CN104773161A - 混合动力电动车辆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种混合动力电动车辆。车辆设置有动力传动系，所述动力传动系包括电池驱动的电机、内燃发动机、变速器和动力传动系控制器。控制器被配置为：在动力传动系扭矩需求小于对于预定的即将到来的时间段预测的所能够维持的动力传动系可用扭矩时，允许变速器传动比的升档。控制器还被配置为：在扭矩需求超过预测的动力传动系可用扭矩时，禁止升档，以减少连续换档。控制器还可被配置为：响应于电池的荷电状态小于阈值，使预测的动力传动系可用扭矩降低足以对电池再充电的量。控制器还可进一步被配置为：在动力传动系于发动机关闭牵引模式下运转时，使预测的动力传动系可用扭矩降低足以重起发动机的量。

Description

混合动力电动车辆
技术领域
本公开涉及混合动力车辆，更具体地，涉及动力传动系控制系统。
背景技术
作为一种为驾驶员提供便利的特征，自动变速器是常用的汽车应用。在一些变速器中，使用单一的换档计划映射图来确定变速器从一个档位换至另一档位的时间点。换档计划预先确定，并可针对某种车辆负载下的性能和燃料经济性在可接受的操控性下进行优化。换档点通常是节气门位置和车速的函数，且不考虑车辆负载。已知的是，提供可以调用可选的换档计划的牵引开关。另外，这种牵引式计划是预编程的，因而不是实际的车辆负载的函数，也不能基于运转工况的其他变化而动态地更新。
在自动变速器操作期间，会出现期间变速器自动升档、车速变慢然后变速器自动降档的循环。车速的降低可起因于负载的增大或者动力传动系可用动力的减小。该循环有时称为动力传动系频繁换档(powertrain hunting)。快速连续的换档可能是不期望的，并会降低驾驶员的满意度。
发明内容
一种车辆设置有动力传动系，所述动力传动系包括电池供电的电动机、内燃发动机、变速器和动力传动系控制器。控制器被配置为：在动力传动系扭矩需求小于对于预定的即将到来的持续时间能够维持的预测的动力传动系可用扭矩时，允许变速器传动比的升档。此外，控制器被配置为：在扭矩需求超过预测的动力传动系可用扭矩时，禁止传动比的升档，以减少连续换档。
一种规划混合动力车辆的变速器换档的方法，包括：接收指示驾驶员扭矩需求和车速的信号；接收指示对于即将到来的预定的持续时间的牵引电池的可用电能的信号。所述方法还包括：基于扭矩需求、车速和电池的可用电能来预测对于所述持续时间能够维持的最大的动力传动系可用扭矩。所述方法还进一步包括：将最大的动力传动系可用扭矩与一系列升档阈值的计划作比较；在所预测的动力传动系可用扭矩超过驾驶员扭矩需求时，响应于驾驶员扭矩需求而允许变速器的升档命令。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于车辆在发动机关闭模式下运转，使最大的动力传动系可用扭矩降低足以重起发动机的量。
根据本发明的一个实施例，电池的可用电能是针对即将到来的预定的持续时间的总电能量，且所述方法还包括从所述总电能量中减去与车辆电负荷相关联的电能。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于牵引电池的荷电状态小于第一阈值，使最大的动力传动系可用扭矩降低足以利用从车辆的发动机输出的扭矩给电池再充电的量。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：针对发动机开启模式和发动机关闭模式中的每个存储唯一的一系列升档阈值的计划。
根据本发明的一个实施例，单一的升档阈值的计划适应于发动机开启运转模式和发动机关闭运转模式两者，在发动机关闭模式下响应于驾驶员扭矩需求超过电动机的可用扭矩，发起发动机快速重起，以提供动力传动系扭矩辅助。
一种混合动力电动车辆设置有动力传动系，所述动力传动系包括电池供电的电动机、内燃发动机、变速器和控制器。所述控制器被配置为：在预定的即将到来的时间段获得的所预测的动力传动系可用扭矩超过所存储的升档阈值时，响应于加速需求而允许变速器的升档命令，以减少传动比换档的总次数。
控制器还可被配置为：响应于电池的荷电状态小于第一阈值，使所预测的动力传动系可用扭矩降低足以为电池提供再充电的量。
控制器还可进一步被配置为：在动力传动系于发动机关闭牵引模式下运转时，使所预测的动力传动系可用扭矩降低足以重起发动机的量。
