车辆及混合动力电动车辆的制作方法

专利名称：车辆及混合动力电动车辆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及--种用于具有在机械方面独立的前驱动轴和后驱动轴的混合动
力电动车辆的动力系。
背景技术：
对于混合动力电动车辆动力系而言，使用用于车辆的牵引控制系统和稳定性控制系统是公知的设计原则。这些不同的系统通常在动力系组件中互相配合，不能独立地控制每个驱动轴。对于混合动力电动车辆动力系的更新的设计思路是对轴中的一个使用在机械方面独立的电动机驱动，而另一个轴由内燃机提供动力。在第US2()()2六)()41167和第US2005Z0178592号美国专利公布中公开了具有上述结构的混合动力电动车辆动力系的例子。用于这种混合动力电动车辆动力系的车辆底盘动力学控制系统不能独立地请求动力系调节(增大或减小) 一组牵引轮的驱动扭矩和单独地调节另一组牵引轮的扭矩。[0003] 如果用于不同组牵引轮的传统连接装置(interface)被用于具有两组牵引轮的混合动力电动车辆动力系中，如果动力系控制器没有将牵引轮驱动扭矩减小到足以避免车轮打滑，则会需要在打滑的轴上应用摩擦制动以实现牵引控制。在具有最小牵引力的牵引轮上应用摩擦制动将阻碍将扭矩分配到一组牵引轮上，从而浪费了能源并降低了车辆的加速性能。 与具有两组牵引轮和为所述牵引轮的驱动轴之间提供机械连接的中央差速器的混合动力电动车辆不同，具有独立的驱动轴的混合动力电动车辆不包括中央差速器组件，该中央差速器组件通过将驱动扭矩从牵引轮打滑的轴改变到具有较好牵引能力的轴来保持良好的加速性能。因此,在具有单独的前动力系和后动力系且没有中央差速器的HEV中，只应用摩擦制动不能将扭矩改变到可进行较好牵引的轴上。此外，如果将摩擦制动施加到牵引较差的牵引轮--匕则制动器会具有降低控制系统的稳定性和加速性能两者的趋势。

实用新型内容本实用新型的--个目的在于提供一种用于具有不同动力源的混合动力电动车辆的动力系，这将避免已知的机械独立的电力传动的不期望的特性。本实用新型将提供提高的动力系效率并避免稳定性控制的降低，同时提高车辆加速性能。本实用新型包括控制器,该控制器提供底盘稳定和牵引控制系统与具有双动力源的动力系控制系统之间的接合(interface)，从而对具有最小牵引力的轴的两个牵引轮施加摩擦制动可被延迟或减少其应用时间。 根据本实用新型的一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源，该第一动力源处于到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有第二动力源，该第二动力源可驱动地连接到后驱动轴；牵引控制系统；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，该车辆系统控制器与牵引控制系统通信，以响应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵引扭矩。
4[0007] 根据本实用新型的另一方面，提供了--种车辆，所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源和变速器传动装置，第一动力源处于通过变速器传动装置到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有第二动力源，第二动力源可驱动地连接到后驱动轴；至少一个轮速传感器，用于监测所述牵引轮的速度；牵引控制系统；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，该车辆系统控制器与牵弓I控制系统通信，以响应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵弓I扭矩。[0008] 所述动力系控制系统可包括控制模块，该控制模块可响应于轮速变化降低一个动力源的扭矩，同时可保持由另一动力源驱动的牵引轮的牵引扭矩不变，轮速变化指示由所述--个动力源驱动的牵引轮的初始轮打滑。 每个驱动轴可包括差速器传动装置，后驱动轴的差速器传动装置的扭矩输入元件被连接到第二动力源，后驱动轴的差速器传动装置的扭矩输出元件可驱动地连接到后驱动轴的牵引轮。 