CN108068807B - 用于混合电动车辆的自动巡航控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，包括：通过由驾驶员设定使用发动机和驱动电动机作为车辆驱动源的混合电动车辆的目标车速来开启自动巡航模式，并且开启脉冲和滑行PnG模式，根据车辆状态信息选择PnG摆动模式和折衷PnG模式中的任何一种，并执行用于在所选模式下驱动混合电动车辆的车辆控制。

Description

用于混合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电动车辆的自动巡航控制方法。更具体地，涉及一种用于提高燃料效率和驾驶性能(drivability)的自动巡航控制方法。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
通常，车辆的自动巡航控制装置以预定车速执行车辆的自动行驶，而不用驾驶员操作加速器踏板，因此被称为定速行驶系统。
当通过驾驶员的简单操作来设定目标车速时，自动巡航控制装置控制车辆以保持设定的目标车速，从而显著减少驾驶员对加速器踏板的操作，从而提高驾驶方便性。
在例如汽油或柴油车辆的内燃机车辆的情况下，当确定维持目标车速所需的扭矩(巡航扭矩)时，传统的自动巡航控制装置控制发动机的驱动，使得可通过控制单元之间的协调控制来输出所需的扭矩，并由此执行自动巡航以维持目标车速。
此外，在使用电动机驱动的电动车辆的情况下，传统的自动巡航控制装置根据维持目标车速所需的扭矩来控制电动机扭矩，并且在由电动机和发动机驱动的混合电动车辆的情况下，传统的自动巡航控制装置将动力分配给电动机和发动机，以输出所需的扭矩。
当在内燃机车辆中以恒定速度执行自动巡航时，通过车速和变速器换挡位置来确定发动机的操作点，而不管发动机最佳操作线(以下称为“OOL”)如何，示例性地如图1所示。
因此，内燃机车辆的自动巡航在燃料效率方面是不利的，因此提出可提高燃料效率的巡航控制技术。
例如，在各个领域证明了在指定的周期内重复车辆的加速和减速的脉冲和滑行(Pulse and Glide)(以下称为“PnG”)行驶模式对于在实际行驶条件下提高燃料效率的实用性。
然而，在已知的PnG巡航控制的应用中，车速的变化(与驾驶性能相关)与燃料节省量之间存在折衷，因此期望一种可满足驾驶性能和燃料效率的提高这两者的最佳控制技术。
发明内容
本发明提供一种自动巡航控制方法，其中应用考虑混合电动车辆的特性的PnG行驶模式以提高燃料效率。
本发明还提供一种可满足驾驶性能和燃料效率的提高这两者的最佳自动巡航控制方法。
在一个方面中，本发明提供一种混合电动车辆的自动巡航控制方法，包括：通过由驾驶员设定使用发动机和驱动电动机作为车辆驱动源的混合电动车辆的目标车速来开启自动巡航模式，并且开启脉冲和滑行(PnG)模式，根据车辆状态信息选择PnG摆动模式和折衷PnG模式中的任何一种，并执行用于在所选模式下驱动混合电动车辆的车辆控制，其中，在PnG摆动模式下，在车速的预设上限和下限之间交替重复与车辆加速区段对应的脉冲阶段和与车辆减速区段对应的滑行阶段，并且通过混合电动车辆的惯性在滑行阶段中进行混合电动车辆的驱动，在折衷PnG模式下，在车速的预设上限和下限之间交替重复与车辆加速区段对应的脉冲阶段和与车辆减速区段对应的滑行阶段，通过发动机或发动机和驱动电动机两者在脉冲阶段进行混合电动车辆的加速，并且通过混合电动车辆的惯性和驱动电动机的扭矩辅助在滑行阶段进行混合电动车辆的减速。
根据本文提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可很好地理解本发明，现在将参考附图描述以示例的方式给出的本发明的各个实施方式，其中：
图1是示出内燃机车辆的自动巡航行驶期间的发动机的操作点的曲线图；
图2是示出传统一般内燃机车辆的PnG巡航行驶状态的曲线图；
图3是示出一般混合电动车辆的自动巡航行驶期间的发动机的操作点的曲线图；
图4是示出混合电动车辆的各PnG模式下的巡航行驶状态的曲线图；
图5是示出混合电动车辆的自动巡航控制系统的配置的框图；
图6是示出混合电动车辆的自动巡航控制过程的流程图；
图7(a)和图7(b)是示例性地示出根据混合电动车辆的自动巡航控制方法的实际车辆行驶状态的曲线图；