根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：动力传动系，包括电池供电的电动机、内燃发动机和变速器；以及控制器，被配置为：在动力传动系扭矩需求小于对于预定的即将到来的持续时间能够维持的预测的动力传动系可用扭矩时，允许变速器传动比的升档；在扭矩需求超过预测的动力传动系可用扭矩时，禁止传动比的升档，以减少连续换档。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括电连接到电动机的牵引电池，其中，预测的动力传动系可用扭矩基于对于即将到来的持续时间预测的电池的可用功率和对于即将到来的持续时间预测的电池的荷电状态中的至少一个。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于电池的荷电状态小于第一阈值，使预测的动力传动系可用扭矩降低足以为牵引电池提供再充电的量。
根据本发明的一个实施例，电池的可用功率是对于即将到来的持续时间能够从电池传递的总功率。
根据本发明的一个实施例，控制器进一步被配置为：响应于电池的荷电状态大于第一阈值，使预测的动力传动系可用扭矩增大能够从电动机获得的辅助的扭矩的量，以使电池放电。
根据本发明的一个实施例，控制器进一步被配置为：响应于动力传动系在发动机关闭牵引模式下运转，使预测的动力传动系可用扭矩降低足以重起发动机的量。
根据本发明的一个实施例，控制器进一步被配置为：响应于检测到车辆电负荷，使预测的动力传动系可用扭矩降低与车辆电负荷对应的量。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的示意图。
图2是与在发动机开启运转模式下预测能够维持的动力传动系扭矩的方法对应的流程图。
图3是与在发动机关闭运转模式下预测能够维持的动力传动系扭矩的方法对应的流程图。
图4是与在发动机开启运转模式下预测能够维持的动力传动系扭矩的可选方法对应的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解公开的实施例仅仅是示例，并且其它实施例可采用各种和可选的形式。附图不一定成比例地绘制；一些特征可被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以不同的方式应用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可期望用于特定应用或实施方式。
参照图1，混合动力电动车辆(HEV)10的示意图示出了车辆组件之间的代表性关系。组件在车辆内的物理布置和方位可改变。车辆10包括动力传动系12，该动力传动系12具有驱动传动装置16的发动机14。如下面将要进一步具体描述的，传动装置16包括诸如电动机/发电机(M/G)18的电机、相关联的牵引电池20、变矩器22和多级速比自动变速器(multiple step-ratioautomatic transmission)或齿轮箱24。
发动机14和M/G 18均能够为HEV 10提供动力。发动机14通常表示可包括内燃发动机(例如，由汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。发动机14产生发动机动力和相应的输出扭矩，当发动机14和M/G18之间的分离离合器26至少部分地接合时，所述相应的输出扭矩被供应到M/G 18。M/G 18可通过多种类型的电机中的任意一种而被实现。例如，M/G18可以是永磁同步电池驱动式电动机。电力电子件(power electronics)28调制由电池20提供的直流电(DC)以满足M/G 18的要求，如下面将要描述的。例如，电力电子件可向M/G 18提供三相交流电(AC)。
当分离离合器26至少部分地接合时，从发动机14到M/G 18或者从M/G18到发动机14的动力流是可能的。例如，当分离离合器26接合时，M/G 18可作为发电机进行操作，以将由曲轴30提供且经由M/G轴32的旋转能转换成电能储存在电池20中。在这种运转模式下，M/G 18对发动机施加了扭矩负载。分离离合器26还可分离以将发动机14与动力传动系12的其余部分断开，从而M/G 18能够作为车辆10的唯一驱动源进行操作。轴32延伸穿过M/G 18。M/G 18持续可驱动地连接到轴32，而发动机14仅当分离离合器26至少部分地接合时才可驱动地连接到轴32。
