專利名稱：電動牽引系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛上的電動推進系統(tǒng)，S卩，牽引系統(tǒng)，包括如此系統(tǒng)的改裝安裝。


圖IA和IB是具有安裝在車輛上的電動牽引系統(tǒng)實施例的車輛驅(qū)動測試結(jié)果的曲 線圖；圖2是車輛系統(tǒng)部件的框圖；圖3是本發(fā)明所揭示實施例的系統(tǒng)部件的框圖；圖4是所揭示實施例的系統(tǒng)部件的框圖；圖5A-5D是所揭示實施例的支架的示意圖；圖6是所揭示實施例的系統(tǒng)部件的框圖；圖7是用于所揭示實施例中的方法步驟的流程圖；圖8是所揭示實施例中使用狀態(tài)的狀態(tài)圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛改裝的方法步驟的流程圖。各個附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
具體實施例方式在以下對優(yōu)選實施例的詳細描述中，將參照示出可實踐本發(fā)明的實施例的附圖。 應(yīng)該理解到，也可使用其它的實施例且可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出各種變化。 附圖和詳細描述并不意圖將本發(fā)明限制在所揭示的具體形式中。相反，意圖是涵蓋所有落 入由附后權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的修改、等價物和替代物。這里的 標題并不意圖以任何方式來限制主題。一方面，本發(fā)明使用構(gòu)造更為結(jié)實的車輛傳動裝置的接入端口(access port)(也 稱之為動力輸出端口( “ΡΤ0”端口))，其中該端口能使轉(zhuǎn)換方法論適用于超過3，000，000 輛美國卡車的目前8級的重型車輛(HDV)車隊，考慮到聯(lián)邦要求的排放規(guī)定。這就是說，一 方面，本發(fā)明的改裝系統(tǒng)適用于HDV并具有10至15年的壽命循環(huán)，在現(xiàn)實世界限制內(nèi)減少 排放和燃料消耗。這可以通過各種方法和技術(shù)來實現(xiàn)，這些方法和技術(shù)不僅適于現(xiàn)有車隊 的多種多樣和老化的硬件，而且適于這些卡車的經(jīng)濟上脆弱的所有權(quán)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個實施例中，對傳統(tǒng)的HDV提供改裝結(jié)構(gòu)，其能夠在單一駕駛時間 內(nèi)在以下兩種模式中運行i)內(nèi)燃機(ICE)模式，其中，ICE通過控制器從傳統(tǒng)的PTO端口將動力輸出到添置的電動牽引電動發(fā)電機(ETMG)，并由此向作為發(fā)電機的ETMG提供機械 動力，以產(chǎn)生并在大型電池內(nèi)儲存電荷，以及ii)電動牽引電動機模式(或簡稱為“ET模 式”)，其中，ICE關(guān)閉，從電池中送回儲存的電荷(通過控制器和同一 ETMG)，由此，對作為電 動機的ETMG提供電力，以將機械動力提供到同一 PTO內(nèi)而獨立地推進車輛。在另一方面， 控制器構(gòu)造成響應(yīng)于駕駛和電池狀態(tài)，在ICE和ET模式之間自動地切換HDV。例如，在本發(fā) 明的實施例中，控制器在ET模式中自動地啟動HDV，并響應(yīng)于達到某一上限的車輛速度將 其切換到ICE模式，其中該上限根據(jù)例如車輛上的載荷可以在15至30MPH范圍之內(nèi)。相應(yīng) 地，控制器再響應(yīng)于落到限值以下的HDV速度，自動地將HDV切換到ET模式。該自動切換 在單一駕駛時間內(nèi)可發(fā)生多次。這里術(shù)語“牽弓I ”可與術(shù)語“推進”互換地使用。如術(shù)語在本文中所使用的那樣，術(shù)語“駕駛時間”是指從離開點至到達點的行程， 并可包括返回行程。例如，對于洛杉磯港口區(qū)域內(nèi)的日間卡車來說，這可包括日間的行程， 例如，車輛從運輸公司的大院出發(fā)，行駛在城市街道上到達港口，在港口等待裝貨(可能包 括排隊緩慢地蠕動的長時間的間隔)，離開港口，行駛在城市街道上到達遞送點，以及返回 到大院子內(nèi)。(當然，可替代地包括先從大院行駛在城市街道上，到達提貨點，然后，行駛到 港口，在港口內(nèi)等待卸貨，離開港口，行駛在城市街道上到達遞送點，以及返回到大院子。) 可以包括沒有到港口的行程，或日間一次以上到港口的行程。在單日內(nèi)可包括一個以上的 提貨點和一個以上遞送點?，F(xiàn)參照圖IA和1B，圖中示出本發(fā)明實施例的測試數(shù)據(jù)。測試數(shù)據(jù)由裝備有ET系 統(tǒng)的根據(jù)行車循環(huán)駕駛的HDV產(chǎn)生，行車循環(huán)代表日間卡車的行車循環(huán)(例如，在洛杉磯港 口區(qū)域)。圖IA示出“僅駕駛室(cab)”測試的測試數(shù)據(jù)。圖IB示出50，000磅車輛毛重 的卡車的數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例利用動力交換單元(PXU)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ΡΤ0。對于旨在解決這里所述 經(jīng)濟上有挑戰(zhàn)性的所有關(guān)系的結(jié)構(gòu)的這里所述用途范圍很廣的各種車隊來說，該PXU有助 于將ETMG改裝到傳統(tǒng)的傳動裝置。PXU的設(shè)計只能部分地依據(jù)現(xiàn)有HD卡車行車循環(huán)中遇 到的有關(guān)速度和轉(zhuǎn)矩的需要和限制等的發(fā)現(xiàn)。除了有助于PXU設(shè)計，對于HD日間卡車的行 車循環(huán)的研究也有助于能夠選擇改裝ETMG和用于本發(fā)明的電池，并幫助開發(fā)用于改裝電 動牽引系統(tǒng)和方法的控制邏輯的特殊的算法和約束條件。該算法子控制何時通過ETMG對 卡車供電，何時對ETMG提供機械動力來對電池充電，以及以何種充電速率進行充電，何時 自動地在ET和ICE模式之間進行切換以及如何進行。根據(jù)HDV在街道上行駛循環(huán)的要求，在本發(fā)明的一個實施例中，傳動裝置是重型 的手動傳動裝置，且該卡車在大部分距離上在一街道行駛速度范圍內(nèi)由ET模式中的ETMG 根據(jù)傳統(tǒng)的街道行駛循環(huán)推動，使得駕駛員有必要手動對傳動裝置換擋，以在ET模式駕駛 過程中達到街道行駛速度。在一個實施例中，即使ETMG可能通過PXU連接到傳動輸入也可 能達到街道形式速度，此時，不像傳統(tǒng)ICE驅(qū)動的結(jié)構(gòu)那樣，無需借助于離合器，在還童ICE 結(jié)構(gòu)中，ICE可暫時地通過車輛傳統(tǒng)的ICE/傳動裝置離合器與傳動裝置脫離，以便進行換 擋。此外，在本發(fā)明實施例的一個方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了諸多問題，并解決了有關(guān)結(jié)構(gòu)和涉及如 何在ET模式中對重型手動傳動裝置換擋的方法，即，不使用通常用來暫時地脫離HDV推進 力源的離合器。
