CN103144631B - 控制混合动力车辆的发动机的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制混合动力车辆的发动机的***和方法，其连续地检测混合动力车辆的发动机处于关闭状态时的输出需求功率，并且确定需求功率是否超过预设的发动机延迟点火功率。接着对需求功率是否超过预设的发动机非延迟点火功率作出决定；以及在需求功率超过发动机延迟点火功率后，当需求功率在第一设定时间内超过发动机非延迟点火功率时，起动发动机，由此可以提高根据本发明的混合动力车辆的燃料效率和输出效率。

Description

控制混合动力车辆的发动机的***和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年12月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0129699号的优先权和权益，其全部内容并入本文以作参考。
技术领域
本发明涉及控制混合动力车辆的发动机的***和方法，更具体地，本发明涉及一种通过控制发动机的点火点（ignition point）来控制混合动力车辆的发动机的方法，其可以提高车辆的输出效率和燃料效率。
背景技术
混合动力汽车由两种动力源，即通常是由电动机和发动机推进，而且在驾驶者所需的功率（即，基于加速器踏板的深度而确定）较低的范围内例如在低速下通常是由电动机驱动。另一方面，在高速下，在加速爬升等期间，当驾驶者需要大量功率时，发动机运转从而同时从发动机和电动机输出动力以驱动车辆。
车辆的能量效率根据驾驶期间发动机启动和关闭的点而变化。因此，通过有效地确定发动机启动点，可以提高车辆的燃料效率。
在一些混合动力车辆中，如图1所示，当取决于加速器踏板的驾驶者需求功率处于低范围时，仅利用电动机通过电动汽车（EV）模式来驱动车辆，而当驾驶者需求功率变大并且超过某个基准值P2时，发动机运转从而以发动机和电动机同时运转的混合动力模式驱动车辆。当驾驶者需求功率降低到某个滞后值（hysteresis）P1以下时，发动机关闭，车辆以EV模式驱动。
如图1所示，在驾驶者频繁地踩踏加速器踏板的时停时走驾驶期间，比如城市驾驶期间，发动机起动/关闭频繁地进行。需要几秒钟来启动发动机，以便平稳地将发动机动力传递到传动***以驱动车辆，当发动机在这个点关闭时，发动机动力不会向输出轴提供扭矩。因此，如果在城市中驾驶时发动机没有高效并有效地启动和关闭，启动和停止发动机所需的能源量会致使燃料效率低。
而且，在发动机起动后，即使驾驶者立即将他的或她的脚从加速器移开，为了准备再加速并出于驾驶性能的缘故，点火装置仍然开启并且发动机会怠速数秒钟，于是在大多数情况下必然会消耗燃料，导致燃料效率降低。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种控制混合动力车辆发动机的***和方法，其可以通过防止消耗燃料和浪费电能不必要地开启/关闭发动机来提高车辆的燃料效率，其可以减少产生的有毒烟尘量，而且可以提高车辆的输出效率。
本发明的示例性实施方式提供一种用于控制混合动力车辆的发动机的***和方法。在示例性实施方式中，用于控制混合动力车辆的发动机的方法包括：（a）在车辆发动机处于关闭状态时连续地检测输出的需求功率，并确定需求功率是否超过预设的发动机延迟点火功率；（b）确定需求功率是否超过预设的发动机非延迟点火功率；以及（c）在需求功率超过发动机延迟点火功率之后，当需求功率在第一设定时间内超过发动机非延迟点火功率时起动发动机。
在本发明的某些实施方式中，当需求功率大于发动机延迟点火功率并且小于发动机非延迟点火功率时，可以在第一设定时间过去之后起动发动机。
所述控制混合动力车辆的发动机的***和方法还可包括步骤（d），在第一设定时间过去后的某点，计算一段时间内的需求功率变化量（斜率），并且利用计算的需求功率变化量来确定是否起动发动机。当需求功率变化量大于0时，可以起动发动机。当需求功率变化量等于0时，可以在第二设定时间过去后起动发动机。当需求功率变化量小于0时，可以使发动机的点火装置保持关闭。
在第一设定时间之后，当需求功率在第二设定时间过去之前增加并超过发动机非延迟点火功率时，可以起动发动机。在第一设定时间过去之后并在第二设定时间过去之前，当需求功率变化量变得小于0时，第二设定时间可以重设为0。在第二设定时间重设为0后，当需求功率变得小于发动机延迟点火功率时，第一设定时间和第二设定时间可以被重设为0。在第二设定时间重设为0后，当需求功率超过发动机延迟点火功率时，可以重复步骤（d）。
控制混合动力车辆的发动机的方法还可包括（e），在发动机起动后，当需求功率超过预设的发动机关闭功率时，保持发动机开启，并且在发动机起动之后，当需求功率小于预设的发动机关闭功率时，关闭发动机。
根据本发明的控制混合动力车辆发动机的方法，通过根据需求功率量灵活控制发动机点火时间，可以防止由于发动机不必要地起动/关闭而引起燃料消耗和电能浪费，而且可以提高车辆的燃料效率。此外，根据本发明，可以防止发动机不必要地起动/关闭而减少生成的有毒气体量，还可提高车辆的输出效率。
