CN105035087B - 混合动力电动车辆优选的模式 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种混合动力电动车辆优选的模式,车辆可包括控制器,所述控制器被配置为:响应于用户输入选择电动模式强度,调节限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数。对于给定的行驶周期,当电动模式强度增加时,使车辆以电动模式运转的总持续时间和频率增加。

Description

混合动力电动车辆优选的模式
技术领域
本申请涉及混合动力电动车辆优选的模式。
背景技术
混合动力电动车辆通常配备有算法,以基于与动力传动系统状态和车辆状态有关的一系列因素而确定何时启动或停止发动机。当不存在发动机启动请求时,或当存在发动机关闭请求时,发动机将保持在“关闭”状态或停止。另外,当基于包括电池荷电状态或车速的多个因素而发送发动机启动请求时,发动机将自动启动。一般来说,混合动力电动车辆策略可使用固定阈值来确定何时提供发动机启动请求或发动机关闭请求。例如,可在较高的正车速时提供发动机启动请求,而在较低的车速时将不提供请求。
发明内容
在至少一个实施例中,车辆可包括控制器,所述控制器被配置为:响应于用户输入选择电动模式强度,调节限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数。对于给定的行驶周期,当电动模式强度增加时,使车辆以电动模式运转的总持续时间和频率增加。
在至少一个实施例中,车辆控制器可包括至少一个处理器,所述至少一个处理器被配置为:响应于用户输入选择第一运转模式强度,校准限定使车辆以第一运转模式运转的条件的运转参数。对于给定的行驶周期,当第一运转模式强度增加时,使车辆以第一运转模式运转的总持续时间和频率增加。
根据本发明的一个实施例,第一运转模式是电动模式。
根据本发明的一个实施例,运转参数通过减小车速阈值或车辆驱动动力阈值来校准。
根据本发明的一个实施例,所述至少一个处理器还被配置为:响应于车辆位于目标区,使车辆以第一运转模式运转。
根据本发明的一个实施例,所述至少一个处理器还被配置为:响应于用户输入选择第二运转模式强度,校准限定使车辆以第二运转模式运转的条件的运转参数,其中,对于给定的行驶周期,当第二运转模式强度增加时,使车辆以第二运转模式运转的总持续时间和频率增加。
根据本发明的一个实施例,所述至少一个处理器还被配置为:响应于车辆位于目标区,使车辆以第二运转模式运转。
根据本发明的一个实施例,第二运转模式是混合动力电动模式。
控制车辆的方法包括:响应于用户输入选择电动模式强度,调节限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数。对于给定的行驶周期,当电动模式强度增加时,使车辆以电动模式运转的频率增加。
根据本发明,提供了一种控制车辆的方法,所述方法包括:响应于用户输入选择电动模式强度,通过控制器调节限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数,其中,对于给定的驾驶周期,当电动模式强度增加时,使车辆以电动模式运转的频率增加。
根据本发明的一个实施例,调节运转参数包括减小运转参数的阈值。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括:响应于用户输入选择混合动力电动模式强度,调节限定使车辆以混合动力电动模式运转的条件的运转参数,其中,对于给定的行驶周期,当混合动力电动模式强度增加时,使车辆以混合动力电动模式运转的频率增加。
根据本发明的一个实施例,所述方法还包括:响应于电池荷电状态下降到阈值之下,减小限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的示意。
图2是图1的车辆的内部视图。
图3是控制车辆的示例性方法的流程图。
具体实施方式
