專利名稱：混合動力電動車輛及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力電動車輛(HEV)。具體但不排他地，本發(fā)明涉及能夠操作成以串聯(lián)模式工作的HEV以及在串聯(lián)模式下HEV的操作方法。本發(fā)明的方面涉及一種設(shè)備、一種車輛以及一種方法。
背景技術(shù)：
已知提供一種構(gòu)造為在串聯(lián)模式下操作的混合動力電動車輛(HEV)，其中使用內(nèi)燃發(fā)動機(jī)來驅(qū)動發(fā)電機(jī)，用以對電池充電并為電動馬達(dá)供電。串聯(lián)布置的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)動機(jī)可以以基本恒定的速度操作，從而允許改進(jìn)發(fā)動機(jī)的動力產(chǎn)生效率。速度可以選擇為對應(yīng)于獲得發(fā)動機(jī)的最大操作效率時的速度的速度。本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的HEV和一種改進(jìn)的HEV操作方法。本發(fā)明的實(shí)施方式可以提供一種設(shè)備，其中在車輛制動過程中回收的能量被用作馬達(dá)的發(fā)電機(jī)使用，以保持內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)，并由此改進(jìn)再生制動能力。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將從下文的描述、權(quán)利要求及附圖中變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的方面提供一種如權(quán)利要求所述的設(shè)備、方法、車輛、水運(yùn)工具和機(jī)車。根據(jù)要求保護(hù)的本發(fā)明另一方面，提供了一種燃料燃燒致動器，該致動器能夠操作成燃燒燃料，以驅(qū)動發(fā)電機(jī)裝置產(chǎn)生電荷從而對儲能裝置再充電，該設(shè)備能夠操作成通過馬達(dá)驅(qū)動裝置來馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器，馬達(dá)驅(qū)動裝置包括第一電機(jī)，燃料燃燒致動器能夠操作成在被馬達(dá)驅(qū)動時泵送流體，該設(shè)備還包括制動裝置，制動裝置包括第二電機(jī)，第二電機(jī)能夠操作成在再生制動操作中產(chǎn)生電荷以便對儲能裝置再充電，其中該設(shè)備能夠響應(yīng)于與儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)自動操作為在燃料燃燒致動器不燃燒燃料時通過馬達(dá)驅(qū)動裝置馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器，該設(shè)備能夠自動地操作成通過限制器裝置限制由燃料燃燒致動器泵送的流體的量，由此增加當(dāng)燃料燃燒致動器被馬達(dá)驅(qū)動時由馬達(dá)驅(qū)動裝置完成的做功量。本發(fā)明實(shí)施方式具有以下優(yōu)點(diǎn)在再生制動操作中產(chǎn)生的過量能量可以通過燃料燃燒致動器散發(fā)?？梢岳斫猓谝恍┣闆r下，儲能裝置可能不能接收再生制動操作中產(chǎn)生的全部電荷量，造成可能在再生制動操作中形成的制動力矩的量減少，并且需要通過替代性制動裝置補(bǔ)充再生制動。燃料燃燒致動器可以被馬達(dá)驅(qū)動這一特征允許該設(shè)備的再生制動系統(tǒng)獨(dú)立于儲能裝置的操作狀態(tài)而操作。該特征允許無論儲能裝置的操作狀態(tài)如何，設(shè)備都能夠以在所使用的再生制動的量方面為用戶提供一貫的體驗(yàn)的方式操作。因此，如果儲能裝置不能夠接收在再生制動操作過程中產(chǎn)生的電荷的量，則過量的電荷可以通過馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器來散發(fā)。可以理解，例如由于儲能裝置的相對較高的充電狀態(tài)或者因?yàn)閮δ苎b置已經(jīng)被降低額定值(de-rated)，儲能裝置可能不能夠接收再生制動操作過程中產(chǎn)生的全部電荷量。儲能裝置可以例如在儲能裝置接收或者放出相對大量的電力的充電或放電操作之后降低額定值。如果儲能裝置的溫度低于規(guī)定值或者儲能裝置的溫度升高到規(guī)定值以上，也可以使儲能裝置降低額定值。其他效果也可能導(dǎo)致儲能裝置降低額定值。本發(fā)明實(shí)施方式具有以下優(yōu)點(diǎn)可以通過限制通過燃料燃燒致動器的氣體流量來增加可以通過馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器而散發(fā)的能量的大小。燃料燃燒致動器可以例如是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，或者是通過吸入進(jìn)氣及排出燃燒氣體來泵送氣體的渦輪發(fā)動機(jī)。 可以理解，在諸如混合動力電動馬達(dá)車輛應(yīng)用的一些應(yīng)用中，需要減少燃料燃燒致動器的重量，以增加以電動車輛(EV)模式操作時車輛的行程(range)。馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器所需的做功量通常隨著致動器尺寸的減小而減小。因此，未來很可能會減小馬達(dá)驅(qū)動混合動力車輛中使用的燃料燃燒致動器所需的做功量。本發(fā)明的實(shí)施方式允許通過限制流過給定燃料燃燒致動器的氣體流量而令人驚訝地增加馬達(dá)驅(qū)動該給定燃料燃燒致動器所需的做功量。因此，可以在燃料燃燒致動器中散發(fā)相對大量的電能?？梢岳斫?