四轮驱动式混合动力机动车辆的储能装置的充电管理方法

技术领域

本发明涉及混合动力机动车辆的储能装置的充电，并且更具体地涉及根据机动车辆的动力装置的扭矩指令对该充电进行的管理。

背景技术

混合动力机动车辆通常包括热机以及使用不同于热机所使用的能量的动力源。热机联接至该动力源，并且该动力源联接至机动车辆的至少一个车轮。

热机以及动力源能够独立向与动力源联接的该至少一个车轮提供所谓的驱动扭矩Ce和所谓的阻力扭矩Cr。

驱动扭矩Ce将移动机动车辆的力施加到机动车辆的至少一个车轮。相反地，在机动车辆例如停放在斜坡上并且热机和/或动力源使机动车辆在该斜坡上保持静止时，阻力扭矩Cr向该至少一个车轮施加减慢机动车辆的移动或阻止该机动车辆的可能的移动的力。

混合动力机动车辆还包括储能装置，该储能装置允许向动力源供能，以使得该动力源能够向与该动力源联接的机动车辆车轮提供驱动扭矩Ce。

当动力源提供阻力扭矩Cr时，该动力源也适于对储能装置充电。

已知的是，根据储能装置存储的能量来限定所谓的可减载充电存储能量阈值，以及通常小于可减载充电阈值的所谓的优先充电存储能量阈值。

在图1和图2的曲线图中示出了一种已知的用于管理混合动力机动车辆的储能装置的充电的方法。

图1和图2的曲线图示出了主扭矩指令Ic1(以实线示出)、热机的扭矩Cth(以宽虚线示出)和动力源的扭矩Cel1(以窄虚线示出)。

这种储能装置的充电管理方法控制热机的扭矩Cth和动力源的扭矩Cel1，以实现机动车辆的主扭矩指令Ic1。

图1和图2示出了随时间变化的扭矩。通常，在本文的全文中，对机动车辆施加允许移动机动车辆的力的驱动扭矩Ce以正值的方式示出，并且对机动车辆施加允许减慢机动车辆的移动或潜在移动的力的阻力扭矩Cr以负值的方式示出。因此，对于大于、小于、增加、减少、限制或总和的概念，应考虑到每个扭矩的符号。另一方面，按照惯例，超出的相对概念将考虑这些扭矩的绝对值。因此，充电扭矩都是负扭矩。

图1示出了当存储的能量小于可减载充电阈值并大于优先充电阈值时，已知用于管理储能装置的充电的方法的结果。

在所谓的可减载充电步骤1001中，热机的扭矩Cth小于虚拟扭矩值Vv，并且动力源的扭矩Cel1是阻力扭矩以对储能装置充电。

热机的扭矩Cth大于主扭矩指令Ic1，以允许实现机动车辆的主扭矩指令Ic1并实现动力源的扭矩Cel1，该动力源的扭矩Cel1基本等于可减载的充电扭矩值Vd。

在所谓的虚拟限制步骤1002中，热机的扭矩Cth等于虚拟扭矩值Vv，并且动力源的扭矩Cel1小于饱和扭矩值Vs1。

保持为虚拟扭矩值Vv的热机扭矩Cth允许避免热机的过度消耗，在图中的这种情况下，过度消耗是无益的。

因此，动力源的扭矩Cel1增大，从而减小对储能装置的充电，以允许实现主扭矩指令IC1。

在虚拟限制步骤1002期间，动力源的扭矩Cel1变为驱动扭矩并且加入到热机的扭矩Cth以实现主扭矩指令Ic1。因此，动力源不再允许为储能装置充电，而是使用储能装置的能量来运行。

在所谓的饱和步骤1003中，动力源的扭矩Cel1等于饱和扭矩值Vs1。

因此，热机的扭矩Cth变得大于虚拟扭矩值Vv，以允许实现主扭矩指令Ic1。

图2示出了当储能装置存储的能量小于优先充电阈值时，用于管理储能装置的充电的方法的结果。

执行与针对图1所描述的可减载充电步骤相同的可减载充电步骤1001。

在虚拟限制步骤1002中，热机的扭矩Cth等于虚拟扭矩值Vv，并且动力源的扭矩Cel1小于优先充电扭矩值Vp。

优先充电扭矩值Vp大于可减载充电扭矩值Vd，因此当动力源的扭矩Cel1基本上等于优先充电扭矩值Vp时，动力源消耗更少的能量，然而比动力源的扭矩Cel1基本等于可减载充电扭矩值Vd时为储能装置充电更少。