如上所述，已知用來解決非常特殊的問題的各種改裝系統(tǒng)，但不解決范圍的街道 行駛問題。與上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相比，用于如今街道駕駛條件的混合型電動車輛(HEV)傾 向于對HEV的運行進行原始制造，例如，用于動力共享和自動換擋的原始設(shè)備制造(OEM)中 的專用設(shè)計的傳動裝置。通常地，這些專用自動傳動裝置一體地包括所有用于電動機和ICE 的必要的齒輪，并甚至可包括電動機本身，即，安裝在傳動箱內(nèi)，OEM HEV通常還在大部分時 間同時運行電動機和ICE。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該技術(shù)仍還不僅適用于解決老化硬件的特 性，而且還解決上述脆弱的所有權(quán)結(jié)構(gòu)。相比之下，HDV排放問題已經(jīng)存在多年，主要的卡 車制造商繼續(xù)銷售將排放減小到更接近于可接受的水平的基于ICE的卡車。該現(xiàn)有技術(shù)的 方案基本上不減少化石燃料的消耗，并已經(jīng)導致更昂貴的8級HDV。然而，現(xiàn)有的8級HDV 所有權(quán)結(jié)構(gòu)包括大約700，000至900，000個獨立的業(yè)主/經(jīng)營者。卡車工業(yè)的該所有權(quán)等 級之所以沿襲和成長，主要是由于8級HDV的長壽命所帶來的預(yù)擁有的HDV。大部分獨立的 卡車運輸者簡直就買不起新的符合于排放要求的HDV，其可高達$125，000。據(jù)估計一輛新 的清潔的柴油HDV是$1 ，000。估計一輛液化天然氣驅(qū)動的HDV是$184，000。應(yīng)該指出 的是，3百萬以上8級HDV的現(xiàn)有車隊的大約四分之一是1993年的型號或更老的車輛。要 更換目前的車隊成本可能高達$500，0億。因此，如果沒有政府大量的津貼要在短期內(nèi)更新 新的符合排放要求的HDV的話，則就會置這些業(yè)主/經(jīng)營者破產(chǎn)。為了解決這個問題，根據(jù) 本發(fā)明，提供一種改裝的ET系統(tǒng)。現(xiàn)參照圖2，圖中示出原始設(shè)備制造的HDV202。車輛202包括通過離合器206聯(lián) 接到ICE208的傳動裝置204。變速桿210連接(未示出)到傳動裝置204的齒輪箱(未 示出)。離合器腳板212可由駕駛員操作來配合和脫離離合器206。方向盤214也是公知 的，其用來操縱車輛202的轉(zhuǎn)向。車輛202的電氣系統(tǒng)218由12伏電池216供電，電池216 由一交流發(fā)電機(未示出)進行充電，該交流發(fā)電機由ICE208供能。輔助系統(tǒng)220也由 ICE208 供能?，F(xiàn)參照圖3，圖中示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的用ET系統(tǒng)改裝的圖2的HDV的框圖。 在圖2中示出傳動裝置204、離合器206、ICE208、變速桿210、離合器腳板212、方向盤214、 電池216和電氣系統(tǒng)218。動力交換單元(“PXU”)304通過PTO端口 302(這里也稱之為 “傳動裝置接入端口”)聯(lián)接到傳動裝置204的傳遞齒輪(圖3中未示出)。ETMG306通過 ETMG306的軸機械地聯(lián)接到PXU304。ETMG306的電氣連接是連接到整流器/逆變器308，當 ETMG306被PXU304驅(qū)動而作為發(fā)電機運行時，流器/逆變器將ETMG306的電氣輸出轉(zhuǎn)換成 對電池組310充電。當ETMG306作為電動機運行時，整流器/逆變器308轉(zhuǎn)換電池組310 內(nèi)儲存的電能來驅(qū)動ETMG306，ETMG306又機械地驅(qū)動PXU304，通過傳動裝置204的傳遞齒 輪來推進車輛202。在本發(fā)明的實施例中，電池組310可以是Altair Nanotechnology的 15Kffh 300-400VDC。ETMG是無論在電動機模式還是在發(fā)電機模式都是同樣速度根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，ET系統(tǒng)包括通過固定齒輪比的PXU(其可在車間內(nèi)改 變)聯(lián)接到傳動裝置的ETMG，在ETMG和PXU的齒輪之間沒有插入離合器，其中，ETMG在基 本上相同的速度范圍內(nèi)用作發(fā)電機和電動機。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，ET系統(tǒng)包 括UQM型號的SR218/DD45-400LWB的永久磁體的電動發(fā)電機和駕駛員逆變器。對于機械/電氣和電氣/機械形式的動力轉(zhuǎn)換，UQM電動發(fā)電機均在約為0-4000rpm范圍內(nèi)運行。在 另一實施例中，可提供感應(yīng)式電動發(fā)電機。電動機速度-轉(zhuǎn)矩曲線本發(fā)明的一個實施例包括裝備ICE推進的8級HDV，其具有電池、控制系統(tǒng)、PXU和 ETMG，以及通過電動機的噴射，通過PTO端口的足夠的功率，以合適的PXU齒輪比來接近ICE 的特性特征，即駕駛感覺，其中電動機在適用于大部分街道行駛的速度范圍內(nèi)提供獨有的 推進力，且電驅(qū)動速度的上限取決于HDV的裝載重量。在本文所述的本發(fā)明的一個實施例 中，僅是電推進的速度包括僅對于駕駛室，高達約30MPH，對于全加載的車輛，高達約15至 20MPH。(速度和電驅(qū)動范圍可利用較大的電動機和電池來擴大。)可以這樣來構(gòu)造該結(jié)構(gòu) 使電池具有足夠的儲存容量，并可承受足夠的再充電速率，這樣在發(fā)電機模式中ETMG可在 駕駛期間充分地對電池充電，以持續(xù)日間卡車的普通行駛循環(huán)的要求。所有上述與電池可承受的深度再充電循環(huán)數(shù)的組合，合作來提供這樣一個系統(tǒng)， 該系統(tǒng)也能以經(jīng)濟成本有效的方式來改裝現(xiàn)有的8級或更小一些的HDV車隊。