CN106494383A - 混合动力车辆的行驶模式改变的控制方法及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法。该方法包括：通过控制器，计算安装在混合动力车辆内的装置所需要的系统所需动力并且计算参考动力。当系统所需动力大于参考动力时，通过操作发动机离合器使其连接，从而将混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式改变至混合动力电动车辆(HEV)模式。统所需动力是通过将驾驶员所需动力和混合动力车辆的辅助负载设备所需要的动力相加所获得的值，并且，参考动力是当配置成向混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力。

Description

混合动力车辆的行驶模式改变的控制方法及其控制装置
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆(混合动力电动车辆)，且更具体地，涉及一种用于控制混合动力车辆行驶模式的改变的方法及其控制装置。
背景技术
环境友好车辆包括燃料电池车辆、电动车辆、插电式电动车辆，以及混合动力车辆，并且通常包括配置成产生驱动动力的电动机。混合动力车辆，其作为环境友好车辆的示例，同时使用内燃发动机和电池动力。换句话说，混合动力车辆将内燃发动机的动力和电动机的动力有效地结合并使用。混合动力车辆可包括：发动机、电动机、用于调节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、电池、配置成启动发动机或是通过发动机的输出产生电力的起动发电机，以及车轮。
更进一步地，混合动力车辆可包括：混合控制单元，其配置成操作混合动力车辆；发动机控制单元，其配置成操作发动机；电动机控制单元，其配置成操作电动机；变速器控制单元，其配置成操作变速器；以及电池控制单元，其配置成操作和管理电池。电池控制单元可称为电池管理系统。起动发电机可称为集成起动发电机(ISG：integratedstarter&generator)或混合起动发电机(HSG：hybrid starter&generator)。混合动力车辆可在行驶模式中运行，例如：电动车辆(EV：electric vehicle)模式，其是使用电动机的动力的纯电动车辆模式；混合动力电动车辆(HEV：hybrid electric vehicle)模式，其使用发动机的旋转动力作为主要动力，并且使用电动机的旋转动力作为辅助动力；以及，可再生制动模式，在车辆制动或是通过惯性行驶时，收集制动和惯性能，通过电动机发电，并且给电池充电。
上述在本部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，并且因此，其可包含不形成本国内本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法及其控制装置，其能够提供进入混合动力电动车辆(HEV)模式的确定方法，在混合动力电动车辆(HEV)模式中，发动机的动力被连接至驱动电动机。
本发明的示例性实施例提供了一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法，该方法可包括：通过控制器，计算安装在混合动力车辆内的装置所需要的系统所需动力；通过控制器，计算参考动力；以及，当系统所需动力大于参考动力时，通过控制器，通过操作发动机离合器使其连接，来将混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整至混合动力电动车辆(HEV)模式，其中，系统所需动力是通过将驾驶员所需动力和混合动力车辆的辅助负载设备所需要的动力相加所获得的值，并且，参考动力是当混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC：state of charge)维持在正常区域时的动力。
上述方法可还包括：通过控制器，响应于从加速踏板传感器(APS：acceleration pedal sensor)输出的加速踏板接合量信号，计算驾驶员所需动力，并且，通过控制器，响应于巡行控制请求信号，计算驾驶员所需动力。辅助负载设备可包括低压DC-DC转换器、空调或加热器。辅助负载设备所需的动力可通过将辅助负载设备的消耗功率乘以权重因素所获得的值来进行设置，并且当电池的SOC低时，可将权重因素设置成大，并且当电池的SOC高时，可将权重因素设置成最小。
本发明的另一示例性实施例提供一种用于控制混合动力车辆行驶模式的改变的方法，该方法可包括：通过控制器，计算安装在混合动力车辆内的装置所需要的系统所需动力；通过控制器，计算参考动力；以及当系统所需动力大于参考动力时，通过控制器，通过操作发动机离合器使其连接，从而将混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整至混合动力电动车辆(HEV)模式，其中，系统所需动力是通过将驾驶员所需动力和混合动力车辆的辅助负载设备所需求的动力相加所获得的值。
