CN106143480A - 用于混合动力车辆的驱动控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于混合动力车辆的驱动控制装置和方法。该装置包括车辆速度计算器，被配置为检测车辆的行驶速度并输出关于所检测的行驶速度的信息；倾斜度传感器，被配置为检测上述车辆正在行驶的道路的倾斜度并输出关于所检测的倾斜度的信息；以及模式转换控制器，被配置为基于上述行驶速度和上述倾斜度确定上述车辆的驱动负载并基于上述驱动负载的大小执行上述车辆的驱动模式。

Description

用于混合动力车辆的驱动控制装置和方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆，更具体地，涉及一种用于混合动力车辆的驱动控制装置和方法，在该混合动力车辆中满足特定条件时，上述驱动控制装置和方法通过禁止混合动力电动车辆(HEV：hybridelectric vehicle)模式和电动车辆(EV：electric vehicle)模式之间的转换来提高燃料效率。
背景技术
混合动力车辆是这样一类车辆，其通过组合至少两种不同动力源来驱动，并且由通过燃烧燃料(例如，诸如汽油之类的化石燃料)获得转矩的发动机和通过电池电力获得转矩的电动机驱动。混合动力车辆是一种采用发动机并采用电动机作为辅助动力源来减少废气、提高燃料效率的环境友好型车辆。关于混合动力车辆的研究已经积极开展以满足提高燃料效率和开发环境友好型产品的当前需求。
此外，当混合动力车辆出发或在非常低的速度下行驶时，混合动力车辆通过驱动电动机获取驱动力，因为在车辆初始出发(initialdeparture)期间，发动机效率低于电动机效率，因此鉴于车辆的燃料效率，利用效率比发动机高的驱动电动机来开始车辆的初始出发(车辆起动)是有利的。在车辆起动之后操作发动机来提供转矩(也就是，输出曲柄起动转矩(cranking torque))的起动发电机(starter andgenerator)，即混合起动发电机(HSG：hybrid starter and generator)起动发动机，从而可以同时使用发动机输出和电动机输出。
因此，混合动力车辆在诸如作为使用驱动电动机的转矩来驱动该车辆的纯电动车辆模式的电动车辆(EV)模式和使用发动机的转矩作为主动力源并且使用驱动电动机的转矩作为辅动力源的混合动力电动车辆(HEV：hybrid electric mode)模式之类的驱动模式下行驶。特别地，HSG起动发动机，然后执行从EV模式到HEV模式的模式转换。
同时，在混合动力车辆中，EV模式和HEV模式之间的模式转换是主要功能之一，其为影响混合动力车辆的驾驶性、燃料效率和动力性能的一个因素。全混合动力型(full hybrid type)车辆以最佳方式控制发动机开/关(ON/OFF)(HEV模式/EV模式)以减少燃料燃烧。然而，当行驶阻力增加时，例如由于上升的斜坡、空气阻力增加的高速行驶、过载(overload)或牵引(traction)等需要大量的驱动功率时，在常规的行驶条件下行驶时被执行的HEV/EV模式转换控制可能是不适合的。例如，当车辆在高负载条件下行驶时，系统效率可能由于频繁的模式转换而降低。因此，需要适合运行在行驶阻力增大的高负载条件下的特定驱动控制方法。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中出现的上述问题而作出的，同时完整保留现有技术取得的优点。本发明的一方面提供了当混合动力车辆满足特定条件时可通过禁止在混合动力车辆中HEV模式和EV模式之间的转换来提高燃料效率的用于混合动力车辆的驱动控制装置和方法。
根据本发明的示例性实施例，一种用于混合动力车辆的驱动控制装置，可以包括：车辆速度计算器，被配置为检测车辆的行驶速度并输出关于所检测的行驶速度的信息；倾斜度传感器，被配置为检测上述车辆正在行驶的道路的倾斜度并输出关于所检测的倾斜度的信息；以及模式转换控制器，被配置为基于上述行驶速度和上述倾斜度确定上述车辆的驱动负载并基于上述驱动负载的大小执行上述车辆的驱动模式。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征和优点将更加明显可见。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的一种用于混合动力车辆的驱动控制装置的结构的示例框图；
图2是示出基于车辆的行驶速度和道路的倾斜度(梯度)来划分的驱动负载区域的示例图；
图3是示出通过比较车辆基于现有模式转换控制方法行驶时的发动机效率和路径效率(path efficiency)与车辆基于根据本发明示例性实施例的纯发动机模式(engine only mode)行驶时的发动机效率和路径效率而获得的仿真(simulation)结果的示例图。
附图标记说明：
10：车辆速度计算器
20：倾斜度传感器
30：模式转换控制器
具体实施方式
