專利名稱：用于車輛的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的控制方法和利用所述方法的混合驅(qū)動(dòng)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的控制方法和使用所述 方法的混合驅(qū)動(dòng)組件，所述混合驅(qū)動(dòng)組件用于尤其是小型摩托車的車 輛。
背景技術(shù)：
如所知道的，已經(jīng)有使用混合驅(qū)動(dòng)組件的道路車輛，尤其是機(jī) 動(dòng)車，即在其中內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)彼此組合地被使用的車輛。
已知的混合解決方案允許替代地或組合地使用兩個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)根 據(jù)第一已知組合結(jié)構(gòu)，稱為"串聯(lián)混合"，內(nèi)燃機(jī)具有驅(qū)動(dòng)電流發(fā)生器 的單一功能，所述電流發(fā)生器對(duì)電池再充電，所述電池對(duì)電動(dòng)馬達(dá)充 電；因此該驅(qū)動(dòng)完全地由電動(dòng)馬達(dá)影響。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)僅需要提供平均功率并且能因此在固定的和最優(yōu)化的狀 態(tài)下運(yùn)行時(shí)，該方案提供了基本上降低消耗的優(yōu)點(diǎn)。
在第二結(jié)構(gòu)中，已知為"并聯(lián)混合，，結(jié)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)引擎都通
過(guò)特定的傳遞運(yùn)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)輪處連接。
已知的混合驅(qū)動(dòng)組件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，成本高并需要高投入 (encumbrance),導(dǎo)致這種類型的混合系統(tǒng)在諸如小型摩托車的具有 減小的尺寸的機(jī)動(dòng)車輛上只有少量的應(yīng)用。
尤其地，意大利專利申請(qǐng)TO2002A001088描述了用于小型摩托 車的混合驅(qū)動(dòng)組件，所述混合驅(qū)動(dòng)組件使用了與傳動(dòng)單元的離心式離 合器同軸的電機(jī)，所述傳動(dòng)單元在內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸和傳動(dòng)軸之間插入。 在這種情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與離合器杯(clutch beli)為整體。
用于小型摩托車的已知混合驅(qū)動(dòng)組件根據(jù)包括下列操作模式的方法操作
一"熱動(dòng)"，其中推進(jìn)力完全由內(nèi)燃機(jī)提供； 一"電動(dòng)"，其中推進(jìn)力完全由電機(jī)提供； 一 "并聯(lián)混合"，其中內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)對(duì)提供驅(qū)動(dòng)能量做出貢 獻(xiàn)；以及
—"串聯(lián)混合，，，其中內(nèi)燃機(jī)被唯一地用于帶動(dòng)用于對(duì)電池再充電 的發(fā)電機(jī)，然而至驅(qū)動(dòng)車輪的推進(jìn)力矩由電機(jī)單獨(dú)提供。
用于引導(dǎo)用于小型摩托車的混合驅(qū)動(dòng)組件的現(xiàn)在已知的組合操作 模式不能使車輛的能量消耗最優(yōu)和保證電池的充電水平在預(yù)先設(shè)定的 值處。實(shí)際上它們僅正視將兩個(gè)引擎的轉(zhuǎn)矩都提供至驅(qū)動(dòng)車輪或通過(guò) 內(nèi)燃機(jī)對(duì)電池充電而電動(dòng)馬達(dá)提供需要的轉(zhuǎn)矩這種可能。
在該后一種情況中，使用特定的電流發(fā)生器也是必要的，因?yàn)殡?機(jī)被用于作為電動(dòng)機(jī)并且因此不可能利用其可逆特性。

發(fā)明內(nèi)容
的運(yùn)行模式的已知類型的方法中的缺點(diǎn)，通過(guò)構(gòu)想出一種能保證在能 量控制的最優(yōu)化方面有高運(yùn)行性能的方法。
在該承諾中，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式 的管理方法，在運(yùn)行在組合模式中時(shí)所述管理方法能控制電池的充電 水平以將其保持在預(yù)先確定的水平上。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是構(gòu)想出使用操作模式的這種管理方法的混 合驅(qū)動(dòng)組件。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法實(shí)現(xiàn) 了該承諾和其它目的，所述混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法用于 車輛，尤其是小型摩托車。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行
9模式的管理方法的優(yōu)選的但非限制性的實(shí)施例中變得較明顯，在附圖
中指示性地和非限制性地簡(jiǎn)要地說(shuō)明，其中
一圖1是利用了根據(jù)本發(fā)明的方法的用于小型摩托車的混合驅(qū) 動(dòng)組件的第一實(shí)施例的示意一圖2是在蓄電池系統(tǒng)和電機(jī)之間交換的取決于選擇的操作模 式的動(dòng)力流的圖解；