根据本实用新型的另--方面，提供了一种车辆，所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源，第一动力源可驱动地连接到前驱动轴；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有第二动力源，第二动力源可驱动地连接到后驱动轴；至少一个轮速传感器；牵引控制系统，与所述至少一个轮速传感器通信；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，该车辆系统控制器响应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵引扭矩。 根据本实用新型的另一方面，提供了一种混合动力电动车辆，所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有发动机，该发动机处于通过变速器传动装置到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有电动机，该电动机可驱动地连接到后驱动轴，所述电动机电结合到电池；至少一个轮速传感器，用于感测每个牵引轮的轮速；牵引控制系统；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，以响应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵引扭矩。 根据本实用新型的另一方面，提供了--种车辆，所述车辆包括用于具有牵引轮的
前驱动轴的前动力系，具有第一动力源，该第一动力源处于到达前驱动轴的扭矩流动路径
中；用于具有牵引轮的前驱动轴的后动力系,具有第二动力源,该第二动力源可驱动地连接
到后驱动轴；牵引轮制动器，用于每个牵引轮；用于感测每个牵引轮的轮速的装置；牵引控
制系统，与每个牵引轮制动器通信；动力系控制系统，包括车辆系统控制器、第一动力系控
制模块以及控制模块，以响应于检测到的具有良好牵引能力的牵引轮的速度和初始打滑的
牵引轮的速度之间的差而选择性地将牵引轮制动器施加到初始打滑的牵引轮上，从而保持
一个驱动轴上的牵引轮的牵引不变，而对另一驱动轴上的牵引轮的牵引改变。 根据本实用新型的另一方面，提供了--种混合动力电动车辆，所述车辆包括用于
具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有发动机，该发动机处于通过变速器传动装置到达
前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有电动机，该电
动机可驱动地连接到后驱动轴，所述电动机电结合到电池；用于感测每个牵引轮的轮速的
结构；牵引控制系统，与每个牵引轮制动器通信；车辆系统控制器，被配置成使未打滑轮上
的扭矩增加的量等于初始打滑的轮上的牵引扭矩的降低的量，从而净的总体牵引力保持不变。[0014] 根据本实用新型的另 -方面，底盘牵引控制器仅请求降低牵弓I能力已经降低了的轴--匕的动力系扭矩，从而避免需要频繁使用摩擦制动器以避免一个驱动轴--匕的牵引轮打滑，而不影响动力系产生另一驱动轴上的牵引轮扭矩的能力。这保持良好的加速性能。[0015] 根据本实用新型的另一特点，本实用新型的动力系控制一个驱动轴的牵引轮的牵引力，同时避免稳定性控制的劣化以及伴随的能量损失。 本实用新型的另一特点是保持具有两个驱动轴的混合动力电动车辆的每个牵引轮的优化牵引力，其中，当任一驱动轴上的牵引轮扭矩增加或降低时,保持加速性能。[酬每个牵引轮的牵引轮速度被确定并用作牵引控制系统的输入数据，牵引控制系统接着产生用于不同组牵引轮的不同的牵引请求信号。 虽然本实用新型的实施例对每个轮可使用单独的轮速传感器，但是能够使用不足
四个的速度传感器在任意给定瞬间获得每个轮的轮速值。例如,如果测量到一个轮的轮速，
则由于变速器和差速器中的传动装置的机械扭矩比率应当是已知的常数，并且在此时一个
轮的速度应当是已知的变量，所以在给定时刻的其它轮的速度可被计算出来。 根据本实用新型的另一特点，每个牵引轮设置有摩擦制动器，以在制动器控制模
