用于在混合动力车中控制EV模式与HEV模式之间的转换的技术

摘要

本发明涉及一种用于在混合动力车中控制电动车(EV)模式与混合动力电动车(HEV)模式的转换的技术。更具体地，该技术包括首先通过监测平均车辆速度和加速踏板位置传感器来确定混合动力车的驾驶模式。接下来，基于电池充电状态(SOC)、平均车辆速度、和驾驶模式，确定用于进入HEV模式的发动机启动映射数值，并且确定用于控制EV模式与HEV模式之间的转换的滞后映射数值；在上述步骤的基础上，基于通过监测加速踏板位置传感器和档位传感器而计算的驾驶员所需扭矩，并且基于确定的发动机启动映射数值和滞后映射数值，该技术确定混合动力车是否应该在EV模式或HEV模式之间转换。

说明书

技术领域

本发明涉及用于在混合动力车中控制电动车(EV)模式与混合电 动车(HEV)模式之间的转换的技术。更具体地，本发明涉及用于在 混合动力车中控制EV模式与HEV模式之间的转换的技术，该技术确 定混合动力车的驾驶模式并对于每种驾驶模式不同地确定发动机启动 映射数值和滞后映射数值，所述发动机启动映射数值和滞后映射数值 涉及EV模式与HEV模式之间的转换。

背景技术

混合动力车是由两种或更多动力源提供动力的车辆。一种知名的 混合动力车是通过汽油发动机和电动机提供动力的汽/电混合动力车。 当在低效的驾驶环境中通过汽油发动机驱动混合动力车时，能够通过 对电动机充电或放电(负荷均衡)改善整个系统的效率。此外，在减 速驾驶过程中，在制动操作过程中产生的摩擦热转换为动能并释放至 空气。此处，可以使用通过制动作用供应的动能产生电(即，通过再 生制动过程)，从而反向旋转电动机并在电池中存储所得的电，从而 改善混合动力车的燃料效率。

然而，在混合动力车中，汽油发动机的启动/关闭控制和发动机与 电动机之间动力分配的控制对整个混合动力车的燃料效率和驾驶性能 具有显著的影响。此外，发动机的启动/关闭控制和发动机与电动机之 间动力分配的控制与多种因素有关，例如，通过车辆速度传感器测量 的车辆的速度、通过加速踏板位置传感器(APS)测量的数值、通过档 位传感器测量的数值、电池充电状态(SOC)等等，因此基于这些因 素的组合，进行发电机的启动/关闭控制和发动机与电动机之间的动力 分配控制。

具体地，通常重要的是适当地确定EV模式与HEV模式之间转换 的具体时间，使得将电池的SOC维持在正常范围内。也就是，控制混 合系统，使得当电池的SOC低于预定数值并且驾驶员的扭矩需求高于 预定数值时，减少EV区域并扩展HEV区域。相反地，当电池的SOC 高于第二预定数值并且驾驶员的扭矩需求低于另一预定数值时，减少 HEV区域并扩展EV区域。

图1是示出用于在混合动力车中控制EV模式与HEV模式之间的 转换的常规技术的示意图，其中基于下列因素控制EV模式与HEV模 式之间的转换。首先，基于电池的SOC和车辆速度，确定用于进入 HEV模式的发动机启动映射数值。此外，基于电池的SOC和车辆的速 度确定滞后映射数值，从而防止EV模式与HEV模式之间频繁的转换。 进一步地，通过监测加速踏板位置传感器和档位传感器，计算驾驶员 的扭矩需求。

然后，基于确定的发动机启动映射数值和滞后映射数值和计算的 驾驶员扭矩需求，确定车辆进入EV模式还是HEV模式。也就是，当 驾驶员的扭矩需求大于发动机启动映射数值并超过滞后映射数值时， 车辆进入HEV模式，并且当驾驶员所需扭矩小于发动机启动映射数值 并超过滞后映射数值时，车辆进入EV模式。

然而，在常规控制技术中，当仅基于电池的SOC和车辆速度确定 发动机启动映射数值和滞后映射数值时，发动机的启动/关闭控制和发 动机与电动机之间的动力分配控制是低效的。也就是说，常规控制技 术没有反映可影响发动机的启动/关闭控制以及发动机与电动机之间的 动力分配控制的其它变量，从而对混合动力车的燃料效率和驾驶性能 具有消极影响。

