CN107804320B - 用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法 - Google Patents

用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，在该方法中，应用了考虑到混合动力电动车辆的特性的PnG驾驶模式，从而最大化了燃料效率的提高，并且同时满足了可驾驶性和燃料效率的提高。为此目的，该种用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法包括：在使用发动机和驱动电机作为车辆驱动源的混合动力电动车辆中，由驾驶员设定目标车辆速度，从而开启自动巡航控制模式，并且开启加速与滑行(PnG)模式；通过用户界面(UI)设备，提供用于选择PnG滑动模式、PnG滑行模式和PnG匀速巡航模式中的任意一种模式的UI；以及当驾驶员通过UI设备选择了一种模式时，在所选择的模式下控制混合动力电动车辆的驱动。

Description

用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法。更具体的，本发明涉及这样的自动巡航控制方法，在该方法中，应用了考虑到混合动力电动车辆的特性的PnG驾驶模式，从而最大化燃料效率的提高，并且同时满足可驾驶性以及燃料效率的提高。
背景技术
一般的，车辆的自动巡航控制装置在预定的车辆速度下执行车辆的自动驾驶，而无需驾驶员操作加速踏板，因此其被称为匀速驾驶系统。
当通过驾驶员的简单的操作而设定了目标车辆速度时，这种自动巡航控制装置控制车辆以保持所设定的车辆速度，并从而大大减少了驾驶员对加速踏板的操作，因此提高了驾驶方便性。
对于内燃机车辆，例如汽油机或柴油机车辆，在确定了保持目标车辆速度所需的扭矩(巡航扭矩)时，常规的自动巡航控制装置控制发动机的驱动，使得所需的扭矩可以通过各控制单元之间的协同控制来输出，从而执行自动巡航以保持目标车辆速度。
此外，对于使用电机的电动车辆的情况，常规的自动巡航控制装置根据保持目标车辆速度所需的扭矩来控制电机扭矩，而对于使用电机以及发动机的混合动力电动车辆的情况，常规的自动巡航控制装置将动力分配至电机和发动机，以输出所需扭矩。
当在内燃机车辆中执行自动巡航时，发动机的工作点由车辆速度和变速器挡位切换位置来确定，而没有顾及发动机最优工作线(optimal operating line，下文中，称为“OOL”)，如图1所示例性示出的那样。
因此，内燃机车辆的自动巡航就燃料效率而言是不利的，因此，需要可以提高燃料效率的巡航控制技术。
尤其是，需要用于使用内燃机和电机作为驱动源并可以提高混合动力电动车辆的燃料效率的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制技术。
发明内容
本发明致力于解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的为：提供一种自动巡航控制方法，其应用了考虑到混合动力电动车辆的特性的PnG驱动模式，从而最大化燃料效率的提高。
本发明的另一目标为，提供一种最优自动巡航控制方法，其可以同时满足可驾驶性和燃料效率的提高。
在一个方面，本发明提供一种用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，包括：在使用发动机和驱动电机作为车辆驱动源的混合动力电动车辆中，由驾驶员设定目标车辆速度，从而开启自动巡航模式，并且开启加速与滑行(PnG)模式；通过用户界面(UI)设备提供用于选择PnG滑动模式、PnG滑行模式和PnG匀速巡航模式中的任意一种模式的UI；以及当驾驶员通过UI设备选择了一个模式时，在所选择的模式下控制混合动力电动车辆的驱动，其中：在PnG滑动模式中，在所设定的目标车辆速度的上限和下限之间，周期性交替地重复对应于车辆加速段的加速阶段和对应于车辆减速段的滑动阶段，在滑动阶段中，由混合动力电动车辆的惯性进行混合动力电动车辆的滑动；在PnG滑行模式中，在所设定的目标车辆速度的上限和下限之间，周期性交替地重复对应于车辆加速段的加速阶段和对应于车辆减速段的滑行阶段，在滑行阶段中，基于速度曲线来进行混合动力电动车辆的减速驱动，该速度曲线由混合动力电动车辆的惯性以及驱动电机的扭矩辅助来设定；以及在PnG匀速巡航模式中，混合动力电动车辆使用车辆驱动源来保持目标车辆速度。
下面讨论本发明的其它方面和优选实施方案。
下面讨论本发明的上述特征及其它特征。
附图说明
接下来将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以示意的方式给出，因而对本发明是非限定性的，在这些附图中：
图1是示出了内燃机车辆的自动巡航期间发动机的工作点的图；
图2是示出了现有技术中的通常的PnG巡航状态的图；
图3是示出了根据本发明的自动巡航控制系统的配置的框图；
图4是示出了根据本发明的混合动力电动车辆的PnG模式的各个模式下的巡航状态的图；
图5至7是示出了根据本发明的自动巡航控制过程的流程图；以及
图8至图10是示出了根据本发明的PnG模式的细分所产生的模式的比较的图。
应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，在附图的多幅附图中，附图标记指本发明的相同的或等同的部件。
具体实施方式
接下来将对本发明的不同实施方式详细地作出在此之后的引用，实施方式的示例被显示在所附附图中被描述如下。虽然本发明与示例性的实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书不是要将本发明限制为示例性的实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等同和其它实施方式。
