CN104670230A - 用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法和控制系统。所公开的用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法包括：对当前车速进行偏差估计，并且如果确认所述当前车速大于第一阈值速度，则执行巡航速度控制；以及所述巡航速度控制包括判断动力电池荷电状态，并且如果所述动力电池荷电状态小于荷电阈值，则可执行再生制动功能，如果所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则可执行降档操作。本发明所公开的对混合动力车辆的巡航工况进行速度控制的方法和系统能使驾驶更加安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域，具体涉及混合动力车辆领域的巡航工况的速度控制。
背景技术
现在巡航控制系统已经广泛应用在车辆上。当驾驶者设定巡航速度并且打开巡航开关后，车辆能自动地保持车速行驶而不用驾驶者踩油门踏板。采用了这种装置，当在高速公路上长时间行车时，驾驶者就不用再去控制油门踏板，使驾驶更加舒适。同时，采用巡航控制系统还能减少了不必要的车速变化。而车辆都有对应的经济速度，当驾驶者将巡航控制系统设置在经济速度上就可以实现省油的目的，因此巡航控制系统还有节能减排的优点。
当处在巡航状态的车辆下坡时，如果不采取措施，由于受力影响，车速会越来越快。当前的巡航控制技术中解决这一问题的主要方法是当监测到车速变快时，车辆通过制动装置与车轮摩擦来降低车速。但是，当车辆下长坡时，可能需要长时间的制动，而这可能致使制动系统中的部件发热甚至损坏，从而导致制动失灵而发生交通事故。
发明内容
本发明公开了一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法，该方法能利用再生制动功能在下坡时对混合动力汽车进行车速控制。本发明还公开了利用再生制动功能在巡航工况下的混合动力车辆下坡时对其进行速度控制的系统以及应用该系统的混合动力车辆。
根据本发明的一个方面，公开了一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法，该方法包括：对当前车速进行偏差估计，并且如果确认所述当前车速大于第一阈值速度，则执行巡航速度控制；以及所述巡航速度控制包括判断动力电池荷电状态，并且如果所述动力电池荷电状态小于荷电阈值，则可执行再生制动功能，如果所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则可执行降档操作。
本发明所公开的方法还包括当执行所述再生制动功能时，如果所述动力电池荷电状态增大至所述荷电阈值，并且此时的车速仍大于第一阈值速度，则可停止执行所述再生制动功能，改为执行所述降档操作。
上述第一阈值速度可以是预设的巡航速度。
上述的第二阈值速度大于第一阈值速度。当确定当前车速大于第二阈值速度时，所述混合动力车辆可退出巡航模式。
其中，当执行所述降档操作前，如果所述混合动力车辆运行在纯电机驱动工作模式，则可先将工作模式切换为纯发动机驱动工作模式或发动机和电机共同驱动工作模式，然后再执行所述降档操作。
根据本发明的另一方面，公开了一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制系统，所述系统包括：整车控制器，所述整车控制器可包括速度偏差估计单元和电量评估单元，如果所述速度偏差估计单元确定当前车速大于第一阈值速度，并且所述电量评估单元确定动力电池荷电状态小于荷电阈值，则所述整车控制器可发出执行再生制动功能的指令，如果所述速度偏差估计单元确定当前车速大于第一阈值速度，并且所述电量评估单元确定所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则所述整车控制器可发出执行降档操作的指令；动力电池管理单元，与所述整车控制器的电量评估单元相连，可给所述整车控制器发送表示所述动力电池荷电状态的信号；电机控制器，与所述整车控制器相连，可从所述整车控制器接收所述执行再生制动功能的指令以控制电机；以及自动变速箱控制器，与所述整车控制器相连，可从所述整车控制器接收所述执行降档操作的指令以控制变速箱进行降档。