块的控制下延迟牵引轮速度，从而避免轮打滑。 图2是能够体现本实用新型的具有在机械方面不同的前动力系、后动力系和动力传动系统的混合动力电动车辆动力系的总体示意性示图； 图3是具有两个驱动轴和用于来自第一动力源的第一轴扭矩的单独的控制器和用于来自第二动力源的第二轴扭矩的单独的控制器的混合动力电动车辆的详细的示意性示图； 图4是部分地剖开以显示用于在图3中示出的类型的动力系中的驱动轴的电动机驱动的简图； 图5A是用于混合动力电动车辆的共同的动力系控制器和牵引控制系统； 图5B是独立地控制前牵引轮和后牵引轮从而每个驱动轴的牵引力被单独地控制
的用于混合动力电动车辆的控制系统的框图； 图6是在图5B中示出的类型的动力系控制器的可替换实施例，其中，控制器对不同组牵引轮产生动力系扭矩命令，一个信号将仅请求不同组牵引轮中的一组牵引轮减小目标扭矩，而对另-组牵引轮产生单独的信号以使得所述另一组牵引轮增加其目标牵引扭矩，而所述另一组牵引轮的目标牵引扭矩增加的量等于所述一组牵引轮减小的牵引扭矩，以保持总体牵引力基本不变。
具体实施方式


图1示意性地示出了具有以标号10表示的发动机和以标号12表示的发电机 - 电动机的全轮驱动混合动力电动车辆动力系。发动机和发电机-电动机是动力源。发动机l()包括可驱动地连接到发电机_电动机的转子的扭矩输出曲轴。 当发电机-电动机处于扭矩传递模式时，电力被分配给由标号14所示意性地表示的发电机-电动机绕组，从而，如标号16所示意性地表示转子扭矩使被分配给由标号18所示意性地表示的传动变速器的发动机功率增加。 变速器18的扭矩输出轴被连接到中央差速器26。通常，差速器26应包括可驱动地连接到变速器的动力输出轴的差速器齿轮架(differential carrier)。差速器齿轮架是包括与差速器侧齿轮可驱动地啮合的小齿轮、被传动装置28连接到一个车轴(axleshaft) 34的一侧齿轮以及被连接到后轴驱动轴30的另一侧齿轮的组件的一部分。被传递到传动装置28的扭矩被传输到前轴差速器32的齿轮架上。与被可旋转地支撑在齿轮架上的小齿轮啮合的差速器侧齿轮分别驱动用于前牵引轮36和38的驱动车轴34和37。[0031] 驱动轴30通过以标号40表示的全轮驱动离合器连接，全轮驱动离合器将驱动轴结合到后轴差速器组件42的扭矩输入齿轮架上。在公知的动力系中，离合器40可包括粘性离合器(viscous clutch),当所述离合器的扭矩输入元件和扭矩输出元件之间存在速度差时，所述粘性离合器将来自驱动轴30的扭矩传递到轴差速器42。同样，在打滑制动(coastbraking)期间，扭矩可被从后轴差速器分配到驱动轴30。 用于后轴差速器42的差动侧齿轮可驱动地连接到车轴44和46，车轴44和46分别可驱动地结合到后牵引轮48和50。 以标号52表示用于牵引轮36的速度传感器。以标号54表示用于牵引轮38的速
度传感器。以标号56和58分别表示用于后牵引轮48和50的速度传感器。 每个牵引轮设置有摩擦制动器，该摩擦制动器可以是传统设计的摩擦制动器。分
别以标号60、62、64和66表示用于牵引轮36、38、48和50的摩擦制动器。以标号68表示
的包括发动机控制模块的动力系控制器接收以标号70表示的牵引控制信号(，)，该牵引
控制信号T*是由牵引控制器72产生的,而牵引控制器72通常是电子制动和稳定性控制模
块的一部分。 如果轮速度传感器检测到指示牵引轮相对于其它轮打滑的轮速改变，则牵引控制器将触发两个响应中的任一个。首先，通过对所述轮施加摩擦制动可将制动扭矩加到打滑轮上。制动将增加作用在处于打滑状态或处于初期打滑状态的轮的牵引力。在图l的设计的情况下,这种形式的对一个轮的制动将会将扭矩从空转轮改变到具有更较好牵引能力的轮上。这通过利用用于打滑轮的轴差速器将用于被制动的轮的驱动扭矩反映到同 -轴上的具有较好牵引能力的轮上来实现。如果该轴上的两个轮都打滑，则牵引控制系统对两个轮都施加摩擦制动,用于该轴的总驱动扭矩通过以标号26表示的中央差速器反映到具有较好牵引能力的另一轴上。因此，使用可进行牵引的轮满足对净加速度扭矩的驾驶期望(driver expectation)。 在努力减小整个动力系扭矩以消除轮打滑的情况下，可增加牵引力。如果所有的轮都打滑或具有很高的打滑可能性,并且由于在所有轮上的可用的牵引力有限而不能满足驾驶员的加速期望，则牵引控制器72将通过向动力系控制器68发出以标号70表示的请求扭矩信号来请求总体动力系扭矩降低。这将通过响应轮速信号实现。这导致所有轮....匕的轮打滑的减少或消除。所述轮将增加牵引力而不过度打滑，但是将导致较慢的加速。[0037] 在一些情况下，作为对轮速信号的响应，轮制动扭矩和降低的总体动力系发动机扭矩可被同时控制。 图2显示具有机械地分离的前动力系和后动力系以及动力传动系统组件的总体混合动力系结构的示意图。以标号71表示内燃机，以标号72表示发动机驱动发电机 - 电动机。发动机可驱动地连接到发电机-电动机72的转子上。发电机 电动机72的扭矩输出侧连接到传动变速器74，传动变速器74通过机械扭矩流动路径78将扭矩传递到前轴差速器76。在分别用于前牵引轮84和86的前车轴80和82之间，驱动扭矩被分开。[画]与
