專利名稱：混合動力車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種混合動力車輛并且尤其涉及一種用于混合動力車輛的蓄電池充 電系統。
背景技術：
外接充電式混合動力電動車輛(plug-in hybrid electric vehicle)和增程型電 動車輛(range extended electric vehicle)具有為它們的所有者帶來可觀的燃料成本節 約的潛力并且最終可以降低對石油的依賴性。對于這種車輛(尤其是增程型電動車輛)，可 達到的性能與用于提供動力或對傳統內燃機進行補充的蓄電池中的電量的可用性有關。一 旦電量耗盡，則會降低車輛的性能。在現有的混合動力車輛中，當蓄電池的充電水平低于一個固定的閾值時，內燃機 被自動激發為蓄電池充電。這種設置的缺點是，相同的閾值可能不適用于所有可能發生的 情況。
發明內容
本發明一個方面的目的在于避免蓄電池電力耗盡并且車輛不能恰當運行的情況 或至少降低其發生的次數。本發明另一個方面的目的在于提供一種混合動力車輛的蓄電池充電系統，其中， 蓄電池的充電可以考慮當前或預計的運行狀況。為實現按本發明第一方面的目的，本發明提供了一種運行混合動力車輛的方法， 其中，在正常行程中，當蓄電池的變量值低于一個預設的閾值時，激發發動機來為蓄電池充 電，而在艱難或長途行程中，當所述變量值低于一個更高的閾值時，激發所述發動機來為蓄 電池充電。因此，當使用者預計會過度使用車輛時，包括蓄電池上的負荷比正常情況的負荷 更高時，可以提高閾值來降低蓄電池充電量耗盡的風險。該車輛優選具有一個由使用者操縱的按鈕或其它開關元件來設定升高的閾值。與閾值進行比較的變量優選是蓄電池充電的狀態。閾值可以在行程開始之前設定。 使用者在任何時候都可以用按鈕或開關元件使發動機為蓄電池充電。為實現按本發明第二方面的目的，本發明提供了一種混合動力車輛的蓄電池充電 系統，其包括一蓄電池、一蓄電池變量傳感器和一個比較器，該比較器與傳感器的輸出端連 接并且將蓄電池變量的當前值與可調的閾值進行比較，所述系統還包括一個蓄電池充電裝 置，該裝置與比較器的輸出端連接并且設計為在所述蓄電池變量低于當前設定的閾值時為 蓄電池充電。上述系統的一個優點是，它使得使用者能夠在默認的設定預計不能維持足夠的性 能的情況下設定由發動機開始為蓄電池充電的閾值。
可以在兩個或多個不連續的水平上設定閾值，或者可選地，可以在兩個極限值之 間連續地設定閾值。這兩種設置均可以根據預計的行程長度或行程的困難程度設定不同的 閾值。可選地，發動機可以隨時被激發來為蓄電池充電。這等同于將閾值設定為相當于 蓄電池的正常充電狀態的值或高于該值。這種設定選擇用于預計特別長或特別費力的行 程，例如包括很多陡坡的行程。另外，該設定選擇用于特別重要的行程，例如緊急情況的行 程，此時可靠地完成行程比所有其它考慮都重要。
現在僅示例性地參照附圖闡述本發明的優選實施形式。在附圖中圖1是按本發明第一種實施形式的、用于混合動力車輛的蓄電池充電系統的簡 圖；以及圖2是按本發明第二種實施形式的、用于增程型車輛的蓄電池充電系統的簡圖。
具體實施例方式在本說明書中使用的詞語“混合動力車輛”包括所有混合動力電動車輛、外接充電 式混合動力電動車輛(PHEV)和增程型車輛(REV)等。所述的“混合動力車輛”尤其包括所 有帶內燃機(或其它第二動力源)的車輛，不管該動力源是否能夠直接驅動車輛的車輪或 車輛的其它推進部件，并且該車輛帶有一個或多個蓄電池，該蓄電池能夠為驅動車輪或其 它推進部件的電動機提供動力。車輛可以具有任意期望數量的車輪。這種車輛可以是摩托車，因此涉及到驅動車 輪時除了復數也包括單個驅動輪。按本發明的系統可以使用在包括越野車在內的其它類型 的車輛中或火車中。參照附圖，圖1示出了混合動力車輛的，通常是轎車或其它道路車輛的 蓄電池充電系統10。該系統包括內燃機12，該內燃機能夠直接為驅動傳動輪系14提供機 械的輸出能量，以驅動車輛的車輪。發動機12也能夠為發電機16供應機械的輸出能量，發 電機16為驅動蓄電池20供電。