CN1638987B - 向混合电动车中的能量总线提供能量的方法及其相应的装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于向混合电动车中与能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的方法和装置。一种上述的方法包括根据指示使用者制动启动的制动信号,控制由能量产生装置向能量总线提供能量的步骤。另一种上述的方法包括控制分别自能量产生装置和再生制动系统向能量总线上提供的能量,以防止所述提供的能量超过所需提供的总能量。所述能量产生装置可以包括辅助供电单元,如燃料电池或与原动机,例如内燃机相连的发电机。

Description

向混合电动车中的能量总线提供能量的方法及其相应的装
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆,且更具体地涉及用于向混合电动车中的能量总线提供能量的方法和装置。
背景技术
[0002] 电动或混合电动车典型地使用与所述车辆的驱动轮相连的电力牵引发动机。所述牵引式电机典型地从车辆的能量总线接收能量,这样电机向驱动轮施加一个转矩,从而使车辆加速。
[0003] 在一“串联”混合电动车中,典型地具有两个可用的电源,以向牵引式电机提供能量以驱动所述车辆:辅助供电单元或其他能量产生装置,和储能装置。
[0004] 所述辅助供电单元典型地将其他形态的能量转化成提供给能量总线的电能,但其通常不能够从能量总线中提取电能并将其转化成其他便于存储的能量形态。例如,所述辅助供电单元通常包括与发电机相连的内燃机,其用于将源于汽油(或其他的碳氢化合物或其他燃料)化学燃烧的机械能转化成电能。近年来,用于从其他化学作用,如氢的氧化产生电能的燃料电池已经被用作辅助供电单元。
[0005] 所述储能装置(ESS)典型地包括能够在需要的时候为能量总线提供电能并从能量总线接收多余电能,以及积蓄上述能量以备用的系统。例如,ESS通常包括一个电池或一组电池,或电容器组。当所述辅助供电单元没有工作(或未能提供足够的电能以符合车辆的电流需要量)时,将会调用ESS为能量总线提供存储的电能以便驱动牵引式电机及车辆的其他电气装置。相反地,当所述内燃机或辅助供电单元运作时,通常为能量总线提供比运作所述牵引式电机所需电能多的电能,以便能够推动车辆以及运行车辆的其他电气装置,在这样的情况中,ESS可从能量总线提取充电电流以便存储多余的能量而备用。
[0006] 除了存储来自所述辅助供电单元的这样的剩余能量外,所述储能装置也可接收和存储在车辆的再生制动期间产生的多余电能。在这方面,所述牵引式电机可通过中断牵引式电机的电能供应同时使牵引式电机完全地或部分地与所述驱动轮相接合,用作制动所述车辆的再生制动系统。在所述再生制动期间,车辆的动量和由此产生的驱动轮的受迫转动引起电力牵引电机的相应受迫转动,起到了由驱动轮驱动的发动机的作用。实际上,所述电力牵引电机用于通过将车辆的动能转化成电能而降低所述车辆的速度,所述能量被反向提供给能量总线。在再生制动期间,因为最大的电力负载,也就是牵引式电机本身已经停止提取能量并正将大量电能反向提供给能量总线,所以通过再生制动系统提供给能量总线的电能值典型地显著超过车辆的瞬时电能需求。因此,再生制动典型地产生大量能够被所述储能装置存储的多余电能。
[0007] 因此,在串连的混合电动车中,典型地存在能够为所述储能装置充电提供多余电能的两个能源:辅助供电单元和充当再生制动系统的牵引式电机。
[0008] 可是,所述储能装置能够安全地接收并存储能量的性能通常受到许多因素的限制,如其充电状态、其温度、其寿命及其之前的工作条件。如果超过储能装置的充电承受极限,则可能导致过压情况,并可能损害所述储能装置,也可能损害其他与能量总线相连的电子器件。
[0009] 因此,在辅助供电单元和再生制动系统能够产生多余电能的限度内(也就是,超过车辆的电流电力需求的能量},如果这样多余的电能超过储能装置能安全存储能量的数值,则所述储能装置及其他车辆的电动和/或电子器件可能被毁坏。
[0010] 为了不同的目的,已经提出许多系统用于监控由再生制动系统和/或辅助供电单元产生的电能。一个这样的系统包括,如果再生电压超过发电机的电压,则检测由再生制动系统产生的电压,检测由与内燃机相连的发电机产生的电压,以及降低再生制动的数值,以便保护内燃机不会超速运作。应注意到,有利于发电机输出的降低再生制动的输出不利地降低了车辆功率。
[0011] 更重要地,现有的系统实质上倾向于为反作用的,并通常不能防止短的但是破坏性的电压峰值的产生。例如,在常规的串连混合电动车中,如果车辆的使用者正开足马力地加速,所述辅助供电单元将以最大功率运行,为能量总线供给其最大的电能以便为牵引式电机提供电力。如果使用者随后突然制动,牵引式电机突然从作为大的能量吸收源操作变成作为发电机操作,向能量总线提供大量的电能,同时,辅助供电单元仍将初始地以最大功率或接近最大功率工作,而没有足够的时间降低其输出。由牵引式电机和辅助供电单元向能量总线提供的多余电能,典型地很大程度上超过储能装置的充电承受力,并且由此产生的在能量总线上的过压不仅对储能系统的使用寿命存在有害作用,而且也潜在地损坏其他与能量总线相连的电子和/或电气装置。常规的反作用系统,通常只是直到这种可能的破坏性电压峰值发生时,才可能检测和响应过压的情况。
[0012] 相应地,在混合电动车中,需要一种改进的提供能量的方法。
发明内容
[0013] 根据本发明的一个方面,本发明通过提供一种向混合电动车中与能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的方法,解决上述需求。所述方法包括根据指示使用者制动启动的制动信号,控制由能量产生装置提供给能量总线的电能的步骤。
[0014] 通过控制由能量产生装置根据所述制动信号提供的能量,可预先主动地控制所述能量,以便防止发生过压情况,这一点与在过压情况产生过程中起作用的在先系统不同。
[0015] 控制能量优选地包括控制由车辆的辅助供电单元(APU)提供的能量。这可以包括控制由发电机供给的电流,或可以包括控制由如燃料电池供给的电流。
[0016] 控制优选地包括不迟于车辆的系统再生制动开始为能量总线提供能量的时刻,进行所述控制。
[0017] 控制优选地包括降低由能量产生装置向能量总线提供的能量。如果这样,所述方法可以进一步包括增加由车辆的再生制动系统向能量总线提供的能量,同时降低由能量产生装置向能量总线提供的能量。
[0018] 因此,在这样一个实施例中,再生制动能量从效率上讲比由能量产生装置所提供的能量有利,由此可通过增加从车辆动能回收的能量值同时降低燃料消耗来改善车辆的效率。
[0019] 增加能量可以包括增加由再生制动系统施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩。
[0020] 所述方法可以进一步包括根据制动信号确定总的所需制动转矩。所述方法也可包括确定最大可用的再生制动转矩。在这种情况下,所述方法优选地进一步包括根据总的所需制动转矩和最大可用再生制动转矩,确定最大所需再生制动转矩。
[0021] 确定最大所需再生制动转矩可以包括将最大所需再生制动转矩设置为等于以下各项中的较小者:(a)总的所需制动转矩;(b)最大可用再生制动转矩;和(C)能量总线所需耗用电流的等效转矩,所需耗用电流包括用于为与所述能量总线相连通的储能装置(ESS)充电所需的充电电流。
[0022] 控制可以包括根据最大所需再生制动转矩设定能量产生装置的所需功率输出。设置所需功率输出可以包括设定车辆的辅助供电单元(APU)所需的电流电平,其可以包括将所需电流电平设定为于以下各项中的较小者:(a)APU的当前所需电流电平;和(b)来自能量总线的所需耗用电流减去最大所需再生制动转矩的等效电流,前者包括用于向与能量总线相连的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流。
[0023] 所述方法可以进一步包括根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置向能量总线提供的能量,设置车辆的再生制动系统的当前所需再生制动转矩。这可以包括将当前所需再生制动转矩设置为等于以下各项中的较小者:(a)最大所需再生制动转矩;和(b)以下转矩的等效转矩(i)能量总线的所需耗用电流,所述耗用电流包括向与能量总线相连通的储能装置(ESS)充电的所需充电电流;减去(ii)能量产生装置向能量总线提供的实在电流。
[0024] 所述方法可以进一步包括将用于向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所需充电电流。
[0025] 所述方法可以进一步包括设定车辆摩擦制动系统的摩擦制动转矩。这可包括将摩擦制动转矩设定为等于当前所需再生制动转矩和总所需制动转矩之间的差值。因此,如果需要,为了提供足够的总制动转矩以提供稳定的及可预测的制动感,可使用摩擦制动来补足再生制动系统。
[0026] 控制优选地包括控制分别来自车辆的能量产生装置和再生制动系统向能量总线上提供的能量,以防止所述提供的能量超过所需提供的总能量。