，依靠諸如冷卻水套或者空氣冷卻裝置的通常已經(jīng)由致動器使用以去除在燃燒燃料過程中所產(chǎn)生的熱的散熱技術(shù)，可以容易地克服馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器時產(chǎn)生的散熱問題。因此，燃料燃燒致動器提供了極佳的方式用于散發(fā)或者卸放(dumping)大量再生電能。在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的設(shè)備中，設(shè)置成作為由燃料燃燒致動器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)而操作的電機(jī)也可以作為馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器的馬達(dá)來操作。聯(lián)接至機(jī)動車輛的燃料燃燒致動器的發(fā)電機(jī)通常設(shè)置為差生大量的電功率(例如20kW或更高)。當(dāng)作為馬達(dá)操作時，電機(jī)能夠以與其可以作為發(fā)電機(jī)操作時的額定功率類似的額定功率操作。因此，當(dāng)作為馬達(dá)操作時，可以通過電機(jī)散發(fā)相對大量的能量，而不需要增加電機(jī)的額定功率?？梢岳斫?，在一些應(yīng)用中，燃料燃燒致動器和由其驅(qū)動的發(fā)電機(jī)裝置可以構(gòu)成輔助動力單元(APU)。APU可以是任何適合的設(shè)備的APU，如機(jī)動車輛、諸如船只或者潛艇的水運(yùn)工具、諸如火車頭的機(jī)車、飛行器，或者是任何其他的適當(dāng)設(shè)備的APU。APU可以設(shè)置成為設(shè)備提供增程，使得該設(shè)備可以行進(jìn)的距離可以大于不可能通過APU對儲能裝置再充電的情況下的距離。有利地，該設(shè)備能夠自動地操作成通過限制流入燃料燃燒致動器的進(jìn)氣的量來限制由燃料燃燒致動器泵送的氣體的量。該設(shè)備能夠自動地操作成通過限制從燃料燃燒致動器流出的氣體的量來限制由燃料燃燒致動器泵送的氣體的量。有利地，限制器裝置可以包括閥裝置。有利地，該設(shè)備能夠操作成控制限制器裝置使燃料燃燒致動器被馬達(dá)驅(qū)動時由馬達(dá)驅(qū)動裝置完成的做功量增加響應(yīng)于與儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)的值的量。儲能裝置的所述至少一個操作參數(shù)可以從其充電狀態(tài)、其溫度及其最大容許充電率的當(dāng)前值之中選擇。在一些實(shí)施方式中，如果儲能裝置能夠接收相對大量的電力，則該設(shè)備可以設(shè)置為不限制當(dāng)發(fā)生再生制動操作時通過燃料燃燒致動器的氣體流量。然而，如果儲能裝置僅能接收相對少量的電力，那么該設(shè)備可以設(shè)置為限制通過燃料燃燒致動器的氣體流量以增加在馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器時完成的做功量。在一些實(shí)施方式中，該設(shè)備可以設(shè)置成使通過燃料燃燒致動器的氣體流量被限制的量與儲能裝置能夠接收的電力的量成反比。因此，如果燃料燃燒致動器能夠接收相對大量的電力，則該設(shè)備可以設(shè)置為將通過燃料燃燒致動器的氣體流量限制至比儲能裝置能夠接收相對少量電力的情況更小的程度。第一電機(jī)可以作為發(fā)電機(jī)操作以提供由燃料燃燒致動器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)裝置，還作為馬達(dá)操作以提供用于馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器的馬達(dá)驅(qū)動裝置?？蛇x地，第一發(fā)電裝置和第一電動馬達(dá)裝置由從發(fā)動機(jī)的曲柄集成起動器發(fā)電機(jī)(CISG)和皮帶集成起動器發(fā)電機(jī)(BISG)中選擇的一個提供。有利地，第二電機(jī)也可以作為牽引馬達(dá)操作。有利地，燃料燃燒致動器可以包括從內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(gas turbineengine)中選擇的一個。設(shè)備能夠操作成當(dāng)馬達(dá)驅(qū)動裝置在再生制動操作過程中馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)時終止向燃料燃燒致動器的燃料流。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種混合動力電機(jī)動車輛，其包括根據(jù)前述方面的設(shè)備。該車輛可以是其中燃料燃燒致動器不提供原動力牽引(motive traction)的串聯(lián)式混合動力車輛，或者是其中燃料燃燒致動器設(shè)置為按需提供牽引力的并聯(lián)式混合動力車輛。本發(fā)明的實(shí)施方式在能夠以串聯(lián)或并聯(lián)混合動力模式操作的車輛中也是有用的。本發(fā)明的實(shí)施方式在其他車輛中也是有用的。