[發明專利]高車速啟動發動機的混合動力電動車輛動力系

有效

• 申請號: 201010136034.5
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101875298A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 韋恩·邁克爾·湯普森;吉米·H·卡帕迪亞;托馬斯·斯科特·吉;約瑟夫·杰拉爾德·蘇皮那;艾倫·丹尼斯·多不里登;塔米爾瓦南·阿魯納扎拉姆
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: B60K6/40
• 分類號: B60K6/40;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/26;B60W20/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉奕晴;郭鴻禧

技術領域

本發明涉及一種具有全電驅動模式的混合動力電動車輛。

背景技術

在由本發明的受讓人擁有的現有技術的第7,285,869號專利中公開了一種用于具有動力分配特征的汽車的混合動力電動車輛動力系。所述混合動力電動車輛動力系具有發動機(通常為內燃機)、行星齒輪組、發電機、電動機和電池。電動機可驅動地結合到汽車牽引輪(traction?wheel)上。發電機被機械連接到行星齒輪組的恒星齒輪上，行星齒輪的內齒圈(ring?gear)通過變速器齒輪系(transmission?gearing)可驅動地連接到牽引輪上。行星齒輪組的支架被機械連接到發動機。

這種類型的動力系統配置可具有從兩個動力源到牽引輪的動力分配動力流路徑。第一個是機械動力源，包括通過齒輪系結合到牽引輪的發動機，第二個是包括電動機、發電機和電池的電驅動系統，其中，電動機通過齒輪系被可驅動地連接到牽引輪上。電池為發電機和電動機提供動力和能量存儲。齒輪系的兩個功率源共享元件作為到車輛牽引輪的動力流路徑被建立。

在動力系以全電力驅動的操作過程中，發動機被關閉。當在全電力驅動過程中電池的荷電狀態開始變為耗盡時，由于發電機通過齒輪系與發動機機械結合，因此可使用發電機轉矩啟動發動機。

在車輛速度高于特定值時，這種類型的動力系將不允許使用發電機轉矩啟動發動機。這種限制主要是由于電機(即，發電機或電動機)的功率/轉矩特性引起的。電機轉矩通常隨著速度的增加而降低。因此，在高速下電機可能不能產生足夠的發動機啟動轉矩(engine?cranking?torque)來使得電機作為電動機來以啟動速度(cranking?speed)驅動發動機。

發明內容

由于在高車輛速度下起動發動機的過程中發電機的轉矩的限制，使用直接起動燃料噴射式發動機來提高發動機啟動轉矩。這將不需要使用來自對起動發動機必需的電力動力源的轉矩。還會允許更高的使用全電驅動功能的校準設置點。由于使用全電驅動的驅動事件的持續時間增加，這又使得燃料經濟性得以提高。當車輛處于必須從每一個動力源傳遞動力給車輛牽引輪的驅動模式時，發動機使用直接起動噴射和點火技術以在高車速時獲得發動機啟動轉矩。

本發明的另一個優點是可以在高車速和低車速的驅動事件過程中均能起動發動機。

附圖說明

圖1是能夠使用本發明的動力分配混合動力電動車輛動力系的示圖。

圖2是可在圖1的動力系中使用的直接起動燃料噴射式發動機的示意圖。

圖3是軸轉矩相對于典型的電機的旋轉速度的曲線圖。

具體實施方式

圖1是能夠執行本發明的控制功能的動力分配混合動力電動車輛動力系的示意性框圖。

圖1的動力系配置包括內燃發動機10和動力變速器(transmission)12。發動機10的曲軸通過變速器轉矩輸入軸14被可驅動地連接到行星齒輪單元18的支架16上。前面提到的發電機20在一定運行條件下可以作為電動機，發電機20通過軸22機械連接到行星齒輪單元18的恒星齒輪24上。支架16可旋轉地支撐嚙合恒星齒輪24和行星內齒圈26的小齒輪。

轉矩傳輸元件28將內齒圈轉矩傳送到副軸齒輪系32的轉矩輸入元件30。副軸齒輪系32的轉矩輸出齒輪元件34可驅動地連接(總體上由標號36所示)到半軸(differential-and-axle)組件(總體上由標號38所示)，從而轉矩被傳送到車輛牽引輪40。

車輛系統控制器(VSC)42被電連接到變速器控制模塊(TCM)44以及用于發動機10的控制器。由車輛系統控制器通過信號流路徑(標號46所示)將轉矩命令信號分發到發動機控制器。信號流路徑46還在車輛系統控制器42和變速器控制模塊(TCM)44以及電池控制模塊(BCM)48之間提供信號通信。

發電機20被電連接到電動機50。電動機50的轉子被機械連接到用于副軸齒輪系32的電動機轉矩輸入齒輪52。發電機20和電動機之間的電結合由高壓總線54提供，所述高壓總線54由電池和電池控制模塊48供電。

變速器控制模塊通過電動機控制信號流路徑56與電動機50通信。發電機通過信號流路徑58與變速器控制模塊通信。由標號60指示的發電機制動器通過信號流路徑62電連接到變速器控制模塊。

當制動器60被應用時，可通過行星齒輪單元18以及通過副軸齒輪系32，將發動機動力通過全機械轉矩流路徑從發動機傳送到牽引輪和輪軸組件。