專利名稱：增強(qiáng)反向驅(qū)動(dòng)性能的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系，其中，電動(dòng)馬達(dá)為反向驅(qū)動(dòng)
扭矩源。
背景技術(shù)：
帶有分離動(dòng)力流路徑的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系包括電動(dòng)力源和機(jī)械動(dòng) 力源(例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))。高壓牽引馬達(dá)、電池和發(fā)電機(jī)電連接。發(fā)動(dòng)機(jī)和牽 引馬達(dá)通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)地連接至車輛牽引輪。
美國(guó)專利6,991,053和7,285,869中公開(kāi)了具有帶有分離動(dòng)力流特性的配 置的動(dòng)力系。該配置包括形成從電動(dòng)力源和機(jī)械動(dòng)力源至車輛牽引輪的分開(kāi) 的扭矩傳輸路徑的行星齒輪系統(tǒng)。行星齒輪系統(tǒng)包括通過(guò)傳動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)地 連接至牽引輪的齒圈、可驅(qū)動(dòng)地連接至發(fā)電機(jī)的中心齒輪、和可驅(qū)動(dòng)地連接 至發(fā)動(dòng)機(jī)的行星齒輪架。發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、和電池電連接。
如下面方程(1 )中所示，在車輛前向驅(qū)動(dòng)期間以分離動(dòng)力傳輸模式應(yīng)用 至行星齒輪架的正的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩處于在車輛牽引輪處增強(qiáng)來(lái)自馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)扭 矩的方向。相反地，在反向驅(qū)動(dòng)期間，在車輛牽引輪處來(lái)自馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)扭矩 與前向驅(qū)動(dòng)中的扭矩方向相反。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩降低了車輛牽引輪處的凈驅(qū) 動(dòng)扭矩。下面方程(2)中顯示了當(dāng)Tmotor等于-200Nm時(shí)該情況的具體示例。 從方程(2 )可以看出反向驅(qū)動(dòng)期間任何正的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩將降低車輪扭矩的絕 對(duì)值。
反向驅(qū)動(dòng)期間最小化發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出以最大化反向驅(qū)動(dòng)性能。如果可能， 所有反向驅(qū)動(dòng)扭矩均從由電池提供給馬達(dá)的電能獲得。然而，如果電池?zé)o法 提供足夠的電能以滿足駕駛員對(duì)反向扭矩的需求，則必須使用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng) 發(fā)電^/L以產(chǎn)生電能對(duì)電池充電。
如下面的穩(wěn)定態(tài)方程所證明，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的正的驅(qū)動(dòng)扭矩降低了反向的 凈可用車輪扭矩。
TWheel = Kl (Tmotor + K2 Tengine) (1)
4Kl和K2為正的才幾械傳動(dòng)比，且
Tmotor為馬達(dá)扭矩，其在前向驅(qū)動(dòng)中為正值而在反向驅(qū)動(dòng)中為負(fù)值，且 Tengine為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。
在反向驅(qū)動(dòng)期間，例如，Tmotor可等于-200Nm。于是車輪扭矩TWheel 將等于
TWheel = Kl (-200 Nm + K2 Tengine) (2)
由于低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度、或高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度、或老化、或電池充電狀態(tài)極限，高壓 電池可能不能滿足牽引輪處駕駛員對(duì)反向扭矩的需求。因此，必須使用發(fā)動(dòng) 機(jī)產(chǎn)生電能供電動(dòng)馬達(dá)使用以驅(qū)動(dòng)牽引輪。在這種情況下，方程(1)和(2) 證明可用反向扭矩隨后將降低。

發(fā)明內(nèi)容
如果發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力產(chǎn)生于高轉(zhuǎn)速低扭矩的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)而非通常用于高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)效率的轉(zhuǎn)速及扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)，則反向驅(qū)動(dòng)期間使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)電池 充電時(shí)發(fā)生的車輪扭矩減小可被最小化。這通過(guò)使用為反向驅(qū)動(dòng)指定的所需 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的可校準(zhǔn)變量映射圖來(lái)實(shí)現(xiàn)，該映射圖與在前向驅(qū)動(dòng)期間 遵循的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與扭矩映射圖不同。
用于設(shè)立反向驅(qū)動(dòng)期間運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)的映射圖使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)于給定發(fā)動(dòng)機(jī) 功率增加產(chǎn)生逐漸增加，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)陌l(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)增加至用于反向驅(qū)動(dòng)
的最佳目標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。該運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)處的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率的函數(shù)。 對(duì)于反向驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷贍顟B(tài)至目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變?yōu)橹饾u改變， 其不會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速在怠速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加至所需發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)突然增加。 這避免了動(dòng)力系中不需要的噪音、振動(dòng)和粗糙度(noise, vibration and harshness )。
