CN106167024A - 混合动力车辆的控制系统、切换开关和控制方法 - Google Patents

混合动力车辆的控制系统、切换开关和控制方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于混合动力车辆的控制系统，所述车辆能在使用内燃发动机和电动机的混合动力模式下和仅能使用电动机的电动模式下运行；控制系统包括动力模式控制模块，其配置为控制车辆在混合动力模式和电动模式中的其中一个模式下运行；并且其中，动力模式控制模块还配置为证实车辆从混合动力模式转换到电动模式之前已经处于关闭状态一预定时间段。这里还提供一种混合动力车辆的切换开关和控制方法。

Description

混合动力车辆的控制系统、切换开关和控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车辆控制系统、切换开关(switch)和方法。特别地，本发明涉及对混合动力车辆的动力模式(propulsion modes)的控制。
背景技术
混合电动车辆(Hybrid electric vehicles，简称HEV)、电动车辆(EV)和插入式混合电动车辆(Plug-In Hybrid Electric Vehicles，简称PHEV)变得越来越普遍。特别地，随着电池性能增加而生产成本减少，混合动力和电动车辆变得更具有吸引力。
增加对更有利环境的汽车的兴趣的主要原因是对来自石油的温室气体的排放的关注。
为了鼓励使用混合电动车辆，许多政府和管理机构对这些车辆引进补贴和优惠。补贴可以是降低购买成本，优惠可以包括免费停车、减少税收、进入汽车共乘道(car poollanes)、进入专用低/无排放区等。
在许多情况下，对具有内燃发动机的混合动力车辆的优惠与对仅仅只有电力来源的纯电动汽车的优惠相比是不同的。在混合动力车辆中，在电力源处于低容量时，当需要额外的动力时或通过手动选择时，内燃发动机可以被激活。因此，不是总能控制何时何地操作内燃发动机。因此，混合动力车辆经常被拒绝提供给纯电动汽车的优惠，例如进入非排放区域，因为它不能保证内燃发动机不会被激活。
然而，许多混合动力车辆具有电力源和能驱动车辆至少50公里距离的动力存储。由于在城市环境内主要行程短于50公里，这意味着许多混合动力车辆很少使用内燃发动机。虽然如此，出于各种利益的目的混合动力车辆将不会被认为是电动车辆。
因此，鉴于上述情况，希望利用这样的事实，即，许多混合动力车辆主要是仅使用电动机操作。
发明内容
鉴于混合动力车辆的上述期望特性，本发明的一个目的是提供控制混合动力车辆以在仅仅使用电动机且不能使用内燃发动机的电动模式下运行的方式。
根据本发明的第一方面，因此提供一种用于混合动力车辆的控制系统，该车辆可运行在使用内燃发动机(combustion engine)和电动机的混合动力模式下和仅仅使用电动机的电动模式下。控制系统包括动力模式控制模块，其配置为控制车辆在混合动力模式和电动模式的其中一种模式下运行；并且其中，动力模式控制模块还配置为证实车辆在从混合动力模式转换到电动模式之前已经处于关闭状态一预定时间段。
这里的电动模式应该理解为仅能使用电动机给车辆供能。电动机例如可以通过电池供电。换句话说，当车辆处于电动模式时，阻止内燃发动机在任何情况下启动。这意味着不能使用内燃发动机用于例如加热和空调、12V电池、驱动真空泵的功能。相比之下，当车辆处于混合动力模式时，能主要使用电动机，但当需要额外动力或当能量储存供电的电动机处于低容量时，可选择使用内燃发动机。
本发明基于这样的认识，通过强制车辆在进入电动模式之前处于关闭状态一段时间，能将混合动力车辆控制在电动模式。因此，由于车辆的驾驶员不能立即在混合动力模式和电动模式之间转换，在交通控制期间车辆是否处于电动模式是能够控制的。因此，能够肯定地验证车辆处于电动模式，使车辆能够享有与没有内燃发动机的纯电动车辆相同的优惠。这将提供环境方面以及用户角度的若干优点，从环境方面来看，更多的混合动力车辆将仅以电力方式运行，从用户的角度来看，能够获得预先留给纯电动汽车的优惠。
根据本发明的一个实施例，预定时间可以是至少30秒。预定时间优选足够长以便车辆能靠边停车(pulled over)和/或被在交通控制中被控制但车辆驾驶员在车辆已经被控制之前没有时间切换到电动模式。因此，权威机构能证明混合动力车辆遵从仅能使用电力驱动的规定。预定时间可以基于特定车辆和特定区域或一组规定的具体要求来设定。