图1的混合动力电动车辆动力系不同，图2的混合动力电动车辆动力系具有电牵引电动机(electric traction motor) 88,该电牵引电动机88是用于后牵引轮90和92的动力源(power source)。牵引电动机88的转子通过以标号96示意性地表示的机械驱动器可驱动地连接到后轴差速器94的扭矩输入侧。发电机_电动机72被电结合到电动机88和牵引电池98。与
图1的动力系的情况类似，图2的动力系具有用于每个轮的速度传感器。分别以标号l()()和102表示用于前牵引轮84和86的速度传感器。分别以标号104和106表示用于后牵引轮90和92的速度传感器。分别以标号108和110表示用于前牵引轮84和86的摩擦制动器。分别以标号105和107表示用于后牵引轮90和92的摩擦制动器。牵引控制器109从每个速度传感器接收速度输入信号，从而可检测每个牵引轮的轮打滑。[0040] 牵引控制器将会将每组牵引轮的扭矩信号分配到动力系控制器111。以标号112表示用于前牵引轮的信号，以标号114表示用于后牵引轮的信号。以标号116示意性地表示的控制信号区域网络将动力系控制器111与牵引电动机88、发动机和发电机-电动机以及变速器74电结合。
图1的动力系可具有以标号118表示的控制信号，但是与图2的动力系不同，对用于后牵引轮的动力没有独立的控制。 在图2中利用虚线120表示发电机_电动机72、电池98和牵引电动机88之间的电结合中的电连接。在
图1和图2中都用实线表示控制区域信号网络116和118中的电子信号流动路径。 图3是本实用新型的一个实施例的更加完整的示意图。该实施例具有火花点火内燃机动力源，但是其它实施例可使用其它类型的动力装置，例如柴油压縮点火发动机或者一个或多个电动机。 在图3中，标号130指示具有通过减震器组件134连接到扭矩输入轴132的飞轮和曲轴的内燃机。扭矩输入轴132连接到复合行星齿轮单元138的中心齿轮136。行星齿轮单元138的环形齿轮140连接到扭矩传动齿轮144的轴142。通过选择性地啮合摩擦离合器146建立这种连接。通过选择性地啮合摩擦制动器148可对环形齿轮140进行制动。[0045] 复合行星小齿轮150建立中心齿轮136和环形齿轮140之间的驱动连接。复合行星齿轮架(compound planetary carrier) 119可旋转地支撑复合小齿轮。该齿轮架可通过摩擦离合器152被选择性地连接到轴142。 图3以标号154和154'表示前驱动轴并以标号156和156'表示后驱动轴。扭矩传动齿轮144将扭矩从轴142分配到副轴齿轮组件158，副轴齿轮组件158驱动第二副轴 齿轮组件160以建立到达最终驱动齿轮162的扭矩传递路径。差速器齿轮组件164可驱动 地连接到前驱动轴154以及伴随驱动轴(companion drive axle) 154'。轴154和154' 以及轴156和156'通常被称为轴半轴。所述轴支撑前牵引轮166和166'以及后牵引轮 168和168'。 后电动机-发电机170具有通过扭矩传动齿轮172可驱动地连接到齿轮174的电 枢(armature)，该齿轮174连接到用于差速器176的差动小齿轮齿轮架。差速器176的一 侧齿轮连接到轴半轴156'，另一侧齿轮连接到轴半轴156。 由于发动机扭矩被分配到前轴半轴154和154上，所以复合行星齿轮单元138能 够提供两个向前的驱动比率。当应用制动器148时，通过应用摩擦离合器152影响低速比 率。此时，因为通过复合行星齿轮架以及啮合的离合器152将驱动扭矩分配到轴142，所以 环形齿轮14()用作反应元件。 为了将比率改变到高速比率，离合器152保持被应用，并且应用离合器146,同时 释放制动器148。当命令发动机提供发动机压縮制动时，针对每个速度比率，还在发动机曲 轴和轴142之间建立直接的机械扭矩流动路径。 