M/G 18还经由轴32连接到变矩器22。因此，当分离离合器26至少部分地接合时，变矩器22还连接到发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴32的泵轮和固定到变速器输入轴34的涡轮。变矩器22在轴32与变速器输入轴34之间提供液力耦合。还可设置变矩器旁通离合器36，在该变矩器旁通离合器36接合时使变矩器22的泵轮和涡轮摩擦或机械地结合，而允许传递更大的有效动力。变矩器旁通离合器36可用作起动离合器，以提供平稳的车辆起步。可选地或者相组合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器36的应用，可在M/G 18和齿轮箱24之间设置与分离离合器26类似的起动离合器。在某些应用中，分离离合器26通常称作上游离合器，起动离合器36(可以为变矩器旁通离合器)通常称作下游离合器。
变速齿轮箱24可包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过选择性地接合诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件而选择性地以不同的齿轮比布置，以建立多个期望的离散或阶梯传动比。摩擦元件能够通过换档计划进行控制，该换档计划使齿轮组的某些元件连接和断开连接，以控制变速器输出轴38与变速器输入轴34之间的扭矩和/或速度比。齿轮箱24将动力传动系输出扭矩最终提供给输出轴38。
应该理解，与变矩器22一起使用的液压控制式齿轮箱24仅是齿轮箱或变速器布置的一个示例；从发动机和/或电动机接收输入扭矩然后以不同的传动比将扭矩提供至输出轴的任何多级传动比齿轮箱对于本公开的实施例的应用而言都是可接受的。例如，可通过包括一个或更多个伺服电动机的机械式自动(或手动)变速器(AMT)来实现齿轮箱24，其中，伺服电动机用于沿拨叉导轨平移/旋转换档拨叉以选择期望的传动比。例如，如本领域普通技术人员通常所理解的，在需要较高扭矩的应用中可使用AMT。
如图1的代表性示意图所进一步示出的，输出轴38连接到差速器40。差速器40经连接到差速器40的各个车桥44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传递大约相等的扭矩，同时例如在车辆转弯时允许轻微的转速差。可使用不同类型的差速器或相似装置将来自动力传动系的扭矩分配至一个或更多个车轮。例如，在一些应用中，根据具体的运转模式或工况，可改变扭矩的分配。
发动机14还可结合到涡轮增压器46，以提供增大的进气压力或增压而迫使较高容积的空气进入发动机14的燃烧室中。增压通常指进气歧管压力超过大气压力的量。增压进一步表示所实现的超出没有强制进气时实现的空气压力的额外空气压力。与由涡轮增压器46提供至发动机14的增大的空气压力关联的是，可以实现燃料燃烧速率相应的增大。因而，额外的空气增压允许发动机14实现额外的输出动力，从而增大发动机扭矩。
可以通过控制器(例如动力传动系控制单元(PCU))指示动力传动系12的运转状态。虽然被示出为单个控制器，但是PCU可以是较大控制系统的一部分并且受到遍布车辆10中的多个其它控制器(例如车辆系统控制器(VSC)48)的影响。这些包括在VSC 48内的其它控制器的示例包括制动系统控制模块(BSCM)、高压电池控制器(BECM)以及与负责多个车辆功能的相通信的其它控制器。一个或多个其它控制器可以统称为响应于来自多个传感器的信号而命令多个致动器的控制器。VSC 48的响应可用于指示或影响多个车辆功能，例如，起动/停止发动机14、运转M/G 18以提供车轮扭矩或对牵引电池20再充电、选择或规划车辆变速器换档等。VSC 48可进一步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单元(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储。KAM是可用于在CPU断电时存储多个运转变量的持续或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可利用任何数量的已知的存储装置来实现，例如，PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、闪存或能存储数据的任何其它电、磁性、光学或其组合的存储装置，所述数据中的一些表示由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。