图8和图9是示例性地示出在折衷PnG模式下的控制期间根据负载的车速变化的曲线图；以及
图10是示出各模式的比较的曲线图。
这里描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标记指示相同或对应的部件和特征。
作为与本发明相关的现有技术文献，存在公开号为2013/0226420的美国专利公布(专利文献1)和公开号为2013/0103238的美国专利公布(专利文献2)。根据专利文献1和2中公开的技术，追踪在发动机制动特定燃料消耗(BSFC)图上具有高效率的操作点。
专利文献1公开了在一般内燃机车辆中实现PnG功能的控制装置和方法，更具体地，公开了如下技术：在车速控制期间，执行控制以追踪基于参考车速设定的上限和下限目标车速，并且通过燃烧室中的燃料量的增加和减少来追踪目标车速。
此外，专利文献2公开了一种通过使车速波动最小化并通过PnG控制精细地控制节气门值来提高燃料效率的装置和方法，更具体地，公开了如下技术，在没有车速波动的情况下，将快速循环中的脉冲应用于节气门值，并且发动机操作点移动至在BSFC图上具有高效率的操作点，以提高燃料效率。
本发明涉及一种在使用内燃机和电动机作为驱动源的混合电动车辆(HEV)中实现PnG功能的方法，并且本发明的目的在于考虑到混合电动车辆的特性，使用PnG行驶模式来提高燃料效率并满足驾驶性能和燃料效率这两者的提高。通常，混合电动车辆配置为通过发动机与电动机之间的混合动力优化策略而在最佳操作点(即，发动机最佳操作线(OOL))上操作。
即，在混合电动车辆以恒定速度进行自动巡航行驶期间，示例性地如图3所示，确定操作点以追踪OOL来发挥最佳效率，然后操作发动机。如果所需扭矩小于符合OOL的最佳操作点的发动机扭矩，则使用与所需扭矩对应的发动机扭矩量来操作车辆，将发动机扭矩的剩余部分作为反向扭矩(再生扭矩)应用于操作为发电机的电动机，并且因此用于对电池充电(电动机再生和充电)。
另一方面，如果所需扭矩大于发动机扭矩，则通过电动机输出(电动机驱动扭矩)来满足所需扭矩(电动机辅助和放电)。
在图3中，“一般定速巡航期间的操作点”可指示与一般内燃车辆一样可不管OOL如何而维持恒定速度的操作点，在这样的操作点处的扭矩可指代上述用于维持恒定速度的所需扭矩。
然而，混合电动车辆的上述定速巡航策略导致由于电动系统中的充电/放电而引起的效率降低。
因此，如果在减少电动系统的使用的同时，根据车辆状态将发动机操作点确定为最佳操作点，则可提高燃料效率。
基于上述方面，在本发明中，在混合电动车辆的自动巡航行驶期间，在维持平均目标速度的同时，周期性交替重复车辆加速(脉冲阶段)和车辆减速(滑行阶段)，从而提高实际行驶条件下的燃料效率。
本发明可应用于安装变速器的电动设备(TMED)型混合电动车辆，其中用于驱动车辆的驱动电动机设置在变速器的侧面。
在一般TMED型混合电动车辆中，串联设置用于驱动车辆的两个驱动源，即发动机和驱动电动机，发动机离合器设置在发动机与驱动电动机之间，变速器设置在驱动电动机的输出侧。
发动机离合器用于将发动机和电动机彼此连接，以便选择性地在两者之间输送动力，或者使发动机和电动机彼此分离，从而阻止两者之间的动力输送。在发动机离合器的闭合状态下，发动机与电动机连接，使得动力可通过变速器输送至驱动轴和驱动轮。
即，发动机离合器设置为选择性地在发动机与驱动电动机之间输送动力或阻止动力输送，并且众所周知，在车辆在电动车辆(EV)模式下行驶期间，发动机离合器断开，因此车辆仅由驱动电动机的动力驱动，并且在车辆在混合电动车辆(HEV)模式下行驶期间，发动机离合器闭合，因此车辆由发动机的动力和驱动电动机的动力驱动。
此外，在车辆制动期间或在车辆惯性行驶期间，执行能量再生模式，在该模式下，驱动电动机操作为发电机以对电池充电。
此外，设置直接连接至发动机以便向发动机输送电力的分离的电动发电机(即，混合启动发电机(HSG))，并且使用电池的电力来操作HSG，从而在发动机启动期间向发动机输送电力，并通过从发动机输送的旋转力而操作为发电机，并且因此在发电期间对电池充电。
在一般混合电动车辆中，设置用于控制车辆中的各个装置的各种控制单元。