在本发明的一个实施例中，控制系统还可以包括从车辆的外部可见的表示何时车辆处于电动模式的视觉指示器。通过视觉指示器，可以证实车辆处于电动模式而没有任何人进入车辆，且也没有停车。这样的控制和证实程序也可以自动完成，例如使用位于只允许电动车辆的地方的摄像机。
此外，视觉指示器可以例如包括光源，例如一个或更多个发光二极管(LED)。LED可以例如通过提供绿灯来指示车辆处于电动模式。视觉指示器的使用和配置也可以被监管机构控制，使得在一定区域或国家内具有电动模式能力的所有车辆使用相同类型的视觉指示器。
根据本发明的第二方面，提供一种在混合动力车辆中的切换开关装置，其配置为将车辆的动力模式在使用内燃发动机和电动机的混合动力模式与仅使用电动机的电动模式之间切换；其中，切换开关装置包括切换开关，仅当车辆已经处于关闭状态预定时间时可操作地从混合动力模式切换到电动模式。
通过上述切换开关装置，防止混合动力车辆在车辆运行时或车辆停止之后立即从混合动力模式变换到电动模式。因此，在能激活电动模式之前，驾驶员必须停止车辆并完全关闭。因此，切换开关装置确保了能证明车辆在要求的地方实际处于电动模式。切换开关装置可有利地结合到与本发明第一方面相关的上述控制系统中。
许多混合动力和插入式混合动力车辆已经在车辆中具有切换开关用于在混合动力模式和限制使用内燃发动机的模式之间选择。然而，在当前混合动力车辆中，这种切换开关通常能在车辆运行时激活，并且优选电动机的模式不排除使用内燃发动机。因此，目前可用的切换开关不包括本发明的切换开关装置的功能。
根据本发明的一个实施例，切换开关可有利地布置在远离车辆点火锁的位置，并且，切换开关可能需要适于从混合动力模式切换到电动模式的点火钥匙。因此，能确保车辆处于关闭状态，因为点火钥匙必须取消点火以激活电动模式。而且，这将需要一些时间来移除钥匙和访问切换开关，从而确保在关闭车辆和从混合动力模式改变到电动模式之间已经经过一些时间。点火钥匙例如可以是物理钥匙、密钥钥匙(key fob)或用来激活车辆的无线装置。
此外，切换开关可以布置在从所述车辆的内部不可够及的位置，以便车辆驾驶员必须离开车辆来激活电动模式。
在本发明的一个实施例中，切换开关可以有利地布置为使得车门必须处于开启位置以物理地接近切换开关。
作为例子，该切换开关可配置于车辆的仪表盘的乘客或驾驶员端且只有在前门打开时才可使用。因此，该切换开关的位置可以是与用于激活和停用乘客气囊的切换开关相同的，车辆的用户可因此熟悉切换开关的定位。此外，位于仪表盘侧的切换开关还可要求点火钥匙用于激活电动模式，进一步确保当电动模式被激活时车辆处于关闭状态。
根据本发明的一个实施例，切换开关可以配置为使得其仅能在车辆无线固定装置邻近切换开关布置时操作。车辆固定装置防止车辆被操作，除非固定装置被放置在其能与车辆的发动机控制单元通信的位置。类似地，车辆固定装置能被用来防止切换开关被操作，除非该装置邻近切换开关放置。这样，只要该切换开关位于距离车辆的点火开关一定距离处，就防止在车辆的运行过程中从混合动力模式过渡到电动模式。车辆固定装置也可被称为密钥钥匙、无线钥匙、智能钥匙或通过无线电信号与车辆控制电路进行无线通信的遥控钥匙。
本发明的第二方面的进一步的效果和特点大体上与有关本发明第一方面的上述内容类似。
根据本发明的第三方面，提供用于控制车辆中的动力系统的方法，该车辆可运行在使用内燃发动机和电动机的混合动力模式下和仅能使用电动机的电动模式下。该方法包括：当车辆在混合动力模式下运行时接收到进入电动模式的请求；确定车辆是否已经处于关闭状态一预定时间量；如果车辆已经处于关闭状态一预定时间量，则进入电动模式；如果车辆未处于关闭状态一预定时间量，则保持在所述混合动力模式。
在本发明的一个实施例中，进入电动模式的请求可从车辆的操作者接收。此外，请求可以通过机械式切换开关的激活来触发。切换开关有利地配置为使得其不能将切换开关物理地移动到电动模式，除非车辆已经处于关闭状态一预定时间量。
根据本发明的一个实施例，进入电动模式可包括禁用燃油泵和/或内燃发动机的点火系统。因此，防止起动内燃发动机直到能启用燃料泵和/或点火系统，这只发生在进入混合动力模式时。对本领域技术人员来说明显的禁用内燃发动机的其它方法当然是可能的。
进一步的特点和优点，当研究附加权利要求和以下说明时本发明将变得显而易见。技术人员了解本发明的不同特征可以组合以产生除了以下描述的那些其他实施例，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的这些和其他方面现在将更详细地描述，参考示出本发明实施例的附图，其中：