具体地，参考动力的计算包括：通过控制器，将当向混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力设置成第一参考动力；通过控制器，将在包括电池的电池系统的可用动力内的当电池的SOC维持在正常区域内时的动力设置成第二参考动力；通过控制器，将在包括从电池接收电力的混合动力车辆的驱动电动机的电动机系统的可用动力内的当电池的SOC维持在正常区域时的动力设置成第三参考动力；并且，通过控制器，将第一参考动力、第二参考动力以及第三参考动力中的最小值设置成参考动力。当电池的SOC低时，可将第一参考动力设置成最小，并且当电池的SOC高时，可将第一参考动力设置成大。
仍然，本发明的另一示例性实施例提供一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的装置，该装置可包括：加速踏板传感器(APS)，其配置成检测加速踏板的踏板量(例如，接合量)；以及，控制器，其配置成计算系统所需动力，上述系统所需动力是通过将安装在混合动力车辆内的装置所需的驾驶员所需动力和混合动力车辆的辅助负载设备所需的动力进行相加所获得的值，并且计算参考动力，上述参考动力是当向混合动力车辆的系统提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力，其中，响应于确定系统所需动力大于参考动力，控制器可配置成通过操作发动机离合器使其连接，来将混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整成混合动力电动车辆(HEV)模式，并且，控制器可配置成响应于加速踏板量信号来计算驾驶员所需动力。上述控制器可进一步配置成响应于巡行控制请求信号来计算驾驶员所需动力。辅助负载设备可包括低压直流-直流(DC-DC)转换器，空调或加热器。
仍然，本发明的另一示例性实施例提供一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的装置，该装置可包括：加速踏板传感器(APS)，其配置成检测加速踏板的踏板接合量；以及，控制器，其配置成计算系统所需动力，上述系统所需动力是通过将安装在混合动力车辆内的装置所需的驾驶员所需动力和混合动力车辆的辅助负载设备所需的动力进行相加所获得的值，并且计算参考动力，上述参考动力是当向混合动力车辆的系统提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力，其中，响应于确定系统所需动力大于参考动力，控制器可配置成通过操作发动机离合器使其连接来将混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整成混合动力电动车辆(HEV)模式，控制器可配置成响应于加速踏板量信号来计算驾驶员所需动力。
进一步地，控制器可配置成将当向混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力设置成第一参考动力，将在包括电池的电池系统的可用动力内的当电池的SOC维持在正常区域时的动力设置成第二参考动力，将在包括从电池接收电力的混合动力车辆的驱动电动机的电动机系统的可用动力内的当电池的SOC维持在正常区域中时的动力设置成第三参考动力；并且，将第一参考动力、第二参考动力以及第三参考动力中的最小值设置成参考动力。当电池的SOC低时，可将第一参考动力设置成最小，并且当电池的SOC高时，可将第一参考动力设置成大。
根据本发明的示例性实施例，用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法和装置可基于系统所需动力和电池的SOC确定发动机动力的连接时间(例如，行驶模式从EV模式改变至HEV模式的时间点)，因此有效地将电池的SOC维持在正常区域。根据本发明的示例性实施例，相较于使用发动机动力给处于电池SOC非常低的状态中的电池充电的方法，本发明能量效率得以提高。本发明通过优秀的效率也可提高车辆的燃料效率。
附图说明
为了更全面地理解在本发明的详细说明中使用的附图，提供每幅附图的简要说明。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的包括用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的装置的混合动力车辆的视图；
图2是示出根据本发明的示例性实施例在图1中示出的混合动力车辆的行驶模式改变时间点的曲线图；
图3是示出根据本发明的示例性实施例的通过图1中示出的控制器计算系统所需动力的方法的流程图；
图4是示出根据本发明的示例性实施例的通过图1中示出的控制器计算参考值的方法的示例性实施例的流程图；
图5是示出根据本发明的示例性实施例的通过图1中示出的控制器确定HEV模式进入的方法的流程图。
附图标记：
105：电池
110：逆变器
125：发动机
130：发动机离合器
135：电动机
155：控制器
具体实施方式