保持为虚拟扭矩值Vv的热机扭矩Cth允许避免热机的过度消耗，在图中的这种情况下，过度消耗是无益的。

因此，动力源的扭矩Cel1增大，从而减少对储能装置的充电，以允许实现主扭矩指令Ic1。

在所谓的优先充电步骤1004中，动力源的扭矩Cel1等于强制继续为储能装置充电的优先充电扭矩值Vp。

因此，热机的扭矩Cth变得大于虚拟扭矩值Vv，以允许实现主扭矩指令Ic1。

这种已知的储能装置的充电管理方法允许根据储能装置所存储的能量对储能装置充电，同时限制热机的消耗并实现主扭矩指令Ic1。

然而，包括多个驱动轮的混合动力机动车辆通常包括：热机，该热机联接至第一动力源，第一动力源本身联接至机动车辆的至少一个第一车轮；以及第二动力源，第二动力源联接至机动车辆的至少一个第二车轮。该至少一个第一车轮和至少一个第二车轮的驱动是独立的。

在这些机动车辆中，总扭矩指令Icg在热机、联接至热机的第一动力源、以及第二动力源之间分配。因此，第二动力源消耗了由储能装置存储的能量，从而使储能装置的充电管理变得复杂。

发明内容

本发明旨在提出一种用于管理包括多个驱动轮的混合动力机动车辆的储能装置的充电的方法，车轮各自具有可独立管理的驱动。

为此目的，首先，提出了一种用于管理机动车辆的储能装置的充电的方法，该机动车辆包括处于运行状态的热机、联接至热机和机动车辆的至少一个第一车轮的非热力的第一动力源、以及联接至机动车辆的至少一个第二车轮的非热力的第二动力源，非热力的第一动力源和非热力的第二动力源各自适于与该储能装置交换能量，该管理方法包括以下步骤：禁止非热力的第一和第二动力源的扭矩的总和超出用于储能装置充电的所谓的可减载扭矩值的步骤；控制车轮上的负值总扭矩的步骤，该总扭矩在至少一个第一车轮和至少一个第二车轮之间分配；检测非热力的第二动力源的扭矩超出可减载充电值的步骤；以及，作为对检测步骤的回应，限制由非热力的第一动力源生成的扭矩、并允许非热力的第一和第二动力源的扭矩的总和超出用于储能装置充电的可减载充电扭矩值的步骤。

车轮上的负值总扭矩代表车辆的制动控制步骤。该制动步骤例如是由于较小幅度或完全未踩下诸如加速踏板的加速控制装置、或者是由于按压制动踏板、或者是激活受控制动策略或自动驾驶辅助。

因此，所提出的方法允许管理包括多个驱动轮的混合动力机动车辆的储能装置的充电，车轮各自具有适于独立管理的驱动。该管理方法在机动车辆的制动控制步骤期间阻止第一动力源消耗存储在储能装置中的能量。

可以单独或组合设置如下的各种附加特征：

-在限制步骤中，将非热力的第一动力源产生的扭矩限制为零值；

-该方法包括对储能装置进行所谓的优先充电的充电步骤，在该步骤中，非热力的第一动力源的扭矩和非热力的第二动力源的扭矩的总和基本等于优先充电扭矩值，优先充电扭矩值大于可减载充电扭矩值；

-该方法包括在动力源的扭矩小于饱和扭矩值时将热机的扭矩限制为虚拟扭矩值的所谓的虚拟限制步骤。

其次，提出了一种混合动力机动车辆，该机动车辆包括：

-热机，

-非热力的第一动力源，其联接至热机和机动车辆的至少一个第一车轮，

-非热力的第二动力源，其通过第二联接系统联接至机动车辆的至少一个第二车轮，

-储能装置，其连接到非热力的第一动力源和非热力的第二动力源，非热力的第一动力源和非热力的第二动力源适于与储能装置交换能量，

-用于实施如上所述的储能装置的充电管理方法的装置。

可以单独或组合设置如下的各种附加特征：

-非热力的第一动力源和非热力的第二动力源是电机，并且储能装置是电池；

-非热的第一动力源联接至机动车辆的前车轮，并且非热力的第二动力源联接至机动车辆的后车轮；

-非热力的第一动力源通过变速箱联接至至少一个第一车轮；

-热机通过第一联接系统联接至非热力的第一动力源；

-储能装置通过换流器连接至非热力的第一动力源，并通过另一换流器连接至非热力的第二动力源。

附图说明

通过以下参照仅作为示出本发明多个实施例的示例给出的附图的详细描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、特征、细节和优点将更加清楚地显现，在附图中：

