專利名稱：混合動力電動車輛的推進系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制替代動力車輛的推進系統(tǒng)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知使用了各種方法檢測車輛系統(tǒng)的運行狀態(tài)。美國專利號為6009362 的Furukawa專利就是此類方法的例子。根據(jù)Fumkawa專利，披露了 一種異 常情況檢測裝置，其包括檢測器，用于檢測風(fēng)扇電動機的一對正極和負(fù)極端 子。該裝置也包括判別電路，用于基于所述端子間測得的電壓來確定是否存 在異常情況。在電動機正極端子和電源間采用了外部電阻。電動才幾負(fù)極端子 接地。^^測端子間的電壓。判別電路當(dāng)正極端子的電勢小于預(yù)定值時確定存 在異常情況。
美國專利號為6377880的Kato等人的專利是此類方法的另 一個例子。根 據(jù)Kato等人的專利，披露了一種用于混合動力車輛的冷卻風(fēng)扇故障檢測裝 置，其包含冷卻能力計算裝置，其計算冷卻風(fēng)扇的冷卻能力；電池加熱值 計算裝置，其計算電池的加熱值；以及假定溫度變化計算裝置，其基于加熱 值和冷卻能力計算電池的假定溫度變化。該裝置進一步包含實際溫度變化計 算裝置(其計算電池的實際溫度變化)以及故障判別裝置。故障判別裝置通 過比較假定溫度變化和實際溫度變化確定風(fēng)扇是否出現(xiàn)故障。
國際/〉布號為WO2006/095929的Yanagida的專利是此類方法的又一個 例子。根據(jù)Yanagida專利，啟動控制器重復(fù)實施啟動過程用于啟動油泵。在 重復(fù)啟動過程如果出現(xiàn)油泵啟動故障，則啟動控制器當(dāng)外部空氣溫度不低于 現(xiàn)有參考溫度時說明異常出現(xiàn)是在油泵中還是在為油泵供能的電源中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于控制替代動力車輛的推進系統(tǒng)及其方法。推進系統(tǒng)包 括具有最大輸出扭矩的電氣設(shè)備，控制電氣設(shè)備的電力電子設(shè)備以及冷卻電 氣設(shè)備和電力電子設(shè)備的冷卻設(shè)備。確定冷卻設(shè)備和電力電子設(shè)備間的預(yù)期的溫度差。也確定冷卻設(shè)備和電力電子設(shè)備間的實際溫度差。確定實際溫度 差是否大于預(yù)期溫度差，如果實際溫度差大于預(yù)期溫度差則減小電氣設(shè)備的 最大輸出扭矩。


圖1為在現(xiàn)有車輛速度下最大電動機/發(fā)電才幾扭矩需求的比率相比于逆變 器溫度、線圏溫度以及油溫的示意圖。
圖2為示例混合動力電動自動車輛的一部分的框圖。 圖3為圖2中驅(qū)動橋的框圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的特定實施例確定逆變器是否按照設(shè)計運轉(zhuǎn)的示例性 策略流程圖。
圖5為給定周圍溫度下圖3中逆變器中的一個和圖3中冷卻管中的液體 的溫度差與扭矩需求相比的示例圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的特定實施例用于管理電動機電子冷卻系統(tǒng)的示例性 策略示意圖。
圖7為在現(xiàn)有車輛速度下最大電動機/發(fā)電機扭矩需求的比率與逆變器溫 度相比的示意圖。
具體實施例方式
這里參考帶有兩個電氣設(shè)備的具有動力分配混合動力驅(qū)動橋的替代動力 車輛描述了策略和4支術(shù)。然而，這里描述的策略和:技術(shù)可以應(yīng)用于其他具有 任意數(shù)量的電氣設(shè)備的替代動力車輛上。例如，這里討論的策略和技術(shù)可應(yīng) 用于具有單個電氣設(shè)備的并聯(lián)混合動力車輛。作為另一個例子，這里討論的