附图说明
图1是图解根据相关混合动力车辆的发动机控制的图。
图2是图解应用于本发明的混合动力***的示例性实施方式的图。
图3是根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车辆发动机的方法的流程图。
图4是根据本发明示例性实施方式的发动机控制方法的图。
图5是根据本发明另一个示例性实施方式的发动机控制方法的图。
图6是比较本发明和相关技术的控制图的图。
图7是实际应用和测试本发明的发动机控制方法的图。
<符号描述>
P1:发动机关闭功率
P2:发动机延迟点火功率
P3:发动机非延迟点火功率
T1:第一设定时间
T2:第二设定时间
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的示例性实施方式。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、***式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
而且，本发明的由控制单元执行的控制逻辑可以体现为含有可被处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机***中，以便，例如通过远程信息处理（telematics）服务器或控制器局域网（CAN）以分布式模式存储和执行计算机可读介质。
尽管以下示例性实施方式被描述为利用多个单元来完成上述过程，但应当理解，也可以通过单个控制器或者单元来完成下面的过程。
图2是示意性地示出应用于根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车辆发动机的方法的混合动力***的图。为了描述方便，图2的混合动力***已经作为示例性实施方式予以说明。因此，根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车辆发动机的方法不仅可以应用于图2的混合动力***，而且可以应用于所有其他的混合动力***。
如图2所示，应用本发明的混合动力***可以包括驾驶需求检测单元10和发动机控制单元（ECU）20、电池40、电池管理***（BMS）50、混合动力控制单元（HCU）60、电动机控制单元（MCU）70、电动机80、发动机90、变速器100、以及驱动轮110。
驾驶需求检测单元10可以配置为检测从驾驶者接收的车辆驾驶需求（例如，车辆需求功率），并检测起动和加速器位置传感器（APS）信号、制动踏板信号、用变速杆选择的变速信息（P/R/N/D/E/L）等，并输出与其对应的信息。在下文中，主要就APS描述需求功率。
ECU 20可以配置为根据来自驾驶需求检测单元10的驾驶需求（需求功率）信号、冷却剂温度、以及发动机扭矩和其他发动机状态信息来控制发动机90的整体运转。
电池40在混合动力模式对电动机80提供电压，并在停止期间和充电期间恢复并存储再生制动能。BMS 50整体地检测与电池40的电压、电流、温度等相关的信息，以管理和控制电池40的充电状态（SOC），并且根据电动机80的输出扭矩来控制供应的电流量。
HCU 60可以是控制混合动力车辆的整体运转的优先控制器，为各个设备将控制器连接到网络，并在其之间提供和接收信息，进行协作控制，以控制发动机90及电动机80的输出扭矩，并在操作车辆时控制目标变速比。这种混合动力***对于本领域的普通技术人员来说是广为人知的，因此，将不对每个元件提供详细描述。
图3是根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车辆发动机的方法的流程图，图4和图5是图示随着时间推移的发动机的需求功率变化的图。参考图3和图4，当在电动汽车（EV）模式中发动机90的点火装置处于关闭状态时，在步骤S1，车辆ECU 20或者HCU 60连续地检测车辆的输出需求功率，并且在步骤S10中确定需求功率是否超过预设的发动机延迟点火功率P2。
在一个或多个实施方式中，可以基于驾驶者压下加速器踏板的程度，通过由驾驶需求检测单元10检测到的感应APS信号来确定发动机的需求功率。而且，当需求功率超过发动机延迟点火功率P2时，如图3所示，在步骤S11中开始第一时间计数。
同时，在步骤S20中，车辆ECU 20或者HCU 60可以确定需求功率是否超过预设的发动机非延迟点火功率P3。如图4和图5所示，发动机非延迟点火功率P3被设置为大于发动机延迟点火功率P2的值。而且，发动机关闭功率P1被设置为小于发动机延迟点火功率P2的值。
相关技术仅仅基于发动机非延迟点火功率P3和发动机关闭功率P1，而本发明对其补充了发动机延迟点火功率P2。
在步骤S30中，在超过发动机延迟点火功率P2后，当需求功率在第一设定时间内超过发动机非延迟点火功率P3时，车辆ECU 20或HCU 60可以立即起动发动机。即，图4的需求功率线L上的点F2与这个动作相对应（时间点）。点F2处的需求功率变得大于发动机延迟点火功率P2和发动机非延迟点火功率P3，并且在这个点F2，发动机90立即起动，使得RPM等于E2。当需求功率大于发动机延迟点火功率P2并小于发动机非延迟点火功率P3时，在步骤S21中车辆ECU 20或者HCU 60确定计数的第一时间是否超过第一设定时间T1。