在下面的对于实施方案的描述中，应当解释为，除非另有陈述，否则术语“包括”不被解释为排除其他元件，而是被解释为意味着其他元件的存在。
为了解决常规的用于内燃机车辆的自动巡航控制方法所导致的燃料效率的下降，提出了各种自动巡航控制方法。
例如，在许多方面都证明了在现实的驾驶条件下在巡航时加速与滑行(pulse andglide，下文中称为“PnG”)驾驶模式的实用性，在该模式中，在指定的周期中重复车辆的加速和减速，从而提高燃料效率。
图2是示例性的示出了已知的用于内燃机车辆的PnG巡航状态的图。这里，PnG驾驶指的是这样的驾驶模式：保持平均目标车辆速度，在加速阶段，车辆速度增加以使发动机的工作点接近OOL，从而车辆被驱动在具有高发动机效率的点，而在滑行阶段，车辆执行滑动，可以使总的燃料消耗相比于常规的匀速驱动降低。
参照图2，在加速阶段，车辆加速至高于驾驶员设定的巡航速度的速度，而在滑行阶段，车辆通过滑动而减速，此时在发动机的燃料被切断的状态下驱动车辆。
车辆被驱动为，加速阶段和滑行阶段周期性交替重复。
然而，在应用常规的PnG巡航控制时，在车辆速度的变化(涉及可驾驶性)与燃料节约量之间有一个折中，因此，需要一种可以同时满足可驾驶性和燃料效率的提高的优化控制技术。
作为涉及本发明的现有技术的文献，这里涉及美国专利公开号为2013/0226420(专利文献1)和美国专利公开号为2013/0103238(专利文献2)。根据专利文献1和专利文献2公开的技术，在发动机制动特定燃料消耗(engine brake specific fuel consumption，BSFC)映射上寻找到了具有高效率的工作点。
专利文献1公开了这样的控制装置和方法，其在一般的内燃机车辆中实现PnG功能，更具体而言，其公开了这样的技术，在控制车辆速度时，执行跟踪基于参考车辆速度而设定的目标车辆速度的上限和下限的控制，并且通过燃烧室的燃料量的增加和减少来跟踪目标车辆速度。
此外，专利文献2公开了这样的装置和方法，其通过PnG控制来最小化车辆速度波动并且精密地控制节气门值，从而提高燃料效率，更具体而言，其公开了这样的技术，在快速循环中向节气门值施加脉冲而不使车辆速度波动，发动机工作点移动至在BSFC映射中具有高效率的工作点，从而提高燃料效率。
本发明涉及在使用内燃机和电机作为驱动源的混合动力电动车辆(hybridelectric vehicle，HEV)中实施PnG功能的装置和方法，本发明的目的为，使用考虑到混合动力电动车辆的特性的PnG驱动模式来最大化燃料效率提高的效果。
概括而言，一种混合动力电动车辆被配置为，通过发动机与电机之间的混合动力最优策略而工作在最优工作点，即最优工作线(optimal operating line，OOL)上，但是这样的驱动策略导致了供电系统的充电/放电引起的效率下降。
因此，如果在最小化供电系统的使用的同时确定位于OOL的发动机工作点，则可以提高燃料效率。
基于上述方面，在本发明中，在混合动力电动车辆的自动巡航驱动期间，在保持平均目标速度的同时，周期性交替重复车辆加速(加速阶段；OOL定向驱动)和车辆减速(滑动阶段或滑行阶段；执行燃料的切断或动力减速)，从而在现实的驱动条件下提高燃料效率。
在上述PnG驱动期间，车辆的加速和减速周期性交替重复，执行通过所需扭矩的变化来跟踪目标车辆速度的上限和下限的控制，并且执行将扭矩分配至发动机和电机，以使得输出提供有在车辆加速期间(加速阶段)来控制车辆速度所必须的所需扭矩的动力的控制。
此外，在车辆减速期间，进行滑动驱动(滑动阶段)或进行滑行驱动(滑行阶段)。
本发明可以应用于将用于驱动车辆的驱动电机设置在变速器中的变速器安装电子设备(Transmission Mounted Electric Device，TMED)式混合动力电动车辆。
在一般的TMED式混合动力电动车辆中，串联设置两个用于驱动车辆的驱动源，即发动机和驱动电机，发动机离合器设置在发动机与驱动电机之间，变速器设置在驱动电机的输出侧。
发动机离合器用于将发动机和电机彼此连接，从而在发动机和电机之间选择性地传递动力，或者用于将发动机和电机彼此断开，从而防止动力在发动机和电机之间传递。在发动机离合器的接合状态下，发动机和电机连接，从而动力可以通过变速器传递至驱动轴和驱动轮。
这就是说，发动机离合器被设置为在发动机与驱动电机之间选择性地传递动力或防止动力传递，如熟知那样，在电动车辆(Electric Vehicle，EV)模式下驱动车辆期间，发动机离合器断开，从而仅以驱动电机的动力驱动车辆，而在混合动力电动车辆(HEV)模式下驱动车辆期间，发动机离合器接合，从而以发动机的动力和驱动电机的动力驱动车辆。
此外，在车辆的制动期间或车辆的惯性驱动期间，执行能量再生模式，在该模式下，驱动电机工作为对电池充电的动力发电机。
此外，设置有直接连接至发动机以向发动机传递动力的单独的电机发电机，即混合动力起动机发电机(Hybrid Starter Generator，HSG)，在发动机起动期间，HSG使用电池的电能来工作，以向发动机传递动力，而在发电期间，其通过发动机传递的旋转力而操作为动力发电机，从而对电池进行充电。
在一般的混合动力电动车辆中，车辆中设置有用于控制各个设备的各种控制单元。
即，设置有混合动力控制单元(hybrid control unit，HCU)、控制发动机的工作的发动机控制单元(engine control unit，ECU)、控制驱动电机工作的电机控制单元(motorcontrol unit，MCU)、控制变速器和发动机离合器工作的变速器控制单元(transmissioncontrol unit，TCU)、控制并管理电池的电池管理系统(battery management system，BMS)等，HCU用作最高级控制单元，在其控制下，通过各控制单元之间的协同控制，从而执行对各个设备的控制。