一圖3是利用了根據(jù)本發(fā)明的方法的用于小型摩托車的混合驅(qū) 動(dòng)組件的第二實(shí)施例的示意一圖4是驅(qū)動(dòng)組件的最優(yōu)能量管理的控制系統(tǒng)的圖解；
一圖5a是根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)組件的控制模塊和管理模塊之 間的第一通信結(jié)構(gòu)的示意一圖5b是根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)組件的控制模塊和管理模塊之 間的第二通信結(jié)構(gòu)的示意—圖5c是根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)組件的控制模塊和管理模塊之 間的第三通信結(jié)構(gòu)的示意—圖5d是根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)組件的控制模塊和管理模塊之 間的第四通信結(jié)構(gòu)的示意一圖6是能量管理裝置的處理輸入命令的圖解表示。
具體實(shí)施例方式
參考上面的圖，用于小型摩托車的、利用了根據(jù)本發(fā)明的方法的 混合驅(qū)動(dòng)組件1包括內(nèi)燃機(jī)3，所述內(nèi)燃機(jī)3配備有借助于傳動(dòng)單元 被連接至運(yùn)動(dòng)傳遞軸6的驅(qū)動(dòng)軸4，所述運(yùn)動(dòng)傳遞軸6借助于減速裝 置28又與驅(qū)動(dòng)輪2聯(lián)接。
傳動(dòng)單元5包括驅(qū)動(dòng)滑輪10、從動(dòng)滑輪11和纏繞滑輪10、 11的 帶12。借助于離心離合器8被動(dòng)滑輪11可選擇性地可連接至傳動(dòng)軸6。 在傳動(dòng)軸6上，混合驅(qū)動(dòng)組件1也包括與離合器8同軸但位于不同軸 向位置的電才幾32。
尤其地，電機(jī)32具有與傳動(dòng)軸6同軸地安裝在固定外殼上34的
10定子33和直接固定到傳動(dòng)軸6上的轉(zhuǎn)子35。
電機(jī)32的這種創(chuàng)新的布置保證了與已知類型的電機(jī)相比在徑向 方向上阻力的減小并減小了電機(jī)32的轉(zhuǎn)子部分的慣量。
此外，在描述的布置中，電機(jī)32的轉(zhuǎn)子35不經(jīng)受由熱引起的壓 力，所述熱由離心離合器8產(chǎn)生。
用在描述的示例實(shí)施例中的電機(jī)32由定子33和轉(zhuǎn)子35組成，所 述定子33具有三相類型的繞組，所述轉(zhuǎn)子35在其內(nèi)部定位有永磁體。 布置有磁體是以便于在磁性轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生不對(duì)稱。
為了其運(yùn)行，電機(jī)32對(duì)于出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上的磁體和磁性轉(zhuǎn)子回路的 各向異性的貢獻(xiàn)都能利用。因此電機(jī)32在兩個(gè)方向上都能轉(zhuǎn)動(dòng)并吸收 或提供轉(zhuǎn)矩。從而電機(jī)32被用于通過(guò)從蓄電池系統(tǒng)36取得能量對(duì)小 型摩托車提供推進(jìn)力矩或通過(guò)在蓄電池系統(tǒng)36中補(bǔ)償能量獲取制動(dòng) 力矩。
為了這個(gè)目的，電機(jī)32的電子控制裝置50由第一電子裝置51 和第二電子裝置52組成，所述第一電子裝置51 (逆變器)用于饋送 電機(jī)的相位，所述第二電子裝置52 (升壓器)具有高頻變壓器以提升 輸入電壓。
通過(guò)輸入電感的使用該第二裝置52能調(diào)節(jié)輸出電壓而與由于電 池系統(tǒng)36引起的輸入電壓的變化無(wú)關(guān)。
如圖2所示，裝置51和52都允許在兩個(gè)方向上的動(dòng)力傳遞從 蓄電池系統(tǒng)36至電機(jī)32和反之。
蓄電池系統(tǒng)36正禎/使用各種類型的電池，例如舉例來(lái)說(shuō)，鉛、鉛 酸、鎳氫、鋰離子電池等等，具有或沒(méi)有超級(jí)電容以及合適的管理和 電子控制裝置(未示出)。
如通常地發(fā)生的，能量蓄電池系統(tǒng)可以借助于外部電池充電器被 充電。上面的電子控制裝置50的另一個(gè)特征是允許能量系統(tǒng)通過(guò)電機(jī) 32被直接地充電，避免外部電池充電器的使用。
在圖3示出的第二實(shí)施例中，設(shè)想了使用替代離心質(zhì)量離合器8 的從動(dòng)離合器21。該方案允許內(nèi)燃機(jī)3僅當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)永久性地與驅(qū)動(dòng)輪2和與驅(qū)動(dòng)輪2為一個(gè)整體的電機(jī)32聯(lián)接和脫開。通過(guò)從動(dòng)離合 器21的使用，有能通過(guò)電機(jī)32執(zhí)行"怠速停止"策略使內(nèi)燃機(jī)3起動(dòng) 的優(yōu)點(diǎn)，所述"怠速停止，，策略為當(dāng)車輛處于停止時(shí)，內(nèi)燃機(jī)3被關(guān) 閉，并且在單獨(dú)利用電動(dòng)推進(jìn)重新起動(dòng)后，內(nèi)燃機(jī)3能利用用于推進(jìn) 的電機(jī)32被重點(diǎn)火，借助于從動(dòng)離合器所述電機(jī)32與內(nèi)燃機(jī)3的軸 4為一個(gè)整體。
該第二實(shí)施例也允許驅(qū)動(dòng)組件被配置為"串聯(lián)混合，，，具有提供推 進(jìn)力的電機(jī)和當(dāng)運(yùn)行時(shí)總是運(yùn)行在效率最優(yōu)點(diǎn)并通過(guò)裝配在內(nèi)燃機(jī)輸 出軸上的發(fā)電機(jī)對(duì)電池充電的內(nèi)燃機(jī)。