根据需要,在此公开了本发明的详细的实施例;然而,应理解的是,公开的实施例仅仅是本发明的示例,本发明可以以多种和替代形式实施。附图无需按比例绘制;可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。因此,此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制,而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。
参照图1,示出了车辆10的示意图。车辆10包括发动机12、电机14、电池16、导航系统18、至少一个车轮制动器20、加速踏板22和制动踏板24。车辆还包括至少一个控制器26、显示器28和通信系统30。发动机12、电机14、电池16、导航系统18、车轮制动器20、加速踏板22、制动踏板24、显示器28以及通信系统30都与控制器26通信或受控制器26的控制。在至少一个实施例中,导航系统18可以是车载GPS或GPS系统。GPS或辅助GPS模块使用蜂窝通信数据来改善定位的时间。在另一实施例中,导航系统18可包括能够定位的移动装置,例如蜂窝式电话或独立的GPS单元。当然,其他构造也是可行的。
所述至少一个控制器26可在车辆运转期间向发动机12发出停止命令和启动命令。控制器26可包括发动机启动/停止逻辑,所述发动机启动/停止逻辑发出停止命令以关闭发动机12和发出启动命令以启动发动机12。
控制器26还可被配置为使车辆以至少两种模式运转。这些模式可包括电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式。在第一种运转模式(EV模式)下,可禁用发动机12,或另外防止发动机12向齿轮箱(未示出)分配扭矩,以节省燃料。电机14可用作唯一的或主要的动力源。发动机12可与车辆10的其余部分断开连接。
电池16可通过线路(未示出)传递储存的电能,以供电机14使用。在车辆最初起步时,控制器26可被配置为使车辆10以EV模式运转,并在下一次电池充电事件之前尽可能多地使用预储存的电池电能。
EV模式可具有两种电能消耗模式:电量保持(CS)模式和电量消耗(CD)模式。在CS模式下,电池16的荷电状态(SOC)可保持在恒定的SOC水平附近。由于电池SOC保持要求,因而可能需要启动发动机12并保持发动机12开启或运转,以提供动力用于车辆推进和电池16的再充电。控制器26还可在电池SOC水平在目标水平之上时使车辆10以CD模式运转。在CD模式下,电池的SOC可在行驶周期期间净减小。
这些电能消耗模式可辅助改善车辆的总燃料消耗。此外,当以CD模式运转时,电池16可充分地节约电能,且其使用将不受到电池16的SOC保持要求限制。结果,在CD模式下,控制器26可使车辆10以EV模式运转,而无需启动发动机来满足需要的驱动动力。
在第二种运转模式下,发动机12可传递扭矩通过齿轮箱(未示出)以推进车辆10。为了通过发动机12驱动车辆,至少一部分发动机扭矩可传递到电机14,然后从电机14传递通过齿轮箱。电机14可通过提供额外的动力来辅助发动机12推进车辆。这种运转模式可被称为“混合动力模式”或“电辅助模式”。
在任意运转模式下,电机14可用作马达并为车辆10提供驱动力。可选地,电机14可用作发电机,并将来自发动机12的动能转换为电能而储存在电池16中。例如,电机14可在发动机12为车辆10提供推进动力时用作发电机。另外,电机14可在再生制动的时间期间用作发电机,在再生制动中,来自旋转的车轮的旋转能被转换为电能而储存在电池16中。
可通过一个或更多个附图中的流程图或类似图表来代表通过控制器26执行的控制逻辑或功能。这些附图提供可使用一个或更多个处理策略(例如,事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)执行的代表性控制策略和/或逻辑。这样,说明的多个步骤或功能可以以描述的序列执行、并行执行、或在某些情况下有所省略。尽管没有总是明确地说明,但是本领域的普通技术人员将理解的是,取决于使用的特定处理策略,可反复执行一个或更多个说明的步骤或功能。类似地,处理顺序对于需要达到在此描述的特征和优点来说并非必需的,而是提供以用于说明和描述的方便。
