专利名称：用于显示混合动力车辆中的功率流的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于显示混合动力车辆中的功率流(power flow)的系统。
背景技术：
传统的车辆，例如由单个内燃机提供动力的车辆，通常通过一系列常用的显示器 给车辆操作者提供信息。例如，通常使用速度表、里程表、转速表、油位表、油位指示器和发 动机温度计来提供模拟形式和/或数字形式的信息。随着非传统车辆，例如混合动力车辆 的普及，日益需要给车辆操作者提供这些非传统车辆所特有的额外信息。并联-串联混合动力电动汽车(PSHEV)既具有并联混合动力电动汽车的动力系特 性又具有串联混合动力电动汽车(SHEV)的动力系特性。PSHEV包括发动机、发电机和电动 机。发动机和电动机可连接到车辆的驱动轮，以提供推进力来驱动车辆的轮子。此外，由于 发电机和电动机中的任一个在特定的驱动条件下可用作电动机而在其他条件下可用作发 电机，所以发电机和电动机可被称为电机。PSHEV动力系有时被称为“动力分配”混合动力车辆，因为发动机动力输出被从发 动机到发电机的串联路径和从发动机到驱动轮的并联路径之间的行星齿轮组分配。PSHEV具有两个动力源。PSHEV的第一动力源包括发动机和发电机，包括例如行星 齿轮组的动力传递单元。动力传递单元机械地连接发动机、驱动轮和发电机。PSHEV的发电 机通常连接到行星齿轮组的中心齿轮。发动机通常连接到行星齿轮架，而驱动轮通常连接 到环形齿轮。在负分配模式(negative split mode)中，PSHEV中的发电机将动力输出到 行星齿轮组。在正分配模式(positive split mode)中，PSHEV中的发电机通过行星齿轮 组从发动机接收动力。负分配模式和正分配模式可被称为PSHEV的动力工作模式。PSHEV的第二动力源是电驱动，所谓的电驱动包括电动机、发电机和能量存储装置 (下文为“电池”)。PSHEV中的电池电连接到牵引电动机以及发电机。电池可用作发电机 和电动机两者的能量存储介质。在操作中，发电机可将电能提供给电池或电动机或者电池 和电动机两者。电动机、发电机和电池可被称为电驱动系统。由于PSHEV既具有发动机又具有电动机，所以PSHEV可由这些扭矩产生装置中的 任一个或两者来提供动力。因此，PSHEV可选择性地使用发动机、电动机或者发动机和电动 机两者的结合，以将推进力提供给驱动轮。在这些类型的车辆中，给车辆操作者提供关于这些各种装置之间的功率流以及从 这些各种装置到驱动轮和从驱动轮至这些各种装置的功率流会是有益的。这种信息对于车辆 的运转会非常重要。此外，这种信息会给车辆操作者提供非传统车辆的运转的更好的理解。在公布日期为2007年9月6日的公布号为2007/0208468号美国专利申请中描述 了一种用于混合动力车辆的信息显示器。

发明内容
提供了一种用于显示组件图标和功率流的图形表示的系统和方法。在混合动力车
3辆的组件图标对之间显示功率流的图形表示。组件图标表示混合动力车辆的组件，混合动 力车辆的组件包括发动机、电池、驱动轮和电机装置。电机装置具有电动机和发电机。所述方法包括确定混合动力车辆的工作模式、处理动力系信号、计算功率流的幅 值和方向以及显示组件图标和功率流的图形表示。处理动力系信号以基于工作模式获得扭 矩值和速度值。扭矩值和速度值表示电动机和发电机中的至少一个的相应的扭矩和速度。 功率流在电机装置与发动机和驱动轮中的至少一个之间。基于扭矩值和速度值来计算功率 流的幅值和方向。功率流的图形表示在组件图标中的至少一对组件图标之间，并表示功率 流的幅值和方向。所述系统包括计算机可读的存储介质、至少一个控制器、信号处理器和数据处理 器。控制器与存储介质通信并确定混合动力车辆的工作模式。信号处理器处理动力系信号， 以基于工作模式获得扭矩数据和速度数据。扭矩数据和速度数据表示电动机和发电机中的 至少一个的相应的扭矩和速度。数据处理器基于扭矩数据和速度数据来计算电机装置与发 动机和驱动轮中的至少一个之间的功率流的幅值和方向。此外，控制器控制显示单元显示 组件图标和功率流的图形表示。图形表示在组件图标中的至少一对组件图标之间，并表示 功率流的幅值和方向。还提供至少一种处理器可读存储介质。该存储介质上嵌入有处理器可读的代码。 该代码用于对至少一个处理器编程，以执行显示混合动力车辆中的组件图标以及组件图标 对之间的功率流的图像表示的方法。


图1是示出包括发动机、电动机、电池、驱动轮和显示单元的混合动力车辆的示意 图；图2是当车辆处于混合动力驱动状态时的功率流的图形表示；图3是当车辆处于发动机驱动状态时的功率流的图形表示；图4是当车辆处于电驱动状态时的功率流的图形表示；图5是当车辆处于空转充电状态的功率流的图形表示；图6是当车辆处于空转状态的功率流的图形表示；图7是当车辆处于再生制动状态的功率流的图形表示；图8是示出显示功率流的图形表示的方法的流程图；图9是示出处理动力系信号以获得显示信号的方法的流程图；图10是示出基于显示信号显示功率流的图形表示的方法的流程图；图11是示出确定电池和电动机之间的功率流的方向和幅值的方法的流程图；图12是示出确定电动机和驱动轮之间的功率流的方向和幅值的方法的流程图；图13是示出确定发动机和驱动轮之间的功率流的方向和幅值的方法的流程图；图14是示出确定发动机和电动机之间的功率流的方向和幅值的方法的流程图。