由內(nèi)燃機(jī)3、蓄電池系統(tǒng)36和電機(jī)32組成的系統(tǒng)包括相關(guān)的電 子控制裝置50，操縱所述電子控制裝置50以保證高操作性能。
在車輛上的蓄電池系統(tǒng)36實(shí)際上被用于提供能量或通過(guò)電機(jī)32 的相同的電子控制裝置50以依賴于選擇的能量管理策略的最優(yōu)的方 式被充電。
為了這個(gè)目的，借助于特定的控制裝置39和50，在接收的一系 列輸入?yún)?shù)和/或命令的基礎(chǔ)上，有能適當(dāng)?shù)夭僮麟姍C(jī)32和內(nèi)燃機(jī)3 的能量管理單元38。能量管理單元38實(shí)際上能用運(yùn)行模式和推進(jìn)力 矩詮釋駕駛員的需求，從而以最優(yōu)的方法管理內(nèi)燃機(jī)3和電機(jī)32以及 蓄電池系統(tǒng)36的組合運(yùn)4亍。
設(shè)想了用于電子控制裝置38、 50、 39、 36的物理實(shí)施例的各種方案。
定義為"緊湊式"的方案包括將上述各種電子控制裝置38、 50、 39、 36容納在同一電子裝置上。另一方面，在定義為"分布式"的方案中各 種電子控制裝置38、 50、 39、 36被容納在在車輛上放置在不同點(diǎn)處的 不同裝置中。
也提供了折中方案，在所述折中方案中兩個(gè)或更多個(gè)裝置出現(xiàn)在 車輛上，在所述兩個(gè)或更多個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)或多個(gè)電子控制裝置。
對(duì)于設(shè)想了在車輛上分布了兩個(gè)或更多個(gè)裝置的方案，對(duì)于系統(tǒng) 的正確運(yùn)行有各種電子控制裝置之間的信息交流的問(wèn)題。為了這個(gè)目
12的，設(shè)想了利用CAN (Control Area Network,控制局域網(wǎng))協(xié)議的 通信線75的使用。
圖5a示出了具有相關(guān)節(jié)點(diǎn)的、用在配備有利用了根據(jù)本發(fā)明的方 法的混合驅(qū)動(dòng)組件的車輛的優(yōu)選實(shí)施例中的CAN通信網(wǎng)絡(luò)75。
每一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)都與電子裝置相組合，具有如下功能
—"電機(jī)控制"節(jié)點(diǎn)這與電機(jī)32的電子控制裝置50相對(duì)應(yīng)。該 裝置將涉及電動(dòng)起動(dòng)的信息送到CAN線75上并從相同的線上接收各 種激活命令信號(hào)；
—"內(nèi)燃機(jī)控制"節(jié)點(diǎn)這與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行的電子控制裝置39相 對(duì)應(yīng)。該裝置將涉及內(nèi)燃機(jī)的信息送到CAN線75上并從相同的線上 接收各種激活命令信號(hào)；
—"數(shù)字式儀表板"節(jié)點(diǎn)，這與給予駕駛員車輛的運(yùn)行狀態(tài)信息的 可視化裝置74相對(duì)應(yīng)。該裝置接收將被可視化的輸入信號(hào)并能選擇性 地傳送可獲得的各種信號(hào)的信息，例如加速手柄44的位置和在下文中 詳細(xì)定義的其它信號(hào)。(圖4)
—"蓄電池系統(tǒng)控制"節(jié)點(diǎn)這與出現(xiàn)在車輛上的蓄電池系統(tǒng)36 相對(duì)應(yīng)，所述"蓄電池系統(tǒng)控制"節(jié)點(diǎn)將涉及其充電水平的信息發(fā)送到 CAN線上并接收各種命令和控制輸入信號(hào)。
一 "能量管理系統(tǒng)，，節(jié)點(diǎn)這與能量管理單元38相對(duì)應(yīng)。該裝置 從CAN線75上接收從其它裝置50、 39、 74、 36發(fā)送的信號(hào)并將各 種命令和控制信號(hào)發(fā)送至各個(gè)裝置。
可視化裝置74能由具有相似的指示器的相當(dāng)?shù)膬x表板代替，從而 去除在CAN線75上的"數(shù)字式儀表板"節(jié)點(diǎn)。在圖5b中描繪了這個(gè) 方案的例子。
如果使用了具有鉛電池的方案，則舉例來(lái)說(shuō)，為了獲得蓄電池系 統(tǒng)3 6 ，"蓄電池系統(tǒng)控制"節(jié)點(diǎn)可能不出現(xiàn)在線7 5上。在這種情況下， 在車輛上將出現(xiàn)其它裝置中的一個(gè)，所述其它裝置中的一個(gè)獲取蓄電 池系統(tǒng)36的特性值并可能地經(jīng)由CAN75傳遞數(shù)據(jù)。在圖5c中提供 了該方案的例子。如果能量管理單元38被實(shí)施在出現(xiàn)在車輛上的控制裝置50、 39 中的一個(gè)的同一硬件支撐上，則"能量管理系統(tǒng)"節(jié)點(diǎn)能被去除。在這 種情況下，控制裝置50、 39中實(shí)施了能量管理單元38的功能的控制 裝置將執(zhí)行相關(guān)的管理操作。在圖5d中示出了該方案的例子。
將在下文中描述由能量管理單元38實(shí)施的用于管理混合驅(qū)動(dòng)組
件的運(yùn)行模式的方法。
概括地說(shuō)，為了選擇混合驅(qū)動(dòng)組件1的最優(yōu)運(yùn)行模式，能量管理 單元38執(zhí)行如下步驟
a)能量管理單元38接收一系列輸入?yún)?shù)和/或命令，在所述一系 列輸入?yún)?shù)和/或命令中通過(guò)加速手柄44的轉(zhuǎn)動(dòng)、制動(dòng)手柄45的狀態(tài)、 電機(jī)32的轉(zhuǎn)子35的轉(zhuǎn)速、蝶閥40的角位置、由內(nèi)燃機(jī)3提供的轉(zhuǎn)矩、 內(nèi)燃機(jī)3的轉(zhuǎn)速和蓄電池系統(tǒng)36的充電狀態(tài)以及選擇器A、 B、 C、 D
由駕駛員建立管理策略；
b )在接收的輸入?yún)?shù)和/或命令的基礎(chǔ)上，能量管理單元38確定 車輛的狀態(tài)和駕駛員需求的轉(zhuǎn)矩；