在需要時，蓄電池20為電動機22供電，電動機22轉而為 用于車輛車輪的驅動傳動輪系14提供機械的輸出能量。在車輛停放時，可以通過連接到標 示為50的饋電線為蓄電池充電。蓄電池20的充電狀態由充電水平傳感器M測得，該傳感器將相應的輸出信號通 過線路31輸送到比較器沈的第一輸入端。還設有一個開關40，該開關的輸出在線路32上 輸送到比較器沈的第二輸入端。開關40由駕駛員或車輛的其他使用者手動操縱。例如， 它可以通過儀表板上的一個按鈕操縱。開關40的輸入端有選擇地連接到兩個輸入端子41、42之一的相應電壓電平上。端 子41、42上的電壓設定與線路31上的信號作比較的相應閾值水平。當線路31上的信號低于在線路32上設定的特定閾值時，內燃機12被激發用于給 發電機16提供能量來為蓄電池20充電。持續為蓄電池充電直到超過線路32上的閾值。如 果在線路31上的信號低于閾值時，發動機12還沒有開始運轉，那么啟動該發動機來提供所 需的能量。然而，如果發動機已經在驅動車輪，則發動機輸出的適當的一部分被提供給發電 機16。這可能導致發動機的機械輸出升高，因此發動機繼續以同等水平給驅動傳動輪系14供應能量并且額外向發電機16供應能量。可選地，將供應給驅動傳動輪系14的能量中的 一部分會轉移給發電機16，因此供應給驅動傳動輪系的能量減少。供應給端子41的電壓相應于適合車輛正常運行的閾值，也就是正常長度的行程 (例如正常持續時間的行程，在該行程結束時蓄電池可以從饋電線50充電)。供應給端子 42的電壓相應于更高的閾值。該閾值適合長途行程或那些預計會特別費力的行程。更高的 閾值向比較器26發出信號，表示發動機應該比正常情況更早地開始為蓄電池充電。車輛使 用者通常在行程開始之前或行程開始時操縱開關40來選擇閾值，但是可以在任何時間進 行選擇或改變選擇。上述設置的一個優點是，蓄電池的電量不會耗盡并且車輛運行仍然讓人滿意。因 為這個特征只會偶然地被使用，駕駛員會在例如正常的上下班行程中體驗到電力驅動的益 處，而會在預計超過正常蓄電池范圍的情況下具有更大的車輛效用。在一種優選的實施形式中，傳感器M檢測蓄電池電壓來監測充電狀態。可選地， 可以用化學的、電流整合的或壓力方法確定蓄電池的充電狀態。在一種變型方案中，傳感器M通過任何適當的傳感裝置實現，所述傳感裝置可以 包括已經設置在系統中的、用于其它目的的一個或多個傳感器。可以對上述的設置進行各種的變型設計。例如開關40可以具有多于兩個的輸入 端子，從而閾值可以被設定為相應數量的值。因此，可以相應于正常、長途和非常長的行程 提供三種設置。開關可以實現為按鈕或其它輸入裝置，開關的操縱產生暫時的電流或電壓 脈沖用于在控制裝置中設置相應的比特位(bit)。替代若干不連續的值，閾值輸入裝置可以 包括電位計或用于在線路32上提供連續的或模擬的值的其它裝置。這使得閾值的設定可 更精細。可以設置一個附加的超越控制(override)開關元件，該開關元件由車輛使用者 操縱，并且致使發動機持續地為蓄電池充電，也就是在整個行程中為發電機提供機械輸出 來為蓄電池充電。這有效地將閾值設置為等于或大于蓄電池的正常充電狀態水平。發電機16可用來直接驅動電動機22。這種設置可以用于所有類型的混合動力車輛中。例如車輛可以沒有外接充電設 備，因此沒有提供將蓄電池連接到饋電線或其它外部能量供給的選擇。圖2示出了按本發明第二種實施形式的、用于增程型車輛的蓄電池充電系統60。 與圖1中的實施形式相同的元件具有相同的附圖標記。在這種實施形式中，只有電動機22能夠直接驅動車輪。在車輛正常使用時，當汽 車靜止時，蓄電池20的主要能量供應來自如饋電線50這樣的外部能量供應。在一些行程 中，發動機12可能只在特述環境中使用，甚至可能根本不使用。對于延長的行程，按本發明 的系統在一個比在正常行程中設想的時間提前很多的階段啟動發動機12。可以對第二種實施形式進行與第一種實施形式相同的變型設計。為了使蓄電池能夠在行程開始之前被充電，上述實施形式中的任一種可以包括 一個附加的、由使用者操縱的開關，使得發動機能夠在車輛停放時運行發電機為蓄電池 充電。