[发明专利]用于混合动力电动车辆的发动机功率需求负荷测量

说明书

本申请要求于2008年7月21日提交的第61/082,353号美国申请和于 2009年6月12日提交的第12/483,285号美国申请的优先权，所述申请通过 引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及在混合动力电动车辆动力系中控制来自发动机的功率，其中 由道路负荷确定发动机功率需求。

背景技术

在混合动力电动车辆(HEV)动力系特别是带有分开的来自发动机和电 动马达的动力流路径的动力分离混合动力电动车辆动力系中，该路径具有两 个动力输入齿轮元件和一个动力输出元件。齿轮元件中的两个具有一定的旋 转方向和速度大小，其确定了第三元件的旋转方向和速度。元件中的一个可 保持为恒定速度，而其它元件可改变。该特性与传统无级变速器的特性相似。 然而，与传统无级变速器不同，尽管齿轮元件之间的速度关系可以改变，但 扭矩关系是固定的。

在例如美国专利6,994,360中显示的所谓动力分离混合动力电动车辆动 力系类型中，发动机转速和发动机节气门的运转的选择是基于发动机功率需 求的。该发动机功率需求由车辆系统控制器主要基于驾驶员需求的车轮功率 来计算。通常，通过加速踏板输入或来自速度控制系统的输入测量驾驶员需 求的车轮功率。其还基于高压电池荷电状态(state-of-charge)。指定一个发动 机功率需求，车辆系统控制器选择发动机转速和发动机扭矩以满足发动机功 率需求同时最优化燃料经济性并最小化车辆排放。

动力分离HEV与无级变速器(CVT)相似的特性允许车辆在较大的发动 机转速范围内以任何指定的车速运转。作为最优化燃料经济性的结果，目标 发动机转速对驾驶员需求的车轮功率的微小改变相当敏感。然而，发动机运 转点的频繁微小改变所导致的瞬间发动机功率需求状况会降低燃料经济性、 增加车辆排放、并导致发动机转速振荡或不稳定的不良驾驶员感觉。

可通过采用简单过滤器过滤发动机功率需求来减少瞬态状况。然而，这 种过滤器也会由于延迟发动机对加速或减速要求的响应而负面影响车辆性 能。

发明内容

本发明实施例的控制系统的方法在驾驶员企图维持恒定的车速时提供了 稳定的发动机运转点。还提供了对驾驶员企图加速或减速车辆的快速响应。 为了区分稳定态和瞬态状况，将驾驶员需求的功率与道路负荷功率(road-load power)相比较。当驾驶员需求的功率高于道路负荷功率时，车辆将加速。当 其低于道路负荷功率时，车辆将减速。

当驾驶员需求的功率低于最大过滤功率并高于最小过滤功率时，认为车 辆处于稳定态。道路负荷功率基于车辆滑行系数(coast-down coefficient)(摩 擦损失和气动阻力，为车速的函数)计算，并由推断的道路坡度进行补偿。 将功率需求与道路负荷相比较。使用基于该差值的归一化函数的过滤常数过 滤该差值。

附图说明

图1为能够采用本发明改进的混合动力电动车辆动力系的示意图。

图2为发动机功率需求和驾驶员需求的车轮功率之间的关系图。

图3为显示了发动机功率需求计算的流程图，其包括用于使得发动机功 率需求与道路负荷相等的过滤器。

图4为显示了用于确定过滤常数的图。

具体实施方式

能够使用本发明一个实施例方法的混合动力电动车辆动力系具有如图1 所示的配置。车辆系统控制器10、电池模块12和驱动桥控制模块14包含控 制局域网(CAN)。由控制器10控制的发动机16通过扭矩输入轴18向变速 器14输送扭矩。

变速器14包括行星齿轮单元20，其包含齿圈22、中心齿轮24和行星架 总成26。齿圈22向包含啮合齿轮元件28、30、32、34和36的分级传动比 齿轮(step ratio gear)输送扭矩。驱动桥的扭矩输出轴38通过差速器-车桥机 构42可驱动地连接至车辆驱动轮40。

齿轮30、32和34安装在中间轴上，齿轮32与马达驱动齿轮44啮合。 电动马达46驱动作为中间轴传动装置的扭矩输入的齿轮44。

电池12通过功率流路径48向马达46传输电能。如52处所显示，发电 机50以已知方式电连接至电池12和马达46。