最大發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速為車速的函數(shù)。因此，可校準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)映射圖可為兩個(gè) 變量的函數(shù)。在可替代的實(shí)施例中，其可為一個(gè)變量(發(fā)動(dòng)機(jī)功率)的函數(shù)， 其中，功率被減小以限制駕駛員的動(dòng)力指令，以在反向驅(qū)動(dòng)期間產(chǎn)生最大發(fā) 動(dòng)才幾轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開(kāi)了 一種在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系中產(chǎn)生反 向驅(qū)動(dòng)輪扭矩的方法；所述動(dòng)力系具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、電池、電動(dòng)馬達(dá)-發(fā)電機(jī)、以及從所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述馬達(dá)延伸至車輛牽引輪的分離動(dòng)力傳輸路
徑；所述方法包含車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的所需反向驅(qū)動(dòng)功率；電 池和電池控制模塊測(cè)量電池充電狀態(tài)；車輛系統(tǒng)控制器將計(jì)算的反向驅(qū)動(dòng)功 率和測(cè)量的充電狀態(tài)下的有效電池功率進(jìn)行比較；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求 小于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的所述有效電池功率時(shí)，要求最小發(fā)動(dòng)機(jī)功 率；車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算所述最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率要求下的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩；以及發(fā) 動(dòng)機(jī)的控制單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以在反向驅(qū)動(dòng)期間實(shí)現(xiàn)所述 最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述牽引輪時(shí)在所述牽引輪處實(shí)現(xiàn)增 強(qiáng)的反向驅(qū)動(dòng)扭矩。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開(kāi)了 一種在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系中的牽引 輪處產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)輪扭矩的方法；所述動(dòng)力系具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、電池 和電動(dòng)馬達(dá)-發(fā)電機(jī)；所述馬達(dá)、所述電池和所述馬達(dá)-發(fā)電機(jī)電連接；且分離 動(dòng)力傳輸路徑從所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述馬達(dá)延伸至車輛牽引輪；所述方法包含 車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的所需反向驅(qū)動(dòng)功率；當(dāng)反向驅(qū)動(dòng)期間的所述 功率大于測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的電池功率時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器通過(guò)減去在 測(cè)量的充電狀態(tài)下的電池功率來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率；并且當(dāng)所需驅(qū)動(dòng)功率大于 所述測(cè)量的充電狀態(tài)下的電池功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩以實(shí)現(xiàn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述牽引輪而所 述發(fā)動(dòng)機(jī)以對(duì)應(yīng)于低于最佳發(fā)動(dòng)機(jī)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī) 扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)所述牽引輪處增強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)扭矩。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開(kāi)了一種在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系中產(chǎn)生反 向驅(qū)動(dòng)輪扭矩的方法；所述動(dòng)力系具有發(fā)動(dòng)才幾、電動(dòng)馬達(dá)、電池和電動(dòng)馬達(dá)-發(fā)電機(jī)，且分離動(dòng)力傳動(dòng)裝置形成從所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述馬達(dá)延伸至車輛牽引 輪的動(dòng)力傳輸路徑；所述方法包含車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的所需反 向驅(qū)動(dòng)功率；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求小于測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的有效電
池功率時(shí)，要求最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求大于所述測(cè)量的
電池充電狀態(tài)下的電池功率時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器通過(guò)^v所需功率減去測(cè)量的 電池充電狀態(tài)下的電池功率來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求大 于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的可用電池功率時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器根據(jù)目標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)功率的函數(shù)來(lái)確定發(fā)動(dòng)才幾扭矩；當(dāng)所述反向 驅(qū)動(dòng)功率要求小于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的可用電池功率時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器根據(jù)所述確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)功率來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭
矩；以及發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的函數(shù)控制發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，從而實(shí)現(xiàn)所述牽引輪處增強(qiáng)的反向驅(qū)動(dòng)扭矩。


圖1為能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的分離動(dòng)力混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系的示意圖。 圖2為確定用于反向運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)變量的圖示或映射圖。 圖3為說(shuō)明了執(zhí)行本發(fā)明控制策略的算法的流程圖。 圖4顯示了為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān) 系以及對(duì)于最大發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的圖示。 圖5為用于反向驅(qū)動(dòng)和前向驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輛速度的圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1為能夠使用本發(fā)明控制策略的混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系的示意圖。
圖1的配置包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)IO和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)12。發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸(其對(duì)應(yīng)于傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩輸入軸14)可驅(qū)動(dòng)地連接至行星齒輪單元18 的行星齒輪架16。在某些工況下可作為馬達(dá)的發(fā)電機(jī)20通過(guò)軸22機(jī)械連接 至行星齒輪單元18的中心齒輪24。行星齒輪架16可旋轉(zhuǎn)地支撐將中心齒輪 24和行星齒圈26嚙合的小齒輪。
扭矩傳輸元件28將齒圈扭矩傳遞至中間軸傳動(dòng)裝置32的扭矩輸入元件 30。如36處所指示，中間軸傳動(dòng)裝置32的輸出齒輪元件34可驅(qū)動(dòng)地連接至 總體上在38處所指示的差速器-車橋總成，從而將扭矩傳遞至車輛牽引輪40。
車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 42電連接至傳動(dòng)控制模塊(transmission control module, TCM ) 44和發(fā)動(dòng)機(jī)10的控制單元(ECU )。車輛系統(tǒng)控制器通過(guò)總 體上在46處指示的信號(hào)流路徑向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)送扭矩指令信號(hào)。信號(hào)流 路徑46還在車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 42和傳動(dòng)控制模塊(TCM) 44之間提 供信號(hào)通信。電池和電池控制模塊(BCM) 48通過(guò)信號(hào)流路徑46電連接至 車輛系統(tǒng)控制器42。車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 42接收動(dòng)力系輸入(例如變速 器檔位選擇器位置(PRND)、加速踏板位置(APPS)和制動(dòng)踏板位置信號(hào) (BPPS)),并作為BCM、 TCM和ECU的管理控制器。VSC、 TCM、 BCM和ECU共同形成總體動(dòng)力系控制模塊(PCM )。所有這些控制系統(tǒng)元件使用 控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議通過(guò)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連通。
發(fā)電機(jī)20電連接至電動(dòng)馬達(dá)50。馬達(dá)50的轉(zhuǎn)子機(jī)械連接至中間軸傳動(dòng) 裝置32的馬達(dá)扭矩驅(qū)動(dòng)齒輪52。如圖1中所見(jiàn)，由電池和電池控制模塊48
傳動(dòng)(驅(qū)動(dòng)橋)控制模塊44與馬達(dá)50通過(guò)馬達(dá)控制信號(hào)流路徑56連通。 發(fā)電機(jī)與傳動(dòng)控制模塊通過(guò)信號(hào)流路徑58連通。60處指示的發(fā)電機(jī)制動(dòng)器 通過(guò)信號(hào)流路徑62電連接至傳動(dòng)控制模塊。
當(dāng)應(yīng)用制動(dòng)器60時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力穿過(guò)完全機(jī)械扭矩流路徑從發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò) 行星齒輪單元18和中間軸傳動(dòng)裝置32傳遞至牽引輪-車橋總成。
在正?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)動(dòng)力系前向驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可釋放制動(dòng)器60且發(fā)電 機(jī)20可向中心齒輪施加反作用扭矩，從而形成從發(fā)動(dòng)機(jī)至差速器-車橋總成、 以及從馬達(dá)-發(fā)電機(jī)子系統(tǒng)通過(guò)中間軸傳動(dòng)裝置32至車輪-車橋總成的并聯(lián)扭 矩流路徑。
圖1中示意說(shuō)明的動(dòng)力系系統(tǒng)可依賴于完全電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或依賴于馬達(dá) 動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力二者以實(shí)現(xiàn)最大效率。圖1的系統(tǒng)可產(chǎn)生電動(dòng)力同時(shí)使用 發(fā)電機(jī)動(dòng)力輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。車輛系統(tǒng)控制器將通過(guò)在車輛多個(gè)組件之間管 理動(dòng)力分配來(lái)將車輛維持在其最大性能點(diǎn)。其管理發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、馬達(dá)和 電池的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以最大化總體車輛效率。電池為發(fā)電機(jī)和馬達(dá)的能量存儲(chǔ)介 質(zhì)。
可通過(guò)控制發(fā)電機(jī)速度使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分離進(jìn)入兩個(gè)動(dòng)力流路徑，以形成 從發(fā)動(dòng)機(jī)10至行星齒輪單元18、至行星齒輪單元的齒圏、并至中間軸傳動(dòng) 裝置32的機(jī)械動(dòng)力流路徑。從發(fā)動(dòng)機(jī)10至發(fā)電機(jī)20、至馬達(dá)50、并至中間 軸傳動(dòng)裝置32形成電動(dòng)力流路徑。
通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制至所需值來(lái)分離發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力流路徑，其對(duì)于給定 的齒圈速度導(dǎo)致確定的發(fā)電機(jī)速度。發(fā)電機(jī)速度將根據(jù)車輛速度而改變。變 化的發(fā)電機(jī)速度將改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力在電動(dòng)力流路徑和機(jī)械動(dòng)力流路徑之 間的分離。
