具有三种模式耗尽策略的混合动力传动系及其操作方法

摘要

一种用于推进车辆的混合动力传动系，车辆包括发动机和操作性地连接到发动机的能量存储系统。发动机和能量存储系统可操作为提供用于推进车辆的功率。控制系统操作性地连接到发动机和能量存储系统且配置为执行存储的算法，所述存储的算法确定能量存储系统的所需能量储备、剩余能量和功率容量。基于能量存储系统的所需能量储备、剩余能量和功率容量控制系统命令运行在第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式中的一个。

说明书

技术领域

本发明通常包括用于车辆的混合动力传动系和用于控制混合动力传动 系的方法。

背景技术

混合动力电动车通过利用内燃发动机和一个或多个电动机/发电机提供 减小的燃料消耗，如通过车载控制器命令的，所述车载控制器被编程为在不 同驾驶条件下改变发动机和电动机/发电机每一个的使用，以实现峰值效率。

增程式电动车是混合动力电动车，其被设计为在驾驶器件能量存储系统 (ESS)耗尽时提供一致的仅电驱动性能。ESS通常是用于混合动力电动车的 电池或电池组。因为在放电期间由于ESS中开路电压和电池电阻的变化， ESS功率容量根据ESS电荷状态的变化，所以ESS必须大小设置为满足最 小电荷状态和最低温度下的功率需求，在该最小电荷状态和最低温度下期望 的是车辆能运行在仅电运行模式。由于这种大小设置策略，ESS和电驱动功 率容量的水平的保险设计(overdesign)大部分取决于电池组的电压和电阻 的变化量。用于增加的仅电运行范围的车辆设计可以使用能量密集电池，其 易于使得在电池放电循环中增加电压变化，且具有更高的电阻。

发明内容

一种用于推进车辆的混合动力传动系，车辆包括发动机和操作性地连接 到发动机的能量存储系统。发动机和能量存储系统可操作为提供用于推进车 辆的功率。控制系统操作性地连接到发动机和能量存储系统且配置为执行存 储的算法，所述存储的算法确定能量存储系统的所需能量储备、剩余能量和 功率容量。基于能量存储系统的所需能量储备、剩余能量和功率容量控制系 统命令运行在第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式中的一个。第一 运行模式是仅电运行模式，其中发动机关闭且仅用来自电池的功率推进车 辆。第二运行模式是电荷耗尽运行模式，其中来自能量存储系统的功率推进 车辆，且在能量存储系统的功率容量不足以提供预定功率水平时发动机按照 需要开动以增加用于推进车辆的功率。第三运行模式是电荷维持运行模式， 其中来自能量存储系统的功率推进车辆，在能量存储系统的功率能力不足以 提供预定功率水平时发动机按照需要开动以增加用于推进车辆的功率。系统 允许发动机在第三运行模式中开动以便在驱动的各种点增加去往能量存储 系统的能量，以根据时间平均的基准维持能量存储系统的能量储备。如果预 定运行限制条件满足，则第二和第三运行模式允许在发动机关闭的情况下驱 动短的持续时间和/或允许低驱动功率条件。控制系统执行运行混合动力车辆 的方法。

本文公开的混合动力传动系和方法提供与已知的增程式电动车基本上 相同的仅电驱动行为、仅电范围和石油排量，同时降低ESS功率要求、潜在 地降低ESS成本、质量和体积且实现密集型电池化学能量的使用。混合动力 传动系提供仅电运行模式中的仅电驱动过程，但是还在电荷耗尽运行模式中 提供相似的仅电感觉，因为发动机速度保持相对较低以维持平稳安静的加 速。混合动力传动系使得发动机使用最小化，同时经由更高能量容量单元实 现增加的仅电行程。可以在ESS的许多温度和电荷状态下获得一致的车辆性 能。

