專利名稱：電動(dòng)牽引系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛上的電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，S卩，牽引系統(tǒng)，包括如此系統(tǒng)的改裝安裝。


圖IA和IB是具有安裝在車輛上的電動(dòng)牽引系統(tǒng)實(shí)施例的車輛驅(qū)動(dòng)測(cè)試結(jié)果的曲 線圖；圖2是車輛系統(tǒng)部件的框圖；圖3是本發(fā)明所揭示實(shí)施例的系統(tǒng)部件的框圖；圖4是所揭示實(shí)施例的系統(tǒng)部件的框圖；圖5A-5D是所揭示實(shí)施例的支架的示意圖；圖6是所揭示實(shí)施例的系統(tǒng)部件的框圖；圖7是用于所揭示實(shí)施例中的方法步驟的流程圖；圖8是所揭示實(shí)施例中使用狀態(tài)的狀態(tài)圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛改裝的方法步驟的流程圖。各個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式在以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，將參照示出可實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例的附圖。 應(yīng)該理解到，也可使用其它的實(shí)施例且可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出各種變化。 附圖和詳細(xì)描述并不意圖將本發(fā)明限制在所揭示的具體形式中。相反，意圖是涵蓋所有落 入由附后權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的修改、等價(jià)物和替代物。這里的 標(biāo)題并不意圖以任何方式來限制主題。一方面，本發(fā)明使用構(gòu)造更為結(jié)實(shí)的車輛傳動(dòng)裝置的接入端口(access port)(也 稱之為動(dòng)力輸出端口( “ΡΤ0”端口))，其中該端口能使轉(zhuǎn)換方法論適用于超過3，000，000 輛美國(guó)卡車的目前8級(jí)的重型車輛(HDV)車隊(duì)，考慮到聯(lián)邦要求的排放規(guī)定。這就是說，一 方面，本發(fā)明的改裝系統(tǒng)適用于HDV并具有10至15年的壽命循環(huán)，在現(xiàn)實(shí)世界限制內(nèi)減少 排放和燃料消耗。這可以通過各種方法和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這些方法和技術(shù)不僅適于現(xiàn)有車隊(duì) 的多種多樣和老化的硬件，而且適于這些卡車的經(jīng)濟(jì)上脆弱的所有權(quán)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)傳統(tǒng)的HDV提供改裝結(jié)構(gòu)，其能夠在單一駕駛時(shí)間 內(nèi)在以下兩種模式中運(yùn)行i)內(nèi)燃機(jī)(ICE)模式，其中，ICE通過控制器從傳統(tǒng)的PTO端口將動(dòng)力輸出到添置的電動(dòng)牽引電動(dòng)發(fā)電機(jī)(ETMG)，并由此向作為發(fā)電機(jī)的ETMG提供機(jī)械 動(dòng)力，以產(chǎn)生并在大型電池內(nèi)儲(chǔ)存電荷，以及ii)電動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)模式(或簡(jiǎn)稱為“ET模 式”)，其中，ICE關(guān)閉，從電池中送回儲(chǔ)存的電荷(通過控制器和同一 ETMG)，由此，對(duì)作為電 動(dòng)機(jī)的ETMG提供電力，以將機(jī)械動(dòng)力提供到同一 PTO內(nèi)而獨(dú)立地推進(jìn)車輛。在另一方面， 控制器構(gòu)造成響應(yīng)于駕駛和電池狀態(tài)，在ICE和ET模式之間自動(dòng)地切換HDV。例如，在本發(fā) 明的實(shí)施例中，控制器在ET模式中自動(dòng)地啟動(dòng)HDV，并響應(yīng)于達(dá)到某一上限的車輛速度將 其切換到ICE模式，其中該上限根據(jù)例如車輛上的載荷可以在15至30MPH范圍之內(nèi)。相應(yīng) 地，控制器再響應(yīng)于落到限值以下的HDV速度，自動(dòng)地將HDV切換到ET模式。該自動(dòng)切換 在單一駕駛時(shí)間內(nèi)可發(fā)生多次。這里術(shù)語(yǔ)“牽弓I ”可與術(shù)語(yǔ)“推進(jìn)”互換地使用。如術(shù)語(yǔ)在本文中所使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“駕駛時(shí)間”是指從離開點(diǎn)至到達(dá)點(diǎn)的行程， 并可包括返回行程。例如，對(duì)于洛杉磯港口區(qū)域內(nèi)的日間卡車來說，這可包括日間的行程， 例如，車輛從運(yùn)輸公司的大院出發(fā)，行駛在城市街道上到達(dá)港口，在港口等待裝貨(可能包 括排隊(duì)緩慢地蠕動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間的間隔)，離開港口，行駛在城市街道上到達(dá)遞送點(diǎn)，以及返回 到大院子內(nèi)。(當(dāng)然，可替代地包括先從大院行駛在城市街道上，到達(dá)提貨點(diǎn)，然后，行駛到 港口，在港口內(nèi)等待卸貨，離開港口，行駛在城市街道上到達(dá)遞送點(diǎn)，以及返回到大院子。) 可以包括沒有到港口的行程，或日間一次以上到港口的行程。在單日內(nèi)可包括一個(gè)以上的 提貨點(diǎn)和一個(gè)以上遞送點(diǎn)。現(xiàn)參照?qǐng)DIA和1B，圖中示出本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)由裝備有ET系 統(tǒng)的根據(jù)行車循環(huán)駕駛的HDV產(chǎn)生，行車循環(huán)代表日間卡車的行車循環(huán)(例如，在洛杉磯港 口區(qū)域)。圖IA示出“僅駕駛室(cab)”測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)。圖IB示出50，000磅車輛毛重 的卡車的數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)施例利用動(dòng)力交換單元(PXU)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ΡΤ0。對(duì)于旨在解決這里所述 經(jīng)濟(jì)上有挑戰(zhàn)性的所有關(guān)系的結(jié)構(gòu)的這里所述用途范圍很廣的各種車隊(duì)來說，該P(yáng)XU有助 于將ETMG改裝到傳統(tǒng)的傳動(dòng)裝置。PXU的設(shè)計(jì)只能部分地依據(jù)現(xiàn)有HD卡車行車循環(huán)中遇 到的有關(guān)速度和轉(zhuǎn)矩的需要和限制等的發(fā)現(xiàn)。除了有助于PXU設(shè)計(jì)，對(duì)于HD日間卡車的行 車循環(huán)的研究也有助于能夠選擇改裝ETMG和用于本發(fā)明的電池，并幫助開發(fā)用于改裝電 動(dòng)牽引系統(tǒng)和方法的控制邏輯的特殊的算法和約束條件。該算法子控制何時(shí)通過ETMG對(duì) 卡車供電，何時(shí)對(duì)ETMG提供機(jī)械動(dòng)力來對(duì)電池充電，以及以何種充電速率進(jìn)行充電，何時(shí) 自動(dòng)地在ET和ICE模式之間進(jìn)行切換以及如何進(jìn)行。根據(jù)HDV在街道上行駛循環(huán)的要求，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置是重型 的手動(dòng)傳動(dòng)裝置，且該卡車在大部分距離上在一街道行駛速度范圍內(nèi)由ET模式中的ETMG 根據(jù)傳統(tǒng)的街道行駛循環(huán)推動(dòng)，使得駕駛員有必要手動(dòng)對(duì)傳動(dòng)裝置換擋，以在ET模式駕駛 過程中達(dá)到街道行駛速度。在一個(gè)實(shí)施例中，即使ETMG可能通過PXU連接到傳動(dòng)輸入也可 能達(dá)到街道形式速度，此時(shí)，不像傳統(tǒng)ICE驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)那樣，無需借助于離合器，在還童ICE 結(jié)構(gòu)中，ICE可暫時(shí)地通過車輛傳統(tǒng)的ICE/傳動(dòng)裝置離合器與傳動(dòng)裝置脫離，以便進(jìn)行換 擋。此外，在本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了諸多問題，并解決了有關(guān)結(jié)構(gòu)和涉及如 何在ET模式中對(duì)重型手動(dòng)傳動(dòng)裝置換擋的方法，即，不使用通常用來暫時(shí)地脫離HDV推進(jìn) 力源的離合器。
