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CN109733379A - 具有多个高压蓄电池的车辆 - Google Patents

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CN109733379A
CN109733379A CN201811232045.6A CN201811232045A CN109733379A CN 109733379 A CN109733379 A CN 109733379A CN 201811232045 A CN201811232045 A CN 201811232045A CN 109733379 A CN109733379 A CN 109733379A
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CN
China
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vehicle
charge
bridge
battery
vehicle bridge
Prior art date
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Pending
Application number
CN201811232045.6A
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迈克尔·E·雷布林
哈里·克里希南·阿丹克
雷蒙德·C·西西亚克
约翰·斯图尔扎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
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Abstract

一种混合动力电动车辆,具有:一个或多个控制器;由相应电机(EM)独立驱动的至少两个车桥,所述电机各自联接到单独的蓄电池;以及联接到所述车桥中的一个车桥的内燃发动机(CE)。所述一个或多个控制器中的至少一个控制器被配置为在单桥驱动模式下将功率递送至所述车桥中的一个车桥,并响应于扭矩需求信号(TDS)超过单桥功率极限将功率递送至另一个车桥和/或所有车桥。所述一个或多个控制器还被配置为对所述TDS超过多桥功率极限做出响应,并将额外的CE功率递送至所联接的车桥。响应于制动信号,所述一个或多个控制器还可以调整所述EM中的至少一个以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并产生负扭矩以对所述单独蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。

Description

具有多个高压蓄电池的车辆
技术领域
本公开总体上涉及用于控制和利用混合动力电动车辆中的独立配置的高压蓄电池和驱动桥的系统和方法。
背景技术
电动、插电式、纯电动、重度和轻度混合动力电动车辆(HEV)具有动力传动系统,所述动力传动系统包括内燃发动机(CE)、电机或马达/发电机(EM)、蓄电池和其他能量存储装置、以及与一个或多个控制器联接的多个驱动桥等部件,并且包括的EM各自与驱动桥中的单个驱动桥联接。这类蓄电池可以配置有高功率或高能量能力,其中高功率变化能够在短时间和短距离内实现高功率放电,并且高能量能力使得能够在更长的时间和距离内放电。
通常,高功率能力用于短持续时间、短距离的高扭矩需求,并且这类蓄电池被快速充电以维持最大容量,以确保每个高扭矩需求有可用电量。相反,这类高能量蓄电池能够在相对较长的距离内进行相对较长的持续时间放电。重度HEV(FHEV)通常包括仅在电荷维持模式下操作的这类高功率、短持续时间/距离、低能量蓄电池,而其他类型的HEV(诸如插电式HEV或PHEV)可以包括在电荷消耗模式下工作的较高能量、较长持续时间的蓄电池,其使得能够在较长距离内利用。这类FHEV被配置为在短时间段内、低车速下以及在比其他类型的蓄电池低的车辆加速度下用于纯电动操作模式中。然而,轻度HEV或mHEV蓄电池通常被配置以较低的操作电压,其可以在大约48伏左右的范围内,并且通常用于在车辆减速和停止条件期间以及在相对短的时间段内为车辆附件供电。
在插电式HEV(PHEV)的其他布置中,响应于各种扭矩需求这类蓄电池可以同时用于电荷维持模式和电荷消耗模式中,并且具有通常比BEV蓄电池短的利用续驶里程。在任何这类配置中,需要改进以使得能够利用再生制动能量和其他电源对这类蓄电池进行选择性充电,并且响应于扭矩功率需求和各种HEV操作模式,选择性地使用这类蓄电池以对联接到各个车桥的一个或多个电机供电。
发明内容
根据本公开的车辆和操作方法包括各种部件和系统,这些部件和系统包括:与动力传动系统联接的一个或多个控制器,所述动力传动系统具有联接到相应蓄电池或其他能量存储装置的至少两个EM、和车桥,以及联接到所述车桥中的一个车桥的CE。本公开实现了多种操作模式,包括向单个、多个和/或所有车桥递送功率。另外,这类部件和系统还被配置为实现蓄电池电荷维持、电荷消耗以及其他蓄电池配置和利用操作模式,其被优化用于短持续时间、高功率操作以及较长持续时间、高能量操作和相关配置和利用模式。
在本公开的一种配置中,车辆或HEV包括至少一个控制器,所述控制器联接到至少两个车桥,所述车桥各自由相应的EM独立地驱动,所述EM各自联接到单独的蓄电池,并且所述车桥机械地分离。所述至少一个控制器被配置为在单桥驱动模式下将功率从EM中的一个递送至所相应联接的车桥。响应于超过单桥功率极限的扭矩需求信号(TDS),所述一个或多个控制器发起多桥驱动模式以将功率从另一EM递送至另一个所相应联接的车桥。在另外的变型中,所述至少一个控制器还被配置为响应于制动信号,调整EM中的至少一个,以捕获来自所相应联接的车桥的机械制动能量,并通过所述一个EM利用该制动能量产生负扭矩以对所述蓄电池中的至少一个蓄电池和/或一个或多个蓄电池充电。
在本公开的其他布置中,所述一个或多个控制器还被配置为当TDS超过多桥功率极限时对TDS做出响应,并使得额外的CE功率能够被递送至所联接的车桥。另一种变型包括车辆,所述车辆包括PHEV蓄电池和一个或多个控制器,所述控制器也能够发起电荷消耗模式,这使得所述蓄电池中的一个或多个蓄电池以高达电荷消耗最大放电极限(CDMD)向所相应联接的EM供电,这与将增加的CE功率递送至车桥中的一个相结合。本公开还设想了配置有所述至少一个控制器的所述车辆的PHEV蓄电池变型,所述控制器还被配置为对下降到电荷维持极限的荷电状态信号(SoC信号)做出响应。至少一个控制器响应并发起车辆电荷维持模式,其将CE功率递送至所述EM,所述EM联接到所述一个车桥以产生电力,并且对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电,并且在某些应用中以高达电荷维持最大放电极限(CSMD)放电。这使得所述至少一个控制器能够驱动EM以推进HEV,即使在对一个或多个蓄电池充电时也是如此。
车辆还可以配置有控制器,所述控制器被修改以响应以下各项中的至少一项:(a)所述SoC信号下降到电荷维持极限(例如,在具有PHEV蓄电池的车辆中)和(b)所述TDS超过能够从所述蓄电池获得的组合功率。这类控制器也被修改以发起电荷维持模式并且递送CE功率:(a)以推进车辆并满足TDS需求的功率,以及(b)至联接到所述一个车桥的EM以产生电力以对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。在其他变型中,本公开包括具有至少一个控制器的车辆,所述控制器还被配置为在PHEV蓄电池变型中响应SoC信号下降至所述蓄电池中的至少一个蓄电池的电荷维持极限,并且发起电荷维持模式并将CE功率递送至联接到所述一个车桥的EM以产生电力,以激励所述EM中的一个或多个使得SoC不会下降。