应当理解的是，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，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，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、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所述，混合动力车辆是同时具有两种动力源的车辆，例如，同时汽油驱动和电驱动的车辆。
尽管示例性实施例描述成使用多个单元来执行示例性流程，但应当理解的是，示例性流程也可通过一个或者多个模块执行。此外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”可指代包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储模块，并且所述处理器特别地配置成执行上述模块从而执行一个或者多个下文进一步描述的过程。
此外，本发明的控制逻辑可实施为包含由处理器、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介质。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分布在网络连接的计算机系统中，以便例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)，以分布方式存储和执行计算机可读介质。
本文所使用的专有名词仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。
除非特别陈述或从上下文显而易见，如本文所使用的，词语“约”被理解为处在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2倍标准偏差内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确，本文提供的所有数值均由词语“约”修饰。
为了全面地理解本发明和通过实施本发明实现的目的，需要提及说明本发明示例性实施例的附图和参考附图所描述的内容。
在下文中，本发明将通过参考附图描述本发明的示例性实施例来进行详细描述。在描述本发明的过程中，当确定与众所周知的功能和配置有关的详细描述将不必要地模糊本发明的主题时，将省去详细描述。在每个附图中相同的附图标记将代表相同的组成部件。
在本文说明书中使用的术语仅仅是用于特定的例性实施例，并且不意在限制本发明。除非其具有明确相反的意思，在本文中使用的单数表达包括复数表达。在本文说明书中，应当理解是，术语“包括”和“具有”意图表示在说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组成部件，以及组件，或其结合的存在，并且事先不排除存在或是增加一个或多个其他特征、数量、步骤、组成部件，以及组件，或其结合的可能性。贯穿说明书，当描述一个部件“连接”至另一部件时，该部件可以在其和另一部件之间插有第三部件来“电气或是机械连接”至另一部件，也可“直接连接”至另一部件。
除非进行区别定义，在本文中使用的包括技术术语和科学术语的术语具有与本领域的技术人员通常理解的意思相同的意思。如果在本发明中未进行清晰的定义，在通常使用的字典里定义的术语应当被解释为具有与现有技术的上下文中的意思相同的意思，而不是被解释成具有理想化或是过度正式的意思。
混合动力车辆可在电动车辆(EV)模式中行驶，其中，混合动力车辆可通过电动力运行，并且可在混合动力电动车辆(HEV)模式中行驶，其中车辆通过使用至少两种动力，例如发动机动力和电动力进行驱动。因此，从EV模式改变至HEV模式的决定对于混合动力车辆的操作性和燃料效率可以是相当重要。
在现有技术中，为了确定从EV模式改变至HEV模式，将监测(或是计算)驾驶员需求扭矩(或是驾驶员所需求的动力，即，驾驶员设置的、预期的，或是请求的动力)，并且当驾驶员需求扭矩等于或大于预定参考值时，将EV模式转换至HEV模式，并且将发动机动力连接至驱动轴(或是驱动轮)。用于发动机启动(发动机连接)的参考值可基于发动机效率进行设置，并且发动机在参考值或更高时进行驱动，该参考值是当发动机效率足够高时的扭矩。参考值可以是驾驶员需求扭矩。在用于连接发动机动力的方法(例如，将EV模式转换至HEV模式的方法)时并且在能够使车辆在发动机效率足够的工作点行驶这方面使用现有技术可具有优势，但是缺点在于没有考虑电池的管理。
图1是示出包括用于控制根据本发明的示例性实施例的混合动力车辆的行驶模式的改变的装置的混合动力车辆的视图。参考图1，混合动力车辆100可包括电池105、逆变器110、混合起动发电机(HSG)115、传动带(belt)120、发动机125、发动机离合器130、可以是电力电动机的电动机(或驱动电动机)135，变速器140、最终减速传动装置(final reduction gear apparatus)145、作为车轮的驱动轮150以及控制器155。