如上所述，已知用來解決非常特殊的問題的各種改裝系統(tǒng)，但不解決范圍的街道 行駛問題。與上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相比，用于如今街道駕駛條件的混合型電動(dòng)車輛(HEV)傾 向于對(duì)HEV的運(yùn)行進(jìn)行原始制造，例如，用于動(dòng)力共享和自動(dòng)換擋的原始設(shè)備制造(OEM)中 的專用設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置。通常地，這些專用自動(dòng)傳動(dòng)裝置一體地包括所有用于電動(dòng)機(jī)和ICE 的必要的齒輪，并甚至可包括電動(dòng)機(jī)本身，即，安裝在傳動(dòng)箱內(nèi)，OEM HEV通常還在大部分時(shí) 間同時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和ICE。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該技術(shù)仍還不僅適用于解決老化硬件的特 性，而且還解決上述脆弱的所有權(quán)結(jié)構(gòu)。相比之下，HDV排放問題已經(jīng)存在多年，主要的卡 車制造商繼續(xù)銷售將排放減小到更接近于可接受的水平的基于ICE的卡車。該現(xiàn)有技術(shù)的 方案基本上不減少化石燃料的消耗，并已經(jīng)導(dǎo)致更昂貴的8級(jí)HDV。然而，現(xiàn)有的8級(jí)HDV 所有權(quán)結(jié)構(gòu)包括大約700，000至900，000個(gè)獨(dú)立的業(yè)主/經(jīng)營(yíng)者?？ㄜ嚬I(yè)的該所有權(quán)等 級(jí)之所以沿襲和成長(zhǎng)，主要是由于8級(jí)HDV的長(zhǎng)壽命所帶來的預(yù)擁有的HDV。大部分獨(dú)立的 卡車運(yùn)輸者簡(jiǎn)直就買不起新的符合于排放要求的HDV，其可高達(dá)$125，000。據(jù)估計(jì)一輛新 的清潔的柴油HDV是$1 ，000。估計(jì)一輛液化天然氣驅(qū)動(dòng)的HDV是$184，000。應(yīng)該指出 的是，3百萬以上8級(jí)HDV的現(xiàn)有車隊(duì)的大約四分之一是1993年的型號(hào)或更老的車輛。要 更換目前的車隊(duì)成本可能高達(dá)$500，0億。因此，如果沒有政府大量的津貼要在短期內(nèi)更新 新的符合排放要求的HDV的話，則就會(huì)置這些業(yè)主/經(jīng)營(yíng)者破產(chǎn)。為了解決這個(gè)問題，根據(jù) 本發(fā)明，提供一種改裝的ET系統(tǒng)?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，圖中示出原始設(shè)備制造的HDV202。車輛202包括通過離合器206聯(lián) 接到ICE208的傳動(dòng)裝置204。變速桿210連接(未示出)到傳動(dòng)裝置204的齒輪箱(未 示出)。離合器腳板212可由駕駛員操作來配合和脫離離合器206。方向盤214也是公知 的，其用來操縱車輛202的轉(zhuǎn)向。車輛202的電氣系統(tǒng)218由12伏電池216供電，電池216 由一交流發(fā)電機(jī)(未示出)進(jìn)行充電，該交流發(fā)電機(jī)由ICE208供能。輔助系統(tǒng)220也由 ICE208 供能?，F(xiàn)參照?qǐng)D3，圖中示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用ET系統(tǒng)改裝的圖2的HDV的框圖。 在圖2中示出傳動(dòng)裝置204、離合器206、ICE208、變速桿210、離合器腳板212、方向盤214、 電池216和電氣系統(tǒng)218。動(dòng)力交換單元(“PXU”)304通過PTO端口 302(這里也稱之為 “傳動(dòng)裝置接入端口”)聯(lián)接到傳動(dòng)裝置204的傳遞齒輪(圖3中未示出)。ETMG306通過 ETMG306的軸機(jī)械地聯(lián)接到PXU304。ETMG306的電氣連接是連接到整流器/逆變器308，當(dāng) ETMG306被PXU304驅(qū)動(dòng)而作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，流器/逆變器將ETMG306的電氣輸出轉(zhuǎn)換成 對(duì)電池組310充電。當(dāng)ETMG306作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，整流器/逆變器308轉(zhuǎn)換電池組310 內(nèi)儲(chǔ)存的電能來驅(qū)動(dòng)ETMG306，ETMG306又機(jī)械地驅(qū)動(dòng)PXU304，通過傳動(dòng)裝置204的傳遞齒 輪來推進(jìn)車輛202。在本發(fā)明的實(shí)施例中，電池組310可以是Altair Nanotechnology的 15Kffh 300-400VDC。ETMG是無論在電動(dòng)機(jī)模式還是在發(fā)電機(jī)模式都是同樣速度根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，ET系統(tǒng)包括通過固定齒輪比的PXU(其可在車間內(nèi)改 變)聯(lián)接到傳動(dòng)裝置的ETMG，在ETMG和PXU的齒輪之間沒有插入離合器，其中，ETMG在基 本上相同的速度范圍內(nèi)用作發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，ET系統(tǒng)包 括UQM型號(hào)的SR218/DD45-400LWB的永久磁體的電動(dòng)發(fā)電機(jī)和駕駛員逆變器。對(duì)于機(jī)械/電氣和電氣/機(jī)械形式的動(dòng)力轉(zhuǎn)換，UQM電動(dòng)發(fā)電機(jī)均在約為0-4000rpm范圍內(nèi)運(yùn)行。在 另一實(shí)施例中，可提供感應(yīng)式電動(dòng)發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)速度-轉(zhuǎn)矩曲線本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括裝備ICE推進(jìn)的8級(jí)HDV，其具有電池、控制系統(tǒng)、PXU和 ETMG，以及通過電動(dòng)機(jī)的噴射，通過PTO端口的足夠的功率，以合適的PXU齒輪比來接近ICE 的特性特征，即駕駛感覺，其中電動(dòng)機(jī)在適用于大部分街道行駛的速度范圍內(nèi)提供獨(dú)有的 推進(jìn)力，且電驅(qū)動(dòng)速度的上限取決于HDV的裝載重量。在本文所述的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中，僅是電推進(jìn)的速度包括僅對(duì)于駕駛室，高達(dá)約30MPH，對(duì)于全加載的車輛，高達(dá)約15至 20MPH。(速度和電驅(qū)動(dòng)范圍可利用較大的電動(dòng)機(jī)和電池來擴(kuò)大。)可以這樣來構(gòu)造該結(jié)構(gòu) 使電池具有足夠的儲(chǔ)存容量，并可承受足夠的再充電速率，這樣在發(fā)電機(jī)模式中ETMG可在 駕駛期間充分地對(duì)電池充電，以持續(xù)日間卡車的普通行駛循環(huán)的要求。所有上述與電池可承受的深度再充電循環(huán)數(shù)的組合，合作來提供這樣一個(gè)系統(tǒng)， 該系統(tǒng)也能以經(jīng)濟(jì)成本有效的方式來改裝現(xiàn)有的8級(jí)或更小一些的HDV車隊(duì)。