本公开的HEV和控制器还被配置为响应稳定性控制信号(SCS),并发起全桥驱动模式以向至少两个车桥中的每一个车桥独立地递送功率以增加每个车桥的每个车轮的牵引力。在本公开的其他改编中,例如在具有FHEV配置的车辆中,任何或所有或至少一个蓄电池被配置为在电荷维持模式中操作并且具有大约一千瓦时的能量容量。在某些变型中,当在中等车辆加速度和小于约30英里每小时的速度下使用时,这种改编使得电动操作续驶里程或电动续驶里程能够达到(出于示例目的)大约一至三英里或更远一点。
所述至少一个蓄电池中的其他蓄电池被配置或可以被配置为在电荷维持和电荷消耗两种模式中操作,这通常在PHEV蓄电池中实现。虽然这种蓄电池的能量和功率容量在不同的制造商和车辆类型之间变化很大,但是在一个不意图限制本公开的示例中,这种蓄电池可以被配置为具有大约2千瓦时到10千瓦时之间或者更高或更低的能量容量,以及大约在2英里到49英里之间或者更高或更低的电动续驶里程或操作续驶里程。在其他变型中,所述一个或多个蓄电池包括或可以包括至少一个蓄电池,所述蓄电池也被配置为在电荷消耗模式中操作并且具有大约超过10千瓦时的能量容量和超过大约50英里的电动操作续驶里程或电动续驶里程。
本公开设想了控制车辆的方法,和调整控制器并在单桥驱动模式中将功率递送至所述车桥中的一个车桥,以及响应于TDS超过单桥功率极限,将功率独立地递送至另一个车桥。本公开还包括控制器响应于TDS超过多桥功率极限,例如在PHEV配置的车辆中,而发起电荷消耗模式以按高达CDMD递送蓄电池功率,并且将额外的CE功率递送至所联接的车桥。这种示例性PHEV配置的进一步变型还包括所述一个或多个控制器,其被配置为响应于TDS超过单桥功率极限,将额外CE功率递送至所联接的车桥,并且响应于TDS超过多桥功率极限,诸如通过电动后桥或前桥驱动和联接的FHEV蓄电池将功率独立地递送至另一个车桥。其他变型使所述一个或多个控制器对制动信号做出响应,并调整所述电机(EM)中的至少一个电机,以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并且通过所述至少一个EM产生负扭矩以对所联接的单独的蓄电池充电。
本公开的方法还包括或可以包括所述一个或多个控制器对SoC信号下降到电荷维持极限做出响应,例如在PHEV配置的车辆中,并且将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力,从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。另外,所述方法包括所述至少一个控制器或一个或多个控制器响应以下各项中的至少一项:(a)SoC信号下降到电荷维持极限,以及(b)TDS超过能够从蓄电池获得的组合功率,并发起电荷维持模式,从而递送CE功率:(a)以推进所述车辆并满足TDS需求的功率,以及(b)至联接到所述一个车桥的EM以产生电力从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
对这些车辆的实现方式和配置以及操作方法的概述以技术上较不详细的变型描述了本公开的实施例的若干示例性布置,并且下文在具体实施方式部分中结合附图以及随后的权利要求书更详细地进一步描述了这些布置。
此发明内容部分不意图标识要求保护的技术的关键特征或基本特征,也不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。这里讨论的特征、功能、能力和优点可以在各种示例实现方式中独立地实现,或者可以在其他示例配置中组合,如本文其他地方进一步描述的,并且相关技术领域的技术人员和知识人员参照以下描述和附图也可以理解这点。
附图说明
图1是混合动力电动车辆及其系统、部件、传感器和操作方法的图示;并且
图2示出了图1的车辆和系统以及方法的额外方面和能力,其中添加、移除、修改和重新布置了某些部件和特征。
具体实施方式
本文中描述了本公开的实施例。然而,应理解,公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例及其替代布置可以采用其他各种形式和优选的可选形式。附图包括一些可能被放大或缩小的特征,以显示或强调某些部件的细节。因此,本文中公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的,而是仅作为代表性和说明性基础,用于向本领域技术人员展示并教导本领域技术人员以各种方式采用本公开的实施例。
如本领域普通技术人员应理解的,参照附图中的任一个附图示出并描述的各种特征、部件和过程可以与在一个或多个其他附图中示出的特征、部件和过程组合,从而产生对于本领域技术人员来说应该显而易见并且在本领域技术人员的认知内但是可能未明确示出或描述的实施例。本文所示的特征的组合是用于许多典型应用的代表性实施例。然而,对于特定应用或实现方式,可能期望对特征进行与本公开的教义一致的各种组合和修改,并且在相关技术领域中工作的人员的知识、技能和能力的范围内应当是容易想到的。
现在参照各个附图和说明并且参照图1和图2,并且具体地参照图1,示出了电动、纯电动、插电式和/或HEV 100的示意图,并且示出了HEV 100的部件之间的代表性关系。车辆100内的部件的实体布局和定向可以变化。车辆100包括具有至少两个车桥106、107和动力传动系统110的传动系105,动力传动系统110包括内燃发动机(CE、ICE)115和/或电机或电动马达/发电机/起动机(EM)120中的一个或多个,CE 115和EM 120产生功率和扭矩以经由至少两个车桥106、107推进车辆100,车桥106、107由本公开所设想并且在图1中反映为彼此机械地分离以实现独立操作。
尽管附图示出的车桥106、107和相关部件看起来在实体上相邻,但附图仅旨在作为示意性表示,并且设想了根据各种其他实体布置来布置车桥106、107以及所有其他部件。例如,不管示意性表示如何,车桥106、107可以作为单独的、可独立操作的前轮和后轮驱动桥106、107布置在HEV 100上,以及在对于相关技术领域的知识人员应该是显而易见的其他实体布置中。
发动机115是汽油、柴油、生物燃料、天然气或替代燃料供能的发动机或燃料电池,其通过本文其他地方描述的发动机前端附件和附件装置(FEAD)产生电力、真空、压力和液压功率以及其他形式的输出扭矩。ICE或CE 115利用分离离合器125联接到电机或EM 120中的至少一个,并与车桥106中的至少一个车桥联接。当分离离合器125至少部分地接合时,CE115产生这样的功率和相关联的发动机输出扭矩以传输到EM 120。
EM 120可以是多种类型的电机中的任何一种,并且例如可以是永磁同步马达、发电机和发动机起动机。例如,当分离离合器125至少部分地接合时,功率和扭矩可以从发动机115传输到EM 120(以使其能够作为发电机来操作)并传输到车辆100的其他部件。类似地,在包括或不包括独立发动机起动机135的车辆中,与CE/ICE 115联接到同一车桥106的EM 120可以作为发动机115的起动机来操作,其中分离离合器125部分地或完全地接合以经由分离离合器驱动轴130将功率和扭矩传输到CE 115来起动发动机/ICE/CE 115。
在另外的变型中,EM 120还可以是电动车桥驱动装置123,其被配置为经由齿轮箱和/或差速器152与车桥106、107中的一个直接联接的电动前桥驱动装置(EFAD)或电动后桥驱动装置(ERAD)。此外,在这类布置中,EFAD/ERAD 123可以被配置为独立于其他EM 120和/或CE 115操作,以实现机械分离的车桥106、107与相关联的车轮154之间的可选和差速控制。
另外,至少一个EM 120、123可以通过传输额外功率和扭矩使驱动轴130和140转动以在“混合动力电动模式”或“电动辅助模式”中辅助发动机115。EM 120、123还可以在纯电动模式中操作,其中发动机115通过分离离合器125脱离联接并且停机,使得EM 120、123能够将正扭矩或负扭矩传输到EM驱动轴140和/或车桥106、107。当处于发电机模式时,在发动机或ICE 115正在为车辆100产生推进功率的同时,还可以命令EM 120、123产生负扭矩并由此产生电力以对蓄电池(和其他能量存储装置)充电并为车辆电气系统供电。EM 120、123还可以通过将来自进行减速的动力传动系统110和/或车轮154的旋转能量转换成电能以用于如下文更详细地描述的存储在一个或多个蓄电池170、175、180和其他能量存储装置中,从而实现再生制动。
