CN109703549A - 混合动力电动车辆的故障安全控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，该故障安全控制方法基于用于控制发动机速度的发动机的动力传递系统来执行。当动力传递系统的多个电动发电机中的一个发生故障时，车辆被控制成在跛行回家模式下行驶，从而确保车辆行驶的可靠性并防止车辆变得不能操作。

Description

混合动力电动车辆的故障安全控制方法
技术领域
本公开涉及一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，更特别地，涉及一种能够处理发动机的动力传递系统的电动发电机故障的故障安全控制方法。
背景技术
通常，混合动力电动车辆是指使用两个或更多个动力源的车辆，其中燃气发动机和使用电能的电动发电机被用作混合动力电动车辆的动力源。
在使用发动机和电动发电机作为动力源的混合动力电动车辆的情况下，混合动力电动车辆在低速下将低速扭矩特性较好的电动发电机作为主要动力源，并在高速下将高速扭矩特性较好的发动机作为主要动力源。混合动力电动车辆在低速下停止发动机的工作而仅使用电动发电机，这有利于提高燃料效率并减少废气排放。
混合动力电动车辆的动力传递系统被分类成单模式类型和多模式类型。
单模式类型的优点在于，不需要用于换挡控制的诸如离合器和制动器的扭矩传送装置，但是其缺点在于，由于高速下效率的降低而导致燃料消耗高，并且需要附加扭矩倍增装置以适用于大型车辆。
由于多模式类型在高速下具有高效率并且能够自动地倍增扭矩，因此多模式类型可以应用于中型或大型车辆。
因此，多模式类型比单模式类型更常用。
多模式类型的动力传递系统包括多个行星齿轮组、作为电动机和发电机的多个电动发电机、控制行星齿轮组的转动元件的多个扭矩传送装置(摩擦元件)以及用作电动发电机的电源的电池。根据行星齿轮组、电动发电机和扭矩传送装置之间的连接，多模式类型的动力传递系统具有不同的操作机构。
然而，当作为发电机以利用其生成的电能对电池充电或者将电能提供给另一电动发电机的电动发电机中的一个发生故障时，发动机的动力不能被用作驱动电源，不对电池充电，从而导致电池过度放电。
本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开背景的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
基于用于控制发动机速度的发动机的动力传递系统来执行用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法。当动力传递系统的多个电动发电机中的一个发生故障时，控制车辆在跛行回家模式(limp-home mode)下行驶，从而确保车辆行驶的可靠性并防止车辆变得不能操作。
在一个方面，本公开提供了一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，该混合动力电动车辆包括用于控制发动机速度的第一电动发电机、用于产生驱动车辆的动力的第二电动发电机以及用于将第一电动发电机和第二电动发电机连接到发动机的行星齿轮组，该故障安全控制方法包括：在检测到第一电动发电机发生故障时，通过控制单元确定在发生故障之前车辆的驱动模式；并且当确定在发生故障之前车辆的驱动模式是利用第二电动发电机的动力驱动车辆的电动车辆(EV)模式时，当第一电动发电机发生故障时，通过接合与第一电动发电机连接的超速驱动(OD)制动器并且利用第二电动发电机的动力使发动机工作来固定发动机和第二电动发电机之间的传动比。
在优选实施例中，在使发动机工作中，当第一电动发电机的每分钟转数(RPM)下降到用于确定第一电动发电机的旋转是否停止的预定值以下时，发动机和第二电动发电机之间的传动比可以通过接合OD制动器而被固定，并且当在OD制动器被接合之后车辆的速度等于或大于第一参考值时，可以利用第二电动发电机的动力使发动机工作。如果OD制动器处于接合状态，则可以限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且当车辆的速度降低并且发动机的RPM变成最小怠速RPM时，OD制动器的接合可以被解除并且驱动模式可以被切换到EV模式。当驱动模式被切换到EV模式时，发动机的RPM可以保持在最小怠速RPM。
在另一个优选实施例中，如果在发生故障之前车辆的驱动模式是用于根据最有效的发动机工作点来驱动车辆的电动可变变速器(EVT)模式，则当第一电动发电机发生故障时，发动机控制模式可以被切换到怠速模式，并且可以控制发动机的RPM使得第一电动发电机的RPM下降到用于确定第一电动发电机的旋转是否停止的预定值以下。当第一电动发电机的RPM下降到预定值以下时，发动机和第二电动发电机之间的传动比可以通过接合OD制动器被固定。如果OD制动器处于接合状态，则可以限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且当车辆的速度降低并且发动机的RPM变成最小怠速RPM时，OD制动器的接合可以被解除并且驱动模式可以被切换到EV模式。当驱动模式被切换到EV模式时，发动机的RPM可以保持在最小怠速RPM。