c)在在步驟b)下確定的值的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機(jī)3和電機(jī)32都被 操作以便使由兩個(gè)機(jī)動(dòng)化提供的轉(zhuǎn)矩等于駕駛員需求的轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法設(shè)想了駕駛員 能從下面的管理策略中選擇
一純電動(dòng)，其中電機(jī)單獨(dú)被用于推進(jìn)；
—標(biāo)準(zhǔn)混合，其中電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)都被用于推進(jìn)并且能量管理單元 38將電池的充電狀態(tài)保持在預(yù)先設(shè)定的水平；
—高充電混合，其中能量管理單元38管理兩個(gè)機(jī)器以滿足駕駛 員需求的轉(zhuǎn)矩并試圖盡可能多地對(duì)蓄電池系統(tǒng)充電；
一低充電混合，其中能量管理單元38管理兩個(gè)機(jī)器以滿足駕駛 員需求的轉(zhuǎn)矩并利用在蓄電池系統(tǒng)中包含的能量使燃料消耗最小。
在純電動(dòng)策略中，離合器8以永久性地方式將內(nèi)燃機(jī)3從電機(jī)32 機(jī)械地解聯(lián)接，并且從而也從與電機(jī)32為一體的車輛的驅(qū)動(dòng)輪2解聯(lián) 接。在這種模式中，當(dāng)需求的轉(zhuǎn)矩是正時(shí)，轉(zhuǎn)矩由電機(jī)32單獨(dú)提供，
14然而如果轉(zhuǎn)矩是負(fù)，則對(duì)于電機(jī)32需求制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
尤其地參考蓄電池和/或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組合管理策略，能量管理單元 38能根據(jù)由駕駛員選擇的管理策略在如下運(yùn)行模式中運(yùn)行
I) 利用由內(nèi)燃機(jī)提供的功率的一部分通過(guò)電機(jī)對(duì)電池充電，所述 電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作；
II) 利用電機(jī)替代由內(nèi)燃機(jī)提供的用于推進(jìn)需要的功率的一部分， 利用存儲(chǔ)在蓄電池系統(tǒng)中的能量；
III) 同時(shí)地利用，在由內(nèi)燃機(jī)能提供的功率和由電機(jī)能提供的功 率的最大值處；
IV) 管理兩個(gè)機(jī)器以在蓄電池系統(tǒng)中維持某一充電水平。 參考圖6，提供了能量管理裝置38根據(jù)選擇的組合管理策略如何
決定內(nèi)燃機(jī)3和電機(jī)必須運(yùn)行在哪一個(gè)運(yùn)行模式中的例證性的說(shuō)明。
圖6，參考標(biāo)號(hào)61指示了內(nèi)燃機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩和電機(jī)能提供 的最大轉(zhuǎn)矩的和產(chǎn)生的最大可用轉(zhuǎn)矩；涉及內(nèi)燃機(jī)單獨(dú)的最大可用轉(zhuǎn) 矩的曲線利用參考標(biāo)號(hào)62指示；標(biāo)號(hào)63是指在減速中由電機(jī)吸收的 轉(zhuǎn)矩；在制動(dòng)中由電機(jī)吸收的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩利用標(biāo)號(hào)64識(shí)別；標(biāo)號(hào)65指 示當(dāng)電機(jī)用作發(fā)電機(jī)時(shí)其能吸收的最大轉(zhuǎn)矩；最后標(biāo)號(hào)66是指加速器 的總百分比行程。
在車輛的運(yùn)行中，加速器行程的垂直段66仍在最大推進(jìn)轉(zhuǎn)矩61 和在減速中由電機(jī)吸收的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩63之間，但是它根據(jù)驅(qū)動(dòng)滑輪11 的轉(zhuǎn)速移動(dòng)。
對(duì)于時(shí)間t的每一時(shí)刻，能量管理單元38根據(jù)驅(qū)動(dòng)滑輪11的轉(zhuǎn) 動(dòng)次數(shù)的值定位垂直段66并在所述段上百分比地指示加速手柄44的 當(dāng)前位置。
如此固定的點(diǎn)在縱坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩值，該值被解釋為駕駛員需 求的轉(zhuǎn)矩。
在組合標(biāo)準(zhǔn)混合管理策略情況下，根據(jù)轉(zhuǎn)矩需求落在的區(qū)域不同 地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩需求，所述區(qū)域在下列三個(gè)區(qū)域中
一在確定在減速中由電機(jī)吸收的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的線63和水平線之間。在這種情況下，需求的轉(zhuǎn)矩是負(fù)的能量管理單元38控制蝶閥 40的關(guān)閉并通過(guò)控制裝置39隨意地關(guān)閉燃料供給并且在某一速度以 上時(shí)發(fā)送參考負(fù)轉(zhuǎn)矩至電機(jī)32，這被稱為用作發(fā)電機(jī)，在電池中恢復(fù) 能量；
—在水平線和確定內(nèi)燃機(jī)單獨(dú)的最大可用推進(jìn)轉(zhuǎn)矩的線62之 間。在這種情況下需求的轉(zhuǎn)矩是正的并且比內(nèi)燃機(jī)最大可提供的轉(zhuǎn)矩 低；能量管理單元38通過(guò)控制裝置39控制蝶閥40打開以調(diào)節(jié)在燃燒 室中的空氣一汽油混合物的供給并且發(fā)送參考值至電機(jī)32 (正的或負(fù) 的)以滿足需求轉(zhuǎn)矩，控制充電狀態(tài)和使內(nèi)燃機(jī)3的運(yùn)行最優(yōu)；
