[發明專利]用于控制混合動力牽引組件的方法和根據該方法控制的混合動力車輛

有效

• 申請號: 201080070929.1
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN103269933A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 托馬斯·賈斯廷;邁克爾·米萊特
• 申請（專利權）人: 雷諾卡車公司
• 主分類號: B60W20/00
• 分類號: B60W20/00;B60W10/26;B60W30/18
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陸弋;王偉

技術領域

本發明涉及用于控制車輛的混合動力牽引組件的方法。此外，本發明涉及能夠根據這種方法控制的機動車輛，尤其是工業用插電式混合動力車輛。

背景技術

現有技術的混合動力車輛通常具有混合動力牽引組件，所述混合動力牽引組件能夠包括：內燃機；至少一個可逆電機，所述至少一個可逆電機用于執行混合動力車輛的牽引和用于當車輛減速時產生再生電能；以及電能存儲設備，如果所述電能存儲設備是共同所稱的“插電”類型，則所述電能存儲設備包括用于連接到電網的連接器。有時，代替可逆電機，現有技術的混合動力車輛能夠包括電動機和發電機。

在并聯型混合動力中，內燃機和電機都可以將扭矩提供到車輛的傳動系。電機從電能存儲設備獲取電能或將電能提輸送到電能存儲設備，所述電能存儲設備可以包括一組電化學電池、超級電容等。

在串聯型混合動力中，內燃機并未機械聯接到車輛傳動系，而是將機械動力提供到主要用作發電機的第一電機。由發電機產生的電能被供給到一個或多個優選可逆的第二電機。所述第二電機機械連接到車輛傳動系，從而在駕駛過程階段作為電動機使用時將驅動扭矩輸送到車輛傳動系，或在制動過程階段作為發電機使用時從傳動系獲取扭矩。這兩種電機從至少一個通用電能存儲設備獲取電能或將電能輸送到通用電能存儲設備，所述通用電能存儲設備可以包括電化學電池、超級電容器等。

其他類型的混合動力是已知的，如所謂的串并聯型，其中動力分配設備在車輛傳動系和發電機的之間分配來自發動機的扭矩，同時電機也連接到車輛傳動系。

車輛可以包括一個或幾個電子控制單元，所述一個或幾個電子控制單元適于控制內燃機和電機，以直接或間接控制由內燃機和電機中的每個輸送或獲取的扭矩的量。電子控制單元因而能夠控制內燃機的扭矩和/或速度，并且還能夠控制由電機從電能存儲設備獲得的電功率/控制由電機提供到電能存儲設備的電功率。在混合動力車輛的領域中很常見的是具有可以實現幾個控制策略的電子控制單元。這些策略中的一些能夠集中在尋求將電能存儲設備的充電狀態維持在處于充電狀態目標附近的預定窗口（window）中。充電狀態目標或目標窗口能夠取決于各種參數，包括車輛速度、車輛重量、電池健康狀態等……至少部分地改變策略的一個簡單方法是改變充電狀態目標或目標窗口和/或改變確定其的方式。例如，如果充電狀態目標由取決于特定數目的參數的公式限定，則策略的改變能夠通過賦予充電狀態目標固定的預定值或通過改變確定其公式而獲得。在任何情況下，改變充電狀態目標或目標充電窗口狀態將是相當的。

能夠是串聯、并聯或串并聯型的一些電動混合動力車輛是所稱的插電類型，意味著其電能存儲設備還能夠在車輛停止時通過連接到外部電源例如電網來進行充電。這樣的插電車輛典型具有容量較大的、主要基于一組電化學電池的電能存儲設備。

現有技術的用于控制這樣的插電混合動力電動車輛的控制方法通常包括：

-連接階段，所述連接階段用于在車輛任務開始之前以高水平對電池組進行充電；

-高速率消耗階段，其中，電池組以最高可能的消耗速率輸送牽引電能；以及

-維持階段，其中充電狀態被維持在維持范圍內。

高消耗速率階段對應于以下事實：以優選靠近電池組的在瞬時操作條件下的最大可能放電速率的放電速率提高電池組放電或消耗。例如，如果可能，電子控制單元能夠控制車輛使得放電速率為可獲得的放電速率的80％以上。在實踐中，對車輛進行控制使得其所需的牽引能量最大可能程度地通過由電池組供電的電機來提供。例如，在并聯混合動力構造中，這樣的最大可能程度優選可以對應于總混合動力牽引功率的很大一部分，例如80％或更多，而內燃機提供少量的功率，例如小于20％。在串聯混合動力車輛中，這可以意味著電動機從存儲設備而不是從發電機獲取其能量。

高速率消耗階段在電池組充電狀態達到維持范圍時結束，從而觸發維持階段。在維持階段中，電池實際充電狀態在窄的維持范圍內振蕩，其中電池組有時從發電機回收少量能量，有時將少量能量輸送到牽引電動機。通常，在維持階段期間，電池組充電狀態將被維持在其總容量的40％和60％之間。在車輛任務比較長的情況下，維持階段比高速率消耗階段持續更長。

該現有技術的控制方法使得能夠在一定程度上減小內燃機的尺寸。事實上，牽引電動機能夠提高總混合動力牽引功率，因此補償由該尺寸減小造成的功率損失。

對許多車輛常見的該現有技術的控制方法從許多觀點來看都是不令人期望的。