CN111032398B - 混合动力机动车辆上的传动模式之间的切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在机动车辆上从第一传动模式切换到第二传动模式的方法，该机动车辆包括电动机(320)、热力发动机(230)、发电机(210)以及用于将热力发动机联接至车辆的驱动轮桥(100)的滑动联接部件(220)，在第一传动模式中，电动机(320)驱动车辆且通过热力发动机(230)驱动发电机(210)来产生电能，在第二传动模式中，热力发动机(230)驱动车辆，该热力发动机具有最小怠速。该方法包括用于确定在未切换的情况下的可用最大加速度值的步骤(30)，然后基于车辆驾驶的当前加速度设定值(35)和该可用最大加速度，切换到第二模式或保持在第一模式。

Description

混合动力机动车辆上的传动模式之间的切换方法
技术领域
本发明涉及一种用于在混合动力车辆上的传动模式之间进行切换的方法，并且涉及一种实施该方法的混合动力车辆。
背景技术
具有热力发动机和电动机的机动车辆受到关注，这两种发动机可用于车辆的传动。热力发动机通过具有滑动摩擦表面的(尤其是片式或鼓式)离合器联接至驱动轮桥，该滑动对于车辆的低速移动是必需的，对于车辆的低速来说，即使采用最小变速比，热力发动机的最小转速仍旧太高。该联接也可以通过变矩器以液压的方式实现，该变矩器包括泵、涡轮和流体，并且在车辆低速移动时也利用滑动现象。对于传动电动机，在相关车辆中，该电动机仅具有有限的功率，导致了有限的最大扭矩，从而不足以允许以较大的加速度进行车辆的传动。
要说明的是，热力发动机使用化石能源(通常是汽油或柴油)，并且出于环保目的而希望使该化石能源的使用最小化。
车辆具有诸如300V牵引电池的电能(替代能量)储存器，以及可以连接至热力发动机的发电机(可以是前部电机，在此配置中热力发动机也位于前部)。
传动电动机可以是后部电机，该电机能够自主地使车辆运动。该传动电机还可以具有发电机的功能，用于例如在车辆的减速阶段期间为电池充电。
这样的车辆可以通过使用热力发动机而在称为串联混合动力的第一模式下行驶，以便通过因此连接至热力发动机的前部电动机产生替代能量。另一方面，这两个发动机与车轮分离，并且通过后部电机确保了机械的传动。
车辆可以在称为全混合动力的第二种模式下行驶。这意味着热力发动机用于传动。电能用于优化化石能源的使用。
要说明的是，在实施第二模式期间，对于低速来说，存在滑动离合器的滑动以及相关的能量损失，这是令人遗憾的。由于发动机具有称为怠速的最小转速，因此，如果发动机联接至低速运转的车轮，则这种能量损失是不可避免的。
从文献WO200322617已知一种用于调节具有自动变速箱的机动车辆的速度的方法。然而，该方法没有给出用于在联接部件打滑的情况下减少能量损失的办法。
发明内容
为了解决该难题，本发明提出了一种用于在机动车辆上从第一传动模式切换到第二传动模式的方法，该机动车辆包括电动机、热力发动机、发电机以及用于将热力发动机联接至车辆的驱动轮桥的滑动联接部件，在第一传动模式中，电动机驱动车辆且通过热力发动机驱动发电机来产生电能，在第二传动模式中，热力发动机驱动车辆，该热力发动机具有最小怠速。
该方法的显著之处在于，包括确定在未从第一模式切换到第二模式的情况下的可用最大加速度的值的步骤，然后基于车辆驾驶的当前加速度设定值以及该可用最大加速度，切换到第二模式以提供热力发动机的功率，从而满足该当前设定值，或者保持在第一模式中。
根据特定和有利特征：
-在考虑滚动阻力、气动阻力以及由车辆行驶的地面的坡度引起的阻力的情况下，确定可用最大加速度的值。
-用于车辆驾驶的当前加速度设定值是通过驾驶辅助系统来获得的。
-仅在低于车辆的水平速度阈值时或低于车辆中的电能存储水平时才实施该方法。
本发明还涉及一种机动车辆，其包括电动机、热力发动机、发电机、以及用于将热力发动机联接到车辆的驱动轮桥的滑动联接部件，并且包括用于第一传动模式的装置、以及用于第二传动模式的装置，在该第一传动模式中，电动机驱动车辆且通过热力发动机驱动发电机来产生电能，在该第二传动模式中，热力发动机驱动车辆，该热力发动机具有最小怠速。
该车辆的显著之处在于包括：用于确定的装置，通过考虑到可由第一模式获得的最大加速度，该装置确定在未从第一模式切换到第二模式的情况下的可用最大加速度的值；以及用于实施切换或保持的装置，基于车辆驾驶的当前加速度设定值和该可用最大加速度，该装置实施切换到第二模式以提供热力发动机的功率以满足当前设定值，或者保持第一模式。
滑动联接部件可以是具有摩擦表面的离合器或变矩器。
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是适用本发明的车辆的视图；