一在線62和涉及最大可用推進(jìn)轉(zhuǎn)矩的線61之間。在這種情況下， 需求轉(zhuǎn)矩比內(nèi)燃機(jī)3的最大可提供轉(zhuǎn)矩高能量管理單元38通過(guò)控制 裝置40控制蝶閥40的打開以便使內(nèi)燃機(jī)3提供最大轉(zhuǎn)矩并發(fā)送正轉(zhuǎn) 矩參考值至電機(jī)32以滿足駕駛員需求的更高的轉(zhuǎn)矩。
最終，如果駕駛員激活制動(dòng)桿45，能量管理單元38將等于在曲 線64上在從動(dòng)滑輪11給定轉(zhuǎn)速處對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值的負(fù)轉(zhuǎn)矩參考值發(fā)送 至電才幾32。
組合高充電混合管理策略具有允許盡可能快地對(duì)蓄電池系統(tǒng)36 充電的目的，從而將充電狀態(tài)維持在到達(dá)的最大值處。
加速時(shí)，當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩在確定內(nèi)燃機(jī)3單獨(dú)的最大可用轉(zhuǎn)矩的線62 和涉及最大可用轉(zhuǎn)矩的線61之間時(shí)，關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)的最大轉(zhuǎn)矩值被確 定以不顯著地?fù)p害車輛的性能。這樣，由電機(jī)提供的推進(jìn)轉(zhuǎn)矩被限制 并且從而能量^皮從電池總?cè)∽摺?br> 另一方面，當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩在水平線和線62之間時(shí)，內(nèi)燃機(jī)將提供全 部的用于推進(jìn)必要的轉(zhuǎn)矩。此外，如果內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行在最高效率區(qū)域中， 則關(guān)于需求轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)將過(guò)量地利用其轉(zhuǎn)矩以對(duì)蓄電池系統(tǒng)充電，將電 機(jī)用作發(fā)電機(jī)。
在減速和制動(dòng)狀態(tài)中，系統(tǒng)以與標(biāo)準(zhǔn)混合模式相同的方式運(yùn)行， 將電機(jī)用作發(fā)電機(jī)，對(duì)蓄電池系統(tǒng)充電。
在低充電混合模式中，目的是使出現(xiàn)在電機(jī)32中的能量的利用優(yōu)先而不是來(lái)自于燃料的能量，以減小燃料消耗。
當(dāng)駕駛員需求的轉(zhuǎn)矩落在水平線和線62之間的區(qū)域中時(shí)，能發(fā)現(xiàn) 在標(biāo)準(zhǔn)混合模式中利用的控制的重要差另'J:電機(jī)3 2提供需求轉(zhuǎn)矩的一 部分，而剩余的部分由內(nèi)燃機(jī)3提供。在任意情況下電機(jī)32需求的轉(zhuǎn) 矩是使得內(nèi)燃機(jī)3的運(yùn)行維持在最高效率區(qū)域。
如果內(nèi)燃機(jī)3不是化油器發(fā)動(dòng)機(jī)而是噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)，則為了控制 轉(zhuǎn)矩供給，設(shè)有能調(diào)節(jié)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣供給并能自動(dòng)地管理噴射式 發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)特征的電子裝置39。
實(shí)際上已經(jīng)證實(shí)根據(jù)如此描述的本發(fā)明的方法保證了混合驅(qū)動(dòng)組 件的運(yùn)行模式的從能量管理的最優(yōu)化方面來(lái)講如此以達(dá)到高運(yùn)行性能 的管理。
實(shí)際上已經(jīng)確定，取決于能量消耗最優(yōu)化的需求電機(jī)被操作為馬 達(dá)或電流發(fā)生器。特別的、發(fā)明性的管理允許電機(jī)將充電狀態(tài)維持在 預(yù)先設(shè)定的值處，這與充電最大值或另一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值相對(duì)應(yīng)或?qū)?提供推進(jìn)力矩做貢獻(xiàn)以允許內(nèi)燃機(jī)以最優(yōu)的方式操作。
也已經(jīng)證實(shí)用于描述的小型摩托車的混合驅(qū)動(dòng)組件能實(shí)施根據(jù)本 發(fā)明的運(yùn)行模式的管理方法。
如此構(gòu)思的本發(fā)明能經(jīng)歷眾多的修改、添加或變型，全部都被包
括在本發(fā)明性的概念的范圍中。
因此由權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍不應(yīng)被認(rèn)為為由在描述和附圖中 以示例的形式示出的優(yōu)選實(shí)施例限制，而應(yīng)包括所有的是在本發(fā)明中 固有的可取得專利的創(chuàng)新特征，包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為是等價(jià)的特征。
權(quán)利要求