在又一个优选实施例中，如果在发生故障之前车辆的驱动模式是用于在发动机和第二电动发电机之间的传动比被固定的状态下驱动车辆的OD模式，则当第一电动发电机发生故障时，可以限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且当车辆的速度降低并且发动机的RPM变成最小怠速RPM时，OD制动器的接合可以被解除，并且驱动模式可以被切换到EV模式。当驱动模式被切换到EV模式时，发动机的RPM可以保持在最小怠速RPM。
在另一方面，本公开提供了一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，该混合动力电动车辆包括用于控制发动机速度的第一电动发电机、用于产生驱动车辆的动力的第二电动发电机以及用于将第一电动发电机和第二电动发电机连接到发动机的行星齿轮组，该故障安全控制方法包括：在检测到第一电动发电机发生故障时，通过控制单元确定在发生故障之前车辆的驱动模式；当确定在发生故障之前车辆的驱动模式是用于根据最有效的发动机工作点来驱动车辆的EVT模式时，当第一电动发电机发生故障时，将发动机控制模式切换到具有固定发动机RPM的怠速模式，并且控制发动机的RPM，使得第一电动发电机的RPM下降到用于确定第一电动发电机的旋转是否停止的预定值以下；并且在确定第一电动发电机的RPM小于预定值时，通过接合与第一电动发电机连接的OD制动器来固定发动机和第二电动发电机之间的传动比。
在又一方面，本公开提供一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，该混合动力电动车辆包括用于控制发动机速度的第一电动发电机、用于产生驱动车辆的动力的第二电动发电机以及用于将第一电动发电机和第二电动发电机连接到发动机的行星齿轮组，该故障安全控制方法包括：在检测到第一电动发电机发生故障时，通过控制单元确定在发生故障之前车辆的驱动模式；并且当确定在发生故障之前车辆的驱动模式是用于在发动机和第二电动发电机之间的传动比被固定的状态下驱动车辆的OD模式，当第一电动发电机发生故障时，限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且当车辆的速度降低并且发动机的RPM变成最小怠速RPM时，解除用于固定发动机和第二电动发电机之间的传动比的OD制动器的接合，并且将驱动模式切换到EV模式。
以下讨论本公开的其他方面和优选实施例。
附图说明
现在将参照在附图中示出的本公开的一些示例性实施例来详细描述本公开的以上和其它特征，这些示例性实施例在下文中仅以示例的方式给出，并且因此不限制本公开，其中：
图1是说明应用了根据本公开的用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法的混合动力电动车辆的示例性动力传递系统的配置的示意图；
图2是示出根据本公开的用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法的流程图；以及
图3和图4是示出用于混合动力电动车辆的不同驱动模式的根据本公开的故障安全控制方法的概念图。
应当理解的是，附图不一定按比例绘制，其呈现了说明本公开的基本原理的各种优选特征的有所简化的表示。本文所公开的包括例如特定尺寸、取向、位置和形状的本公开的具体设计特征将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
在附图中，附图标记在整个附图的多个附图中指代本公开的相同或等同部分。
具体实施方式
应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种船只和船舶的水运工具船，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料(例如，衍生自石油以外的资源的燃料)车辆。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油和电双动力车辆。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本公开。除非上下文另外明确指出，否则如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包含有”指示存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括”以及诸如“包含”或“包括有”的变型将被理解为暗示包含所述的要素，但不排除任何其他要素。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“器”、“部”以及“模块”意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件及其组合来实施。
