CN107444396A - 使混合动力车辆中的发动机启转和换挡最少化 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及使混合动力车辆中的发动机启转和换挡最少化。一种混合动力车辆包括动力传动系组件，诸如：发动机；自动变速器；牵引马达，经由离合器选择性地结合到所述发动机并且结合到所述变速器。至少一个控制器被配置为控制这些动力传动系组件。所述车辆在包括多次发动机启动和变速器换挡的行驶循环中被驱动。在这些发动机启动和变速器换挡期间所使用的燃料消耗的量被存储在车载存储装置上。随后，基于从所述存储装置中调用的与在所述行驶循环期间执行的发动机启动和变速器换挡相关联的燃料消耗的量而禁止发动机启动并禁止变速器换挡。

Description

使混合动力车辆中的发动机启转和换挡最少化
技术领域
本公开涉及混合动力车辆中的控制策略，该控制策略在考虑燃料效率和排放的同时针对驾驶性能减少发动机启转(pull-up)和变速器换挡的次数。
背景技术
混合动力电动车辆(HEV)包括提供功率来推进车辆的内燃发动机和牵引马达。为了节省燃料，可使用马达来驱动车辆同时发动机可以关闭。在驾驶员需求增加、电池中的荷电状态降低或其他情况下，发动机可重启。类似地，变速器可换挡至最适于高效地传输功率的挡位(包括发动机停止时和发动机重启时两者)。过多的发动机启动、发动机停止以及变速器换挡会降低车辆的驾驶性能。
发明内容
根据一个实施例，一种车辆包括：发动机；变速器；牵引马达，选择性地结合到所述发动机并且结合到所述变速器。启动马达选择性地结合到所述发动机。至少一个控制器被配置为：在行驶事件期间执行发动机启动和变速器换挡。然后，所述至少一个控制器被配置为：基于与在所述行驶事件期间执行的发动机启动和变速器换挡相关联的燃料消耗的量而在随后禁止发动机启动和变速器换挡。
与发动机启动和变速器换挡相关联的燃料消耗的量可以是在这样的事件期间消耗的燃料的计算量。
根据另一个实施例，一种控制混合动力车辆中的动力传动系的方法包括：在第一行驶事件期间执行多次发动机启动。然后，所述方法包括：在随后的第二行驶事件期间，基于与在所述第一行驶事件期间执行的发动机启动相关联的燃料消耗的量而禁止发动机启动。
根据本发明的一个实施例，所述禁止包括基于惩罚因子而约束发动机启动的请求，所述惩罚因子基于燃料消耗的量。
根据本发明的一个实施例，所述禁止包括响应于所述惩罚因子超过阈值而防止发动机启动。
根据本发明的一个实施例，所述阈值基于行驶状况而变化。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在所述第一行驶事件期间，执行多次变速器换挡；以及在所述第二行驶事件期间，基于与在所述第一行驶事件期间执行的变速器换挡相关联的燃料消耗的量而禁止变速器换挡。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：基于燃料消耗的量小于阈值而启动所述发动机。
根据本发明的一个实施例，所述车辆包括牵引马达，该牵引马达选择性地结合到所述发动机并且能够向变速器提供驱动扭矩，并且其中，启动所述发动机包括使选择性地结合到所述发动机的单独的启动马达转动。
根据另一个实施例，一种控制车辆中的动力传动系的方法包括：首先，在第一行驶事件期间执行多次变速器换挡。然后，所述方法包括：在第二行驶事件期间，基于与在所述第一行驶事件期间执行的变速器换挡相关联的燃料消耗的量而禁止变速器换挡。
根据本发明的一个实施例，所述禁止包括基于惩罚因子而约束变速器换挡的请求，所述惩罚因子基于燃料消耗的量。
根据本发明的一个实施例，所述禁止包括响应于所述惩罚因子超过阈值而防止变速器换挡。
根据本发明的一个实施例，所述阈值基于行驶状况而变化。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在所述第一行驶事件期间，执行多次发动机启动；以及在所述第二行驶事件期间，基于与在所述第一行驶事件期间执行的发动机启动相关联的燃料消耗的量而禁止发动机启动。
根据本发明的一个实施例，所述车辆包括牵引马达，所述牵引马达选择性地结合到所述发动机并且能够向变速器提供驱动扭矩，所述方法还包括：基于与所述发动机启动相关联的燃料消耗的量小于阈值而通过使选择性地结合到所述发动机的单独的启动马达转动来启动所述发动机。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：基于燃料消耗的量小于阈值而在变速器中换挡。
附图说明
图1示出了混合动力电动车辆的一个示例的示意图，其示出了由控制***控制的各种动力传动系组件。
