力发动机以及可配置成用 于向车提供牵引扭矩的电动机或用于通过车的电网向电能储存装置提供电流的发电机的 电机；耦合设备，其插在电机和耦合到车轮的驱动轴之间，包括控制输入Ec以被置于确保 电机和驱动轴之间的机械耦合的所谓耦合位置上或中断所述电机和驱动轴之间的机械耦 合的去耦位置上；至少一个传感器，其提供车辆运动的特征参数值(Vt，Dc)， 特征在于，控制设备包括接收由传感器提供的参数值(Vt，Dc)的至少一个控制输 入和处理(attaquant)耦合设备的控制输入的控制输出，控制设备配置成当参数值(Vt， Dc)超过预定阈值(Vts，Dcs)时将耦合设备置于耦合位置上。有利地，传感器是车的速度传感器。在控制设备的一个实施方式中，传感器是车的减速度传感器。本发明还涉及包括根据本发明的控制设备的混合式车辆。本发明的主要目的是提出将电机耦合到混合式车辆的车轮以便通过车的热力发 动机最小化由其机器的驱动引起的损失的策略。另一目的是提出实现根据本发明的耦合策略的混合式车辆的结构。参考附图，通过根据本发明的方法的描述和用于实现该方法的混合式车辆结构的 实例将更好地理解本发明，其中-
图1示出用于实现根据本发明的方法的混合式车辆；以及-图2示出说明根据本发明的方法的主要步骤的流程图。图1示出用于实现根据本发明的方法的混合式车辆。图1的车在车的前部包括具有前底架12和两个前轮14、16的热力牵引链10。前轮通过离合器20和变速箱22由热力发动机18所提供的扭矩旋转地驱动。车 的后部包括具有一个后底架32和两个后轮34、36的电力牵引链30。图1的车辆还包括设计成所需的尺寸以能够推动车辆的电机ME 40，其预定用于 通过耦合设备42和减速器44耦合到车的后底架32。电机ME包括预定用于机械地耦合到减速器的驱动轴48的转轴46。减速器44允 许使电机40的转轴46的旋转速度适应车的后底架32的更小的旋转速度。插在电机的转轴46和减速器44的驱动轴48之间的耦合设备42包括控制输入 Ec,以置于确保电机的转轴46和减速器44的驱动轴48之间的扭矩传动的所谓耦合位置上 或中断两个轴46、48之间的扭矩传动的去耦位置上。电机40可在例如混合式车辆处于纯电力推进配置中时配置成电动机，或在例如 回收车的动能时配置成发电机。为此，车包括通过车的电网52耦合到电机的电能存储装置 50。电能存储装置50 —般是电池BT 50，或由多个蓄电池构成的电池组。在电力推进配置中，电池BT通过电网52向电机ME提供供电电流。在回收车的动 能的配置中，电机通过所述电网给电池充电。根据本发明的混合式车辆包括控制驾驶员所控制的加速和刹车的常用元件(未 在图中示出)，例如控制由发动机组(或GMP)释放的扭矩的油门踏板和控制刹车的刹车踏 板。
在图1中示出的根据本发明的混合式车辆的结构还包括控制装置，例如确保热力 牵引链10、电力牵引链30和耦合设备42的控制以符合根据本发明的主要特征的车的不同 控制策略的中央单元UC 60。为此，中央单元UC 60包括连接到耦合设备的控制输入Ec的输出Sc以及分别接 收一个Ev和另一 Ec的两个输入Ev、Ed，Ev是在速度传感器Cv 64的输出处的车的速度Vt 的信息，Ed是在车的减速度传感器66的输出处的车的减速度Dc的信息。速度Vt和减速度Dc是车辆运动的特征参数，其值由车身或车的驾驶舱的移动产 生。在更经济的一个实施方式中，车包括唯一的速度传感器Vt，减速度值Dc可从车的 速度的变化来计算。其后描述了根据本发明的控制混合式车辆的方法，其本质上是将电机40耦合到 车的后底架32的方法。图2示出说明根据本发明的方法的主要步骤的流程图。车的速度阈值Vts和减速度阈值Dcs是预先建立的。 假设在车辆运动的初始条件下，速度阈值Vts和减速度阈值Dts没有被超过且中 央单元UC 60将耦合设备40置于去耦状态中，电机40的转轴46从减速器44的驱动轴44 因此从车的后底架30去耦。第一步骤80 -连续测量车的速度Vt和减速度Dc的参数；第二步骤82 -比较车的速度Vt与预定速度阈值Vts以及车的减速度Dt与预定减速度阈值 Dts。如果车的速度Vt低于阈值Vts或如果车的减速度Dc高于阈值Dts (是)，中央单元 UC向耦合设备40提供耦合请求，如果这些预定阈值未被超过(否)，耦合设备42维持在初 始去耦状态中；第三步骤如果中央单元UC提供耦合请求(是)-使电机同步(syncm)。耦合请求在耦合是有效的之前引起验证电机的转轴46 与减速器的驱动轴48的同步(86)的阶段。如果该同步是有效的(是)，则耦合设备请求转 轴与减速器的驱动轴之间的耦合，如果不是有效的，耦合设备等待同步(否)；第四步骤-该同步是有效的(是)，耦合设备被启动(88)；第五步骤-耦合被实现(90)，电机的转轴46机械地耦合到减速器的驱动轴48。将电机耦合到车轮的方法包括当电机没有用时通过热力发动机消除由于电机的 驱动而引起的损耗的优点。这例如是当车以其标称速度行驶时的情况，热力发动机于是以 良好的能量效率运行。在这种情况下，当电机从车轮机械地去耦并处于停止(零模式)且 将机器耦合到车轮是期望或必要的时，在与耦合到车轮的轴的耦合期间电机的同步所必需 的能量可在只持续仅仅一秒的减速阶段期间被回收。另外，在车的减速期间，如果电机从车轮机械地去耦，使该电机与耦合到车轮的轴 同步所必需的时间并不是限制的，因为电机的存在对符合驾驶员所执行的减速要求并不是必需的(例如释放油门踏板或踩刹车踏板)。该时间被估计为少于一秒。根据本发明的方法因此允许根据上面描述的条件来决定希望在什么时刻将电机 耦合到车的后轮。因此，作为说明决策的非限制性的例子，当车以低的速度(例如低于80Km/h)行驶 时，耦合该电机以确保完全的电力行驶或提供可能的多余扭矩是优选的。