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

本发明提供用于在混合动力车中控制EV模式与HEV模式之间的 转换的技术，该技术对于混合动力车的每种驾驶模式不同地确定发动 机启动映射(第一)数值(engine on map value)和滞后映射(第二) 数值(hysteresis map value)，从而在混合动力车的驾驶过程中更有效 地管理电池的充电状态(SOC)，从而改善车辆的燃料效率。

一方面，本发明提供在混合动力车中控制电动车(EV)模式与混 合电动车(HEV)模式之间的转换的方法，该方法包括：第一步骤， 由控制器，通过监测平均车辆速度和加速踏板位置传感器确定车辆的 驾驶模式；第二步骤，由控制器，基于电池充电状态(SOC)、平均 车辆速度、和驾驶模式，确定用于进入HEV模式的发动机启动映射数 值和用于控制EV模式与HEV模式之间的转换的滞后映射数值；和第 三步骤，由控制器，基于通过监测加速踏板位置传感器和档位传感器 而计算的驾驶员扭矩需求，并且基于确定的发动机启动映射数值和滞 后映射数值，确定车辆转换到EV模式或者HEV模式。

在示例性实施方式中，当在第一步骤中确定驾驶模式为低速驾驶 模式时，在第二步骤中把发动机启动映射数值确定为比在正常驾驶模 式中的发动机启动映射数值更低。

在另一示例性实施方式中，当在第一步骤中确定驾驶模式为高速 驾驶模式时，在第二步骤中把发动机启动映射数值确定为比在正常驾 驶模式中的发动机启动映射数值更高。

在又一示例性实施方式中，在第二步骤中，可通过进一步反映驾 驶员趋势变量和环境变量中的至少一个，确定发动机启动映射数值和 滞后映射数值。

在又一示例性实施方式中，可将驾驶员趋势变量分成第一趋势和 第二趋势，并且可基于加速踏板位置传感器的监测、监测值的变化、 平均车辆速度、平均车辆速度的变化、和降档(kickoff)的次数，确 定第一趋势和第二趋势。

在又一示例性实施方式中，当驾驶员趋势变量被确定为第一趋势 时，可在驾驶员趋势变量被反映之前，把发动机启动映射数值确定为 比处于正常驾驶模式中的发动机启动映射数值更低，并且可在驾驶员 趋势变量被反映之前，把滞后映射数值确定为比处于正常驾驶模式中 的滞后映射数值更高，并且当驾驶员趋势变量被确定为第二趋势时， 可以以与驾驶员趋势变量被确定为第一趋势的情况相反的方式确定发 动机启动映射数值和滞后映射数值。

在另一示例性实施方式中，可将环境变量分成第一环境和第二环 境，并且可基于道路的坡度、道路的高度、以及车辆的外部和内部温 度确定第一环境和第二环境。

在又一示例性实施方式中，当环境变量被确定为第一环境时，可 在环境变量被反映之前，把发动机启动映射数值确定为比处于正常驾 驶模式中的发动机启动映射数值更低，并且可在环境变量被反映之前， 把滞后映射数值确定为比处于正常驾驶模式中的滞后映射数值更高， 并且当环境变量被确定为第二环境时，可以以与环境变量被确定为第 一趋势的情况相反的方式确定发动机启动映射数值和滞后映射数值。

以下讨论本发明的其它方面和示例性实施方式。

附图说明

现在将参考附图图示的本发明的某些示例性实施方式来详细地描 述本发明的上述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例 说明，因此不是对本发明的限制，其中：

图1是示出在混合动力车中控制EV模式与HEV模式之间的转换 的常规方法的示意图；

图2是示出根据本发明的示例性实施方式的在混合动力车中控制 EV模式与HEV模式之间的转换的方法的示意图；

图3是示出基于图2所示的驾驶员趋势变量的车辆燃料效率和电 池的SOC的差异的图；

图4是示出根据本发明的示例性实施方式的在混合动力车中控制 EV模式与HEV模式之间的转换的方法的流程图；并且

图5是示出根据本发明的另一示例性实施方式的在混合动力车中 控制EV模式与HEV模式之间的转换的方法的流程图。

应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明 基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本发 明的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部 分取决于具体的既定用途和使用环境。