可以是混合动力电动车辆的混合动力车辆100可使用发动机125和电动机135作为动力源，并且可包括安装在电动机135和发动机125之间的发动机离合器130来允许混合动力车辆100运行在当发动机离合器130开放时混合动力车辆100通过电动机135进行行驶的EV模式中，并且允许混合动力车辆100运行在当发动机离合器130闭合时，混合动力车辆100能够同时通过电动机135和发动机125进行行驶的HEV模式中。
混合动力车辆100可包括：安装变速器电气装置(TMED：transmission mounted electric device)结构的传动系统(powertrain)，其中电动机135和变速器140可被附接，并且发动机离合器130可安装在包括发动机125和电动机135的动力源之间，来允许混合动力车辆根据发动机离合器130的连接(相连)，在作为使用电动机130的动力的纯电动车辆模式的EV模式、或在使用发动机125的旋转动力作为主要动力并且使用电动机135的旋转动力作为辅助动力的HEV模式中提供操作(行驶)。更具体地，在具有电动机135直接与变速器140连接的结构的混合动力车辆100中，通过启动HSG 115，发动机每分钟转速(RPM)会增加，可以通过离合器130的连接(相连)和分离，传输或阻断发动机125的动力，可通过可包括变速器140的动力传输系统在车轮150中产生驱动力，并且当由发动机125请求扭矩传输时，可通过离合器130的连接传输发动机扭矩。
电池105、逆变器110、HSG 115以及电动机135可形成电气路径，并且HSG 115、传动带120、发动机125、发动机离合器130、电动机135、变速器140、最终减速传动装置145以及驱动轮150可形成机械路径。控制器155可包括混合控制单元(HCU：hybrid control unit)、电动机控制单元(MCU：motor control unit)、发动机控制单元(ECU：engine control unit)或发动机管理系统(EMS：engine managementsystem)、以及变速器控制单元(TCU：transmission control unit)。
具体地，当发动机125停止时，HCU可配置成通过操作HSG 115来起动发动机。作为最高级控制器(例如，上级控制器)的HCU可配置成整体地操作通过网络连接的各种其他控制单元，例如MCU，上述网络例如包括控制器局域网(CAN)的车辆网络，并且HCU可配置成执行混合动力车辆100的一般操作。MCU可配置成操作HSG 115和电动机135。通过基于通过网络从HCU输出的控制信号调整驱动电动机135的输出扭矩，MCU可使驱动电动机135在具有最大效率的区域进行驱动。MCU可包括以多个功率开关器件形成的逆变器110，并且构成逆变器110的功率开关器件可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、场效应管(FET)、晶体管(TR)、和继电器中一者。MCU可设置在电池105和电动机135之间。
进一步地，ECU(EMS)可配置成调整发动机125的扭矩。通过基于通过网络从HCU输出的控制信号调整发动机125的工作点，ECU(EMS)能够使最优扭矩得以输出。TCU可以配置成操作变速器140。控制器155可以配置成计算或确定在混合动力车辆100中安装的装置或系统所需的系统所需动力或是系统所需扭矩，并且计算参考动力或是参考扭矩，上述参考动力或是参考扭矩是对应于图2中示出的混合动力车辆的行驶模式改变时间点的参考值。系统所需动力可以是通过将驾驶员所需动力或驾驶员加速需求动力与混合动力车辆100的辅助负载设备或辅助负载系统所需的动力相加所获得的值。
辅助负载设备可包括低压DC-DC转换器(LDC：low voltageDC-DC converter)、空调(A/C)，或加热器例如加热通风空调(HVAC：heater ventilated air conditioning)加热器。LDC可配置成通过将电池105的电压转换成低压来给辅助电池充电。辅助电池可以是，例如，12伏特电池，并且可以是用于启动车辆或向车辆的各种电子设备(电气/电子负载)供电的车辆电池。LDC可配置成将电池105的电压改变或调压成适合于在电源和车辆的电气/电子负载中使用的电压(例如，约12.5V至15.1V)。电气/电子负载可包括通风座(ventilating seat)、前灯、音频设备或雨刷。参考动力可以是当向混合动力车辆100的装置(例如，电动机135或辅助负载设备，例如A/C)供电的电池105的荷电状态(SOC)维持在正常区域(例如，约50％以上，并且约为80％以下)的动力。
在本发明的另一示例性实施例中，控制器155可配置成将当向混合动力车辆100的装置提供电力的电池105的SOC维持在正常区域时的动力设置成第一参考动力，将在包括电池105的电池系统的可用动力内的当电池105的SOC维持在正常区域内时的动力设置为第二参考动力，并且将在包括配置成接收来自电池105的电力的混合动力车辆100的驱动电动机135的电动机系统的可用动力内的当电池105的SOC维持在正常区域内时的动力设置为第三参考动力，上述混合动力车辆100配置成接收来自电池105的电力。控制器155可进一步地配置成将第一参考动力、第二参考动力以及第三参考动力中的最小值设置或计算成参考动力。
