用于减少混合动力车辆的加速度助推转矩的能量的方法

摘要

本发明涉及一种用于减少对配备有动力传动系的混合动力车辆的加速度进行电助推的转矩的能量的方法，该动力传动系包括在对车辆的能量消耗进行优化的管理规律(EML)的控制下能够联合或单独地给车轮输出转矩的至少一个热力发动机和一个电动机器、以及一个能够在减速时以电能的形式回收车辆的所有动能或其至少一部分并且可通过该热力发电机充电的牵引用蓄电池。所述方法特征在于，可供用于转矩助推的电助推转矩是根据蓄电池的能量范围内剩余的未转矩助推的留存的能量的量来通过0到1的折减系数(C)来减小的。

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力车辆技术领域，并且更具体是其能量管理技术领 域。

背景技术

本发明的主题是一种用于限制对装备有动力传动系的混合动力车辆的 加速度进行助推的转矩的方法，该动力传动系包括能够在优化车辆的能量 消耗的管理规律的控制下联合或单独给车轮供应转矩的至少一个热力发动 机和一个牵引机、以及一个能够在减速时以电能的形式回收该车辆的动能 的至少一部分并且能够通过该热力发电机充电的牵引用蓄电池。

当使得混合动力车辆的蓄电池的能量可供用于车辆的所有服务而没有 优先级管理或使用限制时，车辆的使用受到蓄电池的储存容量的限制。对 于不能够在电网上充电的、其车载能量容量当前仍然保持相当低的车辆(被 称为“轻度混合动力”车辆)而言尤其是这种情况。

没有对其响应的能量限制，动力传动系控制系统就会始终冒着完全耗 尽牵引用蓄电池的风险实施驾驶员的转矩请求。当蓄电池充电可能性局限 于减速时的动能部分回收时，它们受到限制并且是缓慢的，即使蓄电池还 能够通过热力发电机充电也是如此。因此，相对“活跃的”使用者将会快 速地耗尽蓄电池，而不会减少其消耗，他或她的“运动”驾驶抵销了混合 动力车辆固有的消耗益处。现在，减少能量消耗是混合动力车辆的首要目 标。

混合动力车辆中特别认识到的一项服务是在电动机器的帮助下给车轮 供应比热力发动机所能够单独供应的更大的转矩的可能性。这被称为“超 转矩”或电转矩助推。当驾驶员把脚踩下时，热力发动机被在“发动机” 模式下操作的电动机器助推以使供应给车轮的转矩最大化。图1所展示的 这种服务消耗了大量电能。因此，它冒着快速地耗尽牵引用蓄电池的风险。 然后，能量管理规律(LGE)不再能够完全适用，这样使得动力传动系的 总体消耗增加。当蓄电池的容量低时，这种情况更加频繁地发生。贯穿出 版物FR 2 902 705，了解到一种用于机动车辆的微混合动力系统，其中引 航系统包括能够限定和允许不同的操作模式的装置，包括旋转电动机器的 “再生”制动模式和旋转电动机器的转矩助推模式。

然而，并没有规定对驾驶员可用加速助推转矩的限制，来优化牵引用 蓄电池的使用。

发明内容

本发明目的在于根据动力传动系的能量容量控制动力传动系的总体消 耗，包括与转矩助推相关联的能量消耗，以便不使与混合动力车辆相关联 的消耗益处受到损害。

为此目的，它提出了将可供用于转矩助推的电助推转矩根据在蓄电池 的能量带内剩余的、为转矩助推所留存的能量的量通过一个0到1的限制系 数来减小。

因此，本发明的目标之一是控制驾驶员可获得的转矩助推，以限制本 服务对车辆的能量优化的影响。

这些规定使之能够在观察驾驶员对到车轮的转矩的需求与减少动力传 动系的消耗之间引入车辆的能量管理优先级规则。

引入这种控制的监测机构动态地管理着有待分配来改善加速度的能量 的量。因此，持续优化消耗，即使驾驶员经常请求动力传动系的性能特性 也是如此。

附图说明

通过阅读本发明的非限定性的实施例的以下说明并参见附图，本发明 的其他特征和优点将变得清楚明了，在附图中：

-图1示出了在来自在热力发动机的最大转矩基础上的电转矩助推的 额外转矩，

-图2展示了所提出的能量管理模式，

-图3展示了回收的能量的分配计算，此管理模式基于该计算，

-图4是用于计算对电转矩助推进行限制的积分的计算的方案，并且

-图5展示了与图1相比较获得的转矩的减少。

具体实施方式

在装备有动力传动系(该动力传动系包括能够联合或单独给车轮供应 转矩的至少一个热力发动机和一个电动机器)的混合动力车辆中，这两个 能量源被置于优化车辆能量消耗的管理规律(LGE)的控制下。在减速时 通常能够以电能形式回收车辆的动能的至少一部分并且能够通过热力发动 机充电的牵引用蓄电池为电动机器提供动力。

因此，混合动力车辆具有能够给车轮供应转矩的至少两个致动器：驾 驶员的转矩需求因此能够是由电动机器和热力发动机所供应的转矩的总和 来满足的。如以上指示的，有可能通过借助于适当的能量管理规律(LGE) 优化转矩在这两个致动器之间的分配来改进混合动力传动系的总体消耗。 然而，为使此规律能够完全发挥其作用，牵引用蓄电池必须永久储备足够 实施优化分配的能量。