本发明提供一种用于推进车辆的混合动力传动系，包括:发动机；能量存 储系统，操作性地连接到发动机；其中发动机和能量存储系统能操作为用于提 供功率，以推进车辆；控制系统，操作性地连接到发动机和能量存储系统且配 置为执行存储的算法，所述存储的算法能:确定能量存储系统的所需能量储 备、剩余能量和功率容量；和基于能量存储系统的所需能量储备、剩余能量和 功率容量命令运行在第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式中的一 个，其中在第一运行模式，发动机关闭，且仅用来自能量存储系统的功率推 进车辆；其中在第二运行模式，来自能量存储系统的功率推进车辆，且在能量 存储系统的功率容量不足以提供预定功率水平时，发动机开动以增加用于推 进车辆的功率；和其中在第三运行模式，来自能量存储系统的功率推进车辆， 且在能量存储系统的功率容量不足以提供预定功率水平时发动机开动，以增 加用于推进车辆的功率，且在能量存储系统的剩余能量小于所需能量储备时 发动机开动，以增加去往能量存储系统的能量。

在所述的混合动力传动系中，在第二运行模式中发动机被控制为以第一 速度范围运行，且在第三运行模式中以比第一速度范围更高的第二速度范围 运行。

在所述的混合动力传动系中，混合动力传动系具有多个司机可选择性能 模式；和其中存储的算法能:确定已经选择了哪种性能模式；和根据选择的性 能模式设置所需能量储备。

在所述的混合动力传动系中，在第二和第三运行模式期间，存储的算法 能:确定包括预定发动机关闭运行限制条件在内的车辆运行条件的当前值；将 该当前值与发动机关闭运行限制条件比较；和如果该当前值不满足发动机关 闭运行限制条件则命令发动机开动运行。

在所述的混合动力传动系中，能量存储系统包括可充电电池，其具有化 学能量储备且具有取决于化学能量储备的剩余能量的电荷状态。

在所述的混合动力传动系中，动力传动系进一步包括:变速器，具有变速 器输入构件和变速器输出构件；和至少一个电动机/发电机操作性地连接到能 量存储系统且配置为推进车辆。

在所述的混合动力传动系中，电动机/发电机配置为将驱动功率提供到变 速器输入构件，以推进车辆。

在所述的混合动力传动系中，电动机/发电机配置为将驱动功率提供到车 辆的后车轮。

本发明提供一种用于推进车辆的混合动力传动系，包括:发动机；能量存 储系统，具有配置为用于通过外部功率源再充电的电池；变速器，操作性地连 接到发动机；其中发动机和能量存储系统可操作为提供功率，以推进车辆；控 制系统，操作性地连接到发动机和能量存储系统且配置为执行存储的算法， 所述存储的算法能:确定电池的所需能量储备、剩余能量和功率容量；和基于 电池的所需能量储备、剩余能量和功率容量，命令运行在仅电运行模式、电 荷耗尽运行模式和电荷维持运行模式中的一个；其中在仅电运行模式中，发动 机关闭，且仅用来自电池的功率推进车辆，电池的功率容量足以满足预定功 率水平，且电池的剩余能量大于所需能量储备；其中在电荷耗尽运行模式，来 自电池的功率推进车辆，在电池的功率容量不足以提供预定功率水平时，发 动机开动以增加用于推进车辆的功率，且电池的剩余能量大于所需能量储备； 和其中在电荷维持运行模式，来自电池的功率推进车辆，在电池的功率容量 不足以提供预定功率水平时，发动机开动以增加用于推进车辆的功率，且在 电池的剩余能量小于所需能量储备时，发动机开动以为电池再充电。

在所述的混合动力传动系中，发动机被控制为在电荷耗尽运行模式中运 行在第一发动机速度范围，且在电荷耗尽运行模式中运行在比第一速度范围 更高的第二发动机速度范围。

在所述的混合动力传动系中，混合动力传动系具有多个司机可选择性能 模式；和其中存储的算法能:确定已经选择了哪种性能模式；和根据已经选择 的性能模式设置所需能量储备。

