CN106256627B - 用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法和装置 - Google Patents

用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法和装置。一种在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法包括：响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，由控制器在执行发动机启动控制之前生成发动机启动命令；由控制器确定混合动力车辆所行驶的道路的坡度；当确定出存在道路坡度时，由控制器通过根据发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作；以及由控制器控制混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电。控制器控制发动机离合器，使得电动机不与发动机接合。

Description

用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法和装置
技术领域
本发明涉及混合动力车辆(或混合动力电动车辆)，并且更特别地涉及用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法和装置。
背景技术
环境友好型车辆包括燃料电池车辆、电动车辆、插电式电动车辆和混合动力车辆，并且通常包括生成驱动力的电动机。
混合动力车辆(其为环境友好型车辆的示例)使用内燃发动机和蓄电池，两者均生成动力。换句话说，混合动力车辆高效地组合并使用内燃发动机的动力和电动机的动力。
混合动力车辆可以包括发动机、电动机、调整发动机和电动机之间的动力的发动机离合器、变速器、差动齿轮设备、蓄电池、启动发电机(其启动发动机或者通过发动机的输出来发电)和车轮。
此外，混合动力车辆可以包括用于控制混合动力车辆的整体操作的混合动力控制单元(HCU)、用于控制发动机操作的发动机控制单元(ECU)、用于控制电动机操作的电动机控制单元(MCU)、用于控制变速器操作的变速器控制单元(TCU)以及用于控制和管理蓄电池的蓄电池控制单元(BCU)。
蓄电池控制单元可以称为蓄电池管理系统(BMS)。启动发电机可以称为启动发电一体机(ISG)或混合启动发电机(HSG)。
混合动力车辆可以在以下行驶模式下行驶，例如：电动车辆(EV)模式，其为仅使用电动机的动力的电动车辆模式；混合动力电动车辆(HEV)模式，其使用发电机的旋转力作为主动力并使用电动机的旋转力作为辅动力；以及再生制动(RB)模式，用于在车辆的制动或惯性行驶期间通过电动机发电来收集制动能和惯性能以对电池进行充电。
在该背景部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明的背景的理解，因此它可能包含不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法和装置，该方法和装置能够根据电动机(或驱动电动机)的每分钟转数(RPM)和混合动力车辆的行驶状况来确定发动机的启动时间(或驱动点)。
本发明的示例性实施例可以提供一种用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法，包括以下步骤：响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，由控制器在执行发动机的启动控制之前生成发动机启动命令；由控制器确定混合动力车辆所行驶的道路的坡度；当确定出存在道路坡度时，由控制器通过根据发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作；以及由控制器控制混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电。控制器可以控制发动机离合器，使得电动机不与发动机接合。
用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法还包括以下步骤：当确定出不存在道路坡度时，由控制器基于发动机的每分钟转数的上升斜率和电动机的每分钟转数的上升斜率，计算通过发动机离合器与发动机结合的电动机的结合每分钟转数；以及根据发动机的每分钟转数的上升斜率，由控制器控制发动机在发动机达到结合每分钟转数的最小时间之前启动。电动机的结合每分钟转数等于发动机的目标每分钟转数。
用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法还包括以下步骤：响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，由控制器控制电动机具有结合每分钟转数。
