CN102384256A - 用于混合动力车辆的换档控制***和换档控制方法 - Google Patents

用于混合动力车辆的换档控制***和换档控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力车辆的换档控制***和换档控制方法，其中，具有发动机和电动机来作为动力源的混合动力车辆换档控制***可以包括：驾驶状况检测器，所述驾驶状况检测器检测在电动车辆中是否出现强迫降档换档请求；以及混合动力控制单元，当可以检测到强迫降档换档请求并且发动机可以工作的时候，所述混合动力控制单元通过连接发动机离合器而将驾驶模式从所述电动车辆改变至混合动力电动车辆模式，并执行强迫降档换档。

Description

用于混合动力车辆的换档控制***和换档控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年8月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0085146的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆。更具体而言，本发明涉及用于混合动力车辆的换档控制***和换档控制方法，其在EV模式中根据发动机的操作而提供了主动的强迫降档换档(kick-down shift)。
背景技术
因为对于燃料效率增加以及废气控制加强的需求，已经对生态友好型车辆进行了研究。混合动力车辆就是一种这样的生态友好型车辆，并且吸引了公众的注意。
混合动力车辆使用发动机和电动机作为动力源，并且通过选择性地使用发动机和电动机作为动力源而提高了能量效率并且减少了废气。为了使得成本和扭矩损失最小化，在混合动力车辆中，由流体操作的发动机离合器--而不是扭矩变换器--安装在发动机和电动机之间。
安装在混合动力车辆中的发动机离合器根据驾驶状况使得发动机和电动机连接或者脱离连接，从而使得传递至变速器的扭矩得到优化。
混合动力车辆的驾驶模式分为发动机模式、EV(Electric Vehicle，电动车辆)模式以及HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合动力电动车辆)模式，在发动机模式中由发动机驱动，在EV模式中由电动机驱动，在HEV模式中由发动机和电动机同时驱动。
因而，如何对发动机和电动机的动力源进行协调导致了燃料效率的提高。
在常规技术中，在EV模式中为了迅速加速而出现的强迫降档换档请求的时候，在电动机的操作过程中混合动力控制单元(HCU)执行强迫降档换档。
然而，如图4中所示，由于电动机的旋转速度增加得越多，扭矩也就减小得越多，因此即使通过强迫降档换档而使齿数比增大，也不能实现充分的加速。
也就是说，电动机旋转速度由于强迫降档换档而增大，但是加速度可能会变差并且可能会发生不同步加速。
在常规技术中，为了解决上述问题，如图5中所示，在EV模式中请求从i档到i-n档的强迫降档换档的时候，禁止进行强迫降档换档，并且使用ISG(Idle Stop and Go，怠速停止并起动)来启动发动机。
在发动机启动完成之后，发动机离合器被接合，从发动机动力传输的时刻起执行HEV模式的强迫降档换档。
然而，上述方法也会产生过度的加速死区时间，该时间从需要强迫降档换档的时刻开始，直到发动机启动并且发动机离合器完全接合的时刻，也就是说，真实动力传递被过分延迟。
因此，常规方法不能改进混合动力车辆的EV模式中的强迫降档换档的加速响应。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于混合动力车辆的换档控制***和换档控制方法，其在EV模式中根据发动机的工作而提供主动的强迫降档换档。
在本发明的一个方面当中，该用于混合动力车辆的换档控制***包括作为动力源的发动机和电动机，所述***可以包括：驾驶状况检测器，所述驾驶状况检测器检测在EV(电动车辆)中是否出现强迫降档换档请求；混合动力控制单元，当可以检测到强迫降档换档请求并且发动机可以工作的时候，所述混合动力控制单元通过连接发动机离合器而将驾驶模式从所述EV(电动车辆)改变至HEV(混合动力电动车辆)模式，并执行强迫降档换档。
当可以检测到所述强迫降档换档请求并且发动机可能并未工作的时候，所述混合动力控制单元在EV模式中执行该强迫降档换档。
所述混合动力控制单元延迟所述强迫降档换档，直到发动机离合器的连接可以完成为止。