[0027] 根据本发明的另一方面,提供一种用于向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的装置。所述装置包括根据表示使用者制动启动的制动信号,用于控制由能量产生装置提供给能量总线的能量的处理器电路。
[0028] 所述处理器电路可以被编程或配置用于实行在此所说明的各种方法。
[0029] 根据本发明的另一方面,提供一种包括上述装置的系统,所述系统进一步包括能量产生装置,所述能量产生装置与所述处理器电路和能量总线相连通。
[0030] 所述能量产生装置可以包括车辆的辅助供电单元(APU)。APU可以包括发电机或,例如,可包括燃料电池。
[0031 ] 所述系统可以进一步包括能量总线。
[0032] 所述系统可以进一步包括再生制动系统,所述再生制动系统与所述处理器电路和能量总线相连通。所述处理器电路可用于增加由车辆的再生制动系统向能量总线提供的能量,同时降低由能量产生装置向能量总线提供的能量。
[0033] 所述系统可以进一歩包括与能量总线相连通的储能装置(ESS)。
[0034] 根据本发明的另一方面,提供一种用于向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动设备相连通的能量总线提供能量的装置。所述装置包括用于接收指示使用者制动启动的制动信号的设备,以及根据所述制动信号,用于控制由能量产生装置向能量总线提供的能量的装置。
[0035] 所述装置可以进一歩包括用于实行在此所述的任何功能或方法的装置。上述的装置可以包括前述的装置或可包括用于实行上述功能的附加装置。
[0036] 根据本发明的另一方面,提供ー种包括上述装置的系统,所述系统进ー步包括能量产生装置,用于产生其向能量总线提供的能量,所述能量产生装置与用于降低能量的装置和能量总线相连通。
[0037] 所述能量产生装置可以包括车辆的辅助供电单元(APU)。
[0038] 所述系统可以进一歩包括用于再生地制动所述车辆的再生制动装置,所述再生制动装置与所述能量总线相连通。
[0039] 所述系统可以进一歩包括与能量总线相连、用于存储能量的储能装置(ESS)。
[0040] 根据本发明的另一方面,提供一种电脑可读取的介质,其根据指示使用者制动启动的制动信号,提供用于指示处理器电路控制由能量产生装置向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的代码。
[0041] 根据本发明的另一方面,提供ー种包括代码段的信号,所述代码段用于根据指示使用者制动启动的制动信号,指示处理器电路控制由能量产生装置向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线供给的能量。所述信号可以包含在,如通信介质或载波中。
[0042] 根据本发明的另一方面,提供ー种向混合电动车中的能量总线提供能量的方法。所述方法优选地包括控制分别来自车辆的能量产生装置和再生制动系统向能量总线上提供的能量,以防止所述提供的能量超过所需提供的总能量。
[0043] 控制优选地包括減少由能量产生装置向能量总线提供的能量。
[0044] 更特别地,控制优选地包括降低能量产生装置向能量总线提供的能量,同时增加再生制动系统向能量总线提供的能量。増加能量优选地包括増加由再生制动系统施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩。
[0045] 所述方法可以进一歩包括确定将由再生制动系统施加的最大所需再生制动转矩。倘若如此,控制优选地包括根据最大所需再生制动转矩,设定能量产生装置的所需提供的倉tfi。
[0046] 所述方法可以进一歩包括根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置为能量总线施加的实际能量,设定车辆的再生制动系统的当前所需再生制动转矩。
[0047] 控制优选地包括根据指示使用者制动启动的制动信号,控制由能量产生装置向能量总线提供的能量。
[0048] 根据本发明的另一方面,提供ー种向混合电动车中的能量总线提供能量的装置。所述装置优选地包括处理器电路,其用于控制分别自车辆的能量产生装置和再生制动系统向能量总线上提供的能量,以防止所述提供的能量超过所需提供的总能量。
[0049] 所述处理器电路可以进ー步被编程或配置用于实行在此所说明的各种方法。
[0050] 根据本发明的另一方面,提供ー种向混合电动车中的能量总线提供能量的装置。
[0051] 所述装置包括用于控制自能量产生装置向能量总线上提供的第一能量的第一装置,以及控制自再生制动装置向能量总线上提供的第二能量的第二装置。所述第一和第二装置用于配合控制以防止所提供的能量超过所需提供的总能量。
[0052] 所述装置可以进一歩包括用于实行在此所述的各种功能或方法的设备。上述的装置可以包括前述的装置或可包括用于实行上述功能的附加装置。
[0053] 根据本发明的另一方面,提供一种电脑可读取的介质,其提供代码,所述代码用于指示处理器电路控制分别自混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统向能量总线上提供的能量,以防止所述提供的能量超过所需提供的总能量。
[0054] 根据本发明的另一方面,提供包括代码段的信号,所述代码段用于指示处理器电路控制分别自混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统向能量总线上提供的能量,以阻止所述提供的能量超过所需提供的总能量。所述信号可以包含在,如通信介质或载波中。
[0055] 根据本发明的另ー个方面,提供ー种包含代码工具(code means)的计算机程序,其在处理器电路上运行时,执行此处所述方法的步骤。类似地,根据本发明的另ー个方面,提供一种在承载代码的载体上的计算机程序,其在处理器电路上运行时,执行此处所述方法的步骤。
[0056] 根据以下结合附图进行的对本发明特殊实施例的说明,本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
附图说明
[0057] 在附图中示出了本发明的实施例,
[0058] 图I为根据本发明第一实施例,用于向混合电动车中与能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的装置的框图;
[0059] 图2为根据本发明第二实施例,用于向混合电动车中与能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的装置的局部示意图,其中,为便于说明省略了一些元件和连接;
[0060] 图3为根据本发明第三实施例,用于向混合电动车中与能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的装置的局部示意图,为了便于说明,略去ー些元件和连接;
[0061] 图4为说明图2中所示的混合电动车的处理器电路、能量产生装置、再生制动系统和各种其他元件之间的连通的结构图;
[0062] 图5为说明图2中所示装置的处理器电路的框图;和
[0063] 图6是图5中所示的处理器电路执行的能量供给程序的流程图。
具体实施方式
[0064] 參照附图1,根据本发明第一实施例的装置通常由20示出。在本实施例中,所述装置用于为与混合电动车(未示出)中的能量产生装置24和再生制动系统26相连通的能量总线22提供能量的装置。所述装置20包括处理器电路28,其被配置为根据指示使用者制动启动的制动信号30,用于控制由能量产生装置24向能量总线22提供的能量。
[0065] 在本实施例中,所述处理器电路28用于分别控制能量产生装置24和再生制动系统26向能量总线22提供的能量,以防止提供的能量超过所需提供的总能量。
[0066] 參照图2,根据本发明的第二实施例的系统通常由38示出。在本实施例中,所述系统38包括用于为能量总线42提供能量的装置40,所述能量总线42在混合电动车中与通常以44示出的能量产生装置和通常以46示出的再生制动系统相连通。在本实施例中,所述装置40包括根据指示使用者制动启动的制动信号52,用于控制由能量产生装置44向能量总线42提供的能量的处理器电路50。在本实施例中,所述处理器电路50也用于分别控制能量产生装置44和再生制动系统46向能量总线提供的能量,以防止提供的能量超过所需提供的总能量。
[0067] 在本实施例中,所述混合电动车48包括一种串联混合电动车。所述再生制动系统46与所述处理器电路50和所述能量总线42相连通。更具体地,在该实施例中,所述再生制动系统46包括第一和第二牵弓I式电机54和56,且每个牵弓I式电机均与所述能量总线42相连通。所述牵引式电机54和56与各自的驱动轮58和60相接合,并用于根据由牵引式电机54和56从能量总线42收到的电能,通过对驱动轮58和60施加转矩驱动车辆48或使车辆48加速。相反地,在再生制动期间,所述牵引式电机起到由驱动轮驱动的发电机的作用,因此有效地将车辆的动能转化成提供给能量总线的电能。在本实施例中,所述牵引式电机54和56包括由美国科罗拉多州的Golden Unique Mobility公司制造的牵引式电机。或者,可用其他类型的牵弓I式电机进行替换。
