CN108791323B - 用于控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制适于道路车辆(1)的混合动力驱动系统(4)的方法,道路车辆(2)包括至少一对驱动轮(3);该混合驱动系统(4)包括:内燃热力发动机(5),其被设计成将运动传递到驱动轮(3);并且设有涡轮增压器(25),其配备有涡轮机(26);第一电机(8),其能够将运动传递至驱动轮(3);以及第二电机(28),其机械地连接到涡轮增压器(25)的涡轮机(26)。在可能的运行模式下,通过完全打开节流阀(21)来控制内燃热力发动机(5)以追求目标转矩(TTE);第二电机(28)作为发电机操作以及第一电机(8)作为马达操作,并且改变由第二电机(28)产生的电功率以调节供给到内燃热力发动机(5)的气缸(16)的新鲜空气的流速。

Description

用于控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法
优先权要求
本申请要求于2017年5月4日提交的意大利专利申请第102017000047852号的优先权,其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法。
背景技术
适于道路车辆的混合驱动系统包括内燃热力发动机和至少一个电机,所述内燃热力发动机通过设有齿轮箱的传动装置将驱动转矩传递到驱动轮,所述电机机械地连接到驱动轮并且电连接到电能存储系统。
近来,已经提出一种适于道路车辆的混合动力驱动系统,其包括由涡轮增压器增压的内燃热力发动机、连接到驱动轮(通常也通过由内燃热力发动机使用的传输线路)的电机,以及连接到涡轮增压器轴的另一电机。连接到驱动轮的电机用于在必要时向驱动轮提供驱动转矩(与由内燃热力发动机产生的驱动转矩相结合或替代由内燃热力发动机产生的驱动转矩),或者通过充当在道路车辆减速期间的制动器来产生电能。连接到涡轮增压器轴的电机用于在道路车辆加速时(特别是在加速的第一时刻以消除典型的涡轮迟滞)时加速涡轮增压器轴,或者用于当由涡轮机产生的机械功率大于由压缩机吸收的机械功率时来产生电能。
在上述混合动力驱动系统中,当内燃热力发动机使用混合物的受控点火(即使用汽油等作为燃料实施奥托循环(Otto cycle))时,由内燃热力发动机产生的驱动转矩的控制包括改变节流阀的开度以便调节供给到气缸的新鲜空气的流速,并且包括向气缸中供给一定量的燃料,所述一定量的燃料基于化学计量比取决于进入气缸的新鲜空气的量。
在城市道路和郊区道路上行驶时,甚至当使用由汽油(或类似燃料)作为燃料的内燃热发动机而不是由柴油作为燃料的内燃热力发动机时,上述混合动力驱动系统被发现是积极有效的;然而,在高速道路上行驶时,当使用由汽油(或类似燃料)作为燃料的内燃热力发动机而不是由柴油作为燃料的内燃热力发动机时,上述混合动力驱动系统也被发现具有较低的能量效率。
专利申请EP3088124A1和WO2014165233A1描述了一种内燃发动机,其在抽吸时设有由可逆电机驱动的容积式压缩机(不是涡轮增压器,因为不存在由排气驱动的涡轮机);在一些操作条件下,通过操作沿着作为涡轮机的进气管布置的压缩机来调节(减小)进气流速(并且因此间接地来调节(减小)由内燃发动机产生的驱动转矩)。然而,因为沿着进气管布置的容积式压缩机当其作为涡轮机操作时表现不佳,所以这种解决方案的能量效率是低下的。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法,当内燃热力发动机由汽油(或类似燃料)作为燃料时以及当道路车辆以高且大致恒定的速度长距离行驶时(即在高速道路上行驶时),该控制方法允许增加混合动力驱动系统的能量效率。
根据本发明,提供一种用于控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法,所述道路车辆包括至少一对驱动轮;
该混合驱动系统包括:
内燃热力发动机,其被设计成将运动传递到驱动轮并且包括至少一个气缸;进气歧管,其通过至少一个进气阀连接到气缸;排气歧管,其通过至少一个排气阀连接到气缸;进气管,其将新鲜空气供给到进气歧管;节流阀,其调节由进气管供给到进气歧管的新鲜空气的流速;排气管,其连接排气歧管;和涡轮增压器,其设有涡轮机和压缩机,所述涡轮机沿着排气管布置以便在由气缸排出的排气的推力下旋转,而所述压缩机沿着进气管布置以便增加由进气管供给的空气的压力;