在所述的混合动力传动系中，在第二和第三运行模式期间，存储的算法 能:确定包括预定发动机关闭运行限制条件在内的车辆运行条件的当前值；将 该当前值与发动机关闭运行限制条件比较；和如果该当前不满足发动机关闭 运行限制条件则命令发动机开动运行。

在所述的混合动力传动系中，电池具有化学能量储备和取决于化学能量 储备的剩余能量的电荷状态。

在所述的混合动力传动系中，变速器具有变速器输入构件和变速器输出 构件；其中动力传动系进一步包括:电动机/发电机，操作性地连接到能量存储 系统且配置为为变速器输入构件提供驱动功率，以推进车辆。

在所述的混合动力传动系中，变速器具有变速器输入构件和变速器输出 构件；其中动力传动系进一步包括:电动机/发电机，操作性地连接到能量存储 系统且配置为向车辆的后车轮提供驱动功率。

本发明提供一种运行混合动力传动系的方法，所述混合动力传动系具有 可运行为提供用于推进车辆的功率的发动机和能量存储系统，方法包括:经由 控制系统确定能量存储系统的所需能量储备、剩余能量和功率容量；和基于能 量存储系统的所需能量储备、剩余能量和功率容量，经由控制系统命令运行 在第一运行模式、第二运行模式和第三运行模式中的一个；其中在第一运行模 式，发动机关闭，且仅用来自能量存储系统的功率推进车辆；其中在第二运行 模式，来自能量存储系统的功率推进车辆，且在能量存储系统的功率容量不 足以提供预定功率水平时，发动机开动以增加用于推进车辆的功率；和其中在 第三运行模式，来自能量存储系统的功率推进车辆，且在能量存储系统的功 率容量不足以提供预定功率水平时发动机开动，以增加用于推进车辆的功 率，且在能量存储系统的剩余能量小于所需能量储备时发动机开动，以增加 去往能量存储系统的能量。

所述的方法进一步包括:确定多个司机可选择性能模式中的哪一个已经 被选择；和根据选择的性能模式设定所需能量储备。

在所述的方法中，在第二运行模式期间，存储的算法能:确定包括预定发 动机关闭运行限制条件在内的车辆运行条件的当前值；将该当前值与发动机 关闭运行限制条件比较；和如果该当前不满足发动机关闭运行限制条件则命 令发动机开动运行。

在所述的方法中，在第三运行模式期间，存储算法能:确定包括预定发动 机关闭运行限制条件在内的车辆运行条件的当前值；将该当前值与发动机关 闭运行限制条件比较；和如果该当前不满足发动机关闭运行限制条件则命令 发动机开动运行。

所述的方法进一步包括:在第二运行模式中，将发动机控制为运行在第一 发动机速度范围；和在第三运行模式中，将发动机控制为运行在比第一发动机 速度范围更高的第二发动机速度范围。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能 容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是具有混合动力传动系的车辆的示意图，混合动力传动系具有发动 机和能量存储系统。

图2是用于图1的一个驱动情况的每英里每小时表示的车辆速度对分钟 表示的时间的曲线图。

图3是用于图2的驱动情况的每分钟转数表示的发动机速度对分钟表示 的时间的曲线图。

图4是用于图2的驱动情况的图1的能量存储系统的电荷状态对时间的 曲线图。

图5是控制图1的混合动力传动系的方法的示意性流程图。

图6是具有替换的混合动力传动系的车辆的示意图。

图7是具有替换的混合动力传动系的车辆的示意图。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中代表相同的部件，图1显示 了车辆10，该车辆10具有经由控制系统14控制的混合动力传动系12，以 根据三个模式的电荷消耗策略运行，所述策略被描述为图5流程图中的运行 混合动力传动系500的方法。混合动力传动系的其他实施例可根据方法500 而被控制，例如针对图6的车辆610和图7的车辆710所述的。动力传动系 12包括作为第一功率源的发动机16和作为第二功率源的能量存储系统 (ESS)18。在所示的实施例中，ESS 18是一个或多个电池或电池组，且可以 在本文称为电池18。发动机16是内燃发动机，内燃发动机可以是火花点火 式发动机、压缩点火式发动机或其他类型发动机，且可被配置为使用许多不 同具体燃料中的一种，例如汽油、柴油或酒精燃料。