[0068] 在本实施例中,为了说明,所述再生制动系统46的牵引式电机54和56仅以与驱动轮58和60相接合的方式被示出和描述,所述驱动轮在该实施例中是所述混合电动车48的前轮。当然,可选地,上述牵引式电机可设置为与车辆的所有车轮相连接,从而提供全轮驱动和自车辆的所有车轮恢复的再生制动能量。可选地,如果需要,可以为车辆的每个车轴而不是为每个车轮设置上述单个的牵引式电机。一般而言,如果需要,可用其他类型的动カ装置和再生制动系统予以替换。
[0069] 在该实施例中,有两个能源可用于通过能量总线42为牵引式电机54和56提供电能,也就是,能量产生装置44和储能装置(ESS) 62。
[0070] 參照图2,在本实施例中,能量产生装置44与处理器电路50和能量总线42相连通。在本实施例中,所述能量产生装置44包括车辆的辅助供电单元64(APU)。更具体地,在本实施例中,所述APU64包括与原动机68相连的发电机66。所述原动机68为发电机66提供机械能,发电机将上述能量转化成电能,进而将其提供给能量总线42。因此,在本实施例中,所述处理器电路50用于通过控制由车辆48的APU64提供的能量,或更具体地,通过控制发电机66向能量总线提供的电流,来控制能量产生装置向能量总线提供的能量。
[0071] 在该实施例中,所述原动机68包括内燃机。可选地,所述发电机66可以与其他类型的原动机相连接。例如,所述发电机66可以与涡轮相连接。
[0072] 參照图3,可选地,所述辅助供电单元64可以包括其他产生能量的装置。例如,在图3所示的可选实施例中,所述辅助供电单元包括ー种燃料电池69,并且所述处理器电路50用于通过控制所述燃料电池69向能量总线42提供的电流,来控制能量产生装置44提供的能量。
[0073] 再參考图2,在该实施例中,所述储能系统62与处理器电路50和能量总线42相连通。本实施例的储能系统62可用于为能量总线42提供电能,后者随后可将此能量提供给牵引式电机54以使车辆48加速。相反地,当在能量总线42上存在多余的电能时,所述储能系统62接收和存储上述多余能量以备用,其中所述多余的电能可能由辅助供电单元64供给的多余能量和/或再生制动系统46供给的再生制动能量所引起。为了实现该目的,在本实施例中,所述储能系统62包括至少ー个电池,如附图标记70处所示。所述ESS 62进ー步包括用于监视和调节电池70的充电状态、温度和其他物理性能的ESS控制器72。
[0074] 在本实施例中,所述能量总线42包括直流电电カ总线。更具体地,在该实施例中,所述能量总线包括标定用于高电压、大电流应用的电线。例如,在本实施例中,能量总线的电线包括标定用于300安培连续直流电的电线。
[0075] 在该实施例中,所述能量产生装置44、再生制动系统46、所述储能系统62和多个其他的高压负载,如附图标记74所示,被电并联地连接到所述能量总线42。
[0076] 其他负载74可以包括需要高压电源的车辆48的其他设备,如动カ转向系统和加热系统。在该实施例中,其他负载74进ー步包括降压变压器76,其用于提供ー种低压电源78以便车辆48的其他低压设备使用,如摩擦制动系统80,制动踏板传感器82和速度计84。
[0077] 在该实施例中,所述摩擦制动系统80包括常规的摩擦制动系统,如液压轮盘或鼓式制动器系统。可选地,也可替换使用其他类型的摩擦制动系统。可选地,如果需要,可以省略所述摩擦制动系统,可是,由于安全原因,強烈要求优选设置摩擦制动系统。例如,可能有这样的情况,其中车辆48的使用者希望或需要使用比再生制动系统46所提供的制动转矩更大的制动转矩进行减速。另外,由于使用者所需的制动转矩不是影响本实施例的处理器电路50控制已施加的再生制动转矩方式的唯一因素,所以这进ー步从安全的角度出发,要求提供摩擦制动系统,以确保总能提供所需的制动转矩。摩擦制动还可补足再生制动系统46,以提供和保持更可预测和一致的制动感(brake feel)。尽管图2中所示的摩擦制动系统80为了说明的目的与単一的车轮相连接,但优选为车辆48的所有车轮设置摩擦制动元件。
[0078] 參照图4,在该实施例中,所述处理器电路50与通常由90示出的通信网络相连通。更具体地,在该实施例中,所述通信网络90包括双线控制器局域网(CAN),其使用CAN协议,以便从混合电动车48的各种设备接收通信信号井向其传送控制信号。当然,也可用其他类型的通信网络进行替换。
[0079] 更具体地,參照图2和4,在本实施例中,所述处理器电路50经由网络90,通过其控制/通信端ロ 94与辅助供电单元64相连通。所述处理器电路还与用于从中接收电流检测信号的第一电流传感器96相连通。更具体地,第一电流传感器96测量辅助供电单元64向能量总线42提供的电流,并将表征电流测量的信号传送到网络90以便被处理器电路50所接收。
[0080] 类似地,在本实施例中,所述处理器电路50还与电压传感器97相连通以便从中接收电压检测信号。更具体地,所述电压传感器97測量能量总线42上的电压,并将表征电压测量的信号传送至网络90以便由所述处理器电路所接收。
[0081 ] 在本实施例中,所述处理器电路50进ー步经由网络90,通过其通信接ロ 98与储能系统62相连通。
[0082] 类似地,在本实施例中,所述处理器电路50经由网络90,通过其控制/通信接ロ100与再生制动系统46相连通。
[0083] 而且,在该实施例中,所述处理器电路50经过网络90,通过其至少ー个通信接ロ102与包含变压器76的另一高压负载74相连通。所述处理器电路50还与第二电流传感器104相连通,所述第二电流传感器测量由另一高压负载74从能量总线42提取的总电流,并将表示该提取电流测量的信号传送至网络90以便被处理器电路50所接收。
[0084] 类似地,在该实施例中,所述处理器电路50通过网络90与车辆48的多个低压设备相连通。更特别地,在该实施例中,所述处理器电路50通过其控制接ロ 106与摩擦制动系统80相连通,通过其通信接ロ 105与制动踏板传感器82相连通,以及通过其通信接ロ 108与速度计84相连通。
[0085] 在本实施例中,所述处理器电路50进ー步经过网络90,通过其通信接ロ 112与充电策略选择器110相连通。所述充电策略选择器110选择特定的用于为储能系统62充电的策略或方法。例如,上述可选择的策略可以包括“快速”充电,也称作“机会”充电,其中尽可能多的电流被用于为储能系统充电,仅受储能系统可接受的最大容许的充电电流的支配。上述的策略用于最小化辅助供电单元的瞬变现象。可选地,进ー步的充电策略可以包括“浮动”充电,借此根据由储能系统62的单独控制器所确定的储能系统充电轮廓电流电平,以不同的电平(典型地小于最大可能允许的充电电平)为所述储能系统62充电。在该实施例中,所述充电策略选择器110包括可由车辆48的使用者启动的开关,以便将分别表示“快速”充电或“浮动”充电选择的信号传送至通信网络90。可选地,如果需要,可自动地确定充电策略的选择。
[0086] 如果需要,所述处理器电路50可进ー步地通过所述通信网络90或其他的端ロ与车辆48的其他附加设备相连通。
[0087] 參照图5,所述处理器电路通常以50示出。在该实施例中,所述处理器电路50包括微处理器120。可选地,其他类型的处理器电路可以替换所述微处理器120。一般而言,在本说明书中,术语“处理器电路”倾向于广泛地包含能够实行此处说明的功能或等效功能的任何类型的电路、设备或电路和/或设备的组合,其(无限制地)包括其他类型的微处理器,微控制器,其他的集成电路,其他类型的电路或电路组合,逻辑门或门阵列,或任何类型的可编程装置,如単一或与位于相同位置或彼此远离的其他上述电路或装置相连。根据说明书的说明,其他类型的处理器电路对于本领域普通技术人员而言是显而易见的,并且任何这样的其他类型的处理器电路的置換被认为是不脱离所附权利要求限定的本发明的范围。
[0088] 在本实施例中,所述微处理器120与多个储存装置相连通,其包括非易失性存储器122、随机存储器(RAM) 124和介质接ロ 126。
[0089] 在该实施例中,所述非易失性存储器122被用于存储可由微处理器120运行的各种程序,其包括能量供给例行程序。因此,根据以下所述的结合能量供给程序128的更详细的说明,在该实施例中,所述非易失性存储器122起到可提供代码的电脑可读取介质的作用,所述代码根据指示使用者制动启动的制动信号52,提供用于指示处理器电路50控制由能量产生装置44向能量总线42提供的能量的代码,并且类似地,可起到提供代码的电脑可读取介质的作用,其中所述代码用于指示处理器电路分别控制自能量产生装置和再生制动系统提供到能量总线上的能量,以阻止所述能量提供超过所需提供的总能量。在本实施例中,所述非易失性存储器122配合微处理器120产生信号123,其包括用于指示处理器电路50执行能量供给程序128的功能的代码段。当然,可选地,能使用其他产生上述信号的方法进行替换。在该实施例中,所述非易失性存储器122包括一种可擦除的、反复可写的电脑可读取介质,如电可擦除的可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。可选地,其他类型的电脑可读取介质可代替非易失性存储器122,如能够插入到介质接ロ 126的可移动介质。