具体实施例方式本发明的实施例总体上提供一种用于显示混合动力车辆中的功率流的系统和方 法。混合动力车辆可以是任何类型的混合动力车辆，例如混合动力电动汽车(HEV)、插电式
4混合动力电动汽车或燃料电池混合动力电动汽车(FCEV)。参照图1，提供了一种用于显示混合动力车辆12中的功率流的系统10。图1中的 系统10被显示为与并联/串联混合动力车辆(PSHEV)或动力分配混合动力车辆的动力系 集成。为了便于理解本发明的各个方面，以整体的方式描述系统10及其操作方法。如图1所示，混合动力车辆12包括能量产生单元(EOT) 14(也被称为“发动机”)、 能量存储装置(ESD)16(也被称为“电池”)和驱动轮18。发动机14和电池16选择性地给 驱动轮18提供动力，从而混合动力车辆12可被推进。混合动力车辆12包括驱动桥20，驱动桥20与传统车辆中的变速箱类似。驱动桥 20包括动力传递单元22、发电机24、电动机26和齿轮组28。驱动桥20连接于驱动轮18 与发动机14和电池16之间，以控制如何和何时将动力传递到驱动轮18。电动机26和发电 机24是构成电机装置的两个电机。因此，电动机26和发电机24各自表示电机装置的一部 分。然而，混合动力车辆12可具有不同的电机装置，例如多于或少于两个电机。图1的电 动机26和发电机24可同时被用作输出扭矩的电动机。可选地，电动机26和发电机24中 的每个还可被用作输出电力的发电机。当发电机24将功率输出到动力传递单元22(8卩，行 星齿轮组)时，混合动力车辆12在负分配模式下运转。在正分配模式下，发电机24通过动 力传递单元22从EGU 14(即，发动机)接收动力。负分配模式和正分配模式可被称为混合 动力车辆12的动力工作模式。图1的EOT 14可以是添加了发电机24的内燃机(ICE)。根据混合动力车辆12的 构造，可使用其它类型的EOT驱动桥设计。图1的ESD 16可以是高压电池，当与电动机26和发电机24—起工作时，高压电 池输出或存储电力。作为可存储电能的装置，电池16具有充电状态(S0C)。此外，电池16 可输出一定量的电池功率，该电池功率被表示为“Pbatt”。混合动力车辆12可重新分配发动 机14和ESD 16之间的动力。例如，ESD 16可存储由发动机14所产生的过量的动力。在 另一示例中，ESD 16可将动力提供给发动机14。可选地，ESD 16可以是超级电容器或机械 飞轮单元，与高压电池类似，超级电容器和机械飞轮单元即能够存储又能够输出推进混合 动力车辆12的能量。发动机14可使用其他类型的能量存储装置和输出装置，以给混合动 力车辆12的驱动轮18提供动力。如图1中所示，驱动桥20的动力传递单元22机械地连接发动机14和发电机24。 此外，动力传递单元22可以是具有环形齿轮、齿轮架、行星齿轮和中心齿轮的行星齿轮组。 可选地，动力传递单元22可包括用于将发动机14连接至发电机24的其他类型的齿轮组和 传动装置。电动机26和发电机24之间的动力损失可被表示为“P1()SS”。针对电动机26和 发电机24的不同速度和扭矩可确定P1()SS。如图1中所绘制的，混合动力车辆12包括发电机控制单元30，该发电机控制单元 30可包括电子节流阀控制(ETC)系统。ETC调节气流，从而调节进入发动机14的燃料蒸 汽，从而控制发动机14输出的扭矩。发动机14将扭矩输出到轴32，轴32连接至动力传递 单元22。动力传递单元22通过轴32从发动机14接收动力，并将动力或者通过驱动桥20 的齿轮组28传递到驱动轮18，或者将动力传递到发电机24。除了从发动机14接收动力之 外，动力传递单元22还可从发电机24接收动力。参照图1，发电机24可被用作电动机、将机械能转化为电能的机器或者两者。当作将扭矩输出到连接至动力传递单元22的轴34，动力传递单元 22可将扭矩传递到发动机14。因为发电机24可将扭矩传递到发动机14，所以发电机24可 控制发动机14的速度。当作为将机械能转化为电能的机器时，发电机24将电力输出到高 压总线36。高压总线36从发电机24接收电力，并根据混合动力车辆12的驱动模式在电池 16和电动机26之间分配电力。继续参照图1，系统10包括控制器40或其他类型的可编程逻辑器件，以控制混合 动力车辆12的动力系的各种组件。图1的控制器40被显示为车辆系统控制器(VSC)和 动力系控制模块(PCM)的结合。VSC和PCM的结合在下文中被称为“VSC/PCM”(具有标号 40)。虽然VSC/PCM被显示为单个硬件装置，但是VSC/PCM可包括多硬件装置形式的多个控 制器，或者可包括一个或多个硬件装置内的多个软件控制器。例如，VSC/PCM 40可包括信 号处理器来处理动力系信号。在另一示例中，VSC/PCM 40可包括数据处理器来处理数据， 例如扭矩数据和速度数据。系统10包括计算机可读存储介质(下文被称为“存储器”)，以存储嵌入所述方法 或对所述方法编码的计算机程序或算法。存储器可以是VSC/PCM 40的一部分，如图1中所 示。然而，存储器可位于系统中可接近VSC/PCM 40的任何适当的位置。除了存储计算机程 序或算法之外，系统10的存储器还存储关于混合动力车辆12中的各种组件的数据或信息。 