用于驱动混合动力车辆的串联模式的控制方法与流程

本发明涉及一种用于驱动混合动力车辆的串联模式的控制方法，更具体地，涉及这样一种用于驱动四轮驱动混合动力车辆的串联模式的控制方法，该四轮驱动混合动力车辆在电池利用来自发动机的动力进行充电的同时利用来自电机的动力行驶。

背景技术：

1、如本领域公知的，混合动力车辆、电动车辆、氢燃料电池车辆等设置有作为驱动源的电动机，并且这些车辆被称为电动车辆。

2、这些电动车辆中的混合动力车辆除发动机之外，还可以设置有四轮驱动动力系统作为驱动源，所述四轮驱动动力系统包括连接至前轮和后轮以能够传递动力的电机。

3、所附附图的图1示出了四轮驱动(four-wheel drive，4wd，电子四轮驱动)混合动力车辆的动力系统，其中，包括发动机和第一电机的前轮动力系统以及包括第二电机的后轮动力系统进行组合。

4、如图1所示，混合动力车辆的四轮驱动动力系统可以包括发动机10和第一电机21、发动机离合器12、变速器30、第二电机22、减速器50、第三电机23等，所述发动机10和第一电机21用于驱动前轮；所述发动机离合器12布置在发动机10与第一电机21之间并且传递或断开发动机动力；所述变速器30变换挡位并且将来自第一电机21等的动力等输出至前轮40；所述第二电机22用于驱动后轮；所述减速器50使来自第二电机22的动力减小并输出至后轮60；所述第三电机23连接至发动机10的曲柄带轮并且驱动以启动发动机并执行发电操作以对电池充电。

5、第一电机21连接至能量存储装置80，从而能够通过用于电力转换的第一逆变器71进行充电和放电，第二电机22连接至能量存储装置80，从而能够通过第二逆变器72进行充电和放电，第三电机23连接至能量存储装置80，从而能够通过第三逆变器73进行充电和放电。

6、能量存储装置80可以是电池、电容器等。

7、作为用于控制混合动力车辆的四轮驱动动力系统的驱动的控制单元，如图2所示，可以使用混合动力控制单元(hcu)100、发动机控制单元110、电机控制器120、发电控制器130等，所述混合动力控制单元(hcu)100作为最高控制单元；所述发动机控制单元110配置为响应于来自混合动力控制单元100的指令来控制发动机的一般驱动、工作点等；所述电机控制器120配置为响应于来自混合动力控制单元100的扭矩指令来控制第一电机21和第二电机22的一般驱动；所述发电控制器130配置为响应于来自混合动力控制单元100的指令来控制第三电机23的驱动。

8、电池控制单元140可以用于管理能量存储装置80的充电量和放电量等，换挡控制器150可以用于通过变速器30控制换挡。

9、当需要在车辆行驶的过程中对能量存储装置充电时，具有四轮驱动动力系统的混合动力车辆可以提供串联模式，在所述串联模式中，能量存储装置利用来自发动机10的驱动力，通过第三电机23的发电操作进行充电，同时，混合动力车辆在发动机离合器12松开的状态下通过来自第一电机21的驱动力行驶。

10、更详细地，在串联模式下，在发动机离合器12松开的状态下，来自第一电机21的动力通过变速器30传递至前轮40(见图1中的驱动线路)，从而驱动车辆，同时，通过驱动发动机10产生的动力传递至第三电机23，并且第三电机23作为发电机驱动，由此，第三电机23产生的电力可以容易地在能量存储装置80中积累(见图1中的充电线路)。

11、在该过程中，第二电机22和减速器50保持处于无负载阻力状态(non-load dragstate)，在所述无负载阻力状态下，第二电机22和减速器50在没有施加扭矩的情况下旋转。

12、然而，相关技术的串联模式(其中，车辆通过来自第一电机21的驱动力行驶，并且能量存储装置80利用发动机10的怠速产生的动力通过第三电机23的发电操作进行充电)具有的问题在于，由于第二电机22和减速器50保持处于无负载阻力状态，伴随着物理损耗，相应地，充电效率降低。

13、此外，由于仅存在能量存储装置80通过直接连接至发动机的第三电机23的发电操作进行充电的串联模式，即使向混合动力车辆的四轮驱动动力系统添加用于驱动后轮的第二电机22，也需要一种用于实现适用于混合动力车辆的四轮驱动动力系统并且能够进一步提高充电效率的另一串联模式的方法。