-图2是本发明的实施例的视图。
具体实施方式
参照图1，现在将描述根据本发明的混合动力机动车辆10的运行方法。
混合动力车辆1包括分别连接至车辆1的两个车桥100、110的两个牵引链。
例如与相对于车辆1向前行驶的移动方向的前车桥100相连接的第一牵引链包括热力发动机230，该热力发动机230的输出轴通过离合器220连接到第一电机210的输入轴，该离合器220允许使热力发动机230与变速箱200联接或分离。离合器220是机械离合器，或者利用液压联接的变矩器。
第一电机210还通过其输出轴连接至车辆的变速箱200的输入轴，该变速箱200的输出轴通过第一差速器装置101(可能将电机210与车桥100分离)连接至前车桥100。
例如连接至车辆1的后车桥110的第二牵引链包括第二电机320，该第二电机320的输出轴连接至用于使第二电机320与后车桥110联接或分离的临时联接部件，该联接部件本身通过第二差速器装置111连接至后车桥110。
在第二电机320的输出轴和临时联接部件300之间可以插入减速器类型的传动系统310，从而允许传递到后车桥110的第二电机320的扭矩增高。
混合动力车辆1还包括电连接至两个电机210、320的接线端的电池400(换流器可以集成在电池400和电机210、320之间)、以及计算机500，该计算机500用于控制各种牵引链元件，尤其是电机210、320、离合器220、临时联接部件300以及变速箱200。
图2示出了根据本发明实施例的切换方法。
首先，该方法包括考虑阻力的步骤10。在这些力中，存在与轮胎接触地面有关的滚动力、与空气对车辆的阻力相关的气动力以及与车辆所处的坡度有关的力。
在该步骤之后是计算串联混合模式下车辆可获得的最大加速度的步骤，其中考虑了先前观测到的阻力，并且考虑串联混合动力模式下的动力总成向车轮传递的最大扭矩的值15。应了解到，在串联混合动力模式下，电机320驱动车辆，而电机200在热力发动机230的作用下产生存储在电池400中的电能。
通过动力学基本原理的计算示例如下：
M.Aveh＝∑forces，其中M是车辆的重量，Aveh是车辆的加速度，并且所考虑的力是施加于车辆系统的力的总和。因此，分别描述所提及的不同类型的力：
M.Aveh＝FGMP+Froulement+Faérodynamique+Fpente
或者，由于Fres＝Froulement+Faérodynamique+Fpente，因此M.Aveh＝FGMP+Fres
由于Cgmp为动力总成的扭矩且R为车轮半径
因此
Figure BDA0002383578740000051
因此，串联混合动力模式下的最大加速度值
Figure BDA0002383578740000052
在步骤25中，根据车辆的速度、以及速度设定值与该车辆速度之间的差值，通过映射或通过另一方法限定最大舒适性加速度。
该最大舒适性加速度对应极限加速度，在该极限加速度下不再认可遵循速度设定值的要求。
在步骤30中，计算最大设定加速度的值，即可用于速度调节和限制功能的最大加速度值，该速度调节和限制功能确定加速度设定值。
该最大设定加速度值是在步骤20中确定的动力总成当前状态下的可用最大加速度与步骤25中确定的舒适性加速度之间的最大值。
该方法以步骤40继续，该步骤40基于驾驶辅助功能(尤其是速度调节和限制功能)所要求的加速度来计算设定加速度。
因此，设定加速度等于标记为35的驾驶辅助功能(通常为速度调节和限制功能)所要求的加速度，该驾驶辅助功能所要求的加速度受限于在步骤30中确定的最大设定加速度。
步骤50涉及将设定加速度的值转换成车轮处的扭矩。
在步骤60中，决定保持串联混合动力模式或将传动装置切换到完全混合动力模式。
如果所要求的扭矩设定值大于串联混合动力模式的负荷，则动力总成的传动装置将切换到完全混合动力模式。
当可以实施舒适性加速度时，串联混合动力模式就会被激活。一旦无法实施舒适性加速度，传动装置就会从串联混合动力模式切换到完全混合动力模式。
根据各种实施例：
-仅在低于速度阈值时实施该策略。
-仅在例如通过将电池所含能量与阈值进行比较而评估出该电池仅包含少量能量时，才实施该策略。
-该策略仅适用于离合器必然打滑的行驶状态。
-基于扭矩、加速度或功率的比较来决定是否更改模式。
可以存在以下类型的确认(这些未穷举的标准可以是排他的或并合的)：
-当阈值超过诸如0.10s或2s的时间时，确认退出串联混合动力模式；
-当考虑了加速度的设定扭矩和串联混合动力模式下可行的最大扭矩之间的积分超过例如100Nm.s或5000N.m.s的阈值时，确认退出串联混合动力模式。
在考虑车辆的速度、驱动源的速度、系统的状态参数(例如离合器、机器的温度，储能器的能量水平)、外部参数(坡度、外部温度、海拔高度)的情况下，可以实施上述的所有步骤。