如果在执行所述再生制动功能的过程中，所述动力电池的荷电状态增大至荷电阈值并且此时的车速仍大于所述第一阈值速度，则所述整车控制器可向所述电机控制器发出停止执行所述再生制动功能的指令，并向所述自动变速箱控制器发出执行降档操作的指令。
本发明所公开的用于混合动力车辆的巡航工况速度控制系统还可包括发动机控制器和离合器控制器，所述发动机控制器和所述离合器控制器与所述整车控制器相连，在确定所述整车控制器发出执行降档操作的指令时，如果所述混合动力车辆工作在纯电机驱动的工作模式，则所述整车控制器可先给所述发动机控制器和所述离合器控制器发出指令，以使所述混合动力车辆工作在纯发动机驱动工作模式或发动机和电机共同驱动工作模式，然后所述整车控制器再向所述自动变速箱控制器发出所述执行降档操作的指令。
上述系统中的整车控制器可包括巡航控制模块，所述速度偏差估计单元和所述电量评估单元可被包含在所述巡航控制模块中。
根据本发明的第三方面，公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆中应用了上述的巡航工况速度控制系统。
本发明所公开的对混合动力车辆的巡航工况进行速度控制的方法和系统能使驾驶更加安全可靠，并且能够通过再生制动提高能量的利用率。
附图说明
图中，相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。
图1示出了根据本发明的实施方式的一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法；
图2示出了根据本发明的实施方式的一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制系统；以及
图3示出了一种采用本发明所公开的巡航工况速度控制系统的混合动力车辆的动力系统结构示意图。
附图标记说明
11、整车控制器（HCU） 12、发动机控制器（ECU）
13、离合器控制器（CCU） 14、整车控制器（HCU）
15、自动变速箱控制器（TCU） 16、动力电池管理单元（BMS）
2、发动机 3、离合器
4、电机 5、变速器
6、动力电池 7、主减速器
8、车轮
具体实施方式
根据本发明的一个方面，公开了一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法，该方法包括：对当前车速进行偏差估计，并且如果确认所述当前车速大于第一阈值速度，则执行巡航速度控制；以及所述巡航速度控制包括判断动力电池荷电状态，并且如果所述动力电池荷电状态小于荷电阈值，则可执行再生制动功能，如果所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则可执行降档操作。
图1示出了根据本发明的实施方式的一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法。
在步骤S1，当驾驶者设定巡航速度并开启巡航模式后，混合动力车辆以巡航模式行驶。在步骤S2中，当混合动力车辆处于巡航模式中时，整车控制器（HCU）中的速度偏差估计单元可以一直实时监测车辆的当前车速并对当前车速进行偏差估计，例如可将当前车速与预设的第一阈值速度和第二阈值速度进行比较。该第一阈值速度可等于预设的巡航速度。该第二阈值速度可以是在预设的巡航速度下的巡航模式的临界速度，第二阈值速度大于第一阈值速度。如果判断结果是当前行驶速度大于第二阈值速度，则执行步骤S3。在步骤S3中，HCU控制车辆自动退出巡航模式，而改为由驾驶者操控。值得注意的是，通常不会出现车速超过第二阈值速度的情况，因为当车速大于第一阈值速度时，HCU就会采取限速手段使车辆降速以防止车速过快。在步骤S2所示的判断中，如果当前行驶速度小于第二阈值速度但大于第一阈值速度，则执行步骤S4，混合动力车辆进入巡航限速模式。