VSC 48经由可被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的输入/输出(I/O)接口而与多个发动机/车辆传感器和致动器通信。可替代地，一个或更多个专用硬件或固件芯片可以用于在特定信号被提供至CPU之前调制并处理该特定信号。如图1中的代表性实施例整体示出的，VSC 48可将信号传送至发动机14、涡轮增压器46、分离离合器26、M/G 18、起动离合器36、变速齿轮箱24和电力电子件28和/或从发动机14、涡轮增压器46、分离离合器26、M/G 18、起动离合器36、变速齿轮箱24和电力电子件28接收信号。尽管未明确说明，但是本领域普通技术人员将认识到上文描述的每个子系统内可通过VSC 48控制的多个功能或组件。可使用由控制器执行的控制逻辑被直接或间接致动的参数、系统和/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(针对火花点火式发动机)、进气/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)组件(例如交流发电机、空调压缩机)、电池充电、再生制动、M/G运转、用于分离离合器26、起动离合器36和变速齿轮箱24的离合器压力等。例如，通过I/O接口传送输入的传感器可用于指示涡轮增压器增压压力、涡轮增压器旋转速度、曲轴位置、发动机转速(RPM)、车轮转速、车速、发动机冷却剂温度、进气歧管压力、加速踏板位置、点火开关位置、节气门位置、空气温度、排气氧或其它排气成分的浓度或存在情况、进气流量、变速器档位、传动比或模式、变速器油温度、变速器涡轮转速、变矩器旁通离合器36的状态、减速或换档模式。
车辆10的驾驶员可在加速踏板50处提供输入，并产生推进车辆10所需求的扭矩、动力或驱动命令。通常，踩下和松开踏板50产生可被VSC 48分别解释为增大动力或减小动力的需求的加速踏板输入信号。至少基于来自加速踏板50的输入，控制器48可在发动机14和/或M/G 18中的每者之间分配扭矩命令以满足驾驶员所需求的扭矩。VSC 48还包括扭矩控制逻辑特征，能够基于具体的车辆运转工况解释驾驶员请求并作出响应。这些工况可包括例如档位选择(泊车档P、倒档R、空档N、前进档D、低速档L)、加速踏板输入、电池温度、电压、电流和电池荷电状态(SOC)。
如上所述，VSC 48可被配置为控制齿轮箱24内的换档正时以及分离离合器26和变矩器旁通离合器36的接合或分离。VSC 48能够基于所得到的扭矩需求向变速齿轮箱发布档位选择命令信号。与分离离合器26类似，变矩器旁通离合器36能在接合位置和分离位置之间的范围内进行调制。除由泵轮和涡轮之间的液力耦合产生的可变打滑(variable slip)以外，这在变矩器22中也产生可变打滑。可选地，根据具体应用，变矩器旁通离合器36可在不使用调制的运转模式的情况下的锁定或打开下进行操作。
牵引电池20的SOC是电池荷电量的指标，因此至少在一定程度上可用于确定电池的可用能量。SOC是导出值，并可被表示为电池的充电容量的百分比。它可类似于电池的燃料计量表。例如，100％的SOC可以指完全充电，0％可以指完全放电。随着SOC在放电期间下降，由电池提供的电压也减小。会期望限制放电深度，并在SOC下降至临界阈值以下之前为电池提供再充电。这可有助于维护电池单元并延长电池寿命。
为了利用发动机14作为原动力驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合，以经分离离合器26将发动机扭矩的至少一部分传递至M/G 18，然后从M/G 18流经变矩器22和齿轮箱24。M/G 18可通过传递使轴32旋转的额外的驱动扭矩而向发动机14提供扭矩辅助。这种运转模式可称为“混合动力模式”或“电动辅助模式”。
为了利用作为唯一动力源的M/G 18驱动车辆10，除了分离离合器26将发动机14与动力传动系12的其余部分隔离开之外，动力流保持相同。例如，在这段时间期间可禁止发动机14中的燃烧或者以其他方式关闭发动机14，以节省燃料。牵引电池20通过线52将所储存的电能传递至可包括逆变器以及DC/DC转换器的电力电子件28。电力电子件28可将来自电池20的高压直流电转换为供M/G 18使用的交流电。此外，电力电子件可将高电压调节成适于其他车辆组件使用的较低的电压。VSC 48还可向电力电子件28发布命令，使得M/G 18能够向轴32提供正或负的扭矩。该运转模式可称为“发动机关闭”牵引运转模式。
可选地，M/G 18可以以发电机模式操作，以将来自动力传动系12的动能转换成电能储存在电池20中。例如，M/G 18可用作发电机，同时发动机14为车辆10提供唯一的推进动力。经轴32输出的发动机扭矩在传递至M/G18时对发动机14施加扭矩负载。这进而会降低可用的总扭矩输出。此外，M/G 18可在再生制动期间用作发电机，其中，在再生制动时，来自旋转的车轮42的旋转能经齿轮箱24回传并被转换成电能储存在电池20中。在这种方式下，用作发电机的M/G 18的扭矩负载会有助于使车辆减速。