发动机16具有曲轴19，所述曲轴通过断开离合器的接合而选择性地或 持续操作性地连接到变速器22的输入构件20。变速器22包括啮合齿轮和可 选择扭矩传递装置，以建立变速器22的输入构件20和输出构件24之间的 各种速度比。本领域技术人员应理解各种齿轮传动结构可用在变速器22中， 例如行星齿轮传动结构和并置轴(layshaft)齿轮传动结构。输出构件24经 由差动器25和驱动车轴27连接到被驱动车轮28。驱动车轴27可以前车轴 或后车轴。而且，变速器22、输出构件24和差动器25可布置为驱动桥且在 单个壳体中封装在一起。可选地，控制系统14可用于控制单个电动机混合 动力传动系，例如在具有图6所示的混合动力传动系612的车辆610上。动 力传动系612包括驱动地连接到变速器输入轴20的电动机/发电机30A。离 合器C1选择性地可接合，以连接曲轴19，用于与变速器输入构件20旋转。 离合器C1在仅电运行模式期间不接合，其中电动机/发电机30A仅提供推进 功率，以驱动车辆10。仍然进一步地，控制系统14可用于控制图7的电全 轮驱动车辆710，其具有如同图1所示的动力传动系712，但是另一电动机/ 发电机30C通过差动器25B驱动地连接到第二驱动车轴27B，该差动器可以 包括连接到驱动车轮28B的齿轮传动结构。

混合动力传动系12包括第一电动机/发电机30A和第二电动机/发电机 30B，它们操作性地连接到变速器22且每一个可控制，以运行为电动机或发 电机。在运行为电动机时，电动机/发电机30A或30B使用存储在ESS 18中 的电能，以将机械能提供到变速器的部件中的一个，由此改变部件的扭矩和 /或速度。在运行为发电机时，电动机/发电机30A或30B使用变速器22的 部件中的一个的机械能，以提供用于存储在ESS 18中的电能。

功率逆变器32将通过ESS 18提供的直流电转换为交流电，所述交流电 用于为电动机/发电机30A或30B提供功率以用作电动机，和将交流电转换 为直流电，所述直流电在电动机/发电机30A或30B用作发电机时被引导到 ESS 18。在一个实施例中，在被发动机16提供功率时，第一电动机/发电机 30A选择性地运行为发电机，以将电功率提供到第二电动机/发电机30B。在 从ESS 18或从第一电动机/发电机30A接收电功率时第二电动机/发电机30B 选择性地运行为电动机。第二电动机/发电机30B也可以在减速期间提供再 生制动。

ESS 18配置为在车辆10的多次使用之间通过离车电源36经由充电装置 38和联接件40而被再充电。因而，混合动力传动系12可以称为插电式混合 动力传动系且车辆10可以称为插电式混合动力电动车(PHEV)。

操作者输入装置42操作性地连接到控制系统14且使得车辆操作者(例 如司机)选择多个可用性能模式中的一个。选择的性能模式将被显示为去往 控制系统14的输入信号，且将影响混合动力传动系12的运行，如在本文所 述的。一种性能模式是“山地模式”，其可以例如在车辆于相对陡峭的地形 上行进时被操作者选择。另一性能模式是“保持模式(hold mode)”，在车辆 10在距司机期望使用离车电源38为能量存储装置再充电的位置相对较远地 运行时通过司机选择该模式。操作者输入装置42可以是控制面板，其包括 触摸屏界面、可隐藏按钮、键盘、开关、旋钮或使得司机指示期望性能模式 的其他接口特征。

