专利名称：混合动力电动车的动力传动系中串联驱动和并联驱动之间的转换的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及混合动力电动车(HEV)的动力传动系。特别涉及动力传动系的串联驱动和并联驱动操作之间转换的控制。
背景技术：
混合动力电动车的动力传动系，有时称为双驱动混合电动动力传动系构造，可包括两个与发动机和变速器结合的电动机构，用以在至少两种运行模式，即串联驱动和并联驱动模式下运行。第一电动机构机械地连接在发动机和前车轴上的变速器之间，用以提供起动器/发电机能力。第二电动机构连接至后车轴，用以提供电动模式或混合驱动模式下的附加推进力，导致产生两个独立驱动的轴。两个电动机构由高压电池利用逆变器供电。该动力传动系的构造为在各种模式，比如电动模式、串联模式和并联或分离模式下运行该动力传动系提供了大的灵活性，以满足驾驶者的需求并获得更好的燃料效率，并且不损害车辆的其他性能特性。考虑到该动力传动系的构造复杂性和操作灵活性，高度匹配的车辆控制系统是有必需的，其除了管理变速器、发动机和电动机构子系统的控制之外，还用以混合扭矩、速率、 来自多种能量源的能量。在行业中需要这样一种控制方法，该控制方法在串联驱动模式和并联驱动模式或分离驱动模式之间产生转换，该控制方法考虑各种有关动力传动系统和电力驱动组件的状态的信息来源。
发明内容
一种运行动力传动系的方法，包括确定动力传动系电动组件的最大和最小串联驱动功率极限；如果车辆速度超过参考值、需要的轮边功率在上述极限功率之间、或者需要的发动机功率超过需要的发动机功率的参考值，则在并联驱动模式下运行；如果车辆速度小于参考值、需要的轮边功率在上述极限功率之间、并且需要的发动机功率小于发动机功率的参考值，则在串联驱动模式下运行。该控制方法采用一种基于车辆速度、发动机功率需求和驾驶者需要的轮边功率的计算。动态计算出动力传动系电动组件的最大功率和最小功率水平的动态信号，并且该动态信号用于确定车辆应该在串联驱动模式下运行还是在并联驱动模式下运行。该控制方法动态计算出电力驱动组件的最大功率和最小功率，并在这些计算的基础上决定车辆是在串联模式下运行还是在并联模式下运行。通过下述详细的描述、权利要求和附图，优选实施例的应用范围将变得显而易见。 应该理解，虽然描述和特定的例子表示了本发明的优选实施例，但是只是通过示意的方式给出。描述的实施例和例子的各种改变和修改对本领域的技术人员来说将显而易见。
本发明通过以下参照附图的描述将变得更容易理解，其中图1为显示双驱动混合动力电动动力传动系的组件的示意图；图2为显示图1中的动力传动系在电力驱动模式下运行的示意图；图3为显示图1中的动力传动系在串联驱动模式下运行的示意图；图4为显示图1中的动力传动系在并联或分离驱动模式下运行的示意图；图5为显示PTOM算法步骤的图表，该PTOM算法引起动力传动系从串联驱动向并联驱动转换；图6为显示PTOM算法步骤的图表，该PTOM算法引起动力传动系从并联驱动向串联驱动转换；以及图7为信号图，其显示了在发生串联驱动和并联驱动间的转换时，动力传动系的变量随时间的变化。
具体实施例方式现参照图1，其表示双驱动混合动力电动动力传动系10交替在串联驱动和并联驱动下运行。动力传动系10包括两个电动机构12、14 ；例如柴油发动机的内燃机16 ；能够产生一定范围的扭矩比的多速变速器18，例如浸油离合器动力换档变速器；第一组轮20、21 ； 第二组轮22、23 ；以及差速机构M。离合器36交替连接和断开发动机曲轴和变速器输入轴。第一电动机构12，称为结合曲轴的起动发电机(Crankshaft Integrated Starter GeneratonCISG)，机械地连接在内燃机16和第一(前)车轴洲上的变速器18之间，用以提供起动器/电动机能力。第二电动机构14，称为电力后车轴驱动器(Electric Rear Axle Drive，ERAD)，连接至第二(后)车轴30，用以提供电动模式或混合驱动模式下的附加推进力，导致产生两个独立驱动的轴。CISG 12和ERAD 14由高压(HV)电池32利用逆变器供 H1^ ο虽然上述电动机构描述为ERAD 14，意味着由发动机16和变速器18驱动前车轴观和前轮20、21，但是上述电动机构可替换为电力前车轴驱动器(Electric Front Axle Drive,EFAD) 14，在这种情况下，由EFAD 14驱动前车轴30和前轮22、23，由发动机16和变速器18驱动后车轴28和后轮20、21 (电动机构从后轴驱动变为前轴驱动，那么车辆本身前轴和后轴的命名调换了)。该动力传动系10的构造为在各种模式，例如电动模式、串联模式和并联或分离模式下运行该动力传动系提供了大的灵活性，以满足驾驶者的需求并获得更好的燃料效率， 并且不损害车辆的其他性能特性。考虑到该动力传动系的构造复杂性和操作灵活性，高度匹配的车辆控制系统是有必需的，其除了管理变速器、发动机和电动机构子系统的控制之外，还用以混合扭矩、速率、来自多种能量源的能量。决定是在串联模式下还是在并联(分离)模式下运行动力传动系10，需要一种计算，该计算考虑各种有关动力传动系统和电力驱动组件的状态的信息来源。为了协调子系统(发动机16、变速器1 8、CISG 12和ERAD 14)的运作，车辆系统控制器(Vehicle System Controller, VSC)包含称为动力传动系运行模式(Powertrain