例如，TCU可以根据HCU的控制命令来控制离合器的工作液压，从而接合或断开发动机离合器。
在本发明中，在自动巡航驱动期间，在各个模式下的车辆速度控制过程期间可以执行这种控制单元之间的协同控制，发动机、驱动电机、变速器和发动机离合器的操作受到相应的控制单元的控制。
尽管上面的描述所陈述的是多个控制单元来控制车辆中的各个设备，但是也可以使用集成的控制设备来替代控制单元，并且在本说明书中，多个控制单元和集成控制设备将统称为控制单元。
图3是示出了根据本发明的自动巡航控制系统的配置的框图。
首先，本发明中的自动巡航模式包括PnG模式，其中，在驾驶员设定了目标车辆速度并且开启了自动巡航模式的条件下，通过开启PnG模式，则执行该PnG模式，而且PnG模式包括多种驱动模式。
这就是说，本发明中的PnG模式可以包括多种驱动模式，即，PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)、PnG滑动模式(PnG_滑动)和PnG滑行模式(PnG_滑行)。
这里，PnG滑动模式(PnG_滑动)可以分为第一PnG滑动模式(PnG_滑动_理想)和第二PnG滑动模式(PnG_滑动_现实)，其中，第一PnG滑动模式对应理想的驱动模式，其中，没有反映和考虑车辆动态特性和瞬时状态，第二PnG滑动模式对应现实的驱动模式，其中，反映和考虑了车辆动态特性和瞬时状态。
例如，PnG模式可以被定义为包括四种模式，即，PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)、第一PnG滑动模式(PnG_滑动_理想)、第二PnG滑动模式(PnG_滑动_现实)以及PnG滑行模式(PnG_滑行)。
因为第一PnG滑动模式(PnG_滑动_理想)是没有反映和考虑车辆动态特性和瞬时状态的理想的驱动模式，所以在本发明中，第一PnG滑动模式(PnG_滑动_理想)并不实际应用作为PnG模式。下文中，PnG滑动模式(PnG_滑动)指第二PnG滑动模式(PnG_滑动_现实)。
总之，本发明中的PnG模式可以包括三种驱动模式，即，PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)，其中，在恒定保持驾驶员所设定的目标车辆速度的情况下驱动车辆；PnG滑动模式(PnG_滑动)，其中，车辆的加速(加速阶段)和减速(滑动阶段)周期性交替重复，在滑动阶段中，变速器处于空挡位置，发动机离合器断开，并且在发动机的燃料被切断的状态下执行车辆滑动(车辆由于车辆的惯性而滑动)；以及PnG滑行模式(PnG_滑行)，其中，车辆的加速(加速阶段)和减速(滑行阶段)周期性交替重复，在滑行阶段中，沿着速度曲线(speedprofile)来进行车辆的减速，该速度曲线由车辆的惯性和驱动电机的动力来设定。
图4是示例性示出了根据本发明的混合动力电动车辆的PnG模式的细分所产生的各种模式下的巡航状态的图，下面的表1表示各种PnG模式下的变速器挡位位置、发动机离合器的状态以及发动机燃料的切断是否发生。
PnG滑动模式(PnG_滑动)和PnG滑行模式(PnG_滑行)被设定为，具有车辆的加速和减速周期性交替重复的驱动模式，而且，PnG滑动模式(PnG_滑动)和PnG滑行模式(PnG_滑行)在对加速段(加速阶段)的控制上没有区别，但是对于减速段的控制彼此不同。
更详细而言，在PnG滑动模式(PnG_滑动)的减速段(滑动阶段)中，车辆的驱动源不产生动力，车辆仅由惯性减速。
另一方面，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的减速段(滑行阶段)中，进行驱动电机的扭矩辅助，使得虽然消耗了少量的车辆中的能量，但是减速期间的驱动距离可以增加，这不同于PnG滑动模式(PnG_滑动)的减速段(滑动阶段)。
具体而言，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的减速期间，驱动电机的动力经由变速器传递至驱动轴和驱动轮，使得相比于PnG滑动模式(PnG_滑动)的减速期间，车辆以温和的减速梯度(即，较小的减速速率)减速。
例如，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的减速期间，电机辅助了驾驶员所请求的所需扭矩的产生，从而控制减速中的车辆速度，并因此驱动距离延长，这不同于车辆仅由惯性驱动的PnG滑动模式(PnG_滑动)的减速。
进行了电机扭矩辅助，在该种电机扭矩辅助中，电机产生并输出对应于电机的扭矩辅助量的驱动力，车辆由电机的驱动力(即，扭矩辅助力)与车辆的惯性力相加所得的力来减速，因此，相比于PnG滑动模式(PnG_滑动)的车辆的减速期间，车辆通过在减速状态下电机施加的扭矩辅助力而以温和的减速速率进行减速。
因此，相比于车辆在PnG滑动模式(PnG_滑动)下的减速，车辆在PnG滑行模式(PnG_滑行)下的减速导致了车辆中的能量的消耗，但是其所具有的益处包括有：增加了驱动距离和优异的可驾驶性。
结果，就可驾驶性而言，车辆保持恒定车辆速度的PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)具有最高的可驾驶性，车辆在减速段以相对温和的速率减速的PnG滑行模式(PnG_滑行)的可驾驶性高于车辆在减速段快速地减速的PnG滑动模式(PnG_滑动)。