1. 車輛的、尤其是小型摩托車的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法，所述混合驅(qū)動(dòng)組件包括至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(3)和電機(jī)(32)，所述方法包括以下步驟a)基于接收的一系列輸入?yún)?shù)和/或命令確定需求轉(zhuǎn)矩和車輛狀態(tài)；并且其特征在于所述方法包括以下步驟b)當(dāng)所述需求轉(zhuǎn)矩是負(fù)的時(shí)，操作所述內(nèi)燃機(jī)(3)以便使所述內(nèi)燃機(jī)(3)不提供轉(zhuǎn)矩，并操作所述電機(jī)(32)以便使所述電機(jī)(32)作為用于對(duì)蓄電池系統(tǒng)(36)充電的發(fā)電機(jī)運(yùn)行；c)當(dāng)所述需求轉(zhuǎn)矩是正的并且比由所述內(nèi)燃機(jī)(3)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩低時(shí)，操作所述內(nèi)燃機(jī)(3)和/或所述電機(jī)(32)以—滿足所述需求轉(zhuǎn)矩；和/或—使所述蓄電池系統(tǒng)(36)到達(dá)預(yù)先設(shè)定的充電水平和/或在最高效率區(qū)域的情況下操作所述內(nèi)燃機(jī)(3)；d)當(dāng)所述需求轉(zhuǎn)矩是正的并且比由所述內(nèi)燃機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩高時(shí)，操作所述內(nèi)燃機(jī)(3)和/或所述電機(jī)(32)提供推進(jìn)轉(zhuǎn)矩以滿足所述需求轉(zhuǎn)矩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法，其中用于確定所述需求轉(zhuǎn)矩和所述車輛狀態(tài)的所述一系列參數(shù)和/或命令從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇一所述車輛的管理策略；一所述車輛的加速手柄(44)的轉(zhuǎn)動(dòng)；一所述車輛的至少一個(gè)制動(dòng)器(45)的狀態(tài)；—所述電機(jī)(32)的轉(zhuǎn)子(35)的轉(zhuǎn)速；—由所述內(nèi)燃機(jī)(3)提供的轉(zhuǎn)矩；—所述內(nèi)燃機(jī)(3)的轉(zhuǎn)速；一所述內(nèi)燃機(jī)(3)的蝶閥(40)的角位置；一在所述內(nèi)燃機(jī)(3)中的空氣流量；—所述蓄電池系統(tǒng)(36)的充電狀態(tài)以及上述這些的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法， 其中涉及所述車輛的管理策略的所述命令能從由以下各項(xiàng)組成的組中 選擇—純電動(dòng)操作模式，其中所述電機(jī)(32)單獨(dú)用于推進(jìn)；—標(biāo)準(zhǔn)混合操作模式，其中所述電機(jī)(32)和所述內(nèi)燃機(jī)(3)都被用于推進(jìn)，并且所述蓄電池系統(tǒng)(36)的充電狀態(tài)被保持在預(yù)先設(shè)定的水平；—高充電混合操作模式，其中所述電機(jī)(32)和所述內(nèi)燃機(jī)(3) 都操作以滿足所述需求轉(zhuǎn)矩并對(duì)所述蓄電池系統(tǒng)(36)盡可能多地充 電；—低充電混合操作模式，其中所述電機(jī)(32)和所述內(nèi)燃機(jī)(3) 都操作以在使燃料消耗最小化的同時(shí)滿足所述需求轉(zhuǎn)矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法， 其中當(dāng)所述管理策略是所述標(biāo)準(zhǔn)混合操作模式時(shí)—在所述步驟c)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以提供全部的需 求轉(zhuǎn)矩，如果所述蓄電池系統(tǒng)(36)具有比所述預(yù)先設(shè)定的水平低的 充電水平，則也利用過(guò)量轉(zhuǎn)矩將所述蓄電池系統(tǒng)(36)充電至預(yù)先設(shè) 定的充電水平；并且一在所述步驟d)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以提供最大可提 供轉(zhuǎn)矩并且所述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以滿足更高的轉(zhuǎn)矩需求。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法， 其中當(dāng)所述管理策略是所述標(biāo)準(zhǔn)混合操作模式時(shí)—在所述步驟c)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以操作在最高效 率區(qū)域狀態(tài)下，其中所述蓄電池系統(tǒng)(36)基本上處在預(yù)先設(shè)定的充 電水平，并且所述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以滿足更高的轉(zhuǎn)矩需求；并且一在所述步驟d)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以提供最大可提 供轉(zhuǎn)矩并且所述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以滿足更高的轉(zhuǎn)矩需求。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法，其中當(dāng)所述管理策略是所述高充電混合操作模式時(shí)—在所述步驟c)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以提供全部需求 的轉(zhuǎn)矩，如果所述內(nèi)燃機(jī)(3)操作在最高效率區(qū)域狀態(tài)下，則利用過(guò) 量轉(zhuǎn)矩對(duì)所述蓄電池系統(tǒng)(36)再充電；并且一在所述步驟d)中，所述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以提供有限的推進(jìn) 轉(zhuǎn)矩并且所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以提供最大可提供轉(zhuǎn)矩。