[发明专利]混合动力车辆及其操作方法

说明书

技术领域

该公开涉及具有协作以提供驱动车辆的扭矩的内燃机和牵引电动机的车辆以及一种使用起动电动机或者牵引电动机起动发动机的控制算法。

背景技术

车辆制造商正在开发混合动力车辆，以满足对燃料效率更高的车辆的需求。混合动力车辆的一种构造可被称为模块化混合动力传动系统(MHT)车辆设计。在MHT车辆中，电机介于传统的多档自动变速器和发动机之间。电机附着到变速器泵轮或者输入轴。发动机使用特定的“分离离合器”选择性地与变速器分离。分离离合器允许车辆在纯电动力模式下、在混合动力模式下或者在纯内燃机模式下被驱动，在混合动力模式下，电机和发动机二者推进车辆，在纯内燃机模式下，车辆仅通过发动机推进。

当车辆正在减速或者当驾驶员压下加速器踏板或者“踩油门”时重启车辆时可通过关闭发动机来实现发动机的更好的燃油经济性。当应用制动器来捕获车辆动能时，发动机可与变速器分离并可开始再生制动。

MHT车辆的一个问题在于：在没有发动机的情况下，电机可能不能够提供请求的额外扭矩。例如，当在再生制动中或者当车辆停止且发动机关闭并分离时驾驶员需要扭矩增大(或者极端的情况下，驾驶员要求大开油门)时，发动机不得不快速重启，以提供适当的扭矩来满足驾驶员对扭矩的需求。

在正常情况下，发动机在应用分离离合器的情况下通过电机起动。使用电机起动发动机需要使一部分电机扭矩用于发动机重启，这进一步减慢或者延迟了车辆起动。

本公开致力于解决上述问题和下面概述的与混合动力车辆有关的其他问题。

发明内容

通常通过应用分离离合器并将发动机连接到电机来起动具有MHT构造的车辆的发动机。MHT车辆也配备有12V起动器，如果高压电池耗尽或者周围温度非常低而限制高压电池运行或者当电驱动另外也不能运行时，则经常使用所述12V起动器。所述起动器很少在这些情况之外被用于发动机起动。

因为MHT配置的车辆的局限之一在于起动电机的耐用性，所以电机通常用于起动发动机。期望发动机在混合动力车辆寿命期间将经历超过一百万次起动。常规的起动器的期望寿命为100,000次循环，改良的起动器(专门为停止/起动系统设计的)的期望寿命为300,000次循环。起动发动机需要足够的扭矩，所述扭矩不用于车辆推进。根据发动机的类型，起动发动机和将分离离合器接合至其完全扭矩容量可花费600至900msec。当发动机关闭而分离离合器分离且驾驶员通过狠踩踏板要求高的加速度时，重起发动机非常麻烦。

在该公开中，车辆控制器从加速器踏板接收输入信号并接收驾驶员需要扭矩。如果驾驶员需要扭矩超过特定校准阈值扭矩，则电机的所有扭矩将用于推进车辆。然后，发动机可使用12V起动器重起。发动机转速增加并命令发动机转速匹配电机转速。当发动机转速相对于电机转速在校准范围内时，应用分离离合器。

通过处于混合动力模式的车辆提供优化的驱动扭矩，在混合动力模式下，电机和发动机二者均运行。当发动机将重起时，如果驾驶员需要扭矩小于阈值，则电机用于重起发动机。当存在高的驾驶员扭矩需求时(例如，大开油门)，因为仅使用12伏特起动器来重起发动机，所以不考虑起动器的耐用性。

根据该公开的一方面，提供一种混合动力车辆传动系设备，当请求额外的扭矩并且发动机停止时，混合动力车辆传动系设备使来自电机的可用于提供牵引的扭矩最大化，同时起动发动机。所述设备包括可停止以增加燃料经济性的发动机。发动机具有独立于电机而提供扭矩以起动发动机的起动器。多档自动变速器和电机在发动机和变速器之间可操作地连接。电机通过离合器选择性地连接到发动机。采用扭矩需要请求设备提供扭矩需要请求信号。控制器接收扭矩需要请求信号并当发动机停止并且扭矩需要请求信号大于预定值时将所述发动机起动信号提供给起动器，或者当发动机停止，应用离合器并且扭矩需要请求信号小于或者等于预定值时将所述发动机起动信号提供给电机。

根据该公开的另外的方面，扭矩命令请求设备可以是加速器踏板，加速器踏板包括将踏板位置信号提供给控制器的踏板位置传感器。所述设备还可提供给控制器的电机转速信号和发动机转速信号，当电机转速信号和发动机转速信号的差在校准阈值内时，控制器应用离合器。在应用离合器之后，可通过控制器监视电机转速信号和发动机转速信号，并且控制器增加通过离合器施加的压力，以锁定离合器。在起动电机开动之前，控制器可将最大扭矩应用信号发送到电机。