去往控制系统14的其他车辆输入包括加速器输入装置44，例如通过车 辆操作者控制的加速器踏板或其他输入机构，以指示车辆10的期望加速水 平。额外车辆输入(例如制动踏板)未示出但是也操作性地连接到控制系统 14。

控制系统14操作性地连接到发动机16、连接到变速器22、连接到电动 机/发电机30A、30B两者、连接到ESS 18、连接到功率逆变器32、连接到 操作者输入装置42且连接到加速器踏板44。控制系统14可以包括多个互连 电子控制器或控制模块，例如发动机控制模块、变速器控制模块、电动机控 制模块、电池控制模块、和混合动力控制模块。替换地，这些模块中的一些 或所有可被组合为更少数量的控制模块。控制系统14具有带存储的算法的 处理器，其执行图5的方法500，该方法基于预定车辆参数、操作者输入和 从通过传感器(未示出)提供的输入信号而测量或估计的车辆运行条件来确 定三个运行模式中的哪一个将被命令。算法的一些部分可以由此被控制模块 中的不同模块执行，或整个算法可以被一个控制模块执行，如果控制系统14 仅具有一个控制模块的话，或即使控制系统14具有多个控制模块也可以这 样。其他车辆运行条件可以包括发动机16的温度、能量存储装置18的温度、 能量存储装置18的温度、曲轴19的速度和扭矩、输出构件24的速度和扭 矩、和发动机关闭持续时间。

电动机/发电机30A、30B每一个具有定子和转子。例如，电动机/发电 机30A的转子可以连接为直接地或通过齿轮组件或以其他方式间接地与发 动机16的曲轴19一起旋转，从而转子的旋转造成曲轴19的旋转，且反之 亦然。电动机/发电机30B的转子直接地或通过齿轮结构间接地与输出构件 24一起旋转，从而转子的旋转造成输出构件24的旋转。

两定子固定连接到同一静止构件或固定连接到分开的静止构件，例如变 速器壳体，且通过三相传递导体连接到电动机控制器/功率逆变器32。电动 机控制器/功率逆变器32还通过传递导体56操作性地连接到ESS 18。电动 机控制器/功率逆变器32从控制系统14接收控制信号，且配置为响应于用于 建立动力传动系12的各种运行模式(如下所述)的控制器信号，将从ESS 18 提供的直流电转换为提供到定子中之一或两者的交流电，和将通过任一定子 提供的交流电转换为用于ESS 18中能量存储的直流电。

图2显示了英里每小时表示的车辆速度202对分钟表示的时间204的曲 线图200。在曲线图200示出的驱动情况下，司机通过反复让加速器踏板44 运动到完全压下位置(用于最大加速)而使得车辆10反复加速，直到达到 预定速度206。司机随后释放加速器踏板且允许车辆速度返回到零。加速以 相对相等或相同的间隔反复进行。根据控制系统14执行的方法500，且如进 一步在本文描述的，动力传动系12被控制，使得从时刻0到时刻A，动力 传动系12运行在仅电运行模式，在该模式中发动机16关闭且用于车辆10 的所有推进功率通过ESS 18经一个或两个电动机/发电机30A、30B提供。 仅电运行模式在图2中显示为“I”。

图3是转每分钟表示的发动机速度208对分钟表示的时间204的曲线图 207。如图3所示，发动机速度208在整个仅电运行模式I中保持为0。对于 每次加速，随时间进行，电池的剩余电池能量(即电荷状态)和电池功率容量 从时刻0到时刻A减少。图4是电池18的电荷状态212对分钟表示的时间 204的曲线图210。在图4中，曲线图210的一些部分(例如在214示出， 在这些部分中电荷状态212在减少之后增加)是由于第二电动机/发电机30B 被控制为用作发电机以完成再生制动、将降速的车辆10(如图2的曲线图200 的部分203所示)的一些旋转能量转换为ESS 18中的存储能量而造成的。