S卩，在某些 經(jīng)濟合理的情況下，改裝系統(tǒng)實際上在一合理的時間內(nèi)僅根據(jù)燃料成本的降低來償還其自 身，而甚至不考慮排放減少的問題，這也可賦予某些經(jīng)濟價值。本發(fā)明的實驗已經(jīng)揭示了 ET系統(tǒng)的ETMG可理想地具有相對平坦的扭轉(zhuǎn)曲線，從 而可較早地提供高的轉(zhuǎn)矩，而在整個的RPM范圍內(nèi)保持相對恒定。該轉(zhuǎn)矩特性使牽引驅(qū)動 電動機系統(tǒng)與用于風扇、泵等的其它系統(tǒng)分開。PXU輸出速度致使傳動裝置在典型的軸速度 下運行，使得操作者不必改變習慣的傳動裝置齒輪箱手動換擋模式來利用該ET系統(tǒng)。這可 約束否則可能使有關(guān)選擇PXU齒輪比的選擇范圍變大的情況。換句話說，PXU輸出以平衡 的方式滿足傳動裝置輸入，使得當ICE將轉(zhuǎn)矩輸入到傳動裝置時，該方式仿效ICE的駕駛感 覺，它在傳動裝置和ETMG以及PXU速度和轉(zhuǎn)矩限制內(nèi)這樣做，這可包括制造商規(guī)定的限制。PXU具有大的齒輪比，該比例可在車間里改變，并額定用于高速和高轉(zhuǎn)矩。在本發(fā)明的實施例中，重要的是，在ICE模式中從ICE通過傳動裝置將動力有效地 移動到電池內(nèi)，然后，在ET模式中從電池返回到傳動裝置。這樣，提供與傳動裝置的接口， 該接口具有合適的、可在車間里改變的齒輪比以及足夠的速度和轉(zhuǎn)矩處理能力。即使是相對平坦的速度-轉(zhuǎn)矩曲線，對于本發(fā)明的研究也已經(jīng)表明對于現(xiàn)有的 美國HDV車隊，仍然可能需要這樣一種機構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該機構(gòu)使得當ETMG 在一個方向中運行以用作電動機(即，在ET模式中)時，來換擋使ETMG的轉(zhuǎn)矩增大，而當 ETMG在另一個方向中運行以用作發(fā)電機(即，在ICE模式中)時，來換擋使ETMG的速度增 大。本發(fā)明的實驗已經(jīng)表明發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的PTO可用來對電動機模式換擋使ETMG的轉(zhuǎn)矩增大 以及對發(fā)電機模式換擋使速度增大，但尚未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的PTO提供足夠大的齒輪比來實現(xiàn)理 想的速度和轉(zhuǎn)矩比。此外，還未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的PTO提供最大轉(zhuǎn)矩和最大速度額定值的合適組 合。對較高RPM限值額定的這種現(xiàn)成PTO并未設(shè)計成處理本發(fā)明需要的轉(zhuǎn)矩限值，而適用 于ET模式中所需的最大轉(zhuǎn)矩輸入的現(xiàn)成PTO往往換擋太慢擋，以提供ICE模式中的所需的 輸出RPM。對本發(fā)明的實驗和分析指出ETMG軸和傳動裝置輸入上的傳遞齒輪的軸之間的 速度比，即，可通過PTO端口接入的齒輪，可在2.0 1至2.5 1的范圍內(nèi)工作。在本發(fā) 明的一個實施例中，PXU具有該范圍內(nèi)的固定齒輪比，并具有至少為500ft-lbs的最大轉(zhuǎn)矩 限值，以及至少為5000RPM的最大速度限值，以適應(yīng)大部分現(xiàn)有的8級HDV車隊。在本發(fā)明的另一實施例中，PXU具有用于同一目的的至少為550ft-lbs的最大轉(zhuǎn)矩限值，以及至少為 4500RPM的最大速度限值。應(yīng)該指出的是，在8級HDV的美國車隊中的有限數(shù)量的傳動裝置 可能需要735ft-lbs的轉(zhuǎn)矩并具有4500RPM的能力。PXU具有聯(lián)接到傳動裝置接入端口的一個端口和聯(lián)接到ETMG的端口。在本發(fā)明另 一個實施例中，PXU能夠在一個端口最大速度的1/2的速度下接收最大轉(zhuǎn)矩，并在另一端口 輸出的最大轉(zhuǎn)矩1/2的轉(zhuǎn)矩下遞送最大速度，以及反之亦然。作為一個實驗，構(gòu)造皮帶系統(tǒng)來將現(xiàn)成PTO調(diào)整到需要的齒輪比，并對系統(tǒng)進行 測試。這種布置對于從ETMG將機械動力遞送到傳動裝置和相反的目的工作得很好，但其很 沉重且運行效率低于執(zhí)行相同功能的齒輪裝置的效率。每個能量在系統(tǒng)中的整個所有能量 傳遞中的減小倍增，損害總的特性和效率?，F(xiàn)參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例顯示PXU304的細節(jié)，其涉及到ETMG306和連 接到ICE的傳動裝置204。通過動力交換單元304 (PXU)從HDV傳動裝置204傳遞的機械能 被轉(zhuǎn)換為電能，以便儲存在ET的電池組(圖3中的310)內(nèi)，以用于同一的或以后的駕駛循 環(huán)。來自電池組310的能量通過電動機306的連接到PXU304的軸從電勢狀態(tài)返回到機械動 能狀態(tài)。在本實施例中，選擇重量輕、體積小和成本低的相對小的電動機，其能在0-4500RPM 的范圍上且在該RPM范圍上相對一致的轉(zhuǎn)矩輸出下產(chǎn)生177ft-lbs之間的轉(zhuǎn)矩。儲存的電功率現(xiàn)作為機械轉(zhuǎn)動能量傳遞通過PXU304，在本實施例中，PXU304設(shè)計 成允許互換齒輪，使得最大轉(zhuǎn)矩177ft-lbs轉(zhuǎn)換為325ft-lbs的最大轉(zhuǎn)矩，同時使4500RPM 的最大輸入RPM盡可能減小到2000RPM的最大值，以符合于傳動裝置制造商的技術(shù)規(guī)格?？?互換的齒輪特征S-02-A允許轉(zhuǎn)換到諸如550或735ft-lbs的較高轉(zhuǎn)矩，ETMG最大轉(zhuǎn)矩輸 出規(guī)格僅有略微的變化，同時仍保持2000RPM的最大輸出。來自PXU304的轉(zhuǎn)動能量通過PXU304接口齒輪傳遞到HDV傳動裝置204，并進入到 傳動裝置204的正齒輪，根據(jù)如上所述的輸出限制在限定的速度范圍內(nèi)推進車輛，使性能 特征類似于傳統(tǒng)柴油機運行的特征。在ET模式和ICE模式過程中，在選定的狀態(tài)中，ETMG306對PXU304施加REGEN載 荷，由此，致使來自于ICE或待從HDV的傳動裝置204傳送的移動的HDV的動量的機械能， 通過PXU304傳送回到ETMG306的軸。