CN104859639A - 用于控制混合动力车辆的方法和*** - Google Patents

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Abstract

一种方法，可用于控制混合动力车辆并包括以下步骤：(a)经由控制模块接收输入；(b)经由控制模块、至少部分地基于车辆速度和输出扭矩请求来确定混合动力车辆是否正行进在高速路上；(c)如果混合动力车辆正行进在高速路上，则经由控制模块命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式；和(d)经由控制模块命令混合动力系经由电马达-发电机使用来自能量存储装置的能量，以维持大致恒定的目标电量状态放电率。

Description

用于控制混合动力车辆的方法和***
技术领域
本公开涉及一种用于控制混合动力系的方法和***。
背景技术
混合动力车辆包括混合动力系，混合动力系包括变速器、内燃发动机、燃料源、至少一个电马达-发电机、和能量存储装置。相应地，混合动力车辆可由内燃发动机、电马达-发电机、或两者推进。
发明内容
控制混合动力车辆以最小化燃料消耗是有用的。为此，可使用本公开中描述的方法控制混合动力车辆。在实施例中，该方法包括以下步骤：(a)经由控制模块接收输入；(b)经由控制模块、至少部分地基于车辆速度和输出扭矩请求来确定混合动力车辆是否正行进在高速路上；(c)在接收输入后，如果混合动力车辆正行进在高速路上，则经由控制模块命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式；和(d)在混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式之后，经由控制模块命令混合动力系经由电马达-发电机使用来自能量存储装置的能量，以维持大致恒定的电量状态放电率。所述目标SOC放电率是当混合动力系以混用模式操作时能量存储装置的SOC随时间或距离下降的速率。在混用模式中，混合动力系使用来自内燃发动机以及电马达-发电机的动力来推进混合动力车辆，而在电荷耗用模式中，混合动力系仅使用来自能量存储装置的能量来推进混合动力车辆。
在实施例中，控制混合动力车辆的方法包括以下步骤：(a)经由控制模块比较能量存储装置的当前电量状态(SOC)与最小SOC阈值，以确定当前SOC是否大于最小SOC阈值；(b)经由控制模块接收行程距离数据，其中，所述行程距离数据包括期望行程的行程距离；(c)仅当能量存储装置的当前SOC大于最小SOC阈值时，经由控制模块命令混合动力系以混用模式操作；和(d)经由控制模块命令混合动力系使用来自能量存储装置的能量，以维持大致恒定的目标SOC放电率。所述目标SOC放电率是当混合动力系以混用模式操作时能量存储装置的当前SOC随时间下降的速率。进一步地，目标SOC放电率至少部分地基于行程距离。
本公开还涉及一种用于控制混合动力车辆的***。在实施例中，该***包括混合动力系。混合动力车辆包括能量存储装置、燃料源、流体地联接至燃料源的内燃发动机、和电连接至能量存储装置的电马达-发电机。***还包括具体被编程为执行上述任意方法中的的指令的控制模块。可设想，控制模块可被具体被编程为执行用于上述两个方法的指令。
根据本发明的一个实施例，用于控制混合动力车辆的***包括混合动力系和控制模块，混合动力系包括：能量存储装置；燃料源；流体地联接至燃料源的内燃发动机；和电连接至能量存储装置的电马达-发电机。控制模块被编程为：接收输入；至少部分地基于车辆速度和输出扭矩请求而确定混合动力车辆是否正行进在高速路上；如果混合动力车辆正行进在高速路上，则命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式，其中，在混用模式中，混合动力系使用来自内燃发动机以及电马达-发电机的动力来推进混合动力车辆，在电荷耗用模式中，混合动力系仅使用来自能量存储装置的能量推进混合动力车辆；以及在混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式之后，命令混合动力系经由电马达-发电机使用来自能量存储装置的动力，以维持大致恒定的目标电量状态放电率，其中，所述目标SOC放电率是当混合动力系以混用模式操作时能量存储装置的SOC随时间下降的速率。