控制器可以包括控制电动机的电动机控制器，并且可以包括控制电动机控制器和发动机的混合动力控制器。
控制器可以控制发动机通过混合启动发电机启动。
控制器通过使用由加速度传感器提供的混合动力车辆的加速度来确定道路坡度。
本发明的示例性实施例可以提供一种用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的装置，该装置包括：检测加速踏板的操作的加速踏板传感器；检测混合动力车辆的加速度的加速度传感器；以及控制器，其响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，在执行发动机的启动控制之前生成发动机启动命令，并且基于由加速度传感器提供的加速度来确定混合动力车辆所行驶的道路的坡度。当确定出存在道路坡度时，控制器可以通过根据发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作，并且控制混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电，并且可以控制发动机离合器，使得电动机不与发动机接合。
当确定出不存在道路坡度时，控制器可以基于发动机的每分钟转数的上升斜率和电动机的每分钟转数的上升斜率，计算通过发动机离合器与发动机结合的电动机的结合每分钟转数，并且控制发动机在发动机根据发动机的每分钟转数的上升斜率达到结合每分钟转数的最小时间之前启动。电动机的结合每分钟转数等于发动机的目标每分钟转数。
响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，控制器控制电动机具有结合每分钟转数。
控制器可以包括控制电动机的电动机控制器，并且可以包括控制电动机控制器和发动机的混合动力控制器。
控制器可以控制发动机通过混合启动发电机启动。
一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质可以包括：响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，在执行发动机的启动控制之前生成发动机启动命令的程序指令；确定混合动力车辆所行驶的道路的坡度的程序指令；当确定存在道路坡度时，通过根据发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作的程序指令；以及控制混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电的程序指令，其中发动机离合器被控制为使得电动机不与发动机接合。
根据本发明的示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法和装置通过优化发动机启动时间，可以防止不用于驱动混合动力车辆的能量不必要地损耗，并且可以确保关于蓄电池的荷电状态(SOC)平衡。因此，可以有效地改善混合动力车辆的燃料效率。
当本发明的实施例被应用于混合动力车辆时，在混合动力车辆在上坡道路上以电动车辆模式行驶时，可以改善混合动力车辆的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)能力或驾驶性能。此外，发动机的动力在不用于驱动混合动力车辆的情况下，可以被用来对向电动机提供电力的高压蓄电池进行充电，因此可以确保SOC平衡。
附图说明
提供附图说明以更充分地理解在详细描述本发明时使用的附图。
图1是根据本发明的示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的框图。
图2是曲线图，其用于解释根据在图1中所示的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的操作。
图3是根据本发明的另一示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的框图。
图4是曲线图，其用于描述根据在图3中所示的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的操作。
图5是用于描述混合动力车辆的框图，该混合动力车辆包括根据本发明的示例性实施例的用于控制发动机启动时间的装置。
图6是曲线图，其用于描述在图4中所示的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的模拟结果。
具体实施方式
为了充分理解本发明和通过实施本发明实现的目标，将参考示出本发明的示例性实施例的附图和在附图中描述的内容。
在下文中，将通过参考附图描述本发明的示例性实施例来详细描述本发明。在描述本发明时，将不详细描述众所周知的结构或功能，因为它们可能不必要地掩盖本发明的要旨。在这些附图中，将使用相同的参考标号表示相同的部件。