-图1是示出随时间变化的扭矩的曲线图，曲线图示出了根据现有技术的当储能装置存储的能量小于所谓的可减载充电阈值并大于所谓的优先充电阈值时的管理方法；

-图2是示出随时间变化的扭矩的曲线图，曲线图示出了根据现有技术的当储能装置存储的能量小于优先充电阈值时的管理方法；

-图3是根据本发明的实施例的机动车辆的示意图；

-图4是根据不同的实施例的机动车辆的示意图；

-图5是示出随时间变化的扭矩的曲线图，曲线图示出了根据本发明的当储能装置存储的能量大于可减载充电阈值时的管理方法；

-图6是示出随时间变化的扭矩的曲线图，曲线图示出了根据本发明的当储能装置存储的能量小于可减载充电阈值并大于优先充电阈值时的管理方法；

-图7是示出随时间变化的扭矩的曲线图，曲线图示出了根据本发明的当储能装置存储的能量小于优先充电阈值时的管理方法。

具体实施方式

图3示出混合动力机动车辆100，其包括热机101和第一动力源102。第一动力源102联接至热机101。第一动力源102还联接至机动车辆100的至少一个第一车轮103。

机动车辆100还包括第二动力源104，以及将第二动力源104联接至机动车辆100的至少一个第二车轮106的第二联接系统105。至少一个第二车轮106不同于至少一个第一车轮103。

热机101、第一动力源102和第二动力源104适于独立地向至少一个第一车轮103和至少一个第二车轮106分别提供所谓的驱动扭矩Ce和所谓的阻力扭矩Cr。

驱动扭矩Ce施加使机动车辆100运动的定向力。相反，在例如机动车辆100停置于斜坡，并且热机101、第一动力源102和/或第二动力源104将机动车辆100保持静止在该斜坡上时，阻力扭矩Cr施加减慢机动车辆100的移动或阻止车辆100的可能的移动的力。

机动车辆100包括储能装置107，储能装置107允许向第一动力源102和第二动力源104供能，以使得该第一和第二动力源能够提供驱动扭矩Ce。

当第一动力源102和第二动力源104提供阻力扭矩Cr时，它们也适于为储能装置107充电。

在图4所示的不同的实施例中，混合动力机动车辆100还包括两个换流器。换流器中的一个设置在储能装置107和第一动力源102之间，另一换流器设置在储能装置107和第二动力源104之间。

机动车辆100包括将第一动力源102连接至至少一个第一车轮103的变速箱109。

机动车辆100包括将热机101联接至第一动力源102的第一联接系统110。

根据所示的实施例，第一和第二动力源102、104是电机，并且储能装置107是电池。

根据所示的实施例，第一动力源102联接至机动车辆100的两个前车轮。第二动力源104联接至机动车辆100的两个后车轮。

在本文的全文中，联接应被理解为联接系统处于联接状态以传递机械扭矩，这与联接系统无法传递任何机械扭矩的分离状态相反。

在图5至图7的曲线图中，示出了用于管理混合动力机动车辆100的储能装置107的充电的方法。

所描述的管理方法仅在热机101处于运行状态的机动车辆100使用阶段中实施。

在本文的全文中，术语“处于运行状态的热机”应被理解为该热机101具有非零的转速，第一联接系统110处于联接状态。

在图5至图7中，上部曲线图示出总扭矩指令Icg(以实线表示)、主扭矩指令Ic1(以虚线表示)和副扭矩指令Ic2(以点划线示出)。

根据本发明，主扭矩指令Ic1和副扭矩指令Ic2基本允许获得总扭矩指令Icg。

控制总扭矩指令Icg、主扭矩指令Ic1和副扭矩指令Ic2，以例如满足机动车辆100的稳定性限制。

图5至图7的下部曲线图示出了总扭矩指令Icg(以实线表示)、热机101的扭矩Cth(以宽虚线表示)、第一动力源102的扭矩Cel1(以窄虚线表示)和第二动力源104的扭矩(以点划线表示)。