优选地，仅当混合动力系以电荷耗用模式操作时，控制模块命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式。
优选地，目标SOC放电率至少部分地基于混合动力车辆将要行进的预期距离。
优选地，所述输入是第一输入，且控制模块被编程为接收第二输入，且在接收到第二输入时，命令混合动力系从混用模式切换至电荷保持模式和电荷耗用模式中的至少一种。
优选地，控制模块被编程为，当能量存储装置的SOC达到最小SOC阈值时，命令混合动力系从混用模式切换至电荷保持模式。
根据本发明的另一实施例，提供一种控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括混合动力系，所述混合动力系包括能量存储装置、燃料源、流体地联接至燃料源的内燃发动机、和电连接至能量存储装置的电马达-发电机，所该方法包括：经由控制模块比较能量存储装置的当前电量状态(SOC)与最小SOC阈值，以确定当前SOC是否大于最小SOC阈值；经由控制模块接收行程距离数据，其中，所述行程距离数据包括期望行程的行程距离；仅当能量存储装置的当前SOC大于最小SOC阈值时，经由控制模块命令混合动力系以混用模式操作，其中，在混用模式中，混合动力系使用来自内燃发动机以及电马达-发电机的动力来推进混合动力车辆；以及经由控制模块命令混合动力系使用来自能量存储装置的能量，以维持大致恒定的目标SOC放电率，所述目标SOC放电率是当混合动力系以混用模式操作时能量存储装置的当前SOC随时间下降的速率，其中，目标SOC放电率至少部分地基于行程距离。
优选地，接收行程距离数据包括从导航***接收行程距离数据。
优选地，接收行程距离数据包括从接口接收行程距离数据。
优选地，方法还包括，当能量存储装置的当前SOC等于或小于最小SOC阈值时，经由控制模块命令混合动力系从混用模式切换至电荷保持模式。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是混合动力车辆的示意图；
图2是示出用于控制混合动力车辆的方法的流程图；
图3是示出根据本发明的另一实施例的用于控制混合动力车辆的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的元件在全文中用相同的记号指出，图1示意性地示出混合动力车辆10，诸如插电式混合动力电动车辆(PHEV)或增程式电动车辆(EREV)。在所描述的实施例中，混合动力车辆10包括车辆本体12和操作地联接至车辆本体12的多个轮子14。每一个轮子14联接到轮胎16。混合动力车辆10进一步包括混合动力系29。混合动力系29包括操作地联接至至少一个轮子14的内燃发动机18。混合动力车辆10进一步包括燃料源19，诸如燃料箱，其与内燃发动机18流体连通。导管21将燃料源19流体地联接至内燃发动机18。内燃发动机18因此流体地联接至燃料源19。燃料源19容纳燃料，诸如汽油，且可因此将燃料经由导管21供应至内燃发动机18。在操作中，内燃发动机18可燃烧由燃料源19供应的燃料，以产生扭矩。由内燃发动机18产生的扭矩可被传递至轮子14，以推进混合动力车辆10。
混合动力系29还包括至少一个电马达-发电机20和电联接至电马达-发电机20的能量存储装置22。能量存储装置22可以是电池、电池组、燃料电池、或其组合，且可将电能供应至电马达-发电机20。除了电连接至能量存储装置22之外，电马达-发电机20还操作地联接至内燃发动机18，且可因此从内燃发动机18接收机械能(例如，扭矩)。电马达-发电机20还操作地联接至至少一个轮子14，且可因此用于驱动轮子14。