动力传动系的最大转矩是基于热力发动机所供应的最大转矩、对其加 上电动机器所供应的超转矩来限定的。图1的曲线C₁、C₂分别示出了热力 发动机的最大转矩根据其速度ω的趋势，和车轮可获得的添加了电转矩助 推的最大转矩包络。这两条曲线C₁和C₂之间的差值表示可获得的电转矩 助推。为了控制驾驶员在强加速阶段的能量消耗，提出的是通过对电助推 转矩应用一个介于0与1之间的限制系数C来限制可获得的电助推转矩。 可供用于转矩助推的电助推转矩因此是根据蓄电池的能量带内剩余的、为 转矩助推所留存的量来通过该限制系数C减小的。限制系数C是根据能量 带内剩余的、为转矩助推所留存的能量计算的。在所提出的方法中，实际 上考虑的是，牵引用蓄电池B内所储存的能量被分配在两个能量带(B₁， B₂)之间，这些能量对应地是针对无电转矩助推和有电转矩助推地应用动 力传动系能量管理规律而储备的。

图2展示了这两个能量带之间的区别：其顶部对应于车辆的牵引用蓄 电池B的物理表示，而其底部介绍了所提出的监测模式，其中区分了两个 假设的蓄电池：第一蓄电池B₁，所涉及的其能量并非是为减少动力传动系 总体消耗的能量管理规律而留存的，以及第二蓄电池B₂，其能量是为转矩 助推留存的。

为了计算带B₂中可供使用的能量的量，对电动机器已经以转矩助推模 式供应的动力求积分。此积分(称为I)的值计算如下：

I＝∫_TP_ElecOVT-(P_ElecRECUP*K)，

其中：

P_ElecOVT＝max((P_GMP-P_MAXthermique)*n_Elec；０)是以转矩助推模式消耗的电 力，

η_Elec是总电效率，包括电动机器的、逆变器的以及蓄电池的效率，P_GMP是驾驶员所需要的动力传动系的动力，

P_MAXthermique是热力发动机能够供应的最大动力，

是回收的电力，

K是根据物理蓄电池的电量状态计算的加权系数，并且

T是花费在任务上的时间。

系数K使得能够将电动机器以“发电机”模式回收的能量分配在蓄电池 B₁中或者在蓄电池B₂中。

当用于转矩助推的能量储备满时，I＝0[Wh]。当能量储备是空的时， I＝E_MAX[Wh]，E_MAX是可供驾驶员使用的能量的量，即，假设的蓄电池 B₂的容量。

如果蓄电池含有足够的能量来允许能量优化，则K＝1。于是，所回收 的所有能量都被分配给蓄电池B₂。驾驶员能够以电转矩助推模式消耗所回 收的能量。

如果蓄电池B₁没有含有足够的能量来允许能量优化，则K＝0。所有 回收的能量被分配给蓄电池B₁：用所回收的能量对该蓄电池充电，而不将 能量分配给假设的蓄电池B₂：在强力加速阶段，驾驶员不再从电助推中获 益。因此，首要的是减少消耗，而不是动力传动系的性能。自他或她已经 消耗了分配给其的所有能量时起，驾驶员就不再具有电助推的所有性能特 性。

加权系数K限定了蓄电池B₁与蓄电池B₂之间的能量储存的优先顺序， 以便改进或者性能或者消耗。图3的方案展示了根据蓄电池的电量百分比 SOC％确定K的非限制性方式。低于第一阈值S₁，则K为0。回收在蓄电 池内的所有能量都遵守能量管理规律LGE。介于S₁与高于后者的第二阈 值S₂之间，则K具有线性增长。从S₂开始，K＝1，回收在蓄电池内的所 有能量都可供用于转矩助推。

根据图4，对该第一能量的量与经系数K加权的该第二能量的量之间 的差值求积分，该系数是蓄电池的电量状态SOC的函数。分配给能量带 B₂的能量量I是通过对电动机器以转矩助推模式供应的电力求积分来计算 的。此功率是通过以转矩助推模式有效地消耗的电力与减速时或通过热力 发动机来充电而回收的电力之间的差值计算的。所回收的电力因此通过加 权系数K加权，该加权系数是根据牵引用蓄电池的电量状态计算的。

与针对电助推所储备的能量储备相对应的积分I的值使得能够通过映 射获得限制系数C，从而限制电助推，该限制系数以循环返回到该可用电 功率设定点上。

图5介绍了可供用于图1的助推的动力的限制。在本实例中，区分了 车轮可获得的、添加了没有加权的电转矩助推的最大转矩的包络(曲线C₂) 和可获得的、添加了量级为20％的限制的电转矩助推的包络(曲线C₃)。

如以上指示的，当积分I达到E_MAX时，转矩助推模式下的电转矩变成 零。以下实例在多个实例的基础上展示了该方法的实施。

在第一情况下，其中积分I(假设的蓄电池B₂)为30Wh，并且有30 Wh充好电的物理蓄电池B，其电量状态(SOC)被认为是高的，K＝1。 能量管理规律(LGE)具有足够的能量来优化消耗。回收的30Wh可以被 分配给有待以助推模式完全消耗的假设的蓄电池B₂。

在第二情况下，其中相同的B₂的积分I值为30Wh，存在低的物理蓄 电池电量状态，从而例如将系数K置于0.33。LGE不具有足够的能量来优 化消耗。通过仅对假设的针对助推的蓄电池(蓄电池B₂)放电10Wh，来 将假设的蓄电池的30Wh中的20Wh分配给LGE(蓄电池B₁)。

在第三情况下，其中仍然使积分值为30Wh，物理蓄电池的电量状态 将系数K置于值0。LGE不具有足够的能量来优化消耗。因此，所回收的 所有30Wh将被分配给它(蓄电池B₁)，而不将能量分配给针对助推的蓄 电池B₂。

本发明提供了许多优点：

-本发明使得能够限制可供驾驶员使用的用于强力加速度的电助推转 矩，以便不对特别是具有极少车载能量的混合动力车辆上的能量管理产生 影响，以及

-本发明方便了电动机器在性能目标与消耗目标之间的分型。