例如，存储器可存储电动机26、发电机24、或者电动机26和发电机24两者的扭矩数据和速 度数据。如图1中所示，VSC/PCM 40通过车辆数据总线42 (下文为“数据总线”)控制驱动 桥20、发动机14和电池16。数据总线42与混合动力车辆12的各种组件通信，混合动力车 辆12的各种组件包括驱动桥20的一个或多个控制器、发动机14和电池16。数据总线42 可被实现为控制器局域网络(CAN)、局部互联网络(LIN)或者任何可在混合动力车辆12中 的控制器40和其他装置之间传输数据的合适的数据通信链路。VSC/PCM 40可直接或者通过单独的控制器来控制驱动桥20、发动机14和电池16， 所述单独的控制器在VSC/PCM 40的监督控制下控制驱动桥20、发动机14或电池16。例如， VSC/PCM 40可与发动机控制单元30通信，以控制发动机14。类似地，VSC/PCM 40可与电 池控制模块(BCM)44通信，以控制电池16。BCM 44将信号发送至VSC/PCM 40和电池16以 及从VSC/PCM40和电池16接收信号。驱动桥20还可包括一个或多个控制器，例如驱动桥控制模块(TCM) 46，该驱动桥 控制模块46被配置为控制驱动桥20内的特定组件(例如发电机24和电动机26)。VSC/ PCM 40和TCM 46操作来控制驱动桥20的各种模式(例如，停车、空档、前进和倒车)。VSC/ PCM 40或TCM 46可直接接收具有RPNDL位置信息(S卩，用于停车、倒车、空档、驱动、低速驱 动的齿轮档位选择信息)的信号，以将驱动桥20换档到期望的模式。例如，当驱动桥20被 换档到前进模式时，混合动力车辆12可通过一系列齿轮被向前驱动和加速。类似地，当驱 动桥20被换档到倒车模式时，混合动力车辆12可被向后驱动。驱动桥20的各种模式可通 过TCM46传输到VSC/PCM 40，或者通过信号直接传输到VSC/PCM 40，驱动桥20通过数据总 线42将所述信号提供给VSC/PCM 40。继续参照图1，系统10包括DC/DC转换器54。DC/DC转换器54连接到高压总线 36。DC/DC转换器54降低其接收的电压，并以低电压将电力输出到车辆12中的一系列低电
6压电器件。例如，DC/DC转换器可输出12伏特的低电压。继续参照图1，系统10包括显示单元56或能够给混合动力车辆12的乘客传输信 息的一些其他类型的图形单元。显示单元56可通过数据总线42接收来自DC/DC转换器54 的电力以及关于DC/DC转换器54的信息或数据。此外，显示单元56可与VSC/PCM 40、电池 16和驱动桥20通信，以获得其他信息和数据。在VSC/PCM 40、显示单元56或其结合中，可 对从车辆12的各个组件输出的信号进行处理，并可执行显示计算。虽然在附图1中将显示 单元56显示为单独的控制器，但是显示单元56也可直接集成到VSC/PCM40中。VSC/PCM 40接收多个输入，所述多个输入包括驾驶员输入(例如加速踏板位置、 制动踏板位置和变速箱齿轮选择，变速箱齿轮选择指示驾驶员选择了哪个齿轮(例如，停 车、空档、前进或倒车))。此外，VSC/PCM 40接收非驾驶员输入，例如发动机14的速度、电动 机速度《m。t、电动机扭矩Tm。t、发电机速度、发电机扭矩、电池功率Pbatt、电动机和 发动机功率损以及辅助载荷功率损SPaux。VSC/PCM 40可通过数据总线与BCM 44、 TCM46、发动机控制单元30、DC/DC转换器54、显示单元5或其结合通信以获得各种输入。混合动力车辆12中任何合适的装置均可给VSC/PCM 40或显示单元56提供指示 发动机14的速度的信息。例如，速度传感器可将发动机14的速度提供给VSC/PCM 40。速 度传感器可以是发动机位置传感器，发动机位置传感器对曲轴的每次旋转产生预定数量的 等间隔脉冲。VSC/PCM 40可接收来自速度传感器的间隔脉冲，以确定发动机14的速度。发 动机14的速度可用转数每分钟(RPM)或任何其他适合于VSC/PCM 40的形式表达。混合动力车辆12中任何合适的装置均可将指示电动机26的速度“《m。t”的信息提 供给VSC/PCM 40或显示单元56。在一个示例中，TCM 46可将电动机速度“《 1。广提供给乂5(/ PCM 40，这可基于给电动机26的命令。在另一示例中，系统10可包括分解器(reS0lVer)57。 分解器57感测电动机26中的转子的位置，并产生其中嵌入或编码有转子位置信息的分解 器信号。VSC/PCM40和/或TCM 46可接收分解器信号以获得电动机的各种值(例如Ld、Lq、 艮和入_)以及工作条件化、\和《)。基于电动机26的值和工作条件，VSC/PCM 40和/ 或TCM 46可确定电动机26的速度“ mot”。混合动力车辆12中任何合适的装置均可将指示扭矩“ T m。t”的信息提供给VSC/ PCM 40或显示单元56，扭矩“ t m。t”表示电动机输出到齿轮组28的扭矩。例如，TCM 46可 确定扭矩“ Tm。t”，并将嵌入有或编码有电动机扭矩“、。t”的信息传输给VSC/PCM 40。TCM 46可将电动机扭矩“ t m。t”确定为电动机26被命令输出的被命令电动机扭矩。混合动力车辆12中任何合适的装置均可将指示发电机24的速度“《gen”的信息 提供给VSC/PCM 40或显示单元56。