此外，就车辆能量消耗而言，车辆的能量在全部阶段持续地消耗以保持恒定车辆速度的PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)是最不利的，车辆的能量在减速段消耗的PnG滑行模式(PnG_滑行)与车辆的能量在减速阶段不进行消耗的PnG滑动模式(PnG_滑动)相比，较为不利。
因此，PnG滑动模式(PnG_滑动)具有最高的燃料效率，其次是PnG滑行模式(PnG_滑行)，和PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)。
下面，在本发明中，PnG滑动模式(PnG_滑动)的减速段将被定义为“滑动阶段”，PnG滑行模式(PnG_滑行)的减速段将被定义为“滑行阶段”(参照图4)。
在下面的表1中，在PnG滑动模式(PnG_滑动)和PnG滑行模式(PnG_滑行)中发动机离合器的状态以及是否进行发动机燃料的切断涉及减速段(滑动阶段和滑行阶段)。
[表1]
Figure BDA0001199017030000091
在本发明中，通过驾驶员的模式选择，自动巡航被控制在上述三种模式中的任意一个之中，即，PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)、PnG滑行模式(PnG_滑行)和PnG滑动模式(PnG_滑动)，控制单元20在每种模式中对车辆中的各个设备执行预定的控制。
这就是说，例如，控制单元20执行对发动机31、驱动电机32、发动机离合器33、变速器34等的控制，以执行(例如由驾驶员选择的)PnG模式中的上述模式中的任意一个，从而执行对燃料向发动机31的供应的控制(即，燃料被切断等)、对发动机离合器33的接合和断开的控制、对处于空挡位置的变速器34的控制等。
此外，如上所述，驾驶员对于PnG模式的细分所产生的模式中的一个模式所进行的选择在驾驶员同时开启自动巡航模式和PnG模式的条件下进行。
这里，自动巡航模式可以通过驾驶员操作车辆中的用户界面(user interface，UI)设备10(例如，按钮或开关)来设定目标车辆速度而开启(巡航“设定”)。这意味着，自动巡航控制的工作是由驾驶员选择的，控制单元20根据驾驶员的操作来接收UI设备10的信号，从而识别驾驶员开启了自动巡航功能。
此外，PnG模式也可以通过驾驶员操作车辆中的用户界面(UI)10(例如，按钮或开关)而开启(PnG“开”)。这意味着，PnG模式的工作是由驾驶员选择的，控制单元20接收根据驾驶员的操作的UI设备10的信号，从而通过驾驶员识别出PnG功能开启。
当然，在车辆中，UI设备10或开启/关闭自动巡航功能的操作应当区别于UI设备10或开启/关闭PnG功能的操作。
此外，在本发明中，可以根据驾驶员的意图来选择PnG模式的细分产生的各种模式中的任何一个，为此目的，使用了连接至控制单元20的UI设备10。
这就是说，PnG模式分为多种模式，并且提供了模式选择功能，其中，驾驶员可以选择PnG模式的细分所产生的多个模式中的任何一个。
为了实施这种模式选择功能，使用了连接至控制单元20的UI设备10，用于驾驶员模式选择的UI设备10可以包括安装在车辆中的仪表盘或其他显示设备上的显示单元，以及可以由驾驶员操作的输入单元。
这里，仪表盘或其他显示设备的显示单元可以显示让驾驶员能够选择模式并输入设置信息的信息，并且输入单元可以是操作设备，例如按钮或开关，其由驾驶员来进行操作，用于选择模式和输入设置信息(提供UI)。
如果仪表盘或其他显示设备中的显示单元是触屏式的(其中输入通过触摸手势来进行)，则输入单元可以被省略。
如果在自动巡航模式开启的条件下，PnG模式没有开启，即，PnG模式处于关闭的状态，则执行通常熟知的混合动力电动车辆的匀速巡航模式，即，车辆保持驾驶员所设定的目标车辆速度的通常的匀速驱动控制。
PnG模式的PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)与通常的匀速巡航模式的区别仅仅在于，在PnG模式的开启的状态中，PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)是可选择的，但是在执行车辆的匀速驱动控制以继续保持驾驶员所设定的目标车辆速度上，其与通常的匀速巡航模式没有区别。
如同图4示例性示出的，如果选择了PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)，则执行车辆的匀速驱动控制，以在自动巡航模式的开启的状态下继续保持驾驶员所设定的车辆速度，即目标车辆速度。
在PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)中，使用驱动电机32的动力(在EV模式中)，或使用发动机31和驱动电机32的混合动力(在HEV模式中)，与通常的匀速巡航模式的方式相同。
这就是说，当选择了PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)时，在变速器32的挡位接合状态下，以与通常的匀速巡航模式相同的方式来执行根据驱动条件所确定的HEV模式或EV模式下的车辆的匀速驱动，发动机离合器33在HEV模式中被控制为接合，在EV模式中被控制为断开。
此外，在EV模式中，没有使用发动机31的动力，从而发动机31可以进入燃料被切断的状态。
在这样的PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)中，保持了OOL驱动策略。这就是说，根据HEV驱动策略决定了OOL上的工作点，并且执行向发动机31和驱动电机32的扭矩分配，以获得提供有所需扭矩的扭矩输出。
此外，当在PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)下驱动车辆时，发动机离合器33在HEV模式中被控制为接合，在EV模式中被控制为断开，这与通常的HEV/EV模式的方式相同。