這種系統在本申請人同日提交的、名稱為“BatteryCharging System for Hybrid Vehicles (用于混合動力車輛的蓄電池充電系統)”的共同未決的申請中公開。該共同未決 的申請也公開了一種使用發動機為混合動力車輛的蓄電池充電的方法，其中，當車輛行駛時，檢測蓄電池充電狀態水平，并且當其小于一個預設的閾值時，自動地激發發動機為蓄電 池充電，而在車輛停放時，手動激活開關元件使發動機運行來給蓄電池充電。在此，通過援 引該共同未決的申請而將其內容也作為本申請公開內容的一部分。盡管提到的是一個蓄電池20，但可以理解為該蓄電池通常由一系列蓄電池組成。附圖標記清單10蓄電池充電系統12內燃機14驅動傳動輪系16發電機20蓄電池22電動機M充電水平傳感器26比較器31，32比較器輸入線路40 開關41，42輸入端子50饋電線60蓄電池充電系統
權利要求
1.一種用于運行混合動力車輛的方法，其中，在正常行程中，當車輛的蓄電池變量的值 低于一個預設的閾值時，激發所述車輛的發動機(1 為所述蓄電池00)充電，以及在艱難 或長途行程中，當所述變量值低于一個更高的閾值時，激發所述發動機來為所述蓄電池充電O
2.按權利要求1所述的方法，其中，所述車輛包括一個帶有由使用者操縱的輸入控制 元件GO)的蓄電池控制器，使用者可操縱該輸入控制元件GO)來設定所述閾值。
3.按權利要求1或2所述的方法，其中，可以在行程開始之前設定所述閾值。
4.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，可以將所述閾值設定在兩個或多個不 連續的水平上。
5.按權利要求1至3之一所述的方法，其中，所述閾值能夠在兩個極限值之間連續地被調節。
6.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述蓄電池變量是所述蓄電池00)充 電的狀態。
7.按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在整個延長的行程期間控制所述發動 機(12)始終為所述蓄電池OO)充電。
8.一種混合動力車輛的蓄電池充電系統(10、60)，其包括一個蓄電池(20)、一個蓄電 池變量傳感器04)和一個比較器(沈)，該比較器與所述傳感器的輸出端連接并且該比較 器將蓄電池變量的當前值與可調的閾值進行比較，所述系統還包括一個蓄電池充電裝置 (12、16)，該裝置與比較器的輸出端連接并且設計用于在所述蓄電池變量低于當前設定的 閾值時為所述蓄電池充電。
9.按權利要求8所述的系統，其中，所述蓄電池充電裝置是由車輛的內燃機(1 驅動 的發電機(16)。
10.按權利要求8或9所述的系統，其中，所述變量是所述蓄電池OO)充電的狀態。
11.按權利要求8至10之一所述的系統，其中，所述閾值通過由使用者操縱的控制元件 (40)設定。
12.按權利要求11所述的系統，其中，所述閾值可設定到兩個或多個不連續的水平上。
13.按權利要求11所述的系統，其中，所述閾值可以在兩個極限值之間連續地設定。
14.按權利要求11至13之一所述的系統，其中，設有一單獨的、由使用者操縱的控制元 件來使所述蓄電池充電裝置在車輛運行過程中隨時為所述蓄電池充電。
15.一種混合動力車輛，其帶有按權利要求8至14之一所述的蓄電池充電系統。
全文摘要
本發明涉及一種混合動力車輛的蓄電池充電系統(10、60)，其中，設置有一由使用者操縱的開關(40)用于在延長的行程時在相比于正常行程較早階段激發發動機(12)為蓄電池(20)充電。設置一傳感器(24)用于檢測蓄電池的充電狀態水平，將該傳感器的輸出值在比較器(26)處與一個由開關(40)設定的閾值比較。
文檔編號B60K6/32GK102092274SQ20101058265
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優先權日2009年12月14日
發明者邁克爾.波特 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司