在一个示例中，TCM 46可基于给发电机24的命令将发 电机速度“《g6n”提供给VSC/PCM 40。可选地，发电机分解器(未显示)可感测轴34的位 置，并产生用于轴34的分解器信号，该分解器信号中嵌入或编码有发电机速度信息。VSC/ PCM 40和/或TCM 46可从发电机分解器信号获得发电机24的各种值和工作条件并对其进 行处理，以确定发电机24的速度“《gen”。混合动力车辆12中任何合适的装置均可将指示发电机24和轴34之间的扭矩 “ t gm”的信息提供给VSC/PCM 40。例如，TCM 46可确定发电机扭矩“ T gm”并将嵌入有或 编码有发电机扭矩“ Tgen”的信息通过数据总线42提供给VSC/PCM 40。TCM 46可将发电 机扭矩“ t _”确定为发电机24被命令输出的被命令发电机扭矩。入信号，VSC/PCM 40和/或显示单元56确定混合动 力车辆12的动力系中的各种组件之间的功率流的方向和幅值。因此，显示单元56可接收 具有这种信息和数据的输入信号中的一个或多个来单独确定或者与VSC/PCM 40相结合来 确定功率流方向和幅值。输入信号包括信息和数据(例如，电动机速度《m。t、电动机扭矩 Tm。t、发电机速度、发电机扭矩Tgm、电池功率Pbatt、电动机和发动机功率损耗P1()ss以及 辅助载荷功率损耗PaJ，以确定功率流的方向和幅值。辅助载荷功率损耗Paux的可由一系 列载荷例如车辆12中的加热、通风和空调(HVAC)系统以及低电压电器件导致。图2至图7示出了显示单元56可给车辆12中的乘客提供显示的不同显示结构的 例子。每幅图显示了显示单元56的一种可能的显示结构。然而，显示单元56可基于从VSC/ PCM 40、显示单元56或其结合所获得的功率流的方向和幅值显示关于混合动力车辆12的 各种信息。通过这样做，显示单元56在图标表示和图形表示58中表示车辆12及车辆12 中的功率流。基于从图形表示58中显示的信息，混合动力车辆12中的乘客，例如车辆操作 者可理解混合动力车辆12中的各种装置(例如发动机14、电动机26、发电机24、电池16、 电机装置、驱动轮18或其结合)之间的功率流。关于功率流的这种信息给乘客提供车辆中 各种装置中的每个是如何与车辆12中其他装置互相作用的认识。此外，功率流信息对于车 辆12的运转来说可能是非常重要的。例如，这种功率流信息可帮助乘客改善混合动力车辆 12的运转。在这种示例中，乘客可努力操作车辆12以减少发动机14的燃料消耗，并减少车 辆12中的其他能量使用。如图2中所示，车辆12的图形表示58包括发动机图标60、电动机图标62、能量存 储装置图标或电池图标64以及驱动轮图标66。发电机图标60表示车辆12中的发动机14。 电动机图标62表示车辆12中的电机装置(即，电动机26和/或发电机24)。电池图标64 表示电池16。而驱动轮图标66表示驱动轮18。显示单元56的一个功能就是显示车辆12中的各种组件(例如发动机14、发电机 24、电动机26、电池16和驱动轮18)之间的功率流的方向和幅值。图2中的显示单元被示 出为显示四个不同的功率流指示器，即，第一功率流显示器68、第二功率流指示器70、第三 功率流指示器72和第四功率流指示器74。第一功率流指示器68 (下文为“Pm2a指示器”)被选择性地显示于电动机图标62 和驱动轮图标66之间，以指示在电机装置(S卩，取决于动力系工作模式(S卩，正分配模式或 负分配模式)的电动机26和/或发电机24)和驱动轮18之间的传递的动力的方向和相对 幅值。电动机图标62表示用于显示单元56的电机装置。具有尾部和箭头头部的箭头可表 示P.指示器68。箭头头部指示电机装置(例如电动机26)和驱动轮18之间的动力方向。 图2的箭头头部指向驱动轮图标66，以显示从电机装置至驱动轮18的功率流。然而，箭头 头部可沿着相反方向指向电动机图标62，以显示从驱动轮18到电机装置的功率流。此外， 显示单元56可显示Pm2a指示器68，以指示在电机装置和驱动轮18之间被传输的动力的相 对幅值。例如，显示单元56可以按照一系列不同的厚度来显示Pm2a指示器68。在这种示例 中，随着从电机装置到驱动轮18的动力输出增加，Pm2a指示器68的厚度可增加。类似地，随 着从电机装置到驱动轮18的动力降低，Pm2a指示器68的厚度可减小。可选地，显示单元56 可将P.指示器68显示为一组隔开的条形指示器，每个条形指示器表示在电机装置和驱动 轮18之间传输的大量(a greater amount of)动力。