在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或 等同部件。

具体实施方式

下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例图示在所附 附图中，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明， 但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。 相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利 要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形 式和其它实施方式。

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、插入式混合电动车、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。

以下讨论本发明的上述和其它特征。

图2是示出根据本发明的示例性实施方式的用于在混合动力车中 控制EV模式与HEV模式之间的转换的技术的示意图，并且图4是示 出根据本发明的示例性实施方式的用于在混合动力车中控制EV模式 与HEV模式之间的转换的技术的流程图。

根据本发明的示例性实施方式的在混合动力车中控制EV模式与 HEV模式之间的转换的方法，包括第一步骤，由例如控制器，通过监 测平均车辆速度和加速踏板位置传感器(APS)确定车辆的驾驶模式； 第二步骤，基于电池充电状态、平均车辆速度和驾驶模式，确定用于 进入HEV模式的发动机启动映射数值和用于控制EV模式与HEV模 式之间转换的滞后映射数值；以及第三步骤，基于通过监测加速踏板 位置传感器和档位传感器来计算的驾驶员所需扭矩，并且基于确定的 发动机启动映射数值和滞后映射数值，确定EV模式或HEV模式。

当启动本发明的控制方法(S110)时，通过监测平均车辆速度和 加速踏板位置传感器确定车辆的驾驶模式(在第一步骤中，S120)。 车辆的驾驶模式在驾驶过程中可自动变化而无需任何特殊操作，并且 可以以固定间隔或连续地进行驾驶模式的确定。此处，车辆的驾驶模 式可包括正常驾驶模式、低速驾驶模式、和高速驾驶模式、以及其它 驾驶模式。当由于例如交通堵塞中的慢速驾驶导致车辆频繁在EV模式 中驾驶时或当电池的SOC非常低时，可出现向低速驾驶模式的转换。 当例如在公路上高速驾驶，电池的SOC维持在预定水平时，可出现向 高速驾驶模式的转换。

然后，基于电池的SOC、平均车辆速度、和驾驶模式确定发动机 启动映射数值和滞后映射数值(在第二步骤中，S130)。当满足确定 的发动机启动映射数值时，系统转换到HEV模式中，并且基于确定的 滞后映射数值，控制EV模式与HEV模式之间的转换。更具体地，滞 后映射数值是防止EV模式与HEV模式之间的频繁转换的数值。

此处，如图2所示，例如在正常驾驶模式中，可传输包括发动机 启动映射数值和滞后映射数值的映射1数据，其中所述发动机启动映 射数值和滞后映射数值是基于电池的SOC和平均车辆速度而确定的。 此外，当发动机启动映射数值和滞后映射数值被确定为处于低速驾驶 模式中时，基于电池的SOC、平均车辆速度、和低速驾驶区域频繁出 现的低速驾驶模式的特征，把发动机启动映射数值确定为比处于正常 驾驶模式中的发动机启动映射数值更低。可传输包括以上述方式确定 的发动机启动映射数值和滞后映射数值的映射2数据。

进一步地，当发动机启动映射数值和滞后映射数值被确定为处于 高速驾驶模式中时，基于电池的SOC、平均车辆速度、和高速驾驶区 域长久持续的高速驾驶模式的特征，把发动机启动映射数值确定为比 处于正常驾驶模式中的发动机启动映射数值更高。可传输包括以上述 方式确定的发动机启动映射数值和滞后映射数值的映射3数据。

因此，控制器配置成连续地确定车辆的驾驶模式，使得基于驾驶 员所需扭矩、发动机启动映射数值、和滞后映射数值，以EV模式或者 HEV模式驾驶混合动力车(在第三步骤中，S140)。通过监测加速踏 板位置传感器和档位传感器计算驾驶员所需扭矩。该计算不限于在任 何一个上述步骤中进行，因此，可在上述步骤之前的任何时间，通过 监测加速踏板位置传感器和档位传感器，计算驾驶员所需扭矩。