[0090] 在本实施例中,所述非易失性存储器122也存储多个由微处理器用来执行能量供给程序128的查找映像(look-up map),其包括一所需的制动转矩查找映像130,最大可用的再生制动转矩查找映像132,最大充电电流查找映像133,和第一和第二牵引式电机效率查找映像134和135。在本实施例中,所需制动转矩查找映像130包括用于车辆速度、制动踏板的位置和所需的制动转矩的字段,并因此允许快速输出与车辆速度和制动踏板位置输入变量对应的一所需的制动转矩。如果需要,进ー步可提供输入变量字段,如制动踏板位置变化率字段。类似地,在本实施例中,最大可用的再生制动转矩查找映像132包括,牵引式电机转速、牵引式电机温度和最大可用的再生制动转矩,并因此允许快速输出与牵引式电机转速和温度输入变量对应的最大可用的再生制动转矩。还是在该实施例中,所述最大充电电流查找映像133包括充电状态、温度和最大可容许的充电电流字段,以允许根据在前的输入变量快速地确定后者。在本实施例中,第一牵引式电机效率查找映像134包括,牵引式电机转矩、牵引式电机转速和牵引式电机功率的字段,以允许根据在前的两个输入变量快速地确定后者。类似地,在本实施例中,第二牵引式电机效率查找映像135包括,牵引式电机产生的电力、牵引式电机转速和牵引式电机功率的字段,以允许根据在前的两个输入变量快速地识别后者。
[0091] 应当理解,所需制动转矩查找映像130、最大可用的再生制动转矩查找映像132、最大充电电流查找映像133和功率查找映像134和135的特定内容,取决于查找映像所涉及的特定车辆的性质。在该实施例中,最大可用的再生制动转矩查找映像132以及功率查找映像134和135由牵引式电机54和56的制造厂所提供,在本实施例中,所述的制造厂为美国科罗拉多州的Golden Unique Mobility公司。一般而言,对与特定车对应辆的各种查找映像的特定内容的识别,都完全在本领域普通技术人员的能力范围内。
[0092] 在该实施例中,所述能量供给程序128编程或配置微处理器120以限定RAM124中的各种寄存器,其包括以下:车辆速度寄存器136 ;制动踏板传感器寄存器138 ;总的所需制动转矩寄存器140 ;牵引式电机特性寄存器142 ;储能系统性能寄存器143 ;最大可用的再生制动转矩寄存器144 ;最大可容许的充电电流寄存器146 ;储能系统定值寄存器148 ;充电策略标记寄存器150 ;所需的充电电流寄存器152 ;其他的负载寄存器153 ;能量总线电压寄存器154 ;牵引式电机功率寄存器155 ;包括转矩子字段157的所需耗用电流寄存器156 ;包括电流子字段159的最大所需再生制动转矩寄存器158 ;所需的APU功率输出寄存器160 ;实际的APU功率输出寄存器162 ;当前所需再生制动转矩寄存器164 ;和摩擦制动转矩寄存器166。这些寄存器及其各自的内容将在以下能量供给程序128的上下文中进ー步详细说明。
[0093] 在该实施例中,所述介质接ロ 126包括激光唱片读取器,其使用激光来从盘170读取信息,所述盘例如可以包括DVD或CD格式化盘。可选地,或另外地,所述介质接ロ 126例如可以包括从软盘172接收信息的软盘驱动。可选地,任何其他类型的电脑可读取介质可用来替换所述磁盘170或软盘172,并且可用适当的相应的介质读取器来替换所述介质接ロ 126。上述的电脑可读取介质,除非易失性存储器122外可替换地使用,以便提供或更新各种程序和/或存储在非易失性存储器122中的查找映像。
[0094] 參照图4和5,在本实施例中,所述微处理器120进ー步与输入接ロ 180和输出接ロ 182相连通,所述接ロ分别用于接收车辆48的各种设备的通信信号井向上述设备传送控制信号。为了实现该的,在本实施例中,所述输入和输出接ロ 180和182与图4中所示的通信网络90相连通。所述输入接ロ 180和输出接ロ 182可以包括单独的接ロ,如图5中所示的接ロ,或可选地,可以包括单ー的输入/输出(“I/O”)接ロ。
[0095] 在本实施例中,所述输入接ロ 180从所述通信网络90接收来自各种设备的信号,所述设备(或其各自的接ロ)在此与通信网络相连,所述信号包括来自第一电流传感器96、辅助供电单元64、第二电流传感器104、制动踏板传感器82、储能系统62、再生制动系统46、速度计84和充电策略选择器110的信号。上述的信号被中继传送至微处理器120。
[0096] 在该实施例中,所述输出接ロ 182通过通信网络90,将微处理器120的控制信号分别传送至辅助供电单元64、再生制动系统46、摩擦制动系统80和储能系统62的接ロ 94、100、106 和 98。
[0097] 參照图5,在本实施例中,所述微处理器120进ー步与外部通信接ロ 184相连通。所述外部通信接ロ 184可用于使微处理器120和混合电动车48外部设备相连通,并可包括用干与网络,如因特网相连通的无线通讯接ロ。如果需要,所述外部通信接ロ 184可用于使外部控制设备向微处理器120传送控制信号,以使其改变或更新存储在非易失性存储器122的程序和查找映像。类似地,所述外部通信接ロ 184可用于使外部控制设备向处理器电路传送如信号123的控制信号,所述信号包括用于指示处理器电路执行与能量供给程序128的功能的类似功能,或如果需要,执行其他功能的代码段。
[0098] 參照图4、5和6,在图6中通常以128表示能量供给程序。通常,所述能量供给程序128根据指示使用者制动启动的制动信号52,编程或配置处理器电路50以便控制能量产生装置44向能量总线42提供的能量。本实施例的能量供给程序128还配置处理器电路50以分别控制自能量产生装置44和再生制动系统46提供到能量总线42上的能量,以便防止所述提供的能量超过所需提供的总能量。
[0099] 參照图2、4、5和6,所述能量供给程序128开始于代码的第一程序块200,其指示处理器电路50接收指示使用者制动启动的制动信号。更特别地,程序块200指示处理器电路监视通过通信网络90从制动踏板传感器82收到的制动信号52,以便确定制动信号是否指示车辆制动踏板82的使用者的启动行为,其中所述制动踏板传感器82与车辆的制动踏板相连。通过本说明书的说明,监视上述信号并确定是否已发生制动启动的各种方法对于本领域普通技术人员来讲是显而易见的。例如,在本实施例中,所述制动踏板传感器82产生表示车辆48的制动踏板的位置的信号,并且程序块200指示处理器电路周期性地从制动踏板传感器82接收上述信号,并将根据当前通过网络90从制动踏板传感器82接收到的信号产生的当前制动踏板位置值,以及根据在确定之前最近的制动踏板位置时从制动踏板传感器82接收的信号而产生的在先制动踏板位置值,保存在制动踏板传感器寄存器138中。如果存储在制动踏板传感器寄存器138中的当前和在先的制动踏板位置值都等于零,由于使用者不会在当前压下制动踏板,因此不需要执行其余的能量供给程序128,并且在总的所需制动转矩为零的情况下,能量供给程序128至少已经执行一次,允许再生和摩擦制动均复位为零。相反地,如果当前制动踏板位置值和在先的制动踏板位置值中的至少ー个不等于零,那么程序块200引导处理器电路50通过执行其余的能量供给程序128来根据来自制动踏板传感器82的信号,且在这方面,处理器电路被指向下述的程序块210。可选地,可以替换使用确定制动信号是否已被接收的其他方法。
[0100] 在本实施例中,程序块210指示处理器电路50根据从制动踏板监测器82接收的制动信号52,确定所需的总的制动转矩。为了实现该目的,程序块210指示所述处理器电路通过网络90接收来自速度计84的表示车辆当前速度的信号,并将表示所述当前车辆速度的数值存储在RAM124的车辆速度寄存器136中。程序块210进而指示处理器电路使用存储在车辆速度寄存器136中的当前车辆速度值,以及存储在制动踏板传感器寄存器138中的当前制动踏板位置值,以便定位和寻址存储在非易失性存储器122中的所需制动转矩查找映像130的相应记录。当定位所需制动转矩查找映像中的相应记录时,程序块210指示所述处理器电路将总的所需制动转矩的记录字段(未示出)的内容,复制到RAM 124的总的所需制动转矩寄存器140中。当然,可选地,可用根据制动信号确定总的所需制动转矩的其他方法来替换。例如,如果需要,存储在制动踏板传感器寄存器138中的当前和在先制动踏板的位置值,可用于计算制动踏板位置的变化率,其表示使用者压下制动踏板的速度,该变化率的数值可用作访问所需制动转矩查找映像130的附加变量,以便有效地提供制动辅助功能,并根据使用者对踏板进行的更快或更急迫的动作,提供更大的制动转矩。或根据另ー个实例,所需制动转矩可用预定公式予以计算。
[0101] 參照图2、4、5和6,程序块220进而指示所述处理器电路50确定最大可用的再生制动转矩,其可由车辆48的再生制动系统46立刻提供。在此方面,參看图2,应当理解,如果车辆48处于行进中并且牵引式电机54和56停止从能量总线42提取能量以转动驱动轮58和60,同时保持与驱动轮相接合,车辆48的前冲カ使得驱动轮58和60继续旋转,进而迫使牵引式电机54和56旋转。因此,所述牵引式电机起到由驱动轮驱动的发电机的作用,通过将车辆的动能转化成电能而为能量总线42提供能量。程序块220指示所述处理器电路50确定最大再生制动转矩,使得牵引式电机54和56能够立刻用于驱动车轮58和60以便使车辆48減速。为了实现该目的,程序块220指示处理器电路通过通信接ロ 100和网络90,接收来自再生制动系统46的信号,所述信号表示牵引式电机54和56的当前转速和温度,并将这些数值存储在RAM124的牵引式电机性能寄存器142中。因此,程序块220指示处理器电路使用这些转速和温度数值,来定位和访问非易失性存储器122中的最大可用再生制动转矩查找映像132里的相应记录。当定位上述的记录时,程序块220指示所述处理器电路将查找映像132的最大可用再生制动转矩的可寻址记录域(未示出)的内容,复制到RAM124的最大可用再生制动转矩寄存器144中。
