CN110831800A - 针对混合动力车辆的用于控制为车载网络电池充电的交流发电机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制交流发电机(30)的方法，该方法针对配备有热力发动机(2)的混合动力车辆，该热力发动机通过渐进式联接部件(4)驱动传动装置(6)，该车辆包括由牵引电池(12)供电的牵引电机(10、18)，该牵引电机向驱动轮(8、26)输送扭矩而不通过联接部件(4)，并且该车辆包括为车载网络(34)的电池充电的电压转换器(36)，该方法的显著之处在于，如果车载网络(34)的电池需要充电，则在车辆的速度低于速度阈值时，该方法授权通过交流发动机(30)从热力发动机(2)上提取扭矩，而在该速度高于该阈值且联接部件(4)完全闭合时，该方法禁止对该扭矩的提取。

Description

针对混合动力车辆的用于控制为车载网络电池充电的交流发 电机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制为混合动力机动车辆的配备有电池的车载网络充电的交流发电机的方法，以及一种包括实现这种控制方法的装置的混合动力车辆。
背景技术
称为并联式混合动力车辆的使用电能的混合动力车辆包括配备有热力发动机的第一机动装置、以及具有通过储能装置供电的牵引电机的第二机动装置，该牵引电机连接至驱动轮而不通过热力发动机的渐进式联接系统。
通常具有大于200V的低压的以下称为电池的电能储存装置可具有任意类型的技术，尤其是电化学储能电池单元或电容。
热力发动机通过具有多个变速比的传动装置连接至驱动轮，该传动装置在输入端包括渐进式联接系统，诸如离合器、或者可以通过锁止离合器滑动或闭合地运行的液力变矩器。当车辆从静止以第一变速比起步时，离合器出现滑动，该滑动允许通过该第一档而使车辆的速度适应于发动机的速度。
热力发动机永久地连接到交流发电机，该交流发电机将超低压电流输出至车载网络，该车载网络包括电压通常为12V的超低压电池，该电池为车辆的诸如用于控制车辆的各种功能的电子计算机、驾驶辅助系统的各种设备供电，特别是为用于车辆的制动或稳定、照明、雨刮器或通风的设备供电。
由车载网络供电的设备根据车辆的行驶条件而以非常多变的方式运行，这些设备的消耗无法控制。特别是必须不间断地为诸如电子控制计算机或驾驶辅助系统的某些设备供电，而没有可导致这些设备故障的断电或电压突然下降的可能。
另外，某些混合动力车辆包括热力发动机的自动启动和停止功能，该功能例如通过使用连接到热力发动机的交流发电机，该交流发电机通过从车载网络的电池中提取能量而作为发动机运行，从而以未预见的、尤其是不在驾驶员要求的计划下的方式启动该热力发动机。该类型的交流发电机提取较高的功率，其引起车载网络上的电压下降。
由于这些不同的原因，车载网络的电池必须由能源不间断地供电。
从文献US-A1-2010117594中得知一种根据权利要求1的前序部分的控制方法。
另外，特别由文献WO-A2-2010124831提出的一种已知的为混合动力车辆的车载网络供电的方法，包括交流发电机以及DC/DC直流电压转换器，该交流发电机由热力发动机驱动以为车载网络的电池充电，该转换器从牵引电池提取低压直流电流以通过超低压直流电为车载网络的电池充电。
在为了给车载网络的电池充电某些情况下，通过使用来自牵引电池的电流，然后通过直流电压转换器来转换该电流，而不使用来自交流发电机的电流，实现了更好的总能效。在牵引电池未充分充电的情况下，必须将牵引电机用作发电机以将电流输出到电压转换器。
然而，当使用牵引电机进行充电时，在车辆以极低的速度行驶的情况下会出现问题，其包括在渐进式联接部件发生滑动时通过热力发动机驱动车辆，该联接部件将该热力发动机连接至传动装置。因此，这种滑动的损耗导致了这种类型的行驶的总能效非常低下。
发明内容
本发明特别旨在避免现有技术的这些缺点。