在PnG匀速巡航模式中，车辆在驱动期间保持恒定的目标车辆速度，从而其可驾驶性优异，但是动力传递效率是根据向发动机31和驱动电机32的动力分配来确定的，而用于执行充电/放电的能量导致了效率的下降。
此外，发动机31和驱动电机32应当持续地输出动力，以提供所需扭矩来保持匀速，因而需要持续地使用燃料和电能，燃料和电能的消耗速率与驱动距离成比例地增加，从而降低了燃料效率。
接下来，当选择了PnG滑动模式(PnG_滑动)时，在开启PnG模式后驾驶员通过UI设备10设定车辆速度变化(Δ车辆速度)，从而确定了目标车辆速度的上限和下限，其中，所设定的车辆速度变化(在图4中，Δ车辆速度＝a)基于驾驶员设定的目标车辆速度得到反映。
此外，在PnG滑动模式(PnG_滑动)中，当确定了目标车辆速度的上限和下限时，执行跟踪目标车辆速度的上限和下限的驱动控制。在驱动控制中，发动机31和驱动电机32中的一个或多个被控制为，使车辆在加速阶段中加速至目标车辆速度的上限。
这里，加速车辆的所需动力和所需扭矩增加，为此目的，确定所需扭矩，以根据控制单元20所设定的加速梯度来增加车辆速度，并且发动机31和驱动电机32中的一个或多个的动力输出被控制为，提供所确定的所需扭矩。
加速梯度的可以具有由控制单元20预先确定的值，或者由驾驶员通过UI设备10进行设定。
在加速阶段(加速段)，变速器34被控制在挡位接合状态，如果使用发动机31的动力来提供所需扭矩，则发动机离合器33被控制为接合，但是如果没有使用发动机31的动力，则发动机离合器33被控制为在燃料被切断的状态下断开。
此外，在滑动阶段(减速段)，执行在发动机31和驱动电机32的停止状态下仅通过惯性来驱动车辆直至车辆速度达到目标车辆速度的下限的减速控制，并且如表1所示，变速器34处于空挡位置，发动机离合器33断开，发动机31进入燃料被切断的状态。
这里，变速器34可以保持在挡位接合状态，而不是空挡位置，在该情况下，驱动电机32能够回收能量。
接下来，PnG滑行模式(PnG_滑行)与PnG滑动模式(PnG_滑动)的区别在于，在滑行阶段中执行限制性地使用电能(即，电机动力)的车辆减速控制，但是就对加速段(加速阶段)的控制而言，PnG滑行模式(PnG_滑行)与PnG滑动模式(PnG_滑动)没有区别，因此将省略加速阶段的详细描述。
在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中，产生电机扭矩，使得相比于PnG滑动模式(PnG_滑动)的滑动阶段，车辆以温和的减速梯度执行减速，而且，PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中的驱动距离增加为长于PnG滑动模式(PnG_滑动)的滑动阶段中的驱动距离。
这就是说，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中，执行产生移动车辆的力的驱动电机32的扭矩辅助控制，以补充车辆的惯性，并且相比于车辆减速仅由车辆的惯性进行的PnG滑动模式(PnG_滑动)的滑动阶段，通过扭矩辅助控制，车辆的减速沿着具有温和的减速梯度的速度曲线来进行。
如果选择了PnG滑行模式(PnG_滑行)，则在开启PnG模式后驾驶员通过UI设备10设定车辆速度变化(Δ车辆速度)，并且通过UI设备10连同车辆速度变化来设定减速设置信息，以确定滑行阶段中的速度曲线，即，加速踏板位置传感器(accelerator positionsensor，APS)的打开程度或减速梯度。
这里，APS的打开程度指的并不是加速踏板实际被驾驶员踩下的程度，而是指在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中所应用的扭矩辅助量，即，驱动电机32的扭矩辅助量，而且，这样的APS的打开程度可以由驾驶员通过UI设备10设定。
这里，在滑行阶段中调节速度曲线的APS的打开程度或减速梯度可以被分为多个水平，并且驾驶员可以选择所希望的水平。
从而，确定了目标车辆速度的上限和下限，其中所设定的车辆速度变化(在图4中，Δ车辆速度＝a)基于由驾驶员设定的目标车辆速度而得到反映，车辆在加速阶段加速至目标车辆速度的上限，然后在滑行阶段，通过电机32进行对应于由驾驶员设定的APS的打开程度的扭矩辅助。
在减速段(即，滑行阶段)的扭矩辅助不同于用于加速车辆的扭矩辅助，其意味着，相比于车辆减速仅由车辆的惯性来进行的滑动阶段，利用电机动力来使用具有温和的减速梯度的速度曲线来减速车辆。
参照图1，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中，变速器34处于挡位接合状态，发动机离合器33断开，并且发动机31进入燃料被切断的状态。
如此，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中，限制性地使用电机动力，但是根据需要，可以通过接合发动机离合器33来操作发动机制动，以根据速度曲线来控制车辆速度，并且根据需要，可以在发动机离合器33的接合状态中使用发动机扭矩。
限制性地使用电能(即，电机动力)的车辆减速以温和的梯度进行的PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段中的车辆速度控制不限于使用电机动力，而是可以使用发动机制动或发动机扭矩来进行。
由此，在本发明中，驾驶员根据PnG驱动和趋势的需要而通过UI设备10来选择模式，以在所希望的模式下执行PnG驱动，从而可以执行同时考虑到燃料效率和可驾驶性的最优自动巡航控制。
图5至图7是示出了根据本发明的自动巡航过程的流程图。首先，参照图5，驾驶员通过设定目标车辆速度来开启自动巡航模式(操作S11)，然后开启PnG模式(操作S12)。