此外，本公开的控制逻辑可以被实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布方式被存储和执行。
在下文中，现在将详细参照本公开的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本公开，但应理解的是，本说明书并不旨在将本公开限制于那些示例性实施例。相反，本公开旨在不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的各种替换、修改、等同方案和其它实施例。
首先将参照图1描述应用根据本公开的用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法的混合动力电动车辆的动力传递系统，以便更好地理解本公开。
如图1所示，混合动力电动车辆的动力传递系统使用发动机ENG、第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2作为动力源，并且包括输入装置、行星齿轮组、辅助输入装置、摩擦构件、输出装置和最终减速装置。
发动机ENG是主动力源，利用汽油或柴油燃料的汽油发动机或柴油发动机可被用作发动机ENG。由发动机ENG产生的旋转扭矩通过输入装置被传递到变速器，并且输入装置可以通过阻尼器和离合器连接到发动机ENG的输出侧，或者可以直接连接到发动机ENG的输出侧，而在输入装置和发动机ENG的输出侧之间无需设置阻尼器和离合器。
输入装置包括第一输入轴IS1和第二输入轴IS2。第一输入轴IS1被实施为实心轴并且可操作地连接到发动机ENG以便接收发动机ENG的旋转扭矩。第二输入轴IS2被实施为中空轴，并且与第一输入轴IS1同轴设置且径向地布置在第一输入轴IS1的外部，而在第二输入轴IS2与第一输入轴IS1之间无旋转干涉。第一输入齿轮IG1和第二输入齿轮IG2设置在第二输入轴IS2上。
行星齿轮组PG被实施为简单的行星齿轮组，例如单小齿轮行星齿轮组或双小齿轮行星齿轮组。在本公开的实施例中，行星齿轮组PG被例示为单小齿轮行星齿轮组。
行星齿轮组PG包括太阳齿轮S、环形齿轮R以及支撑与太阳齿轮S和环形齿轮R啮合的多个小齿轮的行星架PC。
太阳齿轮S直接连接到第二输入轴IS2的侧部，行星架PC直接连接到第一输入轴IS1的侧部，并且环形齿轮R直接连接到第二输入齿轮IG2。
另外，行星架PC以及第一输入轴IS1通过单向离合器F连接到变速器壳体H，以防止反向旋转。第一输入齿轮IG1固定设置在第二输入轴IS2的后端部处。
辅助输入装置包括与第一输入轴IS1和第二输入轴IS2平行设置并与第一输入轴IS1和第二输入轴IS2间隔开预定距离的第一中间轴CS1和第二中间轴CS2。第一中间轴CS1可操作地连接到第一电动发电机MG1和第二输入轴IS2，并且第二中间轴CS2与第一中间轴CS1同轴地设置，而在第二中间轴CS2与第一中间轴CS1之间无旋转干涉，并且第二中间轴CS2可操作地连接到第二电动发电机MG2。
第一电动发电机MG1包括固定到变速器壳体H的第一定子ST1以及在径向上可旋转地设置在第一定子ST1内部的第一转子RT1。
另外，连接到第一转子RT1的第一中间轴CS1是中空轴，并且第一中间齿轮CG1固定地设置在第一中间轴CS1的前端部上并且与第一输入齿轮IG1啮合。第一电动发电机MG1可以通过第一输入齿轮IG1输入的发动机ENG的旋转扭矩用作发电机。在这种情况下，由第一电动发电机MG1产生的电能用于对电池(未示出)充电或者被供应到第二电动发电机MG2。
另外，当车辆高速行驶或发动机起动时，第一电动发电机MG1可以用作输出反向驱动扭矩的电动机。
第二电动发电机MG2包括固定到变速器壳体H的第二定子ST2和在径向上可旋转地设置在第二定子ST2内部的第二转子RT2。
另外，连接到第二转子RT2的第二中间轴CS2是实心轴并且穿过第一中间轴CS1，第二中间齿轮CG2固定地设置在第二中间轴CS2的前端部分上。第二电动发电机MG2主要用作用于补充驱动车辆的驱动扭矩的电动机，并且还可以用作用于在车辆减速时将车辆的惯性力转换成电能的发电机。
另外，摩擦构件包括将第一中间轴CS1选择性地连接到变速器壳体H的制动器BK。
制动器BK设置在第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2之间，并且将第一中间轴CS1的后端部选择性地连接到变速器壳体H。制动器BK可以在发动机直接联接(超速驱动)模式下工作，在该模式下，行星齿轮组PG的太阳齿轮S用作固定元件。