對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制導(dǎo)致發(fā)電機(jī)扭矩抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。該發(fā)電機(jī)反 作用扭矩使得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩被分配至行星齒輪組的齒圈并最終分配至車 輪。該運(yùn)轉(zhuǎn)才莫式^皮稱為"主動(dòng)分配"。
8由于行星齒輪組的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，發(fā)電機(jī)可以沿著與反作用于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出 扭矩的扭矩相同的方向旋轉(zhuǎn)。在該運(yùn)轉(zhuǎn)模式中發(fā)電機(jī)向行星齒輪組輸入動(dòng)力 以驅(qū)動(dòng)車輛。該運(yùn)轉(zhuǎn)模式被稱為"被動(dòng)分離"。像在"主動(dòng)分離"模式的情況
向車輛牽引輪分配發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。
在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式中，發(fā)電機(jī)作為馬達(dá)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)反作用
扭矩由固定行星齒輪架16的超速制動(dòng)器15 (單向連軸器OWC)產(chǎn)生。這 種馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、和行星齒輪組的組合作為機(jī)電無(wú)級(jí)變速器。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)制動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，中心齒輪被鎖定防止旋轉(zhuǎn)，
中，所有的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩均通過(guò)機(jī)械扭矩流路徑以固定傳動(dòng)比傳輸至車輛 牽引輪。
與常規(guī)的車輛動(dòng)力系不同，此動(dòng)力分離動(dòng)力系需要由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制產(chǎn) 生的發(fā)電機(jī)扭矩或發(fā)電機(jī)制動(dòng)扭矩以通過(guò)電動(dòng)力流路徑和機(jī)械動(dòng)力流路徑或 僅通過(guò)機(jī)械并聯(lián)路徑來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)車輛的前向移動(dòng)。
第二動(dòng)力源使得從電池吸取電動(dòng)馬達(dá)動(dòng)力，以獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)提供推進(jìn)力， 從而前向或反向驅(qū)動(dòng)車輛。該運(yùn)轉(zhuǎn)模式被稱為"電驅(qū)動(dòng)"。另外，發(fā)電機(jī)可從 電池吸取動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上的單向離合器以前向推進(jìn)車輛。該運(yùn)轉(zhuǎn) 模式稱為"發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)"。
高壓牽引電池作為存儲(chǔ)被發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電流的電能的能量存儲(chǔ)裝置。其 還存儲(chǔ)滑行制動(dòng)期間車輛產(chǎn)生的動(dòng)能?；兄苿?dòng)能量通過(guò)牽引馬達(dá)傳輸至蓄 電池。
圖2顯示了對(duì)于反向驅(qū)動(dòng)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān) 系的映射圖或圖示。62處顯示了所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率和目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān) 系，其將實(shí)現(xiàn)最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率。62處顯示的關(guān)系對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常為非線性。
圖2中怠速時(shí)最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率指示為Pl。在該怠速功率處，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 指示為Nidle。對(duì)應(yīng)于最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率的最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速指示為Nmax。對(duì)應(yīng) 于最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率指示為P2。車輛駕駛員可通過(guò)調(diào)節(jié)加速 踏板位置選^t奪目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。加速踏板位置傳感器向車輛系統(tǒng)控制器42發(fā) 送信號(hào)，其處理信號(hào)并使用存儲(chǔ)在ROM中的圖2的圖示向TCM44發(fā)布目標(biāo)
9發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速指令。校準(zhǔn)圖2的圖示以在所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率如64處所示從Pl改 變至P2時(shí)提供逐漸增長(zhǎng)的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。該逐漸增長(zhǎng)將避免發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 從怠速改變至目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)不期望的噪音和震動(dòng)。
圖2的圖示說(shuō)明了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率之 間的關(guān)系。在反向驅(qū)動(dòng)模式中，如果電池的充電狀態(tài)降低至校準(zhǔn)闊值之下， 則發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)20，其對(duì)電池48充電。66處所示的目標(biāo)發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速低于68處的最大目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。70處顯示了最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速68下 的最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