图3中示意性地示出的动力系系统受车辆系统控制器178的控制，车辆系统控制 器178接收变化的操作输入，该操作输入包括发动机冷却液温度信号(ECT)、电池温度信号 (BATT. T)、电池电量信号(BATT. S0C)、发动机节流阀位置、驾驶员选择的用于停车、倒车、空 档或前进的动力系驱动范围信号(PRND)。节流阀位置传感器180(TPS)为动力系节流阀踏 板182建立位置信号。节流阀位置信号被传输到发动机控制模块184(ECM)，如标号186所 示，该发动机控制模块184与车辆系统控制器178(VSC)通信。如以标号188 (Ne)所示，发 动机控制模块184接收来自于发动机130的发动机速度信号。如以标号190所示，发动机 控制模块184还产生用于发动机的点火延迟的信号。 复合行星齿轮单元138受变速器控制模块192(TCM)的控制,变速器控制模块192 通过信号流动路径接收194来自车辆系统控制器178的控制指令。变速器控制模块利用通 过信号流动路径196发出啮合和释放信号来控制用于复合行星齿轮单元138的摩擦离合器 和制动器的啮合和释放，所述信号通过变速器控制阀体(未显示)接收。 在发动机进气歧管198处产生绝对歧管压力信号(manifold pressuresignal， MAP)。该信号通过信号流动路径200被分配到发动机控制模块184。 车辆系统控制器178与轮速传感器通过信号流动路径202通信。通过信号流动路 径203与车辆系统控制器178通信的后电动机-发电机170由电池204提供动力，在电池和 电动机-发电机170之间的电压分配路径以206示意性地表示。优选地，电动机-发电机170 是高压感应电动机或永磁电动机。来自电池204的电源可被分配给逆变器(inverter) 207， 该逆变器207为电动机-发电机170建立电源。 动力系系统包括驾驶员操作制动器踏板208和制动器踏板位置传感器210 (BPS)， 制动器踏板位置传感器210产生信号，该信号功能上与踏板压下幅度相关。在制动器踏板 位置传感器上产生的信号被分配到前制动器控制模块212 (FBCM),如标号214所示，前制动 器控制模块212接着与车辆系统控制器178通信。为了致动制动器220和220'中的一个 或者两个，制动器控制模块通过信号流动路径216向制动主缸(brake master cylinder,
9BMC)发出以标号218表示的控制信号。制动主缸218通过制动压力线路将制动压力分别或 同时分配到分别用于牵引轮166和166'的摩擦轮制动器220和220'。 如标号222所示，发动机控制模块184将节流阀位置信号分配到用于发动机节流 阀的节流阀控制器224。 在图3中示出的动力系系统具有电动机-发电机226,该电动机-发电机226具 有可驱动地连接到复合行星齿轮单元138的复合行星齿轮架的转子128。电动机-发电机 226通过电池204电结合，电动机-发电机226可与电动机-发电机170共用电池204,如 标号131所示，逆变器207用作动力分配路径的一部分。车辆系统控制器响应其包括轮速 信号的输入信号，以控制与发动机功率独立的后电动机_发电机的功率。 本实用新型的动力系系统的构造允许再生制动器的优化，从而针对减速器制动来 说上，电动机-发电机在它们各自的驱动轴上提供再生制动以使车辆慢下来，与此同时将 电能发送到电池。如果车辆操作者通过压下制动器踏板发出制动操作命令，则电动机 - 发 电机继续将制动提供给它们各自的驱动轴直到再生极限,这可被称为常用制动(service braking)。接着可通过摩擦制动提供用于使车辆慢F来或使车辆停止所需要的任何其它制 动。另外利用内燃机的压縮制动可另外作用在前驱动轴上。 图3的动力系系统包括以标号230和标号230'表示的分别用于左后牵引轮和右 后牵引轮的速度传感器。以标号232和232'表示用于前牵引轮的相应的速度传感器。速 度传感器与车辆系统控制器178通信，车辆系统控制器178在执行用于控制轮上的牵引扭 矩分配的控制算法时使用速度信号。 与前制动器控制模块212 —样，后制动器控制模块234与车辆系统控制器178通 信，信号流动路径由虚线表示。作为制动器液压系统(未显示)的--部分的制动主缸218 和236受它们各自的制动器控制模块的控制，用于致动前摩擦制动器220和220'以及后摩 擦制动器238和238'。 