电马达-发电机20可以以马达模式和发电模式操作。在马达模式中，电马达-发电机20可将从能量存储装置22接收的电能转变为机械能(例如，扭矩)。当以马达模式操作时，电马达-发电机20可将机械能(例如，扭矩)传递至轮子14，以推进混合动力车辆10。在发电模式中，电马达-发电机20可从内燃发动机18接收机械能(例如，扭矩)，并将机械能转变为电能。由电马达-发电机20产生的电能可继而被传递至能量存储装置22。
混合动力系29和混合动力车辆10可以以电荷耗用模式操作。在电荷耗用模式中，混合动力车辆10仅使用来自能量存储装置22的电能。换句话说，在电荷耗用模式中，混合动力系29可仅使用来自能量存储装置22的能量来推进混合动力车辆10。相应地，当混合动力车辆10在电荷耗用模式下操作时，存储在能量存储装置22中的电能被耗用。换句话说，当在电荷耗用模式中操作时，混合动力车辆10仅使用存储在能量存储装置22中的电能。在一个例子中，在电荷耗用模式中，混合动力系29仅使用来自电马达-发电机20的动力来推进混合动力车辆10。在另一例子中，当混合动力系29以电荷耗用模式操作时，用于推进混合动力车辆10的大部分动力源于电马达-发电机20。
混合动力系29和混合动力车辆10可还以电荷保持模式操作。在电荷保持模式下，混合动力车辆10仅使用来自燃料源19的能量，且因此，存储在能量存储装置22中的电能没有被耗用。因而，在混合动力车辆10以电荷保持模式操作时，能量存储装置22的电量状态(SOC)被维持。在一个例子中，在电荷保持模式中，混合动力系29仅使用来自内燃发动机18的动力来推进混合动力车辆10。在另一例子中，当混合动力系29以电荷保持模式操作时，用于推进混合动力车辆10的大部分动力源于内燃发动机18。
混合动力系29和混合动力车辆10可还以混用模式操作。在混用模式中，混合动力系29使用来自内燃发动机18以及电马达-发电机20的动力来推进混合动力车辆10。换句话说，混合动力系29使用来自能量存储装置22以及燃料源19的能量来为混合动力车辆10提供动力。
导航***24联接到混合动力车辆10。导航***24可以是混合动力车辆10的一部分，或对于混合动力车辆10为外来的。不论导航***24的位置如何，所述导航***24可从用户接收关于期望行程的输入数据。换句话说，导航***24可接收专用于期望行程的输入数据。输入数据可包括但不限于期望行程的目的地。在从用户接收到输入数据之后，导航***24可确定专用于期望行程的路线数据。路线数据可包括但不限于起点、行程路线(例如，最快路线)、行程距离、和行程时间。在这里使用时，术语“行程距离”是指从期望行程的起点至目的地的距离。
混合动力车辆10还包括控制模块26，该控制模块26与导航***24、电马达-发电机20、和内燃发动机18电子通信。术语“控制模块”、“控制件”、“控制器”、“控制单元”、“处理器”和类似的术语意指执行一个或多个软件或固件程序或例程的专用集成电路(一个或多个)(ASIC)、电子电路(一个或多个)、中央处理单元(一个或多个)(优选地微处理器(一个或多个))和相关的存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)、组合逻辑电路(一个或多个)、时序逻辑电路(一个或多个)、输入/输出电路(一个或多个)和装置、适当的信号调制和缓冲电路、和其他提供期望功能的部件中的一个或多个中的任一个或各种组合。“软件”、“固件”、“程序”、“指令”、“例程”、“代码”、“算法”和类似的术语意指包括校准和查找表的任何控制器可执行指令集。控制模块26具体地被编程为执行方法100(图2)、方法200(图3)、或两者的步骤。在本公开中，控制模块26包括至少一个处理器和至少一个相关的存储器，且可从导航***24接收与期望行程相关的路线数据。相应地，控制模块26与导航***26电子通信。导航***24和控制模块26可以是用于控制混合动力车辆10和混合动力系29的***28的一部分。***28可还用于控制混合动力系29。
内燃发动机18、电马达-发电机20、控制模块26和能量存储装置22可以是混合动力系29的一部分。混合动力系29配置为推进混合动力车辆10。混合动力系29可还以电荷保持模式和电荷耗用模式操作，如上文关于混合动力车辆10讨论的。控制模块26不必是混合动力系29的一部分。