分离离合器125可以脱开以使发动机115能够停止或独立运行以为发动机附件提供功率,而EM 120、123产生驱动功率和扭矩以经由车桥106、107和/或EM驱动轴140、变矩器驱动轴145和变速器输出驱动轴150来推进车辆100。在其他布置中,发动机115和EM 120、123都可以在分离离合器125完全或部分地接合的情况下操作,以通过驱动轴130、140、150、差速器152和车轮154协作地推进车辆100。可以采用EM 120、123的各种配置和使用方式来实现车桥106、107和/或相关联的车轮154之间的差速控制和牵引。
差速器152可以向每个车轮154传输大致相等的扭矩,并且可以提供轻微的速度差异以使车辆能够有效地转弯和操纵。可以使用不同类型的差速器152或类似装置以将来自动力传动系统110的相等和/或不等扭矩分配给各车轮154,以用于后驱、前驱、前桥驱动、后桥驱动和全轮驱动车辆和配置。在一些车辆中,可以控制和改变差速扭矩分配以实现期望的操作模式或条件,其中每个车桥106、107和/或每个车轮154接收不同的扭矩。类似地,在再生制动模式期间,EM 120、123可以被配置为重新捕获来自车桥106、107和/或车轮154的机械能,以产生电能,用于对一个或多个蓄电池170、175、180充电。
对于包括多个直列或以其他方式联接的EM 120配置的动力传动系统110,发动机115和EM 120的驱动轴130可以是连续的单个贯穿轴(所述贯穿轴是EM驱动轴140的一部分并与EM驱动轴140成一体),或者可以是可以被配置为独立于EM驱动轴140而转动的单独的独立驱动轴130。图1的示意图还设想了具有一个以上发动机115和/或EM 120、123的替代配置,发动机115和/或EM 120、123可以相对于驱动轴130、140偏移,并且其中发动机115和EM120、123中的一个或多个串联和/或并联地定位在传动系105中的其他地方和/或车桥106、107附近,诸如在变矩器与变速器之间或作为变矩器和变速器的一部分,在驱动轴、车桥106、107轴线外,和/或在其他布置中位于其他地方。在不脱离本公开范围的情况下,还设想了其他变型。
传动系105和动力传动系统110还包括变矩器(TC)155,其将动力传动系统110的CE115和EM 120与变速器160联接和/或联接到变速器160。变速器160可以是具有多个可选挡位的多级传动比和/或多且可变扭矩倍增器比率、自动和/或手动变速器或变速箱160。TC155还可以结合有旁通离合器和离合器锁157,其也可以作为起步离合器操作,以使得能够进一步控制和调节从动力传动系统110传输到车辆100的其他部件的功率和扭矩。在一些变型中,变速器160可以包括与变速器或变速箱160成一体的TC 155和旁通离合器157。在其他设想变型中,出于进一步示例而非限制的目的,HEV 100被配置为功率分流车辆,使得变速器160被配置为分流变速器布置,所述布置在没有差速器152和/或没有TC 155的情况下采用以使得能够直接控制传输到车轮154的功率和从车轮154回收或捕获的再生功率。
动力传动系统110和/或传动系105还包括一个或多个逆变器系统控制器(一个或多个ISC)165,其联接到各种其他系统控制器和相应的EM 120、123和蓄电池170、175和/或180,所述部件中的任一者和/或每一者能够协作和独立地调整、选择和操作。在一些任选地优选布置中,至少一个EM 120分别与一个车桥106和一个单独的蓄电池170和一个单独的ISC 165联接,并且另一EM 120(诸如例如EM 123)分别与不同的车桥107、不同且单独的蓄电池175,以及不同且单独的ISC 167联接。在进一步变型中,一个单独的ISC 165可以与HEV100的前桥联接,前桥可以是车桥106、107中的任一者,并且可以被称为前ISC或FISC 165,而另一ISC 167可以与后桥联接,后桥将是车桥106、107中的另一个,这样它可以被称为后ISC或RISC 167。在这个示例中,FISC 165可以用于前轮驱动(FWD)操作,而RISC 167可以用于后轮驱动(RWD)操作,并且两者都可以用于全轮驱动(AWD)操作。
一个或多个这类蓄电池170、175是并且可以是根据预期车辆配置和应用在各种范围内操作的较高电压的直流蓄电池170、175。在本文中出于示例而非限制的目的示出的各种示例中,这类蓄电池可以被配置为在高达约600伏特、并且有望高达约1,000伏特、并且有时在约140伏特与420伏特或者更高或更低的范围内操作,所述蓄电池用于存储电力并为EM120以及其他车辆部件和附件供应电力。其他蓄电池可以是在约6伏特与24伏特和48伏特或者更高或更低的范围内操作的低压直流蓄电池180,针对在一些改编中可能包括起动机的这类示例性HEV 100,所述蓄电池用于存储电力并为起动机135供应电力以起动CE 115,并且用于在车辆怠速、停止、发动机关闭和电动马达/发电机关闭状况期间为其他车辆部件和附件供电。
尽管本文出于示例的目的描述的蓄电池170、175、180作为铅酸、锂离子、镍金属氢化物和其他化学物质对于本领域技术人员而言可以是已知的,但是本文设想了许多其他能量存储装置适合于本公开的用途。再例如,这类蓄电池170、175、180可以与超级电容器、飞轮、燃料电池以及多个能量存储装置和相关联的部件和系统协作地存储能量和/或可以被超级电容器、飞轮、燃料电池以及多个能量存储装置和相关联的部件和系统完全取代,超级电容器、飞轮、燃料电池以及多个能量存储装置和相关联的部件和系统可以被单独地、组合地利用并且出于示例性和说明性化学蓄电池的设想能量存储目的而用作补充和/或取代装置。
在这些布置中,并且对于可以被配置为插电式HEV(PHEV)和/或重度HEV(FHEV)的各种HEV 100,蓄电池170、175中的一个或多个可以被进一步配置为根据车辆操作模式和特定蓄电池的配置而在电荷维持模式和/或电荷消耗模式中操作。本技术领域的技术人员应该能够理解,这类示例性的组合的电荷维持操作模式和电荷消耗操作模式通常局限于配置有至少一个PHEV配置的蓄电池的这类HEV 100,因为其他类型的这类设想蓄电池被是针对非PHEV操作模式(诸如电荷维持模式或电荷消耗模式而不是两者)设计和/或优选的。再例如,可以选择蓄电池170、175并将其配置为具有大约一千瓦时的能量容量。这个示例性布置是出于说明的目的,并且作为另一示例,在车辆速度低于约30英里每小时期间并且当车辆加速度温和时,可以实现约1至3英里左右的电动续驶里程或操作续驶里程。以这种方式,蓄电池170、175可以在FHEV中用作“动力电池”蓄电池,使得与其他类型的蓄电池配置和HEV操作模式相比,能够在相对短的持续时间和有限的距离、速度和加速度下,实现高达电荷消耗和/或电荷维持最大放电极限速率的相对高的放电速率。
在另一示例中,蓄电池中的至少一个和/或另一个被配置为在电荷维持模式和电荷消耗模式中交替地操作和/或在电荷维持模式和电荷消耗模式两者中操作,并且在一些应用中作为动力电池操作,并且在其他应用中作为“能量电池”和PHEV蓄电池操作。再例如,但不是出于限制的目的,取决于车辆配置和预期应用,这些蓄电池具有和/或可以具有大约在2千瓦时到10千瓦时之间或更高或更低的电动续驶里程,以及大约在2英里到49英里之间或更高或更低的电动操作续驶里程或电动续驶里程。当结合这类HEV 100的各种控制器(诸如ISC 165、167)和其他部件利用时,出于示例而非限制的目的,这些蓄电池可以用于FHEV和PHEV配置的HEV 100中,并且可以与各种其他这样的蓄电池170、175一起采用,以增加配置和利用这种HEV 100和集成部件和系统的灵活性。
本公开进一步设想一个或多个和/或至少一个蓄电池被配置为作为具有相对较高的能量存储容量和时间/距离利用范围的能量电池在PHEV电荷消耗模式中操作,并且具有大约超过10千瓦时上下的能量容量,以及超过大约50英里上下的电动续驶里程或电动操作续驶里程,并且可以被调适为具有大约10千瓦时至30千瓦时或更高或更低的能量容量,以及大约50英里至300英里或更高或更低的电动操作续驶里程。这类“能量电池”配置可以用于电荷消耗模式和电荷维持模式中的任一者或两者中,以实现高达相应的电荷消耗最大放电极限(CDMD)和电荷维持最大放电极限(CSMD)速率的能量存储装置放电速率。