此处，由于当驾驶模式被确定为处于低速驾驶模式中时，把发动 机启动映射数值确定为比处于正常驾驶模式中的发动机启动映射数值 更低，所以混合动力车易于进入HEV模式。此外，由于当驾驶模式处 于高速模式中时，把发动机启动映射数值确定为比处于正常驾驶模式 中的发动机启动映射数值更高，所以能够相应地扩展以EV模式驾驶混 合动力车的区域。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，根据用于在混合动力 车中控制EV模式与HEV模式之间的转换的技术，对每种驾驶模式以 不同的方式控制EV模式与HEV模式之间的转换，因此可以稳定地控 制电池SOC并改善燃料效率。

同时，下面将参考图5描述本发明的另一示例性实施方式。图5 是示出根据本发明的另一示例性实施方式的用于在混合动力车中控制 EV模式与HEV模式之间的转换的方法的流程图。当启动本发明的示 例说明的实施方式的控制方法(S210)时，通过监测平均车辆速度和 加速踏板位置传感器确定车辆的驾驶模式(在第一步骤中，S220)。 然后，基于电池的SOC、平均车辆速度、和驾驶模式确定用于进入HEV 模式的发动机启动映射数值和用于控制EV模式与HEV模式之间的转 换的滞后映射数值(在第二步骤中，S230)。

此处，除了发动机启动映射数值、滞后映射数值、以及电池SOC、 平均车辆速度、和驾驶模式外，可进一步反映驾驶员趋势变量和/或环 境变量(S250)。为此，进行确定驾驶员趋势变量和环境变量的步骤 (S240)。

详细地，驾驶员趋势变量为指示驾驶员驾驶风格、习惯、或偏好 的指标，并可被分成第一趋势和第二趋势。确定驾驶员趋势的标准可 包括监测加速踏板位置传感器、监测值的变化、平均车辆速度、平均 车辆速度的变化、意指驾驶员换挡至较低档位的降档的次数等等。

某种驾驶模式中反映出确定为第一趋势的驾驶员趋势变量的情 况，相应于驾驶员显示“运动型”驾驶风格例如喜欢以高速驾驶的情 况。因此，优选在驾驶员趋势变量被反映之前，应该把发动机启动映 射数值确定为比处于正常驾驶模式中的发动机启动映射数值更低，并 且在驾驶员趋势变量被反映之前，应该把滞后映射数值确定为比处于 正常驾驶模式中的滞后映射数值更高。也就是，如果第一趋势被反映， 通过经由例如控制器或混合动力控制单元(HCU)控制发动机启动映 射数值，促进进入HEV模式，并且通过控制滞后映射数值，较少进行 EV模式与HEV模式之间的转换。

相反，当驾驶员趋势变量为第二趋势时，驾驶员习惯于小心地或 较小侵略性地驾驶车辆，而不是以高速驾驶。因此，优选发动机启动 映射数值和滞后映射数值与和第一趋势数值有关的驾驶员的发动机启 动映射数值和滞后映射数值相反。此外，当驾驶员趋势变量被反映时， 稍后将描述的环境变量可连同第二趋势变量一起被反映。

具体地，能够从图3看出，驾驶员趋势变量为在控制方法中应该 被反映的指标之一。图3是示出基于图2中所示的驾驶员趋势变量的 车辆燃料效率和电池的SOC的差异的图。参考第一驾驶员和第二驾驶 员的驾驶类型，发动机启动/关闭事件出现的重复次数对于第一驾驶员 为62次重复，并且对于第二驾驶员为142次重复，并且通过加速踏板 位置传感器测量的数值的变化为0.0140和0.0356。结果，在相同车辆 中通过第一驾驶员记录的燃料效率为40.13，而通过第二驾驶员记录的 燃料效率为32.0。因此，该数据表明基于驾驶员趋势变量可出现燃料 效率的变化。

然而，如上所述，还可将环境变量并入到计算中，从而在某些情 况下进一步增加燃料效率。除了上述驾驶员趋势变量外，环境变量为 对燃料效率具有影响的指标，且可将其分成第一环境和第二环境。确 定环境变量的标准可包括道路的坡度、道路的高度、车辆的外部和内 部温度等等。