制动器BK可以是通过液压操作并且可以由液压控制系统(未示出)控制的多片式摩擦元件。
另外，输出装置包括：输出轴OS，与第一输入轴IS1和第二输入轴IS2平行设置且与第一输入轴IS1和第二输入轴IS2间隔开预定距离；以及第一输出齿轮OG1和第二输出齿轮OG2，分别固定地设置在输出轴OS的两个端部上。
第一输出齿轮OG1与第二输入齿轮IG2和在第二中间轴CS2上的第二中间齿轮CG2啮合，并且第二输出齿轮OG2可操作地连接到最终减速装置。
最终减速装置包括具有差速器DIFF的最终减速齿轮FG。最终减速齿轮FG与第二输出齿轮OG2啮合，以便最终减小从输出轴OS传递的旋转扭矩并通过差速器DIFF将减小的扭矩传递到驱动轮。
图1中的符号O/P表示油泵。油泵通过设置在第一输入轴IS1上的油泵驱动齿轮OP1和油泵从动齿轮OP2之间的啮合而接收第一输入轴IS1的旋转扭矩，并且产生变速器所需的液压。
如上所述配置的混合动力电动车辆的动力传递系统在电动车辆(EV)模式下操作，使得在发动机ENG停止的状态下，第二电动发电机MG2的驱动扭矩通过第二中间轴CS2、第二中间齿轮CG2、第一输出齿轮OG1、输出轴OS以及第二输出齿轮OG2被传递到差速器DIFF的最终减速齿轮FG。
也就是说，车辆通过控制第二电动发电机MG2的输出实现的电子无级换挡(electronic continuously variable shifting)来驱动。
在动力分配模式中，发动机ENG的旋转扭矩被传递到驱动轮和第一电动发电机MG1以驱动发动机ENG，而第二电动发电机MG2的旋转扭矩被用作辅助动力。
即，发动机ENG由第一电动发电机MG1启动，并且发动机ENG的旋转扭矩被行星齿轮组PG分配，使得一部分旋转扭矩通过第二输入齿轮IG2、第一输出齿轮OG1、输出轴OS和第二输出齿轮OG2被传递到差速器DIFF的最终减速齿轮FG并通过最终减速齿轮FG减小，并且减小的扭矩被传递到驱动轮，使得另一部分旋转扭矩通过第二输入齿轮IG2、第一中间齿轮CG1和第一中间轴CS1被传递到第一电动发电机MG1，使得第一电动发电机MG1产生电能。
由第一电动发电机MG1产生的电能用于驱动第二电动发电机MG2或者为电池(未示出)充电。
另外，作为辅助动力的第二电动发电机MG2的旋转扭矩通过第二中间轴CS2、第二中间齿轮CG2、第一输出齿轮OG1、输出轴OS以及第二输出齿轮OG2被传递到差速器DIFF的最终减速齿轮FG并通过最终减速齿轮FG减小，并且减小的扭矩被传递到驱动轮。
在发动机直接联接模式(OD模式)中，制动器BK被操作，并且行星齿轮组PG的太阳齿轮S用作固定元件。
在这种情况下，发动机ENG的旋转扭矩通过行星齿轮组PG增大，并且增大的扭矩通过第二输入齿轮IG2、第一输出齿轮OG1、输出轴OS以及第二输出齿轮OG2被传递到差速器DIFF的最终减速齿轮FG并通过最终减速齿轮FG减小，并且减小的扭矩被传递至驱动轮。
另外，作为辅助动力的第二电动发电机MG2的旋转扭矩通过第二中间轴CS2、第二中间齿轮CG2、第一输出齿轮OG1、输出轴OS以及第二输出齿轮OG2被传递到差速器DIFF的最终减速齿轮FG并通过最终减速齿轮FG减小，并且减小的扭矩被传递至驱动轮。
如上所述配置的混合动力电动车辆的动力传递系统可以在动力分配模式或者并行模式下工作，在动力分配模式中，改变发动机工作点使得发动机能够以最高效率工作，在并行模式中，发动机和第二电动发电机之间的传动比固定，并且这也可以被称为动力分配-并行系统。
另外，如上所述配置的混合动力电动车辆的动力传递系统通过使用行星齿轮组PG的特性控制第二电动发电机MG2和第一电动发电机MG1来分配发动机ENG的扭矩。例如，为了将发动机ENG的扭矩分配给环形齿轮R和太阳齿轮S，第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2需要对发电机的输出执行反作用力控制。
但是，如果第一电动发电机MG1发生故障，则发动机的扭矩不会被正常地分配给太阳齿轮S和环形齿轮R，因此不能用作驱动车辆的动力。此外，由于用于提供高压电力的电池(未示出)不能利用电能来充电，因此存在电池过度放电的风险。
因此，本公开使得车辆能够当第一电动发电机MG1发生故障时，在对应于用于安全行驶的故障安全模式的跛行回家模式下行驶，从而确保车辆和乘客的安全。
换句话说，当第一电动发电机MG1在车辆行驶期间发生故障时，本发明保持发动机的工作状态，使得发动机的扭矩可以用作驱动车辆的动力并且电池可以被充电，从而防止车辆变得不能操作。
下文中，作为通过处理如图1所示配置的混合动力电动车辆的动力传递系统中的第一电动发电机MG1发生故障来确保车辆驾驶安全性的故障安全技术，将参照图2至图4描述根据本公开的混合动力电动车辆的故障安全控制方法。