应该理解，图1中示出的示意图仅是示例性的并不意味着限制。可预想利用发动机和电动机两者的选择性接合以通过变速器进行传递的其它构造。例如，M/G 18可与曲轴30偏置，可设置用于起动发动机14的额外的电动机，和/或M/G 18可设置在变矩器22和齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下可预想其它构造。
可利用所存储的换档阈值的计划(schedule)来确定多个变速器传动比之间的换档正时。所述换档阈值可至少基于变速器输出轴的转速(RPM)和加速需求。一系列RPM和扭矩的组合可构成随车辆运转工况变化的阈值曲线图。针对换至可用传动比的换档以及从可用传动比换出的换档，存在升档阈值曲线图和降档阈值曲线图。
VSC可被配置成：如果升档会妨碍车辆在较高的档位下加速，那么禁止变速器升档至该较高的档位。例如，如果存在与电池相关的功率下降和/或电动机功率耗尽，则车速会降低并导致连续的降档。可采用本公开所描述的策略的实施来避免以下情况快速连续地发生：升档至较高档位、可用动力传动系扭矩下降以及随后降档至较低档位。这样，可减少或避免不必要的连续换档。
与电动机的动力传递的瞬时特性相关的是，可对在预定的即将到来的持续时间能够维持的扭矩的量进行预测或预估。通过传输牵引电池的高压电来实现电动机的扭矩。随着电池电能的消耗，可用功率会与电动机输出扭矩一起降低。控制器可利用电系统的动态参数得到对于预定的即将到来的时间段(或者在预定的即将到来的时间段内)预测的电池的可用功率。在某些实施例中，在预测电动机扭矩时，使用电池的可用的总电能量。可选地，预测电动机扭矩的操作可包括确定预定时间量之后可用的瞬时电动机扭矩。电动机扭矩的预测考虑了高压电池和电动机这两者的容量。
为了有利于换档规划，VSC存储适用于一定范围内的变速器输入转速的最大变速器输出扭矩的阈值表。VSC进一步计算对于即将到来的时间段的动力传动系可用扭矩。这种预测考虑了混合动力车辆特有的多种因素。发动机开启运转模式和发动机关闭运转模式以及电池的SOC的不同状况都会影响对于即将到来的持续时间可用的动力传动系扭矩量。因此，考虑到不同的车辆运转工况，可对所预测的扭矩值进行调节，再与升档计划相比较。
对预测的动力的计算可在电力电子件内发生，或者可选地，可由作为牵引电池组件的一部分的处理器来执行。电力电子件可发送指示进行预测的时间段的请求，电池处理器可回传表示电池在所请求的时间段内能够传递的电能的值。然后，可通过所预测的可用的电池电能来得到可用的电动机扭矩。
还可预测对于即将到来的时间段的发动机扭矩。可发出周期性的声脉冲“砰”(“ping”)来询问可用的发动机扭矩。例如，声脉冲“砰”的采样率可以是大约100ms。然后，VSC可采用当前的扭矩输出并考虑驾驶员的加速需求而得到预测的输出。通常，可结合预测的发动机扭矩与预测的电动机扭矩来确定预测的总动力传动系扭矩。
还有其他多种因素会影响即将到来的所能够维持的动力传动系扭矩的精确预测。例如，当车辆在发动机关闭模式下运转时，可能会预留足以使发动机重起的一部分电动机扭矩输出。在这种方式下，在所能够维持的可用的动力传动系扭矩的计算中要减去重起扭矩，且该重起扭矩不适用于换档规划。这种调节避免了以下情况快速连续地发生：升档，然后电池的SOC耗尽而产生重起发动机的需求，重起发动机所需要的扭矩导致降档。
从本公开的策略受益的另一种车辆运转工况是低SOC下的发动机开启运转模式。如果SOC低于预定阈值，则电动机会切换至发电机模式，因而对发动机施加负扭矩以给电池再充电。在这种方式下，会预留足够的发动机扭矩以适应再充电。在计算预测的所能够维持的可用扭矩时要减去对电池再充电所需要的扭矩，且该扭矩不适用于换档规划。这种调节避免了以下情况快速连续地发生：升档，电动机由于低SOC而被关闭，然后发起降档。
从在此公开的策略受益的又一种车辆运转工况是高SOC下的发动机开启运转模式。在这种情况下，车辆会进入如上所述的电动机辅助模式。然后，VSC可计算由电动机提供的增大的可用动力传动系扭矩。在计算可用扭矩时会加上辅助扭矩，且该辅助扭矩适用于换档规划。这种额外的扭矩可提供更宽范围的能够维持的升档，从而提升车辆的加速性能。