在本发明的另一方面当中，该用于混合动力车辆的换档控制方法，可以包括：在EV(电动车辆)模式中检测是否出现强迫降档换档请求；在可以检测到强迫降档换档请求的时候，确定发动机是否可以工作；当所述发动机并未工作的时候，在EV模式中执行该强迫降档换档；当发动机在工作的时候，延迟该强迫降档换档，并通过连接发动机离合器而将驾驶模式从EV模式改变为HEV(混合动力电动车辆)模式；并且当可以完成了将驾驶模式从所述EV模式改变到HEV模式的时候，执行所述强迫降档换档，其中所述混合动力车辆可以包括：作为动力源的所述发动机和电动机；驾驶状况检测器，该驾驶状况检测器检测是否出现强迫降档换档请求；以及混合动力控制单元，该混合动力控制单元通过连接所述发动机离合器而选择性地将驾驶模式从EV模式改变成HEV模式。
根据本发明示例性实施例的用于混合动力车辆的换档控制***和换挡控制方法可以对加速死区时间最小化。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是显示了根据本发明的示例性实施方案的用于混合动力车辆的换档控制***的示意图。
图2是根据本发明的示例性实施方案的用于混合动力车辆的换档控制方法的流程图。
图3是显示了根据本发明的示例性实施方案的用于混合动力车辆的换档控制方法的曲线图。
图4是显示了混合动力车辆的电动机扭矩特征的曲线图。
图5是显示了根据常规技术的用于混合动力车辆的换档控制方法的曲线图。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。
在这些图形中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记表示本发明的相同或等效的部分。
具体实施方式
接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。
在下文中将会参考附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。
图1是显示了根据本发明的示例性实施方案的用于混合动力车辆的换档控制***的示意图。
参考图1，根据本发明的示例性实施方案的用于混合动力车辆的换档控制***包括驾驶状况检测器101、ECU(发动机控制单元：102)、HCU(混合动力控制单元：103)、CCU(离合器控制单元：104)、PCU(动力控制单元：105)、电池106、BMS(电池管理***：107)、发动机200、发动机离合器250、电动机300以及变速器400。
驾驶状况检测器101检测减速请求、加速请求或强迫降档换档的信息，并将信息传递至HCU 103。
驾驶状况检测器101包括检测制动踏板操作的制动踏板传感器以及检测加速踏板操作的APS(加速踏板传感器)。
ECU 102通过网络连接至HCU 103，并且与HCU 103配合以对发动机200的工作进行控制。
最上级的控制器HCU 103通过控制借助网络连接到其上的下级控制器而对混合动力车辆的所有操作进行控制，并且对下级控制器的信息进行收集和分析。
当驾驶状况检测器101在EV模式中检测到强迫降档换档请求的时候，HCU103检测发动机300是否工作，并且HCU103根据发动机300是否工作而主动地控制强迫降档换档，从而可以实现优化的加速响应。
如果在EV模式中发生强迫降档换档请求并且发动机200不工作的情况下，HCU103在EV模式中执行强迫降档换档。
如果在EV模式中发生强迫降档换档请求并且发动机200工作的情况下，例如，发动机200在进行怠速充电等，则HCU103禁止强迫降档换档，并通过CCU104连接发动机离合器250，将驾驶模式从EV模式改变到HEV模式，并接着通过CCU104执行强迫降档换档，以在完成了将驾驶模式改变至HEV模式之后提供优化的加速响应。
当在EV模式中发生强迫降档换档请求并且发动机200工作的时候，HCU103禁止强迫降档换档并将发动机离合器250进行接合，以获得第一加速响应，在强迫降档换档之后可以获得次级加速响应，从而DEAD ZONE死区可以最小化，该死区是从需要强迫降档换档的时刻开始一直到真正加速开始的时刻为止。
CCU104根据HCU20的控制来控制安装在变速器400当中的致动器从而将换档控制到目标换档速度、通过控制供应至发动机离合器250的液压来对发动机离合器250进行接合或脱离接合、并控制发动机200的动力输送。
PCU 105包括电动机控制单元(MCU)、具有多个电开关元件的逆变器以及保护电路。PCU 105根据从HCU 104传递的控制信号将供给自电池106的DC电压转换为3相AC电压，并且驱动电动机300。
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、MOSFET、晶体管能够用作电开关元件。
设置于PCU 105的保护电路监测电流流动。如果过电流流动或者过电压施加至PCU 107和电池108，保护电路使得电池脱离连接，以保护混合动力车辆中的所有***以及乘客。
电池106在HEV模式中将电压供给至辅助发动机200的输出的电动机300，并且通过在电动机300中产生的电压而进行再充电。
电池106在EV模式中将动力供给至电动机300，并且通过再生制动而再充电。