图2是示出根据本公开的用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法的流程图，图3和图4是示出用于混合动力电动车辆的不同驱动模式的根据本公开的故障安全控制方法的概念图。
当如图1所示配置的混合动力电动车辆的动力传递系统中的第一电动发电机MG1发生故障时，通过安装到车辆的控制单元检测并诊断故障。当检测到第一电动发电机MG1发生故障时，控制单元执行控制使得车辆在跛行回家模式下行驶。
如图2所示，控制单元在车辆行驶时实时监测安装到车辆的第一电动发电机MG1是否发生故障。
第一电动发电机MG1用于使发动机ENG工作并控制发动机ENG的速度。因此，如果检测到第一电动发电机MG1发生故障，则应该维持发动机ENG的工作状态，以防止车辆变得不能操作。此时，需要根据刚刚在第一电动发电机MG1发生故障之前的车辆的行驶状态执行适当的控制。
因此，当第一电动发电机MG1发生故障时，需要确定刚刚在发生故障之前的车辆的驱动模式。
如果在发生故障之前车辆的驱动模式是使用第二电动发电机MG2的驱动扭矩的电动车辆(EV)模式，则当第一电动发电机MG1发生故障时，控制单元待机直到第一电动发电机MG1的每分钟转数(RPM)接近0rpm并且执行接合超速驱动(OD)制动器BK的控制(参见图3)。
也就是说，当第一电动发电机MG1发生故障时，不可能使用第一电动发电机MG1来使发动机ENG工作。因此，当第一电动发电机MG1的RPM下降到预定值A以下时，发动机ENG与第二电动发电机MG2之间的传动比通过接合OD制动器BK而被固定。
预定值A被设定为接近于0的值，据此可以确定第一电动发电机MG1的旋转已经停止。然而，预定值A可以根据OD制动器BK的设计而变化，例如可以设定为500rpm或更低。
当锁止通过接合连接到与第一电动发电机MG1连接的行星齿轮组PG的太阳齿轮S的OD制动器BK来执行时，发动机ENG与第二电动发电机MG2之间的传动比被固定在预定的传动比。这是因为第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2通过行星齿轮组PG连接到发动机ENG，而第二电动发电机MG2在超速驱动(OD)模式下直接连接到发动机ENG，在OD模式下，车辆在OD制动器BK的接合状态下行驶。
OD模式是通过接合OD制动器BK将发动机ENG与第二电动发电机MG2之间的传动比固定在预定的传动比的模式。此时，预定的传动比是对应于普通自动变速器的超速驱动(OD)模式的传动比。
也就是说，预定的传动比具有等于普通自动变速器的超速驱动(OD)模式中的传动比的值。
如果车辆的速度在OD制动器BK的接合状态下增大，则发动机ENG利用第二电动发电机MG2的动力工作。
换句话说，在车辆以EV模式行驶时由于第一电动发电机MG1发生故障而使OD制动器BK接合的情况下，如果车辆的速度在接合OD制动器BK后增大，并达到发动机工作要求的速度，即，如果车辆的速度在接合OD制动器BK之后变成预定的第一参考值或更高，则发动机ENG利用第二电动发电机MG2的动力而工作。
通常，混合动力电动车辆在需要相对低的驱动扭矩的低速行驶区域中在使用第二电动发电机MG2的动力的EV模式下行驶，并且在需要相对高的驱动扭矩的高速行驶区域中使用发动机ENG的动力或发动机ENG和第二电动发电机MG2两者的动力。
因此，如果车辆的速度在接合OD制动器BK之后变成第一参考值或更高，则发动机ENG利用第二电动发电机MG2的动力而工作。
同时，如果在第一电动发电机MG1发生故障之前的驱动模式是电动可变变速器(EVT)模式，在该模式中车辆根据最佳的发动机工作点行驶，则当第一电动发电机MG1发生故障时，发动机控制模式被切换到发动机自主地控制速度的怠速模式，并且控制发动机RPM使得第一电动发电机(具体地，连接到第一电动发电机MG1的太阳齿轮S)的RPM下降到预定值A以下。当发动机ENG在怠速模式下工作时，发动机RPM被固定在恒定值。
当采用如图1所示配置的动力传递系统的混合动力电动车辆在EVT模式下行驶时，如采用无级变速器(CVT)的车辆一样，增大了发动机工作点的移动自由度，并且特别是与采用具有固定传动比的普通变速器的车辆相比大大增加了发动机工作点的移动自由度。
因此，当车辆以EVT模式行驶时，执行控制，使得发动机工作点移动，从而发动机可以以最高的效率工作。此时，使用通过在车辆的开发阶段测试发动机而获得的制动专用燃料消耗映射数据和负荷均衡数据来确定发动机工作点。换句话说，当车辆以EVT模式行驶时，发动机工作点被改变，使得发动机基于所构建的映射数据在最有效的点处工作。
当在EVT模式中第一电动发电机MG1发生故障时，由于发动机正在工作并且正在输出扭矩，所以如果由于第一电动发电机MG1发生故障而无法执行关于发动机ENG的操作的反作用力控制时，发动机ENG的全部扭矩用于增大发动机的RPM，导致发动机ENG以最大RPM工作。