图2示出了由车辆中的控制器执行的优化过程的一个实施例的流程图，其中，车辆状况被纳入到关于是否启动发动机、停止发动机或在变速器中进行换挡的决策中。
图3示出了代表由控制***实施的用于控制发动机启转和变速器换挡的算法的一个实施例的流程图。
图4根据各个实施例示出了在实施本公开的控制***时在几个行驶事件过程中的若干次发动机启转期间的归一化的燃料消耗的曲线图。
图5根据各个实施例示出了在实施本公开的控制***时在几个行驶事件过程中的若干次变速器换挡期间的归一化的燃料消耗的曲线图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，并且其它的实施例可采用各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图所示出和描述的各种特征可与在一个或者更多个其他的附图中示出的特征组合，以产生未被明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1示出了组件之间的代表性的关系。组件在车辆内的实物布局和方位可变化。HEV 10包括动力传动系12。动力传动系12包括驱动自动传动装置16的发动机14，自动传动装置16可被称作模块化混合动力传动装置(MHT)。如下面将进一步详细描述的，传动装置16包括诸如电动马达/发电机(M/G)18的电机、相关联的牵引电池20、变矩器22以及多级传动比自动变速器或变速箱24。如图1所示，发动机14、M/G 18、变矩器22以及自动传动装置16顺序地串联连接。
发动机14和M/G 18两者都是用于HEV 10的驱动源。发动机14通常代表可包括内燃发动机(诸如，由汽油、柴油或天然气提供动力的发动机)或者燃料电池的动力源。发动机14产生发动机功率和相应的发动机扭矩，发动机扭矩在位于发动机14与M/G 18之间的分离离合器26至少部分地接合时被供应至M/G 18。M/G 18可通过多种类型的电机中的任何一种来实施。例如，M/G 18可以是永磁同步马达。如将在下面描述的，电力电子器件使由电池20提供的直流(DC)电适应于M/G 18的需求。例如，电力电子器件可向M/G 18提供三相交变电流(AC)。
当分离离合器26至少部分地接合时，功率可能从发动机14流动至M/G18或者从M/G18流动至发动机14。例如，分离离合器26可接合并且M/G 18可作为发电机运转，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换为电能储存在电池20中。分离离合器26还可分离，以使发动机14与动力传动系12的其余部分隔离，使得M/G 18可充当用于HEV 10的唯一的驱动源。轴30延伸通过M/G 18。M/G 18连续可驱动地连接到轴30，然而发动机14仅在分离离合器26至少部分地接合时才可驱动地连接到轴30。
单独的启动马达31可与发动机14选择性地接合以使发动机旋转从而允许燃烧开始。一旦发动机启动，启动马达31便可经由例如位于启动马达与发动机14之间的离合器(未示出)与发动机分离。在一个实施例中，当分离离合器26打开以保持发动机与M/G 18分离时，发动机14由启动马达31启动。一旦发动机已经启动并升至M/G 18的转速，分离离合器26便可将发动机结合到M/G以允许发动机提供驱动扭矩。
在另一实施例中，未设置启动马达31而替代地通过M/G 18来启动发动机14。为了做到这一点，分离离合器26部分地接合以将扭矩从M/G 18传递至发动机14。可能会需要M/G18来增加扭矩以在启动发动机14的同时还满足驾驶员需求。然后，一旦发动机转速升至M/G的转速，分离离合器26便可完全地接合。
M/G 18经由轴30连接到变矩器22。因此，在分离离合器26至少部分地接合时，变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴30的泵轮和固定到变速器输入轴32的涡轮。因此，变矩器22在轴30与变速器输入轴32之间提供液力耦合。在泵轮比涡轮旋转得更快时，变矩器22将功率从泵轮传递到涡轮。泵轮扭矩和涡轮扭矩的大小通常取决于相对的转速。当泵轮转速与涡轮转速之比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的倍数。还可设置变矩器旁通离合器34，在变矩器旁通离合器34接合时，变矩器旁通离合器34使变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，以允许更高效的功率传递。变矩器旁通离合器34可作为起步离合器运转，以提供平稳的车辆起步。可选地或以组合的方式，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用而言，可将类似于分离离合器26的起步离合器设置在M/G 18与变速箱24之间。在一些应用中，分离离合器26通常被称作上游离合器而起步离合器34(可以是变矩器旁通离合器)通常被称作下游离合器。