如图1所示,蓄电池170、175、180分别通过如本文其他地方描述的各种机械和电气接口以及车辆控制器联接到车辆100的发动机115、EM 120和123、ISC 165和167以及其他部件、控制器和系统。高压EM蓄电池170、175通过马达控制模块(MCM)、蓄电池能量和/或电气控制模块(BCM或BECM)和/或功率电子元件185中的一个或多个一起和/或分开地联接到EM120、123和ISC 165、167。
这些部件被协作地配置以调节由高压(HV)蓄电池170、175提供的直流(DC)功率以用于EM 120、123。ISC 165、167和/或MCM/BCM/BECM 185还被配置为将DC蓄电池功率调节、逆变和变换成通常为电机或EM 120、123供电所需要的三相交流电(AC)。MCM/BCM/BECM 185和/或ISC 165、167还被配置为利用EM 120、123和/或FEAD部件产生的电能对一个或多个蓄电池170、175、180充电,并按需要向其他车辆部件供应功率。
车辆100还可以结合有一个或多个制动器190,其联接到车桥106、107、车轮154和制动系统控制模块(BSCM)195中的一个或多个。车桥106和107、制动器190和/或BSCM 195可以操作以机械地(例如,摩擦地)和/或电动地使车轮154减速,并且实现从车轮154捕获机械减速能量的电再生制动,并且与ISC 165和167、MCM/BECM 185、EM 120和123中的一个或多个以及可能的其他控制器和部件合作,使得能够产生电力以存储在HV蓄电池170、175和其他蓄电池180以及其他电力存储部件中并对其进行充电。
继续参照图1,车辆100还包括能够实现各种车辆能力的一个或多个控制器以及计算模块和系统。例如,车辆100可以结合有车辆系统控制器(VSC)200和车辆计算系统(VCS)和控制器205(其与ISC 165、167、MCM/BECM 185、BSCM 195和其他控制器通信)以及车辆网络,诸如控制器区域网(CAN)210,以及包括如本文其他地方描述的其他基于微处理器的控制器的更大的车辆控制系统和其他车辆网络。除了控制器、传感器、致动器与车辆系统和部件之间的通信链路之外,CAN 210还可以包括网络控制器。
此类CAN 150对于本技术领域的技术人员来说是已知的,并且被各种行业标准更详细地描述,行业标准包括例如名称为“Serial Control and Communications HeavyDuty Vehicle Network”且可从standards.sae.org获得的Society of AutomotiveEngineers International.TM.(SAE)J1939,以及可从国际标准组织(ISO)11898获得的名称为“Road vehicles-Controller area network(CAN)”的汽车信息标准,以及可从www.iso.org/ics/43.040.15/x/获得的名称为“Road vehicles-Low-speed serial datacommunication”的ISO 11519等。
ISC 165、167、MCM/BECM 185、BSCM 195、VSC 200和VCS 205虽然在本文为了示例性目的而被示出为离散的单独控制器,但是可以控制其他控制器和其他传感器、致动器、信号和部件,由其他控制器和其他传感器、致动器、信号和部件控制,向和从其他控制器和其他传感器、致动器、信号和部件传送信号,以及与其他控制器和其他传感器、致动器、信号和部件通信,所述其他控制器和其他传感器、致动器、信号和部件是大型车辆和控制系统以及内部和外部网络的一部分。结合本文设想的任何特定的基于微处理器的控制器描述的能力和配置也可以体现在一个或多个其他控制器中并且分布在一个以上的控制器上,使得多个控制器可以独立地、合作地、组合地和协作地实现任何这类能力和配置。因此,对“控制器”、“至少一个控制器”、“一个或多个控制器”和/或“所述一个或多个控制器”的表述旨在以单数和复数含义两者且单独地、共同地以及以各种合适的协作式、嵌入式和分布式组合指称这类控制器。
此外,通过网络和CAN 210的通信意图包括控制器与传感器、致动器、控件以及车辆系统和部件之间对命令、信号、数据、控制逻辑和信息的响应、共享、传输和接收。控制器与一个或多个基于控制器的输入/输出(I/O)接口通信,这些接口可以实现为单个集成接口,其实现原始数据和信号的传送,和/或信号调节、处理和/或转换,短路保护,电路隔离和类似能力。或者,芯片上的一个或多个专用硬件或固件装置、控制器和系统可用于在通信期间以及在传送特定信号之前和之后修改、转换、预调节和预处理所述特定信号。
在进一步说明中,ISC 165和167、MCM/BECM 185、BSCM 195、VSC 200、VCS 205、CAN210和其他控制器可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的一个或多个微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性或保活存储器(NVRAM或KAM)中的易失性和非易失性存储器。NVRAM或KAM是持久性或非易失性存储器,其可用于在车辆和系统以及控制器和CPU未通电或断电时存储各种命令、可执行控制逻辑和指令以及操作车辆和系统所需的代码、数据、常数和变量。计算机可读存储装置或介质可以使用许多已知存储器装置中的任一者来实现,诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置。
再次关注图1,车辆100还可以包括VCS 205,其是由福特汽车公司制造的SYNC车载车辆计算系统(参见,例如,SmartDeviceLink.com,www.ford.com,美国专利号9,080,668、9,042,824、9,092,309、9,141,583、9,141,583、9,680,934等)。车辆100还可以包括动力传动系统控制单元/模块(PCU/PCM)215,其联接到VSC 200或另一控制器,并且联接到CAN 210和发动机115、EM 120、123和TC 155以控制每个动力传动系统部件。变速器控制单元还可以经由CAN 210联接到VSC 200和其他控制器,并且联接到变速器160并且还任选地联接到TC155,以实现操作控制。发动机控制模块(ECM)或发动机控制单元(ECU)或能量管理系统(EMS)220也可以被包括以与CAN 210通信,并且与PCU 215和其他控制器协作地联接到发动机115和VSC 200。
在这个布置中,VSC 200和VCS 205协作地管理和控制车辆部件和其他控制器、传感器和致动器。例如,控制器可以向和/或从发动机115、分离离合器125、EM 120和123、TC155、变速器160、ISC 165和167、蓄电池170、175和180、MCM 185和BSCM 195以及其他部件和系统传送控制命令、逻辑和指令以及代码、数据、信息和信号。控制器还可以控制本领域技术人员已知的其他车辆部件并且与之通信,尽管附图中未示出。图1中的车辆100的实施例还示出了与车辆网络和CAN 210通信的示例性传感器和致动器,其可以向VSC 200、VCS 205和其他控制器传输信号和从VSC 200、VCS 205和其他控制器接收信号。
图1中的车辆100的实施例还示出了与车辆网络和CAN 210通信的示例性传感器和致动器,其可以向VSC 200、VCS 205和其他控制器传输信号和从VSC 200、VCS 205和其他控制器接收信号。在其他示例中,车辆100可以包括加速踏板位置和运动传感器(APP)225、制动踏板位置和运动传感器(BPP)230,以及其他驾驶员控制件和车辆配置文件和性能参数(VPP)235,其可以包括可自主选择的和/或驾驶员可选择的车辆性能偏好配置文件和参数,以及可自主选择和/或驾驶员可选择的车辆操作模式配置文件和传感器,以及相关的配置文件参数和设置。