S卩，在某些 經(jīng)濟(jì)合理的情況下，改裝系統(tǒng)實(shí)際上在一合理的時(shí)間內(nèi)僅根據(jù)燃料成本的降低來償還其自 身，而甚至不考慮排放減少的問題，這也可賦予某些經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)揭示了 ET系統(tǒng)的ETMG可理想地具有相對(duì)平坦的扭轉(zhuǎn)曲線，從 而可較早地提供高的轉(zhuǎn)矩，而在整個(gè)的RPM范圍內(nèi)保持相對(duì)恒定。該轉(zhuǎn)矩特性使?fàn)恳?qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與用于風(fēng)扇、泵等的其它系統(tǒng)分開。PXU輸出速度致使傳動(dòng)裝置在典型的軸速度 下運(yùn)行，使得操作者不必改變習(xí)慣的傳動(dòng)裝置齒輪箱手動(dòng)換擋模式來利用該ET系統(tǒng)。這可 約束否則可能使有關(guān)選擇PXU齒輪比的選擇范圍變大的情況。換句話說，PXU輸出以平衡 的方式滿足傳動(dòng)裝置輸入，使得當(dāng)ICE將轉(zhuǎn)矩輸入到傳動(dòng)裝置時(shí)，該方式仿效ICE的駕駛感 覺，它在傳動(dòng)裝置和ETMG以及PXU速度和轉(zhuǎn)矩限制內(nèi)這樣做，這可包括制造商規(guī)定的限制。PXU具有大的齒輪比，該比例可在車間里改變，并額定用于高速和高轉(zhuǎn)矩。在本發(fā)明的實(shí)施例中，重要的是，在ICE模式中從ICE通過傳動(dòng)裝置將動(dòng)力有效地 移動(dòng)到電池內(nèi)，然后，在ET模式中從電池返回到傳動(dòng)裝置。這樣，提供與傳動(dòng)裝置的接口， 該接口具有合適的、可在車間里改變的齒輪比以及足夠的速度和轉(zhuǎn)矩處理能力。即使是相對(duì)平坦的速度-轉(zhuǎn)矩曲線，對(duì)于本發(fā)明的研究也已經(jīng)表明對(duì)于現(xiàn)有的 美國(guó)HDV車隊(duì)，仍然可能需要這樣一種機(jī)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該機(jī)構(gòu)使得當(dāng)ETMG 在一個(gè)方向中運(yùn)行以用作電動(dòng)機(jī)(即，在ET模式中)時(shí)，來?yè)Q擋使ETMG的轉(zhuǎn)矩增大，而當(dāng) ETMG在另一個(gè)方向中運(yùn)行以用作發(fā)電機(jī)(即，在ICE模式中)時(shí)，來?yè)Q擋使ETMG的速度增 大。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的PTO可用來對(duì)電動(dòng)機(jī)模式換擋使ETMG的轉(zhuǎn)矩增大 以及對(duì)發(fā)電機(jī)模式換擋使速度增大，但尚未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的PTO提供足夠大的齒輪比來實(shí)現(xiàn)理 想的速度和轉(zhuǎn)矩比。此外，還未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的PTO提供最大轉(zhuǎn)矩和最大速度額定值的合適組 合。對(duì)較高RPM限值額定的這種現(xiàn)成PTO并未設(shè)計(jì)成處理本發(fā)明需要的轉(zhuǎn)矩限值，而適用 于ET模式中所需的最大轉(zhuǎn)矩輸入的現(xiàn)成PTO往往換擋太慢擋，以提供ICE模式中的所需的 輸出RPM。對(duì)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)和分析指出ETMG軸和傳動(dòng)裝置輸入上的傳遞齒輪的軸之間的 速度比，即，可通過PTO端口接入的齒輪，可在2.0 1至2.5 1的范圍內(nèi)工作。在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例中，PXU具有該范圍內(nèi)的固定齒輪比，并具有至少為500ft-lbs的最大轉(zhuǎn)矩 限值，以及至少為5000RPM的最大速度限值，以適應(yīng)大部分現(xiàn)有的8級(jí)HDV車隊(duì)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，PXU具有用于同一目的的至少為550ft-lbs的最大轉(zhuǎn)矩限值，以及至少為 4500RPM的最大速度限值。應(yīng)該指出的是，在8級(jí)HDV的美國(guó)車隊(duì)中的有限數(shù)量的傳動(dòng)裝置 可能需要735ft-lbs的轉(zhuǎn)矩并具有4500RPM的能力。PXU具有聯(lián)接到傳動(dòng)裝置接入端口的一個(gè)端口和聯(lián)接到ETMG的端口。在本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例中，PXU能夠在一個(gè)端口最大速度的1/2的速度下接收最大轉(zhuǎn)矩，并在另一端口 輸出的最大轉(zhuǎn)矩1/2的轉(zhuǎn)矩下遞送最大速度，以及反之亦然。作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)，構(gòu)造皮帶系統(tǒng)來將現(xiàn)成PTO調(diào)整到需要的齒輪比，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 測(cè)試。這種布置對(duì)于從ETMG將機(jī)械動(dòng)力遞送到傳動(dòng)裝置和相反的目的工作得很好，但其很 沉重且運(yùn)行效率低于執(zhí)行相同功能的齒輪裝置的效率。每個(gè)能量在系統(tǒng)中的整個(gè)所有能量 傳遞中的減小倍增，損害總的特性和效率?，F(xiàn)參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例顯示PXU304的細(xì)節(jié)，其涉及到ETMG306和連 接到ICE的傳動(dòng)裝置204。通過動(dòng)力交換單元304 (PXU)從HDV傳動(dòng)裝置204傳遞的機(jī)械能 被轉(zhuǎn)換為電能，以便儲(chǔ)存在ET的電池組(圖3中的310)內(nèi)，以用于同一的或以后的駕駛循 環(huán)。來自電池組310的能量通過電動(dòng)機(jī)306的連接到PXU304的軸從電勢(shì)狀態(tài)返回到機(jī)械動(dòng) 能狀態(tài)。在本實(shí)施例中，選擇重量輕、體積小和成本低的相對(duì)小的電動(dòng)機(jī)，其能在0-4500RPM 的范圍上且在該RPM范圍上相對(duì)一致的轉(zhuǎn)矩輸出下產(chǎn)生177ft-lbs之間的轉(zhuǎn)矩。儲(chǔ)存的電功率現(xiàn)作為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞通過PXU304，在本實(shí)施例中，PXU304設(shè)計(jì) 成允許互換齒輪，使得最大轉(zhuǎn)矩177ft-lbs轉(zhuǎn)換為325ft-lbs的最大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)使4500RPM 的最大輸入RPM盡可能減小到2000RPM的最大值，以符合于傳動(dòng)裝置制造商的技術(shù)規(guī)格?？?互換的齒輪特征S-02-A允許轉(zhuǎn)換到諸如550或735ft-lbs的較高轉(zhuǎn)矩，ETMG最大轉(zhuǎn)矩輸 出規(guī)格僅有略微的變化，同時(shí)仍保持2000RPM的最大輸出。來自PXU304的轉(zhuǎn)動(dòng)能量通過PXU304接口齒輪傳遞到HDV傳動(dòng)裝置204，并進(jìn)入到 傳動(dòng)裝置204的正齒輪，根據(jù)如上所述的輸出限制在限定的速度范圍內(nèi)推進(jìn)車輛，使性能 特征類似于傳統(tǒng)柴油機(jī)運(yùn)行的特征。在ET模式和ICE模式過程中，在選定的狀態(tài)中，ETMG306對(duì)PXU304施加REGEN載 荷，由此，致使來自于ICE或待從HDV的傳動(dòng)裝置204傳送的移動(dòng)的HDV的動(dòng)量的機(jī)械能， 通過PXU304傳送回到ETMG306的軸。在此實(shí)施例中，高達(dá)325ft_lbs和2000RPM最大值的 來自于傳動(dòng)裝置的動(dòng)力，轉(zhuǎn)換為最大轉(zhuǎn)矩177ft-lbs和高達(dá)4500RPM最大值的動(dòng)力。這種 的轉(zhuǎn)矩額定和RPM范圍適用于在本實(shí)施例中發(fā)電，并基于已知的駕駛循環(huán)，能夠在15分鐘 或不到的時(shí)間內(nèi)對(duì)ET電池完全地充電。