在一个或多个实施方式中，当计数的第一时间超过第一设定时间T1时，车辆ECU 20或者HCU 60立即起动发动机90。图4示出的点F1与这种情况相对应。也就是说，根据本发明的示例性实施方式，当需求功率仅仅超过发动机延迟点火功率P2时，发动机90并不立即起动，而是经过预先确定的第一设定时间T1的延迟之后再起动发动机90。因此，为了防止频繁地起动/关闭发动机90并提高车辆的燃料效率，并入（absorb）了驾驶者需求功率的峰值。
而且，在另一个或多个其他实施方式中，在如图3所示的步骤S21后，在步骤S40和S41中，车辆ECU 20或者HCU 60可以考虑需求功率的变化。这就是说，在第一设定时间过去后，车辆ECU 20或者HCU60计算需求功率随着时间的变化量（图4中需求功率的斜率），并且在步骤S40中使用变化量来确定是否起动发动机90。需求功率变化量是需求功率随着时间变化的曲线，并且是加速器踏板斜度的变化量，即APS值的变化量。
当在步骤S41中确定需求功率变化量即需求功率的斜率具有大于0的值时，需求功率处于增加的状态，在此情况下，车辆ECU 20或者HCU 60立即起动发动机90。这就是图5中的第一种情形，在此情形下点K1处的斜率是正值，且立即起动发动机90，使得发动机90的RPM等于M1。
另一方面，当在步骤S42中确定需求功率变化量即图4中需求功率L的斜率的值为0或者具有小于0的值时，发动机90并不立即起动。在这种情况下，在步骤S43中，车辆ECU 20或者HCU 60第二次计数并确定这两种情况。
当需求功率变化量（斜率）是0时，需求功率量保持相同，从而在步骤S44中，当计数的第二时间达到第二设定时间T2时，车辆ECU20或者HCU 60起动发动机90。这就是图5中示出的情形中的第二种情形，如图5所示，经过第二设定时间T2的延迟后，在点K2起动发动机90。因此，发动机90的RPM出现在点M2。
此外，当需求功率变化数量（斜率）小于0时，这表明需求功率量在减少，在此情况下，在步骤S45中车辆ECU 20或者HCU 60将计数的第二时间重设到0。
这可以是在图5中示出的第三种情形。对于第三种情形，在第一设定时间T1已经过去的点K1，斜率具有负值，而且在步骤S45中第二时间计数被重设为0。因此，即使第二设定时间T2过去，在点M3处发动机90也不起动。
如图3所示，在第二设定时间被重设为0后，车辆ECU 20或者HCU 60在步骤S46中确定需求功率是否下降到发动机延迟点火功率P2以下。当确定需求功率下降到发动机延迟点火功率P2以下时，第一设定时间和第二设定时间都重设为0，并且在步骤S47重复步骤S10。当在步骤S48中确定需求功率超过发动机延迟点火功率P2时，重复步骤S40并确定需求功率变化量是否具有正值。
通过步骤S46确定图5中的第三种情形是需求功率小于发动机延迟点火功率P2的情形，并进行步骤S47。在于步骤S30、S41、或者S44中起动发动机90之后，车辆ECU 20或者HCU 60在步骤S50中确定需求功率是否超过预设的发动机关闭功率P1。当车辆ECU 20或者HCU 60确定需求功率超过预设的发动机关闭功率P1时，发动机90保持开启，并且当需求功率下降到发动机关闭功率P1以下时，发动机90在步骤S50中关闭。
按照上述的根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车辆发动机的***和方法，当需求功率超过P3时，立即起动发动机以便通过在高功率下运转发动机，而没有延迟地提供所需的输出水平。
此外，参考图6，当驾驶者的需求功率在P2和P3之间时，经过预定时间T1的延迟之后，发动机起动，从而可以防止相关技术中的不必要的发动机起动/关闭，并可以提高车辆的燃料效率。当驾驶者需求功率在P2和P3之间时，为了更加准确地减少不必要的发动机起动/关闭次数，根据需求功率变化量，进行进一步分段以控制发动机点火。即，如图7所示，当需求功率在P2和P3之间时，在预定时间的延迟后，确定需求功率变化量（斜率）以在斜率具有负值时防止不必要的发动机点火开启，从而提高车辆的燃料效率。
尽管已经联系目前认为是实用的示例性实施方式对本发明进行说明，但应是应当理解，本发明并不限于所公开的实施方式，相反，其意在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等价布置。

Claims (20)

1.一种控制混合动力车辆的发动机的方法，所述方法包括：
(a)通过发动机控制单元和混合动力控制单元中的至少一个，连续地检测所述车辆的发动机处于关闭状态时的输出需求功率，并确定所述需求功率是否超过预设的发动机延迟点火功率；
(b)通过发动机控制单元和混合动力控制单元中的至少一个，确定所述需求功率是否超过预设的发动机非延迟点火功率；以及