为了防止发动机ENG以最大RPM工作，当检测到第一电动发电机MG1发生故障时，发动机控制模式从部分负荷模式被切换到其中发动机的RPM被控制为恒定值的怠速模式。此时，控制发动机ENG的RPM，使得第一电动发电机MG1的RPM尽可能接近0rpm。换句话说，控制发动机ENG的RPM使得与第一电动发电机MG1连接的太阳齿轮S的RPM下降到预定值A以下。
部分负荷模式是考虑诸如引入发动机ENG的空气量、负荷等的条件来控制发动机的输出的发动机控制模式。预定值A被设定为接近0rpm，基于此可以确定第一电动发电机MG1的旋转已经停止。
太阳齿轮S的RPMωsun可以由下面的等式1计算，并且因此，行星架PC的RPMωcarrier可以由下面的等式2计算。
ωsun＝(1+R)ωcarrier-Rωring 等式1
此处，R是行星齿轮组PG的传动比，ωring是环形齿轮R的RPM。
在上面的等式2中，由于环形齿轮R直接连接到将扭矩传送到驱动轮的第二输入齿轮IG2，因此环形齿轮R的RPMωring由车辆的行驶速度确定。由于行星齿轮组PG的太阳齿轮S作为固定元件操作并且在OD制动器BK接合时不旋转，因此太阳齿轮S的RPMωsun被0rpm代替(即，太阳齿轮S的RPMωsun是0rpm)，并且因此计算行星架PC的RPMωcarrier。由于行星架PC直接连接到接收发动机ENG的旋转扭矩的第一输入轴IS1，并且行星架PC和发动机ENG之间的传动比为1:1，因此计算发动机ENG的目标RPM。如果以所计算的RPM作为目标执行发动机ENG的怠速速度控制，则第一电动发电机MG1的RPM最终下降至预定值A以下。
如果发动机ENG的速度控制模式被切换到怠速模式并且第一电动发电机MG1的RPM下降到预定值A以下，则OD制动器BK被接合，以便将第二电动发电机MG2直接连接到发动机ENG，从而固定发动机ENG与第二电动发电机MG2之间的传动比(参照图4)。
当车辆以EVT模式行驶时OD制动器BK被接合时，由于OD制动器在发动机ENG正在工作时被接合，因此虽然第一电动发电机MG1发生故障，但是发动机ENG的工作状态仍被维持。
通过根据当第一电动发电机MG1发生故障时车辆的驱动模式(EV模式或EVT模式)执行的上述控制，车辆在OD制动器BK保持在接合状态并且发动机ENG维持在工作状态的条件下被驱动。
无论驱动模式如何，在满足上述条件之后执行的控制过程都被相同地执行。即，执行相同的控制过程而无需进行EV模式和EVT模式的区分，并且在OD模式下也执行相同的控制过程。
如果OD制动器BK处于接合状态并且发动机ENG处于工作状态，即，如果使用第二电动发电机MG2的动力维持发动机的工作，则驾驶员请求的扭矩的最大值限于预定的阈值或更低。
为了防止车辆在OD模式下行驶时电池的过度放电而执行的负荷平衡控制与动力分配-并行系统的OD模式控制相同。然而，由于当第一电动发电机MG1发生故障时车辆可以行驶的模式是EV模式和并行模式(即，OD模式)，因此在需要发动机ENG的速度控制的HEV模式(发动机和电动机两者的动力被用作驱动车辆的动力)下驾驶员请求的扭矩与正常行驶状态(第一电动发电机MG1未发生故障)下驾驶员请求的扭矩不同。
当执行负荷平衡控制时，发动机ENG输出扭矩，同时以高效工作点工作，并且从第二电动发电机MG2输出通过从驾驶员请求的扭矩中减去发动机扭矩而获得的剩余扭矩。
由于OD模式是为了提高高速低负荷行驶状态下的燃料效率而执行的驱动模式，因此OD制动器BK能够执行反作用力控制的扭矩较低。因此，OD制动器BK不能覆盖根据驾驶员请求的扭矩的动力分配-并行系统的所有驱动模式(即，包括发动机的扭矩用作驱动车辆的动力的驱动模式的所有驱动模式)。因此，当第一电动发电机MG1发生故障时OD制动器BK被接合时，需要设定对驾驶员请求的扭矩的限制。
基于当根据OD制动器BK可以处理的扭矩极限，发动机ENG输出最大扭矩并且第二电动发电机MG2输出最大扭矩时发动机ENG与第二电动发电机MG2之间的传动比，可以确定限制驾驶员请求的扭矩的阈值，，例如限制驾驶员请求的扭矩的阈值可以设定为发动机ENG的最大扭矩和第二电动发电机MG2的最大扭矩之和。可选地，阈值可以设定为发动机ENG输出的扭矩值，以防止电池的过度放电。
当车辆以OD模式行驶并且驾驶员请求的扭矩被限制到预定值时，如果车辆的速度降低到预定速度或更低，则不可能保持OD模式。如果OD模式保持在低速区域，则行星架PC的RPM降低。因此，如果行星架PC的RPM降低到发动机ENG的最小怠速RPM以下，则发动机可能熄火。当发动机ENG保持在工作状态时，发动机ENG以最小怠速RPM或更高工作。
为了防止这个问题，驱动模式需要通过释放油泵O/P的压力以维持OD制动器BK的接合而被切换到EV模式。通过维持OD制动器BK的接合，即使在发动机熄火之后，也可以使用第二电动发电机MG2来维持发动机ENG的工作状态，而无需将驱动模式切换到EV模式。然而，在这种情况下，发动机ENG作为第二电动发电机MG2的负荷，从而导致第二电动发电机MG2的可操作性和效率的劣化。