当道路的坡度例如陡峭、在高海拔驾驶车辆、或者例如在车辆的 外部温度或电池的内部温度高的情况需要使用空调时，可确定应用至 某种驾驶模式的环境变量为第一环境。因此，优选在环境变量被反映 之前，把发动机启动映射数值确定为比处于正常驾驶模式中的发动机 启动映射数值更低，并且在环境变量被反映之前，应该把滞后映射数 值确定为比处于正常驾驶模式中的滞后映射数值更高。也就是，如果 确定为第一环境的环境变量被反映，则通过控制发动机启动映射数值， 促进进入HEV模式，并且通过控制滞后映射数值，较少进行EV模式 与HEV模式之间的转换。

相反，当在具有小坡度或没有坡度的平坦的道路上驾驶车辆时， 或当车辆的外部温度或电池的内部温度在适当的水平时，确定应用至 某种驾驶模式的环境变量为第二环境。因此，优选以与第一环境变量 相反的方式确定发动机启动映射数值和滞后映射数值。此外，当环境 变量被反映时，上述驾驶员趋势变量可连同被识别的环境变量一起被 反映。

如此，根据本发明的另一示例性实施方式，在用于在混合动力车 中控制EV模式与HEV模式之间的转换的方法中，当发动机启动映射 数值和滞后映射数值被确定时，可以反映驾驶员趋势变量和/或环境变 量，连同电池的SOC、平均车辆速度、和包括正常驾驶模式、高速驾 驶模式、和低速驾驶模式的驾驶模式。

也就是说，如图2所示，在正常驾驶模式中，可传输包括发动机 启动映射数值和滞后映射数值的映射1数据，其中所述发动机启动映 射数值和滞后映射数值是基于电池的SOC、平均车辆速度、以及驾驶 员趋势变量和环境变量中至少一个而确定的。此外，当发动机启动映 射数值和滞后映射数值被确定处于低速驾驶模式中时，可传输包括发 动机启动映射数值和滞后映射数值的映射2数据，其中所述发动机启 动映射数值和滞后映射数值是基于电池的SOC、平均车辆速度、以及 驾驶员趋势变量和环境变量中至少一个而确定的。进一步地，当发动 机启动映射数值和滞后映射数值被确定处于高速驾驶模式中时，可传 输包括发动机启动映射数值和滞后映射数值的映射3数据，其中所述 发动机启动映射数值和滞后映射数值是基于电池的SOC、平均车辆速 度、以及驾驶员趋势变量和环境变量中至少一个而确定的。

通过监测加速踏板位置传感器和档位传感器连续地计算驾驶员所 需扭矩(S260)。可在任何时间点进行该计算并且该计算不限制于此。 然后，以EV模式或HEV模式驾驶混合动力车，其中所述EV模式或 HEV模式基于计算的驾驶员所需扭矩、发动机启动映射数值、和滞后 映射数值而确定(在第三步骤中，S270)。

如上所述，根据本发明的示例说明的实施方式的用于在混合动力 车中控制EV模式与HEV模式之间的转换的系统和方法，对于每种驾 驶模式以不同方式控制EV模式与HEV模式之间的转换，其中所述驾 驶模式包括正常驾驶模式、高速驾驶模式、和低速驾驶模式，因此， 可以稳定地控制电池的SOC并改善车辆的燃料效率。

而且，通过例如监测加速踏板位置传感器、平均车辆速度、降档 的次数等进一步反映驾驶员趋势变量和例如道路的坡度、道路的高度、 车辆的外部和内部温度等环境变量，对于每种驾驶模式以不同方式控 制EV模式与HEV模式之间的转换，因此，可以通过增加混合动力车 的驾驶稳定性改善燃料效率，并且通过提供最佳的驾驶性能增加产品 质量。

进一步地，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器 等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介 质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软 盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在耦合计算机系统的 网络中分布计算机可读记录介质，使得将计算机可读介质存储，并且 例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式 执行。

本发明参考其示例性实施方式进行了详细描述。然而，本领域技 术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些 实施方式进行改变，本发明的范围由所附的权利要求及其等同方式限 定。