应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆，例如客运汽车(包括运动型多功能车辆(SUV))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等，并且包括混合动力车辆、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，从石油以外的资源得到的燃料)。如在此提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，既有汽油动力又有电动力的车辆。
在此使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并非意图限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”、“一个/一种”以及“该/所述”意在也包括复数形式，除非上下文另行清楚地指出。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所叙述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或它们的群组。如在此使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项目中的一个或多个的任何组合以及全部组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括”及其变形例如“含有”或“包含”应理解为暗示包括所叙述的元素但不排除任何其他元素。此外，说明书中描述的术语“单元”、“部/器/件(-er)(-or)”、“模块”是指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且能够通过硬件、软件或其组合来实现。
此外，本发明的控制逻辑可以被实施为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。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、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在联网的计算机系统中，使得以分布式方式由例如远程服务器或控制器局域网络(CAN)存储和执行计算机可读介质。
在本说明书和权利要求书中，当描述元件“耦合”到另一元件时，该元件可以“直接耦合”到另一元件，或者通过第三元件“电气地或机械地耦合”到另一元件。
除非另外定义，否则应当理解，在本说明书中使用的术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义。应当理解，字典定义的术语与在相关技术的上下文内的含义相同，并且它们不应当被理想地或过于形式地定义，除非上下文明确规定。
安装有变速器的电动装置(TMED)混合动力车辆(其为TMED系统)在初始发动期间通过使用电动机的驱动力来行驶，该电动机使用蓄电池的电力。当存在与TMED混合动力车辆的加速操作对应的较大需求力时，TMED混合动力车辆启动发动机并在电动机(或驱动电动机)和发动机之间接合(或结合)离合器，以将发动机的驱动力传递到驱动部件。
与常规的汽油车辆不同的是，诸如TMED混合动力车辆的混合动力车辆在启动发动机之后使用高水平的发动机扭矩，以提高混合动力车辆的燃料效率，并确保荷电状态(SOC)平衡。然而，由于发动机的特性，发动机的扭矩的精度在低发动机每分钟转数(RPM)下降低。如果在低发动机RPM下使用(或生成)高发动机扭矩，则噪声、振动和声振粗糙度(NVH)能力恶化。特别地，如果当混合动力车辆在上坡道路上行驶时(在上坡道路上，行驶负荷为高)在较低的加速踏板移动量下使用发动机的动力，则尽管加速踏板移动量较低，但是混合动力车辆的驾驶者仍然感受到较大的隆隆声和较大的发动机振动。
因此，如果当混合动力车辆在上坡道路上行驶时以电动车辆模式(EV模式)行驶，则可以提高乘坐舒适性和NVH能力(或NVH性能)。然而，在上坡道路中使用的高压蓄电池的能量消耗比在平路或下坡道路中使用的高压蓄电池的能量消耗高，并且因此混合动力车辆的燃料效率恶化。
当混合动力车辆在停车场或城市中的上坡道路上行驶时，为了维持高压蓄电池的高荷电状态(SOC)，尽管车辆在低加速踏板移动量下行驶，混合动力车辆仍然使用发动机的动力。在行驶模式中，加速踏板的操作频繁发生，并且因此离合器的接合或解除频繁发生。另外，由于上坡道路的斜度，在上坡道路上行驶的混合动力车辆的速度比在平路或下坡道路上行驶的混合动力车辆的速度下降得快。当混合动力车辆的速度或混合动力车辆的车轮的速度迅速降低时，发动机和电动机的RPM也迅速降低。此外，在离合器的解除顺序结束之前(或在减小离合器的液压之前)可能发生离合器的强制接合。离合器的强制接合引起车辆的较大振动。