变速箱24可包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合来以不同的齿轮比选择性地设置，从而建立期望的多个离散传动比或多级传动比。摩擦元件可通过换挡计划进行控制，该换挡计划使齿轮组的某些元件连接和分离以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的传动比。变速箱24基于各种车辆和周围的工况通过相关联的控制器(诸如，动力传动系控制单元(PCU))从一个传动比自动地换挡到另一个传动比。然后，变速箱24向输出轴36提供动力传动系输出扭矩。
应理解的是，与变矩器22一起使用的受液压控制的变速箱24仅仅是变速箱或变速器布置的一个示例；接收来自发动机和/或马达的输入扭矩然后以不同传动比将扭矩提供至输出轴的任何多传动比变速箱是可接受用于本公开的实施例的。例如，变速箱24可通过机械式自动(或手动)变速器(AMT)来实施，该AMT包括一个或更多个伺服马达以使换挡拨叉沿着换挡导轨平移/旋转，从而选择期望的齿轮比。如本领域的普通技术人员通常所理解的，AMT可例如用在具有较高扭矩需求的应用中。
如图1的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的各车轴44驱动一对车轮42。差速器在允许轻微的转速差异(例如，在车辆转弯时)的同时向每个车轮42传递近似相等的扭矩。不同类型的差速器或类似的装置可用于将扭矩从动力传动系分配到一个或更多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可根据(例如)特定的操作模式或工况而变化。
动力传动系12还包括诸如动力传动系控制单元(PCU)的相关联的控制器50。虽然控制器50被示出为一个控制器，但是控制器50可以是更大的控制***的一部分并且可由遍布车辆10的各种其他的控制器(诸如，车辆***控制器(VSC))来控制。因此，应理解的是，动力传动系控制单元50和一个或更多个其他的控制器可被统称为“控制器”，该“控制器”响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制诸如启动/停止、操作M/G 18从而提供车轮扭矩或给电池20充电、选择或计划变速器换挡等的功能。控制器50可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性存储器和非易失性存储器。KAM是可被用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用任何数量的已知的存储装置来实施，诸如，可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或能够存储数据(其中一些数据代表被控制器用于控制发动机或者车辆的可执行指令)的任何其他电、磁、光学或组合式存储装置。
控制器经由输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，该I/O接口可实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可选地，一个或更多个专用的硬件或固件芯片可用于在特定的信号被供应到CPU之前调节并处理所述特定的信号。如图1的代表性的实施例总体上示出的，控制器50可与到和/或来自发动机14、分离离合器26、M/G 18、起步离合器34、传动装置变速箱24和电力电子器件56的信号通信。虽然没有明确地示出，但是本领域的普通技术人员将在以上所述的每个子***内识别出可由控制器50控制的各种功能或组件。可使用由控制器执行的控制逻辑来直接或间接地致动的参数、***和/或组件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(用于火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)组件(诸如交流发电机)、空调压缩机、电池充电、再生制动、M/G操作、用于分离离合器26、起步离合器34以及传动装置变速箱24的离合器压力等。