第一电机,所述第一电机能够将所述运动传递至驱动轮并且由电连接至电能存储系统的第一电子控制装置控制;以及
第二电机,所述第二电机机械地连接到涡轮增压器的涡轮机并且由电连接到电能存储系统的第二电子控制装置控制;
该控制方法包括以下步骤:
确立由内燃热力发动机产生的目标转矩;以及
控制内燃热力发动机以追求目标转矩;
其中,在第一操作模式下,控制内燃热力发动机以追求目标转矩的步骤还包括以下步骤:
改变节流阀的开度,以便调节供给到气缸的新鲜空气的流速,从而改变由内燃热力发动机产生的转矩;以及
将一定量的燃料供给到气缸中,所述一定量的燃料基于化学计量比取决于进入气缸的新鲜空气量;
所述控制方法的特征在于,在第二运行模式下,控制内燃热力发动机以追求目标转矩的步骤还包括以下步骤:
完全打开节流阀并始终保持它完全打开;
第二电机作为发电机操作以吸收来自涡轮机的转矩;
第一电机作为马达操作以将转矩传递到驱动轮;
改变由所述第二电机产生的电功率以调节供给到气缸的新鲜空气的流速从而改变由内燃热力发动机产生的转矩;以及
将一定量的燃料供给到气缸中,所述一定量的燃料基于化学计量比取决于进入气缸的新鲜空气量。
权利要求描述了形成本说明书的组成部分的本发明的优选实施例。
附图说明
现在将参考示出其非限制性实施例的附图来描述本发明,其中:
图1是道路车辆的示意性平面图,该道路车辆设有根据本发明的控制方法控制的混合动力驱动系统;
图2是图1所示混合驱动系统的示意图;
图3是示出图1所示混合动力驱动系统的内燃热力发动机的特征转矩曲线和特征功率曲线的曲线图;以及
图4是图1所示混合驱动系统的一个变型的示意图。
具体实施方式
在图1中,数字1总体上表示混合动力驱动道路车辆,其配备有两个前轮2和从混合动力驱动系统4接收驱动转矩的两个后驱动轮3。
混合动力驱动系统4包括布置在前部的内燃热力发动机5,该内燃热力发动机5设有驱动轴6,并且使用汽油或类似燃料作为燃料(通常为LPG,甲烷,或乙醇或汽油和乙醇的混合物)实施奥托循环。混合动力驱动系统4还包括自动传动装置7,该自动传动装置7将由内燃发动机5产生的驱动转矩传递到后驱动轮3。混合动力驱动系统4还包括电机8,该电机8机械地连接到传动装置7并且是可逆的(即它可以通过吸收电能并产生机械驱动转矩而作为电动马达工作,并且它可以通过吸收机械能并产生电能而作为发电机工作)。
传动装置7包括传动轴9,该传动轴9一方面与驱动轴6成角度地构成整体并且另一方面机械地连接到伺服辅助齿轮箱10,该伺服辅助齿轮箱10布置在后部并且将运动借助于接收来自差速器12的运动的两个车轴11连接到后驱动轮3。电机8与伺服辅助齿轮箱10机械连接,并且例如与伺服辅助齿轮箱10的主轴成角度地构成整体。
电机8由电子控制装置13(特别是电子直交功率转换器,即换流器(inverter))控制,电子控制装置13电连接到通常设有化学电池的电能存储系统14。
如图2中所示,内燃热力发动机5通过涡轮增压器增压系统15增压。此外,内燃热力发动机5包括四个气缸16,其中每一个气缸16都经由至少一个相应的进气阀(未示出)连接到进气歧管17并经由至少一个相应的排气阀(未示出)连接到排气歧管18;每个气缸16在内部容纳相应的活塞,该活塞以往复运动的方式滑动并且机械地连接到驱动轴6。进气歧管17通过进气管19接收新鲜空气(即来自外部环境的空气),进气管19设置有空气过滤器20并且由节流阀21控制(即节流阀21调节由进气管19供给到进气歧管17的新鲜空气的流速)。中间冷却器22沿进气管19布置,其功能是冷却进入的空气。排气歧管18连接到排气管23,排气管23将由燃烧产生的排气供给到排气系统,该排气系统将由燃烧产生的气体放出到大气中并且通常包括至少一种催化剂24和布置在催化剂24下游的至少一个消音器(未示出)。
内燃热力发动机5的增压系统15包括涡轮增压器25,该涡轮增压器25设有涡轮机26和压缩机27,所述涡轮机26沿着排气管23布置以便在由气缸16排出的排气的推力下高速旋转,而所述压缩机27沿着进气管19布置以增加由供给管19供给的空气的压力。另外,涡轮增压器25包括电机28,该电机28机械地连接到涡轮增压器25的轴(即机械地连接到涡轮机26和压缩机27)并且是可逆的(即其可以作为电动马达运行以吸收电能并产生机械转矩或作为发电机来吸收机械能并产生电能)。电机28电连接到电子控制装置29(特别是电子直交功率转换器,即换流器),电子控制装置29又连接到电能存储系统14。