在此實施例中，高達325ft_lbs和2000RPM最大值的 來自于傳動裝置的動力，轉(zhuǎn)換為最大轉(zhuǎn)矩177ft-lbs和高達4500RPM最大值的動力。這種 的轉(zhuǎn)矩額定和RPM范圍適用于在本實施例中發(fā)電，并基于已知的駕駛循環(huán)，能夠在15分鐘 或不到的時間內(nèi)對ET電池完全地充電。安裝支架PTO可以簡單地用螺栓直接連接到傳動裝置PTO端口。然而，由于本系統(tǒng)內(nèi)的PXU 遇到并額定比傳統(tǒng)PTO高的轉(zhuǎn)矩，所以傳統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)可能不合適。PXU還產(chǎn)生在發(fā)電機模 式中的進入到傳動裝置，并在電動機模式中的從傳動裝置輸出的轉(zhuǎn)矩。因此，在本發(fā)明的一 個實施例中，有意構(gòu)造的PXU具有一體的支架，其如圖5A-5D所示地用螺栓連接到傳動裝置 殼體的附加的部位內(nèi)。這可使力分布在傳動裝置殼體的更大區(qū)域上。單獨的驅(qū)動系和u形 螺栓聯(lián)接允許作彎曲和振動糾正以及對齊糾正?，F(xiàn)參照圖5A，PXU支柱的側(cè)視圖示出有關(guān)PXU實施例和其與OEM傳動裝置的關(guān) 系的細節(jié)。圖5A是一典型ICE208連接到傳動裝置204結(jié)構(gòu)，其中，離合器206通常位于ICE208和傳動裝置204之間，且其中，驅(qū)動軸230通常從傳動裝置204后面延伸到后面的差 動器對0。在此實施例中，螺栓連接到傳動裝置204下部上的是PXU304，其附連到重型傳 動裝置接入端口 302。因為文中所述高的轉(zhuǎn)矩應(yīng)用，所以本實施例包括“斷-U”形的支柱 502(也稱之為“支架”)。在此實施例中，用稍許加長的安裝螺栓504，將支柱502的各側(cè)用 螺栓連接到傳動裝置接入端口 302和附連的PXU304。同樣地，用稍許加長的油箱螺栓506， 將所述支架502的頂端用螺栓連接到傳動裝置204。如此的結(jié)構(gòu)允許PXU支柱502承載施加到傳動裝置204殼體520上的一部分應(yīng)力， 該應(yīng)力通常由傳動裝置油箱510承載，因此，降低了作用在傳動裝置油箱510上的應(yīng)力，防 止由于金屬疲勞引起的應(yīng)力斷裂。圖5B示出從PXU支柱502后側(cè)觀看的視圖，這是典型安裝中的定向。圖5C僅示 出支架502的側(cè)視圖。圖5D示出PXU支柱502的剖切的后視圖，涉及傳動裝置204、傳動裝置油箱510和 PXU304?？刂破鳜F(xiàn)參照圖3，本發(fā)明實施例的電動牽引相關(guān)系統(tǒng)例如包括添加到現(xiàn)有車輛202上 的改裝系統(tǒng)，在本發(fā)明實施例的一個方面，該系統(tǒng)包括聯(lián)接到電動機控制器316的可編程 的車輛集成模塊(VIM)(這里統(tǒng)一稱之為“控制器” 312或“ET控制器”或“ET系統(tǒng)控制器” 并區(qū)別于OEM ICE和輔助系統(tǒng)控制器)。ET控制器312關(guān)聯(lián)到OEM ICE CANN總線系統(tǒng)，以 獲取有關(guān)車輛狀態(tài)的信息。ET控制器312的電動機控制器316部分具有獨立的逆變器和控制器，用于ETMG和 各個輔助系統(tǒng)電動機，例如，原動力ETMG306、用于動力制動的空氣壓縮機電動機、用于動力 轉(zhuǎn)向的液壓泵電動機，以及A/C壓縮機電動機。逆變器從推進電池310中接受300-400VDC 的動力，并輸出調(diào)制過的3相、230VAC的脈寬到被驅(qū)動電動機。各個逆變器能夠控制電動機 轉(zhuǎn)速。此外，控制器具有12V的電源板部件319(這里也稱之為“電源”)，其用來對車輛202 提供傳統(tǒng)的12V電源系統(tǒng)，并保持傳統(tǒng)12V的電池216充電?？刂破?12的集成模塊部分 314控制電動牽引相關(guān)系統(tǒng)所有的功能，僅按照需要來運行各個功能，并在任何給定時間按 照需要輸出。 該系統(tǒng)具有自動切換能力，根據(jù)該能力，控制器312按照預(yù)定的邏輯致使車輛202 從ICE模式切換到ET模式，這是響應(yīng)于輸入而作的切換，其中某些輸入可以從ICANN總線 中讀取。在本發(fā)明的一個實施例中，輸入包括電池充電狀態(tài)(“S0C”)、發(fā)動機速度、加速器 踏板位置、車輛的裝載重量、地理位置數(shù)據(jù)、變速按鈕狀態(tài)、模式選擇按鈕或開關(guān)狀態(tài)、轉(zhuǎn)向 位置傳感器、點火鑰匙狀態(tài)、離合致動器限位開關(guān)狀態(tài)、包括壓縮機指令信號在內(nèi)的空調(diào)輸 入，以及制動空氣壓力。輸出包括電動機轉(zhuǎn)矩需求、ICE加速器位置、離合器致動器啟動和 方向、鑰匙停用中繼、起動啟動中繼、動力轉(zhuǎn)向控制、A/C控制、冷卻控制、報警控制、使用者 接口 /測量驅(qū)動器、ICE關(guān)閉rpm指示器(用于換擋定時)，以及制動空氣壓力壓縮機控制。離合致動器控制器可使用12V的蝸桿驅(qū)動饋送器來配合和脫開配合ICE離合器26。當離合 器配合時，使用者仍可手動地使其脫開配合。一旦沿一個方向開始致動，則其繼續(xù)到目標限位開關(guān)被致動為止。輸入是從軟件的牽引模式、行程兩端處的輸入限位開關(guān)0數(shù)字傳感 器)。輸出是12V中繼以控制方向、對于開/關(guān)的12V中繼。加速器踏板運行從OEM ICE E⑶中脫離加速器踏板。HEV E⑶測量踏板傳感器位置，并將合 適信號傳輸?shù)絀CE ECU和牽引電動機控制器。對控制器的輸入是加速器踏板傳感器PWM 信號。從控制器輸出的是通向ICE E⑶的PWM信號、通向牽引電動機控制的CAN信息。起動按鈕運行平行于起動按鈕放置繼電器。繼電器可獨立于操作者指令通過起動按鈕致 動該起動。允許不按下按鈕就接通ICE。對控制器的輸入是J1708發(fā)動機速度。輸出是 致動起動信號的中繼。點火鑰匙運行與點火鑰匙串聯(lián)地放置繼電器(NC)。繼電器可獨立于點火鑰匙關(guān)閉車輛。 在中繼之前檢測輸入到HEV控制器的鑰匙。當鑰匙合上時允許關(guān)閉ICE。點火鑰匙關(guān)(OFF) 使ET模式和ICE模式都失效。中繼開(OPEN)使ICE失效/關(guān)閉。對控制器的輸入ET/ ICE模式的軟件。輸出是中繼信號。變速按鈕運行當要換擋時按下按鈕。限制電動機上的轉(zhuǎn)矩。當處于ET模式時，允許使用 者控制速度來換擋。再次失效，允許ICE正常地換擋。