如果驾驶员开启自动巡航模式但是没有开启PnG模式，则由控制单元20执行在通常的匀速巡航模式下保持车辆的匀速的控制(操作S27)。
此外，当开启了PnG模式时，控制单元20提供UI，借此驾驶员通过UI设备10选择所希望的模式(操作S13)。
之后，当驾驶员通过UI设备10选择了所希望的模式时，控制单元20分析驾驶员所需扭矩、车辆速度以及当前电池SOC(充电状态，BMS信息)(操作S14)。
之后，如果驾驶员选择的所希望的模式是PnG滑动模式(PnG_滑动)，则控制单元20提供UI，借此驾驶员可以通过UI设备10设定信息，例如车辆速度变化(Δ车辆速度)等(操作S15和操作S16)。
之后，通过控制单元20来执行PnG滑动模式(PnG_滑动)控制，从而在PnG滑动模式(PnG_滑动)下驱动车辆(操作S17)。
现在，将参考图6来描述在PnG滑动模式(PnG_滑动)
Figure BDA0001199017030000141
下驱动车辆的过程，即，图5的操作S17。
为了在PnG滑动模式(PnG_滑动)下驱动车辆，如图6所示例性示出的，控制单元20根据驾驶员设定的车辆速度变化(Δ车辆速度)来确定目标车辆速度的上限和下限(操作S17-1)，根据所设定的加速梯度来增加所需扭矩，直到车辆的速度达到目标车辆速度的上限，使得车辆驱动源输出对应于所需扭矩的扭矩，从而进行加速阶段中的车辆加速(操作S17-2和操作S17-3)。
此外，当车辆的速度达到目标车辆速度的上限时，减小所需扭矩，即，停止从车辆驱动源输出扭矩，变速器34处于空挡位置，发动机离合器33断开，发动机31进入燃料被切断的状态，因此，进行车辆仅由惯性驱动直至车辆的速度达到目标车辆速度的下限的车辆减速驱动，即，滑动(滑动阶段)(操作S17-4和操作S17-5)。
在本发明中，所需扭矩的增加和减小意味着车辆速度的增加和减小，所需扭矩和车辆速度在PnG滑动模式(PnG_滑动)的加速阶段增加，并且在PnG滑动模式(PnG_滑动)的滑动阶段减小。
此外，在PnG滑动模式(PnG_滑动)的滑动阶段中，进行车辆仅由惯性驱动的车辆减速。
之后，当车辆速度达到目标车辆速度的下限时，交替重复上述的车辆加速和减速。如果电池的SOC在所设定的上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)之间的范围内(PnG_巡航_低≤SOC≤PnG_巡航_高)，保持在PnG滑动模式(PnG_滑动)下驱动车辆(操作S18)。
如果在PnG滑动模式(PnG_滑动)下驱动车辆期间满足了所设定的PnG控制终止条件，则控制单元20终止PnG模式的控制(操作S26)，并且从PnG模式切换至通常的匀速巡航模式(操作S27)。
这里，作为PnG控制终止条件，如果由驾驶员输入了PnG模式取消(PnG模式的关闭)，或者如果电池的SOC偏离了上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)之间的范围，则控制单元20终止PnG模式的控制，如果满足了预定的通常的自动巡航释放条件，则完全释放自动巡航模式。
这里，可以设定分别应用到PnG控制终止条件的上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)的边界值α和β，如果电池的SOC偏离了反映了边界值的范围，即如果SOC<PnG_巡航_低－α或者如果PnG_巡航_高+β<SOC，则终止控制。
如果驾驶员选择的所希望的模式是PnG滑行模式(PnG_滑行)，则控制单元20提供UI，借此驾驶员可以通过UI设备设定信息，例如车辆速度变化(Δ车辆速度)、APS的打开程度等(操作S19和操作S20)。
之后，由控制单元20执行PnG滑行模式(PnG_滑行)控制，从而在PnG滑行模式(PnG_滑行)下驱动车辆(操作S21)。
现在，将参考图7来描述在PnG滑行模式(PnG_滑行)
Figure BDA0001199017030000161
下驱动车辆的过程，即，图5的操作S21。
为了在PnG滑行模式(PnG_滑行)下驱动车辆，如图7所示例性示出的，控制单元20根据驾驶员设定的车辆速度变化(Δ车辆速度)来确定目标车辆速度的上限和下限(操作S21-1)，根据所设定的加速梯度来增加所需扭矩直至车辆的速度达到目标车辆速度的上限，使得车辆驱动源输出对应于所需扭矩的扭矩，从而在加速阶段中进行车辆加速(操作S21-2和操作S21-3)。
此外，当车辆的速度达到目标车辆速度的上限时，减小所需扭矩，即，发动机离合器33断开，发动机31被控制为进入燃料被切断的状态，并且控制电机扭矩，从而进行滑行阶段，在该滑行阶段中，车辆通过电机动力根据具有温和的减速梯度的速度曲线进行减速，直至车辆的速度达到目标车辆速度的下限(操作S21-4和操作S21-5)。
在本发明中，所需扭矩的增加和减小意味着车辆速度的增加和减小，所需扭矩和车辆速度在PnG滑行模式(PnG_滑行)的加速阶段(加速段)增加，而在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段(减速段)减小。
在滑行时，在车辆的减速期间，通过电机32，进行根据驾驶员通过UI设备10来预先确定的减速设置信息(即APS的打开程度或减速梯度)的扭矩辅助。
之后，当车辆速度达到目标车辆速度的下限时，交替重复上述的车辆加速和减速。如果电池的SOC在所设定的上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)之间的范围内(PnG_巡航_低≤SOC≤PnG_巡航_高)，在PnG滑行模式(PnG_滑行)下保持驱动车辆(操作S22)。