混合动力系29还包括操作地联接至控制模块26的扭矩请求促动器23，诸如加速器踏板。这样，扭矩请求促动器23的促动使得控制模块26命令混合动力系29产生附加输出扭矩并将该附加输出扭矩传递至轮子14。作为非限制性例子，扭矩请求促动器23可以是加速器踏板，该加速器踏板可被压下以请求来自混合动力系29的附加输出扭矩。
混合动力车辆10进一步包括速度传感器25，其能够确定混合动力车辆10的速度。速度传感器25可以是感应式或光学传感器，且可操作地联接至混合动力车辆10的轮子14或变速器。不论所采用的传感器的种类如何，速度传感器25与控制模块26通信(例如，电子通信)。相应地，控制模块26可从速度传感器25接收代表混合动力车辆10的速度(即，车辆速度)的输入。混合动力车辆10可还包括电量状态(SOC)传感器31，其操作地联接至能量存储装置22。SOC传感器31与控制模块26电子通信，且可确定能量存储装置22的当前SOC。在操作中，SOC传感器31可产生代表能量存储装置22的SOC的信号。进一步地，SOC传感器31可发送产生的信号至控制模块26。
除了速度传感器25之外，混合动力车辆10包括至少一个与控制模块26通信(例如，电子通信)的接口27。接口27能够从用户接收输入。响应于来自用户的输入，接口27产生表示用户输入的输入信号。此外，接口27可发送输入信号至控制模块26。例如，接口27可以是触屏或至少一个按钮，用户(例如，驾驶员或乘客)可按压其以发送输入信号至控制模块26。如下文详细讨论的，在通过接口27接收到来自用户的输入时，控制模块26可命令混合动力系29从电荷耗用模式转换至混用模式。
图2示出用于控制混合动力系29或混合动力车辆10的方法100的流程图。方法100开始于步骤102，在步骤102中，控制模块26经由接口27接收来自用户(例如，乘客或驾驶员)的输入。步骤102因此使得经由控制模块26接收来自用户的输入。步骤102处的输入可称为第一输入。在接收来自用户的输入之后，方法100继续至步骤104。
步骤104使得经由控制模块26确定混合动力系29是否以电荷保持模式操作。换句话说，在步骤104中，控制模块26确定混合动力系29是否以电荷耗用模式操作。为此，控制模块26可监控内燃发动机18和电马达-发电机20。如果混合动力系29没有以电荷耗用模式操作，则方法100行进至步骤106。在步骤106中，方法100结束，且因而，混合动力系29继续根据缺省操作计划操作。缺省操作计划可存储在控制模块26中。如果混合动力系29以电荷耗用模式操作，则方法100继续至步骤108。
步骤108使得经由控制模块26、至少部分地基于车辆速度和输出扭矩请求来确定混合动力车辆10是否正行进在高速路上。为此，控制模块26可基于来自速度传感器25的输入来确定车辆速度。此外，控制模块26可基于来自扭矩请求促动器23的输入来确定输出扭矩请求。使用车辆速度和输出扭矩请求，控制模块26可确定混合动力车辆是否正行进在高速路上。例如，如果车辆速度大于速度阈值且输出扭矩请求大于扭矩阈值，则控制模块26可确定混合动力车辆10正行进在高速路上。如果混合动力车辆10没有正行进在高速路上，则控制模块26继续监控车辆速度和输出扭矩请求，并且方法100返回步骤104。在该点处，混合动力系29继续根据缺省操作计划操作。另一方面，如果混合动力系10正在高速路上行进，则方法100继续至步骤110。
步骤110使得，如果在步骤102中接收到来自用户的输入之后混合动力车辆10正行进在高速路上，则经由控制模块26命令混合动力系29从电荷耗用模式切换至混用模式。如上所述，在电荷耗用模式中，混合动力系29仅使用来自电马达-发电机20的动力来推进混合动力车辆10。在混用模式中，混合动力系29使用来自内燃发动机18以及电马达-发电机20的动力来推进混合动力车辆10。继而，方法100行进至步骤112。