在步骤S4中，HCU中的电量评估单元可接收表示动力电池荷电状态（简称SOC）的信号并可将其与荷电阈值进行比较。如果SOC没达到荷电阈值，则可执行步骤S5，车辆进入再生制动模式，例如，HCU给MCU发送执行再生制动功能的指令，使电机提供负扭矩给动力电池充电，此时电机不再给车辆提供动力，从而使车速降低。在步骤S4中所示的判断中，如果SOC大于荷电阈值，则可执行步骤S6，通过降档的方式来实现降速。例如，HCU给自动变速箱控制器（TCU）发送执行降档操作的指令。值得注意的是，执行再生制动降速（S5）的过程中，由于动力电池的电量可能一直在增加，所以电量评估单元可持续监测SOC并将之与荷电阈值进行比较（S4），如果在动力电池充电过程中的某个时刻SOC达到了荷电阈值并且此时的车速仍大于第一阈值速度，则可从执行步骤S5改为执行步骤S6，可使车辆的限速模式从再生制动降速变为降档降速。无论何时，如果判定需执行步骤S6，而车辆工作在纯电机驱动工作模式，则先要使车辆进入纯发动机驱动工作模式或者发动机和电机共同驱动工作模式，然后再执行降档操作；如果此前车辆不是工作在纯电机驱动模式，则可直接执行降档操作。根据本发明所公开的方法，采用再生制动降速和/或降档降速，最终都可实现维持巡航车速恒定（步骤S7）。
根据本发明的另一方面，公开了一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制系统，所述系统包括：整车控制器，所述整车控制器可包括速度偏差估计单元和电量评估单元，如果所述速度偏差估计单元确定当前车速大于第一阈值速度，并且所述电量评估单元确定动力电池荷电状态小于荷电阈值，则所述整车控制器可发出执行再生制动功能的指令，如果所述速度偏差估计单元确定当前车速大于第一阈值速度，并且所述电量评估单元确定所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则所述整车控制器可发出执行降档操作的指令；动力电池管理单元，与所述整车控制器的电量评估单元相连，可给所述整车控制器发送表示所述动力电池荷电状态的信号；电机控制器，与所述整车控制器相连，可从所述整车控制器接收所述执行再生制动功能的指令以控制电机；以及自动变速箱控制器，与所述整车控制器相连，可从所述整车控制器接收所述执行降档操作的指令以控制变速箱进行降档。
图2示出了根据本发明的实施方式的一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制系统。如图所示，当巡航模式下的混合动力车辆下坡时，整车控制器中（HCU）11中的速度偏差估计单元可实时监测车速并可将车速与第一阈值速度和第二阈值速度进行比较。如果车速大于第二阈值速度，则HCU 11可发出跳出巡航模式的指令。如果车速大于第一阈值速度而小于第二阈值速度，则HCU 11中的电量评估单元可从动力电池管理单元（BMS）16接收表示动力电池的荷电状态（SOC）的信号，并与荷电阈值进行比较。如果当前SOC小于荷电阈值，HCU 11可给电机控制器（MCU）14发送执行再生制动功能的指令。如果当前SOC大于荷电阈值，HCU 11可给TCU 15发送执行降档操作的指令。由于在执行再生制动功能的过程中动力电池的电量可能一直在增加，HCU 11中的电量评估单元可一直监测来自BMS 16的表示动力电池荷电状态的信号，如果动力电池的荷电状态增大至荷电阈值并且此时的车速仍大于所述第一阈值速度，则HCU 11可向MCU 14发出停止执行再生制动功能的指令，并可向TCU 15发出执行降档操作的指令。无论何时，若判定车辆将执行降档操作并且此时车辆处于纯电机驱动工作模式，则HCU11可先给发动机控制器（ECU）12和离合器控制器（CCU）13发送指令以使车辆切换到纯发动机驱动工作模式或发动机和电机共同驱动工作模式，然后再由HCU 11给自动变速箱控制器（TCU）15发送执行降档操作的指令。可以在HCU 11中设置专门的针对巡航模式的控制模块——巡航控制模块，上述速度偏差估计单元和电量评估单元都可包含在巡航控制模块中。
本发明还公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆中应用了上述的巡航工况速度控制系统。
图3示出了一种采用本发明所公开的巡航工况速度控制系统的混合动力车辆的动力系统结构示意图。如图所示，HCU 11与ECU 12、CCU 13、MCU14、TCU 15和BMS 16间通过CAN总线进行通信。ECU 12控制发动机2，CCU 13控制离合器3，BMS 16控制动力电池6，电机4通过离合器3与发动机2相连，并且电机4与动力电池6和电机控制器14相连，变速器5与电机4和自动变速箱控制器15相连，并且变速器5通过主减速器7与车轮8相连。其中，根据本发明的一个实施方式，进行巡航工况的速度控制时，如果执行再生制动功能，则HCU 11给MCU 14发送执行再生制动功能的指令，MCU 14控制电机4提供负扭矩给动力电池6充电；如果执行降档操作，HCU11给TCU 15发送降档指令，通过发动机2拖动来使车速降低。