虽然在图3中发动机控制模块184、变速器控制模块192以及前制动器控制模块和 后制动器控制模块被表示为是独立的控制器，但是它们可与车辆系统控制器178 —体化为 一个控制硬件组件。 图4示意性地显示了用于图3中表示的本实用新型的实施例的电动机 发电机以 及后轴和差速器组件的更加完整的示图。在图4中以标号170表示的后电动机-发电机 包括固定的定子绕组232和转子234。行星齿轮单元236包括可驱动地连接到定子从动轴 240的中心齿轮238。被固定的环形齿轮242与被支撑在齿轮架246 ....匕的行星小齿轮244 啮合。该齿轮架通过后支撑轴组件248可驱动地连接到用于后轴组件的差速器驱动小齿轮 和驱动小齿轮轴250。 差速器壳252包围以标号254表示的差速器齿轮架和差速器环形齿轮组件。环形 齿轮与差速器驱动小齿轮和驱动小齿轮轴250上的驱动小齿轮啮合。 差速器齿轮架支撑小齿轮，这些小齿轮与连接到后轴258和260的侧齿轮256和 259啮合，而后轴258和260分别可驱动地连接到右后牵引轮和左后牵引轮。每个轴具有摩 擦制动器(例如在图4中以标号262表示)。 在前面的实施例中描述的轴差速器和中央差速器的每个可按照与图4中表示的 轴差速器类似的方式起作用。即，被分配到差速器环形齿轮的扭矩被传递到差速器齿轮架。齿轮架上的小齿轮有效地将传递的扭矩分到每个差速器侧齿轮，从而分到连接到侧齿轮的 各个牵引轮上。 在例如
图1中表示的设计的情况下，其中，建立了从中央差速器到后轴差速器的 机械扭矩传递路径，打滑的轮可触发将轮制动器应用到打滑轮上，或者触发给发动机控制 模块发送信号以减小总体动力系扭矩。这通常通过在具有火花点火的内燃机中延迟点火火 花来实现。当然。扭矩降低还可通过减少发动机的燃油来实现。另一方面，如果将制动扭 矩施加给打滑轮，则该轮的速度将降低，并且驱动扭矩将被从打滑轮改变到具有较好牵引 能力的轮上。这通过轴差速器实现。如果同一个轴上的两个轮都在空转，则可对两个空转 轮都施加制动，从而中央轴差速器将会重新将驱动扭矩分配到另--轴的牵引轮上，这样，用 于车辆加速可用的牵弓I力没有净降低。 在
图1的设计中的车辆系统控制器降低总体动力系扭矩以避免牵引轮打滑的情 况下，所有牵引轮的驱动扭矩被降低将避免打滑那么大的量。然而，这种扭矩降低将导致车 辆的加速率(acceleration rate)较低。在车辆驾驶速度高时，扭矩通常被降低而不出现 制动动作，但是在一些情况F，如在本实用新型的情况下，控制器可在降低动力系扭矩的同 时施加制动扭矩。 如果将关于
图1描述的方案应用于在图2中示意性地示出的动力系硬件结构，其
中，在前轴差速器和后轴差速器之间没有机械连接，并且没有中央差速器，那么将摩擦制动
施加给打滑轮将降低或消除该轮的打滑，并且被正常分配到该轮的驱动扭矩将通过用于其
轴的差速器被改变到同一轴上的另一牵引轮上。如果同一轴上的两个轮都在打滑，则开
始对两个打滑轮进行制动，中央差速器的缺失将不能将驱动扭矩反映到对立轴(opposite
axle)上的牵引轮上。因此，应当将车辆的加速度整体降低到驾驶员对加速度的期望之下。
如果通过降低总体动力系扭矩克服一个轴上的牵引轮的打滑，则车辆可用的总体牵引力等
于任一轴上可用的牵引力的较小的量,这导致加速度比驾驶员期望的加速度低。 本实用新型通过将来自牵引控制系统的不同的控制信号提供给动力系中的机械
独立的前动力系和后动力系的每个克服了上述缺陷，如图2和图3所示。例如在图2中
以标号109表示的牵引控制器将不同的控制信号分配到用于前轴和后轴的不同的动力系。
这样,牵引控制器可单独地减小用于具有一个和更多打滑轮的轴的动力系扭矩,而不降低
具有良好牵引能力的轮的轴上的扭矩。牵引控制器109可分配图2中由标号T*FR()NT和
T*REAR指示的不同的信号。这将达到由发动机以及由电牵弓I电动机88分配的扭矩的分别
降低的效果，见图2。用于分别致动前轮制动器和后轮制动器的不同的轮制动信号也可由牵
引控制器109发出。这在图3中被示意性地示出，图3表示摩擦制动器控制信号被车辆系
统控制器178传递到前制动器控制模块212和后制动器控制模块234。为了进行比较，图5A示出具有不独立的前动力系和后动力系的混合动力电动车
辆的示意性示图。在图5A中，牵引控制系统发出由，表示的请求扭矩信号。图5A的动力
系和控制器以及牵引控制系统互相通信，但是仅有一个动力系和动力系控制器，包括独立
的发动机控制模块、车辆系统控制器、牵引控制模块以及节流阀位置传感器。在图5A中以