根据允许读取标牌和信标(诸如交通信号灯的颜色、限速、标牌、交通标线)的系统，可以实施这些步骤。
根据允许识别与前方车辆之间的距离以及该车辆的速度的系统，可以实施这些步骤。根据诸如触发自动刮水器的传感器的降雨检测系统、或者给出天气以及道路状况的GPS或GSM系统的信息，可以实施这些步骤。
通常，该方法避免了由联接部件的打滑引起的能量损失，避免了导致车轮处的潜在扭矩损失的离合器的温度升高，提高了离合器的耐用性，提供来自化石能源驱动源的功率，由于不出现由联接装置的打滑导致的能量损失而提供了在低速行驶时增加替代能源储存器的充能的可能性，并且提供了在低速行驶状态下对电能供应的持续性的改善。
总而言之，本发明促进了串联混合动力模式的使用，以避免联接部件发生打滑。避免了能量损失并保护了离合器。当驾驶员的意愿相对于舒适性加速度过大时，提供化石能源驱动源的功率并传递更高的功率。因此，该方法减少了由滑动联接装置引起的能量损失，而不会降低车辆的性能。

Claims (7)

1.一种用于在机动车辆上从第一传动模式切换到第二传动模式的切换方法，所述机动车辆包括电动机（320）、热力发动机（230）、发电机（210）以及用于将所述热力发动机联接至所述车辆的驱动轮桥（100）的滑动联接部件（220），在所述第一传动模式中，所述电动机（320）驱动所述车辆且通过所述热力发动机（230）驱动所述发电机（210）来产生电能，在所述第二传动模式中，所述热力发动机（230）驱动所述车辆，所述热力发动机具有最小怠速，
其特征在于，所述切换方法包括用于考虑到由第一传动模式获得的可用最大加速度（20）和车辆内的乘客的舒适性加速度的最大值（25）确定（30）最大设定加速度的步骤，其中通过车辆的速度、速度设定值与车辆速度之间的差值，通过映射限定舒适性加速度的最大值，舒适性加速度的最大值对应不再认可遵循速度设定值的要求的极限加速度，所述最大设定加速度的值是可用最大加速度与舒适性加速度之间的最大值，
基于所述车辆的驾驶的当前加速度设定值（35）以及所述最大设定加速度，实施评估扭矩传输的可能性；以及
根据所述评估，切换到所述第二传动模式以提供所述热力发动机（230）的功率，从而满足所述当前加速度设定值，或者保持在所述第一传动模式中，
其中，所述切换方法仅用于滑动联接部件（220）必然打滑的行驶状态。
2.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于，在考虑滚动阻力（10）、气动阻力以及由所述车辆行驶的地面的坡度引起的阻力的情况下，确定所述可用最大加速度的值。
3.根据权利要求1或2所述的切换方法，其特征在于，用于所述车辆的驾驶的所述当前加速度设定值（35）通过驾驶辅助系统来获得。
4.根据权利要求1或2所述的切换方法，其特征在于，仅在低于所述车辆的水平速度阈值时或低于所述车辆中的电能存储水平时才实施所述方法。
5. 一种机动车辆，其包括电动机（320）、热力发动机（230）、发电机（210）、以及用于将所述热力发动机（230）联接至所述车辆的驱动轮桥（100）的滑动联接部件（220），并且包括用于第一传动模式的装置以及用于第二传动模式的装置，在所述第一传动模式中，所述电动机（320）驱动所述车辆且通过所述热力发动机（230）驱动所述发电机来产生电能，在所述第二传动模式中，所述热力发动机（230）驱动所述车辆，所述热力发动机具有最小怠速，
其特征在于，所述机动车辆包括：用于确定的装置，通过考虑到可由所述第一传动模式获得的可用最大加速度（20）和车辆内的乘客的舒适性加速度的最大值（25）来确定最大设定加速度，其中通过车辆的速度、速度设定值与车辆速度之间的差值，通过映射限定舒适性加速度的最大值，所述舒适性加速度的最大值对应不再认可遵循速度设定值的要求的极限加速度，所述最大设定加速度的值是可用最大加速度与舒适性加速度之间的最大值；以及
用于实施切换或保持的装置，基于所述车辆的驾驶的当前加速度设定值（35）和所述最大设定加速度，所述用于实施切换或保持的装置实施评估扭矩传输的可能性，根据所述评估，切换到所述第二传动模式以提供所述热力发动机（230）的功率以满足所述当前加速度设定值，或者保持在所述第一传动模式，
其中，所述确定的装置、用于实施切换或保持的装置仅用于滑动联接部件（220）必然打滑的行驶状态。
6.根据权利要求5所述的机动车辆，其特征在于，所述滑动联接部件（220）是具有摩擦表面的离合器。
7.根据权利要求5所述的机动车辆，其特征在于，所述滑动联接部件（220）是变矩器。
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