本发明中各种部件的命名仅是为了示例的目的，实际中具有相同或类似特征和功能的部件可能具有不同的名称。
尽管出于解释说明的目的已经公开了本发明的实施方式，但是应理解为本发明不限于此，并且本领域技术人员应理解各种不偏离本发明的范围和主旨的修改、增加和替代是可能的。相应地，任何和所有修改、变化或等效安排应考虑进本发明的范围，并且本发明的详细范围将通过随附的权利要求书公开。
Claims (10)
1.一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制方法，所述方法包括：
对当前车速进行偏差估计，并且如果确认所述当前车速大于第一阈值速度，则执行巡航速度控制；以及
所述巡航速度控制包括判断动力电池荷电状态，并且如果所述动力电池荷电状态小于荷电阈值，则执行再生制动功能，如果所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则执行降档操作。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：
当执行所述再生制动功能时，如果所述动力电池荷电状态增大至所述荷电阈值，并且此时的车速仍大于所述第一阈值速度，则停止执行所述再生制动功能，改为执行所述降档操作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括：
所述第一阈值速度是预设的巡航速度。
4.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括：
确定当前车速大于第二阈值速度时，所述混合动力车辆退出巡航模式，其中所述第二阈值速度大于所述第一阈值速度。
5.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括：
当执行所述降档操作前，如果所述混合动力车辆运行在纯电机驱动工作模式，则先将工作模式切换为纯发动机驱动工作模式或发动机和电机共同驱动工作模式，然后再执行所述降档操作。
6.一种用于混合动力车辆的巡航工况速度控制系统，所述系统包括：
整车控制器，所述整车控制器包括速度偏差估计单元和电量评估单元，如果所述速度偏差估计单元确定当前车速大于第一阈值速度，并且所述电量评估单元确定动力电池荷电状态小于荷电阈值，则所述整车控制器发出执行再生制动功能的指令，如果所述速度偏差估计单元确定当前车速大于第一阈值速度，并且所述电量评估单元确定所述动力电池荷电状态大于荷电阈值，则所述整车控制器发出执行降档操作的指令；
动力电池管理单元，与所述整车控制器的电量评估单元相连，给所述整车控制器发送表示所述动力电池荷电状态的信号；
电机控制器，与所述整车控制器相连，从所述整车控制器接收所述执行再生制动功能的指令以控制电机；以及
自动变速箱控制器，与所述整车控制器相连，从所述整车控制器接收所述执行降档操作的指令以控制变速箱进行降档。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，如果在执行所述再生制动功能的过程中，所述动力电池的荷电状态增大至荷电阈值并且此时的车速仍大于所述第一阈值速度，则所述整车控制器向所述电机控制器发出停止执行所述再生制动功能的指令，并向所述自动变速箱控制器发出执行降档操作的指令。
8.根据权利要求6或7所述的系统，还包括：
发动机控制器和离合器控制器，所述发动机控制器和所述离合器控制器与所述整车控制器相连，在确定所述整车控制器发出执行降档操作的指令时，如果所述混合动力车辆工作在纯电机驱动的工作模式，则所述整车控制器先给所述发动机控制器和所述离合器控制器发出指令，以使所述混合动力车辆工作在纯发动机驱动工作模式或发动机和电机共同驱动工作模式，然后所述整车控制器向所述自动变速箱控制器发出所述执行降档操作的指令。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述整车控制器包括巡航控制模块，所述速度偏差估计单元和所述电量评估单元被包含在所述巡航控制模块中。
10.一种混合动力车辆，所述混合动力车辆应用了权利要求6-9中任一权利要求所述的系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150603 |