步骤112使得，经由控制模块26命令混合动力系29经由电马达-发电机20使用来自能量存储装置22的能量，以在混合动力车辆10正行进在高速路上时维持大致恒定的目标电量状态(SOC)放电率。SOC放电率是当混合动力系29以混用模式操作时能量存储装置22的SOC随时间或距离下降的速率。在步骤112中，控制模块26命令混合动力系29保持基本恒定的目标SOC放电率。为了最小化燃料消耗，保持基本恒定的目标SOC放电率是有用的。步骤112可仅在混合动力系29从电荷耗用模式切换至混用模式之后进行。标SOC放电率可从存储在控制模基于混合动力车辆10要行进的预期行进距离或行程距离可从导航是触屏、旋钮、或能够接收来自用期行进距离或行程距离可从存储
至步骤204。在步骤204中，方法200结束，且相应地，控制模块26命令混合动力系29根据缺省操作计划操作，所述缺省操作计划可存储在控制模块26中。另一方面，如果当前SOC大于最小SOC阈值，则方法200继续至步骤206。
步骤102使得，经由控制模块26接收来自用户的行程距离数据。行程距离数据包括期望行程的行程距离。行程距离意指从期望行程的起点(其可以是混合动力车辆10的当前位置)至期望目的地的特定距离或距离范围。换句话说，控制模块26被编程为接收来自用户的行程距离数据。控制模块26可通过导航***24接收行程距离数据。如上所述，导航***24与控制模块26通信(例如，电子通信)。作为非限制性例子，用户可将期望目的地输入到导航***24中，且随后，导航***24可确定行程距离。接下来，导航***24将包括行程距离的行程距离数据传递至控制模块26。替代地，用户可通过与控制模块26电子通信的接口27直接输入行程距离数据。作为非限制性例子，用户可输入期望行程的特定行程距离或行程距离范围。例如，用户可经由接口27(例如，按钮或触摸屏)选择不同的行程距离范围。因此，控制模块26可通过导航***24、接口27、或二者接收行程距离数据。接下来，方法200行进至步骤208。
步骤208使得，仅当当前SOC大于最小SOC阈值时，经由控制模块26命令混合动力系29以混用模式操作。如上所述，在混用模式中，混合动力系29使用来自内燃发动机18以及电马达-发电机20的动力来推进混合动力车辆10。换句话说，控制模块26被编程为，仅当当前SOC大于最小SOC阈值时，命令混合动力系29以混用模式操作。为此，控制模块26命令内燃发动机18以及电马达-发电机20两者产生输出扭矩并将产生的输出扭矩传递至轮子14，以推进混合动力车辆10。继而，方法200继续至步骤210。
步骤210使得，经由控制模块26命令混合动力系29使用来自能量存储装置22的能量，以维持大致恒定的目标SOC放电率。换句话说，控制模块26被编程为命令混合动力系29使用来自能量存储装置22的能量，以维持大致恒定的目标SOC放电率。SOC放电率是当混合动力系29以混用模式操作时能量存储装置的SOC随时间下降的速率。进一步地，目标SOC放电率至少部分地基于行程距离。步骤208和210可同时进行。接下来，方法200行进至步骤212。
步骤212使得，经由控制模块26比较能量存储装置22的当前电量状态(SOC)与最小SOC阈值，以确定在命令混合动力系29以混用模式操作之后当前SOC是否等于或小于最小SOC阈值。因此，在步骤212中，控制模块在命令混合动力系29以混用模式操作之后比较能量存储装置22的当前电量状态(SOC)与最小SOC阈值。为此，控制模块26监控能量存储装置22的SOC，并随后比较能量存储装置22的当前SOC与最小SOC阈值，以确定能量存储装置22的当前SOC是否等于或小于最小SOC阈值。如果在命令混合动力系29以混用模式操作之后SOC不等于或小于最小SOC阈值，则方法返回至步骤210。相反地，如果在命令混合动力系29以混用模式操作之后SOC等于或小于最小SOC阈值，则方法继续至步骤214。
步骤214使得，当能量存储装置的当前SOC等于或小于最小SOC阈值时，经由控制模块26命令混合动力系29从混用模式切换至电荷保持模式。换句话说，在步骤214中，控制模块26可当能量存储装置的当前SOC等于或小于最小SOC阈值时，命令混合动力系29从混用模式切换至电荷保持模式。如上所述，在电荷保持模式中，混合动力系29仅使用来自内燃发动机18的动力来推进混合动力车辆10。当混合动力系29以电荷保持模式操作时，电马达-发电机20可以发电模式操作，且因此将从内燃发动机18接收的机械能转换成电能。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。上述方法的步骤可以不同时间次序操作，如上所述的。