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法， 其中當(dāng)所述管理策略是所述低充電混合操作模式時(shí)—在所述步驟c)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以操作在最高效 率區(qū)域狀態(tài)下，并且所述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以滿足更高的轉(zhuǎn)矩需求； 并且—在所述步驟d)中，所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū)動(dòng)以提供最大可提 供轉(zhuǎn)矩，并且所述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以滿足更高的轉(zhuǎn)矩需求。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行 ;虔《.的瞢斑古法.還向,:fe左謝活^'l^一小岳，l劫緊(45〗的愔況下;l吝傷轉(zhuǎn)矩參考值發(fā)送至所述電機(jī)(32)的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法， 其中當(dāng)所述管理策略是所述純電動(dòng)操作模式時(shí)—在所述步驟b)中，所述電機(jī)(32)提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 一在所述步驟c)和d)中，所述電機(jī)(32)單獨(dú)被驅(qū)動(dòng)以提供 推進(jìn)轉(zhuǎn)矩。
10. 用于車輛的、尤其是小型摩托車的混合驅(qū)動(dòng)組件，所述混合 驅(qū)動(dòng)組件包括至少一個(gè)內(nèi)燃才幾(3)和至少一個(gè)電機(jī)(32)，所述電機(jī) (32)能與所述內(nèi)燃機(jī)(3)替代地或組合地起動(dòng)，其特征在于，所述 混合驅(qū)動(dòng)組件包括能量管理單元(38),所述能量管理單元(38)用于 根據(jù)在權(quán)利要求1中限定的方法響應(yīng)一系列輸入信號(hào)而操縱所述至少 一個(gè)內(nèi)燃才幾(3)和所述至少一個(gè)電才幾(32)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于，所述一 系列輸入信號(hào)與從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)相對(duì)應(yīng)—所述車輛的管理策略；一所述車輛的加速手柄(44)的轉(zhuǎn)動(dòng)；—所述車輛的至少一個(gè)制動(dòng)器(45)的狀態(tài)；一所述電機(jī)(32)的轉(zhuǎn)子(35)的轉(zhuǎn)速；—所述內(nèi)燃機(jī)(3)的蝶閥(40)的角位置；一由所述內(nèi)燃機(jī)(3)提供的轉(zhuǎn)矩；一所述內(nèi)燃機(jī)(3)的轉(zhuǎn)速；—所述內(nèi)燃機(jī)(3)中的空氣流量；一所述蓄電池系統(tǒng)(36)的充電狀態(tài)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于， 所述電機(jī)(32)是可逆型的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10到12中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特 征在于所述電機(jī)(32 )包括具有三相類型繞組的定子(33 )和轉(zhuǎn)子(35 )。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10到13中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特 征在于所述轉(zhuǎn)子(35 )具有永久性磁體，所述磁體定位在所述轉(zhuǎn)子(35 ) 中以在所述轉(zhuǎn)子的磁性回路中產(chǎn)生不對(duì)稱性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所 述定子(33 )被與所述車輛的傳動(dòng)軸(6 )同軸地裝配在固定外殼(34 ) 上，并且所述轉(zhuǎn)子(35)被直接裝配到所述傳動(dòng)軸(6)上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10到15中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特 征在于所述電機(jī)(32 )具有電子控制裝置(50 )，所述電子控制裝置(50 ) 包括第一電子裝置(51)和/或第二電子裝置(52)，所述第一電子裝 置(51)用于饋送所述電機(jī)(32)的相位，所述第二電子裝置(52) 用于提升輸入電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所述第二 電子裝置(52)設(shè)有高頻變壓器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所 述第一電子裝置(51)是逆變器并且所述第二電子裝置(52)是升壓器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10到18中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特 征在于所述內(nèi)燃機(jī)(3)由控制裝置(39)驅(qū)動(dòng)以提供轉(zhuǎn)矩。