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種混合動力電機(jī)車，其包括根據(jù)前述方面的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種水運(yùn)工具，其包括根據(jù)前述方面的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種方法，該方法包括通過由燃料燃燒致動器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)裝置產(chǎn)生電荷以便對儲能裝置再充電；執(zhí)行再生制動操作，其中制動裝置的電機(jī)控制為產(chǎn)生電荷以便對儲能裝置再充電；在執(zhí)行再生制動操作時，響應(yīng)于與儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)通過馬達(dá)驅(qū)動裝置自動地馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器，由此該方法還包括通過限制器裝置自動限制當(dāng)馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器時由燃料燃燒致動器泵送的氣體的流量，由此增加馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器時由馬達(dá)驅(qū)動裝置完成的做功量。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種混合動力電動車輛，其包括第一致動器，該第一致動器具有旋轉(zhuǎn)輸出軸；第一發(fā)電裝置，該第一發(fā)電裝置用于產(chǎn)生電能，第一發(fā)電裝置設(shè)置為由第一致動器的旋轉(zhuǎn)輸出軸驅(qū)動；儲能裝置，該儲能裝置用于儲存由第一發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能；第一電動馬達(dá)裝置，該第一電動馬達(dá)裝置能夠操作成通過儲存在儲能裝置中的電能旋轉(zhuǎn)第一致動器的旋轉(zhuǎn)輸入軸；第二電動馬達(dá)裝置，該第二電動馬達(dá)裝置用于使用儲存在儲能裝置中的能量驅(qū)動車輛的至少一個車輪；和第二發(fā)電裝置，該第二發(fā)電裝置用于在需要減少所述至少一個車輪的旋轉(zhuǎn)速度時從所述至少一個車輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，從而使得能夠執(zhí)行再生制動操作，車輛設(shè)置為將由第二發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能儲存在儲能裝置內(nèi)，其中車輛構(gòu)造為當(dāng)儲存在儲能裝置中的能量的量超過規(guī)定值并且執(zhí)行再生制動操作時通過第一電動馬達(dá)裝置旋轉(zhuǎn)第一致動器的輸入軸?？梢岳斫?，由于在制動過程中產(chǎn)生電能，故而通過第二發(fā)電裝置產(chǎn)生電能以降低車輛速度被稱為再生制動。本發(fā)明實(shí)施方式具有以下優(yōu)點(diǎn)減少了當(dāng)儲能裝置的充電狀態(tài)(SoC)超過規(guī)定值時在再生制動過程(event)中車輛的儲能裝置(例如電池)需要儲存的電荷量。這是因?yàn)橛稍偕苿舆^程產(chǎn)生的過量電荷被用來引起(或保持)主致動器的旋轉(zhuǎn)。這反過來又具有如下優(yōu)點(diǎn)如果再生制動操作開始時主致動器(例如內(nèi)燃發(fā)動機(jī))在旋轉(zhuǎn)，并且向主致動器的燃料供給響應(yīng)于再生制動操作而短暫停止，則主致動器在再生制動過程中繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由于可以在制動過程中切斷向主致動器的燃料供給而不引起主致動器停止，故而這有利地改進(jìn)了車輛的燃料效率。此外，如果在再生制動操作以后需要立即使用主致動器，則有必要使致動器從歇停(rest)狀態(tài)“開始旋轉(zhuǎn)(spin up) ”，減少第一致動器的響應(yīng)時間，所謂響應(yīng)時間是從致動器請求動力的時刻與由致動器輸送動力的時刻之間所經(jīng)歷的時間。第一發(fā)電裝置和第一電動馬達(dá)裝置可以由電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)形式的單電機(jī)提供。替代性地，第一發(fā)電裝置和第一電動馬達(dá)裝置可以由不同的各個電機(jī)提供。第一致動器的旋轉(zhuǎn)輸出軸和第一致動器的旋轉(zhuǎn)輸入軸可以是同一個軸。第一致動器可以包括燃料燃燒發(fā)動機(jī)。燃料燃燒發(fā)動機(jī)可以包括從內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中選擇的一個。車輛可以設(shè)置為當(dāng)?shù)谝浑妱玉R達(dá)裝置在再生制動操作過程中旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)時終止向發(fā)動機(jī)的燃料流。這具有可以減少在再生制動過程中由車輛消耗的燃料的量的優(yōu)點(diǎn)。車輛可以設(shè)置為當(dāng)?shù)谝浑妱玉R達(dá)在再生制動過程中旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)時關(guān)閉發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口。這具有可以增加發(fā)動機(jī)對借助于第一電動馬達(dá)裝置旋轉(zhuǎn)的阻力的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)作用成泵送氣體流動路徑的上游的氣體流過發(fā)動機(jī)，而當(dāng)發(fā)動機(jī)上游的氣體流動受限時，通常需要較大量的扭矩來旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)對旋轉(zhuǎn)的阻力增加的事實(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)需要更大量的電功率來轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)，由此允許消耗或者卸放再生制動操作過程中產(chǎn)生的更多電流。