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第二功率流指示器70(下文为“Pb2m指示器”)被选择性地显示于电动机图案62 和电池图案64之间，以指示在电机装置(即，电动机26和/或发电机24)和电池16之间 传输的动力的方向和相对幅值。象Pm2a指示器68 —样，具有尾部和箭头头部的箭头可表示 Pb2m指示器70。Pb2m指示器70的箭头头部指示电机装置和电池16之间的功率流的方向。如图2中所示，Pb2ffl指示器70的箭头头部指向电动机图标62 (表示电动机26和 发电机24两者)，以显示从电池16至电机装置的功率流。然而，Pb2ffl指示器70的箭头头 部可沿着相反的方向指向电池16，以显示从电机装置(即，电动机26和/或发电机24，取 决于动力系工作模式(即，正分配模式或负分配模式)至电池16的功率流。此外，显示单 元56可显示Pb2m指示器70，以指示在电机装置和电池16之间传输的动力的相对幅值。例 如，显示单元56可以按照一系列不同的厚度显示Pb2m指示器70。在这种示例中，随着从电 池16至电动机26的动力输出增加，Pb2ffl指示器70的厚度可增加。类似地，随着从电池16 至电动机26的动力减小，Pb2m指示器70的厚度可减小。可选地，显示单元56可将Pb2m指示 器70显示为一组间隔的条形指示器，每个条形指示器表示在电机装置和电池16之间传输 的tfi (a greater amount of)第三功率流指示器72 (下文为“P62m指示器”)被选择性地显示于发动机图标60和 电动机图标62之间，以指示在发动机14和电机装置(即，电动机26和/或发电机24，取决 于动力系工作模式(即，正分配模式或负分配模式))之间传输的动力的方向和相对幅值。 象指示器68、70 —样，具有尾部和箭头头部的箭头可表示Pe2m指示器72，Pe2m指示器72的 箭头头部指示功率流的方向。与指示器68、70类似，显示单元56可显示Pe2m指示器72，以 指示在发动机14和电机装置之间传输的动力的相对幅值。第四功率流指示器74 (下文为“P62a指示器”)被选择性地显示于发动机图标60和 驱动轮图标66之间，以指示在发动机14和驱动轮18之间传输的动力的方向和相对幅值。 象指示器68，70 一样，具有尾部和箭头头部的箭头表示Pe2a指示器74，Pe2a指示器74的箭 头头部指示功率流的方向。与指示器68，70类似，显示单元56可显示Pe2a指示器74，以指 示在发动机14和驱动轮18之间传输的动力的相对幅值。再次参照图2，发动机图标60、电动机图标62和电池图标64每个可具有各自的 文本标签76、78、80，所述文本标签指示每个图标表示什么。如图所示，发动机图标60具有 “ENGINE”文本标签，电池图标64具有“HV BATTERY”文本标签。此外，虽然理解电动机图 标62可表示电动机26和发电机24两者，但是电动机图标62具有“ELECTRIC MOTOR”文本 标签。因为电动机图标62可表示电动机26和发电机24两者，所以可将特定的协议编程到 VSC/PCM 40、显示单元56或两者中，以当动力被传输到电机装置或从电机装置传输动力时 在显示单元56上提供合适的显示。如图2-7所示，显示单元56可包括文本指示器82。文本指示器82给车辆12中的 乘客指示车辆12的工作状态。工作状态与电池16、电动机26、发电机24、发动机14和驱动 轮18之间传输的动力对应。包括文本指示器82可帮助车辆操作者理解车辆12的各种工 作状态。因此，与文本指示器82相结合的图形表示58可给车辆操作者提供单独依靠文本 和仪表所不能提供的对车辆12的理解。再参照图2，车辆12在“混合动力驱动”状态下运转。在“混合动力驱动”状态下， 发动机14和电动机26都为驱动轮18贡献扭矩。
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参照图3，文本指示器82指示“发动机驱动”状态。在“发动机驱动”状态下，仅有 发动机14给驱动轮18贡献扭矩。参照图4，文本指示器82表示“电驱动”状态。在“电驱动”状态中，仅有电动机26 给驱动轮18贡献扭矩。图4的显示单元56还显示四轮驱动指示器84。四轮驱动指示器 84表示车辆12中的两组车轮接收扭矩的状态。如图5-6所示，显示单元56可指示一系列不同的空转状态。图5的文本指示器82 显示“空转充电”状态。在“空转充电”状态下，发电机24给电池16充电，但是无扭矩被传 输到驱动轮18或从驱动轮18传输过来。图5的文本指示器82显示纯“空转”状态。在“空 转”状态下，在发动机14，发电机24、电动机26、电池16和驱动轮18之间没有扭矩传输。如上面所讨论的，用在车辆12上的能量存储装置可以是高电压电池16。图7的显 示单元56显示“再生制动”状态。在“再生制动”状态下，扭矩从驱动轮18被传递到电机 装置(即，发电机24和/或电动机26)，这样给电池16充电。再次参照图7，电池图标64可包括阴影区域86。当电池16正在充电时，电池图标 64内的阴影区域86将增加。阴影区域86表示电池16的S0C，这给车辆操作者提供关于车 辆12的状态的额外信息。虽然在图2-7中显示了作为功率流指示器的一个实施例的将具有各自的箭头头 部和箭头厚度的箭头，但是也可使用其他类型的功率流指示器。例如，功率流指示器可被显 示为一系列点或短线(dash)，而不是连续的线。点或短线的直径或宽度能够增加，以指示功 率流的幅值。点或短线的亮度能够沿着在显示单元56中显示的图标之间的一个方向持续 增加。这可被用作功率流的方向的动画指示器(animated indicator)。图2-7的显示单元56可突出显示驱动轮图标66、电动机图标62和电池图标64。 可以用不同的颜色来突出显示图标或者对图标进行另外的标识，以提供关于与突出显示的 图标对应的车辆组件的不同的信息。例如，如果图标被突出显示，或者用一种颜色(例如， 橙色)来标识，则可指示动力正被传输到该组件或者正从该组件传输出去。