为此目的，本发明提出了一种用于控制为包括电池的车载网络充电的交流发电机的方法，该方法针对配备有热力发动机的混合动力机动车辆，该热力发动机驱动交流发电机并通过渐进式联接部件驱动传动装置，该车辆包括由牵引电池供电的牵引电机，该牵引电机向驱动轮输出扭矩而不经过联接部件，并且该车辆包括电压转换器，该电压转换器基于牵引电池而为车载网络的电池充电，该方法的显著之处在于，在需要对车载网络的电池充电且牵引电池未充分充电的情况下，当车辆的速度低于速度阈值时，该方法授权交流发电机从热力发动机提取扭矩，而如果速度高于该阈值且如果联接部件完全闭合，则该方法禁止这种对扭矩的提取。
该控制方法的优点在于，针对小于阻止联接部件完全闭合的阈值的车辆速度，考虑到热力发动机的最小转动速度或该发动机必须输出的功率水平，该部件会出现滑动，该滑动给所传递的机械能带来损耗和低下的效率。
设置在联接部件下游的电机将在该低下的效率下接收向电压转换器供电所需的功率，该电压转换器为车载网络的电池充电。为了避免这种运行，授权通过交流发电机提取扭矩以为车载网络的电池充电，通过交流电机提取扭矩带来了更高的效率。
相反地，如果联接部件不滑动而是完全闭合，则阻止交流发电机获取扭矩以使牵引电机产生电流，从而产生更好的总能效。
根据本发明的控制方法可以进一步包括以下可彼此组合的特征中的一个或多个。
有利地，速度阈值包括在车辆速度降低时使用的下阈值、以及在该速度增高时使用的大于该下阈值的上阈值。
根据实施例，上阈值可以等于加上常量的下阈值。
特别地，速度阈值可以对应于车辆的速度，或者对应于电机的转动速度。
有利地，当超过速度阈值时，如果离合器未闭合，则该方法在禁止通过交流发动机从热力发动机中提取扭矩之前实施延时。这允许在离合器未闭合的情况下强制进行该禁止。
特别地，延时可以小于五秒。
有利地，代表车辆速度的阈值、或者在禁止通过交流发动机从热力发动机中提取扭矩之前的延时构成了取决于车辆的运行参数的变量。
本发明还涉及一种混合动力机动车辆，该车辆包括用于为车载网络的电池充电的交流发电机以及由牵引电池供电的牵引电机，并且包括基于牵引电池为车载电网电池充电的电压转换器，该交流发电机连接至驱动该交流发电机并通过渐进式联接部件驱动传动装置的热力发动机，该牵引电机向驱动轮输出扭矩而不经过联接部件，该车辆的显著之处在于，包括实施具有前述特征中的任意一个特征的用于控制交流发电机的方法的装置。
特别地，该车辆可以包括直接连接至传动装置的前牵引电机。
特别地，该车辆可以包括连接至车辆的后驱动轮的后牵引电机。
附图说明
通过以下参照仅作为示出本发明实施例的示例给出的附图的详细描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、特征、细节和优点将更加清楚地显现，在附图中：
-图1是实施根据本发明的控制方法的混合动力车辆的示意图；
-图2是示出实施该控制方法的该车辆的架构的示意图；并且
-图3、图4和图5是示出该方法根据时间的运行的曲线图，包括图4和图5的两个补充选项。
具体实施方式
图1示出了一种混合动力车辆，其包括热力发动机2和传动装置6，该热力发动机2由自动控制的离合器4驱动，该传动装置6具有不同的变速比并连接至该车辆的前驱动轮8。
接收离合器4的运动的传动装置6的输入轴包括由低压牵引电池12供电的前牵引电机10。以这种方式，通过使用由传动装置6提供的不同变速比，前电机10可以将扭矩输出至驱动轮8，而无需通过离合器4。
车载充电器14可以通过外部插座16连接至配电网络，以在车辆停止时为牵引电池12充电。牵引电池12具有例如可以是220或300V的低电压。
牵引电机12还为后牵引电机18供电，后牵引电机18依次通过减速器20和接合系统22连接到后差速器24，后差速器24向车辆的后车轮26分配运动。
通过皮带32持续连接至热力发动机2的交流发电机30向包括超低压电池的车载网络34供电。此外，车载网络34的电池可以通过DC/DC直流电压转换器36来充电，该DC/DC直流电压转换器36从牵引电池12接收电能，或者在该牵引电池的能量不足的情况下从前电机10或后电机18接收电能。
当车辆制动或释放加速器踏板时，电机10、18通过输出制动扭矩而作为发电机运行，以为牵引电池12充电并回收能量。
连接到车辆的管理监控器的动力总成计算机控制该动力总成的运行，以满足驾驶员的要求，同时优化能耗和污染气体的排放。