安裝支架PTO可以簡(jiǎn)單地用螺栓直接連接到傳動(dòng)裝置PTO端口。然而，由于本系統(tǒng)內(nèi)的PXU 遇到并額定比傳統(tǒng)PTO高的轉(zhuǎn)矩，所以傳統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)可能不合適。PXU還產(chǎn)生在發(fā)電機(jī)模 式中的進(jìn)入到傳動(dòng)裝置，并在電動(dòng)機(jī)模式中的從傳動(dòng)裝置輸出的轉(zhuǎn)矩。因此，在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例中，有意構(gòu)造的PXU具有一體的支架，其如圖5A-5D所示地用螺栓連接到傳動(dòng)裝置 殼體的附加的部位內(nèi)。這可使力分布在傳動(dòng)裝置殼體的更大區(qū)域上。單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)系和u形 螺栓聯(lián)接允許作彎曲和振動(dòng)糾正以及對(duì)齊糾正?，F(xiàn)參照?qǐng)D5A，PXU支柱的側(cè)視圖示出有關(guān)PXU實(shí)施例和其與OEM傳動(dòng)裝置的關(guān) 系的細(xì)節(jié)。圖5A是一典型ICE208連接到傳動(dòng)裝置204結(jié)構(gòu)，其中，離合器206通常位于ICE208和傳動(dòng)裝置204之間，且其中，驅(qū)動(dòng)軸230通常從傳動(dòng)裝置204后面延伸到后面的差 動(dòng)器對(duì)0。在此實(shí)施例中，螺栓連接到傳動(dòng)裝置204下部上的是PXU304，其附連到重型傳 動(dòng)裝置接入端口 302。因?yàn)槲闹兴龈叩霓D(zhuǎn)矩應(yīng)用，所以本實(shí)施例包括“斷-U”形的支柱 502(也稱之為“支架”)。在此實(shí)施例中，用稍許加長(zhǎng)的安裝螺栓504，將支柱502的各側(cè)用 螺栓連接到傳動(dòng)裝置接入端口 302和附連的PXU304。同樣地，用稍許加長(zhǎng)的油箱螺栓506， 將所述支架502的頂端用螺栓連接到傳動(dòng)裝置204。如此的結(jié)構(gòu)允許PXU支柱502承載施加到傳動(dòng)裝置204殼體520上的一部分應(yīng)力， 該應(yīng)力通常由傳動(dòng)裝置油箱510承載，因此，降低了作用在傳動(dòng)裝置油箱510上的應(yīng)力，防 止由于金屬疲勞引起的應(yīng)力斷裂。圖5B示出從PXU支柱502后側(cè)觀看的視圖，這是典型安裝中的定向。圖5C僅示 出支架502的側(cè)視圖。圖5D示出PXU支柱502的剖切的后視圖，涉及傳動(dòng)裝置204、傳動(dòng)裝置油箱510和 PXU304?？刂破鳜F(xiàn)參照?qǐng)D3，本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)牽引相關(guān)系統(tǒng)例如包括添加到現(xiàn)有車輛202上 的改裝系統(tǒng)，在本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，該系統(tǒng)包括聯(lián)接到電動(dòng)機(jī)控制器316的可編程 的車輛集成模塊(VIM)(這里統(tǒng)一稱之為“控制器” 312或“ET控制器”或“ET系統(tǒng)控制器” 并區(qū)別于OEM ICE和輔助系統(tǒng)控制器)。ET控制器312關(guān)聯(lián)到OEM ICE CANN總線系統(tǒng)，以 獲取有關(guān)車輛狀態(tài)的信息。ET控制器312的電動(dòng)機(jī)控制器316部分具有獨(dú)立的逆變器和控制器，用于ETMG和 各個(gè)輔助系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)，例如，原動(dòng)力ETMG306、用于動(dòng)力制動(dòng)的空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、用于動(dòng)力 轉(zhuǎn)向的液壓泵電動(dòng)機(jī)，以及A/C壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)。逆變器從推進(jìn)電池310中接受300-400VDC 的動(dòng)力，并輸出調(diào)制過的3相、230VAC的脈寬到被驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。各個(gè)逆變器能夠控制電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速。此外，控制器具有12V的電源板部件319(這里也稱之為“電源”)，其用來對(duì)車輛202 提供傳統(tǒng)的12V電源系統(tǒng)，并保持傳統(tǒng)12V的電池216充電?？刂破?12的集成模塊部分 314控制電動(dòng)牽引相關(guān)系統(tǒng)所有的功能，僅按照需要來運(yùn)行各個(gè)功能，并在任何給定時(shí)間按 照需要輸出。 該系統(tǒng)具有自動(dòng)切換能力，根據(jù)該能力，控制器312按照預(yù)定的邏輯致使車輛202 從ICE模式切換到ET模式，這是響應(yīng)于輸入而作的切換，其中某些輸入可以從ICANN總線 中讀取。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輸入包括電池充電狀態(tài)(“S0C”)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、加速器 踏板位置、車輛的裝載重量、地理位置數(shù)據(jù)、變速按鈕狀態(tài)、模式選擇按鈕或開關(guān)狀態(tài)、轉(zhuǎn)向 位置傳感器、點(diǎn)火鑰匙狀態(tài)、離合致動(dòng)器限位開關(guān)狀態(tài)、包括壓縮機(jī)指令信號(hào)在內(nèi)的空調(diào)輸 入，以及制動(dòng)空氣壓力。輸出包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩需求、ICE加速器位置、離合器致動(dòng)器啟動(dòng)和 方向、鑰匙停用中繼、起動(dòng)啟動(dòng)中繼、動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制、A/C控制、冷卻控制、報(bào)警控制、使用者 接口 /測(cè)量驅(qū)動(dòng)器、ICE關(guān)閉rpm指示器(用于換擋定時(shí))，以及制動(dòng)空氣壓力壓縮機(jī)控制。離合致動(dòng)器控制器可使用12V的蝸桿驅(qū)動(dòng)饋送器來配合和脫開配合ICE離合器26。當(dāng)離合 器配合時(shí)，使用者仍可手動(dòng)地使其脫開配合。一旦沿一個(gè)方向開始致動(dòng)，則其繼續(xù)到目標(biāo)限位開關(guān)被致動(dòng)為止。輸入是從軟件的牽引模式、行程兩端處的輸入限位開關(guān)0數(shù)字傳感 器)。輸出是12V中繼以控制方向、對(duì)于開/關(guān)的12V中繼。加速器踏板運(yùn)行從OEM ICE E⑶中脫離加速器踏板。HEV E⑶測(cè)量踏板傳感器位置，并將合 適信號(hào)傳輸?shù)絀CE ECU和牽引電動(dòng)機(jī)控制器。對(duì)控制器的輸入是加速器踏板傳感器PWM 信號(hào)。從控制器輸出的是通向ICE E⑶的PWM信號(hào)、通向牽引電動(dòng)機(jī)控制的CAN信息。起動(dòng)按鈕運(yùn)行平行于起動(dòng)按鈕放置繼電器。繼電器可獨(dú)立于操作者指令通過起動(dòng)按鈕致 動(dòng)該起動(dòng)。允許不按下按鈕就接通ICE。對(duì)控制器的輸入是J1708發(fā)動(dòng)機(jī)速度。輸出是 致動(dòng)起動(dòng)信號(hào)的中繼。點(diǎn)火鑰匙運(yùn)行與點(diǎn)火鑰匙串聯(lián)地放置繼電器(NC)。繼電器可獨(dú)立于點(diǎn)火鑰匙關(guān)閉車輛。 在中繼之前檢測(cè)輸入到HEV控制器的鑰匙。當(dāng)鑰匙合上時(shí)允許關(guān)閉ICE。點(diǎn)火鑰匙關(guān)(OFF) 使ET模式和ICE模式都失效。中繼開(OPEN)使ICE失效/關(guān)閉。對(duì)控制器的輸入ET/ ICE模式的軟件。輸出是中繼信號(hào)。變速按鈕運(yùn)行當(dāng)要換擋時(shí)按下按鈕。