[发明专利]控制汽车驱动系统中的直接电连接和耦合的系统和方法

权利要求书

1.一种控制混合动力汽车中的操作模式的转变的方法，其包括以下步骤：

(a)提供具有耦合到逆变器的发电机和耦合到逆变器的发动机的汽车操作系统以及安置在所述发电机与所述发动机之间的开关盒，所述开关盒具有多个电开关，所述电开关断开和闭合以允许所述发电机与所述发动机之间的直接电连接；

(b)使用汽车系统控制器检测从第一操作模式转变到第二操作模式的转换条件，其中所述转换条件界定所述第二操作模式比所述第一操作模式更有效的预定效率阈值；

(c)预调节所述汽车系统，其包含以下步骤：(i)使从所述发电机和发动机输出的电频率同步为相等或在使其重叠的范围内；(ii)使发电机和发动机的电相位同步为对准；(iii)使从所述发电机输出的功率与从所述发动机输出的功率同步为成比例；以及

(d)致动所述开关盒以闭合所述多个开关从而允许所述发电机与发动机电耦合，并允许功率输出在所述发电机与所述发动机之间转换。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一操作模式界定将所述汽车系统操作为串联式，其中从所述发电机和所述发动机输出的所述功率行进穿过每一相应的逆变器且穿过所述系统的电池。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二操作模式界定在直接模式中操作所述汽车系统，其中将所述发电机和所述发动机电耦合从而允许功率输出经由开关盒在其间直接转换。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述对转换条件的检测包含在多种汽车操作条件下监视所述汽车系统的效率分布曲线，以及在允许所述第二操作模式中界定的所述发电机与所述发动机之间的直接电连接将比在所述第一操作模式中界定的串联模式中更有效地操作所述系统的情形下产生从第一操作条件向第二操作条件切换的信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述转换条件包含检测到来自所述发电机和所述发动机的成比例电频率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述汽车系统的所述预调节进一步包含对功率输出升压的临时动态特征作为对发动机功率输出临时不能满足发电机功率输出的情况的响应。

7.根据权利要求6所述的方法，其中从所述发动机的所述逆变器递送所述升压以增加所述发动机的功率输出使其与所述发电机的功率输出匹配。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述汽车系统的所述预调节进一步包含再生功率输出的临时动态特征作为对发动机输出临时超过发电机功率输出的情况的响应。

9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述发电机的所述逆变器递送所述再生以增加所述发电机的功率输出使其与所述发动机的功率输出匹配。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述汽车系统的所述预调节进一步包含协调来自所述发电机或所述发动机的电输出以递送或移除电流的临时动态特征，以确保从所述第一操作模式到所述第二操作步骤的平稳转变。

11.根据权利要求1所述的方法，其中致动所述开关盒闭合所述多个电开关且包含以下步骤：(i)切断所述发电机的所述逆变器；(ii)闭合所述电开关的接触器；(iii)通过允许所述发动机的所述逆变器耗散到零功率输出来卸载所述发电机的所述逆变器。

12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述第二操作模式到所述第一操作模式之间转变的步骤，所述步骤包含：(i)接通所述发电机的所述逆变器并在闲置状态下操作；(ii)接通所述发动机的所述逆变器；(iii)使发动机同步以维持汽车驱动器需求；以及(iv)断开所述开关盒中的电开关。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括协调临时步骤以维持相位和电流从而防止动力驱动系统猛拉。

14.一种控制混合动力汽车中的操作模式的转变的系统，其包括：

(a)汽车操作系统，所述汽车操作系统具有耦合到逆变器的发电机和耦合到逆变器的发动机；

(b)安置在所述发电机与所述发动机之间的开关盒，所述开关盒具有多个电开关，所述电开关断开和闭合以允许所述发电机与所述发动机之间的直接电连接；

(c)汽车控制，其耦合到所述发电机、发动机和开关盒且可操作以用电学方式监视汽车性能和电参数从而检测从第一操作模式转变到第二操作模式的转换条件，其中所述转换条件界定所述第二操作模式比所述第一操作模式更有效的预定效率阈值；其中所述控制器通过以下步骤来预调节所述汽车系统：(i)使从所述发电机和发动机输出的电频率同步为相等或在使其重叠的范围内；(ii)使发电机和发动机的电相位同步为对准；以及(iii)使从所述发电机输出的功率与从所述发动机输出的功率同步为成比例；且其中所述控制器致动所述开关盒以闭合所述多个开关从而允许所述发电机与发动机电耦合，并允许功率输出在所述发电机与所述发动机之间转换。