(c)在所述需求功率超过所述发动机延迟点火功率之后，当所述需求功率在第一设定时间内超过所述发动机非延迟点火功率时，通过发动机控制单元和混合动力控制单元中的至少一个起动所述发动机，
其中所述发动机非延迟点火功率被设置为大于所述发动机延迟点火功率的值。
2.根据权利要求1所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
当所述需求功率大于所述发动机延迟点火功率并且小于所述发动机非延迟点火功率时，在所述第一设定时间过去之后起动所述发动机。
3.根据权利要求2所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，还包括：
(d)在所述第一设定时间过去后的一点，通过发动机控制单元和混合动力控制单元中的至少一个计算随着时间推移的需求功率变化量，并且利用所计算的需求功率变化量来确定是否起动所述发动机。
4.根据权利要求3所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
当所述需求功率变化量大于0时，起动所述发动机。
5.根据权利要求3所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
当所述需求功率变化量是0时，在第二设定时间过去之后起动所述发动机。
6.根据权利要求3所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
当所述需求功率变化量小于0时，将所述发动机的点火装置保持关闭。
7.根据权利要求5所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
在所述第一设定时间之后，当所述需求功率增加并且在所述第二设定时间过去之前超过所述发动机非延迟点火功率时，起动所述发动机。
8.根据权利要求5所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
在所述第一设定时间过去之后并在所述第二设定时间过去之前，当所述需求功率变化量变得小于0时，将所述第二设定时间重设为0。
9.根据权利要求8所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
在所述第二设定时间重设为0后，当所述需求功率变得小于所述发动机延迟点火功率时，将所述第一设定时间和所述第二设定时间重设为0。
10.根据权利要求8所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，其中：
在所述第二设定时间重设为0后，当所述需求功率超过所述发动机延迟点火功率时，重复步骤(d)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的控制混合动力车辆的发动机的方法，还包括：
(e)在起动所述发动机后，当所述需求功率超过预设的发动机关闭功率时，保持所述发动机开启，并且在起动所述发动机后，当所述需求功率小于所述预设的发动机关闭功率时，关闭所述发动机。
12.一种用于控制混合动力车辆的发动机的***，所述***包括：
通过连续地检测车辆发动机处于关闭状态时的输出需求功率来连续地确定所述需求功率是否超过预设的发动机非延迟点火功率，并确定所述需求功率是否超过预设的发动机延迟点火功率的单元；以及
在所述需求功率超过所述发动机延迟点火功率之后，当所述需求功率在第一设定时间内超过所述发动机非延迟点火功率时起动所述发动机的单元；
其中所述发动机非延迟点火功率被设置为大于所述发动机延迟点火功率的值。
13.根据权利要求12所述的***，其中：
当所述需求功率大于所述发动机延迟点火功率并且小于所述发动机非延迟点火功率时，在所述第一设定时间过去之后起动所述发动机。
14.根据权利要求13所述的***，还包括：
在所述第一设定时间过去后的一点，计算随着时间推移的需求功率变化量，并且利用所计算的需求功率变化量来确定是否起动所述发动机的单元。
15.根据权利要求14所述的***，其中：
当所述需求功率变化量大于0时，起动所述发动机。
16.根据权利要求14所述的***，其中：
当所述需求功率变化量是0时，在第二设定时间过去之后起动所述发动机。
17.根据权利要求14所述的***，其中：
当所述需求功率变化量小于0时，将所述发动机的点火装置保持关闭。
18.根据权利要求16所述的***，其中：
在所述第一设定时间之后，当所述需求功率增加并且在所述第二设定时间过去之前超过所述发动机非延迟点火功率时，起动所述发动机。
19.根据权利要求16所述的***，其中：
在所述第一设定时间过去之后并在所述第二设定时间过去之前，当所述需求功率变化量变得小于0时，将所述第二设定时间重设为0。
20.根据权利要求19所述的***，其中：
在所述第二设定时间重设为0之后，当所述需求功率变得小于所述发动机延迟点火功率时，将所述第一设定时间和所述第二设定时间重设为0。
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