限制電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)處于ET模式時(shí)，允許使用 者控制速度來?yè)Q擋。再次失效，允許ICE正常地?fù)Q擋。對(duì)控制器的輸入是變速桿上的按 鈕。輸出是通向牽引電動(dòng)機(jī)控制的CAN信息、通向ICE E⑶的踏板位置輸出。ET/ICE模式改變通告/報(bào)警運(yùn)行在開或關(guān)ICE之前，報(bào)警器發(fā)出聲音。對(duì)控制器的輸入是ET/ICE模式軟件。 輸出是輸入到報(bào)警器的信號(hào)，報(bào)警器周期地( 2Hz)發(fā)出聲音。應(yīng)該理解到，本文中所述的控制電路和控制器可以是具有存儲(chǔ)器和處理器的一個(gè) 或多個(gè)可編程裝置，其中，所述邏輯過程由儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令確定，即，過程由從 存儲(chǔ)器讀取指令并執(zhí)行指令的處理器來實(shí)施。在從ICE模式到ET模式的切換中，控制器發(fā)送信號(hào)，致使致動(dòng)器在幾秒的時(shí)間間 隔中配合卡車傳統(tǒng)的離合器(即，ICE和傳動(dòng)裝置之間)。該時(shí)間間隔允許傳動(dòng)裝置的速度 與電動(dòng)機(jī)速度匹配而避免撞擊齒輪。然后，控制器使關(guān)閉ICE的繼電器通電或斷電。離合 器的自動(dòng)配合和脫開僅在ET和ICE之間和在ICE和ET之間實(shí)現(xiàn)變換時(shí)才是必要的。一旦 處于ET模式時(shí)，離合器就不使用。在ICE模式中，離合器以傳統(tǒng)方式使用。ET模式中的駕駛駕駛員可通過加速器踏板來控制ETMG，因?yàn)槲恢脗鞲衅饕呀?jīng)作為先前所述改裝的 一部分而添加，其中，位置傳感器構(gòu)造成用于向控制器發(fā)送信號(hào)。該信號(hào)以某種方式與加速 器踏板的位置成比例。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)大小與位置成比例。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)包 含指明各種位置的數(shù)字信息。在另一實(shí)施例中，控制器讀取現(xiàn)有踏板傳感器，該傳感器服從 SAEJ1843。通過線連接到ICE的驅(qū)動(dòng)，也通過向ICE電子控制模塊(ECM或ICE ECM)輸出 SAE J1843信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。如果駕駛員釋放踏板超過預(yù)定為零轉(zhuǎn)矩要求的輸出位置的某一點(diǎn)，則控制器致使 ETMG響應(yīng)于零轉(zhuǎn)矩位置以下的踏板位置開始用作發(fā)電機(jī)。這是再生制動(dòng)的形式，S卩，提供減速和以某種方式與踏板位置成比例的發(fā)電。這樣，ET模式工作很像ICE模式，其根據(jù)駕駛 員的輸入來加速車輛或“千斤頂制動(dòng)(jake-braking) ”該車輛。結(jié)合換擋，駕駛員按下齒輪變速桿上的按鈕。在ET模式中，該按鈕致使控制器響 應(yīng)于控制ETMG的加速器踏板的方式來作變化，使得ET模式中的換擋感覺更像ICE模式中 的換擋。具體來說，響應(yīng)于按鈕，控制器減弱其對(duì)加速器踏板位置的響應(yīng)，以使駕駛員可通 過踏板對(duì)ETMG速度有更加精細(xì)的控制，不管ETMG是作為電動(dòng)機(jī)來推進(jìn)車輛還是作為發(fā)電 機(jī)來發(fā)電都是如此。因此，當(dāng)操作者讓踏板稍許上來一點(diǎn)時(shí)，ETMG將更像ICE那樣減慢。且 當(dāng)向低速換擋時(shí)，ETMG還讓操作者較容易地提升到合適的速度。通過采取這些行動(dòng)，操作 者將使ETMG大致進(jìn)入對(duì)下一擋合適的轉(zhuǎn)速rpm范圍，并可很像對(duì)ICE換擋那樣進(jìn)行換擋。 (在第一擋開始之后，HDV駕駛員往往不使用離合器來對(duì)ICE換擋。)切換到ICE模式然后，卡車在ET模式下前進(jìn)直到控制器探測(cè)到指定換擋回到ICE模式的預(yù)定條件 之時(shí)為止。一個(gè)這種條件是控制器探測(cè)的車輛速度超過已經(jīng)編程到控制器存儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定 速度。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，車輛加載時(shí)該預(yù)定速度近似為15mph，僅為駕駛室時(shí)近似為 30mph，如果電池SOC很低則預(yù)定速度更低。本發(fā)明中的測(cè)試已經(jīng)確定至少根據(jù)本文所揭 示的電動(dòng)牽引結(jié)構(gòu)，電功率在高于該速度的許多情形中相比ICE功率燃料效率較低。由于 ET系統(tǒng)將能量從一種形式變換到另一種形式，所以，可比產(chǎn)生和儲(chǔ)存能量以備將來之用更 有效地直接使用能量。ET系統(tǒng)依賴于電池和ETMG的效率來補(bǔ)償柴油的效率不足，尤其是在 空轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩和低速度的情況下。在混合型的車輛中，最終所有用于ET模式的能量都來自于ICE?？傮w來說，撇開來 自電網(wǎng)初始運(yùn)行之前可能需要的能量，每一步驟都有效率損失。還有在運(yùn)行ICE時(shí)的效率 低下(所謂的空轉(zhuǎn)損失，即，相當(dāng)固定的損失)。申請(qǐng)人通過分析和測(cè)試已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在空轉(zhuǎn) 和低轉(zhuǎn)矩或低速時(shí)，運(yùn)行ET系統(tǒng)時(shí)的低下效率小于對(duì)ICE的空轉(zhuǎn)損失，于是，ET模式通過 在空轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩或速度下的操作來提供能耗的凈節(jié)約?？刂破髑袚Q回到ICE模式的另一條件是控制器探測(cè)到ET電池已經(jīng)達(dá)到預(yù)設(shè)的低 充電的狀態(tài)?？刂破髑袚Q回到ICE模式的另一條件是控制器探測(cè)到的ETMG電流超過已經(jīng)編程 到控制器存儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定限值，這是由于駕駛員要求的轉(zhuǎn)矩輸出(通過加速器踏板)不能 繼續(xù)由ETMG提供的緣故(當(dāng)然，在ET模式中對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè))。(應(yīng)該理解到，可測(cè)量電動(dòng) 機(jī)電流來代替本文所述的各種控制情況中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。)就在控制器致使車輛切換到ICE模式中之前，控制器發(fā)送接通駕駛室中發(fā)聲裝置 的信號(hào)，以通知駕駛員該切換。在從ET模式切換到ICE模式時(shí)，控制器首先起動(dòng)ICE，由于 通過離合器使ICE與傳動(dòng)裝置脫離，所以ICE可自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，通過ET系統(tǒng)的離合器致動(dòng)器， 離合器固定在脫開的位置內(nèi)。接下來，“通過連線的驅(qū)動(dòng)”接口(在本實(shí)施例中是J1843) 控制油門并使ICE加快到接近于匹配固定在傳送裝置輸入端的離合器飛輪的RPM。具體來 說，本ET系統(tǒng)的前導(dǎo)裝置聯(lián)接到車輛傳統(tǒng)的油門聯(lián)動(dòng)裝置上(例如，油門拉索、加速器踏板 等)，并接受由控制器輸出的控制信號(hào)?？刂破魍ㄟ^車輛的通訊總線(J1708或J1939)接受 來自速度傳感器的信號(hào)，該總線監(jiān)測(cè)ICE的轉(zhuǎn)動(dòng)并用信息進(jìn)行編程，所述信息使測(cè)得的ICE RPM與傳動(dòng)裝置離合器飛輪的RPM相關(guān)。(注意到根據(jù)ICE RPM在何處測(cè)量，傳動(dòng)裝置離合器飛輪的RPM和ICE RPM就可1 1對(duì)應(yīng)。)控制器調(diào)整油門聯(lián)動(dòng)裝置的輸出信號(hào)，來調(diào) 整ETMG的轉(zhuǎn)動(dòng)以使ICE轉(zhuǎn)動(dòng)匹配于傳動(dòng)裝置輸入的轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破魈幚韥碜约铀倨魈ぐ宓?