可以理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如客运汽车，包括运动型多用车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船和艇在内的水运工具、航空器，等等，并且包括混合动力交通车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。本文所提到的混合动力车辆是指使用一种或多种能源的车辆，例如汽油和电力混合动力车辆。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是可以理解，也可由一个或多个模块来执行示例性处理，另外，可以理解，数据控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为模块存储器，且处理器具体配置为执行所述模块从而执行以下进一步说明的一个或多个处理过程。
此外，本发明的控制逻辑可体现为包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如远程信息处理服务器或控制局域网(CAN)以分布式方式存储和执行。
本文所使用的术语是仅为了说明特定实施例的目的，而无意限制本发明。如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”也用来包括其复数形式，除非上下文中另外明确指出。还可理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。
除非从上下文中明确指出或可以明显看出，如本文所使用的术语“约”可以理解为在本技术领域公差范围内，例如均值的2倍标准差内。“约”可以理解为所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％范围内。除非在上下文中另外明确指出，文中所提供的所有的数值都可由术语“约”来修饰。
下文中，本发明的示例性实施例将结合附图进行详细描述。本书明书中所使用的术语和词汇和权利要求不应被理解为一般含义或字典含义，而是理解为满足本发明技术思想的含义和概念，并基于这样一个原则，即本发明的发明人为了以最佳方式描述本发明可以合理定义术语的概念。因此，本说明书的示例性实施例和附图中所描述的结构并不代表本发明所有的技术思想，而仅是本发明的示例性实施例。因此，本发明应被理解为包括在提交申请文件时包括在本发明思想和范围内的所有变型、等效形式和替换形式。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的一种用于混合动力车辆的驱动控制装置的结构的示例框图。图1中的驱动控制装置可以包括车辆速度计算器10、倾斜度传感器20和模式转换控制器30。
车辆速度计算器10可以被配置为使用安装在车辆内部的传感器，检测车辆的行驶速度并将关于所检测的行驶速度的信息发送到模式转换控制器30。例如，车辆速度计算器10也可以被配置为检测变速器的输出轴的每分钟转数(RPM：revolution per minute)或作为各车轮的转速的行驶速度，并将关于RPM或行驶速度的信息转换成电信号并将该信息提供给模式转换控制器30。当车辆不在大致(约)恒定的速度行驶时，车辆速度计算器10可以被配置为以预先设定的恒定时间单元，计算车辆速度的平均值(例如，平均速度)并将该计算结果设置为行驶速度。
倾斜度传感器20包括倾斜角度传感器，并可以被配置为检测车辆正在行驶的道路的倾斜度(例如，梯度)，并将关于上述倾斜度的信息提供给模式转换控制器30。模式转换控制器30可以被配置为基于车辆的驱动负载执行车辆的驱动模式。例如，模式转换控制器30可以被配置为使用从车辆速度计算器10接收的关于行驶速度的信息和从倾斜度传感器20接收的关于倾斜度的信息，执行车辆的驱动模式。为此目的，模式转换控制器30可以被配置为使用车辆的行驶速度和道路的倾斜度，计算车辆的驱动负载，并可以执行驱动模式，以基于现有方法的驱动负载而执行驱动模式(EV/HEV)间的转换，或以操作车辆在禁止转换的模式(例如，纯发动机模式(engine only mode))下行驶。具体而言，当上述模式转换控制器30利用倾斜度来确驱动负载时，考虑基于平地行驶和斜坡路(例如，大致平坦的道路和上坡路)行驶的倾斜度，并排除(不考虑)基于下坡路行驶的倾斜度。
根据本发明的示例性实施例的纯发动机模式(engine only mode)可以是一种不依赖于如下情形连续保持HEV模式(尽管是如下情形也连续保持HEV模式)的模式，该情形是：车辆接收到指示从通过接合安装在发动机和电机之间的发动机离合器而经由电动机和变速器将发动机动力传递到车轮的HEV模式通过释放发动机离合器转换到EV模式的控制信号。
图2是示出基于车辆的车辆速度(例如，行驶速度)和道路的倾斜度(梯度)来划分的驱动负载区域的示例图。根据本发明的示例性实施例，车辆的行驶条件基于车辆正在行驶的道路的倾斜度可以被划分为平地行驶级别和至少一个斜坡路行驶级别(例如，斜坡路(小)、斜坡路(中)和斜坡路(大))。此外，车辆的行驶条件基于车辆的行驶速度可以被划分为，例如，五个级别(例如，超低速、低速、中速、高速和超高速)。特别是，用于划分基于上述倾斜度的每一级别和基于上述车辆速度的每一级别的参考值可以在设计系统的时候被预先设定。