从时刻A到时刻B，控制系统14根据方法500控制动力传动系12，从 而动力传动系12运行在电荷耗尽运行模式，在该运行模式中通过ESS 18提 供的功率不断地用于推进车辆10，且在ESS 18的功率容量不足以提供预定 功率水平时发动机16被控制为开动且增加用于推进车辆10的功率。如果不 满足发动机关闭运行的预定运行限制条件，则发动机16也可以被命令在电 荷耗尽运行模式期间开动，如进一步在本文描述的。例如，系统14可限制 发动机16被允许保持关闭的时间量，且可命令发动机16在车辆运行条件(例 如催化剂温度或发动机冷却剂温度)到达预定运行限制条件(例如预定最小 温度)时开动。电荷耗尽运行模式在图2-4中显示为“II”。在图3中，曲线 图207的一些部分(其中发动机在电荷耗尽运行模式II期间开动)对应于图 2中曲线图200的表示正加速度(positive acceleration)的部分。图4显示了 将ESS 18的电荷状态212在电荷耗尽运行模式II期间继续减少，电荷状态 212在减少(例如在部分216)之后增加，这是由于第二电动机/发电机30B被 控制为用作发电机以完成再生制动、将降速的车辆10的一些旋转能量转换 为ESS 18的存储能量而造成的。

在时刻B之后，控制系统14根据方法500控制动力传动系12，从而动 力传动系12运行在电荷维持运行模式III，在该运行模式中来自ESS 18的功 率持续用于推进车辆10，在电池18的功率容量不足以提供预定水平功率时 发动机16开动以增加用于推进车辆10的功率，且在ESS 18的剩余能量小 于所需能量储备时发动机16也开动以对电池18增加能量。如果发动机关闭 运行的预定运行限制条件不满足则发动机16也可以被命令为在电荷维持运 行模式期间开动，如进一步在本文描述的。例如，系统14可限制发动机16 被允许保持关闭的时间量，且可命令发动机16在车辆运行条件(例如催化 剂温度或发动机冷却剂温度)达到预定运行限制条件(例如预定最小温度) 时开动。在图3中，曲线图207的部分209表示与对ESS 18进行补充相一 致地增加发动机速度，以提供足够的功率，以满足图2示出的加速要求。如 图3所示，发动机16被控制为甚至在功率需求被满足之后在曲线图207的 部分211期间也保持开动，以增加随时间的平均充电(average charging)，使 得ESS 18的电荷状态212的净趋势为电荷中性(既不充电也不放电)。ESS 18 再充电以维持电荷状态218这一过程显示在图4中的曲线图210的部分 224A、224B。

在图3中，发动机速度在电荷耗尽模式II期间在0和220处的速度之间 变化，且在电荷维持模式III期间在0到222处的速度之间的更高速度范围 上变化。在电荷耗尽模式II期间让发动机16在更低的速度范围运行允许动 力传动系12维持与仅电运行模式I相关的安静感觉。

在方法500下，在时刻A从模式I到模式II的转变和在时刻B从模式 II到模式III的转变取决于车辆运行条件，包括ESS 18的条件，如针对图5 描述的。方法在502开始，其可以通过钥匙转到点火位置来启动。方法500 前进到步骤504，其中控制系统14确定是否存在司机选择的性能模式。在车 辆10所示的实施例中，可用的驱动选择的性能模式是“保持模式”和“山 地模式”，如上所述。这些模式中的任一个的选择将允许控制系统14在执行 方法500的同时施加正确的预定参数或命令，例如确定步骤506中所需的 ESS能量储备。需要额外电池能量储备以适应具体情况，这取决于车辆特征。 例如，山地模式可以通过司机选择以表明车辆10正在或不久将要爬上斜坡。 山地模式将增加所需的ESS能量储备，以便允许在爬上斜坡的同时维持功 率。作为另一例子，保持模式可以被司机选择，以允许司机运行在电荷维持 运行模式，直到达到距用于对电池18再充电的离车电源36的预定距离中的 位置，例如预定仅电区域或附近。在保持模式中，控制系统14暂时地将所 需ESS能量储备设定为当前剩余的ESS能量，由此在保持模式启用时保持 电荷中性的SOC趋势。如果司机没有选择具体性能模式，则使用默认标准 性能模式且控制系统14执行方法500的应用与标准性能模式相关的预定值 的步骤。