内燃热力发动机涉及混合物的受控点火,即每个气缸16设有至少一个火花塞,该火花塞被致动以便点燃在气缸16本身内的混合物。
在附图中所示的实施例中,涡轮增压器25包括单个轴,涡轮机26、压缩机27和电机28固定到该单个轴上(即涡轮机26和压缩机27相互以机械的方式进行约束);根据不同的实施例(未示出),涡轮增压器包括第一轴和第二轴,涡轮机26和电机28固定到第一轴上,压缩机27和另外的电机固定到第二轴上(即涡轮机26和压缩机27没有相互以机械的方式进行约束并因此自由地以不同旋转速度旋转)。
如上所述,内燃热力发动机5的驱动轴6与传动装置7连接,传动装置7将由内燃发动机5本身产生的驱动转矩传递给后驱动轮3,并且设有可逆电机8 。
总而言之,混合动力驱动系统4包括三个有源部件(即能够产生机械功率和/或电功率):内燃热力发动机5(仅能够产生机械功率)和两个电机8和28(能够产生机械功率,和替代性地产生电功率)。
混合动力驱动系统4由电子控制单元30控制,该电子控制单元30监控混合动力驱动系统4的操作并且因此以协调的方式控制内燃热力发动机5和两个电机8和28。
下面描述混合动力驱动系统4的操作。
电子控制单元30集成车辆管理单元(也称为VMU),其将由驾驶员给出的命令作为输入接收,并且因此确立内燃热力发动机5和两个电机8和28的目标转矩和旋转速度从而以最有效的(即准备好的)和节能的方式满足驾驶者的愿望。具体地,电子控制单元30接收作为输入的驾驶员作用于其上的控制装置(加速踏板、制动踏板和换档控制装置)的位置,以获取由驾驶员表达的愿望,然后将这些愿望转换成适于道路车辆1的目标纵向(即方向,即向前或向后)速度和目标纵向加速度。因此,电子控制单元30通过协调内燃热力发动机5、齿轮箱10以及电机8和28的动作来确立如何追求目标纵向速度和目标纵向加速度,即确立适于内燃热力发动机5的目标转矩TTE和(可选地)目标旋转速度(也可以包括零值的目标,其对应于内燃热力发动机5的关断),确立适于齿轮箱10的目标传动比(其也可以包括空档位置),并且确立适于每个电机8或28的目标TTM1和TTM2转矩(其通过提供马达操作模式可以是正值,通过提供发电机操作模式可以是负值,或者对应于电机8和28的关断而可以是零值)以及目标旋转速度。
重要的是强调目标旋转速度具有有限的自由度,因为内燃热力发动机5的旋转速度和电机8的旋转速度基本上由道路车辆1的行驶速度施加(显然通过在齿轮箱10中选择的传动比),而电机8的旋转速度基本上由排气管23中的排气速度施加。
在使用中,电子控制单元30确立由混合动力驱动系统4产生目标转矩TT(并且然后被传递到驱动轮3),并且因此将混合动力驱动系统4的目标转矩TT分成内燃热力发动机5的目标转矩TTE和电机8的目标转矩TTM1;显然,必须遵守以下等式:
TT = TTE + TTM1
记住转矩(并且因此目标转矩TT,TTE,TTM1)可以是正值(用于加速道路车辆1)或者是负值(用于减速即制动道路车辆1)。相应地,电子控制单元30确立由内燃热力发动机5产生的目标转矩TTE。
同时,电子控制单元30控制内燃热力发动机5以追求相应的目标转矩TTE并控制电机8以追求相应的目标转矩TTM1。
在第一种运行模式(“标准的”,如在通过混合物的受控点火对内燃热力发动机的控制中普遍普及的那样)下,控制内燃热力发动机5以通过改变节流阀21的开度来追求目标转矩TTE,以便调节供给到气缸16的新鲜空气的流速,从而改变由内燃热力发动机5产生的驱动转矩;同时基于化学计量比取决于进入气缸16的新鲜空气量的一定量的燃料被供给到气缸16中,使得气缸16中的燃烧总是在化学计量条件下发生。
在第二操作模式(“创新的”,如以前从未通过混合物的受控点火在内燃热力发动机中使用过的那样)下,通过完全打开节流阀21来控制内燃热力发动机5以追求目标转矩TTE,并且始终保持它完全打开,电机28作为发电机操作以吸收来自涡轮机26的转矩,电机8作为马达操作以向驱动轮3传递转矩,并且改变由电机28产生的电功率,以便调节供给到气缸16的新鲜空气的流速,从而改变由内燃热力发动机5产生的驱动转矩;同时基于化学计量比取决于进入气缸16的新鲜空气量的一定量燃料被供给到气缸16中,使得气缸16中的燃烧总是在化学计量条件下发生。