輸入并送出信號(hào)，表明究竟哪些值適合于ETMG控制器和ICE ECM。一旦做到這一點(diǎn)，控制器就向離合器致動(dòng)器送出信號(hào)，以使致動(dòng)器緩慢地允許離 合器配合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，此處的“緩慢地”是指0.5至10秒鐘。接下來，控制 器順利地在1秒內(nèi)對(duì)駕駛員釋放油門的控制，并繼續(xù)探測(cè)行車狀況。在ICE模式中，系統(tǒng)評(píng)估行車狀況，并響應(yīng)于預(yù)定的狀況來對(duì)ETMG選擇充電速率， 其中，ICE能夠有效地運(yùn)行，或附加的載荷可致使ICE更有效地運(yùn)行。在這些狀況下，根據(jù)電 池充電狀態(tài)，控制器可對(duì)ETMG增加再生轉(zhuǎn)矩指令，致使ETMG加載PXU，以增加發(fā)電的電流， 即，增加電池的充電速率。響應(yīng)于ET電池的充電狀態(tài)來選擇發(fā)電/充電速率，在一個(gè)實(shí)施例中可包括響應(yīng) 于較低的電池充電狀態(tài)來選擇較高的充電速率。例如，選擇的充電速率可與電池的充電狀 態(tài)成比例。響應(yīng)于附加載荷是否致使ICE更有效地運(yùn)行來選擇發(fā)電/充電速率，在一個(gè)實(shí) 施例中可包括響應(yīng)于較低的ICE轉(zhuǎn)矩來選擇較高的充電速率，因?yàn)椴裼虸CE趨于在較高轉(zhuǎn) 矩時(shí)更有效。ICE百分比的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷沿著車輛總線(SAE J1708或J1939)傳遞。在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例中，再生電流是電池SOC的函數(shù)，在一個(gè)實(shí)施例中，在不同的SOC帶上，指令不同 的轉(zhuǎn)矩。再生電流可以是發(fā)動(dòng)機(jī)載荷百分?jǐn)?shù)的函數(shù)(如上所述)。再生電流可以是發(fā)動(dòng)機(jī) RPM的函數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)有裕量地更高效，并在其RPM范圍的中上部?jī)?nèi)具有較高的可用的轉(zhuǎn)矩。 有裕量地高效是指與附加輸入燃料相比的附加的輸出功率?？刂破鬟€使用車輛速度作為發(fā)電速率的一個(gè)確定因子以及作為對(duì)電池沖電多少 的考慮。在卡車以較高速度移動(dòng)的情況下，控制器可選擇不使用ICE功率來對(duì)電池完全地 充電。相反，在預(yù)計(jì)的車輛減速過程中，控制器可選擇在電池中留下某些“空間”，即，將電池 充電到低于完全充電之下的某個(gè)狀態(tài)，因此，利用這樣的可能性在車輛必須減慢時(shí)通過再 生的制動(dòng)來捕獲用于電池儲(chǔ)存的功率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)車輛在預(yù)定速度以 上的速度，使控制器選擇低于完全充電的充電水平。在一個(gè)實(shí)施例中，函數(shù)是比例函數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制器接受來自監(jiān)視子系統(tǒng)的GPS系統(tǒng)的位置信號(hào)， 并響應(yīng)于探測(cè)到的車輛位置與已編程到控制器存儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定位置的比較，來選擇電池充 電速率。這是因?yàn)樵谀承┑乩韰^(qū)域內(nèi)存在著分段區(qū)域的已知的位置，在這些位置不允許或 嚴(yán)格限制ICE的空轉(zhuǎn)(例如，洛杉磯港口)，于是，在較長(zhǎng)的間隔內(nèi)在這些區(qū)域內(nèi)指令EI模 式運(yùn)行。具體來說，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器i)確定從其目前位置到這種預(yù)定的ET指令 的分段區(qū)域之間的距離；ii)基于來自GPS連續(xù)的位置信號(hào)來計(jì)算車行方向，或簡(jiǎn)單地接受 GPS計(jì)算出的方向；iii)根據(jù)目前方向來計(jì)算到達(dá)預(yù)定的ET指令的分段區(qū)域的行進(jìn)時(shí)間； iv)確定在對(duì)給定電池充電狀態(tài)計(jì)算的行進(jìn)時(shí)間過程中，完全對(duì)電池充電所需的充電速率； 以及ν)按照在iv)中確定的所需充電速率，開始對(duì)電池充電。ET系統(tǒng)能夠有多種運(yùn)行模式，包括用于“僅駕駛室”情形和“裝載”情形的模式。在 沒有拖車的(僅駕駛室)運(yùn)行期間，或帶有卸載的拖車的運(yùn)行期間，ET系統(tǒng)可在加速到比 拖重載時(shí)的速度高的過程中有效地運(yùn)行。因?yàn)檠芯恳呀?jīng)確定普通日間卡車行駛循環(huán)時(shí)間 的40%是在低的或沒有載荷的情況下，所以，要求在較高運(yùn)行速度范圍內(nèi)來使用ET模式。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，控制器響應(yīng)于手動(dòng)輸入信號(hào)或例如通過監(jiān)視連接到拖車接收器 (第五輪子)上的應(yīng)變儀自動(dòng)輸入信號(hào)，選擇速度進(jìn)行ICE與ET運(yùn)行模式之間的切。該系 統(tǒng)還可構(gòu)造成具有更多個(gè)復(fù)雜的運(yùn)行模式，其中，可調(diào)整切換點(diǎn)，以使對(duì)任何特定載荷的效 率最大。在一個(gè)實(shí)施例中，這可以使用數(shù)據(jù)分析來完成，其中在特定的齒輪和測(cè)得的功率輸 出下，卡車測(cè)量從速度X到速度Y經(jīng)過的時(shí)間。控制器使用公式計(jì)算出車輛的載荷并相應(yīng) 地調(diào)整ET/ICE的切換設(shè)定點(diǎn)，例如，速度、轉(zhuǎn)矩、SOC等。通過控制器也可方便地采用其它的運(yùn)行模式。諸如“端口模式”的特定運(yùn)行模式， 可以響應(yīng)于控制器監(jiān)測(cè)GPS提供的位置信息，手工地或自動(dòng)地進(jìn)行致動(dòng)。在特定模式中， 可加強(qiáng)更加限制的特性特征，或除了在諸如非常低的電池充電水平那樣的某些極端情形之 外，可以拒絕ICE的起動(dòng)。ET系統(tǒng)可以在失效情形下停止工作?，F(xiàn)參照?qǐng)D6，傳統(tǒng)車輛具有加速器踏板602，通過由傳統(tǒng)ICE控制器604響應(yīng)于來 自連接到踏板602的用來檢測(cè)踏板位置的傳感器606的電信號(hào)而產(chǎn)生的信號(hào)604S(或通過 連接到ICE的機(jī)械某種連接，圖中未示出)，駕駛員就可通過踏板傳統(tǒng)地調(diào)節(jié)ICE速度。根 據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，原始的加速器踏板傳感器606連接到控制器312，控制器312附加 于傳統(tǒng)的ICE控制器604或替代它。如果原始的傳感器606連接到代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ICE控制器 604的控制器312，則控制器312將來自踏板傳感器606的信號(hào)至少有選擇地發(fā)送到傳統(tǒng)的 控制器604?；蛘?，將另一傳感器(未示出)添加到加速器踏板602，在此情形中，新的傳感 器與本發(fā)明控制器312通信?？刂破?12從控制器604接受傳統(tǒng)的ICE速度-轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)信號(hào)604_S，并先占據(jù) 它，使其自己的信號(hào)312_S_ICE通到ICE，該控制器312至少部分地響應(yīng)于傳統(tǒng)信號(hào)604_S 且至少則某些時(shí)間產(chǎn)生該信號(hào)?？刂破?12還產(chǎn)生類似信號(hào)312_S_ET，其通信到控制ETMG 的驅(qū)動(dòng)器，以便調(diào)節(jié)ETMG在電動(dòng)機(jī)模式中遞送的速度和轉(zhuǎn)矩，以及調(diào)節(jié)ETMG在發(fā)電模式中 遞送的發(fā)電。(注意這里可以參考，312_S_ET信號(hào)與ETMG的通信。