用于hev/phev车辆的动力系统的制作方法
【专利说明】用于HEV/PHEV车辆的动力系统
[0001]本申请是申请日为2014年2月7日、申请号为201420058967.0、实用新型名称为“用于单电机双离合混合动力车的动力系统结构”的实用新型申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请是以下美国专利申请的部分继续(CIP)申请并要求以下申请的优先权益:(1)2013年6月10日提交的申请号为13/914，295且发明名称为“FOUR WHEEL POWERTRAINCONFIGURAT1NS FOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRIC VEHICLES” 的美国专利申请；(2)2013年2月8日提交的申请号为13/762，731且发明名称为“SYSTEMS AND METHODSFOR IMPLEMENTING DYNAMIC OPERATING MODES AND ⑶NTROL POLICIES FOR HYBRIDELECTRIC VEHICLES”的美国专利申请；(3)2013年2月8日提交的申请号为13/762，860且发明名称为 “POWERTRAIN CONFI⑶RAT1NS FOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRICVEHICLES”的美国专利申请，因此通过引用将上述所有的专利申请并入本申请。
技术领域
[0004]本申请涉及混合动力车，尤其涉及用于单电机双离合混合动力车的动力系统结构(或配置)。
【背景技术】
[0005]在电动车(EV)、混合动力车(HEV)和插电式混合动力车(PHEV)领域内，已有很多可行的能够实现多种工作模式的动力系统(powertrains)。例如，仅在HEV领域内，HEV动力系统可以被构造用于实现串联、并联、串并联的工作模式。另外，这些模式中有一些可以被构造为根据不同的策略例如电量保持、电量消耗等来工作。
[0006]这些不同的模式和策略提供了一些优点，例如电动行驶里程扩展、车辆对驾驶员输入的响应性、燃料效率、内燃机(ICE)在其理想工作曲线(1L)上运行。希望拥有一种在可能有的不同行驶状态期间以及在可能采用的不同策略下能够根据期望的行驶或驱动特性量度譬如燃料效率、行驶里程扩展、高效的电池使用等实现上述多种模式的单一动力系统。
[0007]另外，还希望拥有一种混合动力的动力系统结构，其具有跟常规载客车和轻型到重型载重卡车结构所用的基本相同的形状因子(form factor)。在此情况下，可以通过替换而无需代价高昂地改造生产线来降低生产高级混合动力车的成本。
【实用新型内容】
[0008]以下给出本实用新型的简要概述，目的是为了提供对本文所述某些应用的基本理解。本概述并非是对要求保护的主题内容的详尽综述。本概述既不是意在明确要求保护的主题内容的关键或决定性要素，也不是意在限定本主题实用新型的保护范围。本概述的唯一目的是以简化的形式给出要求保护的主题内容中的一些概念以作为随后给出的更详细说明的序g。
[0009]本申请的一些实施例提供了用于混合动力车(HEV)和插电式混合动力车(PHEV)的动力系统(powertra in)结构。在一个实施例中，一种动力系统包括:原动机(primemover);电机-发电机(electric motor-generator)，所述电机-发电机通过第一离合器机械耦合(或连接)至所述原动机；变速箱，所述变速箱通过第二离合器机械耦合至所述电机-发电机和/或原动机；电池，所述电池电耦合至所述电机-发电机，所述电池能够为所述电机-发电机提供电能；以及控制器，所述控制器能够为所述原动机、所述第一离合器、所述电机-发电机、所述第二离合器和所述变速箱提供控制信号以使所述控制器能够动态地实现多种工作模式；其中进一步地所述多种工作模式包括一种分组，所述分组包括:自动模式、EV模式、并联混合动力模式、待机再充电模式和ICE模式。在某些实施例中，车辆以及HEV或PHEV的变速箱所用的手动控制模式可以被用于优化取自车外来源(off-boardsources)的任何一种能量源的动力、效率和使用情况。在PHEV的情况下，这些能量可以是存储在高压电池内的电能或存储在燃料箱内的含碳燃料。
[0010]在另一些实施例中，动力系统进一步包括壳体，其中包含有动力系统的至少两个或多个部件。一个这样的壳体被机械装配至车辆并且为动力系统的至少一个或多个部件提供壳体。这样的壳体可以为这些动力系统的部件提供环境保护、震动保护、电磁干扰保护。
[0011]在结合本申请内提供的附图阅读时在以下的【具体实施方式】中给出本系统的其他特征和应用。
[0012]附图简要说明
[0013]参照附图示出了示范性的实施例。应该理解本文公开的实施例和附图应被视为说明性而非限制性的。
[0014]图1A至ID示出了根据本申请的原理实现的用于混合动力车(HEV)和插电式混合动力车(PHEV)的单电机(single motor)动力系统的各种可行实施例。
[0015]图2示出了根据本申请的原理实现的用于控制HEV和PHEV所用动力系统各种实施例的控制算法的一个可行实施例。
[0016]图3是用于在驱动模式之间转换的控制方法的一个实施例。
[0017]图4示出了用于模式转换的可行动态特性的一种示范性曲线图。
[0018]图5是根据本申请的原理实现的用于针对HEV和/或PHEV内的变速箱推荐换档的方法的一个可行实施例。