换言之,在第二操作模式下,气缸16中的燃烧总是在化学计量条件下执行,并且因此供给到气缸16中的燃料量总是根据进入所述气缸16的新鲜空气量来确立;然而,不是通过改变节流阀21的开度(即“通过节流”进气管17)来调节进入气缸16的新鲜空气量(并且因此调节由气缸16中的燃烧产生的驱动转矩),而是通过经由电机28产生的电功率来改变由涡轮机26产生的排气背压(即通过“通过节流”排气管23)来调节。事实上,增加由电机28产生的电功率增加由涡轮机26从排气管23中的排气中去除的能量的量,因此由涡轮机26产生的排气背压增加,并且因此进入气缸16的新鲜空气的量减少;类似地,减少由电机28产生的电功率减少由涡轮机26从排气管23中的排气中去除的能量的量,因此由涡轮机26产生的排气背压降低,并且因此进入气缸16的新鲜空气的量增加。
因此,在第二操作模式下,节流阀21未被使用并且总是保持在最大打开位置下以最小化进气管19中的负载损失,因为进入气缸16的新鲜空气量完全通过调节由电机28产生的电功率(即调节由涡轮机26产生的排气背压)来调控。
在第二操作模式下,基于由电机28产生的电功率来确立由电机8吸收的电功率。具体地,在第二操作模式下,电机8被控制使得吸收的电功率等于由电机28产生的电功率减去由辅助服务吸收的电功率并且减去/加上与电能存储系统14交换的电功率。换言之,为了避免(如果不针对受限制的时间段而言)电能过剩或不足,电机8必须吸收所有的并且只有的“可用的”电功率,即所有的并且只有的是由电机28产生的电功率减去由辅助服务吸收的电功率;显然,对于短的时间段而言,由电机28产生的一部分电功率可以被存储系统14吸收,或者对于短的时间段而言,存储系统14可以传输电功率(以便总是保持存储系统14的充电水平处于最佳值下),但是通常情况下,对于大多数时间而言,存储系统14不操作,并且电机8吸收所有的并且只有的是由电机28产生的电功率减去由辅助服务吸收的电功率。
总是可以使用第一操作模式,即它可以在混合动力驱动系统4的所有操作条件下使用;相反,第二操作模式只能在混合动力驱动系统4的某一操作条件下使用,特别是当在超过第二阈值TH2的时间的长度上,混合动力驱动系统4的所需总功率超过阈值TH1时,即当驱动系统4请求的总功率永久地高于阈值TH1时;下面描述如何确立阈值TH1,而阈值TH2例如可以在4秒和20秒之间。换言之,仅当相对较高平均流速的新鲜空气进入气缸16时并且旋转速度足够高时,由涡轮机26产生的排气背压才能有效且高效地用于调节进入气缸16的新鲜空气量;此外,从第一操作模式向第二操作模式的转换或反之亦然需要一定的时间量,并且如果执行得太频繁则是不便利的。
从内燃发动机5的特征驱动转矩曲线(由图3中的实线所示)和特征功率曲线(由图3中的虚线所示)可以看出,内燃热力发动机5的旋转速度从最小值ωmin变化到最大值ωmax,并且由内燃热力发动机5产生的转矩随着旋转速度的增加而开始上升,直到在最大转矩的旋转速度ωTmax下达到最大值Tmax,并且随着旋转速度在最大转矩的旋转速度ωTmax之后的增加而减小。第二操作模式仅在内燃热力发动机5的实际旋转速度高于最大转矩的旋转速度ωTmax时,即仅当由内燃热力发动机5产生的驱动转矩小于最大值Tmax并随着旋转速度的增加而减小时是可能的;相应地,阈值TH1必须(适当地)高于在最大转矩的旋转速度ωTmax下产生的功率值(阈值TH1不能太接近于在最大转矩的旋转速度ωTmax下产生的功率值以避免太接近于最大转矩的旋转速度ωTmax的操作。
从以上看出,混合动力驱动系统4总是通过使用第一操作模式启动,并且仅在某些情况下(如上所述)使用第二操作模式代替第一操作模式。从道路车辆1的角度来看,当道路车辆1在高速道路上行驶时,即当其以高且大致恒定的速度行驶长距离时,基本上使用第二操作模式;在这方面,重要的是要注意,使用第二操作模式的决定不仅可以考虑混合动力驱动系统4的当前操作状态,而且可以考虑道路车辆1位于其上的路径(由道路车辆1的车载的地图GPS装置确定):如果地图GPS装置显示道路车辆1刚刚已经进入一段高速道路(或类似的情况),则可以尽快激活第二操作模式(即限制或取消阈值TH2),而如果地图GPS装置显示道路车辆1处于城市地区,则第二操作模式可以被无条件地禁用。