标号264指示动力系和控制器。以标号266指示牵引控制系统。牵引控制系统包括轮制动
器控制模块和发动机控制模块。 与图5A中示意性地示出的动力系相比，在图5B中以标号268示出了本实用新型
11的单独的前动力系和单独的后动力系。在图5B中以标号270示意性地指示牵引控制系统。 牵引控制系统270分别对前轴和后轴发出以标号272和274表示的单独请求牵引扭矩信 号。这些值通常比驾驶员根据加速器踏板位置请求的值小。这表示上述的请求降低总体动 力系扭矩。在一些实施中，该请求被限定为牵引控制系统基于当前的道路表面状况将允许 的绝对最大扭矩。 如果仅前轴上的轮或仅后轴上的轮打滑，在图5B中示意性地示出的控制系统将
会根据加速器踏板位置将请求的扭矩传递，而由于道路表面状况不减小另一轴上的扭矩。 在图5:B中示出的动力系控制系统在图3中由字母"A"表示。在图5B中表示的牵
引控制系统对应于在图3中以"B"表示的制动器控制模块以及发动机控制模块。 在本实用新型的另一实施例中，如图6中所示，对前轴和后轴具有单独的动力系。
这总体上与图5B的实施例类似。然而，图6中以标号276表示的牵引控制系统发出以标号
278表示的用于一个轴(例如，前轴)的目标动力系扭矩"Tff以及以标号28()表示的用于
另一个轴(例如，后轴)的单独的动力系扭矩"TW。在图6中以标号282和284指示单独
的动力系。如在前面描述的实施例的情况下，这些目标动力系扭矩被限定为根据对每个轴
的当前道路表面状况牵引控制系统将允许来自于每个动力系的绝对最大扭矩。 在图6的实施例的情况下，如果仅后轴在打滑，则牵引控制系统将仅请求减小后
轴动力系的目标扭矩，这是因为后轴上的轮在打滑。前轴的动力系扭矩可被不仅增大到根
据加速器踏板位置对前轴请求的扭矩，而且增大受车辆系统控制器的控制的发动机控制模
块命令的附加量。所述附加量对应于后轴扭矩被牵引控制系统减小的量。即，所述附加量等
于"TW与"Tr"的差。如果前轮打滑，则通过牵引控制减小的扭矩的量等于"T，"与"Tf "
的差，并被加到后轮上。 当仅前轮或仅后轮在打滑时，牵引控制系统可通过仅控制具有打滑的轮的轴来请 求减小动力系目标扭矩,而不影响可进行良好牵引且不打滑的其它轴上的轮。这样的结果 是当道路表面状况会导致一个轴过度打滑时，驾驶员被提供更好的加速。牵引控制的干涉 不会使用同一信号导致前轴动力系扭矩和后轴动力系扭矩均降低。不同的信号被独立地传 递到独立的前动力系和后动力系。 除了由本实用新型实现的优点外，在光滑的道路表面上车辆下溜期间也得到改 善。这通过使用用于牵引控制系统的信号来实现，所述牵引控制系统将根据由用于轴的 速度传感器检测到的打滑的量允许选择性地请求降低对每个轴的单独的拖动扭矩(drag torque)。在打滑轮上的拖动扭矩的减小可通过调节独立的动力系的操作变量来获得。这 可导致在存在使任一轴动力系请求比表面状况能够支持的轮减速更大的轮减速的趋向的 条件下提高车辆稳定性。在这种情形下还能够实现在车辆转弯期间横向牵引特性高,从而， 如果在前轮上请求过大的拖动扭矩，则降低过度的转向不足的可能性。如果请求后轮提供 过大的拖动扭矩，则也可改善过度转向。牵引控制系统可根据当前道路表面状况F每个轴 可支撑的拖动扭矩的大小来调节单独的前动力系和单独的后动力系的目标轴扭矩值。 虽然已经具体描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员应当清楚，在不 脱离本实用新型的范围的情况下可进行修改。所有的这些修改及其等同物都将被权利要求 覆盖。
权利要求一种车辆，其特征在于所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源，该第一动力源处于到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有第二动力源，该第二动力源可驱动地连接到后驱动轴；牵引控制系统；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，该车辆系统控制器与牵引控制系统通信，以响应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵引扭矩。