这样的VPP 235和设置可以是可自主选择和/或驾驶员可选择的,并且可以建立各种优选和/或预定的车辆性能特性和操作模式,如本文其他地方所描述的。APP 225可以例如与各种控制器(诸如PCU/PCM 215、ECM/ECU 220等)联接,以产生和/或使得这类控制器能够产生扭矩需求信号(TDS)240。
BPP 235还可以协作地联接到其他系统、控制器和传感器(包括例如制动器190和BSCM 195)并且与其通信,并且被配置为产生和/或使得这类控制器能够产生制动信号(BS)245。这类控制器被配置为并且可以被配置为响应BS 245并且调整EM 120、123中的一个或多个和/或至少一个以从相应的车桥106、107回收和捕获机械制动能量,并由此产生将被转换成电能的负扭矩,所述电能用于对单独的蓄电池170、175和/或180中的至少一个和/或每一者和/或其他能量存储装置充电。
车辆100还可以具有被配置为和/或配置有一个或多个通信、导航和其他传感器的VCS 205,如关于SYNC车载车辆计算系统和其他类似系统所描述的。VCS 205可以与VSC 200和其他控制器协作以响应于传感器和由这些和类似的车辆系统和部件识别、确立和从其接收的通信信号来管理和控制车辆100。
VCS 205还被配置为与VSC 200和其他控制器并联地、串联地和分布地协作,以响应于传感器和由这类车辆系统和部件识别、产生、确立、传送至其和从其接收的通信信号来管理和控制车辆100。这类配置文件的这些参数、配置文件和设置可以是驾驶员可选择的、可调整的,并且可经由车载车辆计算系统(诸如上述福特SYNC系统,其可以是VCS 205的一部分、结合VCS 205工作和/或并入作为VCS 205)以及其他控制器和系统的车辆用户界面来查看。
结合被配置为管理这类能力的一个或多个控制器,HEV 100利用这类传感器、参数和设置来实现性能控制操作模式能力。例如,来自驾驶员和诸如MCM/BCM 185和APP 230的各种HEV部件的信号可以要求来自CE 115和/或EM 120、123的电力,并且可以嵌入控制器中和/或使控制器产生TDS 240。除了TDS 240和BS 245之外,控制器还可以产生各种HEV控制信号(CS)250和其他信号(OS)255,其中这类信号中的任一者和/或全部用于将数据传送到各种HEV部件、传感器、系统和控制器,在其之间传送数据,以及从其传送数据。此外,控制器可以将信息嵌入这类信号中以及从这类信号提取信息,并且还可以直接地与其他车辆控制器、传感器、致动器、系统和部件通信,以实现各种通信和操作。
再例如,各种其他车辆功能、致动器和部件可以由车辆系统和部件内的控制器控制,并且可以从其他控制器、传感器和致动器接收信号,出于说明而非限制的目的,其可以包括交流发电机或发电机、EM 120和123,ISC 165和167,高压和低压蓄电池170、175和180,以及用于再生制动、蓄电池充电或放电的各种传感器,操作模式控制信号,最大电荷,荷电状态信号(SoC信号),以及蓄电池和存储装置充电和放电功率极限、充电功率极限、放电功率极限、电荷消耗和维持电荷极限,以及随时间变化的温度、电压、电流、微分和/或积分电流,传动系扭矩命令和检测到的扭矩,以及嵌入在这类信号中的数字数据和信息,并且如本文其他地方更详细描述的。
如各图1和图2以及本文其他地方所示,这种控制逻辑和可执行指令和信号以及数据还可以包括从车辆控制器、部件和系统接收以及发送到车辆控制器、部件和系统的车辆控制或命令信号。这些信号和命令可以由车辆控制器、传感器、致动器、部件和系统中的任一者生成并从其传送。其他这类控制器、传感器、致动器和部件也可以接收并响应这些信号。这些信号中的任一者或全部可以是原始模拟或数字信号,或者是响应于其他信号以及其中嵌入的信息而产生的经预调节的、预处理的、组合和/或衍生信号。
由各种设想的控制器、传感器、致动器和其他车辆部件进行的所描述的信号和命令、控制指令和逻辑,以及数据和信息的通信和操作可以如图1所示示意性地表示,并且可以通过图2和本文其他地方例示的流程图或类似图表示。这样的流程图和图示出了示例性命令和控制过程、控制逻辑和指令以及操作策略,其可以使用一种或多种计算、通信和处理技术来实现,所述技术可以包括实时的、事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程及其组合。
所示步骤和功能可以按所示顺序以及按并列的、重复的、修改的顺序执行、传送和进行,并且在一些情况下,可以与其他过程组合以及被省略。所述命令、控制逻辑和指令可以在所描述的基于微处理器的控制器中的一个或多个中执行,并且可以主要体现为硬件、软件、虚拟化硬件、固件、虚拟化固件及其组合。
在车辆100的操作期间,并且继续参照图1和图2,HEV 100结合有控制器,诸如本文其他地方所描述的控制器中的任一者和/或全部,其联接到EM 120和123、ISC 165和167、和/或HV蓄电池170和175。控制器被配置为响应所描述的信号,包括例如TDS 240、BS 245、CS 250和/或OS 255,并且检测各种车辆参数和条件,并调整HEV 100的各种操作模式及其各种部件和系统。在特定示例中,HEV 100包括至少两个车桥106、107,每个车桥分别联接到EM 120和123并由EM 120和123驱动,EM 120和123分别与单独的蓄电池170、175联接,如图1中示意性所示。
在这个示例中,响应于TDS 240,控制器中的至少一个被配置并且可以被配置为在单桥驱动操作模式中向车桥106、107中的一个递送功率。当TDS 240超过单桥功率极限(SAPL)260时,控制器被进一步配置成发起多桥驱动操作模式,并将功率递送至车桥106、107中的另一个。在单桥或多桥驱动模式中,控制器可以在电动操作模式中从EM 120、123中的一个或多个递送功率,并且递送至车桥106、107。
这种电动操作模式还可以包括操作蓄电池170、175的电荷消耗和/或电荷维持模式,使得一个或所有蓄电池170、175可以在电荷消耗模式中放电,和/或使得一个蓄电池可以配置为和/或用于电荷维持模式,而另一蓄电池用于电荷消耗模式,以及其组合。在更具体的进一步示例中,包括电荷消耗模式和电荷维持模式的可变变化的组合模式将被配置用于PHEV 100,而FHEV 100将仅启用电荷维持操作模式。
HEV 100可以被进一步配置有响应于TDS 240超过多桥功率极限(MAPL)的控制器,使得控制器命令内燃发动机(CE)或ICE 115结合EM 120、123将额外功率递送至车桥106、107中的至少一个。在从CE 115递送功率的这种布置中,一个或两个蓄电池170、175在电荷消耗模式中操作。替代变型还可以包括蓄电池170、175中的一个在电荷消耗模式中放电,而另一个在电荷维持模式中操作,使得CE 115将机械功率递送至EM 120、123中的一个,EM120、123进而产生负扭矩和电力以在维持模式中对蓄电池充电和/或维持蓄电池的电量,而EM 120、123中的另一个将正扭矩和功率递送至车桥106、107中的一个,与CE 115向车桥106、107中的同一个或另一个递送功率相结合。
HEV 100的这类配置中的每一者还配置有控制器,并且至少一个控制器还被配置为响应TDS 240,和例如当利用FHEV蓄电池和/或HEV 100的操作模式时,荷电状态信号(SoC信号)270超过和/或下降到能量存储装置(诸如蓄电池170、175、180或另一能量存储装置)中的一个或多个的电荷维持极限(CSL)275。控制器通过诸如在PHEV操作模式、设想PHEV蓄电池的使用和/或HEV 100的配置期间启用HEV 100的电荷消耗模式来响应SoC信号270超过CSL 275。在这个变型中,一个或多个能量存储装置(诸如蓄电池170、175)以高达电荷消耗最大放电极限(CDMD)280放电,以通过驱动EM 120、123并且将扭矩递送至相应的车桥106、107中的一个或多个和相关联的车轮154来满足TDS 240所需的功率。