根据优选实施例,在第二操作模式下,通过改变由电机8产生的转矩来执行由混合动力驱动系统4产生的转矩的快速调节,以及由混合动力系统4产生的转矩的缓慢调节通过改变内燃热力发动机5产生的转矩来执行;换言之,当由混合动力驱动系统4产生的目标转矩TT发生变化时,该变化是通过快速改变电机8的目标转矩TTM1并缓慢改变内燃热力发动机5的目标转矩TTE而获得的,即通过最初引起所述变化被电机8完全(明显尽可能地)吸收(其响应快得多并且也可以在很短的时间内过载)并且将变化的吸收更缓慢地从电机8传递到内燃热力发动机5。作为一个数值实例,假设在某些情况下,由混合动力驱动系统4产生的目标转矩TT为70Nm,电机8的目标转矩TTM1为15Nm,内燃热力发动机5的目标转矩TTE为55Nm;并且在某个时刻,由混合动力驱动系统4产生的目标转矩TT从70Nm到80Nm(例如以便执行超车操作或者存在斜坡的情况下):电机8的目标转矩TTM1立即被带到25Nm(在小于十分之一秒内),然后缓慢下降到18Nm(在几秒钟内),同时内燃热力发动机5的目标转矩TTE从55Nm缓慢增加到62Nm(在几秒钟内)。
通过如上所述的操作(即缓慢改变内燃热力发动机5的目标转矩TTE),在过渡阶段中,可能发生的情况是,电机8吸收的电功率与由电机28所产生的电功率不同(更大或更小);显然,这种差别总是由电能存储系统14补偿。
由于通过控制涡轮机26的背压对供给至气缸16的新鲜空气的流速控制是相对缓慢的,并且因此将不能够不延迟地追求太快变化的内燃热力发动机5的目标转矩TTE,所以优选如上所述进行操作(即通过缓慢改变内燃热力发动机5的目标转矩TTE)。相反,电机8还能够不延迟地追求非常快速变化的目标转矩TTM1(即,即使在几分之一秒内也具有显著的转矩变化)。
根据优选的非限制性实施例,内燃热力发动机5的额定功率和电机28的额定功率之间的比率在5和6之间,而内燃热力发动机5的额定功率和电机8的额定功率之间的比率在3和4.5之间。通过实例的方式,内燃热力发动机5的额定功率可以是大约110kW,电机28的额定功率可以是大约20kW,以及电机8的额定功率可以是大约30kW。
在图2所示的实施例中,增压系统15提供压力安全阀(pop-off valve)(或进气泄压阀(blow-off valve)),其旁路绕过压缩机27并用于控制和/或限制由压缩机27本身施加的最大压力。此外,在图2所示的实施例中,增压系统15还提供排气旁通减压阀(wastegatevalve),其旁路绕过涡轮机26以限制涡轮机26上游的最大压力。排气旁通减压阀是冗余的,并且仅作为紧急备用提供,因为排气旁通减压阀的功能通常由电机28执行,该电机28总是提供用于限制涡轮机26上游的最大压力。事实上,在图4所示的替代实施例中,增压系统15没有废气旁通减压阀。
在附图所示的实施例中,内燃热力发动机5具有四个串联布置的气缸16;根据未示出的其他完全等同的实施例,内燃热力发动机5具有不同数量的气缸16和/或呈现不同的气缸16布置。
在不脱离本发明的保护范围的情况下,本文描述的实施例可以彼此组合。
上述控制混合动力驱动系统4的方法具有许多优点。
首先,当使用第二运行模式时,甚至当使用由汽油(或类似燃料)作为燃料的内燃热力发动机5时,上述控制混合动力驱动系统4的方法允许非常高的能量效率值(接近甚至有可能高于50%)。
另外,即使在第二操作模式下,上述控制方法也允许以简单且有效的方式控制内燃热力发动机5。
最后,即使在第二操作模式下,混合动力驱动系统4的上述控制方法也不会使内燃热力发动机5经受应力和/或高于正常的磨损。
附图中的附图标记清单
1车辆
2前轮
3后轮
4驱动系统
5热力发动机
6驱动轴
7传动装置
8主电机
9传动轴
10手动齿轮箱
11车轴
12差速器
13电子控制装置
14存储系统
15增压系统
16气缸
17进气歧管
18排气歧管
19进气管
20空气过滤器
21节流阀
22中冷器
23排气管
24催化剂
25涡轮增压器
26涡轮机
27压缩机
28电机
29控制装置
30电子控制单元

Claims (13)

1.一种用于控制适于道路车辆(1)的混合动力驱动系统(4)的方法,所述道路车辆(2)包括至少一对驱动轮(3);
该混合动力 驱动系统(4)包括:
内燃热力发动机(5),所述内燃热力发动机(5)设计成将运动传递到驱动轮(3)并且包括至少一个气缸(16);进气歧管(17),所述进气歧管(17)通过至少一个进气阀连接到气缸(16);排气歧管(18),所述排气歧管(18)通过至少一个排气阀连接到气缸(16);进气管(19),所述进气管(19)将新鲜空气供给到进气歧管(17);节流阀(21),所述节流阀(21)调节由进气管(19)供给到进气歧管(17)的新鲜空气的流速;排气管(23),所述排气管(23)连接排气歧管(18);和涡轮增压器(25),所述涡轮增压器(25)设有涡轮机(26)和压缩机(27),所述涡轮机(26)沿着排气管(23)布置以便在由气缸(16)排出的排气的推力下旋转,而所述压缩机(27)沿着进气管(19)布置以便增加由进气管(19)供给的空气的压力;