即，设置混合控制单元(HCU)、用于控制发动机的操作的发动机控制单元(ECU)、用于控制驱动电动机的操作的电动机控制单元(MCU)、用于控制变速器和发动机离合器的操作的变速器控制单元(TCU)、用于控制和管理电池的电池管理系统(BMS)等，并且在用作最高等级控制单元的HCU的控制下，通过控制单元之间的协调控制来执行各装置的控制。
例如，TCU可根据来自HCU的控制命令来控制离合器操作液压，从而闭合或断开发动机离合器。
在本发明中，可在自动巡航行驶期间，在各模式下的车速控制过程期间执行控制单元之间的这种协调控制，并且通过对应的控制单元来控制发动机、驱动电动机、变速器和发动机离合器的操作。
尽管上述描述陈述了用于控制车辆中的各装置的多个控制单元，但可使用集成控制模块来代替控制单元，并且在说明书中，控制单元和集成控制模块将统称为控制单元。
首先，本发明中的自动巡航控制模式包括PnG模式，在驾驶员通过设定目标车速来开启自动巡航控制模式的条件下，通过开启PnG模式来执行该PnG模式，并且PnG模式包括可基于车辆状态信息(例如电池的充电状态(SoC)、车辆加速度等)而选择的多个细分行驶模式。
即，本发明中的PnG模式可包括多个细分行驶模式，即PnG定速巡航模式(PnG_const)、PnG摆动模式(PnG_swing)和折衷PnG模式(Compromised PnG)。
这里，PnG摆动模式(PnG_swing)可划分为：第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)，其与不反映和考虑车辆动态特性和瞬时状态的理想行驶模式对应；和第二PnG摆动模式(PnG_swing_real)，其与反映和考虑车辆动态特性和瞬时状态的实际行驶模式对应。
例如，PnG模式可细分为四种模式，即PnG定速巡航模式(PnG_const)、第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)、第二PnG摆动模式(PnG_swing_real)和折衷PnG模式(Compromised PnG)。
由于第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)是不反映和考虑车辆动态特性和瞬时状态的理想行驶模式，所以在本发明中，实际上不将第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)应用为PnG模式。在下文中，PnG摆动模式(PnG_swing)表示第二PnG摆动模式(PnG_swing_real)。
总而言之，本发明中的PnG模式可包括三种行驶模式，即：PnG定速巡航模式(PnG_const)，其中，车辆在恒定地维持由驾驶员设定的目标车速的同时被驱动；PnG摆动模式(PnG_swing)，其中，周期性交替重复车辆加速(脉冲阶段)和减速(滑行阶段)，并且在滑行阶段中，变速器处于空挡位置，发动机离合器断开，并执行发动机燃料切断状态下的车辆滑行(通过车辆的惯性使车辆行驶)；以及折衷PnG模式(Compromised PnG)，其中，周期性交替重复车辆加速(脉冲阶段)和减速(滑行阶段)，并且在滑行阶段中，沿着通过车辆的惯性和驱动电动机的动力设定的速度曲线来进行车辆的减速。
在下文中，PnG摆动模式被称为第一PnG模式，折衷PnG模式被称为第二PnG模式，PnG定速巡航模式被称为第三PnG模式。
图4是示出根据本发明的混合电动车辆的各PnG模式中的巡航行驶状态的曲线图。
在第三PnG模式(PnG_const)下，执行混合电动车辆的一般定速巡航，并且恒定地维持由驾驶员设定的目标车速。
由于在第三PnG模式(PnG_const)下维持恒定车速，所以第三PnG模式(PnG_const)是具有最高驾驶性能的行驶模式，并且为了维持恒定车速，执行参考图3描述的混合电动车辆的一般定速巡航控制。
在第三PnG模式(PnG_const)下，在发动机离合器闭合的条件下，使用发动机和驱动电动机的混合动力，并且进行追踪OOL的行驶控制(维持OOL行驶策略)。
虽然为了在内燃机车辆的定速巡航行驶期间维持恒定速度，将可满足所需扭矩的操作点确定为发动机操作点，而不管OOL如何，但是在混合电动车辆的一般定速巡航行驶期间，将OOL上的操作点确定为发动机操作点，并且部分地使用包括驱动电动机的电动系统。