如果混合动力车辆在EV模式下行驶而不启动发动机，则不会发生诸如车辆振动的问题。然而，由于行驶负荷较大的状况，蓄电池的SOC迅速降低。混合动力车辆中的SOC的水平与燃料效率(或燃料经济性)直接相关，并且是其重要因素。因此，当混合动力车辆仅在EV模式下在上坡道路上行驶时，为了维持SOC水平，混合动力车辆使用发动机的动力来引起蓄电池充电。使用发动机的动力来引起蓄电池充电对在实际道路上的车辆的燃料效率产生不利影响。
上述相关技术可能不能在上坡道路上实现NVH能力和SOC平衡的改善。
为了维持扭矩精度并改善NVH能力，混合动力车辆在电动机的RPM非常低的区域中不执行离合器的接合控制。换句话说，混合动力车辆参考电动机的RPM来接合离合器，而不管发动机是否启动。如果发动机在非常低的电动机速度下启动，则发动机维持怠速状态，直到电动机的RPM变为比该非常低的RPM高的RPM。发动机的怠速状态使燃料效率恶化。
在混合动力电动车辆的控制中，发动机启动时间可以仅由驾驶者的请求或车辆状态来确定，而不考虑发动机特性。当驾驶者通过踩踏连接到加速位置传感器(APS)的加速踏板来表明加速意愿时，或者当由于蓄电池的SOC低而需要使用发动机的动力时，可以执行发动机启动。
然而，发动机的可用动力(或扭矩)根据发动机的每分钟转数而受限制，并且发动机动力的精度会降低。此外，在低的发动机每分钟转数下的高动力对NVH能力产生不利影响。
此外，因为用于车辆的行驶、蓄电池充电等的混合动力车辆的发动机在发动机启动后生成高扭矩，所以发动机的每分钟转数是非常重要的因素。
因此，虽然在TMED系统中由于驾驶者的加速意愿和车辆的状态而启动发动机，但是离合器不能在电动机的每分钟转数非常低的区域中接合。因此，发动机维持怠速状态，直到电动机的RPM变为离合器可以被接合的RPM。发动机的怠速状态使燃料效率恶化。更详细地，加速踏板被驾驶者踩压，因此发动机可能生成不用于驱动混合动力车辆的能量。
如下面所描述的本发明的实施例，如果确定(或预测)了离合器可以被接合的接合时间，并且参考接合时间来优化发动机的启动(或启动时间)，以便维持发动机的动力的精度并改善NVH能力，则在TMED系统中可以改善车辆的燃料效率。
图1是根据本发明的示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的框图。图2是曲线图，其用于解释根据在图1中所示的用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法的操作。图5是用于描述混合动力车辆的框图，该混合动力车辆包括根据本发明的示例性实施例的用于控制发动机启动时间的装置。
用于在混合动力车辆(或混合动力电动车辆)中控制发动机启动时间的方法可以是基于在安装有变速器的电动装置(TMED)系统中离合器(或发动机离合器)是否被接合(或锁定)而进行的发动机的启动控制，并且可以根据电动机(或驱动电动机)的每分钟转数(RPM)来确定发动机的启动时间(或驱动点)。
另外，用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法可以是使用混合启动发电机(HSG)且基于在TMED系统中发动机离合器是否可以被接合而进行的发电控制，并且可以在混合动力车辆在上坡道路上行驶时实现电动车辆模式(EV模式)和高压蓄电池的荷电状态(SOC)维持。
在TMED系统(或TMED混合动力车辆)中，离合器125被设置在发动机110和电动机130之间，如图5所示，因此在低速或恒速区域中，TMED系统可以仅通过电动机130的动力来行驶，而不接合离合器125。在高速或高负荷区域中，TMED系统可以接合离合器125，以通过使用发动机的力和电动机的力来行驶。
参考图1、图2和图5，本发明可以基于离合器可以被接合时的RPM 240来优化发动机的启动时间235。图1和图2描述当混合动力车辆在平路或下坡道路上行驶时，在加速踏板被稍微按压的状态下，控制发动机启动时间的方法。在图2中，参考标号205表示电动机130的扭矩，参考标号210表示发动机110的扭矩，参考标号215表示混合启动发电机(HSG)120启动发动机的扭矩。
根据本发明，可以参考在电动车辆线(EV线)230处的车辆速度的上升率(或上升斜率)或电动机RPM 220的上升斜率来控制发动机的启动时间，在EV线230处发生用于转换到混合动力电动车辆(HEV)模式的发动机启动命令。
在混合动力车辆的发动机中，在发动机启动之后，通过将空气和燃料供给到发动机汽缸来生成动力，这可能花费大约200ms-300ms。
发动机的每分钟转数225应当被控制到等于电动机的每分钟转数220，使得离合器可以被接合。如果当发动机的每分钟转数和电动机的每分钟转数之间存在差值时将发动机通过离合器接合(或连接)到电动机，则在车辆中会发生冲击和颤动，并且车辆的驾驶性能会恶化。由于电动机经由变速器连接到驱动系统，因此电动机转速与车辆速度密切相关。