[0102] 然后,程序块230指示处理器电路50确定用于为车辆48的储能装置62充电所需的充电电流。在本实施例中,确定所需的充电电流的方式依赖于是否充电策略选择器110指示"快速"(或"机会")充电策略,或是否其指示"浮动"充电策略。在此方面,程序块230指示所述处理器电路通过网络90接收来自充电策略选择器110的信号,并将相应的数值存储在充电策略标记寄存器150中,表示快速或浮动充电策略。
[0103] 如果充电策略标记寄存器150内容被有效设置来指示快速充电,则程序块230指示处理器电路将用于为储能装置62充电的最大可容许的充电电流标识为所需的充电电流。为了实现该目的,程序块230指示处理器电路50通过其接ロ 98和网络90接收来自ESS62的信号,所述信号指示由ESS控制器72计算的最大可容许的充电电流值,并进ー步指示处理器电路将该数值存储在最大可容许的充电电流寄存器146中。在此方面,在本实施例中,ESS控制器72监视至少ー个电池70的充电状态和温度,对应于此,计算出可用于至少ー个电池70而不超出预定最大电池电压的最大可容许的充电电流,并将表示该最大可容许的充电电流的信号传送到网络90以便被处理器电路50所接收。可选地,如果需要,最大可容许的充电电流可由处理器电路50予以计算,例如,通过接收表示至少ー个电池70的充电状态和温度的信号,以及将上述的数值存储在ESS特性寄存器143,进而使用该数值来定位和寻址最大充电电流查找映像133中的相应记录,并将已访问记录的最大可容许充电电流字段(未示出),复制到最大可容许充电电流寄存器146和所需的充电电流寄存器152中。作为进ー步可选的,如果需要,可实现控制回路以对最大可容许的充电电流进行修正。例如,一旦最大可容许的充电电流已经在程序块230中由处理器电路50或ESS控制器72初始确定,并作为下面说明的程序块260和270执行的结果已经实际地被施加到ESS62,可在最大可容许的充电电流正被使用的同时由ESS控制器72测量电池电压,并且如果电池电压小于已知的最大电池电压,那么可增大最大可容许的充电电流直到所述电池电压与最大电池电压相等。不管如何获得最大可容许的充电电流寄存器146的内容,如果所述充电策略标记寄存器150的内容被有效地设置以指示快速充电,则程序块230指示处理器电路50将最大可容许的充电电流寄存器146的内容复制到所需的充电电流寄存器152。
[0104] 可选地,如果充电策略标记寄存器150的内容不能指示浮动充电策略,则程序块230指示处理器电路50确定向ESS62充电所需的充电电流,其方式是通过经由其通信接ロ98和网络90接收来自储能装置62的信号,其中所述信号表示已经由ESS控制器72确定的所需ESS充电设定值。根据此表示ESS充电设定值的信号,程序块230指示处理器电路在ESS定值寄存器148中存储相应的数值。然后,程序块230指示所述处理器电路将ESS定值寄存器148的内容复制到所需的充电电流寄存器152。
[0105] 因此,程序块240指示处理器电路50确定来自能量总线42的所需耗用电流。在本实施例中,所需耗用电流表示在再生制动进行的同时将要从能量总线42提取的总电流。因此,在本实施例中,所需耗用电流包括用于为储能装置62充电的所需的充电电流,其被存储在RAM124的所需的充电电流寄存器152中。在本实施例中,所需耗用电流进一歩包括由其他包括变压器76的高压负载74所提取的任意电流。为了确定所需耗用电流,在本实施例中,程序块240指示处理器电路50通过网络90接收来自第二电流传感器104的信号,其表示在被第二电流传感器104測量吋,由另外的高压负荷74正在汲取的电流。程序块240指示所述处理器电路将表示所述测量的汲取电流的值存储RAM124的另外负载寄存器153中。程序块240进而指示处理器増加所需的充电电流寄存器152和其他负载寄存器153的内容,并将所产生的总和存储在所需的耗用电流寄存器156中。
[0106] 进而,程序块250指示所述处理器电路50根据总的所需制动转矩和最大可用的再生制动转矩,确定最大所需的再生制动转矩。在这方面,在本实施例中,为了防止能量总线42上潜在地可能毁坏储能装置62或一个或多个其他高压负载74的电压和电流峰值,需要控制再生制动系统46和能量产生装置44各自提供的能量,以便阻止他们各自提供的能量超过总所需提供的能量。在本实施例中,总所需提供的能量等于存储在所需耗用电流寄存器156中的所需耗用电流值。为了控制这些能量分配,如下更详细地说明,将确定最大所需再生制动转矩值以及确定能量产生装置的相应所需输出值。随后,尽可能快地将实际的再生制动转矩(通过增加设定值或当前所需再生制动转矩)増加到最大所需再生制动转矩,同时防止能量产生装置和再生制动系统提供的能量超过总的所需提供的能量。
[0107] 在本实施例中,为了确定最大所需再生制动转矩,程序块250首先指示处理器电路50计算存储在所需耗用电流寄存器156中的所需耗用电流值的等效转矩。为了计算等效转矩,程序块250首先指示处理器电路通过网络90,接收来自再生制动系统46的信号,所述信号表示牵引式电机54和56的转速R,并将该值存储在牵引式电机性能寄存器142中。随后,程序块250指示处理器电路通过网络90接收来自电压传感器97的信号,所述信号表示能量总线42上当前电压V的測量,并将表示当前能量总线电压V的数值存储在能量总线电压寄存器154中。进而,程序块250指示处理器电路将存储在能量总线电压寄存器154中的电压值和存储在所需耗用电流寄存器156中的数值相乗,以便产生相应的效率值P。进而,所述处理器电路被指示使用该效率值P和存储在牵引式电机性能寄存器142中的牵引式电机转速值,以定位和寻址第二牵引式电机效率查找映像135中相应的记录。在定位所述相应的记录时,程序块250指示所述处理器电路将效率值E复制到RAM124中的牵引式电机效率寄存器155中,所述效率值E存储在效率查找映像中已寻址的记录的效率字段(未示出)中。然后,程序块250指示所述处理器电路按照下式计算所需耗用电流的等效转矩:
[0108] T = VI/RE
[0109]其中:
[0110] T =所需耗用电流的等效转矩;
[0111] V =能量总线42上当前的DC电压,其被存储在能量总线电压寄存器154中;
[0112] I =所需耗用电流,其被存储在所需耗用电流寄存器156中;
[0113] R =牵引式电机的转速,其被存储在牵引式电机性能寄存器142中;以及
[0114] E =存储在牵引式电机效率寄存器155中的牵引式电机效率值。
[0115] 程序块250指示所述处理器电路将计算出的等效转矩存储在所需耗用电流寄存器156的转矩子字段157中。
[0116] 进而,程序块250指示所述处理器电路50通过将最大所需再生制动转矩寄存器158中的内容设定为等于下列各项中的较小者来确定最大所需再生制动转矩:存储在所需总的制动转矩寄存器140中的所需总的制动转矩值;存储在最大可用再生制动转矩寄存器144中的最大可用再生制动转矩值;以及存储在所需耗用电流寄存器156的转矩子字段157中的所需耗用电流的等效转矩。因此,最大所需再生制动转矩既不允许超过所需耗用电流的等效转矩,也不允许超过总的所需制动转矩或最大可用的再生制动转矩。
[0117] 随后,程序块260指示所述处理器电路50根据上述在程序块250所确定的最大所需再生制动转矩,设定能量产生装置44的所需功率输出。更具体地,程序块260配置所述处理器电路,使其通过设置车辆48的辅助供电单元64的所需电流电平,来设定所需的功率输出。
[0118] 在此方面,在本实施例中,如所注意到的,希望防止再生制动系统46和能量产生装置44提供的能量超过所需提供的总能量,其在本实施例中为所需耗用电流寄存器156的内容。如果这需要降低由能量产生装置44或再生制动系统46所提供的能量,那么优选地減少由能量产生装置44提供的能量,同时允许再生制动系统46为能量总线42提供最大所需再生制动电流。可是,相反地,如果能量产生装置和再生制动系统提供的能量总和不超过所需提供的总能量,则不必減少能量产生装置的输出。
[0119] 另外,在本实施例中,当能量供给程序128首先根据程序块200所检测到的新的制动信号予以运行时,在再生制动系统46首次开始向能量总线提供能量之前,所需事先主动地控制由能量发生设备44为能量总线42提供的能量,以便事先主动地防止能量总线上的总能量超过总的所需能量分配,与常规的反作用系统形成对比,所述常规反作用系统典型地直到已经出现过压情况之后才起作用。因此,在本实施例中,在能量供给程序128的第一次执行中,程序块260使得处理器电路50在不迟于车辆48的再生制动系统46开始为能量总线提供能量的时刻,开始对能量产生装置44所提供的能量进行控制。更具体地,在本实施例中,程序块260的第一次执行使得处理器电路在能量产生装置开始向能量总线提供再生制动能量之前开始控制由能量产生装置提供的此能量,因为在本实施例中,后者直到第一次执行程序块270 (在下文予以说明)时才发生。