14、包括在本发明的背景技术中的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不可以被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的各个方面致力于提供一种用于驱动混合动力车辆的串联模式的控制方法，除第一串联模式之外，通过实施第二串联模式使得可以根据功耗量(其是基于驾驶员请求动力、能量存储装置的充电功率等确定的)选择第一串联模式或第二串联模式，所述方法适用于混合动力车辆的四轮驱动动力系统，并且配置为进一步提高充电效率，在所述第二串联模式中，车辆通过配置为驱动混合动力车辆的四轮驱动动力系统采用的后轮的第二电机行驶，并且能量存储装置通过经由发动机离合器连接至发动机的第一电机的发电操作进行充电，在所述第一串联模式中，车辆通过第一电机行驶，并且能量存储装置通过直接连接至发动机的第三电机的发电操作进行充电。

2、为实现该目的，本发明提供了一种用于驱动混合动力车辆的串联模式的控制方法，所述混合动力车辆包括发动机、第一电机、发动机离合器、第二电机和第三电机，所述发动机和第一电机配置为驱动前轮；所述发动机离合器布置在发动机与第一电机之间；所述第二电机配置为驱动后轮；所述第三电机配置为连接至发动机用于发电操作，所述方法包括：当混合动力车辆行驶时，确定是否进入串联模式；根据第一电机和第三电机的驱动确定第一功耗量或第一能量效率，根据第一电机和第二电机的驱动确定第二功耗量或第二能量效率；通过将第一功耗量和第二功耗量相互比较或者将第一能量效率和第二能量效率相互比较，执行利用第一电机和第三电机的驱动的第一串联模式或者利用第一电机和第二电机的驱动的第二串联模式的其中一种。

3、当第一功耗量小于第二功耗量或者当第一能量效率高于第二能量效率时，可以选择并执行利用第一电机和第三电机的驱动的第一串联模式。

4、当第二功耗量小于第一功耗量或者当第二能量效率高于第一能量效率时，可以选择并执行利用第一电机和第二电机的驱动的第二串联模式。

5、控制方法可以进一步包括：当由控制单元确定出进入串联模式时，在第一功耗量或第一能量效率以及第二功耗量或第二能量效率的确定之前，检查混合动力车辆是否以四轮驱动方式行驶。

6、当混合动力车辆以四轮驱动方式行驶时，可以执行第一功耗量或第一能量效率以及第二功耗量或第二能量效率的确定。

7、可以将第一功耗量确定为通过第一电机的驱动功率减去第三电机的充电功率而获得的值。

8、对于变速器的每个挡位范围，可以从以下等式1获得第一电机的驱动功率：

9、等式1：

10、第一电机的驱动功率＝[(车轮请求动力/车辆速度)+(减速器的无负载阻力+第二电机的无负载阻力)]×第一电机的每分钟转数/(传动效率×第一电机的驱动效率)

11、可以根据发动机驱动扭矩不同地确定第三电机的充电功率。

12、可以将第二功耗量确定为通过第二电机的驱动功率减去第一电机的充电功率而获得的值。

13、通过以下等式2获得第二电机的驱动功率：

14、等式2：

15、第二电机的驱动功率＝[(车轮请求动力/车辆速度)+(变速器的无负载阻力)]×第二电机的每分钟转数/(减速器效率×第二电机的驱动效率)

16、可以根据发动机驱动扭矩不同地确定第一电机的充电功率。

17、当执行第一串联模式时，在发动机离合器松开的状态下，能量存储装置可以利用发动机的怠速驱动力，通过第三电机的发电操作进行充电，同时，混合动力车辆可以通过来自第一电机的驱动力行驶；当执行第一串联模式时，第二电机和减速器可以保持处于无负载阻力状态。

18、当执行第二串联模式时，在发动机离合器接合的状态下，能量存储装置可以利用发动机的驱动力，通过第一电机的发电操作进行充电，同时，混合动力车辆可以通过来自第二电机的驱动力行驶；当执行第二串联模式时，连接至第一电机的输出轴的变速器可以在n挡保持处于无负载阻力状态。

19、本发明通过上述目的提供以下效果。

20、首先，由于可以根据功耗量(其是根据驾驶员请求动力、能量存储装置的充电功率等确定的)选择不同地执行驱动和充电的第一串联模式或第二串联模式，因此可以提供适用于混合动力车辆的四轮驱动动力系统并且能够进一步提高充电效率的串联模式。

21、由于考虑根据换挡或减速的第一、第二和第三电机的驱动效率和充电效率以及串联模式下无负载阻力的目标部件来选择第一串联模式或第二串联模式，因此可以减少由于无负载阻力引起的物理损耗，并且通过提高电机的驱动和充电效率来提高燃料效率。

22、本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，这些特征和优点从并入本文的所附附图和下面的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文的所附附图和下面的具体实施方式中进行更详细的陈述，所附附图和下面的具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。