這是簡(jiǎn)化對(duì)總體運(yùn)行的 解釋。應(yīng)該理解到，信號(hào)實(shí)際上通信到ETMG的驅(qū)動(dòng)器上。)控制器312具有各種控制結(jié)構(gòu)，這里稱其為“踏板響應(yīng)模式”，如本文中所述的，控 制器312響應(yīng)于各種運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)地則其間進(jìn)行選擇和切換。在任何給定時(shí)間，控制器312 至少部分地響應(yīng)于此時(shí)作用的踏板響應(yīng)模式，產(chǎn)生信號(hào)312_S_ET和312_S_ICE。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制器312詮釋加速器踏板602的位置，使得降低從 0 %至約33 %，控制器312認(rèn)為該范圍內(nèi)的踏板位置是在REGEN范圍內(nèi)。在下一 7. 5 %中， 即，降低約從稍高于33%至約40. 5%，控制器312認(rèn)為該范圍內(nèi)的踏板位置是在DEADBAND 范圍內(nèi)。降低約從40. 5 %至100%，控制器312認(rèn)為該范圍內(nèi)的踏板位置是在ACCEL范圍 內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制器312還從已經(jīng)添加到車輛ICE手動(dòng)傳動(dòng)齒輪箱 的變速桿622上的按鈕620中接受信號(hào)。駕駛員可向控制器312發(fā)送何時(shí)他/她將要使 用按鈕622來?yè)Q擋的信號(hào)。通過改變踏板響應(yīng)模式，使控制器312響應(yīng)于來自按鈕622的 信號(hào)，如本文中將要描述的，以使車輛的換擋特性以更加接近于傳統(tǒng)方式表現(xiàn)，盡管添加了 ETMG并控制著其在車輛上的對(duì)應(yīng)效應(yīng)。即，當(dāng)車輛在ICE模式中運(yùn)行時(shí)，ETMG可發(fā)電，或當(dāng) 車輛在ET模式中運(yùn)行時(shí)，ETMG可以是車輛推進(jìn)的唯一動(dòng)力源(作為電動(dòng)機(jī))。但不管車輛 是在什么運(yùn)行模式中，控制器312總響應(yīng)于來自于按鈕622的駕駛員信號(hào)采取動(dòng)作，以使車輛的換擋特性以更加接近于傳統(tǒng)ICE的方式表現(xiàn)，在優(yōu)選實(shí)施例中，車輛是重型車，例如，7 或8級(jí)的柴油機(jī)卡車。現(xiàn)參照?qǐng)D7，圖中示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于控制車輛電動(dòng)牽引和ICE運(yùn) 行的算法700。在702處開始，算法700開始。這可包括駕駛員或管理者起用控制器312 (圖 6)，以反映給定行駛時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)。例如，在一個(gè)行駛時(shí)間內(nèi)，車輛可以運(yùn)行完全裝載 的拖車，例如，80，000磅車輛毛重。在另一行駛時(shí)間內(nèi)，車輛可僅以駕駛室運(yùn)行，即，沒有連 接的拖車。在其它的形式時(shí)間內(nèi)，車輛可帶有拖車運(yùn)行，但沒有完全加載。在702處的起始 可包括諸如與控制器312通信運(yùn)行狀態(tài)諸如通過在控制器312上所顯示的菜單上作選擇， 或其它方式呈現(xiàn)給駕駛員或管理者。接下來，在704處，駕駛員手動(dòng)地接通點(diǎn)火鑰匙。控制器312(圖6)響應(yīng)于此而讀 取實(shí)際的電池充電狀態(tài)，并在706處將其與預(yù)定的充電狀態(tài)比較。控制器312還讀取車輛 速度和由ICE遞送到傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩。如果控制器312在706處確定出速度、轉(zhuǎn)矩和電池充電狀態(tài)在限值之內(nèi)，則在710 處控制器312啟動(dòng)一信號(hào)，該信號(hào)可致使ICE駕駛室內(nèi)的裝置發(fā)出獨(dú)特的聲音，例如，向駕 駛員報(bào)警，告知車輛將要進(jìn)入電動(dòng)牽引模式，該信號(hào)還選擇ET踏板模式狀態(tài)，使得控制器 312根據(jù)本文中對(duì)ET踏板模式狀態(tài)所描述的控制結(jié)構(gòu)，開始響應(yīng)于通過傳感器τττ通信到 控制器312的加速器踏板位置。接下來，在712處，控制器312等待一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔，例如，一秒鐘，在716處 停止向ICE發(fā)送點(diǎn)火信號(hào)，在718處，向ICE離合器致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以斷開ICE離合器的配 合。然后在720處，控制器312等待一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔，例如，2. 2秒鐘，然后在722處讀 取離合器位置，以觀察離合器現(xiàn)是否脫離配合。如果否的話，則控制器312在7Μ處分支到 例外狀態(tài)。(在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制器312分支到734對(duì)于例外狀態(tài)7 進(jìn)行ICE 運(yùn)行。)如果是的話，則控制器312在7 處在電動(dòng)牽引的電動(dòng)機(jī)模式接通ETMG。S卩，在該 狀態(tài)中，車輛被ETMG動(dòng)力推進(jìn)，ETMG動(dòng)力由車輛推進(jìn)力供應(yīng)，即，“牽引”電池。在7 處，控制器312檢查手動(dòng)超馳開關(guān)的狀態(tài)以確定駕駛員是否手工地引導(dǎo)控 制器312而切換到ICE模式。如果是的話，則控制器312分支到734以進(jìn)行ICE運(yùn)行。應(yīng) 該理解到，盡管在7 處顯示了手動(dòng)超馳，但在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在7 處的該檢查 和分支可在ET運(yùn)行模式過程中的任何時(shí)候發(fā)生。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，方框728的手 動(dòng)超馳特征不能被操作者訪問，或者根本就不包括在內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，該特征僅能在諸 如港口那樣的某些地理區(qū)域內(nèi)可行，并響應(yīng)于輸入到控制器312的GPS信號(hào)而啟用。接下來，在730處，控制器312讀取車輛速度、通過ETMG (作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行)遞送到 車輛的轉(zhuǎn)矩，以及電池充電狀態(tài)。如果它們?cè)陬A(yù)定限值內(nèi)，則控制器312在7 處繼續(xù)監(jiān)測(cè) ETMG,在7 處檢查手工超馳，并在730處檢查速度、轉(zhuǎn)矩和充電狀態(tài)。(在ET運(yùn)行過程中， 控制器312和其受控的裝置響應(yīng)于手工傳動(dòng)裝置換擋引起的信號(hào)，包括由駕駛員采取搶先 換擋的行動(dòng)引起的信號(hào)，如本文中其它部分所述那樣。)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的限值包括低于18MPH的車輛速度、低于 150ft-lbs的轉(zhuǎn)矩，以及對(duì)全加載車輛充電的高于40%的充電狀態(tài)；以及低于40MPH的車輛 速度、低于150ft-lbs的轉(zhuǎn)矩，以及對(duì)僅駕駛室充電的高于30%的充電狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定的限值包括GPS或駕駛員輸入的指示，其指示車輛朝向不允許ICE運(yùn)行的區(qū)域，此時(shí)需要高的充電狀態(tài)。一旦在730處速度、轉(zhuǎn)矩或充電狀態(tài)指示要求是ICE模式(或在7 處手工超馳 指示ICE模式)，則控制器312分支到ICE運(yùn)行，該運(yùn)行在734處開始，包括啟動(dòng)一個(gè)信號(hào)， 該信號(hào)可致使ICE駕駛室內(nèi)的裝置發(fā)出獨(dú)特的聲音，例如，向駕駛員報(bào)警，告知車輛將要進(jìn) 入ICE模式。