[0120] 鉴于上述说明,在本实施例中,为了设定能量产生装置44的所需功率输出,程序块260首先指示处理器电路50通过其通信接ロ 94和网络90,接收来自辅助供电单元64的信号,所述信号表示辅助供电单元64当前所需的电流电平。更具体地,在本实施例中,当前所需的电流电平包括已经由一単独的能量管理控制器(未示出,不是本发明的一部分)建立的APU定值。可选地,如果需要,上述信号可以是通过所述网络90来自所述能量管理控制器的信号。程序块260指示所述处理器电路将对应于已接收的信号的数值存储在所需的APU功率输出寄存器160中。
[0121] 进而,程序块260指示所述处理器电路50计算存储在最大所需再生制动转矩寄存器158中的最大所需再生制动转矩值的电流当量。
[0122] 为了计算所述电流当量,可以回想在上述程序块250处,所述处理器电路被指示通过网络90接收来自再生制动系统46的信号,所述信号表示牵引式电机54和56的转速R(以每秒弧度为单位),并将该数值存储在牵引式电机性能寄存器142中,同样地,所述处理器电路被指示通过网络90接收来自电压传感器97的信号,所述信号表示能量总线42上的当前电压V的測量,并将表示当前能量总线电压V的数值存储在能量总线电压寄存器154中。由于在程序块250和程序块260执行之间经过的时间是可以忽略不计的,所以数值R和V通常延续至足够的精确,而不需要重复测量这些数值。当然,可选地,如果需要,这些数值可以被重复测量以及存储程序块260中。因此,程序块260指示所述处理器电路使用存储在最大所需再生制动转矩寄存器158中的最大所需再生制动转矩值T,以及存储在牵引式电机性能寄存器142中的牵引式电机转速R,以定位和访问第一牵引式电机效率查寻影像134中的相应记录。当定位相应记录时,程序块260指示处理器电路将存储在效率查寻影像里的已访问记录的效率字段(未示出)中的效率值E,复制到RAM124中的牵引式电机效率寄存器155中。程序块260随后指示处理器电路按照下式计算最大所需再生制动转矩的电流当量:
[0123] I= T RE/V
[0124]其中:
[0125] I =最大所需再生制动转矩的电流当量;
[0126] T =存储在最大所需再生制动转矩寄存器158中的最大所需再生制动转矩值;
[0127] R =存储在牵引式电机性能寄存器142中的牵引式电机的转速;
[0128] E =存储在牵引式电机功率寄存器155中的牵引式电机的效率值;以及
[0129] V =能量总线42上的当前DC电压,其存储在能量总线电压寄存器154中。
[0130] 程序块260指示所述处理器电路50将计算出的电流当量I存储在最大所需再生制动转矩寄存器158的电流子字段159中。
[0131] 进而,程序块260指示所述处理器电路50将辅助供电单元64的所需电流电平设定为等干与以下各项中的较小者=APU的当前所需电流电平,其存储在所需APU功率输出寄存器160中;和存储在所需耗用电流寄存器156中的所需耗用电流值减去存储在电流子字段159中的最大所需再生制动转矩的电流当量。程序块260指示所述处理器电路将该新的所需电流电平存储在所需的APU功率输出寄存器160中,并通过网络90将控制信号传送至辅助供电单元64的接ロ 94,以便为所述辅助供电单元64指定新的所需电流电平或电流设定值。在本实施例中,所述辅助供电单元的接ロ 94包括控制器(未示出),其接收来自指定电流设定值的处理器电路的这些信号,监视辅助供电单元的实际输出电流以及调整APU的实际输出电流,以便使其符合指定的电流设定值。因此,应当理解,如果在程序块260执行之前,APU的当前所需的电流设定值或电流电平加上最大所需再生制动转矩的电流当量将超过所需提供的总能量(在本实施例中,为所需耗用电流寄存器156中的内容),那么,程序块260的效果是使处理器电路通过减少APU的所需电流电平,降低能量产生装置向能量总线提供的能量,以便为能量总线42上的最大所需再生制动转矩的全电流当量腾出空间,而使得总能量不超过能量总线的所需耗用电流。可是,相反地,如果在程序块260执行之前,APU的当前所需电流电平或定值加上最大所需再生制动转矩的电流当量,没有超过所需提供的总能量,那么APU的所需电流电平或电流设定值未被有效地改变。
[0132] 进而,程序块270根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置44向能量总线42提供的能量,指示所述处理器电路50设置车辆48的再生制动系统46的当前所需再生制动转矩。在此方面,可以理解,如果辅助供电单元64的所需电流电平在程序块260处被減少,那么当辅助供电单元的输出从之前的电平降至如处理器电路在程序块260确定的新的所需电流电平时,将存在ー个微小的延迟。在该延迟时间期间,不所需将当前所需的再生制动转矩设置得和最大所需再生制动转矩相等,因为这可能在所述延迟时间期间导致能量总线42上的电压峰值和电流峰值超过所需耗用电流,在所述延迟时间期间辅助供电单元还没有将其输出降至所需的电平。为了防止上述峰值产生以及可能损坏储能装置62和其他的高压负载74,程序块270有效地设置所述处理器电路50,以便增加再生制动系统46向能量总线42提供的能量,同时降低能量产生装置44向能量总线提供的能量(当所述处理器电路在上述程序块260处设置APU64的当前所需的电流电平时,所述后者的減少开始并延续通过所述延迟,且在在所述延迟期间,所述APU将其输出降至该新的所需电流电平。更具体地,在本实施例中,程序块270指示所述处理器电路通过增加再生制动系统46所施加的再生制动转矩来増加上述电能,直到获得所需的再生制动转矩,也就是最大所需再生制动转矩。
[0133] 为了实现该目的,在本实施例中,程序块270根据最大所需再生制动转矩和辅助供电单元64向能量总线42当前实际提供的能量,指示所述处理器电路50设定当前所需的再生制动转矩。更具体地,程序块270指示所述处理器电路通过网络90接收来自第一电流传感器96的信号,所述信号表示辅助供电单元64向能量总线42当前提供的实际电流。进而,程序块270指示所述处理器电路将表示该实际APU电流的数值存储在APU功率输出寄存器162中。随后,程序块270指示所述处理器电路50将当前所需再生制动转矩设定为等于以下各项中的较小者:存储在最大所需再生制动转矩寄存器158中的最大所需再生制动转矩值;和存储在所需耗用电流寄存器156中的所需耗用电流值的等效转矩,所述等效转矩减去能量产生装置向能量总线提供的并存储在现有的APU功率输出寄存器162中的实际电流。此所需耗用电流和APU供给的实在电流之间差值的等效转矩,以类似于和程序块250相关的上述方式予以计算。在本实施例中,程序块270处的当前所需再生制动转矩的这种计算受到进ー步的限制,即当前所需再生制动转矩不能小于零(例如,这可能在APU向能量总线提供的实在电流已经超过所需耗用电流的情况中发生)。程序块270指示所述处理器电路将当前所需再生制动转矩值存储在当前的所需再生制动转矩寄存器164中。程序块270进ー步指示所述处理器电路通过网络90将控制信号传送到再生制动系统46的接ロ 100,以便让牵引式电机54和56使用驱动轮58和60的再生制动转矩,所述再生制动转矩等于当前所需再生制动转矩寄存器164中所指定的转矩值。在本实施例中,所述再生制动系统的接ロ 100包括牵引式电机(未示出),其接收来自指定当前所需再生制动转矩的处理器电路的这些信号,监视牵引式电机当前施加的制动转矩,并调整牵引式电机所施加的制动转矩以使其符合指定的当前所需再生制动转矩。
[0134] 应当理解,程序块260和270有效地指示处理器电路50降低能量产生装置44向能量总线42提供的能量,同时增加再生制动系统46向能量总线提供的能量。程序块270有效地设置所述处理器电路以使其増加由再生制动系统46施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩,也就是最大所需的再生制动转矩寄存器158中的内容,同时将辅助供电单元64提供的功率降低至程序块260处所确定的新的输出电平。
[0135] 进而,程序块280指示处理器电路50设定车辆48的摩擦制动系统80的摩擦制动转矩。更具体地,程序块280指示处理器电路将摩擦制动转矩设定为等于当前所需再生制动转矩和总所需制动转矩之间的差值。为了实现该目的,程序块280指示所述处理器电路从总的所需制动转矩寄存器140的内容中减除当前所需再生制动转矩寄存器164的内容,并将所产生的差值存储在摩擦制动转矩寄存器166中。如果所产生的摩擦制动转矩值大于零,那么程序块280指示所述处理器电路通过网络90将控制信号传送至摩擦制动系统80的控制接ロ 106,以便使摩擦制动系统80向车辆48的车轮施加与摩擦制动转矩寄存器166中指定的相等的摩擦制动转矩。在此方面,在本实施例中,摩擦制动系统的接ロ 106包括摩擦制动控制器(未示出),其接收来自指定所需摩擦制动转矩的处理器电路的这些信号,监视摩擦制动系统当前所施加的摩擦转矩,并调整摩擦制动系统所施加的制动转矩以使其符合指定的所需摩擦制动转矩。