相反，图标可以 按照不同的颜色(例如红色)被标识，从而例如指示在相应的车辆组件中存在反常条件。这 样通知车辆操作者需要对那个部件进行保养。参照图8，提供了一种显示混合动力车辆中的功率流的步骤的方法的流程图90。 该方法可用于通过显示单元56给车辆12中的乘客提供信息。显示功率流的方法可通过 计算机算法、机器执行代码或被编程到混合动力车辆12的合适的可编程逻辑器件(例如， VSC/PCM 40、发动机控制单元30、TCM 46、显示单元56或其结合)中的软件程序来实现。除 了图8中显示的步骤之外，可编程逻辑器件还可被编程有其他步骤以提供其他功能。为了 便于理解本发明的各个方面，在对方法的整个讨论中引用在图1-7中示出的混合动力车辆 12及其组件。在步骤92，接收动力系信号。例如，VSC/PCM 40、显示单元56或其结合可接收动 力系信号。动力系信号中的一个可包括具有PRNDL位置信息(S卩，用于停车、倒车、空转、驱 动、低速驱动的齿轮档位选择信息)的信号。另一动力系信号可以是具有混合动力车辆12 的工作模式的信号。此外，动力系信号可包括电动机26的速度、电动机输出的扭矩Tm。t、电 池功率Pbatt、发电机24的速度《gen、发电机24的扭矩Tgen、电动机和发电机功率损耗P1()SS、 辅助载荷功率损耗Paux或者其结合。VSC/PCM 40和/或显示单元56可通过数据总线42接收这种动力系信号。在步骤94，处理动力系信号以获得显示信号。VSC/PCM 40和/或显示单元56可 处理动力系信号以获得显示信号。VSC/PCM 40可通过数据总线将一个或更多的显示信号发 送到显示单元56。在步骤96，基于显示信号显示功率流的图形表示。显示单元56使用显示信号与混 合动力车辆12中的一个或多个组件通信。更具体地讲，显示单元56显示功率流的图形表 示。如图2-7所示，显示单元56可显示图形表示58，该图形表示可包括发动机图标60、电 动机图标62、电池图标64和驱动轮图标66。此外，显示单元56可显示车辆12中的各种组 件之间功率流的方向和相对幅值，例如Pm2a指示器68、Pb2ffl指示器70、Pe2ffl指示器72和P62a 指示器74。此外，显示单元56可显示文本标签76、78、80、文本指示器82、四轮驱动指示器 84以及电池图标64的阴影面积86。参照图9，流程图98示出了执行图8中显示的步骤94的方法的步骤。流程图98 示出了步骤100、102、104、106。步骤100、102、104、106中的至少一些可同时或以不同的顺 序执行。此外，步骤100、102、104、106中的至少一些可在具有或不具有框图98中的其他步 骤的情况下进行。在步骤100，确定电池16和电机装置(S卩，电动机26和/或发电机24)之间的功 率流的方向和幅值。在这种情况下，电池16和电机装置之间的功率流是电力流，被表示为 Pb2m。Pb2ffl的幅值表示电池16和电机装置之间的功率流，同时Pb2m的符号(即，负号或正号) 表示电池16和电机装置之间功率流的方向。在步骤102，确定电机装置(S卩，电动机26和/或发电机24，取决于动力系工作模 式，例如，正分配模式或负分配模式)和驱动轮18之间的功率流的方向和幅值。在这种情 况下电机装置和驱动18之间的功率流是机械功率流，被表示为Pm2a。Pm2a的幅值表示电机装 置和驱动轮18之间的功率流的幅值，同时，Pm2a的符号(负号或正号)表示电机装置和驱动 轮18之间的功率流的方向。在步骤104，确定发动机14和驱动轮18之间的功率流的方向和幅值。在这种情况 下，发动机14和驱动轮18之间的功率流是机械功率流，被表示为Pe2a。Pe2a的幅值表示发动 机14和驱动轮18之间的功率流的幅值，同时Pe2a的符号(负号或正号)表示发动机14和 驱动轮18之间的功率流的方向。在步骤106，确定发动机14和电机装置(S卩，电动机26和/或发电机24)之间的 功率流方向和幅值。在这种情况下，发动机14和电机装置之间的功率流是机械功率流，被 表示为Pe2m。Pe2ffl的幅值表示发动机14和电机装置之间的功率流的幅值，同时的符号 (负号或正号)表示发动机14和电机装置之间的功率流的方向。在图9的步骤100、102、104和106，VSC/PCM 40、显示单元56或两者的结合可确 定Pb2m、Pffl2a> Pe2a和的幅值和符号。参照图10，流程图108示出了执行图8中显示的步骤96的方法的步骤。流程图 108示出了步骤110、112、114和116。步骤110、112、114、116中的至少一些可同时执行或 者以不同的顺序执行。此外，步骤110、112、114、116中的至少一些步骤可在具有或不具有 框图108中的其他步骤的情况下进行。在步骤110，显示电池图标64和电动机图标62之间的功率流的方向和幅值。例如，显示单元56可显示电动机图标62和电池图标64之间的Pb2m指示器70 (如图2中所示)， 以指示在电机装置(即，电动机26和/或发电机24)和电池16之间传输的动力的方向和 相对幅值。在步骤112，显示电动机26和驱动轮18之间的功率流的方向和幅值。例如，显示 单元56可显示电动机图标62和驱动轮图标66之间的Pm2a指示器68 (如图2所示)，以指 示在电机装置(即，电动机26和/或发电机24)和驱动轮18之间的传输的动力的方向和 相对幅值。