策略和技術(shù)可應(yīng)用于具有四個電力設(shè)備的串4關(guān)混合動力車輛。
用于動力分配混合動力驅(qū)動橋的電動機電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)(MECS)可 使用由電動泵驅(qū)動的液體冷卻系統(tǒng)將驅(qū)動橋生成的熱傳遞給空氣。該系統(tǒng)使 用了冷卻劑至空氣的散熱器設(shè)計，其可與用于內(nèi)燃機的散熱設(shè)計相似。
當(dāng)MECS按照設(shè)計運轉(zhuǎn)時，其能夠?qū)δ孀兤?、電動機/發(fā)電機線圏以及傳 動液提供足夠的冷卻。在特定運行情況下，逆變器、線圈和/或傳動液可達到 接近于其功能極限的溫度。為防止驅(qū)動橋部件超出其功能極限，傳動控制單 元(TCU)根據(jù)其部件的實際溫度可減少扭矩輸出量。如圖1中的示例可見，在當(dāng)前車輛速度下最大電動機/發(fā)電機扭矩需求的比率在超過逆變器溫度(如 粗黑線所示)、線圈溫度(如細黑線所示)以及油溫(如虛線所示)的特定閾 值時會減小。該扭矩減小策略允許驅(qū)動橋部件在允許車輛恢復(fù)全面駕駛性能 前冷卻下來。
當(dāng)MECS未按照設(shè)計運轉(zhuǎn)時，例如系統(tǒng)中有不正確的冷卻模式時，上述 扭矩減少策略可能無法將驅(qū)動橋部件足夠快地冷卻以允許恢復(fù)全面車輛駕駛 性能。例如，逆變器的電力電子設(shè)備可從正常溫度迅速轉(zhuǎn)換為最高溫度。在
越過其極限而將車輛置為限制運行狀態(tài)(LOS)或退出路面(quit on road， QOR)的情況。
這里描述的檢測和管理策略對于電動機逆變器和發(fā)電機逆變器可相似。 然而，每個逆變器可獨立評價。扭矩減少開始發(fā)生的時間可以獨立控制。通 過分離每個逆變器的檢測和管理，車輛駕駛性能可以最大化。作為例子，在 公路巡航速度下，發(fā)電機相比于電動機提供更多量的扭矩。這可導(dǎo)致發(fā)電機 達到使其無法再按照設(shè)計運轉(zhuǎn)的溫度。作為另一個例子，在陡峭斜坡情況下， 電動機相比于發(fā)電機提供更多量的扭矩。這可導(dǎo)致電動4幾達到其無法再按照 設(shè)計運轉(zhuǎn)的溫度。
如在圖2的例子中可見，混合動力控制單元(HCU) IO與周圍溫度傳感 器12、發(fā)動機控制單元(ECU)16以及驅(qū)動橋18通訊，驅(qū)動橋18包括電力電 子模塊(PEM) 19。如上所述，其他的配置也可以。
如在圖3的例子中所示，驅(qū)動橋18包括電動機20和發(fā)電機22。在其他 例子中，驅(qū)動橋可包括更多或更少的電氣設(shè)備。PEM19包括電動機逆變器24 和發(fā)電機逆變器26以及溫度傳感器28、 30，溫度傳感器28、 30分別監(jiān)測電 動機逆變器24和發(fā)電^幾逆變器26的溫度。MECS的冷卻管32通過驅(qū)動橋 18。冷卻管32傳送液體用于冷卻電動機20和發(fā)電機22以及電動機逆變器 24和發(fā)電機逆變器26。溫度傳感器34監(jiān)測冷卻管32內(nèi)的液體溫度。
檢測