图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的混合动力车辆；
图2是概括了本发明一个实施例的一般功能的流程图；
图3是概括了本发明一个实施例的功能的流程图；
图4是概括了根据本发明一个实施例的方法的通用步骤的流程图；
图5是根据本发明一个实施例的切换开关的示意性示图。
图6是根据本发明一个实施例的切换开关的示意性示图。
图7是根据本发明一个实施例的包括切换开关的车辆的示意性示图；和
图8是根据本发明一个实施例的车辆。
具体实施方式
在本文的详细说明中，描述了根据本发明的控制系统、切换开关和控制方法的不同实施例。
图1示意性地示出了混合动力车辆100。混合动力车辆100可以例如是插入式混合电动车辆(PHEV)。参考概括所述控制系统的一般功能原理的图2中的流程图来描述所述控制系统。
车辆100包括动力模式控制模块102，其配置为控制能在混合动力模式中和电动模式中运行的车辆的动力模式。电动模式也可称为纯电动模式或纯EV模式。当车辆处于电动模式时，驱动控制模块配置为防止内燃发动机在任意条件下起动。这可以例如通过禁用内燃发动机的燃料泵或点火系统来实现。关闭状态定义为当整个车辆关闭的状态，意味着内燃发动机完全关闭和车辆没有其他操作。内燃发动机例如没有被激活或者是被禁用的。
参考图2中的流程图，起始点是初始状态200，其中车辆准备接收命令而状态未知，也就是，不知道车辆处于何种动力模式或车辆是否处于关闭状态。接着，动力模式控制模块102确定202车辆是否已经处于关闭状态预定时间。如果车辆已经处于关闭状态少于预定时间，这里选择为30秒，则不能从混合动力模式206切换到电动模式204。如果车辆已经处于电动模式，则允许保持在该模式。如果车辆已经处于关闭状态超过30秒，则能在电动模式204和混合动力模式206之间自由切换并且车辆操作者能选择两种模式中的任意一种。选择例如可以是从车辆内部使用车辆驾驶员可以获得的控制来做出。驱动控制模块102可以以通用或专用硬件结合能够与车辆的其他控制功能通信的适当软件的形式体现，例如通过CAN总线。另外，驱动控制模块102能被配置为控制一些功能，例如内燃发动机的点火和燃料供给、或能防止内燃发动机起动的内燃发动机其他功能。
应当注意的是，如果车辆操作者希望选择混合动力模式，则能从电动模式转换到混合动力模式而不延迟。
图3是示出了根据本发明一个实施例的控制系统的功能的流程图。特别地，流程图示出了其中车辆可以设置为电动模式的可能方式。假定起始点为车辆状态未知的状态200。首先，确定202车辆是否处于关闭状态至少30秒。接着，控制切换开关状态302以确定切换开关当前设置为电动模式204还是混合动力模式206。
如果确定车辆已经处于关闭状态超过30秒，并且如果切换开关设置为电动模式，则操作者具有将切换开关改变至混合动力模式206或保持切换开关处于电动模式204的选择。切换开关动作304表示机械切换开关的运动。然而，通常概念同样适用于其他类型的切换开关，如触摸敏感切换开关。
如果确定202车辆已经处于关闭状态超过30秒，并且如果切换开关设置为混合动力模式，则操作者具有将切换开关改变至电动模式204或保持切换开关处于电动模式206的设置的选择。
如果确定202车辆已经处于关闭状态不足30秒，并且如果切换开关设置为电动模式，则操作者具有将切换开关改变至混合动力模式206或保持切换开关处于电动模式204的选择。
如果确定202车辆已经处于关闭状态不足30秒，并且如果切换开关设置为混合动力模式，操作者具有保持切换开关处于混合动力模式的选择，但不能改变306切换开关至电动模式。
图4是一个流程图，其进一步示出了其中车辆当前处于混合动力模式206且通过车辆控制系统接收到进入电动模式204的请求402的原理。当接收到请求时，控制系统确定车辆是否处于关闭状态足够的时间以确定是否允许车辆进入电动模式204。
图5示出了根据本发明一个示例实施例的切换开关502。切换开关包括由钥匙操作的钥匙孔504，并且切换开关指示电动模式能在开和关之间切换。钥匙可以是还用来启动和使用车辆的钥匙，或可以是用于这种专门用途的独立钥匙。
图6示意性地示出了根据本发明一个示例实施例的机械切换开关608的功能。基于车辆是否已经处于关闭状态持续所需时间，致动器610被弹簧加载和机电控制到较低位置或升起位置。当车辆未处于关闭状态或已经处于关闭状态不足30秒，则致动器610处于较低位置。如果切换开关608设置为电动模式，则能通过向上推动弹簧加载的致动器610将切换开关移动620到混合动力模式。如果车辆处于关闭状态没有30秒，则致动器610处于较低位置且切换开关物理地防止606从混合动力模式位置移动到电动模式位置。如果车辆处于关闭状态超过30秒，则致动器处于升起位置且切换开关在电动和混合动力位置之间自由移动604。