第一电机(8),所述第一电机(8)能够将所述运动传递至驱动轮(3)并且由电连接至电能存储系统(14)的第一电子控制装置(13)控制;以及
第二电机(28),所述第二电机(28)机械地连接到涡轮增压器(25)的涡轮机(26)并且由电连接到电能存储系统(14)的第二电子控制装置(29)控制;
该控制方法包括以下步骤:
确立由所述内燃热力发动机(5)产生的目标转矩;以及
控制内燃热力发动机(5)以追求目标转矩;
其中,在第一操作模式下,控制内燃热力发动机(5)以追求所述目标转矩的步骤还包括以下步骤:
改变节流阀(21)的开度,以调节供给到气缸(16)的新鲜空气的流速,以便改变由内燃热力发动机(5)产生的转矩;以及
将一定量的燃料供给到气缸(16)中,所述一定量的燃料基于化学计量比取决于进入气缸(16)的新鲜空气量;
所述控制方法的特征在于,在第二操作模式下,控制所述内燃热力发动机(5)以追求所述目标转矩的步骤还包括以下步骤:
完全打开节流阀(21)并始终保持它完全打开;
第二电机(28)作为发电机操作以吸收来自涡轮机(26)的转矩;
第一电机(8)作为马达操作以将转矩传递到驱动轮(3);
改变由所述第二电机(28)产生的电功率以调节供给到气缸(16)的新鲜空气的流速以改变由内燃热力发动机(5)产生的转矩;以及
将一定量的燃料供给到气缸(16)中,所述一定量的燃料基于化学计量比取决于进入气缸(16)的新鲜空气量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在第二操作模式下,基于由第二电机(28)产生的电功率来确立由第一电机(8)吸收的电功率。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在第二操作模式下,控制第一电机(8)以便吸收的电功率等于由所述第二电机(28)产生的电功率减去由辅助服务吸收的电功率并减去/加上与电能存储系统(14)交换的电功率。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当混合动力驱动系统(4)的所需总功率超过第一阈值时使用第二操作模式。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,当混合动力驱动系统(4)的所需总功率超过第一阈值的时间达到一定的时间量时,使用所需总功率超过第二阈值的第二操作模式。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在第二操作模式下,增加由第二电机(28)产生的电功率以降低供给到气缸(16)的新鲜空气的流速,以及因此减小由内燃热力发动机(5)产生的转矩,以及反之亦然。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,混合动力驱动系统(4)始终通过使用第一操作模式启动。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,仅在给定条件下才使用所述第二操作模式来代替所述第一操作模式。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当道路车辆(1)在高速道路上行驶时使用第二操作模式。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在第二操作模式下,通过改变由第一电机(8)产生的转矩来执行由混合动力驱动系统(4)产生的转矩的快速调节,并且通过改变内燃热力发动机(5)产生的转矩来执行由混合动力驱动系统(4)产生的转矩的缓慢调节。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,在第二操作模式下还包括以下步骤:
确立由混合动力驱动系统(4)产生的目标转矩;
将混合动力驱动系统(4)的目标转矩分成内燃热力发动机(5)的目标转矩和第一电机(8)的目标转矩;以及