這里的一些檢測策略是基于電動機20以及發(fā)電機22的扭矩輸出與逆變 器24、 26超出冷卻管32內(nèi)液體溫度的溫度提升的線性相關(guān)關(guān)系，這里稱為 INV_DELTA_T。如圖4中的例子可見，在方框36處，貝'j HCU10確定溫度傳 感器12、 28以及30、 34是否按照設(shè)計運轉(zhuǎn)。如果沒有，則策略返回至開始。溫度傳感器12、 28、 30、 34的運行可隨后以任何合適的方式調(diào)整。如果是， 貝'J HCU10在方框38處確定每個逆變器24、 26和冷卻管32內(nèi)液體溫度的預(yù) 測溫度差。預(yù)測溫度差基于周圍溫度和電動機20與發(fā)電機22分別的扭矩需 求，電動機20與發(fā)電機22的扭矩需求分別與電動機20和發(fā)電機22的扭矩 輸出線性成比例。在其他例子中，預(yù)測溫度可基于諸如冷卻風(fēng)扇速度和車輛 速度等因素。為做出該決定，例如HCU10可參考存儲于存儲器內(nèi)的裝有此類 數(shù)據(jù)的查找表。該數(shù)據(jù)可通過測試、模擬或任何其他所需的技術(shù)收集。
在方框40處，HCU10確定逆變器24、 26與冷卻管32內(nèi)液體溫度間的 實際溫度差是否大于其各自的預(yù)測溫度差。例如，HCU10讀取溫度傳感器28、 30、 34用于計算實際溫度差。如果為否，則在方框42處除非計數(shù)器等于零， 否則HCU10將計數(shù)器減小。隨后策略返回至開始。如果為是，則HCU10在 方框44處將計數(shù)器增加。在方框46處，HCU10確定計數(shù)器是否已達到其最 大值。該最大值可以校正并取決于設(shè)計考慮。如果為否，則策略返回至開始。 如果為是，則在方框48處設(shè)立冷卻標(biāo)記。策略隨后前進至結(jié)束。
如圖5中的例子可見，圓數(shù)據(jù)點指示當(dāng)MECS按照設(shè)計運轉(zhuǎn)時在電動機 20的各種扭矩需求下測量的INV_DELTA—T。方數(shù)據(jù)點指示當(dāng)MECS沒有按 照設(shè)計運轉(zhuǎn)時在電動機20的各種扭矩需求下測量的INV一DELTA一T。發(fā)電機 22的類似數(shù)據(jù)可以通過分析、測試或模擬獲得。選擇性地畫出的較低直線指 示預(yù)測的INV一DELTA—T最小值。選4奪性地畫出的較高直線指示預(yù)測的 INV—DELTA一T最大值。較直低線可為可校正極限，上述所討論的計數(shù)器在 該校正極限增加或減少。
如下所討論，可以作為關(guān)于圖5中的較高和較低直線的實際 INVJDELTA一T的線性插值計算扭矩減少的百分比。例如，當(dāng)溫度差接近于 較低直線時會發(fā)生較少量的扭矩減少。當(dāng)溫度差接近較高直線時會發(fā)生較大 量的扭矩減少。其他^支術(shù)也可用于確定扭矩減少的百分比。例如，在圖5中 可選4奪性地畫出單條直線指示預(yù)測的INV—DELTA—T。當(dāng)實際INV—DELTA—T 超過預(yù)測的INV一DELTA一T時扭矩減少的百分比可為固定值。 管理
在圖2和圖3的例子中，來自逆變器24、 26的能量損失大部分以熱的形 式散失。隨著逆變器24、 26的電能輸出增加，能量損失量增加。電動機20 和發(fā)電機22的扭矩輸出量分別與逆變器24、 26的電能輸出成比例。如果正常運轉(zhuǎn)，則逆變器24、 26產(chǎn)生的熱等于或小于MECS可能散發(fā)的熱量。如 果運轉(zhuǎn)不正常，則逆變器24、 26產(chǎn)生的熱可能大于MECS可能散發(fā)的熱量。 限定電動機20和發(fā)電機22的扭矩輸出量分別限制了逆變器24、 26產(chǎn)生的熱。 在圖6的例子中可見，在方框50處，HCU10確定是否已經(jīng)設(shè)定冷卻系 統(tǒng)標(biāo)記。如果沒有，則策略返回至開始。如果是，則HCU10在方框52處確 定逆變器24、 26的實際溫度差是否超過了冷卻系統(tǒng)不能夠按照設(shè)計運轉(zhuǎn)的極 限。如果沒有，則策略返回至方框50,如果是，貝'J HCU10在方框54處設(shè)定 診斷碼并照亮4反手。在方框56處，HCU10減少最大允許扭矩。策略隨后進 4亍至結(jié)束。