在步骤114，显示发动机14和驱动轮18之间的功率流的方向和幅值。例如，显示 单元56可显示发动机图标60和驱动轮图标66之间的Pe2a指示器74(如图2所示)，以指 示在发动机14和驱动轮18之间传输的动力的方向和相对幅值。在步骤116，显示发动机图标60和电动机图标62之间的功率流的方向和幅值。例 如，显示单元56可显示发电机图标60和电动机图标62之间的Pe2m指示器72(如图2中所 示)，以指示在发动机14和电机装置(S卩，电动机26和/或发电机24)之间传输的动力的 方向和相对幅值。参照图11，流程图118示出了执行对应于电池16和电机装置之间的功率流的图9 中的步骤100和步骤94的方法的步骤。在步骤120，计算电池16和电动机26(Pb2m)之间的功率流。功率流Pb2m可被计算 为电池功率Pbatt与电动机和发电机功率损耗P1()SS和辅助载荷功率损耗Paux之和之间的差。在决定框122，确定功率流Pb2m的符号。VSC/PCM 40、显示单元56或二者的结合可 基于功率流Pb2m是否大于或等于零来确定功率流Pb2m的符号。如果功率流Pb2m小于零，进入 步骤124。相反，如果功率流Pb2m大于或等于零，则进入步骤126。在步骤124，产生显示信 号来显示动力从电动机图标62传递到电池图标64，幅值为Pb2m。在步骤126，产生显示信号 来显示动力从电池图标64传递到电动机图标62，幅值为Pb2m。VSC/PCM 40、显示单元56或 二者的结合可产生用于显示单元56的显示信号，以显示Pb2m指示器70。参照图12，流程图128示出了执行对应于电机装置(即，电动机26和/或发电机 24)和驱动轮18之间的功率流的的图9中的步骤102和步骤94的方法的步骤。在决定框130，确定齿轮档位选择是停车还是空转。如果齿轮档位选择既不是停 车也不是空转，则进入决定框132。相反，如果齿轮档位选择是停车或者空转，则进入步骤 138。在决定框132，确定动力系工作模式是否为负分配模式。如果工作模式未处于负分 配模式，则进入步骤134。然而，如果工作模式处于负分配模式，则进入步骤136。在步骤134、136和138，计算电机装置(即，电动机26和/或发电机24)和驱动轮 18之间的功率流(Pm2a)。步骤134将功率流Pm2a计算为电动机扭矩\。t和电动机速度《m。t 乘积。在步骤134，功率流Pm2a可被称为电动机机械功率。步骤136将功率流Pm2a计算为发 电机扭矩Tgm和发电机速度的乘积。在步骤136，功率流P-可被称为发电机机械功 率。步骤138确定或计算功率流P-为零或接近零。VSC/PCM 40、显示单元56或二者的结 合可执行步骤134、136和138。在决定框140，确定功率流Pm2a的符号。VSC/PCM 40、显示单元56或二者的结合可 基于功率流Pm2a是否大于或等于零来确定功率流Pm2a的符号。如果功率流Pm2a小于零，则进
12入步骤142。相反，如果功率流Pm2a大于等于零，则进入步骤144。在步骤142，产生显示信 号来显示从驱动轮图标66传递到电动机图标62的动力，幅值为Pm2a。在步骤144，产生显 示信号以显示从电动机图标62传递到驱动轮图标66的动力，幅值为Pm2a。VSC/PCM 40、显 示单元56或二者的结合可产生用于显示单元56的显示信号，以显示Pm2a指示器68。参照图13，流程图146示出了执行与发动机14和驱动轮18之间的功率流相应的 图9的步骤104和步骤94的方法的步骤。在决定框148，确定齿轮选择档位是否出于停车或空转。如果齿轮档位选择既不 是停车也不是控制，则进入步骤150。相反，如果齿轮档位选择是停车或空转，则进入步骤 152。在步骤150和152，计算发动机14和驱动轮18之间的功率流(Pe2a)。步骤150将 功率流Pe2a计算为环形齿轮扭矩(Wk》和环形齿轮速度(《m。tXk2)的乘积的负数，其 中，&和1^2是各自的齿轮比。步骤152将功率流Pe2a计算或确定为零或接近零。VSC/PCM 40、显示单元56或二者的结合可执行步骤150和152。在决定框154，确定功率流Pe2a的符号。VSC/PCM 40、显示单元56或二者的结合可 基于功率流是否大于或等于零来确定功率流的符号。如果功率流Pe2a小于零，则进 入步骤156。相反，如果功率流Pe2a大于或等于零，则进入步骤158。在步骤156，产生显示 信号以显示动力从驱动轮图标66传递到发动机图标60，幅值为Pe2a。在步骤158，产生显示 信号以显示动力从发动机图标60流传递到驱动轮图标66，幅值为Pe2a。VSC/PCM 40、显示 单元56或二者的结合可产生用于显示单元56的显示信号，以显示Pe2a指示器74。参照图14，流程图160示出了执行与发电机14和电机装置(S卩，电动机26和/或 发电机24)之间的功率流的图9的步骤106和步骤94的方法步骤。在决定框162，确定动力系工作模式是否处于负分配模式。如果工作模式未处于负 分配模式，则进入步骤164。然而，如果工作模式处于负分配模式，则进入步骤166。在步骤164和166，计算发动机14和电机装置之间的功率流(Pe2m)，以显发动机图 标60和电动机图标62之间的功率流。步骤164将功率流？⑶计算为发电机扭矩Tgen和发 电机速度《_的乘积。