响应于TDS 240,以及SoC信号270下降到CSL 275,控制器调整HEV 100以发起电荷维持模式,使得以高达电荷维持最大放电极限(CSMD)285的放电率递送来自能量存储装置和/或蓄电池170、175的能量,还将来自CE或ICE 115的功率递送至联接到CE 115的同一车桥106、107的EM 120、123中的一个或多个,这实现了发电,该电力用于对各种设想的能量存储装置(包括例如蓄电池170、175、180)中的一个或多个进行充电,以维持相应的SoC 270和/或对诸如蓄电池170、175和/或180的能量存储装置充电。
响应于TDS 240、SAPL 260、MAPL 265、SoC信号270、CSL 275、CDMD 280和/或CSMD285,控制器还被配置为发起电荷维持模式,并且调整CE 115以递送除了能量存储装置功率之外的功率,以(a)推进HEV 100以满足TDS 240所需的功率,并且还(b)将CE 115功率递送至车桥106、107中的至少一个和相应地联接的EM 120、123以产生电力以将SoC信号270维持在CSL 275处和/或附近,同时对能量存储装置(诸如蓄电池170、175和/或180)中的一个或多个充电。
在根据本公开的HEV 100的其他变型中,控制器还响应于能量存储装置(诸如蓄电池170、175、180)中的至少一个的SoC 270下降到CSL 275,以发起电荷维持模式,并且除了从EM 120、123递送功率以推进HEV 100之外,还将功率从CE 115递送至与CE 115联接到同一车桥106、107的EM 120、123。来自CE 115的附加功率激励EM 120、123中的一个或多个产生电力以将SoC 270维持在CSL 275处或附近,并且对适当的能量存储装置充电,使得SoC270不会下降到低于CSL 275。控制器还可以实现能量存储装置的维持和/或充电,使得SoC信号270在期望的公差范围内增大和/或维持在CSL 275附近,该范围可以实现CSL 275附近的一系列SoC,其可以被接受以在HEV 100的操作期间维持装置中的所存储能量。
本公开还设想了包括响应稳定性控制信号(SCS)290的控制器的其他变型,SCS290可以是能够响应于环境条件和道路条件以及HEV 100性能特征和/或其他参数而自主选择的和/或驾驶员能够选择的。控制器可以响应于SCS 290重新配置和/或调整HEV 100能力,使得启用和/或发起HEV 100的某些操作模式。例如,可以选择全桥驱动模式,其对于双车桥HEV 100而言可以使得功率能够被递送至两个车桥106、107,并且调整诸如差速器152的其他部件以进一步共同地、串联地、单独地和以其组合地调整、增大和/或减小到每个相关联的车轮154的牵引力、功率和/或扭矩。
在本文中描述的这些配置、变型、修改和/或操作模式中的每一者中,这些限制、变量、参数和模式可以如VPP 235预先确定、预测、自动选择和/或以其他方式调整,所述VPP235设想并且可以包括各种限制,诸如SAPL 260、MAPL 265、SoC信号270、CSL 275、CDMD280、CSMD 285、SCS 290和/或相关限制和参数。
本公开还设想了另外的操作方法,所述操作方法可以由相关技术领域的知识人员继续参考图1、具体地现在也包括图2而理解。在操作期间,本文其他地方描述的控制器300中的一个或多个(例如但不限于MCM/BECM 185、VSC 200、PCU/PCM 215、ECM/ECU 220)被配置为启用本公开中设想的并且在各种操作模式中的HEV 100的能力。在步骤305处,控制器300根据预定的、预测的、自主选择的和驾驶员选择的模式以及VPP 235来发起命令和控制逻辑。
根据这些模式和VPP 235,控制器接着在步骤310处确定TDS 240是否超过零,这表明检测到对扭矩功率的需求。如果TDS 240不超过零,则控制转到步骤315以检测BS 245是否存在。如果检测到BS 245,则在步骤320处调整一个或多个EM 120、123并且发起再生制动,使得EM 120、123中的一个或多个产生电力,所述电力被重新捕获并存储在能量存储装置(诸如蓄电池170、175、180中的一个或多个)中。如果未检测到BS 245,则控制返回到开始步骤305以继续监测。
如果在步骤310处TDS 240大于零,则控制转到步骤325以确定诸如蓄电池170、175的能量存储装置中的一个或多个是否具有超过CSL 275的SoC信号270。如果是,那么HEV100的纯电动操作是可能的,例如在PHEV蓄电池使用和/或模式操作期间,并且可以根据VPP235以及在本文中描述的操作模式中的一个中被启用。如果SoC信号270超过CSL 275,则控制前进到步骤330并且发起电荷消耗模式,其仅对PHEV配置的HEV 100启用。否则,如果SoC信号270已经下降到和/或接近CSL 275,则在步骤335处发起电荷维持模式,其对于PHEV或FHEV配置的HEV 100均启用。
在步骤330处发起电荷消耗模式,然后在步骤340处,将功率从EM 120、123中的至少一个传递到车桥106、107中的至少一个。然后控制器前进到步骤345以确定TDS 240是否超过CDMD 280,如果否,则监测继续,并且控制再次移动到开始步骤305。或者,当TDS 240超过CDMD 280时,控制器300在步骤350处起动CE 115,以使得能够将额外功率从CE 115递送至至少一个车桥106、107,以增大递送至EM 120、123中的至少一个的最大能量,EM 120、123将功率递送至车桥并驱动桥。在步骤355处,控制器还确定TDS 240是否还超过SAPL 260。如果TDS 240没有超过SAPL 260,并且不再超过CDMD 280,则控制器300可以根据其他参数和变量在步骤360处停止CE 115。
然而,如果在步骤355处TDS 240超过SAPL 260,则控制器300可以在步骤365处使得能够将额外功率递送至所述至少两个车桥106、107中的另一个。在一个示例中,控制器300可以增大由CE 115递送的功率。在另一示例中,控制器300可以使EM 120、123中的另一个能够将功率递送至车桥106、107的附加车桥。在该后一示例中,HEV 100可以包括EM 123作为ERAD,其由与ISC 167联接的单独的高放电电力存储装置供电,以使得能够将短持续时间/距离功率递送至另一车桥,同时TDS 240继续超过SAPL 260。
在步骤365处递送额外功率时,控制器在步骤370处继续监测TDS 240的改变,并且在步骤375处监测(能量存储装置的)SoC信号270以确定SoC信号270在操作期间是否下降至低于CSL 275。如果在步骤370处,TDS 240没有改变,则在步骤375处监测SoC信号270,直到检测到低于CSL 275的下降为止。如果TDS 240保持不变,但是TDS 240下降到低于CSL 275,则控制器300通过返回到开始步骤305以继续监测和处理来继续本公开的方法,并且响应于下降的SoC信号270对HEV 100进行调整。一旦TDS 240在步骤370处改变,控制器就在步骤380处再次确定TDS 240是否已经下降到低于SAPL 260,并且如果否,则在步骤375处继续监测SoC信号270。但是若在步骤380处TDS 240下降到低于SAPL 260时,则控制器300可以根据各种其他限制和VPP 235在步骤360处停止CE 115,并且此后在开始步骤305处继续监测。
如果在步骤335处发起电荷维持模式,则在步骤350a处起动CE 115,以将功率从CE115递送至EM 120、123中的一个,以在步骤385处实现被消耗至低于CSL 275的能量存储装置的充电和/或SoC维持。控制器300在步骤390处确定TDS 240是否超过CSMD 285,并且如果否,则在步骤393处将功率以高达CSMD 285的放电率从EM 120、123中的至少一个递送至车桥106、107中的至少一个车桥。然而,如果在步骤390处,TDS 240超过CSMD 285,则控制器300将从CE 115递送的功率增加到高于递送至EM 120、123以用于电荷维持功率的功率,以使得能够将增加的CE 115功率递送至车桥106、107中的一个和/或EM 120中的一个,以推进HEV 100并满足TDS 240所需的功率。这在电荷维持模式期间实现推进HEV 100的功率递送,使得来自EM 120、123(步骤393)和CE 115(步骤395)中的至少一个的组合功率用于推进和能量存储装置(诸如蓄电池170、175)的电荷维持。