如果在PnG滑行模式(PnG_滑行)下、驱动车辆期间满足了所设定的PnG控制终止条件，则控制单元20终止PnG模式的控制(操作S26)，并且从PnG模式切换至通常的匀速巡航模式(操作S27)。
这里，作为PnG控制终止条件，如果驾驶员输入了PnG模式取消(PnG模式的关闭)，或者如果电池的SOC偏离了上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)之间的范围，则控制单元20终止PnG模式的控制，如果满足了预定的通常的自动巡航的释放条件，则完全释放自动巡航模式。
这里，可以设定分别应用到PnG控制终止条件的上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)的边界值α和β，如果电池的SOC偏离了反映了边界值的范围，即，如果SOC<PnG_巡航_低－α或者如果PnG_巡航_高+β<SOC，则终止控制。
之后，如果驾驶员选择的所希望的模式是PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)，则进行匀速保持控制，在该种控制中，在电池的SOC在所设定的上限(PnG_巡航_高)和下限(PnG_巡航_低)之间的范围内的条件下，车辆的速度保持目标速度(操作S23、操作S24和操作S25)。
之后，如果在匀速保持控制期间满足了所设定的PnG控制终止条件，则控制单元20在PnG模式中终止控制(操作S26)，并且从PnG模式切换至通常的匀速巡航模式(操作S27)。
PnG控制终止条件如上所述，而如果满足了预定的通常的自动巡航释放条件，则完全释放自动巡航模式。
图8是示出了PnG模式的细分所产生的各个模式的比较的图，X轴表示动力，Y轴表示效率。
在混合动力电动车辆中，具有最大发动机效率的点称为甜点(sweetspot)SS，这样的甜点SS表示BSFC映射上的最优工作点。
在作为理想驱动模式的第一PnG滑动模式(PnG_滑动_理想)中，在加速阶段，发动机工作点位于甜点，而在滑动阶段，停止发动机，从而在理论上可以以最大效率驱动车辆。
这里，因为没有考虑车辆动态特性和瞬时状态，所以在朝向降低车辆的动力区域的方向上，车辆速度的变化宽度相对快速地增加，而且车辆的可驾驶性受到不利的影响。
另一方面，在作为现实驱动模式的第二PnG滑动模式(PnG_滑动_现实)中，由于固定的传动比而存在着甜点跟踪限制，考虑了车辆动态特性和瞬时状态，因此降低了效率。
在PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)中，根据HEV驱动策略，工作点位于OOL上，动力传递效率是根据向发动机31和驱动电机32的动力分配来确定的，而用于执行充电/放电的能量导致了效率的下降。
PnG滑行模式(PnG_滑行)是在PnG滑动模式(PnG_滑动)与PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)之间的驱动策略来作出的妥协的模式，并且PnG滑行模式(PnG_滑行)的加速阶段等于PnG滑动模式(PnG_滑动)的加速阶段。
然而，在PnG滑行模式(PnG_滑行)的滑行阶段，使用了电能，通过产生辅助扭矩(对应于所需扭矩的辅助扭矩)而延长了驱动距离，从而保持了车辆的最大惯性力。
从而，在PnG滑动模式(PnG_滑动)中完全存储的电能中的一些电能在滑行期间被直接地使用，从而可以补偿电能的循环效率的下降所导致的缺陷。
因此，在PnG滑行模式(PnG_滑行)中，车辆速度没有保持得与PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)一样高，但是车辆减速没有进行得与PnG滑动模式(PnG_滑动)一样多。
结果，通过这种妥协策略，可以部分地获得对应于PnG滑动模式(PnG_滑动)的优点的高效率以及对应于PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)的优点的较高的可驾驶性。
图9是示出了PnG模式的细分所产生的各个模式的比较的图，X轴表示驱动距离，Y轴表示积累燃料消耗量。
在PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)中，车辆处于恒定的驱动状态，从而燃料消耗量与驱动距离成比例地增加。
在PnG滑动模式(PnG_滑动)中，加速阶段中的燃料消耗量大于PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)中的燃料消耗量，但是在滑动阶段中由于滑动而没有消耗燃料(燃料被切断)，从而，相比于PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)，总的积累燃料消耗量减小。
此外，加速阶段中的工作点接近甜点，从而，车辆在具有高发动机效率的阶段中驱动，并且可以得到燃料效率的提高。
在PnG滑行模式(PnG_滑行)中，加速阶段等于PnG滑动模式(PnG_滑动)的加速阶段，但是在滑行阶段中，由滑行再生的一部分能量直接地用于驱动车辆，从而可以延长实际的驱动距离。
从而，由于再生能量的电力系统循环，可以最小化能量效率的下降，从而在滑行阶段中，额外地消耗了对应于最小驱动所需扭矩的能量，但是相比于PnG匀速巡航模式(PnG_匀速)，总的能量消耗量减少。
图10是示出了PnG模式的细分所产生的各个模式的比较的图，X轴表示车辆速度，Y轴表示车辆速度变化。
随着车辆速度降低，PnG滑动模式(PnG_滑动)的燃料效率的提高增加，但是车辆速度变化增加，从而可驾驶性差。这就是说，燃料效率的提高与可驾驶性之间有折衷关系。
另一方面，随着车辆速度的提高，燃料效率的提高由于PnG驱动而相对地下降。