在步骤164，功率流Pe2m可被称为发电机机械功率。步骤166将功 率流计算为电动机扭矩Tm。t电动机速度《_的乘积。在步骤166，功率流可被称 为电动机机械功率。VSC/PCM 40、显示单元56或两者的结合可执行步骤164和166。在决定框168，确定功率流Pe2m的符号。VSC/PCM 40、显示单元56或两者的结合可 确定功率流是否小于零。如果功率流不小于零，则进入步骤170。相反，如果功率 流小于零，则进入步骤172。在步骤170，产生显示信号，以显示从电动机图标62传递到 发动机图标60的动力，幅值为Pe2m。在步骤172，产生显示信号以显示从发动机图标60传 递到电动机图标62，幅值为Pe2m。VSC/PCM 40、显示单元56或二者的结合可产生用于显示 单元56的显示信号，以显示Pe2m指示器72。虽然已经示出和描述了本发明的实施例，但是这些实施例并未示出和描述本发明 的所有可能的形式。更确切地讲，在说明书中使用的词汇是描述性的词汇，而不是限制，应 当理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可进行各种改变。本申请要求于2009年6月1日提交的第61/182，800号美国临时申请以及于2010 年3月22日提交的第12/728，842号美国申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用被包含于此。
权利要求
一种用于显示混合动力车辆中的组件图标及组件图标对之间的功率流的图形表示的系统，所述组件图标表示混合动力车辆的组件，所述组件包括发动机、电池、驱动轮以及具有电动机和发电机的电机装置，所述系统包括计算机可读存储介质；与所述计算机可读存储介质通信的至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为确定混合动力车辆的工作模式；信号处理器，被配置为处理动力系信号，以基于所述工作模式获得扭矩数据和速度数据，所述扭矩数据和速度数据表示所述电动机和所述发电机中的至少一个的相应的扭矩和速度；数据处理器，用于基于所述扭矩数据和速度数据计算所述电机装置与所述发动机和所述驱动轮中的至少一个之间的功率流的幅值和方向，其中，所述至少一个控制器控制所述显示单元显示所述组件图标和所述功率流的图形表示，所述图形表示位于所述组件图标中的至少一对组件图标之间，并表示所述功率流的幅值和方向。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述工作模式基于所述混合动力车辆是否在负分 配模式下运转。
3.如权利要求1所述的系统，其中，当所述混合动力车辆的工作模式指示第一模式时， 所述扭矩数据和速度数据表示所述电动机的相应的扭矩和速度，当所述混合动力车辆的工 作模式指示第二模式时，所述扭矩数据和速度数据表示所述发电机的相应的扭矩和速度。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述功率流在所述电机装置和所述发动机之间，当 所述混合动力车辆的工作模式指示第一模式时，所述控制器被配置为将该功率流的幅值计 算为电动机扭矩(Tnrot)和电动机速度(ωω(Λ)的乘积，当所述混合动力车辆的工作模式指 示第二模式时，所述控制器被配置为将该功率流的幅值计算为发电机扭矩(τ gen)和发电机 速度(《gJ的乘积。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述功率流在所述电机装置和所述驱动轮之间，当 所述混合动力车辆的工作模式指示第一模式时，所述控制器被配置为将该功率流的幅值计 算为发电机扭矩(Tgm)和发电机速度(ω_)的乘积，当所述混合动力车辆的工作模式指 示第二模式时，所述控制器被配置为将该功率流的幅值计算为电动机扭矩(Tm。t)和电动机 速度("m。t)的乘积。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为获得电池功率(Pbatt)、发动 机和发电机功率损耗(Pltjss)和辅助载荷功率损耗(paux)，并基于所述电池功率(Pbatt)、所述 电动机和发电机功率损耗(P1J和所述辅助载荷功率损耗(Paux)确定电池和电机装置之间 的功率流的幅值和方向，所述显示单元显示所述电池和所述电机装置之间的功率流的图形 表示，其中，所述电池和所述电机装置之间的功率流的图形表示在所述组件图标中的至少 一对组件图标之间，并表示所述电池和所述电机装置之间的功率流的幅值和方向。
全文摘要
提供了一种用于显示混合动力车辆中的功率流的系统，该系统用于确定混合动力车辆的工作模式、基于工作模式获得扭矩数据和速度数据，并显示组件图标以及功率流的图形表示。功率流的图形表示被显示于组件图标对之间。所述组件图标表示混合动力车辆中的组件，包括发动机、电池、驱动轮和电机装置。
文档编号G01L3/24GK101900618SQ20101018993
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年6月1日
发明者保罗·斯蒂芬·布赖恩, 赖安·斯卡夫, 迈克尔·莱曼, 邝明朗 申请人:福特全球技术公司