因此，在第三PnG模式(PnG_const)下，发生由于电动系统中的损耗和充电/放电而引起的效率的降低，但可满足宽速度范围内的期望负载。
接下来，在第一PnG模式(PnG_swing)和第二PnG模式(Compromised PnG)下，将行驶模式设定为交替地重复车辆加速(脉冲阶段)和减速(滑行阶段)。第一PnG模式(PnG_swing)和第二PnG模式(Compromised PnG)在脉冲阶段和滑行阶段的控制方面是不同的。
更详细地，第一PnG模式(PnG_swing)和第二PnG模式(Compromised PnG)在以下方面是相同的：增加脉冲阶段中所需的动力以便执行车辆加速。
此外，在第一PnG模式(PnG_swing)的脉冲阶段中，仅使用发动机的动力来使车辆加速，不执行电动机的驱动、电动机的辅助(放电)和再生。
因此，在第一PnG模式(PnG_swing)的脉冲阶段中，不使用电动系统，因此在充电/放电期间不会发生由于电动系统引起的损耗。
此外，在第一PnG模式(PnG_swing)的脉冲阶段中，将OOL上的操作点确定为发动机操作点，但是在第二PnG模式(CompromisedPnG)的脉冲阶段中，将制动特定燃料消耗(BSFC)图上的最佳操作点(即，甜点(以下称为“SS”))确定为发动机操作点。
这里，在第一PnG模式(PnG_swing)的脉冲阶段中，确定发动机操作点以追踪OOL，并且发动机输出和操作点由于电动系统(PE)的不使用状态而变化。然而，在第二PnG模式(Compromised PnG)的脉冲阶段中，如果将SS确定为发动机操作点，则使用SS作为发动机操作点来进行发动机驱动控制，并且因此固定发动机操作点和发动机输出。
在第二PnG模式(Compromised PnG)的脉冲阶段中，可通过包括驱动电动机的电动系统的再生操作来吸收发动机的剩余动力中的一部分。
SS是在指示以轮廓线表示的燃料消耗率信息的BSFC图上具有最小燃料消耗率的操作点，并且当BSFC与发动机效率成反比时，SS是具有混合电动车辆的最大发动机效率的点。
在上述第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)的情况下，SS被确定为脉冲阶段中的发动机操作点，并且在发动机停止且发动机离合器断开的条件下，在滑行状态中进行滑行，因此可在理论上具有最高效率的操作点处驱动混合电动车辆。
这样的第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)对应于不考虑车辆动态特性和瞬时状态的理想行驶状态，并且车速变化在朝向更低动力区域的方向上相对增加，并且对驾驶性能有不利影响。
在本发明中，在实际上用作PnG摆动模式(即，第一PnG模式)的第二PnG摆动模式(PnG_swing_real)的情况下，考虑由于固定变速比而导致的SS追踪极限、车辆动态特性和瞬时状态，因此效率降低。
由于SS是具有最小燃料消耗率和最大发动机效率的操作点，所以在确定OOL上的操作点的第一PnG模式(PnG_swing)下，可能出现操作点损耗(发动机效率损失)，但是与将SS确定为脉冲阶段中的操作点的第二PnG模式(Compromised PnG)相比，可维持宽范围内的最佳效率。
此外，在第二PnG模式(Compromised PnG)的脉冲阶段中，具有最小燃料消耗率的SS被确定为发动机操作点(发动机操作点和发动机输出被固定为SS)，并且因此，与在确定发动机操作点以便追踪OOL(操作点沿着OOL变化并且发动机输出变化)的第一PnG模式(PnG_swing)相比，在脉冲阶段中，混合电动车辆处于平缓加速状态，即，相对缓慢地加速并且具有相对较小的加速的程度。
上述状态与下面将描述的滑行阶段中相同，与第一PnG模式(PnG_swing)相比，在第二PnG模式(Compromised PnG)中，混合电动车辆处于平缓减速状态，即，相对缓慢地减速，并且具有相对较小的减速的程度。
第一PnG模式(PnG_swing)和第二PnG模式(Compromised PnG)的滑行阶段在以下方面是相同的：在燃料切断状态下停止发动机并且断开发动机离合器以使车辆减速。
更详细地，在第一PnG模式(PnG_swing)的滑行阶段中，车辆驱动源不产生动力(在燃料切断状态下停止发动机)，仅通过惯性来进行车辆的滑行，使得车辆减速，驱动电动机不产生动力，因此不消耗驱动车辆的电能。