除非另有说明，否则根据本发明：

-热机101的扭矩Cth与第一动力源102的扭矩Cel1的总和基本允许获得主扭矩指令Ic1，

-第二动力源104的扭矩Cel2基本允许获得副扭矩指令Ic2。

向机动车辆施加允许使机动车辆运动的力的驱动扭矩Ce以正值的方式示出。向机动车辆施加允许减慢机动车辆的移动或可能的移动的力的阻力扭矩Ce以负值的方式示出。

图5示出了当储能装置107存储的能量大于所谓的可减载充电阈值时的管理方法。

在本文的全文中，应注意到，所谓的可减载充电阈值和所谓的优先充电阈值是由存储装置107存储的能量阈值。

当储能装置107存储的能量大于可减载充电阈值时，不对储能装置107充电。

在机动车100的该使用阶段中，管理方法包括所谓的跟踪步骤1006，在跟踪步骤1006中，热机101的扭矩Cth小于虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1为零，并且第二动力源104的扭矩Cel2小于第二饱和扭矩值Vs2。

热机101的扭矩Cth允许基本获得主扭矩指令Ic1。

该管理方法包括所谓的虚拟限制步骤1002，在虚拟限制步骤1002中，热机101的扭矩Cth基本等于虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1，并且第二动力源102的扭矩Cel2小于第二饱和扭矩值Vs2。

保持为虚拟扭矩值Vv的热机101的扭矩Cth允许避免热机101的过度消耗，在图中的这种情况下，过渡消耗是无益的。

因此，第一动力源102的扭矩Cel1增加以允许实现主扭矩指令Ic1。

根据所示的实施例，在该虚拟限制步骤1002中，第一动力源102产生驱动扭矩Ce，以使得热机101的扭矩Cth与第一动力源102的Cel1扭矩的总和基本允许获得主扭矩指令Ic1。

管理方法包括所谓的第二饱和步骤1005，在第二饱和步骤1005中，第二动力源104的扭矩Cel2基本等于第二饱和扭矩值Vs2。在所示出的情况下，热机101的扭矩Cth基本等于虚拟扭矩值Vv，并且第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1。

管理方法包括所谓的第一饱和步骤1003，在第一饱和步骤1003中，第一动力源102的扭矩Cel1基本等于第一饱和扭矩值Vs1。在所示出的情况下，第二动力源104的扭矩Cel2基本等于第二饱和扭矩值Vs2。

因此，热机101的扭矩Cth大于虚拟扭矩值Vv，以允许实现主扭矩指令Ic1。

在图6中，步骤1001、步骤1002和步骤1005示出了当储能装置107存储的能量小于可减载充电阈值并大于所谓的优先充电阈值时的管理方法。在该环境下，将热机101的扭矩Cth尽可能长时间地限制为虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1基本允许获得主扭矩指令Ic1，直至等于第一饱和扭矩值Vs1。储能装置107根据总扭矩指令Icg来充电。

图6还示出了管理方法的步骤1007，即所谓的反向分流步骤，在反向分流步骤中，总扭矩指令Icg是阻力扭矩。在该反向分流步骤1007中，第二动力源104的扭矩Cel2小于所谓的可减载充电扭矩值Vd，并且第一动力源102的扭矩Cel1被限制在所示出的实施例中为零的值。

在该反向分流步骤1007中，储能装置107中所充载的能量大于可减载充电阈值。

同时，该反向分流步骤1007阻止第一动力源102消耗存储在储能装置107中的能量，而总扭矩指令Icg是阻力扭矩。

与管理方法的其他步骤不同，在反向分流步骤1007中，热机101的扭矩Cth基本等于主扭矩指令Ic1，从而允许获得总扭矩指令Icg。

在该反向分流步骤1007中，将热机101的扭矩Cth限制为绝对值最大的最大阻力扭矩Cr，其中供应热机101的燃料喷射被切断。

管理方法包括对储能装置107进行所谓的可减载充电的充电步骤1001，在充电步骤1001中，热机101的扭矩Cth小于虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1，并且第二动力源102的扭矩Cel2小于第二饱和扭矩值Vs2。

第一动力源102的扭矩Cel1与第二动力源104的扭矩Cel2的总和基本等于可减载充电扭矩值Vd。

热机101的扭矩Cth大于主扭矩指令Ic1，以允许实现机动车辆的总扭矩指令Icg。

管理方法包括虚拟限制步骤1002，在虚拟限制步骤1002中，热机101的扭矩Cth基本等于虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1，并且第二动力源102的扭矩Cel2小于第二饱和扭矩值Vs2。

