在混合动力车辆中发动机减速运行的安排和管理
2020-01-05

在混合动力车辆中发动机减速运行的安排和管理

混合动力汽车包括一个动力系,其具有减速柴油发动机、电动机和能量储存系统。发动机和电动机可以通过一个或多个行星齿轮组和根据各种扭传递装置的应用和释放的选择耦合通路而选择性地通过输出耦合到动力系。根据预定的能流极限值,再生制动和减速发动机制动被协调来为返回到能量存储系统的能量提供优先级。

通过选择符号约定,并且对于在充电区域的任意能流来说,减少能流是指更大的负值。而且,增加能流是指更小的负值。类似的,对于在放电区域的任意能流来说,减少能流是指更少的正值。而且,增加能流是指更大的正值。因此,进入电池组的更大的能流对应更大的负值。类似的,流出电池组的更大能流对应更大的正值。

背景技术

参照图4,正(推进)发动机转矩极限值(Te_max)和负(制动)发动机转矩极限值(Te_ret)都在发动机工作速度(Ne)上表示。负转矩极限值Te_ret表示了有发动机的(motored)的减速发动机运行(也就是在没有喷油的情况下发动机制动或排气制动)的一般特性,其中在发动机速度更高的情况下,Te_ret的负值更大,也就是说具有更大的制动转矩。在图4中类似表示的是负(制动)非减速发动机转矩极限值(Te_frict),其表示了有发动机的发动机一般制动转矩特性-主要是来自于发动机摩擦和发动机寄生载荷。

混合动力系通常是依靠一个可机械分离的加速踏板来确定车辆操作者期望要的推进转矩,该推进转矩可以从内燃机或电动机以不同的分离贡献(contributory splits)传递。类似的,混合动力系还可以提供全部或部分制动转矩,通过的方法是控制传动电动机的再生运行或控制电动机使其能将车辆动能传递给发动机,并根据操作者的制动指令通过发动机或排气制动(发动机减速制动)来消耗这些能量,因此,混合动力系通常响应于加速踏板和刹车踏板请求来根据其提供输出转矩。

通常,期望在实践中通过将动能转化为将被返回到混合动力车的电能存储系统中的电能来从车辆制动事件中尽可能多的恢复动能。但是,即使在理想状态下,很重的车辆减速所产生的实际上的能流(power flow)也无法被能量存储系统所容纳。试图返回了太多的能量,或者是将能流中超过能量存储系统合理容量的能量返回来接收相同的量,则可能导致对能量存储系统不可挽回的影响。因此,现有的再生制动系统通常都是改良的,而不是老式的,以防止对能量存储系统的破坏。而且,因为其它的原因,即使能量存储系统的容量能够接收更多的能量并且更高的能流没有被此类损坏考虑所限,也期望限制流入该能量粗存储系统的能流。因此,即使采用保守刻度,根据其它期望的目的,再生制动系统也可以不提供最佳能量返回和能流给能量储存系统。

参照图8,一个优选的根据本发明的与安排发动机减速制动相关的逻辑控制原理图表示了在建立发动机减速器命令标志(Ret_cmd)的输出状态时在多个标志上执行的多个逻辑计算。发动机减速器命令标志Ret_cmd被提供给发动机控制器,用于建立发动机制动或排气制动状态。通常来说,“使能”标志就可以提供一个根据转矩的指示,表示是否需要减速发动机运行。在负转矩的区域根据动力系控制确定的输入转矩工作点(Ti)被评估以便确定由此表示的制动转矩要求是否显著超过了可以由发动机单纯运转所提供的制动转矩的量以表示提供发动机减速器制动转矩贡献的愿望。发动机的单纯运转包括没有附加压缩制动、排气制动或其他基本上等同转矩下发动机非燃油外部旋转,但是也可以包括附件驱动转矩。在混合动力系中,制动优先级首先是再生制动,所确定的输入转矩运行点是根据这样的考虑,并表示期望的输入转矩来平衡动力系的输出转矩和电动机转矩。一个优选的、确定输入转矩运行点的方法已经被共同受让和待决美国第10/799,531号(代理号为GP-304338)所公开。

此外,根据先前结合图2描述的制动踏板力建立的实际或者命令输出转矩(输出差值)和请求输出转矩之间的差值提供了一个可选择的基础,根据其可以确定期望的减速发动机速度。这样的输出差值可以用来建立一个期望减速发动机速度,该速度可以建立一个制动能流以基本上使输出转矩收敛为请求输出转矩,也就是说,使输出差值为零。电池差值或输出差值中的一个可以根据输出差值和电池差值的显著性来有选择地使用在确定期望的减速发动机速度中。不显著的输出差值将会导致使用电池差值来确定发动机速度,而显著的输出差值就会导致另外的比较性选择电池差值和输出差值中的一个来使用在期望的减速发动机速度确定中。一个用于建立期望的减速发动机速度(Ne_des)的示意性控制已经被共同受让和待决美国第10/845,994号(代理号为GP-304458)所公开,其在这里作为参考。

已经众所周知用于管理混合车辆中各种原动机的输入和输出扭矩的不同的混合动力系结构,最通用的是内燃机和电机。串联的混合结构的一般特征在于以一个内燃机驱动一个发电机,随后该发电机将电能提供给一个电动力传动系统和一个电池组。在一个串联的混合结构中,该内燃机不直接地机械耦合至该动力传动系统。该发电机还可以以电动机运行模式运行,从而将一个起动功能提供给内燃机,并且该电动力传动系统也可以通过以发电机模式运行从而给电池组重新充电恢复车辆的制动能量。并联混合结构的一般特征在于一个内燃机和一个电动机二者均具有一个到动力传动系统的直接机械耦合。该动力传动系统通常包括一个变速器,从而提供用于宽范围操作必需的齿轮传动比。