这里，由于发动机离合器断开，所以变速器处于空挡位置，不执行再生，并且不使用电动系统。
在第一PnG模式(PnG_swing)的脉冲阶段和滑行阶段中，不使用包括驱动电动机的电动系统，因此不会发生由于电动系统而引起的损耗。
另一方面，与第一PnG模式(PnG_swing)的滑行阶段中不同，在第二PnG模式(Compromised PnG)的滑行阶段中，进行驱动电动机的扭矩辅助，使得可通过消耗车辆中的少量的能量来增加减速期间车辆的行驶距离。
具体地，在第二PnG模式(Compromised PnG)的减速期间，驱动电动机的动力通过变速器输送至驱动轴和驱动轮(在就绪(in-gear)状态下控制变速器)，并且因此，与第一PnG模式(PnG_swing)中的车辆减速相比，车辆以平缓的减速梯度(即，较小的减速率)减速。
例如，与仅通过惯性驱动车辆的第一PnG模式(PnG_swing)的减速期间不同，在第二PnG模式(Compromised PnG)的减速期间，生成指定量的所需扭矩，以便在减速期间控制车速，并且电动机执行与所需扭矩量相等的扭矩辅助，从而延长行驶距离。
进行电动机扭矩辅助，其中，电动机生成并输出与电动机的扭矩辅助量对应的驱动力，并且通过将电动机的驱动力(即，扭矩辅助力)与车辆的惯性力相加而获得的力来使车辆减速，因此，与第一PnG模式(PnG_swing)下的车辆减速期间相比，通过在减速状态下施加的电动机的扭矩辅助力使车辆以缓慢的减速率减速。
与仅通过惯性进行车辆减速的滑行阶段相比，滑行阶段中的扭矩辅助表示不是通过扭矩辅助使车辆加速，而是使用电动机动力，以便使用具有平缓减速梯度的速度曲线使车辆减速。
因此，与第一PnG模式(PnG_swing)中的车辆减速相比，第二PnG模式(CompromisedPnG)中的车辆减速消耗了车辆中的能量，但是增加了行驶距离并且具有优异的驾驶性能。
因此，第二PnG模式(Compromised PnG)可被称为在第一PnG模式(PnG_swing)的驱动动力和第三PnG模式(PnG_const)的驱动动力之间存在折衷的模式，在第二PnG模式(Compromised PnG)下，可部分地获得第一PnG模式(PnG_swing)的高效率和第三PnG模式(PnG_const)的优异的驾驶性能。
因此，在第二PnG模式(Compromised PnG)的滑行阶段中，车辆并不维持与第三PnG模式(PnG_const)中一样高的车速，但是不像第一PnG模式(PnG_swing)中那样减速。
此外，即使在第二PnG模式(Compromised PnG)的脉冲阶段中，发动机输出的一部分通过电动机再生转换为电能并存储在电池中，从而车辆并不维持与第三PnG模式(PnG_const)中一样高的车速，但是不像第一PnG模式(PnG_swing)中那样加速。
在驾驶性能方面，车辆维持恒定车速的第三PnG模式(PnG_const)具有最高驾驶性能，并且车辆在脉冲阶段和滑行阶段以相对平缓的速率加速和减速的第二PnG模式(Compromised PnG)具有比第一PnG模式(PnG_swing)(其中车辆在脉冲阶段和滑行阶段中快速加速和减速)更高的驾驶性能。
在本发明中，在由驾驶员从上述三种模式(即，第三PnG模式(PnG_const)、第一PnG模式(PnG_swing)和第二PnG模式(Compromised PnG))中选择的任何一种模式下控制自动巡航行驶，并且控制单元20根据每一种模式执行车辆中各装置的预定控制。
图5是示出根据本发明的混合电动车辆的自动巡航控制系统的配置的框图，图6是示出根据本发明的混合电动车辆的自动巡航控制过程的流程图。
参考图5和图6，将描述自动巡航控制过程。当驾驶员通过用户界面(UI)装置10设定目标车速并且然后开启PnG模式(操作S11和S12)时，为了执行从PnG模式中细分的上述模式中的任何一种，控制单元20执行发动机31、驱动电动机32、发动机离合器33、变速器34等的控制，例如，执行对发动机31的燃料供应控制(包括燃料切断)、闭合或断开发动机离合器33的控制、变速器34的挡位位置(包括空挡位置)的控制等。