此外，控制器155可配置成响应于从安装在混合动力车辆100中的加速位置传感器(加速位置传感器或是加速踏板位置传感器(APS))(未示出)输出的加速踏板接合量信号，来计算驾驶员所需动力。换句话说，APS可配置成检测施加至加速器踏板上的压力量来确定踏板的接合量。APS可配置成检测通过驾驶员的加速踏板的操作，并且基于施加至加速踏板上的操作力量来向包括在控制器155内的HCU提供信号。在驱动车辆的过程中，APS可进一步地配置成检测通过驾驶员接合的加速踏板的踏板接合量。用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的装置可包括APS和控制器155。
在本发明的另一示例性实施例中，控制器155可配置成响应于巡行控制请求信号计算驾驶员所需动力。响应于确定系统所需动力大于参考动力，控制器155可配置成通过在图2中示出的发动机的连接时间上操作发动机离合器130使其连接，从而将混合动力车辆100的行驶模式从EV模式调整或是改变成HEV模式。控制器155可以是，例如，通过程序操作的一个或多个微处理器，或是包括微处理器的硬件，并且程序可包括一系列用于执行根据本发明的示例性实施例的控制混合动力车辆的行驶模式改变的方法的命令，上述程序将在下文中进行描述。
电池105可以多个单元电池形成，并且例如，用于向配置成向车轮150提供驱动动力的驱动电动机135提供电压的约350V至450V的DC高压可存储在电池105中。HSG 115可作为电动机或发电机运行，并且可基于从MCU输出的控制信号作为电动机操作来启动发动机125，并且当发动机125维持启动时作为发电机操作并且配置成产生电压，并且将已产生的电压通过逆变器110作为充电电压提供至电池105。HSG 115可通过传动带120连接至发动机125。
发动机125可包括内燃发动机，例如，柴油发动机、汽油发动机、液化石油气(LPG：liquefied petroleum gas)发动机，以及液化天然气(LNG：liquefied natural gas)发动机中的任一者，并且可配置成基于从ECU输出的控制信号，在工作点输出扭矩，并且在HEV模式中适当地维持与驱动电动机135的驱动动力的结合。发动机离合器130可安装在发动机125和驱动电动机135之间，并且可通过中断动力传输(动力连接)来在EV模式中和HEV模式中提供操作。驱动电动机135可通过从MCU输出三相交流电(AC)电压进行操作来产生扭矩，并且可在滑行过程中可操作为发电机来向电池105提供可再生能量。
变速器140可通过多速变速器实施，例如，图1中示出的自动变速器，或双离合变速器(DCT)，或无级变速器(CVT)，并且，可基于TCU的控制通过液压的操作来操作连接元件和释放元件，从而连接预定的档位。变速器140可配置成将发动机125和/或电动机135的驱动动力传输至车轮150，或可配置成阻断发动机125和/或电动机135的驱动动力。最终减速传动装置145可连接至差动齿轮装置(未示出)。
如上所述，混合动力电动车辆100可配置成基于电池的SOC使用系统所需动力和参考值来执行从EV模式到HEV模式的行驶模式的改变，从而提高车辆的燃料效率。
图2是示出图1中示出的混合动力车辆的行驶模式改变时间点的曲线图。参考图2，混合动力车辆100的行驶模式可在连接发动机动力的发动机的连接时间处从EV模式改变至HEV模式。与对应于发动机的连接时间的参考值进行比较的发动机动力(或发动机扭矩)可以是系统所需动力(或系统所需扭矩)。包括在系统所需动力中的驾驶员所需动力可以是基于驾驶员的加速器踏板的接合程度(例如，施加至踏板上的压力量)或由驾驶员进行的巡行行驶(或巡行控制)的选择的驾驶员所需求的动力。驾驶员的加速器踏板接合程度可与节气门的开放程度(开度值)有关。包括在系统所需动力中并且被辅助负载设备所需求(使用)的动力可以是系统基于由辅助负载，例如A/C消耗的能量的量的所需求动力。
如上所述，对应于发动机连接时间的参考值可以是当配置成向混合动力车辆100的系统提供电力的电池105的SOC维持在正常区域时的动力。在上述与本发明的示例性实施例进行对比的现有技术中，当发动机效率最优(例如，在最大值)时，参考值可以通过发动机的动力进行设置。进一步地，为了将行驶模式从EV模式改变至HEV模式，与参考值进行比较的发动机动力可以是驾驶员所需的动力。
当辅助负载不消耗能量时，系统所需动力与驾驶员所需动力相同，并且当辅助负载开启(例如，操作辅助负载)时，系统所需动力增加，并且因此，相较于现有技术，本发明首先进入HEV模式。在HEV模式中，可分配动力来最大化系统效率。然而，在现有技术中，行驶模式将更晚(例如，在比所要求保护的本发明更后的点)进入HEV模式，并且发动机将低效率运行来提高电池的SOC，并且因此，车辆的燃料效率将劣化。