为了接合离合器，在发动机启动之后，将发动机的目标每分钟转数225与电动机的每分钟转数220同步，这可能花费大约200ms-300ms。即，在生成发动机启动命令之后，可能花费大约500ms-700ms或更多来准备离合器接合。如果电动机RPM 220的上升斜率大，则发动机的启动时间235应当被设定为提前，使得离合器可以在用于接合的正确的每分钟转数下被接合。
应当优化在所有操作状况下的发动机的启动时间235。然而，由于各种道路状况和驾驶方式，在实际操作状况下的发动机的启动时间可能不能被优化。本发明可以在EV线230处生成发动机启动命令，并且接着可以参考电动机的每分钟转数来确定发动机的最终启动时间235。通过这种控制可以优化离合器的接合时间。
图3是根据本发明的另一示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法的框图。图4是曲线图，其用于描述根据在图3中所示的用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法的操作。图3和图4描述当混合动力车辆在上坡道路上行驶时，在加速踏板被稍微按压的状态下，控制发动机的启动时间的方法。在图4中，参考标号305表示电动机130的扭矩，参考标号310表示发动机110的扭矩，参考标号315表示混合启动发电机(HSG)120对蓄电池充电的扭矩。
参考图3-图5，本发明的实施例可以确定混合动力车辆是否行驶在上坡道路上。当混合动力车辆行驶在上坡道路上时，本发明可以将离合器125可以被接合的离合器接合RPM335设定为大于参考图2描述的离合器接合RPM 240。
即使发动机110接收到用于转换到HEV模式的与EV线330对应的发动机启动命令，如果离合器接合RPM 335的水平较高，则参考图1和图2描述的混合动力车辆的发动机启动控制不启动发动机，直到电动机130的每分钟转数320变为离合器接合RPM 335。因此，因为混合动力车辆在EV模式下行驶，所以荷电状态(SOC)平衡会恶化。
因此，如图3所示，如果在发动机在与EV线330对应的RPM 325和离合器接合RPM335之间的过渡区域中启动(或操作)的状态下不接合离合器，并且如果由使用发动机110的动力的HSG 120来对高压蓄电池140进行充电，则可以满足在EV模式下行驶和SOC平衡。
图5是用于描述混合动力车辆的框图，该混合动力车辆包括根据本发明的示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的装置。
参考图5，混合动力车辆100包括加速踏板传感器(或加速踏板位置传感器)101、加速度传感器102、混合动力控制单元(HCU)103、电动机控制单元(MCU)104、发动机110、混合启动发电机(HSG)120、发动机离合器125、蓄电池140、电动机130(其可以是电动马达)、变速器(T/M)150，以及车轮(或驱动轮)190。在本发明的另一实施例中，混合动力车辆100还可以包括控制发动机110的操作的发动机控制单元(ECU)。ECU可以通过网络根据从混合动力控制单元(HCU)103输出的控制信号来控制发动机110的工作点(或驱动点)，并且可以控制发动机输出最优扭矩。发动机控制单元(ECU)可以被包括在混合动力控制单元(HCU)103中。
混合动力车辆100可以包括TMED式的动力传动系，在其中电动机130连接到变速器150。根据设置在发动机110和电动机130之间的发动机离合器125是否被接合，混合动力车辆100可以提供以下行驶模式，例如EV模式和HEV模式，EV模式是仅使用电动机的动力的电动车辆模式，HEV模式使用发动机的旋转力作为主动力并使用电动机的旋转力作为辅动力。更详细地，在包括电动机130可以直接连接到变速器150的结构的混合动力车辆100中，可以通过HSG 120的驱动来增加发动机的RPM，可以经由离合器125接合和解除来执行发动机和电动机之间的动力输送和动力切断，可以通过动力传送系统(其可以包括变速器150)将驱动力传送(或传递)到车轮190，并且当请求传送发动机扭矩时，可以经由离合器125的接合将发动机扭矩被传送到电动机。
加速踏板传感器(APS)101可以检测(或感测)驾驶者对加速踏板的操作，并且可以将与施加到加速踏板的操作力对应的信号提供到混合动力控制单元(HCU)103。
加速度传感器102可以检测混合动力车辆100的加速度，并且可以包括微机电系统(MEMS)加速度传感器。
混合动力控制单元(HCU)103可以是最高控制器，并且可以综合地控制连接到网络(例如，作为车辆网络的控制器局域网络(CAN))的控制器(例如，MCU 104)，并可以控制混合动力车辆100的整个操作。
响应于从加速踏板传感器(APS)101输出的加速信号，混合动力控制单元(HCU)103可以计算驾驶者请求的动力，可以确定发动机的启动，并且可以在发动机100的启动控制之前，内部生成发动机启动命令。混合动力控制单元(HCU)103可以基于加速度传感器102提供的加速度，确定混合动力车辆100所行驶的道路的坡度(或倾斜度)。道路的坡度可以指示混合动力车辆100的倾斜角。