[0019]图6示出了包括简化离合器的动力系统架构的一个可行实施例。
【具体实施方式】
[0020]如本文中所用的术语“控制器”、“系统”、“接口”等意在表示跟计算机相关的实体，例如硬件、(譬如运行中的)软件和/或固件(firmware)。例如，控制器可以是处理器上运行的进程、处理器、对象(objects)、可执行文件或客体，程序和/或计算机。举例来说，服务器上运行的应用程序和服务器都可以成为控制器。一个或多个控制器可以驻留在一个进程内并且一个控制器可以集中于一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。
[0021]参照附图介绍要求保护的主题内容，其中相同的参考数字始终被用于表示相同的构件或元素。在以下的说明内容中，为了便于解释，阐述了很多具体的细节以提供对本主题实用新型的全面理解。然而应该显而易见的是要求保护的主题内容无需这些具体细节也能实现。在其他的情况下，为了便于介绍本主题实用新型而以框图的形式示出了公知的结构和装置。
[0022]前言
[0023]在以下共同拥有的专利申请中介绍的动力系统(powertrain)结构包括内燃机(ICE)或某种其他合适的原动机(例如燃料电池、氢发动机或任意其他已知的发动机和用于驱动它的可使用燃料)以及两台电机和双离合器来实现多种工作模式:
[0024](1)2013年2月8日提交(代理人案号ED1-1201，申请号13/762，731)的公开号为2014XXXXXXX且发明名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR IMPLEMENTING DYNAMIC OPERATINGMODES AND CONTROL POLICIES FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLES” 的美国专利申请；
[0025](2) 2013年2月8日提交(代理人案号ED1-1202，申请号13/762，860)的公开号为 2014XXXXXXX 且发明名称为 “POWERTRAIN CONFI⑶RAT1NS FOR TWO-MOTOR, TWO-CLUTCHHYBRID ELECTRIC VEHICLES”的美国专利申请；以及
[0026](3) 2013年6月10日提交(代理人案号ED1-1202CIP，申请号13/914，295)的公开号为 2014XXXXXXX 且发明名称为 “FOUR WHEEL DRIVE POWERTRAIN CONFIGURAT1NS FORTWO-MOTOR, TWO-CLUTCH HYBRID ELECTRIC VEHICLES” 的美国专利申请；
[0027]在此通过全文弓I用将上述所有专利文献的内容并入本申请。
[0028]尽管这些动力系统(powertrain)设计可以包括一台ICE和两台电机，但是可能需要使用更加简单(并且也许是更加便宜)的动力系统结构，其可以包括单台ICE、可通过双离合器致动以跟变速箱一起工作的单台电机(electric motor)。
[0029]对于本文中的若干可选实施例，本文提供的动力系统结构包括多个部件，其可以进一步包括混合动力车(HEV)和类似的插电式混合动力车(PHEV)的物理动力系统。例如，在很多实施例中可以包括汽油发动机或者可选地包括燃料电池或用某种形式的燃料(例如气体或液体等)运行的某种其他的原动机(Primer Motor-PM)。另外还可以有一台或多台电机(Electric Motor-EM或Μ)以通过存储在电池、电容、超级电容等内的电能提供原动力。
[0030]通过这种更加简单的动力系统设计，仍然需要实现尽可能多的混合动力驱动模式，由此实现车辆驾驶员可能需要的宽范围的燃料经济性和性能特征。
[0031]物理布局:
[0032]图1A是可以适用于本申请用途的动力系统架构的一个可行实施例。正如在图1A的实施例中可以看到的那样，动力系统10a的部件可以彼此机械地串联连接。扭矩可以通过轴(例如108)来传输，轴将一个部件和下一个部件耦合或连接。部件连接链可以如下所示:内燃机(ICE) 102、离合器(Cl) 103、电机(EM) 104、离合器(C2) 105并且最后还有变速箱106。
[0033]变速箱输出可以是轴108，其输出以一最终传动比连接至驱动轴/差速器110，由此最终将牵引设备连接至车辆车轮(114a和114b)。两个离合器可以都是干式离合器、湿式离合器或本领域已知的任何其他的离合器。离合器Cl由控制器/动力系统控制单元(PCUU16控制。离合致动器可以用多种方式提供动力包括:电动液压、气动伺服、电磁等。
[0034]控制器/P⑶116可以包括一个或多个处理器以及其中能存储计算机可读取指令的计算机可读取存储器。控制器在读取这些计算机可读取指令的同时可以(如图1A所示)向动力系统的各种部件发送控制信号。另外，控制器可以从接收输入信号(例如从可驻留在全部或若干动力系统部件内的传感器接收输入信号)。这样的信号可以包括但不限于:车速、充电状态(SOC)、电池健康状态、轴转速、扭矩、温度(例如各种部件的外部温度和工作温度)。另外，控制器116可以接收驾驶员输入信号107a(制动踏板)、107b (加速踏板)和107c(离合器踏板)。控制器116还可以从其他来源，车辆外部或内部接收另外的信号101。
[0035]驾驶员接口 117可以通过多种显示屏、计量仪表和传感器向驾驶员提供车辆状态。例如，可以通过任何已知的装置向驾驶员提供车速、扭矩、S0C、可用的燃料水平、驾驶时间效率指示、变速箱档位和