[0136] 随着程序块280的执行,所述处理器电路被指示回到上述的程序块200。
[0137] 应当理解,可由本发明的特定实施例,如上述的第二实施例产生许多优势。例如,上述的第二特定实施例能够预先主动避免能量总线上的过压情况,否则将可能毁坏储能装置和与能量总线相连通的其他电子器件,如其他的负载。由此,改善了车辆的储能装置和其他电子器件的有效使用寿命。辅助供电单元的瞬变现象可在选定机会或快速充电策略的情况下被进ー步最小化。通过减少辅助供电单元的输出以便调节再生制动能量的最大量,增加车辆效率,结果是降低了辅助供电单元的燃料消耗和排放。摩擦制动补足再生制动系统的应用用于确保可获得充足的制动转矩,同时明显地为操作者提供可预测的、恒定以及平稳的制动感,根据制动启动提供所所需的总的制动转矩,而不用考虑再生和摩擦制动的精确比例。当然,同时,通过减少摩擦制动情况下的频率和所需的转矩,最大化再生制动量还用于减少摩擦制动磨损,因此降低了车辆的维护成本。当然,上述优势来自本发明上述的第ニ特殊实施例,应当理解,不是本发明的所有实施例都必须提供这些优势。
[0138] 一般而言,虽然已经描述和说明了本发明的特殊实施例,上述实施例应当理解为仅仅是为了说明本发明而不应理解为同所附权利要求一祥限定本发明。

Claims (82)

1. 一种向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的方法,所述方法包括根据指示使用者制动启动的制动信号,增加由车辆的再生制动系统向能量总线提供的功率,同时降低由能量产生装置向能量总线提供的功率,其中所述降低先于所述增加而开始。
2.根据权利要求I所述的方法,其中降低由能量产生装置提供的功率包括控制由车辆的辅助供电单元(APU)提供的功率。
3.根据权利要求2所述的方法,其中降低由能量产生装置提供的功率包括控制发电机供给的电流。
4.根据权利要求2所述的方法,其中降低由能量产生装置提供的功率包括控制燃料电池供给的电流。
5.根据权利要求I所述的方法,其中降低由能量产生装置提供的功率在不迟于车辆的再生制动系统开始向能量总线提供能量的时刻开始。
6.根据权利要求I所述的方法,其中增加功率包括增加由再生制动系统施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩。
7.根据权利要求I所述的方法,进一步包括根据所述制动信号确定总的所需制动转矩。
8.根据权利要求7所述所方法,进一步包括确定最大可用的再生制动转矩。
9.根据权利要求8所述的方法,进一步包括根据所述总的所需制动转矩和所述最大可用的再生制动转矩,确定最大所需再生制动转矩。
10.根据权利要求9所述的方法,其中确定所述最大所需再生制动转矩包括将所述最大所需再生制动转矩设置为等于下述各项中的较小者: (a)所述总的所需制动转矩; (b)所述最大可用的再生制动转矩;和 (C)来自能量总线的所需耗用电流的等效转矩,所述所需耗用电流包括用于为与所述能量总线相连通的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流。
11.根据权利要求10所述的方法,进一步包括将用于向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所述所需的充电电流。
12.根据权利要求9所述的方法,其中降低由能量产生装置提供的功率包括根据所述最大的所需再生制动转矩,设定能量产生装置的所需功率输出。
13.根据权利要求12所述的方法,其中设定所需的功率输出包括设定所述车辆的辅助供电单元(APU)的所需的电流电平。
14.根据权利要求13所述的方法,其中设定APU的所述所需功率输出包括将所述所需电流电平设置为等于以下各项中的较小者: (a) APU的当如所需电流电平;和 (b)来自能量总线的所需耗用电流减去所述最大所需再生制动转矩的电流当量,其中,前者包括用于向与所述能量总线相连的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流。
15.根据权利要求14所述的方法,进一步包括将向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所述所需的充电电流。
16.根据权利要求9所述的方法,进一步包括根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置向能量总线提供的功率,设定车辆的再生制动系统的当前所需再生制动转矩。
17.根据权利要求16所述的方法,其中设定所述当前所需再生制动转矩包括将所述当前所需再生制动转矩设置为等于以下各项中的较小者: (a)所述最大所需制动转矩;和 (b)以下电流的等效转矩: (i)来自能量总线的所需耗用电流,所述所需耗用电流包括为与能量总线相连通的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流;减去 (ϋ)能量产生装置向能量总线提供的实在电流。
18.根据权利要求17所述的方法,进一步包括将向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所述所需的充电电流。
19.根据权利要求16所述的方法,进一步包括设定车辆的摩擦制动系统的摩擦制动转矩。
20.根据权利要求19所述的方法,其中设定所述摩擦制动转矩包括将所述摩擦制动转矩设定为等于所述当前所需的再生制动转矩和所述总的所需制动转矩之间的差值。
21.根据权利要求I所述的方法,其中降低由能量产生装置提供的功率包括控制分别从车辆的能量产生装置和再生制动系统提供至能量总线上的能量,以防止所述提供的能量超过所需的总能量分配。
22. 一种用于向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动系统相连通的能量总线提供能量的装置,所述装置包括:处理器电路,配置为根据指示使用者制动启动的制动信号,增加由车辆的再生制动系统向能量总线提供的功率,同时降低由能量产生装置向能量总线提供的功率,其中所述处理器电路配置为在开始所述增加之前开始所述降低。
23.根据权利要求22所述的装置,其中处理器电路配置为通过控制车辆的辅助供电单元(APU)所提供的功率,来降低所述由能量产生装置提供的功率。
24.根据权利要求23所述的装置,其中所述处理器电路被配置为通过控制发电机所供给的电流,来降低所述由能量产生装置提供的功率。
25.根据权利要求23所述的装置,其中所述处理器电路被配置为通过控制燃料电池所供给的电流,来降低所述由能量产生装置提供的功率。
26.根据权利要求22所述的装置,其中所述处理器电路被配置为在不迟于车辆的再生制动系统开始向能量总线提供能量的时刻,开始降低所述由能量产生装置提供的功率。
27.根据权利要求22所述的装置,其中所述处理器电路被配置为增加由再生制动系统施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩。
28.根据权利要求22所述的装置,其中所述处理器电路被配置为根据所述制动信号,确定总的所需制动转矩。
29.根据权利要求28所述的装置,其中所述处理器电路被配置为确定最大可用的再生制动转矩。
30.根据权利要求29所述的装置,其中所述处理器电路被配置为根据所述总的所需制动转矩和所述最大可用再生制动转矩,确定最大所需再生制动转矩。
31.根据权利要求30所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将所述最大所需再生制动转矩设置为等于以下各项中的较小者:(a)所述总的所需制动转矩; (b)所述最大可用再生制动转矩;和 (c)来自能量总线的所需耗用电流的等效转矩,所述所需耗用电流包括用于为与所述能量总线相连通的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流。
32.根据权利要求31所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所述所需的充电电流。
33.根据权利要求30所述的装置,其中所述处理器电路被配置为根据所述最大所需再生制动转矩,通过设定能量产生装置的所需功率输出来控制所述能量。
34.根据权利要求33所述的装置,其中所述处理器电路被配置为通过设定所述车辆的辅助供电单元(APU)的所需电流电平,来设定所需的功率输出。
35.根据权利要求34所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将APU的所述所需电流电平设定为等于以下各项中的较小者: (a) APU的当如所需电流电平;和 (b)来自能量总线的所需耗用电流减去所述最大所需再生制动转矩的电流当量,其中,前者包括用于向与能量总线相连的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流。
36.根据权利要求35所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将用于向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所述所需的充电电流。