图3是示出通过图1中示出的控制器计算系统所需动力的方法的流程图。参考图3，在第一计算步骤305中，可通过控制器155计算驾驶员所需动力。具体地，控制器155可配置成响应于从APS输出的加速踏板接合量信号来计算驾驶员所需动力。加速踏板接合量信号可以是对应于驾驶员施加在加速器踏板上的压力量的值。驾驶员所需动力(驾驶员所需输出)可以是通过将驾驶员所需求的发动机扭矩乘以驾驶员所需求的转速(或是发动机的RPM)所获得的值。
在本发明的是另一示例性实施例中，控制器155可配置成响应于巡行控制请求信号计算驾驶员所需动力。巡行控制请求信号可以由驾驶员通过混合动力车辆100的输入装置来产生。控制器155可包括配置成执行巡行控制的反馈控制单元。反馈控制单元可配置成操作装置，例如混合动力车辆100的节气门来允许驾驶员保持在预定的行驶速度。根据第二计算步骤310，辅助负载设备所需的动力可以通过控制器155如下述等式所表示的进行计算。
辅助负载设备所需动力＝辅助负载设备的消耗功率×权重因素
此外，权重因素(或加权值)可通过控制器155基于电池105的SOC进行不同的设置。换句话说，权重因素值可基于电池105的SOC的值进行改变。当电池的SOC相对低(例如，SOC约为50％以上并且约为65％以下)时的权重值可设置成相对较大(例如，约为1.3以上并且约为1.5以下)，从而允许辅助负载设备的所需动力增加，并且当电池的SOC相对高(例如，SOC超过65％并且约为80％以下)时的权重值可以设置成相对较低(例如，约0.5以上并且约为0.9以下)，来允许辅助负载设备的所需动力减少。当辅助负载设备的所需动力除以辅助负载设备需求的发动机的旋转速度(或RPM)时，辅助负载设备的所需动力可以转换成辅助负载设备的所需扭矩。
根据第三计算步骤315，可通过控制器155计算系统所需动力(或系统所需扭矩)。系统所需动力可以是通过将混合动力车辆100的系统(装置)所需求的发动机扭矩(系统所需扭矩)和系统所需求的发动机的旋转速度(或RPM)相乘所获得的值。系统所需动力可以是用于将行驶模式改变至HEV模式的值，并且可以通过驾驶员所需动力和辅助负载设备所需动力之和来确定。
图4是示出通过图1中示出的控制器计算参考值的方法的示例性实施例的流程图。参考图4，在第一参考值设置步骤405中，参考值可通过控制器155基于电池的SOC进行设置。更具体地，当配置成向混合动力车辆100的装置提供电力的电池105的SOC维持在正常区域时的动力可设置为第一参考动力a。当电池105的SOC相对低(例如，SOC约为50％以上并且约为65％以下)时的第一参考动力将设置成相对较小，并且当电池105的SOC相对高(例如，SOC超过约65％并且约为80％以下)时的第一参考动力将设置成相对较大。更具体地，第一参考动力的大小可基于电池105的SOC的值进行改变。当SOC低时，HEV模式过渡基准低，并且因此，即使在具有最小系统所需动力的情况下，用于连接发动机动力的HEV模式过渡参考可减少。
根据第二参考值设置步骤410，可通过控制器155基于电池系统的可用动力(或是电池系统的最大可用动力)设置参考值。电池系统的可用动力可基于电池105的硬件规格根据电池的温度、电池的SOC以及保护电池的裕量(例如，电压裕度)进行设置。更具体地，控制器155可配置成将在包括电池105的电池系统的可用动力内的当电池105的SOC维持在正常区域时的动力设置成第二参考动力b。电池系统可包括配置成监测和管理电池的状态的电池管理系统(BMS)或配置成检测电池温度的温度传感器。
根据第三参考值设置步骤415，可通过控制器155基于电动机系统的最大可用动力设置参考值。电动机系统的可用动力可基于电动机135的硬件规格根据连接至电动机的逆变器的温度以及用于保护电动机的裕量(例如，电压裕度)进行设置。且更具体地，控制器155可配置成将在包括配置成从电池105接收电力的混合动力车辆100的驱动电动机135的电动机系统的可用动力内的当电池105的SOC维持在正常区域时的动力设置成第三参考动力c。电动机系统可包括MCU和逆变器110。根据最终参考值设置步骤420，可通过控制器155将第一参考动力、第二参考动力以及第三参考动力中的最小值计算(设置)成参考动力，上述参考动力是最终发动机连接参考值。
图5是示出通过图1中示出的控制器确定HEV模式进入的方法的流程图。参考图5，在比较步骤505中，控制器155可配置成将系统所需动力与作为图2或是图4的说明中所述的参考值的参考动力进行对比。确定HEV模式进入的方法，当系统所需动力大于参考值时，上述方法是可前进至模式改变步骤510的过程，并且当系统所需动力等于或小于参考值时，上述方法是可前进至EV模式步骤515的过程。
根据模式改变步骤510，当系统所需动力大于参考动力时，控制器155可配置成通过操作发动机离合器130使其连接，从而将混合动力车辆100的行驶模式从EV模式调整或改变至HEV模式。根据EV模式步骤515，当系统所需动力等于或小于参考动力时，控制器155可配置成将混合动力车辆100的行驶模式维持在EV模式中。因此，混合动力车辆将在EV模式中运行。
