[发明专利]用于控制混合动力牵引组件的方法和根据该方法控制的混合动力车辆

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制车辆的混合动力牵引组件的方法。此外，本发明涉及能够根据这种方法控制的机动车辆，尤其是工业用插电式混合动力车辆。

背景技术

现有技术的混合动力车辆通常具有混合动力牵引组件，所述混合动力牵引组件能够包括：内燃机；至少一个可逆电机，所述至少一个可逆电机用于执行混合动力车辆的牵引和用于当车辆减速时产生再生电能；以及电能存储设备，如果所述电能存储设备是共同所称的“插电”类型，则所述电能存储设备包括用于连接到电网的连接器。有时，代替可逆电机，现有技术的混合动力车辆能够包括电动机和发电机。

在并联型混合动力中，内燃机和电机都可以将扭矩提供到车辆的传动系。电机从电能存储设备获取电能或将电能提输送到电能存储设备，所述电能存储设备可以包括一组电化学电池、超级电容等。

在串联型混合动力中，内燃机并未机械联接到车辆传动系，而是将机械动力提供到主要用作发电机的第一电机。由发电机产生的电能被供给到一个或多个优选可逆的第二电机。所述第二电机机械连接到车辆传动系，从而在驾驶过程阶段作为电动机使用时将驱动扭矩输送到车辆传动系，或在制动过程阶段作为发电机使用时从传动系获取扭矩。这两种电机从至少一个通用电能存储设备获取电能或将电能输送到通用电能存储设备，所述通用电能存储设备可以包括电化学电池、超级电容器等。

其他类型的混合动力是已知的，如所谓的串并联型，其中动力分配设备在车辆传动系和发电机的之间分配来自发动机的扭矩，同时电机也连接到车辆传动系。

车辆可以包括一个或几个电子控制单元，所述一个或几个电子控制单元适于控制内燃机和电机，以直接或间接控制由内燃机和电机中的每个输送或获取的扭矩的量。电子控制单元因而能够控制内燃机的扭矩和/或速度，并且还能够控制由电机从电能存储设备获得的电功率/控制由电机提供到电能存储设备的电功率。在混合动力车辆的领域中很常见的是具有可以实现几个控制策略的电子控制单元。这些策略中的一些能够集中在寻求将电能存储设备的充电状态维持在处于充电状态目标附近的预定窗口（window）中。充电状态目标或目标窗口能够取决于各种参数，包括车辆速度、车辆重量、电池健康状态等……至少部分地改变策略的一个简单方法是改变充电状态目标或目标窗口和/或改变确定其的方式。例如，如果充电状态目标由取决于特定数目的参数的公式限定，则策略的改变能够通过赋予充电状态目标固定的预定值或通过改变确定其公式而获得。在任何情况下，改变充电状态目标或目标充电窗口状态将是相当的。

能够是串联、并联或串并联型的一些电动混合动力车辆是所称的插电类型，意味着其电能存储设备还能够在车辆停止时通过连接到外部电源例如电网来进行充电。这样的插电车辆典型具有容量较大的、主要基于一组电化学电池的电能存储设备。

现有技术的用于控制这样的插电混合动力电动车辆的控制方法通常包括：

-连接阶段，所述连接阶段用于在车辆任务开始之前以高水平对电池组进行充电；

-高速率消耗阶段，其中，电池组以最高可能的消耗速率输送牵引电能；以及

-维持阶段，其中充电状态被维持在维持范围内。

高消耗速率阶段对应于以下事实：以优选靠近电池组的在瞬时操作条件下的最大可能放电速率的放电速率提高电池组放电或消耗。例如，如果可能，电子控制单元能够控制车辆使得放电速率为可获得的放电速率的80％以上。在实践中，对车辆进行控制使得其所需的牵引能量最大可能程度地通过由电池组供电的电机来提供。例如，在并联混合动力构造中，这样的最大可能程度优选可以对应于总混合动力牵引功率的很大一部分，例如80％或更多，而内燃机提供少量的功率，例如小于20％。在串联混合动力车辆中，这可以意味着电动机从存储设备而不是从发电机获取其能量。

高速率消耗阶段在电池组充电状态达到维持范围时结束，从而触发维持阶段。在维持阶段中，电池实际充电状态在窄的维持范围内振荡，其中电池组有时从发电机回收少量能量，有时将少量能量输送到牵引电动机。通常，在维持阶段期间，电池组充电状态将被维持在其总容量的40％和60％之间。在车辆任务比较长的情况下，维持阶段比高速率消耗阶段持续更长。

该现有技术的控制方法使得能够在一定程度上减小内燃机的尺寸。事实上，牵引电动机能够提高总混合动力牵引功率，因此补偿由该尺寸减小造成的功率损失。

对许多车辆常见的该现有技术的控制方法从许多观点来看都是不令人期望的。