燃料燃燒發(fā)動機(jī)可以包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，并且車輛可以設(shè)置為當(dāng)?shù)谝浑妱玉R達(dá)在再生制動操作過程中旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)時關(guān)閉發(fā)動機(jī)的排氣管道。此特征也具有可以增加發(fā)動機(jī)對借助于第一電動馬達(dá)裝置的旋轉(zhuǎn)的阻力的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)作用成將通過發(fā)動機(jī)的氣流的下游的氣體壓縮至比排氣管道完全打開的情況下更大的壓力，由此將通常需要更大量的扭矩來旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)以壓縮從發(fā)動機(jī)排出的氣體。轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)所需電流的量產(chǎn)生相應(yīng)的增加，由此允許卸放在再生制動過程中產(chǎn)生的更多電流。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種混合動力車輛，其包括原動機(jī)(prime mover)；第一電機(jī)，該第一電機(jī)聯(lián)接至原動機(jī)的輸入/輸出軸；電池，該電池用于儲存由第一電機(jī)產(chǎn)生的電荷；第二電機(jī)，該第二電機(jī)聯(lián)接至變速器單元的輸入/輸出軸；和控制裝置，該控制裝置用于控制原動機(jī)和第一、第二電機(jī)，其中在車輛加速過程中，控制裝置設(shè)置為使第一電機(jī)作為由原動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)操作，以便向電池供給電流，還使第二電機(jī)作為電動馬達(dá)操作以使用由電池供給的電流驅(qū)動變速器單元，其中在車輛制動過程中，控制裝置設(shè)置為控制第一電機(jī)作為電動馬達(dá)操作，以便使用由電池供給的電流來旋轉(zhuǎn)原動機(jī)，還使第二電機(jī)作為由變速器單元驅(qū)動的發(fā)電機(jī)操作，以便向電池供給電流。根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的另一方面，提供了一種用于控制混合動力電動車輛的方法，該方法包括在車輛制動過程中，使用發(fā)電機(jī)從車輛的至少一個車輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能；將電能儲存在儲能裝置內(nèi)；以及從儲能裝置和/或發(fā)電機(jī)向電動馬達(dá)供給電能，并且使用所述電動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)車輛內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的輸入軸，從而減少制動過程中儲能裝置的充電狀態(tài)增加的速率。該方法可以包括當(dāng)電動馬達(dá)在再生制動操作過程中旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)時終止向發(fā)動機(jī)的燃料流。發(fā)動機(jī)可以設(shè)置為接收氣體供給以燃燒燃料，并且該方法可以包括當(dāng)電動馬達(dá)在再生制動操作過程中旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)時終止向發(fā)動機(jī)的氣體供給的步驟。燃料燃燒發(fā)動機(jī)可以包括排氣管道，并且該方法可以包括當(dāng)電動馬達(dá)在再生制動過程中旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)時，防止廢氣流經(jīng)該管道。在本申請的范圍內(nèi)，可以設(shè)想在前述段落、權(quán)利要求和/或下文描述和附圖中陳述的每個特征、方面、實(shí)施方式、示例和替代均可以單獨(dú)地或者以其任意組合來采用。例如，除非存在特征的不相容性，否則參照一個實(shí)施方式描述的特征也可適用于其他實(shí)施方式。


現(xiàn)在將參照附圖通過僅為示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中圖1是實(shí)施本發(fā)明的一種形式的混合動力電動車輛的示意圖；以及圖2是實(shí)施本發(fā)明的另一種形式的混合動力電動車輛的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了包括具有布置成驅(qū)動第一馬達(dá)-發(fā)電機(jī)115的輸出軸的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)110的串聯(lián)混合動力電動車輛(HEV) 100。發(fā)動機(jī)110具有進(jìn)氣管117和排氣管118。馬達(dá)-發(fā)電機(jī)115能夠操作成產(chǎn)生電流以用于為電池120充電。在示出的實(shí)施方式中，馬達(dá)-發(fā)電機(jī)115是曲軸集成馬達(dá)-發(fā)電機(jī)(CIMG) 115。諸如皮帶集成起動器發(fā)電機(jī)(BISG)之類的其它的馬達(dá)-發(fā)電機(jī)裝置也是有用的。CIMG 115還能夠作為電動馬達(dá)操作以在需要時使發(fā)動機(jī)110轉(zhuǎn)動。當(dāng)需要使CIMG115作為馬達(dá)操作時，電池120能夠操作成為CIMG 115供應(yīng)電流。電池120還布置成為牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130供應(yīng)電流。牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130能夠作為電動馬達(dá)操作成供應(yīng)原動力以驅(qū)動車輛100的驅(qū)動軸132。驅(qū)動軸132又布置成經(jīng)由差速器105驅(qū)動一對負(fù)重輪107、109。牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130還能夠作為由負(fù)重輪107、109驅(qū)動的發(fā)電機(jī)操作。當(dāng)車輛的駕駛者壓下車輛的制動踏板時，控制器150布置成將牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130控制成用作發(fā)電機(jī)。因此，轉(zhuǎn)動的負(fù)重輪107、109使?fàn)恳R達(dá)/發(fā)電機(jī)130的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致相反的電動勢(EMF)在馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130的定子中產(chǎn)生。該相反的EMF將減速轉(zhuǎn)矩施加于驅(qū)動軸132，從而使車輛減速。相反的EMF還產(chǎn)生用于為車輛100的電池120再充電的電流。在一些實(shí)施方式中，牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130可以作為發(fā)電機(jī)操作成在釋放油門踏板時施加減速力以使車輛100減速。如果隨后壓下制動踏板，則減速力的大小可以增大。產(chǎn)生電流并引起車輛100的制動的以上過程通常被稱為“再生制動”。執(zhí)行再生制動過程的情形在本文中將被稱為再生制動情形。應(yīng)當(dāng)理解，再生制動使否則通過車輛100的摩擦制動散發(fā)成熱的能量能夠轉(zhuǎn)換成存儲的電荷形式的有用能量?？刂破?50布置成監(jiān)控電池120的充電狀態(tài)(SoC)。如果SoC超過規(guī)定的閾值并且發(fā)生牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力的再生制動情形，則控制器150布置成使終止向發(fā)動機(jī)110的燃料供給(如果這尚未發(fā)生)并將CIMG 115控制成用作馬達(dá)以使發(fā)動機(jī)110的曲柄轉(zhuǎn)動。因此，來自電池120(或牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130)的電流被CIMG 115消耗在用曲柄轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)110中。發(fā)動機(jī)110的用曲柄轉(zhuǎn)動也可以被稱為用馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)110。應(yīng)當(dāng)理解，如果電池120的SoC超過規(guī)定的閾值，則控制器150防止電池120的進(jìn)一步充電以避免對電池120的損壞。這在不能夠執(zhí)行再生制動情形的已知HEV中具有效果。這是因?yàn)樵谠偕苿忧樾纹陂g，對于由牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130產(chǎn)生的電流而言，不存在來自牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130的流動路徑。因此，基本上沒有相反的EMF可以通過牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130產(chǎn)生，并且因此沒有減速轉(zhuǎn)矩可以施加于驅(qū)動軸132。為了克服該問題，在本實(shí)施方式中，當(dāng)發(fā)生再生制動情形并且電池SoC高于閾值水平時，牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130(通常作為電動馬達(dá)操作)控制成作為發(fā)電機(jī)操作，并且CIMG 115(通常作為發(fā)電機(jī)操作)控制成作為馬達(dá)操作。本發(fā)明的實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)甚至在電池SoC使得電池120不能夠接受進(jìn)一步的電荷時，再生制動仍可以通過車輛實(shí)現(xiàn)。這在油門踏板被釋放并且制動踏板被壓下時允許車輛100的性能與電池120的SoC無關(guān)地保持一致。即，在制動操作期間車輛所使用的再生制動與摩擦制動的相對比例可以與電池的充電狀態(tài)無關(guān)而基本上保持相同。應(yīng)當(dāng)理解，CMIG 115在再生制動情形期間控制成作為馬達(dá)操作的情況可以是相對較少的。在電池120的SoC較高時可能發(fā)生再生制動的情況的一個示例是在車輛以穩(wěn)定且相對較高的速度行進(jìn)時。突然施加制動以利用再生制動使汽車減速可以產(chǎn)生足夠大的量的電荷，電池將不能夠接受這些電荷。因此，這些電荷中的至少一些可以用于驅(qū)動作為電動馬達(dá)的CIMG 115，其中，向發(fā)動機(jī)110的燃料供給終止。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)用作發(fā)電機(jī)時，CIMG 115可以在一些實(shí)施方式中產(chǎn)生大約35kW的電能以為電池120充電并且為作為馬達(dá)的牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130提供動力。