在步骤506，控制系统14确定所需ESS能量储备。所需ESS能量储备 也称为最小ESS能量储备。所述确定过程可以是通过控制系统14执行的计 算。最小ESS能量储备必须足以允许车辆10提供最大加速性能的合理持续 时间且因此是在加速期间允许的发动机功率和ESS 18放电功率的函数。发 动机功率和放电功率可以随温度或其他车辆运行条件变化。因而，可以基于 对控制系统14的各种车辆运行输入计算最小ESS能量储备。能量储备确定 车辆10的维持加速能力，而可用功率确定峰值容量。插电式混合动力电 (PHEV)车辆(例如车辆10)使用组合的发动机和电池功率，以提供比仅发 动机提供的的性能更好的性能。需要能量储备以确保性能鲁棒而不由于ESS 18耗尽而快速变差。

方法500随后前进到步骤508，其中控制系统14确定剩余ESS能量。 根据各种车辆运行条件(包括电池运行条件)计算剩余ESS能量。例如，如 果ESS 18是电池，则剩余能量通常是电荷状态、电池年龄和电池温度的函 数。本领域技术人员易于得知和理解，可以计算用于本文限定的剩余ESS 能量的数学公式。因为在车辆运行期间ESS能量变化，且可以增加和减少， 所以与车辆运行期间随方法500连续重复，剩余ESS能量被周期性地计算， 如图4示出的。

在步骤508之后，方法500前进到步骤510，其中控制系统14确定步骤 508中确定的剩余ESS能量是否大于步骤506中确定的所需ESS能量储备。 如果剩余ESS能量大于所需ESS能量储备，则方法500可前进到步骤512， 以继续确定是否应命令仅电运行模式或电荷耗尽运行模式。但是，如果剩余 能量储备不大于所需能量储备，则车辆10运行在电荷维持运行模式III，该 运行模式在步骤514被命令，且其中来自ESS 18的功率使得车辆10推进， 且在ESS 18的功率容量不足以提供预定功率水平时(例如在图3的曲线图 207的部分209处)发动机16开动以增加用于推进车辆10的功率，且在ESS 18的剩余能量小于所需能量储备(例如在部分207和211处示出)对ESS 18 增加能量。如果不满足发动机关闭操作的某些运行限制条件，则发动机16 也可以被控制为在电荷维持运行模式III期间开动，如针对步骤523、526和 528描述的。

如果方法500已经前进到步骤512，则控制系统14确定ESS功率容量。 在该步骤，本发明ESS的功率容量可以是计算值。如果ESS 18是电池，则 功率容量通常是电荷状态、电池年龄和电池温度的函数。功率容量限定为在 ESS端子21处以设定的电流并经设定的时间输送设定功率的能力，且因此 通过电压对负荷和时间的特征来确定。因为车辆运行期间功率容量变化，且 可以增加和减少，所以在方法500于车辆运行期间连续重复时ESS功率容量 被周期性地计算，如图4示出的。本领域技术人员易于得知和理解，可以计 算用于本文限定的功率容量的数学公式。

接下来，在步骤516，控制系统14确定在步骤512计算的ESS功率容 量是否大于预定功率水平。预定功率水平是动力传动系设计期间确定的值， 其足以提供期望性能水平。因而，不同预定功率水平可被控制系统14考虑， 以取决于车辆10是运行在默认标准性能模式还是车辆10运行在另一司机选 择模式(其需要不同功率水平)而形成步骤516中的确定。