通过I/O接口传递输入的传感器可用于指示(例如)涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机旋转速度(RPM)、车轮转速(WS1、WS2)、车辆速度(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、废气氧(EGO)或其他废气组分浓度或存在度、进气流量(MAF)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(TOT)、传动装置涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器34状态(TCC)、减速或换挡模式(MDE)。
由控制器50执行的控制逻辑或功能可在一个或更多个附图中通过流程图或类似的图表来表示。这些附图提供代表性的控制策略和/或控制逻辑，所述控制策略和/或控制逻辑可采用诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的一个或更多个处理策略来实施。因此，所示的各种步骤或者功能可以以所示的顺序执行、以并行的方式执行或者在某些情况下可被省略。虽然未总是明确地示出，但是本领域的普通技术人员将认识到一个或更多个所示的步骤或功能可根据正在采用的特定的处理策略而被重复地执行。类似地，不一定要求处理的顺序以实现在此描述的特征和优点，但是为了便于说明和描述而进行了提供。控制逻辑可以主要在软件中实施，该软件由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系控制器(例如，控制器50)执行。当然，控制逻辑可根据特定的应用以一个或更多个控制器中的软件、硬件或软件与硬件的组合的方式实施。当控制逻辑以软件实施时，控制逻辑可设置在一个或更多个计算机可读存储装置或介质中，该计算机可读存储装置或介质存储有代表由计算机执行以控制车辆或其子***的指令或代码的数据。计算机可读存储装置或介质可包括采用电、磁和/或光学存储器以保持可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等的若干个已知的物理装置中的一个或更多个。
车辆的驾驶员使用加速踏板52来提供需求的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和松开踏板52分别产生可被控制器50解释为需要增大功率或减小功率的加速踏板位置信号。至少基于来自踏板的输入，控制器50命令来自发动机14和/或M/G 18的扭矩。控制器50还控制变速箱24内的换挡正时以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34的接合或分离。类似于分离离合器26，变矩器旁通离合器34能够在接合位置与分离位置之间的整个范围内进行调节。除由泵轮与涡轮之间的液力耦合产生可变打滑之外，这也在变矩器22中产生可变打滑。可选地，根据特定的应用，在不使用调节的操作模式的情况下，变矩器旁通离合器34可操作为锁止或打开。
为了使用发动机14来驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合，以通过分离离合器26将发动机扭矩的至少一部分传递至M/G 18，然后再从M/G18传递经过变矩器22和变速箱24。当发动机14单独地提供推进车辆所必需的扭矩时，这种操作模式可被称为“发动机模式”、“仅发动机模式”或“机械模式”。
M/G 18可通过提供额外的功率来使轴30转动而辅助发动机14。这种操作模式可被称作“混合动力模式”、“发动机-马达模式”或“电动辅助模式”。
为了将M/G 18用作唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26使发动机14与动力传动系12的其余部分隔离以外，功率流保持相同。在此期间，可禁用或以其他方式关闭发动机14中的燃烧以节省燃料。牵引电池20通过线路54将储存的电能传输至可包括例如逆变器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的DC电压转换为AC电压以供M/G 18使用。控制器50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供至M/G 18的AC电压，以向轴30提供正扭矩或负扭矩。这种操作模式可被称作“纯电动模式”、“EV(电动车辆)模式”或“马达模式”。