因此，在本发明中，提供了这样的UI：经由这种UI，驾驶员可以直接选择并设定考虑到所述折衷关系的PnG模式的细分所产生的多个模式中的所希望的模式，还提供了这样的UI：在选择了每个模式时，经由这种UI驾驶员可以设定车辆速度变化范围等。
如同从上述描述中变得明显的，根据本发明的自动巡航控制方法采用了考虑到混合动力电动车辆的特性的PnG驱动模式，并因此可以最大化燃料效率的提高。
此外，在根据本发明的自动巡航控制方法中，PnG模式可以分为PnG匀速巡航模式、PnG滑动模式以及PnG滑行模式，使得驾驶员可以选择其中的一种模式，车辆可以驱动在驾驶员所希望的模式下，并且车辆能够在PnG滑行模式下进行驱动，从而同时满足可驾驶性和燃料效率的提高。
已经参考本发明的优选实施方案详细地描述了本方面。然而，本领域技术人员将清楚，可以在不脱离本发明的原理和精神的这些实施方案中进行改变，本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中得以限定。

Claims (11)

1.一种用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，包括：
在使用发动机和驱动电机作为车辆驱动源的混合动力电动车辆中，由驾驶员设定目标车辆速度，以开启自动巡航控制模式，并且开启PnG模式；
利用UI设备提供用于选择PnG滑动模式、PnG滑行模式和PnG匀速巡航模式中的任意一种模式的UI；
当驾驶员通过UI设备选择了一种模式时，在所选择的模式下控制混合动力电动车辆的驱动；其中，
在所述PnG滑动模式中，在所设定的目标车辆速度的上限和下限之间，周期性交替地重复对应于车辆加速段的加速阶段和对应于车辆减速段的滑动阶段，在滑动阶段中，凭借混合动力电动车辆的惯性来进行混合动力电动车辆的滑动；
在所述PnG滑行模式中，在所设定的目标车辆速度的上限和下限之间，周期性交替地重复对应于车辆加速段的加速阶段和对应于车辆减速段的滑行阶段，在滑行阶段中，基于速度曲线来进行混合动力电动车辆的减速驱动，该速度曲线由混合动力电动车辆的惯性以及驱动电机的扭矩辅助来设定；
在所述PnG匀速巡航模式中，混合动力电动车辆使用车辆驱动源来保持目标车辆速度，
当驾驶员选择了PnG滑行模式时，通过UI设备提供使驾驶员设定减速设置信息的UI，并且根据由驾驶员设定的减速设置信息来设定速度曲线，
所述减速设置信息是由驱动电机产生的扭矩辅助量。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当驾驶员选择了PnG滑动模式时，通过UI设备提供使驾驶员能够设定车辆速度变化的UI，并且确定目标车辆速度的上限和下限，其中，基于目标车辆速度由驾驶员设定的车辆速度变化在目标车辆速度的上限和下限中得到反映。
3.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当驾驶员选择了PnG滑动模式或PnG滑行模式时，通过UI设备提供使驾驶员能够设定加速阶段中的加速梯度的UI，在所选择的模式的加速阶段中，根据由驾驶员设定的加速梯度，使用车辆驱动源来增加车辆速度直至车辆速度达到目标车辆速度上限。
4.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，驱动电机的扭矩辅助量或减速梯度被分为多个水平，驾驶员选择所希望的水平，以输入减速设置信息。
5.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，驱动电机的动力产生被控制为，使得相比于PnG滑动模式的滑动阶段中的减速，PnG滑行模式的滑行阶段中的减速以温和的减速梯度来进行。
6.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在自动巡航控制模式通过驾驶员来设定目标车辆速度而开启的情况下，当PnG模式关闭时，执行匀速驱动模式以使用驱动源来保持目标车辆速度。
7.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当在PnG滑动模式、PnG滑行模式和PnG匀速巡航模式中的一种选择的模式下驱动混合动力电动车辆时，如果电池的SOC在预定范围内，则保持在相应的模式下驱动混合动力电动车辆。
8.根据权利要求7所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当在PnG滑动模式、PnG滑行模式和PnG匀速巡航模式中的一种选择的模式下驱动混合动力电动车辆时，如果电池的SOC偏离了预定范围，则执行匀速驱动模式，以使用车辆驱动源来保持目标车辆速度。
9.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在PnG滑动模式的滑动阶段中，设置在发动机与驱动电机之间的发动机离合器断开，变速器处于空挡位置，并且保持发动机的燃料被切断的状态。
10.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在PnG滑动模式的滑动阶段中，设置在发动机与驱动电机之间的发动机离合器断开，保持发动机的燃料被切断的状态，并且在变速器的挡位接合的状态下利用驱动电机来进行能量回收。
11.根据权利要求1所述的用于混合动力电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在PnG滑行模式的滑行阶段中，设置在发动机与驱动电机之间的发动机离合器断开，保持变速器的挡位接合的状态，并且保持发动机的燃料被切断的状态。
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