可主要在由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(例如,控制器26)执行的软件中执行控制逻辑。当然,取决于特定应用,可在一个或更多个控制器中的软件、硬件或软件和硬件的结合中来执行控制逻辑。当在软件中执行时,在存储有代表通过计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的数据的一个或更多个计算机可读存储装置或介质中可提供控制逻辑。计算机可读存储装置或介质可包括利用电子、磁性和/或光学存储器以保持可执行指令和关联的校准信息、运转变量等的多种已知物理装置中的一个或更多个。
驾驶员可使用加速踏板22来提供需要的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆10。通常,踩下和释放加速踏板22产生加速踏板位置信号,所述加速踏板位置信号可分别被控制器26解释为增加动力或减小动力的需求。至少基于来自加速踏板22的输入,控制器26可命令从发动机12和/或电机14输出扭矩。控制器26还可控制齿轮箱内换档的正时。
驾驶员可使用制动踏板24来使车辆10减速或停止。响应于踩下制动踏板24,可使制动助力器/制动主缸(未示出)起作用,并将流体压力传递到车轮制动器(例如,钳式制动器或鼓式制动器),进而将摩擦力分别施加到制动盘或制动鼓。制动踏板24的踩下可被控制器26解释为减小动力的需求。
应理解的是,图1中示出的示意图仅仅是示例并不意味着限制。还预想其它配置。一些配置利用发动机和马达的选择性接合来传递扭矩通过变速器以推进车辆。其他配置缺少马达并可依靠发动机来推进车辆。
控制器26可设置有发动机启动/关闭策略,所述发动机启动/关闭策略可根据包括车辆状态、动力传动系统状态、驾驶员的控制选择的多个因素而命令发动机运转的状态。所述发动机启动/关闭策略可命令车辆以发动机关闭的电动模式运转、以发动机启动并运转的混合动力电动车辆模式运转。可针对驾驶员的特定需求或喜好以及车辆位置而调节所述发动机启动/关闭策略。例如,当在居住区附近驾驶时,客户可能希望保持车辆发动机关闭(EV模式)以使噪声和排放最小化,而在并入公共道路或高速公路之后,客户可能期望恢复发动机开启(HEV模式)的性能。
车辆10的操作者可能期望具有灵活的车辆功能,使得可基于由驾驶员设置的或由基于位置的控制策略设置的优选项或模式强度而优先使用EV模式或HEV模式。EV模式强度选择方法可启用对限定车辆可以以EV或HEV模式运转的条件的运转参数的调节或校准。运转参数可包括但不限于车速、驱动动力、电池荷电状态、电池充电/放电限制、加速踏板位置、动力需求、空气调节状态、压缩制动请求、斜坡保持、车辆位置、加热器状态或电池温度。
作为强度选择的结果,可将触发EV模式或HEV模式的条件调节或校准得更严格或更宽松。因此,当在真实的行驶周期中运转时,可改变使车辆10可以以EV模式或HEV模式运转的频率。在行驶周期期间启动发动机的可能性被称为发动机转速上拉/转速下拉(EPUD,engine pull-up pull-down)灵敏度。灵敏度可由发动机转速上拉或启动有多灵敏或多容易来限定。因此,较大的灵敏度可提供条件,该条件使得在给定的行驶周期期间,更容易地触发发动机转速上拉并使车辆以HEV模式运转。较小的灵敏度可提供条件,该条件使得在给定的行驶周期期间,更难触发发动机转速上拉并更可能使车辆以EV模式运转,或者反之亦然。
车辆10的操作者能够根据优选EV模式强度设置和其他控制策略来调节EPUD灵敏度状态。优选EV模式强度变量可实施为反映操作者优先使用EV或HEV运转模式的程度。参照图2,操作者可通过人机交互界面输入EV模式强度,或者可选地,HEV模式强度。驾驶员可通过设置在车辆仪表板、仪表盘内或车厢内操作者能够够得着的其他位置的显示器28来输入模式强度喜好。操作者可通过操作者输入装置60(可以是旋扭、拨盘或其他装置)输入模式强度喜好。