当确定出存在道路坡度(或坡度值)时，混合动力控制单元(HCU)103可以通过根据在图4中发动机启动时间330处生成的发动机启动命令控制发动机110启动，由此控制混合启动发电机120操作。混合动力控制单元(HCU)103可以控制混合启动发电机120的电力，以对向电动机130供电(或提供直流电)的蓄电池140进行充电，并且可以控制发动机离合器125，使得向车轮190提供驱动力的电动机130不与发动机110接合。结果，仅电动机130的动力可以通过变速器150传送到车轮190，如图3所示。
当确定出不存在道路坡度时，混合动力控制单元(HCU)103可以基于发动机的每分钟转数的上升斜率和电动机的每分钟转数的上升斜率，计算(或估计)通过发动机离合器125与发动机110结合(或接合)的电动机130的结合每分钟转数(例如，图2中的离合器接合RPM 240)。电动机的每分钟转数可以从电动机控制单元(MCU)104输出。电动机130的结合每分钟转数可以等于发动机110的目标每分钟转数。发动机的每分钟转数的上升斜率可以由连接到发动机110的发动机转速传感器(未示出)检测，并且可以被提供到混合动力控制单元(HCU)103提供。
混合动力控制单元(HCU)103可以将存在道路坡度时生成的电动机130的结合每分钟转数(例如，图4中的离合器接合RPM 335)设定为大于不存在道路坡度时生成的电动机130的结合每分钟转数(例如，图2中的离合器接合RPM 240)。
混合动力控制单元(HCU)103可以在发动机根据发动机的每分钟转数的上升斜率达到结合每分钟转数的最小时间(例如，图2中的发动机启动时间235)之前，经由HSG 120控制发动机110启动(或操作)。即，混合动力控制单元(HCU)103可以在图2所示的发动机启动时间235处将最终发动机启动命令施加到发动机110。在施加了最终发动机启动命令之后，发动机110和电动机130的动力可以通过变速器150传送到车轮190，如图1所示。HSG 120可以启动发动机，或者可以通过使用发动机的动力(或输出)而作为发电机操作，以对蓄电池140进行充电。HSG 120也可以称为启动发电一体机(ISG)。
响应于从加速踏板传感器(APS)101输出的加速信号(或加速踏板的操作信号)，电动机控制单元(MCU)104可以控制电动机130具有结合每分钟转数。
电动机控制单元(MCU)104可以计算电动机的每分钟转数的上升斜率，并且可以控制电动机130的操作。电动机的每分钟转数的上升斜率可以由可连接到电动机130的电动机转速传感器(未示出)检测，并且可以被提供到电动机控制单元(MCU)104。
电动机控制单元(MCU)104可以根据从混合动力控制单元(HCU)103输出的控制信号，通过网络控制驱动电动机130的输出扭矩，并且因此可以控制电动机以最大效率操作。电动机控制单元(MCU)104可以包括被配置为多个功率开关元件的逆变器。逆变器中所包括的功率开关元件可以包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、晶体管或继电器。电动机控制单元(MCU)104可以被设置在蓄电池140和电动机130之间。
发动机110可以包括柴油机、液化天然气(LNG)发动机或液化石油气(LPG)发动机，并且可以根据从ECU输出的控制信号输出工作点处的扭矩。在HEV模式中，扭矩可以与驱动电动机130的驱动力组合。
HSG 120可以根据从MCU 104输出的控制信号作为电动机操作以启动发动机110，并且可以在维持发动机110启动的状态下作为发电机操作以经由逆变器将所生成的电力提供给蓄电池140。HSG 120可以通过皮带连接到发动机110。
发动机离合器125可以被设置(或安装)在发动机110和驱动电动机130之间，并且可以根据HCU 103的控制来操作，以在发动机110和电动机130之间切换动力输送。发动机离合器125可以根据HEV模式和EV模式的切换，在发动机和电动机之间连接或截断动力。
蓄电池140可以包括多个单元电池。用于向电动机130提供驱动电压(例如，350-450V DC)的高电压可以被存储在蓄电池140中。
电动机130可以由从MCU 104输出的三相AC电压来操作以生成扭矩。在惯性行驶或再生制动期间，电动机130可以作为发电机操作以向蓄电池140供给电压(或再生能量)。
变速器150可以包括自动变速器(或多级速度变速器)或无级变速器(CVT)，并且可以根据变速器控制器(未示出)的控制，通过使用液压力换档到期望的齿轮，以操作接合元件和解除元件。变速器150可以将发动机110和/或电动机130的驱动力传送到车轮190，并且可以截断电动机130(或发动机110)和车轮190之间的动力输送。
在本发明的另一实施例中，HCU 103和MCU 104(或HCU 103、MCU 104和ECU)可以被集成到单个控制器中。在该实施例中，控制器可以执行上述HCU 103和MCU 104的操作。用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的装置可以包括控制器、APS 101和加速度传感器102。