37.根据权利要求30所述的装置,其中所述处理器电路被配置为根据最大所需再生制动转矩和由能量产生装置向能量总线提供的功率,设定车辆的再生制动系统的当前所需再生制动转矩。
38.根据权利要求37所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将当前所需再生制动转矩设置得等于以下各项中的较小者: (a)所述最大所需再生制动转矩;和 (b)以下电流的等效转矩: (i)来自能量总线的所需耗用电流,所述所需耗用电流包括用于向与能量总线相连通的储能装置(ESS)充电的所需的充电电流;减去 (ϋ)能量产生装置向能量总线提供的实在电流。
39.根据权利要求38所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将用于向ESS充电的最大可容许的充电电流确定为所述所需的充电电流。
40.根据权利要求37所述的装置,其中所述处理器电路被配置为设定所述车辆的摩擦制动系统的摩擦制动转矩。
41.根据权利要求40所述的装置,其中所述处理器电路被配置为将所述摩擦制动转矩设定为等于当前所需的再生制动转矩和总的所需制动转矩之间的差值。
42.根据权利要求22所述的装置,其中所述处理器电路被配置为控制分别从车辆的能量产生装置和再生制动系统提供至能量总线上的能量,以防止所述提供的能量超过所需的总能量。
43. 一种包括权利要求22所述的装置并进一步包括所述能量产生装置和再生制动系统的系统,所述能量产生装置和所述再生制动系统都与所述处理器电路和能量总线相连通。
44.根据权利要求43所述的系统,其中所述能量产生装置包括车辆的辅助供电单元(APU)。
45.根据权利要求44所述的系统,其中所述APU包括发电机。
46.根据权利要求44所述的系统,其中所述APU包括燃料电池。
47.根据权利要求43所述的系统,进一步包括能量总线。
48.根据权利要求43所述的系统,进一步包括与能量总线相连的储能装置(ESS)。
49. 一种用于向与混合电动车中的能量产生装置和再生制动装置相连通的能量总线提供能量的装置,所述装置包括: 用于接收指示使用者制动启动的制动信号的装置; 用于根据指示使用者制动启动的制动信号,降低能量产生装置向能量总线提供的功率的装置;和 用于根据指示使用者制动启动的制动信号,增加由车辆的再生制动装置向能量总线提供的功率的装置,同时所述用于降低的装置降低所述能量产生装置向能量总线提供的功率; 其中所述降低先于所述增加开始。
50.根据权利要求49所述的装置,其中,用于降低由能量产生装置向能量总线提供的功率的装置包括控制由车辆的辅助供电单元(APU)提供的功率的装置。
51.根据权利要求49所述的装置,其中用于降低由能量产生装置向能量总线提供的功率的装置包括在不迟于车辆的再生制动装置开始向能量总线提供能量的时刻,开始进行控制的装置。
52.根据权利要求49所述的装置,其中用于增加功率的装置包括用于增加由再生制动装置施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩的装置。
53.根据权利要求49所述的装置,进一步包括用于根据制动信号确定总的所需制动转矩的装置。
54.根据权利要求53所述所装置,进一步包括用于确定最大可用再生制动转矩的装置。
55.根据权利要求54所述的装置,进一步包括根据所述总的所需制动转矩和所述最大可用再生制动转矩,确定最大所需再生制动转矩的装置。
56.根据权利要求55所述的装置,其中所述用于降低由能量产生装置向能量总线提供的功率的装置包括根据最大所需再生制动转矩,设定能量产生装置的所需功率输出的装置。
57.根据权利要求56所述的装置,其中所述用于设定所述所需功率输出的装置包括用于设定所述车辆的辅助供电单元(APU)的所需电流电平的装置。
58.根据权利要求55所述的装置,进一步包括根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置向能量总线提供的功率,设定车辆的再生制动装置的当前所需再生制动转矩的装置。
59.根据权利要求58所述的装置,进一步包括用于设定车辆的摩擦制动装置的摩擦制动转矩的装置。
60.根据权利要求59所述的装置,其中所述用于设定所述摩擦制动转矩的装置包括用于将所述摩擦制动器转矩设定为等于所述当前所需再生制动转矩和所述总的所需制动转矩之间的差值的装置。
61.根据权利要求49所述的装置,其中所述用于降低由能量产生装置向能量总线提供的功率的装置包括用于控 制自能量产生装置向能量总线上提供的第一能量的第一装置,并进一步包括用于控制从车辆再生制动装置向能量总线上提供的第二能量的第二装置,其中用于控制的所述第一和第二装置相互配合,以便防止所提供的能量超过所需提供的总能量。
62. 一种系统,其包括权利要求49所述的装置并进一步包括能量产生装置和再生制动装置,所述能量产生装置和再生制动装置与用于降低功率的所述装置和能量总线相连通。
63.根据权利要求62所述的系统,其中所述能量产生装置包括车辆的辅助供电单元(APU)。
64.根据权利要求62所述的系统,进一步包括与能量总线相连通、用于存储能量的储能装置。
65. 一种向混合电动车中的能量总线提供能量的方法,所述方法包括降低由能量产生装置向能量总线提供的功率,同时增加再生制动系统向能量总线提供的功率,以防止所提供的能量超过所需提供的总能量,其中所述降低先于所述增加开始。
66.根据权利要求65所述的方法,其中增加能量包括增加由再生制动系统施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩。
67.根据权利要求65所述的方法,进一步包括确定将由再生制动系统施加的最大所需再生制动转矩。
68.根据权利要求67所述的方法,其中降低由能量产生装置向能量总线提供的功率包括根据最大所需再生制动转矩,设定能量产生装置的所需提供的能量。
69.根据权利要求67所述的方法,进一步包括根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置向能量总线施加的实际能量,来设定再生制动系统的当前所需再生制动转矩。
70.根据权利要求65所述的方法,其中降低由能量产生装置向能量总线提供的功率包括根据指示使用者制动启动的制动信号,控制能量产生装置向能量总线提供的功率。
71. —种向混合电动车中的能量总线提供能量的装置,所述装置包括处理器电路,其被配置为降低能量产生装置向能量总线提供的功率,同时增加再生制动系统向能量总线提供的功率,以防止所提供的能量超过所需提供的总能量,其中所述处理器电路被配置为在开始所述增加之前开始所述降低。
72.根据权利要求71所述的装置,其中所述处理器电路被配置为增加由再生制动系统施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩。
73.根据权利要求71所述的装置,其中所述处理器电路被配置用于确定将由再生制动系统施加的最大所需再生制动转矩。
74.根据权利要求73所述的装置,其中所述处理器电路被配置用于根据最大的所需再生制动转矩,设定能量产生装置所需提供的能量。
75.根据权利要求73所述的装置,其中所述处理器电路被配置用于根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置向能量总线提供的实际能量,设定再生制动系统的当前所需再生制动转矩。
76.根据权利要求71所述的装置,其中所述处理器电路被配置用于根据指示使用者制动启动的制动信号,控制能量产生装置向能量总线提供的功率。
77. 一种用于向混合电动车中的能量总线提供能量的装置,所述装置包括: 用于控制从能量产生装置向能量总线提供的第一能量的第一装置;和用于控制从再生制动装置向能量总线提供的第二能量的第二装置,其中用于控制的所述第一和第二装置互相配合,以便防止所提供的能量超过所需提供的总能量;并且其中用于控制的第二装置包括用于增加再生制动装置向能量总线提供的能量的装置,且其中用于控制的第一装置包括用于降低能量产生装置向能量总线提供的能量的装置,而用于控制的所述第二装置增加再生制动装置提供的所述能量,且其中所述降低先于所述增加开始。
78.根据权利要求77所述的装置,其中用于增加能量的所述装置包括用于增加由再生制动装置施加的再生制动转矩,直到获得所需的再生制动转矩的装置。
79.根据权利要求77所述的装置,进一步包括用于确定将由再生制动装置施加的最大所需再生制动转矩的装置。
80.根据权利要求79所述的装置,其中用于控制的所述第一装置包括根据最大所需再生制动转矩,设定能量产生装置所需提供的能量的装置。
81.根据权利要求79所述的装置,其中用于控制的所述第二装置包括根据最大所需再生制动转矩和能量产生装置向能量总线提供的实际能量,设定再生制动装置的当前所需再生制动转矩的装置。
82.根据权利要求77所述的装置,其中用于控制的所述第一装置包括根据指示使用者制动启动的制动信号,降低能量产生装置向能量总线提供的功率的装置。
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