如果操作者增加EV模式强度,则与触发HEV模式有关的条件可调节为确保车辆更频繁地以EV模式运转,并避免由于驾驶员输入或瞬时的高驱动动力需求而导致的不必要的发动机启动或转换到HEV模式。限定车辆10将以EV模式运转的条件的运转参数的灵敏度可通过增加或减小与运转参数有关的阈值来调节。因此,当EV模式强度增加时,可能更难满足用于触发HEV模式的条件。这意味着,运转参数的灵敏度可减小,使得车辆以HEV模式运转的频率可减小。例如,电池荷电状态阈值可减小,使得一直到实现与默认电池荷电状态阈值相比较低的或减小的电池荷电状态之前,HEV模式将不被触发。
如果操作者增加HEV模式强度,则与触发EV模式有关的条件可调节为确保车辆更频繁地以HEV模式运转,使得EPUD灵敏度可增加以便于发动机启动操作。限定车辆10将以HEV模式运转的条件的运转参数的灵敏度可通过增加或减小与运转参数有关的阈值来调节。当HEV模式强度增加时,将更容易满足用于触发发动机启动请求的条件。
高水平的优选EV模式强度变量可被限定为ξ∈[0,1],ξ仲裁通常的优选EV模式强度水平。例如,ξ=0可指示操作者强烈要求优先使用HEV运转模式。可选地,ξ=1可指示操作者强烈要求优先使用EV运转模式。在默认情况下,ξ=0.5可指示预定的或出厂设置的优选EV模式强度水平。
ξ的值通常可位于0和1之间,并表示车辆10的操作者优先使用EV或HEV运转模式强度的程度。强度ξ越大,则在行驶周期中,当满足使车辆以EV模式运转的条件时以及在满足使车辆以EV模式运转的条件期间,EV运转模式将出现得更频繁。强度ξ越小,则在行驶周期中,当满足使车辆以HEV模式运转的条件时以及在满足使车辆以HEV模式运转的条件期间,HEV运转模式将出现得更频繁。如果电池SOC消耗为小于CS水平,则可降低操作者优选EV-HEV运转模式的效果,默认电池SOC保持请求或其他默认运转指示器可影响车辆的合适的运转模式。
强度ξ可根据由操作者输入的EV强度ξopr和由控制器控制的指数ξctrl两者来设置。ξopr的值可由驾驶员通过操作者输入装置(例如,人机交互界面、显示器28或旋扭60)来选择,如图2所示。ξctrl的值可由相对于电池SOC参考曲线(reference profile)调节电池SOC的反馈控制环路确定。在独立地确定ξopr和ξctrl之后,最终的优选EV指数ξ可在它们之间仲裁。当仲裁时,可给ξopr提供更大的优选权。
可选地,控制器26可响应于车速调节EV模式运转强度。控制器26可从多个传感器中的一个接收指示车速的信号。例如,可基于车速阈值调节操作者优选EV模式强度ξopr。控制器26可向车速阈值添加偏差,以根据是期望更多的EV操作还是期望更少的EV操作来增加或减小阈值。
响应于EV模式强度的增加,车速阈值可调节为允许另外的EV模式运转。调节的车速阈值可允许从EV运转模式到HEV运转模式的转换发生在不同的车速水平。在调节的车速阈值之上,发动机可启动,而在阈值之下,发动机可停止。通过调节车速阈值,期望在给定的行驶周期期间发动机启动操作更不频繁以及EV运转模式的总持续时间增加。在给定的行驶周期中车速的分布可使得,在车速阈值减小的情况下,发动机将运转的可能性较大。可选地,在给定的行驶周期中车速的分布可使得,增加的车速阈值可将发动机启动命令/请求延迟到更高的车速水平。这样,在给定的行驶周期中可期望更少的发动机启动操作。在给定的行驶周期中车速的分布可使得,在车速阈值减小的情况下,在给定的行驶周期中可期望更可能多的发动机启动操作。
控制器26还可响应于在行驶周期中由操作者通过加速踏板52请求的总动力需求(驱动动力)来调节EV模式强度。总动力需求(驱动动力)P_drv可表示在车轮处需要的总动力加上启动发动机或停止发动机所需要的动力估计。启动和/或停止发动机的总动力可基于瞬时车速、电池放电限制和电池SOC水平而确定。
当控制器26相对于P_drv调节EV模式强度水平时,启动和/或停止发动机的总动力可根据作为ξ的函数的驱动动力规定的灵敏度指数而增加或减小。一般来说,驱动动力规定的灵敏度指数可添加偏差,以使驱动动力阈值基于操作者的优选选择而向上或向下移动。驱动动力规定的灵敏度指数可基于车速改变。在中等车速至高车速,驱动动力阈值可减小,以使车辆更频繁地以HEV模式运转。在较低的车速,驱动动力阈值可增加,以使车辆更不频繁地以HEV模式运转。
当ξopr设置在中间水平0.5时,控制器26可调节EV模式强度水平。控制器可根据控制器功能需求而在0~1内自由地调节EV模式强度水平。如果操作者输入除了0.5以外的EV模式强度水平,则可阻止控制器调节EV模式强度。