對控制器的輸入是變速桿上的按 鈕。輸出是通向牽引電動機控制的CAN信息、通向ICE E⑶的踏板位置輸出。ET/ICE模式改變通告/報警運行在開或關(guān)ICE之前，報警器發(fā)出聲音。對控制器的輸入是ET/ICE模式軟件。 輸出是輸入到報警器的信號，報警器周期地( 2Hz)發(fā)出聲音。應(yīng)該理解到，本文中所述的控制電路和控制器可以是具有存儲器和處理器的一個 或多個可編程裝置，其中，所述邏輯過程由儲存在存儲器內(nèi)的程序指令確定，即，過程由從 存儲器讀取指令并執(zhí)行指令的處理器來實施。在從ICE模式到ET模式的切換中，控制器發(fā)送信號，致使致動器在幾秒的時間間 隔中配合卡車傳統(tǒng)的離合器(即，ICE和傳動裝置之間)。該時間間隔允許傳動裝置的速度 與電動機速度匹配而避免撞擊齒輪。然后，控制器使關(guān)閉ICE的繼電器通電或斷電。離合 器的自動配合和脫開僅在ET和ICE之間和在ICE和ET之間實現(xiàn)變換時才是必要的。一旦 處于ET模式時，離合器就不使用。在ICE模式中，離合器以傳統(tǒng)方式使用。ET模式中的駕駛駕駛員可通過加速器踏板來控制ETMG，因為位置傳感器已經(jīng)作為先前所述改裝的 一部分而添加，其中，位置傳感器構(gòu)造成用于向控制器發(fā)送信號。該信號以某種方式與加速 器踏板的位置成比例。在一個實施例中，信號大小與位置成比例。在一個實施例中，信號包 含指明各種位置的數(shù)字信息。在另一實施例中，控制器讀取現(xiàn)有踏板傳感器，該傳感器服從 SAEJ1843。通過線連接到ICE的驅(qū)動，也通過向ICE電子控制模塊(ECM或ICE ECM)輸出 SAE J1843信號來實現(xiàn)。如果駕駛員釋放踏板超過預(yù)定為零轉(zhuǎn)矩要求的輸出位置的某一點，則控制器致使 ETMG響應(yīng)于零轉(zhuǎn)矩位置以下的踏板位置開始用作發(fā)電機。這是再生制動的形式，S卩，提供減速和以某種方式與踏板位置成比例的發(fā)電。這樣，ET模式工作很像ICE模式，其根據(jù)駕駛 員的輸入來加速車輛或“千斤頂制動(jake-braking) ”該車輛。結(jié)合換擋，駕駛員按下齒輪變速桿上的按鈕。在ET模式中，該按鈕致使控制器響 應(yīng)于控制ETMG的加速器踏板的方式來作變化，使得ET模式中的換擋感覺更像ICE模式中 的換擋。具體來說，響應(yīng)于按鈕，控制器減弱其對加速器踏板位置的響應(yīng)，以使駕駛員可通 過踏板對ETMG速度有更加精細的控制，不管ETMG是作為電動機來推進車輛還是作為發(fā)電 機來發(fā)電都是如此。因此，當操作者讓踏板稍許上來一點時，ETMG將更像ICE那樣減慢。且 當向低速換擋時，ETMG還讓操作者較容易地提升到合適的速度。通過采取這些行動，操作 者將使ETMG大致進入對下一擋合適的轉(zhuǎn)速rpm范圍，并可很像對ICE換擋那樣進行換擋。 (在第一擋開始之后，HDV駕駛員往往不使用離合器來對ICE換擋。)切換到ICE模式然后，卡車在ET模式下前進直到控制器探測到指定換擋回到ICE模式的預(yù)定條件 之時為止。一個這種條件是控制器探測的車輛速度超過已經(jīng)編程到控制器存儲器內(nèi)的預(yù)定 速度。在本發(fā)明一個實施例中，車輛加載時該預(yù)定速度近似為15mph，僅為駕駛室時近似為 30mph，如果電池SOC很低則預(yù)定速度更低。本發(fā)明中的測試已經(jīng)確定至少根據(jù)本文所揭 示的電動牽引結(jié)構(gòu)，電功率在高于該速度的許多情形中相比ICE功率燃料效率較低。由于 ET系統(tǒng)將能量從一種形式變換到另一種形式，所以，可比產(chǎn)生和儲存能量以備將來之用更 有效地直接使用能量。ET系統(tǒng)依賴于電池和ETMG的效率來補償柴油的效率不足，尤其是在 空轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩和低速度的情況下。在混合型的車輛中，最終所有用于ET模式的能量都來自于ICE?？傮w來說，撇開來 自電網(wǎng)初始運行之前可能需要的能量，每一步驟都有效率損失。還有在運行ICE時的效率 低下(所謂的空轉(zhuǎn)損失，即，相當固定的損失)。申請人通過分析和測試已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在空轉(zhuǎn) 和低轉(zhuǎn)矩或低速時，運行ET系統(tǒng)時的低下效率小于對ICE的空轉(zhuǎn)損失，于是，ET模式通過 在空轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩或速度下的操作來提供能耗的凈節(jié)約?？刂破髑袚Q回到ICE模式的另一條件是控制器探測到ET電池已經(jīng)達到預(yù)設(shè)的低 充電的狀態(tài)?？刂破髑袚Q回到ICE模式的另一條件是控制器探測到的ETMG電流超過已經(jīng)編程 到控制器存儲器內(nèi)的預(yù)定限值，這是由于駕駛員要求的轉(zhuǎn)矩輸出(通過加速器踏板)不能 繼續(xù)由ETMG提供的緣故(當然，在ET模式中對其進行監(jiān)測)。(應(yīng)該理解到，可測量電動 機電流來代替本文所述的各種控制情況中的電動機轉(zhuǎn)矩。)就在控制器致使車輛切換到ICE模式中之前，控制器發(fā)送接通駕駛室中發(fā)聲裝置 的信號，以通知駕駛員該切換。在從ET模式切換到ICE模式時，控制器首先起動ICE，由于 通過離合器使ICE與傳動裝置脫離，所以ICE可自由地轉(zhuǎn)動，通過ET系統(tǒng)的離合器致動器， 離合器固定在脫開的位置內(nèi)。接下來，“通過連線的驅(qū)動”接口(在本實施例中是J1843) 控制油門并使ICE加快到接近于匹配固定在傳送裝置輸入端的離合器飛輪的RPM。具體來 說，本ET系統(tǒng)的前導裝置聯(lián)接到車輛傳統(tǒng)的油門聯(lián)動裝置上(例如，油門拉索、加速器踏板 等)，并接受由控制器輸出的控制信號?？刂破魍ㄟ^車輛的通訊總線(J1708或J1939)接受 來自速度傳感器的信號，該總線監(jiān)測ICE的轉(zhuǎn)動并用信息進行編程，所述信息使測得的ICE RPM與傳動裝置離合器飛輪的RPM相關(guān)。(注意到根據(jù)ICE RPM在何處測量，傳動裝置離合器飛輪的RPM和ICE RPM就可1 1對應(yīng)。)控制器調(diào)整油門聯(lián)動裝置的輸出信號，來調(diào) 整ETMG的轉(zhuǎn)動以使ICE轉(zhuǎn)動匹配于傳動裝置輸入的轉(zhuǎn)動。控制器處理來自加速器踏板的 輸入并送出信號，表明究竟哪些值適合于ETMG控制器和ICE ECM。