在改变混合动力驱动系统(4)的目标转矩的情况下,更快地改变第一电机(8)的目标转矩并且更慢地改变内燃热力发动机(5)的目标转矩。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
内燃热力发动机(5)的旋转速度在从最小值到最大值的范围内;
由内燃热力发动机(5)产生的转矩首先随着旋转速度的增加而增加,直到在最大转矩的旋转速度下达到最大值,并且随着旋转速度在最大转矩的旋转速度之后的增加而减小;以及
仅当内燃热力发动机(5)的实际旋转速度大于最大转矩的旋转速度时才使用第二操作模式。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,内燃热力发动机(5)实施奥托循环并包括气缸(16)中的混合物的受控点火。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201718253D0 (en) 2017-11-03 2017-12-20 Univ Oxford Innovation Ltd Energy recovery system, vehicle, and method of recovering energy
IT201900018362A1 (it) * 2019-10-10 2021-04-10 Texa Spa Metodo e sistema di controllo di almeno due motori elettrici di trazione di un veicolo

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105069A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Avl List Gmbh Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer ersten elektrischen Maschine

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20030256A1 (it) * 2003-04-30 2004-11-01 Magneti Marelli Powertrain Spa Sistema di controllo con architettura multiprocessore per
US7076954B1 (en) * 2005-03-31 2006-07-18 Caterpillar Inc. Turbocharger system
ITBO20070605A1 (it) * 2007-09-05 2009-03-06 Enea Ente Nuove Tec Metodo di controllo di un veicolo ibrido durante una decelerazione rigenerativa
EP2055601A1 (en) * 2007-10-29 2009-05-06 MAGNETI MARELLI POWERTRAIN S.p.A. Control method for limiting the performances of a road vehicle
US20100050987A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine control device
US8225608B2 (en) * 2008-11-04 2012-07-24 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain and method for controlling a hybrid powertrain
GB2495755A (en) * 2011-10-20 2013-04-24 Gm Global Tech Operations Inc Correction of fuel injection timings in an internal combustion engine
CN103847492B (zh) 2012-11-29 2017-07-25 上海汽车集团股份有限公司 基于双模式均质压燃内燃机的混合动力系统、方法和汽车
EP2999865A4 (en) * 2013-02-15 2017-04-19 Alexander Wong Turbo recharger