在再生制動的情況下，牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130可以產(chǎn)生大約IOkW的功率一段相對較短的時間。如果電池120的SoC較高，則電池120不能夠接受由CIMG 115產(chǎn)生的35kW的功率和由牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130產(chǎn)生的IOkW的功率(總共45kW)。通過關(guān)掉發(fā)動機(jī)110，因?yàn)槿剂现涟l(fā)動機(jī)110的供應(yīng)被切斷(或在一些實(shí)施方式中，至少充分地減少)，所以形成為對電池120充電的點(diǎn)功率的量從45kW減少到10kW，并且節(jié)省了燃料。此外，如果CIMG115此時作為電動馬達(dá)操作成用曲柄轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)110，則大約2kff的電功率可以被CIMG 115耗散，從而留下來自再生制動操作的總共SkW的功率讓電池120吸收。車輛100可以布置成將電池控制成接受該電荷。在一些實(shí)施方式中，這可以導(dǎo)致暫時超過推薦的最大SoC (諸如以上討論的規(guī)定水平)的電池120的總SoC，以在再生制動過程中保持車輛100的一致性能。這具有如下優(yōu)點(diǎn)車輛100可以在再生制動過程中基本上以駕駛者期望的方式執(zhí)行而不管電池120的SoC如何。應(yīng)當(dāng)理解，由于需要使用摩擦制動器的可能性降低，因此摩擦制動器的磨損還可以減少。在一些實(shí)施方式中，車輛構(gòu)造成驅(qū)動CIMG 115以在再生制動情形期間使發(fā)動機(jī)110轉(zhuǎn)動，直到由牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130產(chǎn)生的電流的量下降到規(guī)定閾值之下?？刂破?50接著可以布置成恢復(fù)燃料至發(fā)動機(jī)110的供應(yīng)以使發(fā)動機(jī)110重新啟動?？商娲兀刂破?50可以布置成通過CIMG 115使發(fā)動機(jī)110的轉(zhuǎn)動終止并且不恢復(fù)燃料至發(fā)動機(jī)110的供應(yīng)以使內(nèi)燃發(fā)動機(jī)呈靜止?fàn)顟B(tài)?？刂破?50采取的行動可以取決于駕駛者在再生制動情形之后是否將壓力施加于油門踏板或者是否允許車輛減速至靜止。其它的布置也是有用的。應(yīng)當(dāng)理解，雖然通過再生制動過程形成的能量在以上描述的情況下被消耗在用曲柄轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)110中，但是因?yàn)槿剂现涟l(fā)動機(jī)110的供應(yīng)終止，所以被發(fā)動機(jī)110消耗的燃料的量減小，從而使車輛100排放的二氧化碳的量減小。在圖1的實(shí)施方式中，控制器150還構(gòu)造成控制設(shè)置在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管117中的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣節(jié)氣閥117V的操作。節(jié)氣閥117被發(fā)動機(jī)控制單元用來在發(fā)動機(jī)110在其自身功率下運(yùn)行時控制吸入到發(fā)動機(jī)110中的空氣的量。在本實(shí)施方式中，控制器150控制節(jié)氣閥117以確定當(dāng)通過CIMG 115用馬達(dá)驅(qū)動內(nèi)燃發(fā)動機(jī)110時所限制的進(jìn)入發(fā)動機(jī)110
中的空氣流量。如果在再生制動操作中通過馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130形成的能量的大小超過電池120可以接收的量，則控制器150使節(jié)氣閥關(guān)閉規(guī)定的量以使CIMG 115以給定的轉(zhuǎn)速馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)100所必須完成的做功量增大。在一些實(shí)施方式中，響應(yīng)于必須耗散的在再生制動操作中形成的過多電流的量確定閥的關(guān)閉量。應(yīng)當(dāng)理解，在相對較小的尺寸的典型內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中，取決于發(fā)動機(jī)110的尺寸，在限制穿過發(fā)動機(jī)110的氣流和用馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)110時被發(fā)動機(jī)110耗散的功率的量可以從大約2kW增大到大約IOkW或更多。因此，在以上給出的實(shí)施例中，其中，形成的過多功率為大約10kW，基本上是在通過限制穿過發(fā)動機(jī)110的空氣流動用馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)110時被CIMG 115耗散的過多功率的全部大小。因此，電池120將基本上接觸所有要求以接受再生功率。圖2示出了根據(jù)與圖1的實(shí)施方式相似的又一個實(shí)施方式的車輛200的發(fā)動機(jī)210。圖2的實(shí)施方式的與圖1相似的特征設(shè)有以標(biāo)記2而不是標(biāo)記1開頭的相似附圖標(biāo)記。發(fā)動機(jī)210聯(lián)接于布置成在控制器250的控制下為電池220充電的CIMG 215。發(fā)動機(jī)210具有進(jìn)氣管217和排氣管218。在示出的實(shí)施方式中，入口閥217V設(shè)置在進(jìn)氣管217中，并且出口閥218V設(shè)置在排氣管218中。