圖4在72處顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的圖示，其會(huì)實(shí)現(xiàn)最大發(fā)動(dòng) 機(jī)效率。74處顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速間的恒定功率關(guān)系。在正常前 向驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)將運(yùn)轉(zhuǎn)于實(shí)現(xiàn)最大效率的交叉點(diǎn)76。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速在反向驅(qū)動(dòng)期間增加至如78處指示的適于反向驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速則，發(fā)動(dòng)機(jī) 扭矩將降低至Tl處指示的值，其基本上低于T2處的最佳發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值。
圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輛速度的圖示，如80處所示對(duì)于任何給定的變速 器傳動(dòng)比其可為線性關(guān)系。在前向驅(qū)動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可從點(diǎn)82處的大約 3000rpm改變至84處所示大約6000rpm的最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在反向驅(qū)動(dòng)期間， 隨著反向驅(qū)動(dòng)的車輛速度從0改變至大約30mph，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可從82處所示 的值改變至O值。
圖3為證明了圖1中所示的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系結(jié)構(gòu)的反向驅(qū)動(dòng)模 式的策略的流程圖。如果駕駛員在步驟84處選擇反向驅(qū)動(dòng)，則在步驟86處 車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的反向驅(qū)動(dòng)期間的所需功率。然后，電池和電 池控制模塊測(cè)量電池的充電狀態(tài)。所需功率將等于駕駛員要求的功率加上憑 經(jīng)驗(yàn)確定的電功率損耗。車輛系統(tǒng)控制器進(jìn)行檢查以確定所需功率是否大于 車輛電池功率(Pbat),這在步驟88有所顯示。
如果所需功率沒(méi)有超過(guò)充電狀態(tài)下的測(cè)量的可用電池功率，則要求最小 發(fā)動(dòng)機(jī)功率，如圖3中90處所示?？稍?0處從存儲(chǔ)于車輛系統(tǒng)控制器42中 的ROM存儲(chǔ)器中的查值表中選擇該最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率。該查值表憑經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造 以考慮發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒極限和其它約束。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可運(yùn)轉(zhuǎn)于圖2中的Nidle 處。在可替代的實(shí)施例中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)關(guān)閉，則可保持其關(guān)閉。當(dāng)要求 最小功率時(shí)，在93處車輛系統(tǒng)控制器使用扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)功率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之 間的已知關(guān)系來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。如94處所示，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元可以
10以常規(guī)方式控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以在反向驅(qū)動(dòng)期間實(shí)現(xiàn)所述最 小發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述牽引輪時(shí)在所述牽引輪處實(shí)現(xiàn)增強(qiáng) 的反向驅(qū)動(dòng)4丑矩。
如果步驟88處確定的反向驅(qū)動(dòng)中所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率大于測(cè)量的可用電池
功率(Pbat),程序?qū)⑶斑M(jìn)至步驟91，在該處車輛系統(tǒng)控制器通過(guò)從所需功率 P減去充電狀態(tài)下的測(cè)量的可用電池功率Pbat來(lái)計(jì)算所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率。通過(guò) 步驟91確定的信息，使用圖2的控制邏輯發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和 扭矩控制于值N和TENG,以實(shí)現(xiàn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所 述牽引輪而所述發(fā)動(dòng)機(jī)以對(duì)應(yīng)于低于最佳發(fā)動(dòng)機(jī)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)所述牽引輪處增強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)扭矩。應(yīng)了解，圖4 的78處的扭矩基本上低于發(fā)動(dòng)機(jī)以最大效率運(yùn)轉(zhuǎn)的76處的扭矩。
盡管已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解可不脫離本發(fā) 明的范圍作出修改。所有這種修改及其等同變化由下面的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系中產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)輪扭矩的方法；所述動(dòng)力系具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、電池、電動(dòng)馬達(dá)-發(fā)電機(jī)、以及從所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述馬達(dá)延伸至車輛牽引輪的分離動(dòng)力傳輸路徑；所述方法包含車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的所需反向驅(qū)動(dòng)功率；電池和電池控制模塊測(cè)量電池充電狀態(tài)；車輛系統(tǒng)控制器將計(jì)算的反向驅(qū)動(dòng)功率和測(cè)量的充電狀態(tài)下的有效電池功率進(jìn)行比較；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求小于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的所述有效電池功率時(shí)，要求最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率；車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算所述最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率要求下的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩；以及發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以在反向驅(qū)動(dòng)期間實(shí)現(xiàn)所述最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述牽引輪時(shí)在所述牽引輪處實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的反向驅(qū)動(dòng)扭矩。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算的功率包含駕 駛員需求的所述牽引輪處的功率加上所述動(dòng)力系中的電損失。