例如，控制器可以是由程序操作的一个或多个微处理器，或者可以是包括该微处理器的硬件。程序可以包括用于执行根据本发明的示例性实施例的用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法的一系列命令，这将在下面描述。
参考图1-图5，用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法描述如下。
用于控制发动机的启动时间的方法可以被应用到图5所示的混合动力车辆，并且可以包括图2和图4所示的用于控制发动机的启动时间的操作。
用于控制发动机的启动时间的方法可以包括生成步骤、确定步骤和控制步骤。
参考图1至图5，在生成步骤中，响应于从APS 101输出的加速信号，控制器可以在发动机110的启动控制之前，内部生成发动机启动命令。
根据确定步骤，控制器可以确定混合动力车辆100所行驶的道路的坡度。道路的坡度也可以指示混合动力车辆100的倾斜角。控制器可以通过使用由加速度传感器102提供的混合动力车辆100的加速度来确定道路的坡度。
根据控制步骤，当确定出存在道路坡度时，控制器可以通过根据发动机启动命令控制发动机110启动，由此控制HSG 120操作。控制器可以控制HSG 120的电力，以对向电动机130提供电力的蓄电池进行充电。控制器可以控制发动机离合器125，使得向车轮190提供驱动力的电动机不与发动机110接合。
当确定出不存在道路坡度时，控制器可以基于发动机的每分钟转数的上升斜率和电动机的每分钟转数的上升斜率，计算(或估计)通过发动机离合器125与发动机110结合的电动机130的结合每分钟转数。电动机130的结合每分钟转数可以等于发动机110的目标每分钟转数。控制器可以确定电动机130的RPM是否处于离合器接合RPM 240与根据启动时间和上升斜率改变的发动机RPM之间。当电动机130的RPM处于离合器接合RPM 240与考虑了启动时间和上升斜率的发动机RPM之间时，控制器可以禁止发动机启动。
控制器可以控制发动机110在发动机根据发动机的每分钟转数的上升斜率达到结合每分钟转数的最小时间235之前启动(或操作)，如图2所示。即，控制器可以将最终发动机启动命令施加到发动机110。响应于从APS 101输出的加速信号，控制器可以控制电动机130具有结合每分钟转数。
控制器可以确定电动机的每分钟转数或发动机的每分钟转数是否大于电动机130的结合每分钟转数(其可以是离合器接合RPM)。替换地，控制器可以确定电动机的每分钟转数或发动机的每分钟转数是否达到电动机130的结合每分钟转数。当电动机的每分钟转数或发动机的每分钟转数大于电动机130的结合每分钟转数时，或者当电动机的每分钟转数或发动机的每分钟转数达到电动机130的结合每分钟转数时，控制器可以控制通过离合器控制器(未示出)供给到发动机离合器125的液压力的量，使得发动机110可以与电动机130组合。
控制器可以包括控制电动机130的MCU(或电动机控制器)104，并且可以包括控制MCU 104和发动机110的HCU(或混合动力控制器)104。控制器可以通过HSG 120控制发动机100启动。
图6是曲线图，其用于描述在图4中所示的用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法的模拟结果(或测试结果)。
在图6中，参考标号405表示电动机130的扭矩，参考标号410表示发动机110的扭矩，参考标号415表示HSG 120的扭矩。
参考标号425可以表示电动机130的RPM，参考标号430可以表示发动机110的RPM，参考标号435可以表示APS 101的加速信号值。参考标号440可以表示在上坡道路上的发动机启动时间。
如图6所示，如果电动机的RPM没有达到离合器可以被接合的离合器接合RPM 420，则本发明可以借助发动机的操作生成的动力(或扭矩)，使用HSG 120对高压蓄电池140进行充电。
在对应于图6的测试条件下，道路坡度可以是16％(或约9.2度)并且APS 101的加速信号值可以是约25％。
如上所述，本发明可以基于电动机RPM的上升速率启动发动机，并且可以在离合器可以被接合的发动机每分钟转数下接合离合器。因此，本发明可以减小启动发动机后的等待时间，以防止不必要的燃料消耗，并且可以通过在离合器可以被接合的发动机每分钟转数下接合离合器来优化蓄电池的使用。
在本示例性实施例中使用的部件、“～单元”、块或模块可以以软件方式实现，例如在存储器的预定区域中执行的任务、类、子例程、进程、对象、执行线程或程序，或者以硬件方式实现，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)，并且可以以软件方式和硬件方式的组合实现。部件、“～零件”等可以被嵌入在计算机可读存储介质中，并且其中一些零件可以分散地分布在多台计算机中。