在任意操作模式中，M/G 18可用作马达并提供用于动力传动系12的驱动力。可选地，M/G 18可用作发电机并将来自动力传动系12的动能转换为电能储存在电池20中。例如，在发动机14为车辆10提供推进功率时，M/G18可用作发电机。M/G 18还可在再生制动期间用作发电机，在再生制动期间，来自旋转的车轮42的旋转能通过变速箱24传递回去并转换成电能储存在电池20中。
应理解的是，图1中示出的示意图仅仅是示例性的而并不意味着限制。可考虑利用发动机与马达两者的选择性的接合来通过传动装置进行传递的其他构造。例如，M/G 18可偏移于曲轴28并且/或者M/G 18可设置在变矩器22与变速箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下可考虑其他的构造。
图1中所示的串联式布置与其他HEV***(诸如动力分配式(powersplit))之间的一个差异是必须管理的离散控制变量的数量增加，以便对燃料和排放一起进行优化。用于图1的布置的能量管理策略需要命令变矩器的状态、挡位号和分离离合器的状态以及来自M/G和发动机的所需扭矩。一旦这些变量被限定，电池功率和发动机的操作点(operatingpoint)便因此确定。在控制输入的离散变化中存在功率损失；例如，换挡需要使变速器中的离合器打滑，变速器通过换挡将能量消散为热。忽略这种损失造成了能量管理控制***对燃料消耗的估计不准确，从而导致非最优的控制。
另一方面，诸如基于庞特里亚金的最小值原理(PMP，Pontryagin’s minimumprinciple)的方法的理论方法不考虑驾驶性能问题，诸如发动机启动(启转)的次数和变速器换挡的繁忙度(busyness)。本公开在考虑这样的驾驶性能的情况下提供优化燃料消耗的方法。发动机启转和换挡的繁忙度通过庞特里亚金的最小值原理而被实施到优化方法中。可在汉密尔顿成本函数(Hamiltonian cost function)中引入惩罚项(penalty term)并可选择惩罚项以改善燃料消耗和驾驶性能。所公开的控制策略通过“惩罚”发动机启转和换挡以避免过多的EPUD(发动机启转和停转；发动机启动和停止)、换挡繁忙度以及换挡与发动机启/停之间不期望的相互作用，由此来改善车辆的驾驶性能。
根据在此描述的各个实施例，限制换挡和EPUD的次数以改善驾驶性能同时还考虑并改善燃料消耗和排放。在本公开中，在关于发动机是否应该启动或者停止以及变速器是否应换挡至另一挡位的判断期间，用于即将发生的EPUD和/或换挡的估计的燃料消耗的量被纳入到考虑之中。换言之，控制策略在发动机启动、发动机停止或变速器换挡之前对实现这样的动作将需要的或损失的燃料的量进行估计。在PMP控制策略中限定惩罚参数以减小发动机启转、发动机停转以及换挡的次数以便获得更佳的驾驶性能。
在混合动力车辆的控制***内进行的燃料优化可以被表述为在从时间t0到tf的行驶循环期间使下述成本函数最小化，其中，整个循环中发动机的燃料消耗被最小化：
其中，是发动机的燃料消耗率(fuel rate)，其取决于发动机扭矩Te、发动机转速ωe以及电池功率Pbat。成本函数还受制于电池中的荷电状态(SOC)极限。
上述成本函数可被求解用于准静态车辆模型，其中，电池的动态(dynamics)被给出为如下：
其中，ibat是电池电流，Qbat是电池容量，Pbat是电池功率，VOC是电池的开路电压，R是电池的内电阻。
具有SOC动态约束的上述函数的汉密尔顿函数可以写为：
其中，χ是表示将由优化方法确定的共态变量的系数并且其表征电功率消耗和化学功率消耗之间的权重。该系数的值取决于行驶循环。
可在该控制***中考虑驾驶性能因素。图2示出了优化过程的一个示例的流程图，其中，每个组件所需的扭矩和转速可通过车辆数据和道路载荷被计算用于能量管理控制***。驾驶性能因素可在“DSSO(Decision Support System Optimizer，决策支持***优化器)规则”框中进行处理，在“DSSO规则”框中，驾驶性能不良的候选对象将从优化中弃除掉。参照图2，n表示自动变速器中的挡位数，而m表示汉密尔顿函数的长度并包括在不违背发动机、M/G以及电池的功率限制的情况下提供必要的功率需求的发动机状态与M/G状态的所有可能的选择。NanFlag是DSSO框的输出矢量。该矢量包括用于可接受的选项的1项和用于造成不良驾驶性能的选项的NaN(非数值)项。通过将该矢量乘以汉密尔顿矢量，违背DSSO规则的项将被滤除。Tdiff,des和ωdiff,des分别表示差速器的入口处的期望的扭矩和期望的转速。Tgbx,des和ωgbx,des分别表示传动装置变速箱的入口处的期望的扭矩和期望的转速。TTC,des和ωTC,des分别表示变矩器的入口处的期望的扭矩和期望的转速，R是实数集。行驶循环中的当前车辆速度或先前车辆速度和车辆的F项限定车轮处的扭矩和转速。F项表示车辆上的气动力和阻力的回归函数的系数。即，F项为：{F0,F1,F2}，其中，DSSO规则弃除掉在驾驶性能方面不可接受的候选对象并且其余候选对象中的“胜利者”提供限定期望的换挡和变矩器状态的命令的发动机扭矩、转速以及电池功率。
