[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

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年1月13日申请的第61/294722号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案的揭示内容全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及一种混合动力汽车，且更特定来说，涉及一种串联式混合动力电动汽车传动系。

背景技术

例如机动车等汽车利用能源来提供功率以操作汽车。虽然基于石油的产品作为主导能源，但替代能源也是可用的，例如甲醇、乙醇、天然气、氢气、电、太阳能等。混合动力推动的汽车利用能源的组合来为汽车提供动力。此类汽车是理想的，因为其利用了多种燃料源的益处来相对于同等的汽油推动的汽车增强混合动力汽车的性能和范围特性。

串联式混合动力汽车将利用引擎安装式发电机所提供的功率来为驱动车轮的发动机提供动力。利用此布置，能量从引擎经由各个预先界定的转换点传输到车轮。当此系统工作时，每一能量转换点的效率不足100%，因此在整个过程中存在能量损耗。因此，燃料消耗增加，且可能需要较大较多昂贵的组件来满足功率需求。另外，引擎、发电机和发电机逆变器全部必须经设定大小以应付峰值引擎功率。

因此，此项技术中需要一种经由组件之间的直接电连接而减少能量损耗且使组件大小最小化的系统和方法。此项技术中进一步需要一种驱动系统，其经由发电机与发动机之间的直接电连接而减少能量损耗，以及需要一种将这些装置电耦合的方法。

发明内容

因此，本发明涉及一种控制混合动力汽车中的操作模式的转变的方法，其包含以下步骤：(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)使从发电机输出的功率与从发动机输出的功率同步为对准；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，并允许功率输出在发电机与发动机之间转换。

本发明的一个优点为提供一种混合动力汽车，其控制串联操作模式与直接连接操作模式之间的转变。本发明的另一优点为汽车系统的操作效率得以改进，从而产生减少的燃料消耗。本发明的又一优点为可归因于改进的操作效率而减小引擎和发电机的大小。再一优点为通过减少当引擎操作时的AC-DC能量转换损耗而改进串联驱动效率。本发明的另一优点为其允许缩小与发电机和发动机两者相关联的逆变器。本发明的再一优点为可缩小低温热系统。本发明的又一优点为高速驱动模式下的峰值功率得以改进。本发明的另一优点为可能通过功率要求的10-20%降低而缩小引擎。其它潜在优点为本发明可用于PHEV或HEV应用，可在PHEV与HEV之间按比例缩放，功率电子设备工作循环减小改进了可靠性，更多的跛行回家模式可用，以及所述架构适用于前轮、后轮或全轮驱动应用。

将容易了解本发明的其它特征和优点，因为在阅读结合附图所作的随后描述之后将更好地理解所述其它特征和优点。

附图说明

图1是用于混合动力电动汽车的传动系架构的实例。

图2A-2B是说明直接连接图1的汽车的电机的系统和相关联操作状态的示意框图。

图3说明图2的开关盒的操作状态1的示意功率流分配。

图4说明图2的开关盒的操作状态2的示意功率流分配。

图5说明图2的开关盒的操作状态3的示意功率流分配。

图6是具有离合器的示意框图。

图7是具有耦合到前轮和开关盒的第三发动机/发电机的示意框图。

图8是具有耦合到前轮和第二逆变器的第三发动机/发电机的示意框图。

图9是具有耦合到前轮和第一逆变器的第三发动机/发电机的示意框图。

图10是具有耦合到前轮和第一逆变器的第三发动机/发电机以及安置在所述逆变器与所述第三发动机/发电机之间的第二开关盒的示意框图。

图11是具有耦合到前轮的第三发动机/发电机以及安置在第一逆变器与所述第三发动机/发电机和第一发动机/发电机之间的第二开关盒的示意框图。