图2示出了动力总成的监控器40，该监控器给出一般指令，该一般指令用于控制车辆的电气系统42，并且用于控制热力发动机2、电机10、18以及包括离合器4和接合系统22的联接部件，该电气系统42包括交流发电机30、直流转换器36和用于控制电机的换流器。
监控器40根据不同的参数选择通过交流发电机30或直流转换器36对车载网络34的电池充电。当监控器40授权通过交流发电机30充电时，如果交流发电机的容量足够，则电气系统42将优先进行该充电。
如果交流发电机30输出的功率不满足车载网络的需求，则直流转换器36可以为缺少的能量输出电功率，或者完全接管取代交流发电机，因此该交流发电机不再从热力发动机2提取扭矩。
在后一种情况下，低压电池12可能充电不足，在例如具有低于10％的充电水平、小于10kW的非常低的授权放电功率或小于1000kJ的有限能量时，无法为车载网络供电。因此必须通过交流发电机30或电机10、18从热力发动机2提取能量。
在通过交流发电机30对车载网络34的电池充电时，该充电的总效率取决于交流发电机30的效率。在通过电机10、18充电时，该效率取决于所使用的电机、将该电机连接至热力发动机2的机械传动装置、以及电压转换器36的效率。在某些情况下，与交流发电机30的效率相比，通过由电机10、18产生的电能可获得更好的效率。
在车辆以非常低的速度行驶的情况下，特别是在以传动装置6的第一档行驶的情况下，由于通过该档的减速比产生了低于发动机怠速的热力发动机2的速度，因此有必要使离合器4保持一定的滑动，以避免使发动机熄火。作为变型，在自动传动装置的输入端具有液力变矩器的情况下，也必须允许该变矩器滑动。
特别地，处于与热力发动机2的怠速相对应的第一档时，车辆的速度约为5km/h，该热力发动机2的怠速约为750tr/min。较低的速度使离合器4滑动。因此，限定最小速度阈值，其可以对应于传动装置6的第一档时的该怠速，低于该速度阈值时离合器4出现滑动。
在必须获取能量以为车载网络供电的情况下，当车速低于速度阈值时，根据本发明的方法将授权通过交流发电机30从热力发动机2中提取扭矩。实际上，在这种情况下，由于处于滑动状态的离合器4的热耗散，因此，来自电机10、18的能量具有低下的总效率，其中该电机10、18基于该离合器所传输的机械功率而作为发电机工作。
此外，如果车辆的速度高于该阈值且离合器4完全闭合，则该方法将禁止通过交流发电机30提取扭矩。在这种情况下，离合器4不耗散能量，与通过交流发电机30充电相比，可以获得更好的效率。
应注意到，在某些混合动力车辆上，由于同时通过交流发电机30和电压转换器36来为车载网络的电池34充电会导致这两个元件的控制复杂性，并且导致总效率大大降低，因此，无法进行这种类型的充电。
图3、图4和图5各自从上方开始地根据时间T示出了：车辆的速度V；位于0和1之间的离合器Emb的状态，当离合器部分或完全断开而有可能发生滑动时该状态为0，当离合器完全闭合时该状态为1；以及交流发电机Alt的控制授权，该控制授权包括禁止该控制时的状态0以及授权该控制时的状态1。
图3示出了减小的车辆速度V。在时刻T1，该速度V下降到下速度阈值SVb以下，而离合器Emb的状态0显示出可能出现滑动。因此，该控制方法将交流发电机Alt置于授权控制该交流发电机Alt的状态1。
然后，车辆速度V增大，在时刻T2，该速度V达到高于该下速度阈值SVb的上速度阈值SVh，从而引起离合器Emb可能产生滑动，该离合器在紧接着的下一时刻T3变为状态1。因此，该控制方法将交流发电机Alt置于禁止控制该交流发电机Alt的状态0。
下速度阈值SVb和上速度阈值SVh之间的差距产生滞后效应，该滞后效应避免了运行不稳定。
图4示出了补充的选项，在时刻T3之后时刻T4之前，在离合器保持在状态0且车辆速度V足够高的情况下，例如在驾驶员要求强劲加速的情况下，需要在离合器4滑动时提高热力发动机2的转速。
因此，该方法实施延时TEMP，该延时会推迟交流发电机Alt的状态0，以更晚地禁止对交流发电机Alt的控制。由于在速度V足够高时离合器4的滑动状态总是被限制在通常小于五秒的非常短的时间内，延时TEMP通常是足够的。
图5示出了在时刻T5和时刻T6之间进行换档时该方法的运行，在该换挡期间处于状态0的离合器Emb未完全闭合，该未完全闭合包括完全断开或滑动。在这种情况下，该控制方法将交流发电机Alt保持在其状态0，禁止控制该交流发电机Alt。