保持为虚拟扭矩值Vv的热机101的扭矩Cth允许避免热机101的过度消耗，在图中的这种情况下，过度消耗是非无益的。

因此，第一动力源102的扭矩Cel1增加，从而减少对储能装置的充电，以允许实现主扭矩指令Ic1。

在该虚拟限制步骤1002中，第一动力源102首先产生阻力扭矩Cr，然后产生驱动扭矩Ce，以使得热机101的扭矩Cth与第一动力源102的扭矩Cel1的总和基本允许获得主扭矩指令Ic1。

管理方法包括第二饱和步骤1005，在第二饱和步骤1005中，第二动力源104的扭矩Cel2基本等于第二饱和扭矩值Vs2。在所示出的情况下，热机101的扭矩Cth基本等于虚拟扭矩值Vv，并且第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1。

管理方法包括第一饱和步骤1003，在第一饱和步骤1003中，第一动力源102的扭矩Cel1基本等于第一饱和扭矩值Vs1。在所示出的情况下，第二动力源104的扭矩Cel2基本等于第二饱和扭矩值Vs2。

因此，热机101的扭矩Cth大于虚拟扭矩值Vv，以允许实现主扭矩指令Ic1。

图7示出了当储能装置107存储的能量小于优先充电阈值时的管理方法。

当储能装置107存储的能量小于优先充电阈值时，第一动力源102的扭矩Cel1和第二动力源104的扭矩Cel2的总和的绝对值至少基本等于优先充电扭矩值Vp，从而允许对储能装置107充电。

优先充电扭矩值Vp大于可减载充电扭矩值Vd，以使得在第一动力源102的扭矩Cel1和第二动力源104的扭矩Cel2的总和基本等于优先充电扭矩值Vp时，第一和第二动力源102、104消耗更少的能量，然而比在该总和基本等于可减载充电扭矩值Vd时为储能装置充电更少。

在机动车辆100的该使用阶段中，管理方法包括可减载充电步骤1001，在可减载充电步骤1001中，热机101的扭矩Cth小于虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1，并且第二动力源102的扭矩Cel2小于第二饱和扭矩值Vs2。

第一动力源102的扭矩Cel1和第二动力源104的扭矩Cel2的总和基本等于可减载充电扭矩值Vd。

热机101的扭矩Cth大于主扭矩指令Ic1，以允许实现机动车辆的整体扭矩指令Icg。

管理方法包括虚拟限制步骤1002，在虚拟限制步骤1002中，热机101的扭矩Cth基本等于虚拟扭矩值Vv，第一动力源102的扭矩Cel1小于第一饱和扭矩值Vs1，并且第二动力源102的扭矩Cel2小于第二饱和扭矩值Vs2。

保持为虚拟扭矩值Vv的热机101的扭矩Cth允许避免热机101的过度消耗，在图中的这种情况下，过度消耗是无益的。

因此，在虚拟限制步骤1002中，第一动力源102的扭矩Cel1增加，从而减少对储能装置的充电，以在第一动力源102的扭矩Cel1和第二动力源104的扭矩Cel2小于优先充电扭矩值Vp时允许实现主扭矩指令Ic1。

管理方法包括对储能装置107进行所谓的优先充电的充电步骤1004，在充电步骤1004中，第一动力源102的扭矩Cel1和第二动力源104的扭矩Cel2的总和基本等于迫使继续对储能装置充电的优先充电扭矩Vp。

因此，热机101的扭矩Cth变得大于虚拟扭矩值Vv，以允许实现主扭矩指令Ic1。

管理方法包括第二饱和步骤1005，在第二饱和步骤1005中，第二动力源104的扭矩Cel2基本等于第二饱和扭矩值Vs2。在所示出的情况下，第一动力源102的扭矩Cel1允许在考虑到第二动力源104的扭矩Cel2的情况下获得优先充电扭矩值Vp。

热机101的扭矩Cth允许实现主扭矩指令Ic1。

在不同的实施例中，用于管理储能装置107的充电的方法考虑了第一动力源102和第二动力源104的效率。

图中所示的曲线图是管理方法的应用示例，在总扭矩指令Icg为不同形式的情况下，可以按照与所示顺序不同的顺序来设置该管理方法的步骤。

因此，所描述的方法允许管理对包括多个驱动轮的混合动力机动车辆100的储能装置107的充电，对车轮的驱动可以独立管理。管理方法允许限制热机101的消耗，同时确保对储能装置107的充电。

反向分流步骤1007阻止第一动力源102消耗存储在储能装置107中的能量，而总扭矩指令Icg是阻力扭矩。