閥217V、218V能夠操作成在需要時防止氣體流過。當(dāng)要求將來自車輛的電池220的電荷卸放到CIMG 215中以使發(fā)動機(jī)210的曲軸轉(zhuǎn)動時，如上所述，例如在當(dāng)電池220的SoC超過預(yù)定閾值水平時的再生制動情形期間，控制器250布置成使入口閥217V和出口閥218V中的一個或二個關(guān)閉。在一些實(shí)施方式中，僅僅閥217V、218V中的一個如在圖1的實(shí)施方式中那樣設(shè)置。應(yīng)當(dāng)理解，如果入口閥217V關(guān)閉，并且通過CIMG 215用曲柄轉(zhuǎn)動(或用馬達(dá)驅(qū)動)發(fā)動機(jī)210，直接位于閥217V下游的氣體壓力將下降到在閥217V打開的情況下該區(qū)域中存在的氣體壓力的值以下。相似地，如果出口閥218V關(guān)閉，并且通過CIMG 215用馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)210，直接位于閥218V上游的氣體壓力將上升到在閥218V打開的情況下該區(qū)域中存在的氣體壓力的值以上。應(yīng)當(dāng)理解，閥217V、218V中的任一個或二個的關(guān)閉具有如下效果要求由CIMG215提供更大量的轉(zhuǎn)矩以用馬達(dá)驅(qū)動發(fā)動機(jī)210。因此，在這些情況下更大量的電功率被CIMG 215耗散。因此，在對于再生致動期間由牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)230產(chǎn)生的給定量的電荷(或功率)而需要儲存的電池220的電荷量方面，CIMG 215對電池220的要求更寬。本發(fā)明的實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)甚至在電池SoC使得再生制動對于已知車輛系統(tǒng)而言是不可能的或被已知車輛系統(tǒng)禁止的情況下，也可以執(zhí)行再生制動。這又使車輛的性能甚至在電池的較高SoC的狀態(tài)下也保持一致。此外，因?yàn)槿剂现涟l(fā)動機(jī)的供應(yīng)可以在再生制動情形發(fā)生時終止，所以本發(fā)明的實(shí)施方式允許車輛的燃料消耗的減少。然而，因?yàn)镃IMG繼續(xù)使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，所以如果燃料至發(fā)動機(jī)的供應(yīng)重新開始，則發(fā)動機(jī)可以更快速地重新啟動。應(yīng)當(dāng)理解，在要求燃料的火花點(diǎn)火的燃料燃燒致動器中，控制器可以布置成使火花點(diǎn)火的設(shè)置暫停，以作為終止燃料供給的補(bǔ)充或替代。其它的裝置也是有用的。應(yīng)當(dāng)理解，圖1和圖2的實(shí)施方式的控制器150、250可以布置成通過和與馬達(dá)/發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的控制器(諸如布置成將DC電流轉(zhuǎn)換成AC電流或?qū)C電流轉(zhuǎn)換成CC電流的逆變器)通信來監(jiān)控由牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)130、230形成的電功率的量。在一些實(shí)施方式中，控制器150、250布置成與諸如防抱死制動系統(tǒng)(ABQ控制器之類的制動器控制器連通?？刂破?50、250可以為制動器控制器提供電池120、220或CIMG115、215能夠耗散的再生功率的量的指示，從而使制動器控制器能夠確定再生制動系統(tǒng)與基本制動系統(tǒng)(通常為摩擦制動系統(tǒng))之間的所需制動力矩分配。應(yīng)當(dāng)理解，在正常的操作中，制動器控制器可以嘗試控制車輛提供制動，其中，再生制動系統(tǒng)和基本制動系統(tǒng)都用于提供制動力矩，除非所需的制動力矩特別低，在這種情況下，可以僅使用再生(或基本)制動。本發(fā)明的實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)因?yàn)樵陔姵?20、220不能夠接收功率時，CIMG115、215能夠耗散大量的再生電功率，所以制動器控制器能夠根據(jù)再生制動系統(tǒng)與基本制動系統(tǒng)之間的最佳制動力矩分配一致地操作而不管電池的充電狀態(tài)(或操作可用性)如何。這具有如下優(yōu)點(diǎn)施加車輛的制動時的駕駛者感受是基本上一致的而不管電池狀態(tài)如何。在本說明書的描述和權(quán)利要求中，詞語“包括”和“電含”以及例如“包括”和“包括有”的詞語形態(tài)變化指的是“包括但不限于”，并且不旨在(也不應(yīng)該)排除其它的部分、添加物、構(gòu)件、整體或步驟。在本說明書的描述和權(quán)利要求中，單數(shù)形式包含復(fù)數(shù)形式，除非在上下文中另有要求。特別地，在使用不定冠詞的地方，說明書應(yīng)當(dāng)理解為考慮多個以及單個，除非在上下文中另有要求。結(jié)合本發(fā)明的特定方面、實(shí)施方式或示例描述的特征、整體或特性應(yīng)當(dāng)理解成能夠應(yīng)用于本文中描述的任何其它的方面、實(shí)施方式或示例，除非與其不相容。本申請要求2010年12月2日提交的英國專利申請No. GB1020446. 9的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以參引的方式明確地并入本文中。