如图2所示，模式转换控制器30可以被配置为以表格的形式在存储器中存储上述车辆速度和倾斜度，并且通过将从车辆速度计算器10接收的关于车辆的行驶速度的信息和从倾斜度传感器20接收的关于道路的倾斜度的信息与图2中所示的表格进行比较，确定当前车辆的驱动状态对应的是图2中所示表格的哪种状态，以基于上述确定执行上述车辆的驱动模式。
例如，模式转换控制器30可首先被配置为确定车辆的倾斜度对应图2中的哪个级别，然后确定车辆的行驶速度对应图2中哪个级别，以确定满足两个条件(例如，倾斜度和车辆速度)的驱动模式，然后操作车辆以对应的模式行驶。此外，模式转换控制器30可首先被配置为确定行驶速度，然后确定倾斜度，以确定对应的驱动模式。
图3是示出通过比较车辆基于现有模式转换控制方法行驶时的发动机效率和路径效率与车辆基于根据本发明示例性实施例的纯发动机模式行驶时的发动机效率和路径效率而获得的仿真结果的示例图。图3示出使用约120千米/小时的恒定行驶测量数据来代表过载(overload)行驶的比较和分析结果。
参照图3，可以理解的是，当车辆以根据本发明的示例性实施例的纯发动机模式行驶时，发动机效率与现有技术相比可降低约0.6％，同时路径效率(path efficiency)可增加约1％。换言之，可以理解的是，当根据本发明的示例性实施例的纯发动机模式(engine only mode)被应用时，车辆的整体系统效率可增加约0.4％(1％-0.6％)。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，当混合动力车辆满足特定条件(例如，行驶阻力增加的条件)时，能够在混合动力车辆中通过禁止HEV模式和EV模式之间的转换来提高燃料效率。
上文所描述和提供的本发明的实施例是为了说明性目的。因此，本领域技术人员应该理解，不偏离本发明所附权利要求的范围和思想的各种改型、变化、替代、添加形式是可能的，并且这类改型、变化、替代和添加也落入本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种用于混合动力车辆的驱动控制装置，包括：
车辆速度计算器，被配置为检测车辆的行驶速度并输出关于所检测的行驶速度的信息；
倾斜度传感器，被配置为检测所述车辆正在行驶的道路的倾斜度并输出关于所检测的倾斜度的信息；以及
模式转换控制器，被配置为基于所述行驶速度和所述倾斜度确定所述车辆的驱动负载并基于所述驱动负载的大小执行所述车辆的驱动模式。
2.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中所述车辆速度计算器被配置为当所述车辆不是以大致恒定的速度行驶时，以预先设定的恒定时间单位计算平均速度。
3.根据权利要求1所述的驱动控制装置，其中所述模式转换控制器被配置为当所述驱动负载满足预先设定的条件时，以禁止电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式之间转换的纯发动机模式来驱动所述车辆。
4.根据权利要求3所述的驱动控制装置，其中所述模式转换控制器被配置为基于所述倾斜度将所述车辆的行驶条件划分为平地行驶条件和至少一个斜坡路行驶条件，并且基于所述行驶速度将所述车辆的行驶条件划分为多个车辆速度级别，使得在预先设定的车辆速度级别和倾斜度级别以纯发动机模式驱动所述车辆。
5.根据权利要求4所述的驱动控制装置，其中所述模式转换控制器被配置为当所述车辆速度对应于预先设定的超高速时，不依赖于所述倾斜度，以纯发动机模式驱动所述车辆。
6.根据权利要求3所述的驱动控制装置，其中所述模式转换控制器被配置为当所述倾斜度对应于预先设定的斜坡路行驶级别时，不依赖于所述车辆速度，以纯发动机模式驱动所述车辆。
7.一种用于混合动力车辆的驱动控制方法，包括以下步骤：
由控制器接收车辆的行驶速度；
由控制器，使用倾斜度传感器接收所述车辆正在行驶的道路的倾斜度；以及
基于所述行驶速度和所述倾斜度确定所述车辆的驱动负载，并基于所述驱动负载的大小执行所述车辆的驱动模式。
8.根据权利要求7所述的驱动控制方法，还包括以下步骤：
当所述驱动负载满足预先设定的条件时，由所述控制器以禁止电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式之间转换的纯发动机模式来驱动所述车辆。
9.根据权利要求8所述的驱动控制方法，还包括以下步骤：
由所述控制器基于所述倾斜度将所述车辆的行驶条件划分为平地行驶条件和至少一个斜坡路行驶条件，并基于所述行驶速度将所述车辆的行驶条件划分为多个车辆速度级别，使得在预先设定的车辆速度级别和倾斜度级别以纯发动机模式驱动所述车辆。
10.根据权利要求9所述的驱动控制方法，还包括以下步骤：
当所述车辆速度对应于预先设定的超高速时，不依赖于所述倾斜度，由所述控制器以纯发动机模式驱动所述车辆。
11.根据权利要求8所述的驱动控制方法，还包括以下步骤：
当所述倾斜度对应于预先设定的斜坡路行驶级别时，不依赖于所述车辆速度，由所述控制器以纯发动机模式驱动所述车辆。
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