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所述能量 管理單元(38)被實(shí)施在從所述電機(jī)(32)的所述電子控制裝置(50) 和所述內(nèi)燃機(jī)(3)的所述控制裝置(39)中選擇的至少一個(gè)上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所 述能量管理單元(38)將控制信號(hào)發(fā)送至從以下各項(xiàng)中選擇的至少一 個(gè)—所述電機(jī)(32)的所述電子控制裝置(50); —所述內(nèi)燃機(jī)(3)的所述控制裝置(39); —所述蓄電池系統(tǒng)(36); 一數(shù)字式儀表板(74 )。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所述能量 管理單元(38)通過(guò)通信線(75)與所述電子控制裝置(50)、所述控 制裝置(39)、所述蓄電池系統(tǒng)(36)及所述數(shù)字式儀表板(74)通信。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所述通信 線(75 )利用了 CAN (控制局域網(wǎng))通信協(xié)議。
24. 根據(jù)權(quán)利要求IO到23中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特 征在于所述內(nèi)燃機(jī).(3)與離心質(zhì)量離合器(8)聯(lián)接。
25. 根據(jù)權(quán)利要求IO到23中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特 征在于所述內(nèi)燃機(jī)(3)與從動(dòng)離合器(21)聯(lián)接。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于通過(guò)執(zhí)行 "怠速停止"策略，所述電機(jī)(32)被用于起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)(3)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所 述電機(jī)(32)被驅(qū)動(dòng)以提供需求的推進(jìn)力，并且所述內(nèi)燃機(jī)(3)被驅(qū) 動(dòng)以操作在最高效率點(diǎn)，通過(guò)安裝在所述內(nèi)燃機(jī)(3)的輸出軸上的發(fā) 電才幾對(duì)所述蓄電池系統(tǒng)(36)再充電。
28. 根據(jù)權(quán)利要求15到17中的一項(xiàng)所述的混合驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于所述電子控制裝置(50)用于對(duì)所述蓄電池系統(tǒng)(36)再充電。
29.用于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品可直接地充入數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi) 部存儲(chǔ)器中，所述產(chǎn)品包括用于當(dāng)所述產(chǎn)品運(yùn)行在所述計(jì)算機(jī)上時(shí)實(shí) 施權(quán)利要求1到9的步驟的代碼部分。
全文摘要
用于車輛的、尤其是小型摩托車的混合驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)行模式的管理方法，所述混合驅(qū)動(dòng)組件包括至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(3)和電機(jī)(32)。所述方法包括當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩是負(fù)的時(shí)，操作內(nèi)燃機(jī)以便使其不提供轉(zhuǎn)矩并操作電機(jī)以便使其作為用于對(duì)蓄電池(36)充電的發(fā)電機(jī)運(yùn)行的步驟。當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩是正的并且比內(nèi)燃機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩低時(shí)，操作內(nèi)燃機(jī)和/或電機(jī)以滿足需求轉(zhuǎn)矩和/或使蓄電池到達(dá)預(yù)先設(shè)定的充電水平和/或在最高效率區(qū)域狀態(tài)下運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)；以及當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩是正的并且比內(nèi)燃機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩高時(shí)，操作內(nèi)燃機(jī)和/或電機(jī)提供推進(jìn)轉(zhuǎn)矩以滿足需求轉(zhuǎn)矩。此外，根據(jù)蓄電池(36)的充電水平并且當(dāng)駕駛員要求時(shí)，控制方法關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)并僅驅(qū)動(dòng)電機(jī)以提供需求轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)B60K6/36GK101500873SQ200780029668
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者A·卡萊奧, L·卡爾米尼亞尼, M·馬爾卡奇, P·卡波澤拉 申請(qǐng)人:比亞喬股份有限公司