一旦做到這一點，控制器就向離合器致動器送出信號，以使致動器緩慢地允許離 合器配合。在本發(fā)明的一個實施例中，此處的“緩慢地”是指0.5至10秒鐘。接下來，控制 器順利地在1秒內(nèi)對駕駛員釋放油門的控制，并繼續(xù)探測行車狀況。在ICE模式中，系統(tǒng)評估行車狀況，并響應(yīng)于預(yù)定的狀況來對ETMG選擇充電速率， 其中，ICE能夠有效地運行，或附加的載荷可致使ICE更有效地運行。在這些狀況下，根據(jù)電 池充電狀態(tài)，控制器可對ETMG增加再生轉(zhuǎn)矩指令，致使ETMG加載PXU，以增加發(fā)電的電流， 即，增加電池的充電速率。響應(yīng)于ET電池的充電狀態(tài)來選擇發(fā)電/充電速率，在一個實施例中可包括響應(yīng) 于較低的電池充電狀態(tài)來選擇較高的充電速率。例如，選擇的充電速率可與電池的充電狀 態(tài)成比例。響應(yīng)于附加載荷是否致使ICE更有效地運行來選擇發(fā)電/充電速率，在一個實 施例中可包括響應(yīng)于較低的ICE轉(zhuǎn)矩來選擇較高的充電速率，因為柴油ICE趨于在較高轉(zhuǎn) 矩時更有效。ICE百分比的發(fā)動機載荷沿著車輛總線(SAE J1708或J1939)傳遞。在本發(fā)明的 一個實施例中，再生電流是電池SOC的函數(shù)，在一個實施例中，在不同的SOC帶上，指令不同 的轉(zhuǎn)矩。再生電流可以是發(fā)動機載荷百分數(shù)的函數(shù)(如上所述)。再生電流可以是發(fā)動機 RPM的函數(shù)。發(fā)動機有裕量地更高效，并在其RPM范圍的中上部內(nèi)具有較高的可用的轉(zhuǎn)矩。 有裕量地高效是指與附加輸入燃料相比的附加的輸出功率?？刂破鬟€使用車輛速度作為發(fā)電速率的一個確定因子以及作為對電池沖電多少 的考慮。在卡車以較高速度移動的情況下，控制器可選擇不使用ICE功率來對電池完全地 充電。相反，在預(yù)計的車輛減速過程中，控制器可選擇在電池中留下某些“空間”，即，將電池 充電到低于完全充電之下的某個狀態(tài)，因此，利用這樣的可能性在車輛必須減慢時通過再 生的制動來捕獲用于電池儲存的功率。在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)車輛在預(yù)定速度以 上的速度，使控制器選擇低于完全充電的充電水平。在一個實施例中，函數(shù)是比例函數(shù)。在本發(fā)明的一個實施例中，控制器接受來自監(jiān)視子系統(tǒng)的GPS系統(tǒng)的位置信號， 并響應(yīng)于探測到的車輛位置與已編程到控制器存儲器內(nèi)的預(yù)定位置的比較，來選擇電池充 電速率。這是因為在某些地理區(qū)域內(nèi)存在著分段區(qū)域的已知的位置，在這些位置不允許或 嚴格限制ICE的空轉(zhuǎn)(例如，洛杉磯港口)，于是，在較長的間隔內(nèi)在這些區(qū)域內(nèi)指令EI模 式運行。具體來說，在一個實施例中，控制器i)確定從其目前位置到這種預(yù)定的ET指令 的分段區(qū)域之間的距離；ii)基于來自GPS連續(xù)的位置信號來計算車行方向，或簡單地接受 GPS計算出的方向；iii)根據(jù)目前方向來計算到達預(yù)定的ET指令的分段區(qū)域的行進時間； iv)確定在對給定電池充電狀態(tài)計算的行進時間過程中，完全對電池充電所需的充電速率； 以及ν)按照在iv)中確定的所需充電速率，開始對電池充電。ET系統(tǒng)能夠有多種運行模式，包括用于“僅駕駛室”情形和“裝載”情形的模式。在 沒有拖車的(僅駕駛室)運行期間，或帶有卸載的拖車的運行期間，ET系統(tǒng)可在加速到比 拖重載時的速度高的過程中有效地運行。因為研究已經(jīng)確定普通日間卡車行駛循環(huán)時間 的40%是在低的或沒有載荷的情況下，所以，要求在較高運行速度范圍內(nèi)來使用ET模式。在本發(fā)明的各種實施例中，控制器響應(yīng)于手動輸入信號或例如通過監(jiān)視連接到拖車接收器 (第五輪子)上的應(yīng)變儀自動輸入信號，選擇速度進行ICE與ET運行模式之間的切。該系 統(tǒng)還可構(gòu)造成具有更多個復(fù)雜的運行模式，其中，可調(diào)整切換點，以使對任何特定載荷的效 率最大。在一個實施例中，這可以使用數(shù)據(jù)分析來完成，其中在特定的齒輪和測得的功率輸 出下，卡車測量從速度X到速度Y經(jīng)過的時間?？刂破魇褂霉接嬎愠鲕囕v的載荷并相應(yīng) 地調(diào)整ET/ICE的切換設(shè)定點，例如，速度、轉(zhuǎn)矩、SOC等。通過控制器也可方便地采用其它的運行模式。諸如“端口模式”的特定運行模式， 可以響應(yīng)于控制器監(jiān)測GPS提供的位置信息，手工地或自動地進行致動。在特定模式中， 可加強更加限制的特性特征，或除了在諸如非常低的電池充電水平那樣的某些極端情形之 外，可以拒絕ICE的起動。ET系統(tǒng)可以在失效情形下停止工作?，F(xiàn)參照圖6，傳統(tǒng)車輛具有加速器踏板602，通過由傳統(tǒng)ICE控制器604響應(yīng)于來 自連接到踏板602的用來檢測踏板位置的傳感器606的電信號而產(chǎn)生的信號604S(或通過 連接到ICE的機械某種連接，圖中未示出)，駕駛員就可通過踏板傳統(tǒng)地調(diào)節(jié)ICE速度。根 據(jù)本發(fā)明的一個實施例，原始的加速器踏板傳感器606連接到控制器312，控制器312附加 于傳統(tǒng)的ICE控制器604或替代它。如果原始的傳感器606連接到代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ICE控制器 604的控制器312，則控制器312將來自踏板傳感器606的信號至少有選擇地發(fā)送到傳統(tǒng)的 控制器604?；蛘?，將另一傳感器(未示出)添加到加速器踏板602，在此情形中，新的傳感 器與本發(fā)明控制器312通信。控制器312從控制器604接受傳統(tǒng)的ICE速度-轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)信號604_S，并先占據(jù) 它，使其自己的信號312_S_ICE通到ICE，該控制器312至少部分地響應(yīng)于傳統(tǒng)信號604_S 且至少則某些時間產(chǎn)生該信號?？刂破?12還產(chǎn)生類似信號312_S_ET，其通信到控制ETMG 的驅(qū)動器，以便調(diào)節(jié)ETMG在電動機模式中遞送的速度和轉(zhuǎn)矩，以及調(diào)節(jié)ETMG在發(fā)電模式中 遞送的發(fā)電。