因此，在车辆以OD模式行驶且驾驶员请求的扭矩被限制至预定值时，如果车辆的速度下降到预定的第二参考值或更低，则OD制动器BK的接合被解除，驱动模式被切换到EV模式。第二参考值被设定为行星架PC的RPM变成发动机ENG的最小怠速RPM或更低的速度值。
如果在驱动模式被切换到EV模式之后发动机ENG的怠速RPM保持在高水平，则难以将驱动模式从EV模式切换到OD模式，这可能导致电池过度放电。为了使这个问题最小化，当驱动模式被切换到EV模式时，发动机ENG的怠速RPM被控制成安装到车辆的发动机ENG能够实现的最小怠速RPM。
换句话说，当车辆以OD模式行驶并且驾驶员请求的扭矩被限制至预定值时，如果车辆的速度降低并且行星架PC的RPM变成发动机ENG的最小怠速RPM或更低，则OD制动器BK的接合被解除，驱动模式被切换到EV模式。此外，当驱动模式被切换到EV模式时，发动机ENG被切换到怠速模式，且怠速模式下的发动机RPM被控制到最小怠速RPM。
同时，当在车辆行驶时第一电动发电机MG1发生故障时，如果在发生故障前车辆的驱动模式为发动机ENG与第二电动发电机MG2之间的传动比被固定的OD模式，则在通过上述控制过程(参照图2)OD制动器BK保持在接合状态并且发动机ENG维持在工作状态的条件下驱动车辆的状态下，执行以下控制过程，其中当在发生故障之前的车辆的驱动模式是EV模式和EVT模式中的任何一个模式时执行该上述控制过程。
即，在车辆行驶时第一电动发电机MG1发生故障时，如果在发生故障前车辆的驱动模式为OD模式，则驾驶员请求的扭矩的最大值被限制为预定阈值或更低。随后，如果车辆的速度降低并且行星架PC的RPM变成发动机ENG的最小怠速RPM或更低，则OD制动器BK的接合被解除，并且驱动模式被切换到EV模式。当驱动模式被切换到EV模式时，如果发动机ENG的速度控制模式被切换到怠速模式，则执行控制以使得发动机ENG的怠速RPM保持在最小怠速RPM。
从以上描述中显而易见的是，本公开提供了一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，通过该方法，即使当用于使发动机工作的第一电动发电机发生故障时，发动机的扭矩也被用作驱动车辆的动力并且利用电能对电池进行充电，由此使电池被过度放电的风险最小化。
换句话说，根据本公开，当使发动机工作的第一电动发电机发生故障时，通过发动机的速度控制，可以防止发动机的扭矩不能用作驱动车辆的动力，并且防止由于不能对电池充电而使电池过度放电，从而防止车辆由于第一电动发电机发生故障而变得不能操作，并确保车辆和乘客的安全。
已经参照优选实施例详细描述了本公开。然而，本领域的技术人员将会理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本公开的范围由所附权利要求及其等同方案来限定。

Claims (13)

1.一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，所述车辆包括用于控制发动机的速度的第一电动发电机、用于产生驱动所述车辆的动力的第二电动发电机以及用于将所述第一电动发电机和所述第二电动发电机连接到所述发动机的行星齿轮组，所述故障安全控制方法包括：
在检测到所述第一电动发电机发生故障时，通过控制单元确定在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式；以及
当确定在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式是用于利用所述第二电动发电机的动力驱动所述车辆的电动车辆模式即EV模式时，当所述第一电动发电机发生故障时，通过接合与所述第一电动发电机连接的超速驱动制动器即OD制动器并且利用所述第二电动发电机的动力使所述发动机工作来固定所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比。
2.根据权利要求1所述的故障安全控制方法，其中，在使所述发动机工作中，当所述第一电动发电机的每分钟转数即RPM下降到用于确定所述第一电动发电机的旋转是否停止的预定值以下时，所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比通过接合所述OD制动器被固定。
3.根据权利要求2所述的故障安全控制方法，其中，在使所述发动机工作中，当在所述OD制动器被接合之后所述车辆的速度等于或大于第一参考值时，利用所述第二电动发电机的动力使所述发动机工作。
4.根据权利要求1所述的故障安全控制方法，其中，如果在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式是用于根据最有效的发动机工作点来驱动所述车辆的电动可变变速器模式即EVT模式，则当所述第一电动发电机发生故障时，发动机控制模式被切换到怠速模式，并且控制所述发动机的每分钟转数即RPM使得所述第一电动发电机的RPM下降到用于确定所述第一电动发电机的旋转是否停止的预定值以下。