实际上，下速度阈值SVb可以在5至15km/h之间，而上速度阈值SVh可以在8至30km/h之间。下速度阈值SVb和上速度阈值SVh可以是相关的，特别是通过将常数添加到下速度阈值以获得上速度阈值。
作为变型，速度阈值SVb、SVh可以由电机10、18中的一个的转速阈值代替。
有利地，这些不同的速度阈值SVb、SVh以及延时TEMP取决于多个参数，例如车载网络所消耗的功率、授权放电功率、低压电池12中所包含的能量、或者接合的变速箱档位或设定变速箱档位。
为了避免故障风险临近，无论离合器4的状态如何，在例如对应于超低压电池34放电功率大、或者该电池能量水平非常低的车辆的非常关键的运行状态下，也可以强制授权对交流发电机30的控制，以便避免故障，即使能效降低。

Claims (10)

1.一种用于控制为包括电池的车载网络(34)充电的交流发电机(30)的方法，所述方法针对配备有热力发动机(2)的混合动力车辆，所述热力发动机驱动所述交流发电机(30)并通过渐进式联接部件(4)驱动传动装置(6)，所述车辆包括由牵引电池(12)供电的牵引电机(10、18)，所述牵引电机向驱动轮(8、26)输出扭矩而不通过所述联接部件(4)，并且所述车辆包括电压转换器(36)，所述电压转换器基于所述牵引电池(12)而为所述车载网络(34)的电池充电，其特征在于，在需要对所述车载网络(34)的电池充电且所述牵引电池(12)未充分充电的情况下，当所述车辆的速度(V)低于速度阈值时，所述方法授权通过所述交流发动机(30)从所述热力发动机(2)中提取扭矩，并且如果所述速度(V)高于所述阈值且如果所述联接部件(4)完全闭合，则所述方法禁止所述对扭矩的提取。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述速度阈值包括在所述车辆速度(V)降低时使用的下阈值(SVb)、以及在所述速度(V)增高时使用的大于所述下阈值(SVb)的上阈值(SVh)。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述上阈值(SVh)等于加上常量的所述下阈值(SVb)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述速度阈值对应于所述车辆的速度(V)，或者对应于所述电机(6、18)的转动速度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，当超过所述速度阈值，如果所述离合器(4)未闭合，则所述方法在禁止通过所述交流发电机(30)从所述热力发动机(2)中提取扭矩之前实施延时(TEMP)。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述延时(TEMP)小于五秒。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，代表所述车辆速度(V)的所述阈值、或者在禁止通过所述交流发电机(30)从所述热力发动机(2)中提取扭矩之前的所述延时(TEMP)构成取决于所述车辆的运行参数的变量。
8.一种混合动力机动车辆，所述车辆包括用于为车载网络(34)的电池充电的交流发电机(30)、以及由牵引电池(12)供电的牵引电机(10、18)，并且包括基于所述牵引电池(12)向所述车载网络(34)的电池充电的电压转换器(36)，所述交流发电机连接到驱动所述交流发电机(30)并通过渐进式联接部件(4)驱动传动装置(6)的热力发动机(2)，所述牵引电机(10、18)向驱动轮(8、26)输出扭矩而不通过所述联接部件(4)，其特征在于，所述车辆包括实施根据前述权利要求中任一项所述的用于控制交流发电机(30)的方法的装置。
9.根据权利要求8所述的机动车辆，其特征在于，包括直接连接至所述传动装置(6)的前牵引电机(10)。
10.根据权利要求8或9所述的机动车辆，其特征在于，包括连接至所述车辆的后驱动轮(26)的后牵引电机(18)。
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