5Operating Mode, PTOM)控制的功能，PTOM控制协调CISG-ERAD子系统的运行，以要求电カ 驱动、串联驱动、并联驱动、发动机启动和发动机停止。可访问PTOM控制的控制算法基于各 种车辆输入从子系统来决定是要求速度控制还是扭矩控制。CISG-ERAD动カ传动系10使车辆能在三种主要运行模式中的ー种模式下运行。如 图2所示，第一种运行模式是电カ驱动模式，其中，电池32向ERAD14提供能量，以通过向车 轮22、23输送扭矩来驱动车辆。在电カ驱动模式下运转时，离合器36处于打开状态。如图3所示，第二种运行模式是串联驱动模式，其中，发动机16驱动CISG 12为电 池32充电，电池向ERAD 14提供能量，以通过向车轮22、23输送扭矩来驱动车辆。在串联 驱动模式下运转吋，离合器36处于打开状态。如图4所示，第三种运行模式是分离或者并联驱动模式，其中，发动机16和变速器 1 8向车轮20、21提供扭矩，同时电池32和ERAD 14向车轮22、23提供扭矩，以便驱动车 辆。在分离或者并联驱动模式下运转时，离合器36处于闭合状态。这些主要模式与补充模 式及过渡模式均由PTOM控制算法来决断和协调。引起串联模式和并联模式之间转换的条件以公式(1)和(2)表示，并且示于图5 和图6中。PTOM控制发出控制信号，动カ传动系10的组件对该控制信号做出响应，如果满足
下式，则引起从串联驱动向并联驱动转换
权利要求
1.一种运行车辆动力传动系的方法，其特征在于，包含利用需要的发动机功率、需要的轮边功率和电池功率极限，来确定动力传动系电动机构和为电动机构中的一个提供功率的电池的最大和最小串联驱动功率极限；如果车辆速度超过参考值、需要的轮边功率在上述功率极限之间、或者需要的发动机功率超过发动机功率的参考值，则在并联驱动下运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在并联驱动下运行包含 利用发动机和变速器驱动第一车轮组，以及利用由电池供电的电动机构中的一个驱动第二车轮组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包含如果满足下式，则在并联驱动下运行 其中VS为车辆速度；VSlim为串联驱动的车辆速度极限；PwheeI为驾驶者需要的轮边功率；1 series_max 为 Min [ (Pbatterydischarge limit ^CISG minimum)，^EEAD maximum-I 1 battery discharge limit 为电池的最大放电功率极限；1 CISG minimum为CISG的最小功率极限；1 ERAD maximum为ERAD的最大功率极限；1 series_min为 Max [ (Pbatterycharge limit ^CISG maximum) ‘ ^EEAD mini mum-I 1 CISG maximum为CISG的最大功率极限；1 ERAD minimum为ERAD的最小功率极限； Peng为需要发动机提供的功率；以及 Pmg—thresh。ld为串联驱动的发动机功率阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含关闭位于变速器和电动机构中的一个之间的驱动路径中的离合器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含利用电动机构中的一个作为由发动机驱动的发电机为电池充电。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含如果车辆速度小于参考值、需要的轮边功率在上述极限之间、并且需要的发动机功率小于发动机功率的参考值，则在串联驱动下运行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在串联驱动下运行还包含打开位于变速器和电动机构中的一个之间的驱动路径中的离合器。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在串联驱动下运行包含 利用电动机构中的一个作为由发动机驱动的发电机为电池充电；以及利用由电池供电的另一电动机构驱动车轮。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包含如果满足下式，则在串联驱动下运行(VS VSiim)(Pwheel ^^series_max ^series_max_hyst^ ^^-^wheel (Pseries_min+Pseries_min—hyst))及(Peng く Peng—threshold)其中vs为车辆速度；VSlim为串联驱动的车辆速度极限；Pwheel为驾驶者需要的轮边功率；Pseries—max 为 ^in [ C battery discharge limit PciSG minimum)，^ EEAD maximum」；P battery discharge limit 为电池的最大放电功率极限；P CISG minimum为CISG的最小功率极限；P ERAD maximum为ERAD的最大功率极限；P series_max_hyst 为串联驱动中最大驾驶者需要功率的滞后值；Pseries—min ^ MaX [ G battery charge limit ^ CISG maximum/，^ERAD minimum]；P battery charge limit 为电池的最大充电功率极限；P CISG maximum为CISG的最大功率极限；P iiRAD minimum为ERAD的最小功率极限；P series_min_hyst 为串联驱动中最小驾驶者需要功率的滞后值； Peng为需要发动机提供的功率；以及 P eng_threshold 为串联驱动的发动机功率阈值。
全文摘要
本发明涉及混合动力电动车的动力传动系中串联驱动和并联驱动之间的转换。一种运行动力传动系的方法，包括确定动力传动系电动组件的最大和最小串联驱动功率极限；如果车辆速度超过参考值、需要的轮边功率在上述极限功率之间、或者需要的发动机功率超过需要的发动机功率的参考值，则在并联驱动模式下运行；如果车辆速度小于参考值、需要的轮边功率在上述极限功率之间、并且需要的发动机功率小于发动机功率的参考值，则在串联驱动模式下运行。
文档编号B60W10/08GK102275497SQ20111014957
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月8日
发明者法扎勒·U·赛义德, 马克·S·山崎 申请人:福特全球技术公司