在电池供电的电动机用作动力源的任何情况下，都要从可用的电动机扭矩中减去电损失。这样的损失可能源自于多个来源。例如，与电动机自身的效率相关的损失、DC/DC电压降、DC/AC转换均可从可用的发动机动力中减去。另外，依附高压牵引电池产生的车辆电负荷会进一步导致电损失。最终，通过从所预测的电动机扭矩中减去电损失之和而在预测可用扭矩时考虑电损失。
对于即将到来的时间段能够维持的最终调节后的预测的可用动力传动系扭矩可用于与变速器换档计划比较。在驾驶员需要的动力传动系扭矩小于所预测的可用动力传动系扭矩时，VSC可允许升档命令，以增大变速器传动比。使用合适的时间段，使得换档不会发生得过于频繁，并且不会降低消费者驾驶满意度。例如，可运行10秒的预测时间段，以在驾驶事件期间提供平稳的换档。
图2描述了控制传动比换档正时的方法100。步骤102包括确定车辆处于发动机开启运转模式还是发动机关闭运转模式。如果车辆在发动机开启模式下运转，则步骤104包括接收指示电池的荷电状态(SOC)的信号。在步骤106处，确定SOC是否高于第一阈值C1。如果电池的SOC低于C1，则车辆可进入M/G作为发电机运转的纯发动机运转模式。在步骤108处，确定在再生运转模式下使电动机轴旋转以对电池再充电所需要的扭矩量(TRECHARGE)。在步骤110处，计算在给定车速下与车辆的其他电损失关联的扭矩损失TLOSS。这些损失可被表示为扭矩，并可包括多个输入，例如，电动机损失、DC/DC转换器损失和空调压缩机电负荷及其他。
在车辆处于发动机开启运转模式和低于C1的低SOC下时，在步骤112处预测对于即将到来的预定时间段(k秒)可用的发动机扭矩TENGMAX。最终，通过从可用的发动机扭矩中减去每个扭矩负荷来计算总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN。这种计算可由下面的等式表示：
TPOWERTRAIN＝TENGMAX-TLOSS-TRECHARGE
随后在变速器换档计划中使用在即将到来的k秒内能够维持的最大的可用动力传动系扭矩TPOWERTRAIN。将TPOWERTRAIN与给定车速下的升档阈值曲线图(profile)比较。如果可用的TPOWERTRAIN小于驾驶员的加速需求，则将禁止从当前档位换至下一个更高档位的升档，以避免在即将到来的k秒内出现快速连续的换档。
如果在步骤106处SOC高于阈值C1，则M/G保持在电动机辅助运转模式，在该模式下，电动机对总动力传动系动力扭矩做出贡献。在步骤116处，预测对于即将到来的预定时间(k秒)牵引电池可用的电能TBATT。与上面类似，在步骤118处，计算给定车速下的车辆的其他电损失TLOSS。在电动机辅助模式下，从M/G输出的扭矩中减去TLOSS。在步骤120处，确定电动机扭矩输出的可能的最大扭矩TMOTORMAX。
因为电动机扭矩输出会受限于电功率极限或电动机自身的容量，所以在步骤122处确定电动机扭矩输出的限制因素。基于哪个限制有效，计算在即将到来的k秒内能够维持的可用电动机扭矩TMOTORCALC。如果可用的电功率是限制因素，则在步骤124处基于电池功率和电损失来确定电动机扭矩。与上面类似，在步骤126处，确定在即将到来的k秒内可用的发动机扭矩TENGMAX。
在步骤128处，通过将可用的发动机扭矩输出以及可用的电动机扭矩输出相加来计算总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN。该计算可由下面的等式表示：
TPOWERTRAIN＝TENGMAX+TMOTORCALC
如果在步骤122处电动机扭矩输出的限制因素基于电动机容量，则在步骤130处计算的所能够维持的可用的电动机扭矩TMOTORCALC可以是特定的最大电动机扭矩输出，其中，该特定的最大电动机扭矩输出小于与电损失TLOSS相关联的扭矩。与上面类似，在步骤132处，确定在即将到来的k秒内可用的发动机扭矩TENGMAX。最终，在步骤134处，通过将可用的发动机扭矩输出以及可用的电动机扭矩输出相加来计算用于换档规划的总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN。
在步骤102处，如果车辆处于发动机关闭运转模式，则算法转到图3中示出的方法200。在步骤202处，计算重起发动机所需要的扭矩量TRESTART。在步骤204处，测量电池的荷电状态SOC。在步骤206处，将SOC水平与第二阈值C2作比较，其中，第二阈值C2可以是小于再充电阈值C1的临界阈值。如果SOC小于C2，则在步骤208处重起发动机。此时，车辆已回到发动机开启运转模式，因而返回至方法100的程序部分。例如，一旦发动机重起，该程序部分便可在步骤108处恢复。