Claims (10)

1.一种控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括混合动力系，所述混合动力系包括能量存储装置、燃料源、流体地联接至燃料源的内燃发动机、和电连接至能量存储装置的电马达-发电机，该方法包括：
经由控制模块接收输入；
经由控制模块、至少部分地基于车辆速度和输出扭矩请求，确定混合动力车辆是否正行进在高速路上；
在接收输入后，如果混合动力车辆正行进在高速路上，则经由控制模块命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式，其中，在混用模式中，混合动力系使用来自内燃发动机以及电马达-发电机的动力来推进混合动力车辆，且在电荷耗用模式中，混合动力系仅使用来自能量存储装置的能量来推进混合动力车辆；以及
在混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式之后，经由控制模块命令混合动力系经由电马达-发电机使用来自能量存储装置的能量，以维持大致恒定的目标电量状态(SOC)放电率，其中，所述目标SOC放电率是当混合动力系以混用模式操作时能量存储装置的SOC随时间下降的速率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，如果车辆速度大于速度阈值且输出扭矩请求大于扭矩请求阈值，则控制模块确定混合动力车辆正行进在高速路上。
3.如权利要求1所述的方法，还包括确定混合动力系是否正以电荷耗用模式操作。
4.如权利要求3所述的方法，其中，仅当混合动力系以电荷耗用模式操作时，命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式。
5.如权利要求1所述的方法，其中，目标SOC放电率至少部分地基于混合动力车辆要行进的预期距离。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述输入是第一输入，且方法还包括经由控制模块接收第二输入，并且当控制模块接收到第二输入时命令混合动力系从混用模式切换至电荷保持模式和电荷耗用模式中的至少一种。
7.如权利要求1所述的方法，还包括，当能量存储装置的SOC达到最小SOC阈值时，经由控制模块命令混合动力系从混用模式切换至电荷保持模式。
8.一种用于控制混合动力车辆的***，包括：
混合动力系，包括：
能量存储装置；
燃料源；
流体地联接至燃料源的内燃发动机；
电连接至能量存储装置的电马达-发电机；和
控制模块，被编程为：
接收输入；
至少部分地基于车辆速度和输出扭矩请求而确定混合动力车辆是否正行进在高速路上；
如果混合动力车辆正行进在高速路上，则命令混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式，其中，在混用模式中，混合动力系使用来自内燃发动机以及电马达-发电机的动力来推进混合动力车辆，在电荷耗用模式中，混合动力系仅使用来自能量存储装置的能量推进混合动力车辆；以及
在混合动力系从电荷耗用模式切换至混用模式之后，命令混合动力系经由电马达-发电机使用来自能量存储装置的动力，以维持大致恒定的目标电量状态(SOC)放电率，其中，所述目标SOC放电率是当混合动力系以混用模式操作时能量存储装置的SOC随时间下降的速率。
9.如权利要求8所述的***，其中，控制模块被编程为，如果车辆速度大于速度阈值且输出扭矩请求大于扭矩请求阈值，则确定混合动力车辆正行进在高速路上。
10.如权利要求8所述的***，其中，控制模块被编程为确定混合动力系是否正以电荷耗用模式操作。
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