如果ESS功率容量被确定为大于步骤516的适当预定功率水平，则方法 500前进到步骤522且命令运行在仅电运行模式I。仅电运行模式为车辆10 的默认运行模式，且在所需ESS功率和剩余ESS能量目标满足的情况下被 选择。在仅电运行模式中，车辆10能完全发挥性能，而不启动发动机16。 换句话说，车辆12靠电力运行到来自司机的100％功率要求。在该模式中， ESS功率容量随ESS放电而慢慢地降低，直到功率需求不被满足且车辆10 必须转变为电荷耗尽模式的点。因为功率降低很慢且从电池电荷状态耗尽率 可预测，所以发动机16将保持关闭且因此不需要用于维持发动机催化剂温 暖或冷却剂温度的、对发动机关闭持续时间的限制条件。在步骤522之后， 方法500前进到图框524，以返回到502处的开始，以在车辆10运行时连续 重复方法500。

如果在步骤516ESS功率容量不大于适当预定功率水平，则方法500前 进到步骤520，其中控制系统14命令动力传动系12运行在图2-4的电荷耗 尽运行模式。通常，在电荷耗尽运行模式期间，在需要满足司机要求的功率 时，控制系统14命令发动机16启动，以便维持一致水平的性能且使得ESS 18的电荷耗尽率最大化，由此与燃料相比优先使用从离车电源36而来的电 能。换句话说，在电荷耗尽运行模式中，来自ESS 18的功率连续用于推进 车辆10，且在ESS 18的功率容量不足以提供所选择(或默认)性能模式确定 的预定功率水平时发动机16被命令增加功率，以推进车辆10。如果不满足 发动机关闭运行的某些运行限制条件，则发动机16也可以被控制为在电荷 耗尽运行模式11期间开动，如针对步骤523、526和528描述的。

在典型的放电循环期间，随ESS 18的电荷状态降低，车辆10将接连转 变经过三个模式。即动力传动系12将首先被命令为运行在仅电运行模式I， 随后运行在电荷耗尽运行模式II，且最后运行在电荷维持运行模式III(假设 车辆10在达到电荷维持运行模式III之前没有通过离车电源36再充电)。

在电荷耗尽运行模式II或电荷维持运行模式III期间运行时，基于司机 要求的功率会在任何点需要发动机启动，为了确保发动机启动立即有效，会 需要用于限制发动机关闭运行的额外的预定发动机关闭运行限制条件，以加 热或维持发动机催化剂或冷却剂的温度。这些限制条件可以采取系统允许发 动机16保持关闭的时间极限的形式，或可合并来自各种传感器和/或估计器 的反馈，从而在车辆运行状态(例如催化剂温度)达到设定极限时控制系统 14命令发动机16启动。因而，在步骤514和520每一个之后，方法500前 进到步骤523，以确定包括对发动机关闭运行的预定运行限制条件在内的车 辆运行条件的当前值，且随后前进到步骤526，其中控制系统14将该当前值 与发动机关闭运行限制条件比较。例如，如果催化剂温度的当前值被确定为 低于预定最小催化剂温度(即发动机关闭运行限制条件)或发动机冷却剂的当 前温度低于预定最小冷却剂温度，则发动机16必须被命令为满足预定运行 限制条件。因此，如果在步骤526确定包括发动机关闭运行限制条件在内的 车辆运行条件不满足发动机关闭运行限制条件，则方法500前进到步骤528， 且控制系统14命令发动机16启动，以切换到发动机开动运行模式，同时仍 然保持相应电荷耗尽或电荷维持运行模式。方法500随后前进到图框524， 以返回到502处的开始。发动机16可以随后保持开动预定的时间段或直到 发动机催化剂和/或发动机冷却剂被充分地加热到另一预定运行限制条件，例 如最大温度。

如果在步骤526确定了包括发动机关闭运行限制条件在内的参数的当前 值满足了限制条件，则方法500步骤526前进到步骤530，且如果其已经开 动(假设满足操作者的要求)则允许发动机16关闭。方法500随后前进到 图框524，以返回到502处的开始。

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。