BMS 107检测关于电池106的电压、电流以及温度的信息，控制充电状态(SOC)、再充电电流以及放电电流。
发动机200由ECU 102的控制进行控制，以在最优状况下驱动。
ISG 210根据车辆的驾驶状况对发动机200进行怠速停止或启动。
发动机离合器250布置在发动机200和电动机300之间，并且通过CCU 104的控制而根据驱动模式(即，发动机模式、混合动力模式以及电动模式)来使得发动机200和电动机300连接或者脱离连接。
电动机300根据PCU 105的控制由3相AC电压驱动以辅助发动机200的输出扭矩，并且在发动机200的输出过大或者车辆制动的情况下作为发电机进行操作。
变速器400根据CCU 104的控制对换档速度(或速度比)进行调节，并且通过根据驱动模式选择性地将发动机200和电动机300的扭矩加在一起而将输出扭矩传递至驱动轮以使得车辆运转。
常规的自动变速器或者CVT可以用作变速器400。
根据本示例性实施方案的混合动力车辆的操作与常规混合动力车辆相同或者相似，因此省略具体描述。
在本说明书中将具体描述EV模式中的强迫降档换档。
图2是显示了根据本发明的示例性实施方案的用于混合动力车辆的换档控制方法的流程图。
驾驶状况检测器101在EV模式中检测驾驶信息，并且将信息传递至HCU 103，最上级的控制器S101。
HCU 103对来自驾驶状况检测器101的信息进行分析，并且确定是否出现强迫降档换档请求S102。
如果在步骤S102中确定没有出现强迫降档换档请求，则返回至步骤S101，如果在步骤S102中确定出现强迫降档换档请求，则HCU103分析来自ECU102的关于发动机200的信息，并确定发动机200在工作，例如，在进行怠速充电等等的工作S103。
在步骤103当中，确定了发动机200不在工作，亦即发动机停止，则HCU103在EV模式中执行强迫降档换档S104，并在当换档条件满足的时候停止强迫降档换档S105。
在步骤S103当中，如果在EV模式中发生强迫降档换档请求，并且发动机200在进行例如怠速充电等等的操作，则HCU103禁止强迫降档换档S106、控制CCU104来接合发动机离合器250、并将驾驶模式从EV模式改变至HEV模式S107。
HCU确定已经完成了将驾驶模式从EV模式改变至HEV模式S108，接着通过CCU104执行强迫降档换档，以在完成了将驾驶模式改变至HEV模式之后供应优化的加速响应S109和S110。
如图3所示，当根据APS的快速变化而在EV模式中进行了从i档到i-n档的强迫降档换档请求、并且发动机200在工作的时候，对强迫降档换档进行禁止并且将发动机离合器250进行接合，以获得第一加速响应，在强迫降档换档之后可以获得次级加速响应，从而DEADZONE死区可以最小化，该死区是从需要强迫降档换档的时刻开始一直到真正加速开始的时刻为止。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种用于混合动力车辆的换档控制***，其包括作为动力源的发动机和电动机，所述***包括：
驾驶状况检测器，所述驾驶状况检测器检测在电动车辆中是否出现强迫降档换档请求；以及
混合动力控制单元，当检测到强迫降档换档请求并且发动机在工作的时候，所述混合动力控制单元通过连接发动机离合器而将驾驶模式从所述电动车辆模式改变至混合动力电动车辆模式，并执行强迫降档换档。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的换挡控制***，其中当检测到所述强迫降档换档请求并且发动机并未工作的时候，所述混合动力控制单元在电动车辆模式中执行该强迫降档换档。
3.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的换档控制***，其中所述混合动力控制单元延迟所述强迫降档换档，直到发动机离合器的连接完成为止。
4.一种用于混合动力车辆的换档控制方法，包括：
检测在电动车辆模式中是否出现强迫降档换档请求；
在检测到强迫降档换档请求的时候，确定发动机是否在工作；
当所述发动机并未工作的时候，在电动车辆模式中执行该强迫降档换档；
当发动机在工作的时候，延迟该强迫降档换档，并通过连接发动机离合器而将驾驶模式从电动车辆模式改变为混合动力电动车辆模式；并且
当完成了将驾驶模式从所述电动车辆模式改变到混合动力电动车辆模式的时候，执行所述强迫降档换档。
5.根据权利要求4所述的用于混合动力车辆的换档控制方法，其中所述混合动力车辆包括：
作为动力源的所述发动机和电动机；
驾驶状况检测器，该驾驶状况检测器检测是否出现强迫降档换档请求；以及
混合动力控制单元，该混合动力控制单元通过连接所述发动机离合器而选择性地将驾驶模式从电动车辆模式改变成混合动力电动车辆模式。
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