[发明专利]混合动力车辆机动化设备的控制方法以及相关联的设备

说明书

技术领域

本发明涉及车辆机动化领域。更具体地，本发明涉及所谓的混合动力机动化装置，该混合动力机动化装置包括机电链和内燃机。更具体地，本发明涉及混合动力车辆的管理方法，以及相关联的设备。

背景技术

随着碳氢化合物储备逐渐地减少，多年来研究了陆用车辆机动化装置的新的解决方案。在这些解决方案中，混合动力机动化装置是一个大有希望的途经。

要提醒的是，一个机动化系统因为其包括两个不同的能量源而被称为混合动力机动化系统。这些能量源可以，例如且在最常见的情况下，是内燃机（英文为“Internal Combustion Engine”，英文缩写为ICE）类型的单元和电动推进单元，其中所述电动推进单元一般包括电能储存系统（法语为“système de stockage d'énergie électrique”，缩写为SSEE），例如电池或超级电容器。为了简化，在以下说明中用术语“ICE发动机”来表示内燃机，用术语“SSEE”表示电能储存系统。

适当选择的这些组合可以使得混合动力车辆在燃料消耗上高达传统车辆效率的两倍，同时提供相似的性能和舒适性。混合动力系统保证与设有内燃机类型的传统机动化装置相当的续航能力，同时减少污染性排放和燃料消耗。在以下说明中，特别地考虑车辆通过机械链（ICE发动机+传动装置）和集成的机电链的混合动力组合。

该机电链的构成部分主要由被控制成马达或发电机的电机来构成，其中所述电机通过允许控制这些电机的电转换器由SSEE连接。这些电转换器可以是集成在电机上的或是不集成在电机上的。出于简化的考虑，以下将以马达或发电机模式来控制电机的电转换器视为单一主体，其中所述单一主体将简单地称为“电机”。

在现有技术中目前的混合动力车辆结构分三大类，在这里由图1至图3来示出。在这些附图中，双线表示机械功率的传输线，而单线则表示电功率的传输线。

在所谓“串联结构”的第一结构中（见图1），内燃机（ICE）1与产生电的发电机2连接。该电能储存在SSEE 3中，然后用于驱动一个或多个电机4，所述电机提供通过差速器6来驱动轮子5所必需的功率，以推进车辆。

在该串联结构中，大量的将机械功率转换为电功率的步骤造成效率的累积损失。然而，它们允许有利的控制策略和热机（ICE）运行的优化。系统的整体效率一般在“城市循环”类型的行程中得到改善。为了覆盖各种行程类型，应增大SSEE 3的续航能力。当然，该SSEE具有的储存能力越大，该SSEE就越变得相对较重和昂贵。纯粹为了提供信息，以纯电模式续航50km意味着带着重约70kg的电池3。

在所谓“并联结构”的第二结构中（见图2），一方面的与传动装置7关联的ICE热机1与另一方面的电机4以机械的方式通过差速器6与车辆的轮子5连接。因此，机电链参与加速、能量回收，任选地在坡道上和启动时。当在马达模式下的电机4提供的附加力矩对应ICE发动机1的（速度、力矩）优化区域时，这种并联混合动力系统经常提供良好的效率。当偏离该优化的发动机速度区域时，并联混合动力系统的能量效率不再是优化的。实际上，车辆的轮子5通过各个机械减速级来与ICE发动机1连接，而在传动装置所建议的速度级中的发动机速度优化调节是不可能的。

然而，该并联结构相对于串联结构的优点在于，可以在电动模式没有在能量效率上有贡献的时候断开电动模式，这一般是在车辆高速下的情况。

所谓“串联/并联结构”的第三结构（见图3）是混合动力系统的一种特殊的构造，该构造允许以逐渐的或不逐渐的方式从一个模式（并联或串联）转换到另一个模式。在该串联/并联结构中，ICE发动机1可通过机械能分配器8和差速器6来驱动轮子5。机械能分配器8又与发电机2连接，该发电机将ICE发动机1的一部分机械能转换为电能，该电能储存在SSEE 3中。一个或多个电机4同样通过差速器6来驱动轮子5。

机械能分配器8借助行星齿轮随意将机械功率分为两个流。该机械功率的第一部分被用于直接驱动轮子5，而该机械功率的另一部分则被经过发电机2转换为电，以供给电机4或给SSEE 3充电。具有行星齿轮的该结构受益于可以通过精巧地分配功率流来控制发动机速度和力矩，然而同时没有受益于这两个变量完全的独立性。在行星齿轮的三个轴上的力矩-速度依赖关系不允许选择对应完全优化的ICE运行点的力矩和速度。

换句话说，该系统控制两个动力源1、4，以根据驾驶条件来获得ICE发动机1良好的效率。

由此，在低速时，串联/并联结构的性能与串联混合动力相当。

在高速时，串联/并联结构的性能与并联混合动力相当。