如果在没有约束的情况下实施上述优化策略，则上述优化策略会造成大量的发动机启转和换挡，这引起了对驾驶性能的担忧并且会造成在成本函数中未被考虑的过多的燃料消耗。换挡和发动机启转需要由发动机直接提供额外的功率或由电池利用需由发动机替代的能量来提供额外的功率。根据本文中的各个实施例，可修改汉密尔顿函数以包含发动机启转和换挡事件的燃料当量(fuel-equivalent)损失，如下式所示：
其中，函数abs和函数sign分别是绝对值函数和符号函数，GN是挡位号，t-δt示出了先前的时间实例(time instance)。系数KEPU、KEPD以及KGS是表征驾驶性能因素的重要性的设计参数。KEPU是用于发动机启转的惩罚系数，KEPD是用于发动机停转的惩罚系数，而KGS是用于换挡的惩罚系数。第一添加项和第二添加项对发动机启转和停转进行惩罚，以确保一旦控制器决定使用发动机便使EPUD的次数最小化并保持发动机开启的持续时间更长。第三添加项对换挡进行惩罚以考虑在变速器换挡中损失的能量。
在发动机启转事件期间，归因于起动发动机的额外的电动马达功率和使发动机与传动系同步的额外的燃料消耗，存在额外的功率消耗。类似于发动机启转，在换挡事件期间，归因于在变速箱离合器和变矩器打滑时的损失，存在功率损失。在这两种情况下，在当前行驶循环或先前行驶循环期间，可基于行程平均动力传动系效率和归因于先前行驶事件中的每个事件的功率损失来计算当量燃料消耗。此数据可以在车载存储单元上存储并更新，该数据在将来的行驶循环期间从车载存储单元中被调用。在另一实施例中，数据经由无线信号传输(例如，云计算)被存储在非车载存储单元上。该数据可被用作上述的修改后的汉密尔顿函数中的惩罚系数。
图3示出了代表算法100的一个实施例的流程图，如上所述，算法100由控制器实施，以基于存储的数据和从先前的行驶中取得的数据来控制发动机启转和变速器换挡。在102处，在多个行驶循环中驱动车辆。多个传感器和存储单元实现数据的采集和存储。所述数据代表上文所解释的所有的行驶状况和行驶结果，包括功率使用、功率消耗、发动机和M/G中的能量效率、荷电状态的降低等。在104处，控制器确定一个或更多个行驶循环和/或当前行驶循环期间的行程平均总动力传动系效率。在106处，控制器确定归因于在先前的行驶循环中所完成的发动机启转和换挡的功率损失。
然后，在108处，控制器计算每次发动机启转和换挡的当量燃料消耗的量值(量)。该量值代表在先前行驶循环期间用于完成发动机启动和换挡的燃料的计算和估计量。如上所述，该数据被用于确定将来的发动机启动或变速器换挡是否将因此造成不期望的燃料消耗量。
特别地，在110处，控制***持续监测发动机启转或换挡是否被请求。如果否，则算法在112处返回。如果发动机启转或变速器换挡的确被请求，则在114处算法基于当量燃料消耗对所请求的发动机启转或变速器换挡进行惩罚(如上所述)。例如，系数KEPU、KEPD以及KGS是用于惩罚所使用的设计参数。在116处，控制器使用确定的惩罚因子来调整发动机启转或换挡命令，并且在118处鉴于所述惩罚而再次确定发动机启转或换挡是否仍被请求。这可通过将新的命令和/或惩罚因子与阈值进行比较来完成。在惩罚大到足以逆转最初的发动机启转或换挡的决定的情况下，算法则在120处返回，而不启动发动机或换挡。因此，所述惩罚已禁止发动机启动和/或变速器换挡。但是，如果惩罚没有大到足以逆转最初的发动机启转或换挡的决定，则在122处命令这样的动作。
可选择上述惩罚系数(KEPU、KEPD以及KGS)以考虑功率损失的当量燃料从而在汉密尔顿函数中做出更佳的燃料消耗估计。这可包括：归因于在换挡期间的变速箱24和变矩器22中的离合器打滑的功率损失和启动马达31起动发动机14所消耗的额外的功率以及发动机14用于与下游传动系转速同步所消耗的额外的燃料。虽然该方法导致较少的换挡和发动机启转，但是更加真实的功率消耗估计优化了行驶循环中的燃料消耗。