如果在步骤206处SOC大于C2，则车辆可保持在发动机关闭模式。在步骤210处，预测对于即将到来的预定时间(k秒)牵引电池的可用电能TBATT。与上面类似，在步骤212处计算给定车速下的车辆的其他电损失TLOSS。在电动机用于推进车辆的任何运转模式下，都可从电动机输出的扭矩中减去TLOSS。在步骤214处，确定电动机扭矩输出的可能的最大扭矩TMOTORMAX。
如上面关于混合动力电动机辅助模式所讨论的，电动机扭矩输出会受限于给定速度下电动机自身的扭矩容量或者电池的可用功率。在步骤216处，确定电动机的扭矩输出的限制因素。如果可用的电池功率绰绰有余，则电动机扭矩输出可处于电动机的全容量。在这种情况下，在步骤220处，可确定在即将到来的k秒内可用的电动机扭矩TMOTORCALC。可选地，如果电池的可用功率是限制因素，则利用在步骤210处计算的电池电能并减去由于电损失而导致的扭矩损失TLOSS来计算电动机扭矩TMOTORCALC。
因此，在步骤222处，通过减去发动机重起扭矩TRESTART来计算总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN，总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN可由下面的等式表示：
TPOWERTRAIN＝TMOTORCALC-TRESTART
在步骤224处，将TPOWERTRAIN与作为加速输入结果的驾驶员所需求的扭矩作比较。如果可用的动力传动系扭矩TPOWERTRAIN足以满足扭矩需求，则在步骤226处车辆可保持在发动机关闭模式，并可仅使用电动机来推进车辆。
如果在步骤224处TPOWERTRAIN小于驾驶员需求，则在步骤228处可重起发动机。一旦发动机重起，控制策略便可转回至混合动力运转模式。例如，方法可如上所概述地那样于步骤116处继续。利用上述预测调节的技术，方法200有效地采用了在发动机开启运转模式和发动机关闭运转模式之间不同的升档计划阈值。
一种可选的方法300可适用于管理发动机关闭运转模式。与之前的实施例相比，针对发动机开启运转模式和发动机关闭运转模式均可采用单一的升档阈值的计划。例如，方法300可假设发动机扭矩始终是可用的，并且仅当驾驶员需求超过可用的电动机扭矩时才采用发动机的快速重起。可在电动机达到其峰值扭矩之前发起快速重起，以试图提供更加无缝的车辆加速。
如果在步骤102处车辆处于发动机关闭运转模式，则算法可转向图4中所示的可选方法300。在步骤302处，计算快速重起发动机所需要的扭矩量TRESTART。在步骤304处，测量电池的荷电状态SOC。在步骤306处，将SOC水平与第二阈值C2作比较。如果SOC小于C2，则在步骤308处重起发动机。此时，车辆便处于发动机开启运转模式，因而返回至方法100的程序部分。例如，一旦发动机重起，该程序部分便可在步骤108处恢复。
如果在步骤306处SOC大于C2，则车辆可保持在发动机关闭模式。在步骤310处，预测对于即将到来的预定时间(k秒)牵引电池的可用电能TBATT。与上面类似，在步骤312处计算给定车速下的车辆的其他电损失TLOSS。在电动机用于推进车辆的任何运转模式下，都可从电动机输出的扭矩中减去TLOSS。在步骤314处，确定电动机扭矩输出的可能的最大扭矩TMOTORMAX。
在可选的方法300中，在步骤316处预测对于即将到来的预定时间段(k秒)可用的假设的发动机扭矩TENGMAX。虽然发动机被禁用，但是仍可对于即将到来的时间段可用动力传动系扭矩的计算中计入所述假设的发动机扭矩。
在步骤318处，确定电动机的扭矩输出的限制因素。如果可用的电池功率绰绰有余，则电动机扭矩输出可处于电动机的全容量。在这种情况下，在步骤322处，可确定在即将到来的k秒内可用的电动机扭矩TMOTORCALC。可选地，如果电池的可用功率是限制因素，则通过使用在步骤310处计算的电池电能并且减去由于电损失所导致的扭矩损失TLOSS以及执行发动机快速重起所需要的扭矩TRESTART来计算电动机扭矩TMOTORCALC。
因此，在步骤324处通过计算可用的发动机扭矩和可用的电动机扭矩之和来计算总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN，并且该总动力传动系扭矩TPOWERTRAIN可由下面的等式表示：
TPOWERTRAIN＝TENGMAX+TMOTORCALC