如上所述，已经在附图和说明书中公开了示例性实施例。在此，使用了特定术语，但是它们仅用于描述本发明的目的，而不用于限定意义或限制在附随权利要求中公开的本发明的范围。因此，本领域技术人员应当理解，根据本发明，各种修改和等同示例性实施例是可能的。因此，本发明的实际技术保护范围必须由附随权利要求的精神确定。

Claims (12)

1.一种用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的方法，包括以下步骤：
响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，由控制器在执行发动机的启动控制之前生成发动机启动命令；
由所述控制器确定混合动力车辆所行驶的上坡道路的坡度；
当确定出存在道路坡度时，由所述控制器通过根据发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作；以及
由所述控制器控制混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电，
其中所述控制器控制发动机离合器，使得电动机不与发动机接合。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
当确定出不存在道路坡度时，由所述控制器基于发动机的每分钟转数的上升斜率和电动机的每分钟转数的上升斜率，计算通过发动机离合器与发动机结合的电动机的结合每分钟转数；以及
由所述控制器控制发动机，在发动机根据发动机的每分钟转数的上升斜率达到所述结合每分钟转数的最小时间之前启动，
其中电动机的所述结合每分钟转数等于发动机的目标每分钟转数。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
响应于从所述加速踏板传感器输出的所述加速信号，由所述控制器控制电动机，使电动机具有所述结合每分钟转数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器包括控制电动机的电动机控制器，并且包括控制电动机控制器和发动机的混合动力控制器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器通过混合启动发电机控制发动机启动。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器通过使用由加速度传感器提供的混合动力车辆的加速度来确定道路坡度。
7.一种用于在混合动力车辆中控制发动机的启动时间的装置，包括：
检测加速踏板的操作的加速踏板传感器；
检测混合动力车辆的加速度的加速度传感器；以及
控制器，其响应于从所述加速踏板传感器输出的加速信号，在执行发动机的启动控制之前生成发动机启动命令，并且基于由所述加速度传感器提供的加速度来确定混合动力车辆所行驶的上坡道路的坡度，
其中当确定出存在道路坡度时，所述控制器通过根据所述发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作，所述控制器控制混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电，并且所述控制器控制发动机离合器，使得电动机不与发动机接合。
8.根据权利要求7所述的装置，其中当确定出不存在道路坡度时，所述控制器基于发动机的每分钟转数的上升斜率和电动机的每分钟转数的上升斜率，计算通过发动机离合器与发动机结合的电动机的结合每分钟转数，并且控制发动机在发动机根据发动机的每分钟转数的上升斜率达到所述结合每分钟转数的最小时间之前启动，
其中电动机的所述结合每分钟转数等于发动机的目标每分钟转数。
9.根据权利要求8所述的装置，其中响应于从所述加速踏板传感器输出的所述加速信号，所述控制器控制电动机，使电动机具有所述结合每分钟转数。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制器包括控制电动机的电动机控制器，并且包括控制电动机控制器和发动机的混合动力控制器。
11.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制器通过混合启动发电机控制发动机启动。
12.一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
响应于从加速踏板传感器输出的加速信号，在执行发动机的启动控制之前生成发动机启动命令的程序指令；
确定混合动力车辆所行驶的上坡道路的坡度的程序指令；
当确定存在道路坡度时，通过根据所述发动机启动命令控制发动机启动，由此控制混合启动发电机操作的程序指令；以及
控制所述混合启动发电机的电力，以对向电动机提供电力的蓄电池进行充电的程序指令，
其中发动机离合器被控制为使得电动机不与发动机接合。
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