2. —种车辆,其特征在于所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源和变速器传动装置，第 -动 力源处于通过变速器传动装置到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有第二动力源,第二动力源可驱动地连接 到后驱动轴；至少一个轮速传感器，用于监测所述牵引轮的速度； 牵引控制系统；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，该车辆系统控制器与牵引控制系统通信，以响 应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵引扭矩。
3. 如权利要求2所述的车辆，其特征在于所述动力系控制系统包括控制模块，该控制 模块响应于轮速变化降低一个动力源的扭矩，同时保持由另一动力源驱动的牵引轮的牵引 扭矩不变,轮速变化指示由所述一个动力源驱动的牵引轮的初始轮打滑。
4. 如权利要求3所述的车辆，其特征在于每个驱动轴包括差速器传动装置，后驱动轴 的差速器传动装置的扭矩输入元件被连接到第二动力源，后驱动轴的差速器传动装置的扭 矩输出元件可驱动地连接到后驱动轴的牵引轮。
5. —种车辆，其特征在于所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源，第一动力源可驱动地连接 到前驱动轴；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有第二动力源，第二动力源可驱动地连接 到后驱动轴；至少一个轮速传感器；牵引控制系统，与所述至少一个轮速传感器通信；动力系控制系统，包括车辆系统控制器，该车辆系统控制器响应于轮速信号独立地控 制每个驱动轴上的牵引扭矩。
6. —种混合动力电动车辆，其特征在于所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有发动机，该发动机处于通过变速器传动 装置到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有电动机,该电动机可驱动地连接到后驱 动轴，所述电动机电结合到电池；至少--个轮速传感器，用于感测每个牵引轮的轮速；牵引控制系统；动力系控制系统,包括车辆系统控制器，以响应于轮速信号独立地控制每个驱动轴上的牵引扭矩。
7. —种车辆，其特征在于所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有第一动力源，该第一动力源处于到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的前驱动轴的后动力系，具有第二动力源，该第二动力源可驱动地连接到后驱动轴；牵引轮制动器，用于每个牵引轮；用于感测每个牵引轮的轮速的装置；牵引控制系统，与每个牵引轮制动器通信；动力系控制系统,包括车辆系统控制器、第一动力系控制模块以及控制模块，以响应于检测到的具有良好牵引能力的牵引轮的速度和初始打滑的牵引轮的速度之间的差而选择性地将牵引轮制动器施加到初始打滑的牵引轮上,从而保持一个驱动轴上的牵引轮的牵引不变，而对另一驱动轴--匕的牵引轮的牵弓i改变。
8. —种混合动力电动车辆,其特征在于所述车辆包括用于具有牵引轮的前驱动轴的前动力系，具有发动机，该发动机处于通过变速器传动装置到达前驱动轴的扭矩流动路径中；用于具有牵引轮的后驱动轴的后动力系，具有电动机，该电动机可驱动地连接到后驱动轴，所述电动机电结合到电池；用于感测每个牵引轮的轮速的结构；牵引控制系统，与每个牵引轮制动器通信；车辆系统控制器，被配置成使未打滑轮上的扭矩增加的量等于初始打滑的轮上的牵引扭矩的降低的量，从而净的总体牵引力保持不变。
专利摘要本实用新型公开了一种车辆及混合动力电动车辆，其中，具有机械方面不同组的前后牵引轮的车辆动力系具有分开的动力单元。包括牵引轮打滑控制器的电子控制系统电结合到第一动力单元和第二动力单元，以分别建立最大后轮牵引和最大前轮牵引。对一组牵引轮的轮扭矩的增加或降低以及另一组牵引轮的轮扭矩的增加或降低进行独立请求，从而改善加速性能并加强车辆稳定性。
文档编号B60W10/04GK201457024SQ20092000899
公开日2010年5月12日 申请日期2009年4月3日 优先权日2008年4月9日
发明者马修·艾伦·博斯 申请人:福特全球技术公司