(注意這里可以參考，312_S_ET信號與ETMG的通信。這是簡化對總體運行的 解釋。應(yīng)該理解到，信號實際上通信到ETMG的驅(qū)動器上。)控制器312具有各種控制結(jié)構(gòu)，這里稱其為“踏板響應(yīng)模式”，如本文中所述的，控 制器312響應(yīng)于各種運行狀態(tài)自動地則其間進行選擇和切換。在任何給定時間，控制器312 至少部分地響應(yīng)于此時作用的踏板響應(yīng)模式，產(chǎn)生信號312_S_ET和312_S_ICE。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器312詮釋加速器踏板602的位置，使得降低從 0 %至約33 %，控制器312認為該范圍內(nèi)的踏板位置是在REGEN范圍內(nèi)。在下一 7. 5 %中， 即，降低約從稍高于33%至約40. 5%，控制器312認為該范圍內(nèi)的踏板位置是在DEADBAND 范圍內(nèi)。降低約從40. 5 %至100%，控制器312認為該范圍內(nèi)的踏板位置是在ACCEL范圍 內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器312還從已經(jīng)添加到車輛ICE手動傳動齒輪箱 的變速桿622上的按鈕620中接受信號。駕駛員可向控制器312發(fā)送何時他/她將要使 用按鈕622來換擋的信號。通過改變踏板響應(yīng)模式，使控制器312響應(yīng)于來自按鈕622的 信號，如本文中將要描述的，以使車輛的換擋特性以更加接近于傳統(tǒng)方式表現(xiàn)，盡管添加了 ETMG并控制著其在車輛上的對應(yīng)效應(yīng)。即，當車輛在ICE模式中運行時，ETMG可發(fā)電，或當 車輛在ET模式中運行時，ETMG可以是車輛推進的唯一動力源(作為電動機)。但不管車輛 是在什么運行模式中，控制器312總響應(yīng)于來自于按鈕622的駕駛員信號采取動作，以使車輛的換擋特性以更加接近于傳統(tǒng)ICE的方式表現(xiàn)，在優(yōu)選實施例中，車輛是重型車，例如，7 或8級的柴油機卡車?，F(xiàn)參照圖7，圖中示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于控制車輛電動牽引和ICE運 行的算法700。在702處開始，算法700開始。這可包括駕駛員或管理者起用控制器312 (圖 6)，以反映給定行駛時間內(nèi)的運行狀態(tài)。例如，在一個行駛時間內(nèi)，車輛可以運行完全裝載 的拖車，例如，80，000磅車輛毛重。在另一行駛時間內(nèi)，車輛可僅以駕駛室運行，即，沒有連 接的拖車。在其它的形式時間內(nèi)，車輛可帶有拖車運行，但沒有完全加載。在702處的起始 可包括諸如與控制器312通信運行狀態(tài)諸如通過在控制器312上所顯示的菜單上作選擇， 或其它方式呈現(xiàn)給駕駛員或管理者。接下來，在704處，駕駛員手動地接通點火鑰匙?？刂破?12(圖6)響應(yīng)于此而讀 取實際的電池充電狀態(tài)，并在706處將其與預(yù)定的充電狀態(tài)比較?？刂破?12還讀取車輛 速度和由ICE遞送到傳動系的轉(zhuǎn)矩。如果控制器312在706處確定出速度、轉(zhuǎn)矩和電池充電狀態(tài)在限值之內(nèi)，則在710 處控制器312啟動一信號，該信號可致使ICE駕駛室內(nèi)的裝置發(fā)出獨特的聲音，例如，向駕 駛員報警，告知車輛將要進入電動牽引模式，該信號還選擇ET踏板模式狀態(tài)，使得控制器 312根據(jù)本文中對ET踏板模式狀態(tài)所描述的控制結(jié)構(gòu)，開始響應(yīng)于通過傳感器τττ通信到 控制器312的加速器踏板位置。接下來，在712處，控制器312等待一個預(yù)定的時間間隔，例如，一秒鐘，在716處 停止向ICE發(fā)送點火信號，在718處，向ICE離合器致動器發(fā)送信號以斷開ICE離合器的配 合。然后在720處，控制器312等待一個預(yù)定的時間間隔，例如，2. 2秒鐘，然后在722處讀 取離合器位置，以觀察離合器現(xiàn)是否脫離配合。如果否的話，則控制器312在7Μ處分支到 例外狀態(tài)。(在本發(fā)明的一個實施例中，控制器312分支到734對于例外狀態(tài)7 進行ICE 運行。)如果是的話，則控制器312在7 處在電動牽引的電動機模式接通ETMG。S卩，在該 狀態(tài)中，車輛被ETMG動力推進，ETMG動力由車輛推進力供應(yīng)，即，“牽引”電池。在7 處，控制器312檢查手動超馳開關(guān)的狀態(tài)以確定駕駛員是否手工地引導控 制器312而切換到ICE模式。如果是的話，則控制器312分支到734以進行ICE運行。應(yīng) 該理解到，盡管在7 處顯示了手動超馳，但在本發(fā)明的一個實施例中，在7 處的該檢查 和分支可在ET運行模式過程中的任何時候發(fā)生。在本發(fā)明的另一實施例中，方框728的手 動超馳特征不能被操作者訪問，或者根本就不包括在內(nèi)。在一個實施例中，該特征僅能在諸 如港口那樣的某些地理區(qū)域內(nèi)可行，并響應(yīng)于輸入到控制器312的GPS信號而啟用。接下來，在730處，控制器312讀取車輛速度、通過ETMG (作為電動機運行)遞送到 車輛的轉(zhuǎn)矩，以及電池充電狀態(tài)。如果它們在預(yù)定限值內(nèi)，則控制器312在7 處繼續(xù)監(jiān)測 ETMG,在7 處檢查手工超馳，并在730處檢查速度、轉(zhuǎn)矩和充電狀態(tài)。(在ET運行過程中， 控制器312和其受控的裝置響應(yīng)于手工傳動裝置換擋引起的信號，包括由駕駛員采取搶先 換擋的行動引起的信號，如本文中其它部分所述那樣。)在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)定的限值包括低于18MPH的車輛速度、低于 150ft-lbs的轉(zhuǎn)矩，以及對全加載車輛充電的高于40%的充電狀態(tài)；以及低于40MPH的車輛 速度、低于150ft-lbs的轉(zhuǎn)矩，以及對僅駕駛室充電的高于30%的充電狀態(tài)。在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)定的限值包括GPS或駕駛員輸入的指示，其指示車輛朝向不允許ICE運行的區(qū)域，此時需要高的充電狀態(tài)。