[发明专利]用于插入式混合电动车的充电损耗能量管理策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有牵引电机、引擎和牵引电池的混合电动车，其中，可通过使用外部电网对牵引电池充电。

背景技术

已知的混合电动车动力系可具有引擎、发电机和电动机，其中，用于所述引擎的能源是基于碳氢化合物的燃料，用于电动机的能源是高压电池和发电机子系统。可通过使用车辆中存储的燃料由引擎或从外部电网对电池充电。在从外部电网对电池充电的混合电动车的情况下，在关闭引擎的同时，纯电动车(all-electric vehicle)行驶范围都是可能的，从而避免产生不期望的引擎废气排放。该特点对于在城市环境中运行的车辆尤其重要。与相比较的非混合车辆的燃料经济性相比，有时被称为插入式混合电动车的此类车辆还能够实现提高的整体燃料经济性。

如果给定的车辆行驶事件的范围有限，则可在完全关闭引擎的情况下操作此类车辆。可在不行驶期间通过使用电网对电池进行再充电，其中，所述电池可被消耗到比校准最大电荷小但比最小充电状态大的充电状态的状态的中等量。

对混合电动车动力系一般存在三种分类，即串行混合电动动力系、并行混合电动动力系和串并混合电动动力系，后者包括所谓的功率分流(power-split)混合电动动力系系统。在串行混合电动动力系的情况下，引擎驱动发电机，所述发电机将机械引擎功率转换成电功率。使用一部分电功率驱动电动机，所述电动机将电功率转换回机械功率来驱动车辆的主动轮。使用电动机不需要的功率对电池充电。

在串并和并行汽油电动混合车辆的情况下，可将机械引擎动力传递到主动轮，可将电功率从电池传递到电动机，电动机将电功率转换成机械功率，以驱动主动轮。在对电池充电时将发生功率从引擎流向发电机。传动装置形成到车辆主动轮的并行功率流路径。

关于串并和并行混合电动车动力系的一般误解是，因为当关闭引擎时，车辆不使用碳氢化合物燃料，所以只使用电功率的车辆推进力提高了整体燃料经济性。然而，并不是这种情况下，这是因为，当电功率被转换成机械功率以及机械功率被转换成电功率时，在放电和后来的电池充电期间由电动机和电池引起的损失将降低总的引擎燃料经济性。因此，在使用基于碳氢化合物的引擎和电池提供动力的电动机的已知的并行和串并混合电动车动力系中，用于能量管理软件策略的指导设计原理在于用引擎提供尽可能多的推进力，而有选择地使用电力系统以增加引擎的平均总运行效率。可选择的引擎使用的示例包括在低行驶需求的情况下进行引擎关闭的电驱动，或者少量的电池放电或充电来调整引擎动力，以实现最大的引擎热效率。

依赖外部电力网对牵引电池充电的并行或串并混合动力电动车(例如，插入式车辆)可通过只使用电推进实现最好的燃料经济性，这是因为与车辆中存储的汽油相比，存在更多的外部能源可用。因此，需要一种新的能量管理软件策略，以实现可通过使用插入式串并或并行混合电力车动力系来获得燃料经济性提高。

发明内容

本发明的实施例包括所谓的“充电损耗”能量管理策略，以在不影响引擎效率的情况下使对电池中存储的电能的使用最大化。通过使用本发明的所述策略默认关闭引擎，从而只在特定运行条件下才使用引擎。例如，当只使用电功率以所谓的“静启动”特征来开始车辆操作时，阻止启动引擎。如果预先确定的操作条件(例如，高车辆加速)不存在，则车辆在全电动模式下运行时，可在整个行驶循环期间关闭引擎。

如果电池不能单独提供足够的能量来满足驾驶员对功率的需求，则可启动引擎。例如，如果超过电池放电功率界限，或者如果电池运行温度太高，则可启动引擎来补充电池功率以满足驾驶员需求。

如果驾驶员需求需要将超过电动机驱动的部件的预定界限的电动机速度，则可启动引擎以保护连接到引擎的动力系部件以及电动机和电动机驱动的部件。如果需要引擎与电动机一起运行，则本发明的策略将建立实现合理的引擎效率的最小引擎功率。

策略将不允许引擎以小于预定最小值的功率运行，以免得引擎效率被显著降低。然而，尽管有时总燃料经济性可能降低，但因为至少以与校准最小引擎功率值一样高的功率值运行引擎，所以引擎的热效率可被允许减小到预定的最小值，以满足驾驶员对功率的需求。

附图说明

图1是能够使用本发明的策略的功率分流并行混合电动车动力系的示意性框图；

图1a是图1的框图中一般示出的类型的功率分流混合电动车动力系的硬件的示意图；

图2是示出本发明的能量损耗策略的流程图；

图3是图1和图1a的动力系中使用的引擎的引擎功率和热效率之间的关系的示图；

图4是当除了向车辆的主动轮传递动力之外的原因需要启动引擎时混合电动车动力系的引擎功率和驾驶员对功率的需求的示图；