EP3674123A3 (en) 2013-03-12 2020-12-09 Eaton Corporation Adaptive state of charge regulation and control of variable speed hybrid electric supercharger assembly for efficient vehicle operation
JP6272077B2 (ja) * 2014-02-25 2018-01-31 三菱重工業株式会社 過給機及び船舶
US9527499B2 (en) 2014-07-17 2016-12-27 GM Global Technology Operations LLC Power-split hybrid powertrain using turbine generator
GB201414761D0 (en) * 2014-08-20 2014-10-01 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle noise suppression method
DE202014105279U1 (de) * 2014-10-21 2014-11-28 Ford Global Technologies, Llc Zwillingsturbo-System mit elektrisch antreibbaren Verdichtern
DE102014221333B4 (de) * 2014-10-21 2022-07-07 Ford Global Technologies, Llc Zwillingsturbo-System mit elektrisch antreibbaren Verdichtern
US9629189B2 (en) * 2014-11-17 2017-04-18 GM Global Technology Operations LLC System and method for enabling a user to adjust the operation of a powertrain in a vehicle, to adjust the appearance of a user interface device in the vehicle, and/or to adjust vehicle noise
ITBO20150187A1 (it) 2015-04-16 2016-10-16 Magneti Marelli Spa Metodo di saldatura laser tra due elementi metallici adiacenti di un avvolgimento statorico con barre rigide per una macchina elettrica
DE102016011069B4 (de) * 2016-09-14 2020-02-27 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
IT201600105858A1 (it) * 2016-10-20 2018-04-20 Magneti Marelli Spa Impianto elettrico provvisto di un assieme di accumulo a doppia tensione per un veicolo

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105069A1 (de) * 2011-07-04 2013-01-10 Avl List Gmbh Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer ersten elektrischen Maschine

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US20180319390A1 (en) 2018-11-08
EP3399173A1 (en) 2018-11-07

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