如果操作者输入除了0.5以外的EV模式强度水平,则控制器26还可使用更多选择策略(do-more strategy)。控制器26可沿着与操作者输入相同的方向调节EV模式强度水平。例如,如果操作者输入的EV模式强度水平为0.3(操作者稍微偏向HEV模式),则控制器可在0.3~0内调节EV模式强度水平。如果操作者输入的EV模式强度水平为0.7,则控制器可在0.7~1内调节EV模式强度水平。
通常,当加速踏板位置或驾驶员扭矩需求大于阈值且车速大于车速阈值时,控制器26可使车辆从EV模式转换到HEV模式。在使车辆以HEV模式运转时,当加速踏板位置的变化率大于阈值时,控制器还可禁止车辆转换到EV模式。
在使车辆10以EV模式运转时,当请求空调(AC)操作时,控制器26可转换到HEV模式。AC操作请求可与优选EV模式运转冲突。因此,控制器26可在操作者优选EV模式和控制器默认设置之间进行仲裁。一般来说,操作者的优选EV模式将赢得最终的仲裁,来自驾驶员的矛盾的请求可显示给驾驶员,用于最终判断。然而,如果电池SOC减小到电池SOC阈值之下,则控制器将赢得最终的仲裁,并将车辆转换到HEV模式以增加电池荷电状态。当以EV模式运转时,在期望或请求的电池电力超过实际电池电力时,控制器可转换到HEV模式。
控制器26还可基于电池放电电力限制来调节车辆运转模式,并超越操作者输入的EV模式强度。当电池放电电力处于或接近电池放电电力限制时,控制器可将车辆运转从EV模式转换到HEV模式。
控制器还可基于车辆的位置而从HEV模式转换到EV模式。当车辆接近操作者的家或预定位置时,控制器26可增加EV模式强度,使得车辆以EV模式运转,以最小化操作者的家或邻居附近的排放和噪声。可选地,基于操作者或位置的控制策略可增加优选EV指数ξ,以优先使用EV模式运转。通常,当车辆离开由驾驶员指定的居住区时,通常的操作者指定的优选EV可由控制器和基于位置的控制策略恢复,并可取消优选EV指数增加。
在车辆10进入操作者的居住区或预定位置之前,控制器26可被配置为增加电池荷电状态。可期望储存特定量的电池电能,使得车辆可最大程度地以EV模式使用,或供应足够的电力以用于居住区或预定位置内的其他用途。在到达居住区或预定位置之前剩余的电池SOC不足的情况下,可通过使车辆以HEV模式运转而主动给电池充电。此外,为了节约电能的目的,还可使从电池获取的能量最小化。
控制器26可被配置为在车辆于低排放区(LEZ)或期望低排放运转的目标区内运转时,增加EV模式强度。可基于在LEZ内从车辆的排气管排放的颗粒物的量进行收费。可选地,如果车辆满足特定排放标准,则可允许车辆在LEZ内运转。在接近LEZ或在LEZ内运转时,控制器可尽可能多地使运转偏向EV模式,以最小化与发动机启动操作有关的排放。可在由控制器使车辆以HEV模式运转而到达LEZ之前储存电池电能。在进入LEZ之后,车辆可根据来自驾驶员的优选EV设置或来自基于位置的控制策略的优选EV设置而以EV模式运转。
另外,当车辆正接近车辆充电站时,可最大化电池电能使用,同时最小化燃料消耗,其原因在于电池很快将再充电。操作者或控制器可调节EV模式强度,以更偏向于使用EV模式。该调节操作可允许宽松的电池SOC保持边界,使得EV模式可保持更长的时间,同时电池SOC将减小到低SOC水平。
参照图3,示出了控制车辆10的示例性方法的流程图。所述方法可由控制器26执行,并可实现为闭环控制系统。为了简要,将在下文中以方法的单次迭代来描述所述方法。
在框100处,方法可接收EV模式强度输入。EV模式强度输入可指示操作者使车辆以EV模式或HEV模式运转的喜好。如之前描述的,EV模式强度为0可指示操作者强烈要求优先使用HEV运转模式。EV模式强度为1可指示操作者强烈要求优先使用EV运转模式。EV模式强度为0.5可指示优先使用默认EV运转模式。如果操作者没有输入EV模式强度,则可接收0.5的默认EV模式强度。在框102处,如果EV模式强度大于默认EV模式强度,则方法可继续到框104。