在736處等待預(yù)定時(shí)間間隔，例如1秒鐘之后，控制器312然后在738處啟動(dòng) ICE點(diǎn)火并接通ICE啟動(dòng)器。然后，控制器312在742處讀取實(shí)際的ICE轉(zhuǎn)速(RPM)并將 其與預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的預(yù)定速度比較，使得控制器312在742處確定ICE實(shí)際轉(zhuǎn)速是否指 示出ICE已成功地啟動(dòng)，即，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，例如，一秒鐘內(nèi)，實(shí)際的ICE轉(zhuǎn)速是否超過例如 500RPM的預(yù)定速度。如果否的話，控制器312分支到例外狀態(tài)744。如果是的話，則控制器 312在48處斷開對(duì)ICE啟動(dòng)器的接通，然后在750處等待例如，0. 5秒的預(yù)定時(shí)間間隔。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制器312接下來在752處選擇SYNCHRO踏板模式狀 態(tài)，其中，控制器312暫時(shí)地超馳通向ICE的響應(yīng)于傳統(tǒng)的加速器踏板傳感器所引起的傳統(tǒng) 控制信號(hào)，(或越過從加速器踏板到ICE的聯(lián)動(dòng))，以及搶先地使ICE增速到例如1200RPM 的預(yù)定速度(RPM)，以幫助使ICE速度與傳動(dòng)裝置的輸入速度同步。接下來，在756處，控制器312讀取實(shí)際的ICE轉(zhuǎn)速(RPM)并讀取或計(jì)算實(shí)際的 傳動(dòng)輸入裝置速度，在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)比較它們，從而在至少預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，例如，0. 2秒 內(nèi)，使控制器在756處確定實(shí)際的ICE轉(zhuǎn)速是否已經(jīng)超過傳送速度。如果否的話，則控制器 312在758處分支到意外狀態(tài)。如果是的話，則控制器312分支而對(duì)ICE離合器致動(dòng)器發(fā)出 信號(hào)，以在760處配合離合器。接下來，控制器312在762處等待預(yù)定時(shí)間間隔，例如，0. 5 秒，然后在764處，根據(jù)本文其它部分中所述的對(duì)于BLEND踏板模式狀態(tài)的控制結(jié)構(gòu)，暫時(shí) 地開始響應(yīng)于加速器踏板位置?？刂破?12還在768處讀取實(shí)際的離合器位置，并確定ICE離合器是否已經(jīng)配合。 如果否的話，則在某些預(yù)定時(shí)間之后，控制器312在770處分支到例外狀態(tài)。如果是的話，則 在此狀態(tài)中車輛正被ICE推進(jìn)。此外，一旦在768處確定了離合器現(xiàn)已配合，則控制器312 選擇和切換到本文中其它部分所描述的REGEN或BOOST踏板模式之一。(在ICE運(yùn)行過程 中，控制器312和其受控的裝置響應(yīng)于由手動(dòng)傳動(dòng)裝置換擋引起的信號(hào)，包括由駕駛員采 取的搶先換擋行動(dòng)引起的信號(hào)，如本文中其它部分所述那樣。)接下來，在776處，控制器312讀取車輛速度、通過ICE遞送到車輛的轉(zhuǎn)矩以及電 池充電狀態(tài)。如果它們?cè)谥甘綞T模式是理想的或是可能的預(yù)定限值之外(即，方框776內(nèi) 問題答案=否)，則控制器312繼續(xù)在772處運(yùn)行ICE，并在776處重復(fù)檢查速度、轉(zhuǎn)矩和充 電狀態(tài)。如果它們?cè)谥甘綞T模式是理想的或是可能的預(yù)定限值內(nèi)(即，方框776內(nèi)問題答 案=是)，則控制器312分支到方框710以開始切換到ET模式。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 預(yù)定限值如上所述地與決定方框730相連。應(yīng)該理解到，盡管未示出手動(dòng)地致使從ICE模式切換到ET模式的手動(dòng)超馳，但控 制器312包括類似于邏輯方框7 特征的該邏輯特征，并在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)來自 駕駛員的手動(dòng)超馳信號(hào)進(jìn)行連續(xù)地或頻繁地監(jiān)測(cè)，以使控制器312響應(yīng)于在ICE運(yùn)行模式 中可在任何時(shí)間發(fā)生的手動(dòng)超馳。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，手動(dòng)超馳特征不能被操作 者訪問，或者根本就不包括在內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，該特征僅能在諸如港口那樣的某些地理區(qū)域內(nèi)啟用，并響應(yīng)于輸入到控制器312的GPS信號(hào)而啟用。從以上所述中應(yīng)該理解到，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，車輛僅簡(jiǎn)要地用ICE模式 和ET模式運(yùn)行車輛，同時(shí)推進(jìn)車輛，即，這在從ICE模式過渡到ET模式或相反時(shí)發(fā)生，另外 僅在推進(jìn)電池過度充電時(shí)發(fā)生。如上所述，在任何給定時(shí)間，控制器312至少部分地響應(yīng)于此時(shí)作用的踏板響應(yīng) 模式而產(chǎn)生信號(hào)312_S_ET和312_S_ICE。還如上所述，控制器312可詮釋加速器踏板602 的位置，從而控制器312認(rèn)為較小的踏板位移的第一范圍是在REGEN范圍。在較大的踏板 位移的上部范圍內(nèi)，控制器312認(rèn)為踏板位置是在ACCEL范圍內(nèi)。在位移的REGEN和ACCEL 范圍之間的中間范圍內(nèi)，控制器312認(rèn)為踏板位置是在DEADBAND范圍內(nèi)。下面是詳細(xì)地解 釋上述踏板響應(yīng)模式的表格，并將它們與系統(tǒng)模式關(guān)聯(lián)。
權(quán)利要求
1. 一種改裝車輛的方法包括安裝通過PTO端口聯(lián)接到車輛的現(xiàn)有手動(dòng)傳動(dòng)裝置的動(dòng)力交換單元(PXU)； 安裝聯(lián)接到所述PXU的電動(dòng)發(fā)電機(jī)；安裝電聯(lián)接到所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的電池，所述電池用于供電來推進(jìn)所述車輛； 安裝聯(lián)接到所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)和所述電池的控制單元，所述控制單元構(gòu)造成在第一模式 與第二模式之間切換所述車輛的運(yùn)行，其中，在所述第一模式中，所述車輛的內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)所述車輛，而在所述第二模式中，所 述電動(dòng)發(fā)電機(jī)在電動(dòng)機(jī)模式中推進(jìn)所述車輛。
全文摘要
將動(dòng)力交換單元(PXU)通過PTO端口聯(lián)接到車輛現(xiàn)有手動(dòng)傳動(dòng)裝置。將電動(dòng)發(fā)電機(jī)聯(lián)接到所述PXU。將電池電聯(lián)接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)以供電來推進(jìn)所述車輛。將控制單元聯(lián)接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)和電池，并構(gòu)造成在第一和第二模式之間切換車輛的運(yùn)行，其中，在第一模式中，車輛的內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)車輛，而在第二模式中，電動(dòng)發(fā)電機(jī)在電動(dòng)機(jī)模式中推進(jìn)車輛。
文檔編號(hào)B60K1/00GK102083644SQ200880128284
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者B·C·布拉德利, D·哈里森, J·C·迪爾, P·諾曼, W·A·哈里森, W·O·哈里森, W·圖爾波 申請(qǐng)人:零發(fā)射體系股份有限公司