超过该速度，电机通常不是很有用，因为不再有完全的电力行驶且发动机被更好 地定位成确保高效的瞬变现象。另外，当检测到车的减速时，不管车的速度如何，耦合该电机以能够确保电能的回 收都是优选的。减速度阈值可例如被定义成使得将在减速的一秒内被回收的能量大于或等于使 电机同步应消耗的能量，超过该减速度阈值就选择耦合该电机。
权利要求
一种控制混合式车辆的方法，所述混合式车辆包括具有发动机组(10)的牵引链，所述发动机组(10)具有通过变速箱(22)耦合到车轮(14，16)的热力发动机(18)以及可配置成用于向车提供牵引扭矩的电动机或用于通过车的电网(52)向电能储存装置(50)提供电流的发电机的电机ME(40)；耦合设备(42)，其插在所述电机和耦合到车轮(34，36)的驱动轴(48)之间，包括控制输入Ec以被置于确保所述电机(40)和驱动轴(48)之间的机械耦合的所谓耦合位置上或中断所述电机和所述驱动轴之间的机械耦合的去耦位置上，所述电机和所述驱动轴之间的所述耦合首先在于使所述电机(40)与所述驱动轴(48)同步(86)然后使其耦合；至少一个传感器(64，66)，其提供车辆运动的特征参数值(Vt，Dc)；车辆控制设备(60)，其特征在于，所述参数是车的减速度Dc，耦合设备(42)被控制成在车的减速度Dc高于减速度阈值Dcs时将所述电机耦合到所述驱动轴，所述阈值被确定为使得在所确定的减速持续时间期间回收的能量高于或等于使所述电机同步应消耗的能量。
2.如权利要求1所述的控制混合式车辆的方法，其特征在于，所述参数是车的速度Vt， 所述耦合设备(42)被控制成在车的速度Vt低于预定速度阈值Vts时将所述电机(40)耦 合到所述驱动轴(48)。
3.如权利要求1或2所述的控制混合式车辆的方法，其特征在于，当车的减速度水平 Dc高于预定减速度阈值Dcs时，所述方法包括将所述电机(40)配置成发电机的步骤，然后 是通过所述耦合设备(42)将所述电机与所述驱动轴(48)耦合的步骤，以向所述电能储存 装置(50)提供电流。
4.如权利要求1到3中任一项所述的控制混合式车辆的方法，其特征在于，所述减速度 的值Dc利用车的速度Vt的变化计算。
5.一种用于实现根据权利要求1到4的控制混合式车辆的方法的控制设备(60)，所述 混合式车辆包括具有发动机组(10)的牵引链，所述发动机组(10)具有通过变速箱(22) 耦合到车轮(14，16)的热力发动机(18)以及可配置成用于向车提供牵引扭矩的电动机或 用于通过车的电网(52)向电能储存装置(50)提供电流的发电机的电机ME(40)；耦合设 备(42)，其插在所述电机和耦合到车轮(34，36)的驱动轴(48)之间，包括控制输入Ec以 被置于确保所述电机(40)和驱动轴(48)之间的机械耦合的所谓耦合位置上或中断所述电 机和所述驱动轴之间的机械耦合的去耦位置上；至少一个传感器(64，66)，其提供车辆运 动的特征参数值(Vt，Dc)，其特征在于，所述控制设备包括接收由所述传感器提供的参数值 (Vt,Dc)的至少一个控制输入(Ev，Ed)和处理所述耦合设备(42)的所述控制输入(Ec)的 控制输出(Sc)，所述控制设备(60)配置成当所述参数值(Vt，Dc)超过预定阈值(Vts，Dcs) 时将耦合设备(42)置于所述耦合位置上。
6.如权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述传感器是车的速度传感器(Cv)。
7.如权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述传感器是车的减速度传感器(Cd)。
8.一种混合式车辆，其特征在于，包括根据权利要求5到7之一的控制设备。
全文摘要
本发明涉及控制混合式车辆的方法，混合式车辆包括具有发动机组(10)的牵引链，发动机组(10)具有通过变速箱(22)耦合到车轮(14，16)的热力发动机(18)以及可配置成用于向车提供牵引扭矩的电动机或用于通过车的电网(52)向电能储存装置(50)提供电流的发电机的电机ME(40)；耦合设备(42)，其插在电机和耦合到车轮(34，36)的驱动轴(48)之间，包括控制输入Ec以被置于确保电机(40)和驱动轴(48)之间的机械耦合的所谓耦合位置上或中断电机和驱动轴之间的机械耦合的去耦位置上；至少一个传感器(64，66)，其提供车辆运动的特征参数值(Vt，Dc)；车辆控制设备(60)，耦合设备(42)由控制设备(60)控制以便在车辆运动的特征参数值超过预定阈值(Vts，Dcs)时将电机(40)耦合到驱动轴(48)的。
文档编号B60K6/48GK101959707SQ200980106522
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年2月26日
发明者N·罗巴尔, S·贝纳尔 申请人:标致·雪铁龙汽车公司