本文中的描述涉及处于“通信”中和/或“联接”在一起的系统、方法、部件、元件、节点或特征。如本文所使用的,除非另有明确说明,否则这些术语和词语的使用旨在且必须被理解为意味着一个系统/方法/传感器/致动器/部件/元件/模块/特征直接或间接地以电子、机械或这两种方式并且以某一类似的方式联接、联结到彼此和/或与彼此通信,该类似方式实现数据和信息的协同操作以及交换和互换。
此外,即使所描述的各种实现方式、图、说明和附图示出了部件、元件、装置和特征的代表性示例和布置,但许多不同的额外变型、布置、修改和中间部件、元件、装置和特征也可以存在于本公开设想的进一步的示例性实现方式中。
除非另有明确说明,否则本文档中使用的术语、词语和短语及其变体必须被解释为开放式的而非限制性的。例如,术语“包括”应理解为意味着“包括但不限于”或类似含义;术语“示例”用于宽泛地描述所描述项目的说明性例子,但不是详尽的、排他的或限制性列表;并且诸如“常规”、“传统”、“普通”、“标准”、“已知”之类的形容词以及具有类似含义的术语不能被解释为将描述限于给定示例,或者限于截至特定日期和时间段在市场上可获得的示例性项目。
相反,这些描述旨在被理解为包括常规的、传统的、普通的或标准的技术,所述技术现在以及在未来任一时间可以根据本公开中描述的创新以某种改进和修改的形式获得。类似地,用连词“和”或反义连词“或”描述并连接的一组词语只能被理解为示例性和代表性而不是排他性的组,并且不能被理解为要求那些所描述的项目中的唯一一者或每一者都必须出现或一定不能出现在设想的组中。相反,除非另有明确说明,否则必须将这些连词和反义连词的使用理解为意味着“和/或”。
类似地,除非另有明确说明,否则与连词“或”相联系的一组词语不应被理解为要求该组中的互斥性,而是同样必须理解为意味着“和/或”。而且,虽然以单数形式来描述了或要求保护本公开的词语、项目、元件或部件,但是除非作为要求明确地说明限于单数形式,否则预期和设想了复数形式也在这种描述的范围内。在某些情况下存在或不存在扩展性单词和短语,诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语,旨在被解释为考虑更广泛的含义,但不得被理解为意味着暗示、意指、或要求较狭义的含义。
根据本发明,提供了一种车辆,所述车辆具有:至少两个车桥,所述至少两个车桥由相应的电机独立地驱动,所述电机各自联接到单独的蓄电池;和至少一个控制器,所述至少一个控制器被配置为:在单桥驱动模式下将功率递送至所述车桥中的一个车桥,并且响应于扭矩需求信号超过单桥功率极限,发起多桥驱动模式以将功率递送至另一个车桥。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于,至少一个控制器还被配置为:响应于制动信号,调整所述电机(EM)中的至少一个电机,以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并且产生负扭矩以对所述蓄电池中的至少一个蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于联接到至少两个车桥中的一个车桥的内燃发动机(CE)机;并且至少一个控制器还被配置为:响应于所述扭矩需求信号超过多桥功率极限并且荷电状态超过电荷维持极限,而发起电荷消耗模式,并将额外的CE功率递送至所联接的车桥。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于联接到所述至少两个车桥中的一个车桥的内燃发动机(CE);并且至少一个控制器还被配置为:响应于荷电状态信号下降到电荷维持极限,发起电荷维持模式,并将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力,从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于联接到至少两个车桥中的一个车桥的内燃发动机(CE);并且至少一个控制器还被配置为:响应于下列各项中的至少一项:(a)荷电状态信号下降到电荷维持极限,以及(b)所述扭矩需求信号超过能够从所述蓄电池获得的组合功率,而递送CE功率:(a)以推进所述车辆并满足所述扭矩需求信号,并(b)至联接到所述一个车桥的电机(EM)以产生电力从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于联接到所述至少两个车桥中的一个车桥的内燃发动机(CE);并且至少一个控制器还被配置为:响应于荷电状态信号下降到所述蓄电池中的至少一个蓄电池的电荷维持极限,而发起电荷维持模式,并将CE功率递送至联接到所述一个车桥的电机(EM)以激励所述EM中的一个或多个产生电力并对所述至少一个蓄电池充电,使得所述荷电状态不会下降。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个控制器被配置为:响应于稳定性控制信号,发起全桥驱动模式以向所述至少两个车桥中的每一个车桥递送功率以增加每个车桥的每个车轮的牵引力。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个蓄电池,所述至少一个蓄电池被配置为在电荷维持模式中操作并且具有大约一千瓦时的能量容量和大约1英里到3英里之间的电动续驶里程。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个蓄电池,所述至少一个蓄电池被配置为在电荷维持模式和电荷消耗模式中操作,并且具有大约2千瓦时到10千瓦时之间的能量容量和大约2英里到49英里之间的电动续驶里程。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个蓄电池,所述蓄电池被配置为在电荷消耗模式中操作并且具有大约超过10千瓦时的能量容量和超过大约50英里的电动续驶里程。
根据本发明,提供了一种车辆,所述车辆具有:至少两个车桥,所述至少两个车桥由相应的电机独立地驱动,所述电机各自联接到单独的蓄电池;联接到所述车桥中的一个车桥的内燃发动机(CE);和至少一个控制器,所述至少一个控制器被配置为:在单桥驱动模式下将功率递送至所述车桥中的一个车桥,并且响应于扭矩需求信号超过单桥功率极限,将功率递送至另一个车桥。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于所述至少一个控制器还被配置为:响应于所述扭矩需求信号超过多桥功率极限并且荷电状态超过电荷维持极限,而发起电荷消耗模式,并将额外的CE功率递送至所联接的车桥。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于,至少一个控制器还被配置为:响应于制动信号,调整所述电机(EM)中的至少一个电机,以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并且产生负扭矩以对所联接的单独的蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个控制器还被配置为:响应于荷电状态信号下降到电荷维持极限,发起电荷维持模式,并将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力,从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个控制器还被配置为:响应于下列各项中的至少一项:(a)荷电状态信号下降到电荷维持极限,以及(b)所述扭矩需求信号超过能够从所述蓄电池获得的组合功率,而递送CE功率:(a)以推进所述车辆并满足所述扭矩需求信号,并(b)至联接到所述一个车桥的电机(EM)以产生电力从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个控制器,所述控制器与至少两个车桥以及内燃发动机(CE)联接,所述至少两个车桥由相应的电机独立驱动,所述电机各自联接到单独的蓄电池,并且所述内燃发动机联接到所述车桥中的一个车桥,所述控制器在单桥驱动模式下将功率递送至所述车桥中的一个车桥,并且响应于扭矩需求信号超过单桥功率极限而将功率递送至另一车桥。