在框104处,方法可接收限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数,所述运转参数具有调节的灵敏度。如果EV模式强度增加,则方法可朝着较低灵敏度的发动机转速上拉响应条件调节运转参数的阈值,从而车辆将更不可能以HEV模式运转。因此,EV模式运转的总持续时间和频率可在给定的行驶周期期间增加。在框106处,如果满足限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数的调节的阈值,则在框110处,方法可使车辆以EV模式运转。如果不满足所述条件,则在框108处,方法可继续使车辆以HEV模式运转。
当在框110处使车辆以EV模式运转时,方法可继续监测电池荷电状态。在框112处,可将电池荷电状态与电池荷电状态临界阈值比较。电池荷电状态临界阈值可以是系统设置的阈值,即使电池荷电状态阈值响应于EV模式强度的增加而减小,电池荷电状态也不会下降到所述系统设置的阈值之下。电池荷电状态临界阈值可以是控制器设置的阈值,不期望电池荷电状态下降到所述控制器设置的阈值之下,以确保足够的电池电能储存。如果电池荷电状态大于电池荷电状态临界阈值,则方法可继续使车辆以EV模式运转。如果电池荷电状态正接近或小于电池荷电状态临界阈值,则在框114处,方法可朝着较高灵敏度的发动机转速上拉响应调节运转参数灵敏度,从而期望发动机更频繁地给电池充电。方法可增加运转参数灵敏度,这可导致EV模式强度减小,以增加使车辆以HEV模式运转的频率和总持续时间。
返回到框102,如果操作者没有将EV模式强度增加到大于默认EV模式强度,则方法可继续到框116。在框116处,如果EV模式强度小于默认EV模式强度,则方法可继续到框118。在框118处,方法可接收限定使车辆以电动模式运转的条件的运转参数,所述运转参数具有调节的灵敏度。如果EV模式强度减小,则方法可增加运转参数的阈值,使得车辆将对使车辆以EV模式运转更不灵敏。在框120处,如果不满足限定使车辆以混合动力电动模式运转的条件的运转参数的调节的阈值,则在框122处,方法可继续使车辆以EV模式运转。如果满足所述增加的阈值,则在框124处,方法可继续使车辆以HEV模式运转。
返回到框116,如果操作者没有增加EV模式强度或减小EV模式强度,则方法可继续在框126处施加默认运转参数灵敏度。在施加默认运转参数灵敏度时,方法可不调节运转参数灵敏度。
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本发明的所有可能的形式。相反,说明书中使用的词语为描述性词语而非限定,并且应理解的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下可作出各种改变。另外,可组合多个实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (5)

1.一种车辆,包括:
控制器,被配置为:基于通过用户输入指定的电动模式强度,调节限定使车辆以电动模式运转的条件的电池荷电状态阈值,使得对于给定的行驶周期,当电动模式强度增加时,使车辆以电动模式运转的总持续时间和频率增加。
2.根据权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为:增加电动模式强度,使得车辆在预定位置时以电动模式运转。
3.根据权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为:响应于电动模式强度的增加,减小电池荷电状态阈值,使得在达到减小的电池荷电状态阈值之前不发生混合动力电动模式运转。
4.根据权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为:使车辆以混合动力电动模式运转,使得在接近预定位置时电池荷电状态增加。
5.根据权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为:响应于电动模式强度的增加,增大车速阈值,使得在达到增大的车速阈值之前不发生混合动力电动模式运转。
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