3、 一種在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系中的牽引輪處產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)輪扭矩 的方法；所述動(dòng)力系具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、電池和電動(dòng)馬達(dá)-發(fā)電機(jī)；所述 馬達(dá)、所述電池和所述馬達(dá)-發(fā)電機(jī)電連接；且分離動(dòng)力傳輸路徑從所述發(fā)動(dòng) 機(jī)和所述馬達(dá)延伸至車輛牽引輪；所述方法包含車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的所需反向驅(qū)動(dòng)功率； 當(dāng)反向驅(qū)動(dòng)期間的所述功率大于測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的電池功率時(shí)， 車輛系統(tǒng)控制器通過(guò)減去在測(cè)量的充電狀態(tài)下的電池功率來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功 率；并且當(dāng)所需驅(qū)動(dòng)功率大于所述測(cè)量的充電狀態(tài)下的電池功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的控 制單元控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩以實(shí)現(xiàn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而在所述 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述牽引輪而所述發(fā)動(dòng)機(jī)以對(duì)應(yīng)于低于最佳發(fā)動(dòng)機(jī)效率的發(fā)動(dòng)機(jī)效 率的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)所述牽引輪處增強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)扭矩。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算的功率包含駕 駛員需求的所述牽引輪處的功率加上所述動(dòng)力系中的電損失。
5、 一種在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系中產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)輪扭矩的方法；所 述動(dòng)力系具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、電池和電動(dòng)馬達(dá)-發(fā)電機(jī)，且分離動(dòng)力傳動(dòng) 裝置形成從所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述馬達(dá)延伸至車輛牽引輪的動(dòng)力傳輸路徑；所述 方法包含車輛系統(tǒng)控制器計(jì)算牽引輪處的所需反向驅(qū)動(dòng)功率；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求小于測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的有效電池功率 時(shí)，要求最小發(fā)動(dòng)機(jī)功率；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求大于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的電池功率 時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器通過(guò)從所需功率減去測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的電池功率 來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求大于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的可用電池功 率時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器根據(jù)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)功率的函數(shù) 來(lái)確定發(fā)動(dòng)才幾扭矩；當(dāng)所述反向驅(qū)動(dòng)功率要求小于所述測(cè)量的電池充電狀態(tài)下的可用電池功 率時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器根據(jù)所述確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩；以及發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的函數(shù)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，從而實(shí)現(xiàn)所述牽引輪處增強(qiáng)的反向驅(qū)動(dòng)扭矩。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算的功率包含駕 駛員需求的所述牽引輪處的功率加上所述動(dòng)力系中的電損失。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制具有在前向驅(qū)動(dòng)期間作為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)和作為反向驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的電動(dòng)馬達(dá)的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛動(dòng)力系的方法。通過(guò)使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)于高于給定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的最佳轉(zhuǎn)速的增加的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)反向驅(qū)動(dòng)期間所需的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。
文檔編號(hào)B60W20/00GK101665110SQ20091016892
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者卡羅爾·路易絲·大久保, 大窪俊介, 沙雷斯·斯坎特·柯扎雷卡爾, 法扎爾·阿拉曼·塞伊德, 鄺明朗 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司