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于,至少一个控制器响应于所述扭矩需求信号超过多桥功率极限并且荷电状态超过电荷维持极限,而发起电荷消耗模式,并将额外的CE功率递送至所联接的车桥。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于,至少一个控制器响应于制动信号来调整所述电机(EM)中的至少一个电机,以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并且通过所述至少一个EM产生负扭矩以对所联接的单独的蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于,至少一个控制器响应于荷电状态信号下降到电荷维持极限,而发起电荷维持模式,并将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力,从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
根据一个实施例,上述发明的特征还在于至少一个控制器响应于下列各项中的至少一项:(a)荷电状态信号下降到电荷维持极限,以及(b)所述扭矩需求信号超过能够从所述蓄电池获得的组合功率,而发起电荷维持模式,并递送CE功率:(a)以推进所述车辆并满足所述扭矩需求信号,并(b)至联接到所述一个车桥的电机(EM)以产生电力从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。

Claims (15)

1.一种车辆,所述车辆包括:
至少两个车桥,所述至少两个车桥由相应的电机独立地驱动,所述电机各自联接到单独的蓄电池;和
至少一个控制器,所述控制器被配置为:
在单桥驱动模式下将功率递送至所述车桥中的一个车桥,并且
响应于扭矩需求信号超过单轴功率极限,发起多桥驱动模式以将功率递送至另一个车桥。
2.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
所述至少一个控制器还被配置为:
响应于制动信号,
调整所述电机(EM)中的至少一个电机,以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并且
产生负扭矩以对所述蓄电池中的至少一个蓄电池充电。
3.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
内燃发动机(CE),所述内燃发动机联接到所述至少两个车桥中的一个车桥;并且
所述至少一个控制器还被配置为:
响应于所述扭矩需求信号超过多桥功率极限并且荷电状态超过电荷维持极限,
发起电荷消耗模式,并且
将额外的CE功率递送至所联接的车桥。
4.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
内燃发动机(CE),所述内燃发动机联接到所述至少两个车桥中的一个车桥;并且
所述至少一个控制器还被配置为:
响应于荷电状态信号下降到电荷维持极限,
发起电荷维持模式,并且
将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力,从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
5.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
内燃发动机(CE),所述内燃发动机联接到所述至少两个车桥中的一个车桥;并且
所述至少一个控制器还被配置为:
响应于下列各项中的至少一项:(a)荷电状态信号下降到电荷维持极限,以及(b)所述扭矩需求信号超过能够从所述蓄电池获得的组合功率,
递送CE功率:(a)以推进所述车辆并满足所述扭矩需求信号,并(b)至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
6.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
内燃发动机(CE),所述内燃发动机联接到所述至少两个车桥中的一个车桥;并且
所述至少一个控制器还被配置为:
响应于荷电状态信号下降到所述蓄电池中的至少一个的电荷维持极限,
发起电荷维持模式,并且
将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以激励所述EM中的一个或多个产生电力并对所述至少一个蓄电池充电,使得所述荷电状态不下降。
7.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
所述至少一个控制器,被配置为:
响应于稳定性控制信号,发起全桥驱动模式以向所述至少两个车桥中的每一个车桥递送功率以增加每个车桥的每个车轮的牵引力。
8.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
至少一个蓄电池,所述至少一个蓄电池被配置为在电荷维持模式中操作并且具有大约一千瓦时的能量容量和大约1英里到3英里之间的电动续驶里程。
9.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
至少一个蓄电池,所述至少一个蓄电池被配置为在电荷维持模式和电荷消耗模式中操作,并且具有大约2千瓦时到10千瓦时之间的能量容量和大约2英里到49英里之间的电动续驶里程。
10.根据权利要求1所述的车辆,所述车辆还包括:
至少一个蓄电池,所述蓄电池被配置为在电荷消耗模式中操作并且具有大约超过10千瓦时的能量容量和超过大约50英里的电动续驶里程。
11.一种控制车辆的方法,所述方法包括:
通过至少一个控制器,
所述控制器与至少两个车桥以及内燃发动机(CE)联接,所述至少两个车桥由相应的电机独立驱动,所述电机各自联接到单独的蓄电池,并且所述内燃发动机联接到所述车桥中的一个车桥,
在单桥驱动模式下将功率递送至所述车桥中的一个车桥,以及
响应于扭矩需求信号超过单桥功率极限,
将功率递送至另一车桥。
12.根据权利要求11所述的控制车辆的方法,所述方法还包括:
通过所述至少一个控制器,响应于所述扭矩需求信号超过多桥功率极限并且荷电状态超过电荷维持极限,
发起电荷消耗模式,并且
将额外的CE功率递送至所联接的车桥。
13.根据权利要求11所述的控制车辆的方法,所述方法还包括:
通过所述至少一个控制器,响应于制动信号,
调整所述电机(EM)中的至少一个电机,以捕获来自相应车桥的机械制动能量,并且通过所述至少一个EM产生负扭矩以对所联接的单独的蓄电池充电。
14.根据权利要求11所述的控制车辆的方法,所述方法还包括:
通过所述至少一个控制器,响应于荷电状态信号下降到电荷维持极限,
发起电荷维持模式,并且
将CE功率递送至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力,从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
15.根据权利要求11所述的控制车辆的方法,所述方法还包括:
通过所述至少一个控制器,响应于下列各项中的至少一项:
(a)荷电状态信号下降到电荷维持极限,以及
(b)所述扭矩需求信号超过能够从所述蓄电池获得的组合功率,
发起电荷维持模式,并且
递送CE功率:(a)以推进所述车辆并满足所述扭矩需求信号,并(b)至联接到所述一个车桥的所述电机(EM)以产生电力从而对所述蓄电池中的一个或多个蓄电池充电。
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