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括燃料燃燒致動器；發(fā)電機(jī)裝置，所述發(fā)電機(jī)裝置構(gòu)造為由所述致動器驅(qū)動，并且設(shè)置為產(chǎn)生電荷從而為儲能裝置再充電；第一電機(jī)，所述第一電機(jī)能夠操作為馬達(dá)驅(qū)動所述致動器，從而使所述致動器泵送流體；第二電機(jī)，所述第二電機(jī)能夠操作為在再生制動操作中產(chǎn)生電荷以便為所述儲能裝置再充電；其中，所述設(shè)備構(gòu)造為根據(jù)與所述儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)在所述致動器不燃燒燃料時通過所述第一電機(jī)自動地馬達(dá)驅(qū)動所述致動器，所述設(shè)備能夠自動地操作成通過限制器裝置限制由所述致動器泵送的流體的量，從而增加當(dāng)所述致動器被馬達(dá)驅(qū)動時由所述第一電機(jī)完成的做功量。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流體是氣體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，所述設(shè)備能夠自動地操作為通過限制流入所述燃料燃燒致動器中的進(jìn)氣量來限制由所述燃料燃燒致動器泵送的流體的量。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，所述設(shè)備能夠自動地操作為通過限制從所述燃料燃燒致動器流出的流體的量來限制由所述燃料燃燒致動器泵送的流體的量。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述限制器裝置包括閥或類似裝置。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，所述設(shè)備能夠操作成控制所述限制器使所述燃料燃燒致動器被馬達(dá)驅(qū)動時由所述第一電機(jī)完成的做功量增加取決于與所述儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)的值的量。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述儲能裝置的所述至少一個操作參數(shù)從其充電狀態(tài)、其溫度以及其最大容許充電率的當(dāng)前值中選擇。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述第一電機(jī)能夠作為發(fā)電機(jī)操作以提供由所述燃料燃燒致動器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)裝置，并且能夠作為用于馬達(dá)驅(qū)動所述燃料燃燒致動器的馬達(dá)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述第一電機(jī)由從發(fā)動機(jī)的曲柄集成起動器發(fā)電機(jī)和皮帶集成起動器發(fā)電機(jī)中選擇的一個提供。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述第二電機(jī)還能夠作為牽引馬達(dá)操作。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述燃料燃燒致動器包括從內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中選擇的一個。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，所述設(shè)備能夠操作為當(dāng)所述第一電機(jī)在再生制動操作過程中馬達(dá)驅(qū)動所述發(fā)動機(jī)時終止向所述燃料燃燒致動器的燃料流。
13.包括如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備的混合動力電動車輛、混合動力電動機(jī)車或水運(yùn)工具。
14.一種方法，包括通過由燃料燃燒致動器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電荷以便為儲能裝置再充電；執(zhí)行再生制動操作以便為所述儲能裝置再充電；當(dāng)執(zhí)行所述再生制動操作時，根據(jù)與所述儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)自動地馬達(dá)驅(qū)動所述燃料燃燒致動器；以及限制所述燃料燃燒致動器被馬達(dá)驅(qū)動時由所述燃料燃燒致動器泵送的流體的量，從而增加所述燃料燃燒制動器被馬達(dá)驅(qū)動時完成的做功量。
全文摘要
一種設(shè)備，其包括燃料燃燒致動器，燃料燃燒致動器可操作為燃燒燃料以驅(qū)動發(fā)電機(jī)裝置產(chǎn)生電荷，以便向儲能裝置再充電。該設(shè)備可操作為通過包括電機(jī)的馬達(dá)驅(qū)動裝置馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器，燃料燃燒致動器可操作為在被馬達(dá)驅(qū)動時泵送氣體。包括第二電機(jī)的制動裝置可操作為在再生制動過程中產(chǎn)生電荷以便為儲能裝置再充電。該設(shè)備可操作為響應(yīng)于與儲能裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個操作參數(shù)在燃料燃燒致動器不燃燒燃料時通過馬達(dá)驅(qū)動裝置自動地馬達(dá)驅(qū)動燃料燃燒致動器，該設(shè)備可自動地操作為通過限制器裝置限制由燃料燃燒致動器泵送的氣體的量，由此增加當(dāng)燃料燃燒致動器被馬達(dá)驅(qū)動時馬達(dá)驅(qū)動裝置所完成的做功量。
文檔編號B60W30/18GK102555763SQ20111039770
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者史蒂芬·尼科爾斯 申請人:捷豹汽車有限公司