在下文中将参考图1、2、3、4和5描述根据本发明的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法。控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法可应用至包括用于控制图1所示的混合动力车辆的行驶模式的改变的装置的混合动力车辆上。用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法可包括系统所需动力计算步骤，参考动力计算步骤以及改变控制步骤。
参考图1至图5，在系统所需动力计算步骤中，控制器155可配置成计算安装在混合动力车辆100内装置所需要的系统所需动力。系统所需动力可以是通过将驾驶员所需动力和混合动力车辆100的辅助负载设备所需的动力相加所获得的值。控制器155随后可配置成响应于从APS输出的加速踏板接合量信号计算驾驶员所需动力。在本发明的另一示例性实施例中，控制器155可配置成响应于巡行控制请求信号计算驾驶员所需动力。辅助负载设备可包括低压DC-DC转换器、空调或加热器。辅助负载设备所需的动力可通过将辅助负载设备的消耗功率乘以权重因素所获得的值进行设置，并且当电池105的SOC低时，权重因素设置成增加，并且当电池105的SOC高时，权重因素可设置成最小。
根据参考动力计算步骤，控制器155可配置成计算参考动力。参考动力可以是当向混合动力车辆100的装置提供电力的电池的SOC维持在正常区域时的动力。在另一示例性实施例中，控制器155可配置成将当配置成向混合动力车辆100的装置提供电力的电池105的SOC维持在正常区域时的动力设置成第一参考动力，将在包括电池105的电池系统可用动力内的当电池105的SOC维持在正常区域中时的动力设置为第二参考动力，并且将在包括配置成从电池105接收电力的混合动力车辆100的驱动电动机135的电动机系统的可用动力内的当电池105的SOC维持在正常区域中时的动力设置为第三参考动力，并且控制器155可配置成将第一参考动力、第二参考动力和第三参考动力中的最小值设置成参考动力。当电池105的SOC低时，第一参考动力设置成最小，并且当电池105的SOC高时，第一参考动力设置成大。根据改变控制步骤，当系统所需动力大于参考动力时，控制器155可配置成通过操作发动机离合器130使其连接来将混合动力车辆100的行驶模式从EV模式调整至HEV模式。
如上所述，本发明可有效地管理作为电源的电池，并且提供用于将行驶模式从EV模式改变至HEV模式的控制方法。在本发明中，为了将行驶模式从EV模式改变至HEV模式，可使用系统所需动力(或是系统所需扭矩)代替驾驶员所需动力(或驾驶员所需扭矩)。且更具体地，在本发明中，当设置与系统所需动力进行比较的参考值时，在不考虑发动机的工作点的情况下考虑电池的状态或电动机的状态。此外，通过调整电池的SOC使其维持在正常的区域内(例如，约50％以上并且约80％以下)，能够防止能量路径损耗(例如，根据通过发动机、电池和电动机(驱动电动机)执行的能量循环的能量效率的损耗)，因此提高混合动力车辆的燃料效率。
在本发明的示例性实施例中使用的组成元件、“-单元”、块件或是模块可通过软件，例如任务，类，子程序，进程，对象，执行线程，程序进行实施，上述程序可在存储器中的预定区域内执行，或是通过硬件，例如场可编程门阵列(FPGA)或是专用集成电路(ASIC)进行执行，并且进一步地，上述在本发明的示例性实施例中使用的组成元件、“-单元”、块件或是模块也可配置成通过软件和硬件的结合进行实施。组件、“-单元”等也可包括在计算机可读存储介质中，或是其一部分可分散和分布在多个计算机中。
如上所述，在附图和说明书中已经公开示例性实施例。具体地，已经使用特定术语，但是仅用于描述本发明的目的，并且不用于限制本发明意思或是限制在权利要求中所描述的本发明的范围。因此，本领域的技术人员可理解的是，可从本发明作出各种修改和等效示例性实施例。因此，本发明的技术保护范围应当通过所附权利要求的技术精神进行界定。

Claims (12)

1.一种控制混合动力车辆的行驶模式的改变的方法，所述方法包括以下步骤：
通过控制器，计算安装在所述混合动力车辆内的装置所需要的系统所需动力；
通过所述控制器，计算参考动力；以及
当所述系统所需动力大于所述参考动力时，通过所述控制器，通过操作发动机离合器使其连接，将所述混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整至混合动力电动车辆(HEV)模式，
其中，所述系统所需动力是通过将驾驶员所需动力和所述混合动力车辆的辅助负载设备所需要的动力相加所获得的值，并且
其中所述参考动力是当配置成向所述混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括以下步骤：
通过所述控制器，响应于从加速踏板传感器(APS)输出的加速踏板接合量信号，计算所述驾驶员所需动力。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括以下步骤：
