[發明專利]混合動力車輛機動化設備的控制方法以及相關聯的設備

有效

• 申請號: 201080063951.3
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102753414A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: S.圣馬卡里
• 申請（專利權）人: 法國歐陸汽車公司
• 主分類號: B60W20/00
• 分類號: B60W20/00;B60W10/06;B60W10/02;B60W10/04;B60W30/182;B60K6/442
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陶梅;楊國治

技術領域

本發明涉及車輛機動化領域。更具體地，本發明涉及所謂的混合動力機動化裝置，該混合動力機動化裝置包括機電鏈和內燃機。更具體地，本發明涉及混合動力車輛的管理方法，以及相關聯的設備。

背景技術

隨著碳氫化合物儲備逐漸地減少，多年來研究了陸用車輛機動化裝置的新的解決方案。在這些解決方案中，混合動力機動化裝置是一個大有希望的途經。

要提醒的是，一個機動化系統因為其包括兩個不同的能量源而被稱為混合動力機動化系統。這些能量源可以，例如且在最常見的情況下，是內燃機（英文為“Internal?Combustion?Engine”，英文縮寫為ICE）類型的單元和電動推進單元，其中所述電動推進單元一般包括電能儲存系統（法語為“système?de?stockage?d'énergie?électrique”，縮寫為SSEE），例如電池或超級電容器。為了簡化，在以下說明中用術語“ICE發動機”來表示內燃機，用術語“SSEE”表示電能儲存系統。

適當選擇的這些組合可以使得混合動力車輛在燃料消耗上高達傳統車輛效率的兩倍，同時提供相似的性能和舒適性。混合動力系統保證與設有內燃機類型的傳統機動化裝置相當的續航能力，同時減少污染性排放和燃料消耗。在以下說明中，特別地考慮車輛通過機械鏈（ICE發動機+傳動裝置）和集成的機電鏈的混合動力組合。

該機電鏈的構成部分主要由被控制成馬達或發電機的電機來構成，其中所述電機通過允許控制這些電機的電轉換器由SSEE連接。這些電轉換器可以是集成在電機上的或是不集成在電機上的。出于簡化的考慮，以下將以馬達或發電機模式來控制電機的電轉換器視為單一主體，其中所述單一主體將簡單地稱為“電機”。

在現有技術中目前的混合動力車輛結構分三大類，在這里由圖1至圖3來示出。在這些附圖中，雙線表示機械功率的傳輸線，而單線則表示電功率的傳輸線。

在所謂“串聯結構”的第一結構中（見圖1），內燃機（ICE）1與產生電的發電機2連接。該電能儲存在SSEE?3中，然后用于驅動一個或多個電機4，所述電機提供通過差速器6來驅動輪子5所必需的功率，以推進車輛。

在該串聯結構中，大量的將機械功率轉換為電功率的步驟造成效率的累積損失。然而，它們允許有利的控制策略和熱機（ICE）運行的優化。系統的整體效率一般在“城市循環”類型的行程中得到改善。為了覆蓋各種行程類型，應增大SSEE?3的續航能力。當然，該SSEE具有的儲存能力越大，該SSEE就越變得相對較重和昂貴。純粹為了提供信息，以純電模式續航50km意味著帶著重約70kg的電池3。

在所謂“并聯結構”的第二結構中（見圖2），一方面的與傳動裝置7關聯的ICE熱機1與另一方面的電機4以機械的方式通過差速器6與車輛的輪子5連接。因此，機電鏈參與加速、能量回收，任選地在坡道上和啟動時。當在馬達模式下的電機4提供的附加力矩對應ICE發動機1的（速度、力矩）優化區域時，這種并聯混合動力系統經常提供良好的效率。當偏離該優化的發動機速度區域時，并聯混合動力系統的能量效率不再是優化的。實際上，車輛的輪子5通過各個機械減速級來與ICE發動機1連接，而在傳動裝置所建議的速度級中的發動機速度優化調節是不可能的。

然而，該并聯結構相對于串聯結構的優點在于，可以在電動模式沒有在能量效率上有貢獻的時候斷開電動模式，這一般是在車輛高速下的情況。

所謂“串聯/并聯結構”的第三結構（見圖3）是混合動力系統的一種特殊的構造，該構造允許以逐漸的或不逐漸的方式從一個模式（并聯或串聯）轉換到另一個模式。在該串聯/并聯結構中，ICE發動機1可通過機械能分配器8和差速器6來驅動輪子5。機械能分配器8又與發電機2連接，該發電機將ICE發動機1的一部分機械能轉換為電能，該電能儲存在SSEE?3中。一個或多個電機4同樣通過差速器6來驅動輪子5。

機械能分配器8借助行星齒輪隨意將機械功率分為兩個流。該機械功率的第一部分被用于直接驅動輪子5，而該機械功率的另一部分則被經過發電機2轉換為電，以供給電機4或給SSEE?3充電。具有行星齒輪的該結構受益于可以通過精巧地分配功率流來控制發動機速度和力矩，然而同時沒有受益于這兩個變量完全的獨立性。在行星齒輪的三個軸上的力矩-速度依賴關系不允許選擇對應完全優化的ICE運行點的力矩和速度。

換句話說，該系統控制兩個動力源1、4，以根據駕駛條件來獲得ICE發動機1良好的效率。

由此，在低速時，串聯/并聯結構的性能與串聯混合動力相當。

在高速時，串聯/并聯結構的性能與并聯混合動力相當。