图7示意性地示出了布置在车辆内的切换开关502。这里，切换开关布置在车辆仪表盘702的乘员一侧上的侧面处。因此，从车辆驾驶员座椅处不能接触到切换开关502，因此防止当车辆正运行时从混合动力模式改变到电动模式。应当理解的是切换开关502的图示位置仅仅是例子，切换开关同样可以布置在车辆乘员接触不到的其他位置。这种布置例如可以是在发动机舱内或在车辆后备箱内。
图8示出了装备有上述任意系统或切换开关的车辆800。车辆800还设有视觉指示器802、804，这里示出为在后窗上基于LED的标记802的形式和前挡风玻璃上的相似标记804。指示器例如可以配置为当车辆处于电动模式时发出绿光。因此，指示器从车辆外部是可见的且可以证明车辆处于电动模式而无需停止车辆。
车辆还可以具有标签等以指示车辆具有在电动模式运行的能力。
虽然本发明已经参考具体实施方式的描述，许多不同的改变、改进等等对本领域技术人员来说将变得明显。而且，应当注意的是该系统和切换开关的部件可以省略、互换或以不同的方式布置，该系统和切换开关还能执行本发明的功能。
此外，从对附图、说明书、和附加权利要求的研究，所公开的实施例的变化可以被实践本发明的技术人员理解和影响。在权利要求中，词语“包括”不排除其他部件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施的引用在相互不同的从属权利要求的事实并不表明这些措施的组合不能被利用。

Claims (15)

1.一种用于混合动力车辆的控制系统，所述车辆能在使用内燃发动机和电动机的混合动力模式下和在仅能使用电动机的电动模式下运行；
所述控制系统包括动力模式控制模块，其配置为控制所述车辆以所述混合动力模式和所述电动模式中的一种模式运行；并且
其中，所述动力模式控制模块还配置为证实在从所述混合动力模式切换到所述电动模式之前所述车辆已经处于关闭状态一预定时间段。
2.根据权利要求1的控制系统，其中，所述预定时间是至少30秒。
3.根据权利要求1或2的控制系统，还包括从所述车辆的外部可见的视觉指示器，其指示车辆何时处于所述电动模式。
4.根据权利要求3的控制系统，其中，所述视觉指示器包括光源。
5.一种在混合动力车辆中的切换开关装置，配置为将所述车辆的动力模式在能使用内燃发动机和电动机的混合动力模式与仅能使用所述电动机的电动模式之间切换；其中，所述切换开关装置包括切换开关，所述切换开关仅当所述车辆已经处于关闭状态预定时间时能操作从所述混合动力模式切换到所述电动模式。
6.根据权利要求5的切换开关装置，其中，所述切换开关布置在远离所述车辆的点火锁的位置，且其中，所述切换开关需要适于从所述混合动力模式切换到所述电动模式的点火钥匙。
7.根据权利要求5或6的切换开关装置，其中，所述切换开关布置在从所述车辆的内部不能触及的位置。
8.根据权利要求5至7任意一项的切换开关装置，其中，所述切换开关布置为使得所述车辆的车门必须处于开启位置才能物理地触及所述切换开关。
9.根据权利要求8的切换开关装置，其中，所述切换开关布置在所述车辆的仪表板的乘员或驾驶员端并且仅当前门打开时可触及。
10.根据权利要求5至8任意一项的切换开关装置，其中，所述切换开关配置为使得其仅当车辆固定装置邻近所述切换开关布置时操作。
11.一种用于控制车辆中动力系统的方法，所述车辆能在使用内燃发动机和电动机的混合动力模式下与仅能使用所述电动机的电动模式下运行；所述方法包括：
当所述车辆在所述混合动力模式下运行时接收到进入所述电动模式的请求；
确定是否所述车辆已经处于关闭状态达一预定时间量；
如果所述车辆已经处于关闭状态达所述预定时间量，则进入所述电动模式；以及
如果所述车辆还未处于关闭状态达所述预定时间量，则保持在所述混合动力模式。
12.根据权利要求11的方法，其中，所述预定时间是至少30秒。
13.根据权利要求11或12的方法，其中，所述请求接收自所述车辆的操作者。
14.根据权利要求11至13任一项的方法，其中，所述请求由机械切换开关的致动所触发。
15.根据权利要求11至14任一项的方法，其中，进入所述电动模式包括禁用所述内燃发动机的燃油泵和/或点火系统。
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