一旦在730處速度、轉(zhuǎn)矩或充電狀態(tài)指示要求是ICE模式(或在7 處手工超馳 指示ICE模式)，則控制器312分支到ICE運行，該運行在734處開始，包括啟動一個信號， 該信號可致使ICE駕駛室內(nèi)的裝置發(fā)出獨特的聲音，例如，向駕駛員報警，告知車輛將要進 入ICE模式。在736處等待預(yù)定時間間隔，例如1秒鐘之后，控制器312然后在738處啟動 ICE點火并接通ICE啟動器。然后，控制器312在742處讀取實際的ICE轉(zhuǎn)速(RPM)并將 其與預(yù)定時間間隔內(nèi)的預(yù)定速度比較，使得控制器312在742處確定ICE實際轉(zhuǎn)速是否指 示出ICE已成功地啟動，即，在預(yù)定時間內(nèi)，例如，一秒鐘內(nèi)，實際的ICE轉(zhuǎn)速是否超過例如 500RPM的預(yù)定速度。如果否的話，控制器312分支到例外狀態(tài)744。如果是的話，則控制器 312在48處斷開對ICE啟動器的接通，然后在750處等待例如，0. 5秒的預(yù)定時間間隔。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器312接下來在752處選擇SYNCHRO踏板模式狀 態(tài)，其中，控制器312暫時地超馳通向ICE的響應(yīng)于傳統(tǒng)的加速器踏板傳感器所引起的傳統(tǒng) 控制信號，(或越過從加速器踏板到ICE的聯(lián)動)，以及搶先地使ICE增速到例如1200RPM 的預(yù)定速度(RPM)，以幫助使ICE速度與傳動裝置的輸入速度同步。接下來，在756處，控制器312讀取實際的ICE轉(zhuǎn)速(RPM)并讀取或計算實際的 傳動輸入裝置速度，在預(yù)定時間間隔內(nèi)比較它們，從而在至少預(yù)定時間間隔內(nèi)，例如，0. 2秒 內(nèi)，使控制器在756處確定實際的ICE轉(zhuǎn)速是否已經(jīng)超過傳送速度。如果否的話，則控制器 312在758處分支到意外狀態(tài)。如果是的話，則控制器312分支而對ICE離合器致動器發(fā)出 信號，以在760處配合離合器。接下來，控制器312在762處等待預(yù)定時間間隔，例如，0. 5 秒，然后在764處，根據(jù)本文其它部分中所述的對于BLEND踏板模式狀態(tài)的控制結(jié)構(gòu)，暫時 地開始響應(yīng)于加速器踏板位置。控制器312還在768處讀取實際的離合器位置，并確定ICE離合器是否已經(jīng)配合。 如果否的話，則在某些預(yù)定時間之后，控制器312在770處分支到例外狀態(tài)。如果是的話，則 在此狀態(tài)中車輛正被ICE推進。此外，一旦在768處確定了離合器現(xiàn)已配合，則控制器312 選擇和切換到本文中其它部分所描述的REGEN或BOOST踏板模式之一。(在ICE運行過程 中，控制器312和其受控的裝置響應(yīng)于由手動傳動裝置換擋引起的信號，包括由駕駛員采 取的搶先換擋行動引起的信號，如本文中其它部分所述那樣。)接下來，在776處，控制器312讀取車輛速度、通過ICE遞送到車輛的轉(zhuǎn)矩以及電 池充電狀態(tài)。如果它們在指示ET模式是理想的或是可能的預(yù)定限值之外(即，方框776內(nèi) 問題答案=否)，則控制器312繼續(xù)在772處運行ICE，并在776處重復(fù)檢查速度、轉(zhuǎn)矩和充 電狀態(tài)。如果它們在指示ET模式是理想的或是可能的預(yù)定限值內(nèi)(即，方框776內(nèi)問題答 案=是)，則控制器312分支到方框710以開始切換到ET模式。在本發(fā)明的一個實施例中， 預(yù)定限值如上所述地與決定方框730相連。應(yīng)該理解到，盡管未示出手動地致使從ICE模式切換到ET模式的手動超馳，但控 制器312包括類似于邏輯方框7 特征的該邏輯特征，并在本發(fā)明的一個實施例中，對來自 駕駛員的手動超馳信號進行連續(xù)地或頻繁地監(jiān)測，以使控制器312響應(yīng)于在ICE運行模式 中可在任何時間發(fā)生的手動超馳。在本發(fā)明的另一個實施例中，手動超馳特征不能被操作 者訪問，或者根本就不包括在內(nèi)。在一個實施例中，該特征僅能在諸如港口那樣的某些地理區(qū)域內(nèi)啟用，并響應(yīng)于輸入到控制器312的GPS信號而啟用。從以上所述中應(yīng)該理解到，在本發(fā)明的一個實施例中，車輛僅簡要地用ICE模式 和ET模式運行車輛，同時推進車輛，即，這在從ICE模式過渡到ET模式或相反時發(fā)生，另外 僅在推進電池過度充電時發(fā)生。如上所述，在任何給定時間，控制器312至少部分地響應(yīng)于此時作用的踏板響應(yīng) 模式而產(chǎn)生信號312_S_ET和312_S_ICE。還如上所述，控制器312可詮釋加速器踏板602 的位置，從而控制器312認為較小的踏板位移的第一范圍是在REGEN范圍。在較大的踏板 位移的上部范圍內(nèi)，控制器312認為踏板位置是在ACCEL范圍內(nèi)。在位移的REGEN和ACCEL 范圍之間的中間范圍內(nèi)，控制器312認為踏板位置是在DEADBAND范圍內(nèi)。下面是詳細地解 釋上述踏板響應(yīng)模式的表格，并將它們與系統(tǒng)模式關(guān)聯(lián)。
權(quán)利要求
1. 一種改裝車輛的方法包括安裝通過PTO端口聯(lián)接到車輛的現(xiàn)有手動傳動裝置的動力交換單元(PXU)； 安裝聯(lián)接到所述PXU的電動發(fā)電機；安裝電聯(lián)接到所述電動發(fā)電機的電池，所述電池用于供電來推進所述車輛； 安裝聯(lián)接到所述電動發(fā)電機和所述電池的控制單元，所述控制單元構(gòu)造成在第一模式 與第二模式之間切換所述車輛的運行，其中，在所述第一模式中，所述車輛的內(nèi)燃機推進所述車輛，而在所述第二模式中，所 述電動發(fā)電機在電動機模式中推進所述車輛。
全文摘要
將動力交換單元(PXU)通過PTO端口聯(lián)接到車輛現(xiàn)有手動傳動裝置。將電動發(fā)電機聯(lián)接到所述PXU。將電池電聯(lián)接到電動發(fā)電機以供電來推進所述車輛。將控制單元聯(lián)接到電動發(fā)電機和電池，并構(gòu)造成在第一和第二模式之間切換車輛的運行，其中，在第一模式中，車輛的內(nèi)燃機推進車輛，而在第二模式中，電動發(fā)電機在電動機模式中推進車輛。
文檔編號B60K1/00GK102083644SQ200880128284
公開日2011年6月1日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者B·C·布拉德利, D·哈里森, J·C·迪爾, P·諾曼, W·A·哈里森, W·O·哈里森, W·圖爾波 申請人:零發(fā)射體系股份有限公司