还可调节惩罚系数以获得期望的驾驶性能。增大惩罚项将以更低的燃料经济性为代价来改善驾驶性能。在惩罚系数变化的情况下控制器的行为的灵敏度分析说明了这一点。图4和图5示出了在恒定的行驶状况期间惩罚参数具有不同大小的情况下发动机启转的次数和换挡的次数。如在附图中可以看出，燃料消耗随着惩罚项的增大而增大。在图4中，绘出了针对给定的循环的发动机启转的次数对比归一化的燃料消耗的曲线图。惩罚项KEPU从左到右增大。在图5中，绘出了针对给定的循环的换挡的次数对比归一化的燃料消耗的曲线图。惩罚项KGS从左到右增大。
在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，处理、方法或算法可按照许多形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述形式包括但不限于：永久地存储在不可写入的存储介质(诸如ROM装置)上的信息和可改变地存储在可写入的存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁性和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法还可被实施为软件可执行对象。可选地，所述处理、方法或算法可利用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合被整体或部分地实现。
虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或说明的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，各个实施例可能已被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体***属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配的便利性等。因此，在某种程度上，任何实施例被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术的实施方式合意，这些实施例并不在本公开的范围之外，并且对特定的应用来讲会是满足期望的。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
发动机；
变速器；
牵引马达，选择性地结合到所述发动机和所述变速器；
启动马达，选择性地结合到所述发动机；以及
至少一个控制器，被配置为：
在行驶事件期间，执行发动机启动和变速器换挡；以及
基于与在所述行驶事件期间执行的发动机启动和变速器换挡相关联的燃料消耗的量而在随后禁止发动机启动和变速器换挡。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被配置为基于惩罚因子而约束发动机启动的请求，所述惩罚因子基于燃料消耗的量。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被配置为响应于所述惩罚因子超过阈值而防止发动机启动。
4.如权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被配置为基于惩罚因子而约束变速器换挡的请求，所述惩罚因子基于燃料消耗的量。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被配置为响应于所述惩罚因子超过阈值而防止变速器换挡。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，与在所述行驶事件期间执行的发动机启动和变速器换挡相关联的燃料消耗的量被存储在车载存储装置上并且从所述存储装置中调用以禁止发动机启动和变速器换挡。
7.一种控制混合动力车辆中的动力传动系的方法，包括：
在第一行驶事件期间，执行多次发动机启动；以及
在第二行驶事件期间，基于与在所述第一行驶事件期间执行的发动机启动相关联的燃料消耗的量而禁止发动机启动。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述禁止包括基于惩罚因子而约束发动机启动的请求，所述惩罚因子基于燃料消耗的量。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述禁止包括响应于所述惩罚因子超过阈值而防止发动机启动。
10.一种控制车辆中的动力传动系的方法，包括：
在第一行驶事件期间，执行多次变速器换挡；以及
在第二行驶事件期间，基于与在所述第一行驶事件期间执行的变速器换挡相关联的燃料消耗的量而禁止变速器换挡。
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