在步骤326处，将TPOWERTRAIN与作为加速输入结果的驾驶员所需求的扭矩作比较。如果可用的电动机扭矩TMOTORCALC自身足以满足扭矩需求，则在步骤328处车辆可保持在发动机关闭模式，并仅利用电动机来推进车辆。然而，如果在步骤326处驾驶员所需求的扭矩超过动力传动系可用扭矩中的电动机扭矩部分，则在步骤330处可发起发动机快速重起。结果，车辆回到发动机开启运转模式，并可再次进入方法100。例如，方法可于步骤116处恢复。
在此公开的过程、方法或算法可被传送至处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机实施，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现存的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以以多种形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于，永久地存储在不可写入存储介质(例如，ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写入存储介质(例如，软盘、磁带、CD、RAM装置及其他磁介质和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法还可以以软件可执行对象实现。可选地，可使用合适的硬件组件(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其他硬件组件或装置)或者硬件、软件及固件组件的组合来完全或部分地实施所述过程、方法或算法。
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所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做出各种改变。如上所述，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示出的进一步的实施例。虽然多个实施例可能已经被描述为提供优点或在一个或更多个期望特性方面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意识到，根据特定的应用和实施方式，可以折中一个或更多个特征或特性以实现期望的整体系统属性。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、装配的容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可期望用于特定应用。

Claims (6)

1.一种混合动力电动车辆，包括：
动力传动系，包括电池供电的电动机、内燃发动机和变速器；
控制器，被配置为：对于预定的即将到来的时间段可用的预测的动力传动系可用扭矩超过存储的升档阈值时，响应于加速需求而允许变速器的升档命令，以减少传动比换档的总次数。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，其中，所预测的动力传动系可用扭矩是基于对于即将到来的时间段预测的电池的荷电状态和对于将到来的时间段预测的电池的可用功率中的至少一个的。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，其中，控制器还被配置为：响应于电池的荷电状态小于第一阈值，使所预测的动力传动系可用扭矩减小足以为电池提供再充电的量。
4.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，其中，控制器还被配置为：响应于电池的荷电状态大于第一阈值，使所预测的动力传动系可用扭矩增大能够从电动机获得的辅助的扭矩的量，以使电池放电。
5.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，其中，控制器还被配置为：在动力传动系于发动机关闭的牵引模式下运转时，使所预测的动力传动系可用扭矩减小足以重起发动机的量。
6.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆，其中，单一的升档阈值的计划适应于发动机开启运转模式和发动机关闭运转模式两者，在发动机关闭牵引模式下响应于加速需求超过电动机的可用扭矩，发起发动机的快速重起，以提供动力传动系扭矩辅助。
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