5.根据权利要求4所述的故障安全控制方法，其中，当所述第一电动发电机的RPM下降到所述预定值以下时，所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比通过接合所述OD制动器被固定。
6.根据权利要求3所述的故障安全控制方法，其中，如果所述OD制动器处于接合状态，则限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且
其中，当所述车辆的速度降低并且所述发动机的RPM变成最小怠速RPM时，所述OD制动器的接合被解除并且所述驱动模式被切换到所述EV模式。
7.根据权利要求6所述的故障安全控制方法，其中，当所述驱动模式被切换到所述EV模式时，所述发动机的RPM保持在所述最小怠速RPM。
8.根据权利要求5所述的故障安全控制方法，其中，如果所述OD制动器处于接合状态，则限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且
其中，当所述车辆的速度降低并且所述发动机的RPM变成最小怠速RPM时，所述OD制动器的接合被解除并且所述驱动模式被切换到所述EV模式。
9.根据权利要求8所述的故障安全控制方法，其中，当所述驱动模式被切换到所述EV模式时，所述发动机的RPM保持在所述最小怠速RPM。
10.根据权利要求1所述的故障安全控制方法，其中，如果在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式是用于在所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比被固定的状态下驱动所述车辆的OD模式，则当所述第一电动发电机发生故障时，限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且
其中，当所述车辆的速度降低并且所述发动机的RPM变成最小怠速RPM时，所述OD制动器的接合被解除，并且所述驱动模式被切换到所述EV模式。
11.根据权利要求10所述的故障安全控制方法，其中，当所述驱动模式被切换到所述EV模式时，所述发动机的RPM保持在所述最小怠速RPM。
12.一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，所述车辆包括用于控制发动机的速度的第一电动发电机、用于产生驱动所述车辆的动力的第二电动发电机以及用于将所述第一电动发电机和所述第二电动发电机连接到所述发动机的行星齿轮组，所述故障安全控制方法包括：
在检测到所述第一电动发电机发生故障时，通过控制单元确定在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式；
当确定在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式是用于根据最有效的发动机工作点来驱动所述车辆的电动可变变速器模式即EVT模式时，当所述第一电动发电机发生故障时，将发动机控制模式切换到具有固定发动机每分钟转数即RPM的怠速模式，并且控制所述发动机的RPM，使得所述第一电动发电机的RPM下降到用于确定所述第一电动发电机的旋转是否停止的预定值以下；并且
在确定所述第一电动发电机的RPM小于所述预定值时，通过接合与所述第一电动发电机连接的超速驱动制动器即OD制动器固定所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比。
13.一种用于混合动力电动车辆的故障安全控制方法，所述车辆包括用于控制发动机的速度的第一电动发电机、用于产生驱动所述车辆的动力的第二电动发电机以及用于将所述第一电动发电机和所述第二电动发电机连接到所述发动机的行星齿轮组，所述故障安全控制方法包括：
在检测到所述第一电动发电机发生故障时，通过控制单元确定在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式；并且
当确定在发生所述故障之前所述车辆的驱动模式是用于在所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比被固定的状态下驱动所述车辆的超速驱动模式即OD模式时，当所述第一电动发电机发生故障时，限制驾驶员请求的扭矩的最大值，并且当所述车辆的速度降低并且所述发动机的每分钟转数即RPM变成最小怠速RPM时，解除用于固定所述发动机和所述第二电动发电机之间的传动比的OD制动器的接合，并且将所述驱动模式切换到EV模式。
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