在圖6的例子中，扭矩的減少量^^又決于相對于最小和最大預(yù)測 INV一DELTA一T的實際INV—DELTA—T。作為 一個例子，如果允許扭矩減少且 實際INV—DELTA一T在圖5中最大和最小預(yù)測INV_DELTA—T的中間，則可 如圖7中的例子所見，HCU10可將在當(dāng)前車輛速度下的電動機扭矩需求的比 率從100%降低至實線和虛線間的中間值，或80%，以使電動機逆變器溫度在 大約75至140攝氏度之間。實線指示當(dāng)MECS未按照設(shè)計運轉(zhuǎn)時校正的最 小扭矩減少。虛線指示當(dāng)MECS未按照設(shè)計運轉(zhuǎn)時校正的最大扭矩減少。實 際的INV—DELTA一T越接近最小預(yù)測INV—DELTA—T,扭矩減少越少。如果 實際INV—DELTA—T等于或大于最大預(yù)測INV—DELTA—T,貝'j HCU10會按圖 7中的校正表100%地減少扭矩。
雖然已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明的實施例，但不應(yīng)理解為這些實施例圖示 和說明了本發(fā)明的所有形式。相反地，說明書中的文字為修飾性的而非限定 性文字，應(yīng)理解的是，在不背離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下可作各種變化。
權(quán)利要求
1、一種混合動力電動車輛的推進系統(tǒng)，包含具有最大輸出扭矩的電氣設(shè)備；控制所述電氣設(shè)備的電力電子設(shè)備；冷卻所述電氣設(shè)備和所述電力電子設(shè)備的冷卻器；和一個或多個控制器，配置用于確定所述冷卻器與所述電力電子設(shè)備之間的預(yù)期溫度差；確定所述冷卻器與所述電力電子設(shè)備之間的實際溫度差；確定所述實際溫度差是否大于所述預(yù)期溫度差；以及如果所述實際溫度差大于所述預(yù)期溫度差，則減少所述電氣設(shè)備的所述最大輸出扭矩。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)期溫度差基于所述電氣設(shè) 備的扭矩需求。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)期溫度差基于周圍溫度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)期溫度差基于車輛速度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個控制器還配置用 于當(dāng)所述實際溫度差大于所述預(yù)期溫度差時，使計數(shù)器增加，并確定所述計 數(shù)器是否已超過閾值，其中，如果所述計數(shù)器已超過所述閾值，則減小所述 電氣設(shè)備的所述最大輸出扭矩。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，將所述電氣設(shè)備的所述最大輸出 扭矩較少基于所述實際溫度差和所述預(yù)期溫度差的差值的量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合動力電動車輛的推進系統(tǒng)。混合動力電動汽車的逆變器由冷卻器進行冷卻。逆變器和冷卻器之間的預(yù)期溫度差基于車輛參數(shù)確定。將逆變器和冷卻器之間的實際溫度差與預(yù)期溫度差相比較。如果實際溫度差超過預(yù)期溫度差則減小最大輸出扭矩。
文檔編號B60K6/20GK101417618SQ20081016962
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者保羅·斯蒂芬·布賴恩, 大窪俊介, 威廉·大衛(wèi)·特萊漢, 洪盛康 申請人:福特全球技術(shù)公司