通过所述控制器，响应于巡行控制请求信号，计算所述驾驶员所需动力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述辅助负载设备包括低压直流-直流(DC-DC)转换器，空调，或加热器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中
通过将所述辅助负载设备的消耗功率乘以权重因素所获得的值来设置所述辅助负载设备所需求的动力，并且
当所述电池的SOC低时，将所述权重因素设置成大，并且当所述电池的SOC高时，将所述权重因素设置成小。
6.一种用于控制混合动力车辆行驶模式的改变的方法，所述方法包括以下步骤：
通过控制器，计算安装在混合动力车辆内的装置所需要的系统所需动力；
通过所述控制器，计算参考动力；以及
当所述系统所需动力大于所述参考动力时，通过所述控制器，通过操作发动机离合器使其连接，从而将所述混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整至混合动力电动车辆(HEV)模式，
其中，所述系统所需动力是通过将驾驶员所需动力和所述混合动力车辆的辅助负载设备所需要的动力相加所获得的值，并且
其中，所述参考动力的计算包括：
通过控制器，将当配置成向混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力设置成第一参考动力；
通过所述控制器，将在包括电池的电池系统的可用动力内的当所述电池的SOC维持在正常区域内时的动力设置成第二参考动力；
通过所述控制器，将在包括配置成从所述电池接收电力的混合动力车辆的驱动电动机的电动机系统的可用动力内的当所述电池的SOC维持在正常区域时的动力设置成第三参考动力；并且
通过所述控制器，将所述第一参考动力、所述第二参考动力以及所述第三参考动力中的最小值设置成所述参考动力。
7.根据权利要求6所述的方法，其中当所述电池的SOC低时，将所述第一参考动力设置成小，并且当所述电池的SOC高时，将所述第一参考动力设置成大。
8.一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的装置，所述装置包括：
加速踏板传感器(APS)，其配置成检测加速踏板的踏板接合量；以及
控制器，其配置成计算系统所需动力，所述系统所需动力是通过将安装在混合动力车辆内的装置所需的驾驶员所需动力和所述混合动力车辆的辅助负载设备所需的动力进行相加所获得的值，并且计算参考动力，所述参考动力是当配置成向所述混合动力车辆的系统提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力，
其中，响应于确定所述系统所需动力大于所述参考动力，所述控制器配置成通过操作发动机离合器使其连接来将所述混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整成混合动力电动车辆(HEV)模式，并且
其中所述控制器配置成响应于所述加速踏板接合量信号来计算所述驾驶员所需动力。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器配置成响应于巡行控制请求信号来计算所述驾驶员所需动力。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述辅助负载设备包括低压直流-直流(DC-DC)转换器，空调或加热器。
11.一种用于控制混合动力车辆的行驶模式的改变的装置，所述装置包括：
加速踏板传感器(APS)，其配置成检测加速踏板的踏板接合量；以及
控制器，其配置成计算系统所需动力，所述系统所需动力是通过将安装在混合动力车辆内的装置所需的驾驶员所需动力和所述混合动力车辆的辅助负载设备所需的动力进行相加所获得的值，并且计算参考动力，所述参考动力是当配置成向所述混合动力车辆的系统提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力，
其中，响应于确定所述系统所需动力大于所述参考动力，所述控制器配置成通过操作发动机离合器使其连接来将所述混合动力车辆的行驶模式从电动车辆(EV)模式调整成混合动力电动车辆(HEV)模式，并且
其中所述控制器配置成响应于所述加速踏板接合量信号来计算所述驾驶员所需动力，
其中所述控制器配置成将当配置成向所述混合动力车辆的装置提供电力的电池的荷电状态(SOC)维持在正常区域时的动力设置成第一参考动力；
其中所述控制器配置成将在包括所述电池的电池系统的可用动力内的当所述电池的SOC维持在正常区域内时的动力设置成第二参考动力；
其中所述控制器配置成将在包括配置成从所述电池接收电力的混合动力车辆的驱动电动机的电动机系统的可用动力内的当所述电池的SOC维持在正常区域中时的动力设置成第三参考动力；并且
其中所述控制器配置成将所述第一参考动力、所述第二参考动力以及所述第三参考动力中的最小值设置成所述参考动力。
12.根据权利要求11所述的装置，其中当所述电池的SOC低时，将所述第一参考动力设置成小，并且当所述电池的SOC高时，将所述第一参考动力设置成大。
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