基本上，在驾驶员开启自动巡航控制模式和PnG模式两者的条件下，进行PnG模式下的车辆的行驶。可通过由驾驶员操作车辆中的用户界面(UI)装置10(例如按钮或开关)设定目标车速来开启自动巡航控制模式(巡航“设定”)。这意味着由驾驶员选择自动巡航控制的操作，并且控制单元20根据驾驶员的操作接收来自UI装置10的信号，从而识别由驾驶员开启自动巡航功能。
此外，也可通过驾驶员操作车辆中的用户界面(UI)10(例如按钮或开关)来开启PnG模式(PnG“开启”)。这意味着由驾驶员选择PnG模式控制的操作，并且控制单元20根据驾驶员的操作接收来自UI装置10的信号，从而识别由驾驶员开启PnG功能。
当然，在车辆中，应当将开启/关闭自动巡航功能的UI装置10或操作与开启/关闭PnG功能的UI装置10或操作区分开。
如上所述，当驾驶员设定目标车速时，控制单元20确定上限目标车速(图4中的“目标车速+a”)和下限目标车速(图4中的“目标车速－a”)并且在第一PnG模式(PnG_swing)和第二PnG模式(Compromised PnG)下控制车辆在上限目标车速与下限目标车速之间加速和减速，这将在下面进行描述(参考图4)。
这里，用于根据由驾驶员设定的目标车速确定上限目标车速和下限目标车速的“a”具有预定值。
此外，如果在开启自动巡航控制模式的条件下未开启PnG模式或维持PnG模式的终止条件，则执行混合电动车辆的已知一般定速巡航模式，即，车辆维持由驾驶员设定的目标车速的一般定速行驶控制(操作S21)。
如果在开启自动巡航模式的条件下解除PnG模式的终止条件并且开启PnG模式，则控制单元20确认电池的当前SoC是否在设定范围内(操作S13)，并且如果电池的当前SoC偏离设定范围，则以第三PnG模式控制车辆的行驶(操作S21)。
在开启PnG模式的条件下的第三PnG模式与混合电动车辆的一般定速巡航模式在如下方面相同：执行车辆维持由驾驶员设定的目标车速的一般定速行驶控制。
如果在操作S13中，电池的当前SoC在设定范围内，则控制单元20选择第一PnG模式(操作S14)，并且以第一PnG模式控制车辆的行驶。
如果在第一PnG模式下的车辆行驶期间满足指定的PnG终止条件(包括由驾驶员关闭PnG模式)，则车辆切换至一般定速巡航模式(操作S15和S21)。
此外，在第一PnG模式下的车辆行驶期间，控制单元20继续检查车辆是否需要基于当前车辆加速度
Figure BDA0001400177670000121
而切换至第二PnG模式(操作S16)。
这里，加速度包括滑行阶段中车辆的减速的程度、减速期间车辆的加速度，即，滑行阶段中车辆的加速度被定义为具有负值，由绝对值表示的
Figure BDA0001400177670000122
的大小指示车辆的减速的程度，并且车辆的减速的程度随着绝对值的增大而增大。
这里，控制单元20将当前车辆加速度
Figure BDA0001400177670000123
与预定阈值进行比较(操作S16)。如果当前车辆加速度
Figure BDA0001400177670000124
大于阈值，则控制单元20在电池的SoC处于设定范围内的条件下将车辆切换至第二PnG模式(操作S17和S18)，然后控制车辆在第二PnG模式下行驶。
此外，如果在第二PnG模式下的车辆行驶期间满足指定的PnG终止条件(包括由驾驶员关闭PnG模式)，则车辆切换至一般定速巡航模式(操作S19和S21)。
此外，在第二PnG模式下的车辆行驶期间，控制单元20继续检查车辆是否需要基于当前车辆加速度
Figure BDA0001400177670000131
而切换至第一PnG模式(操作20)。
即，控制单元20将当前车辆加速度
Figure BDA0001400177670000132
与预定阈值进行比较(操作S20)。如果当前车辆加速度
Figure BDA0001400177670000133
小于阈值，则控制单元20在电池的SoC处于设定范围内的条件下将车辆切换至第一PnG模式(操作S13和S14)，然后控制车辆在第一PnG模式下行驶。
在根据本发明的上述控制过程中，可从由传感器检测到的车轮速度信息中获取车辆加速度。
在图6的控制过程中，
Figure BDA0001400177670000134
指示当前车辆加速度，预先确定阈值，并且可将脉冲阶段中的阈值和滑行阶段中的阈值设定为相等或不同。
此外，从第一PnG模式切换至第二PnG模式的阈值和从第二PnG模式切换至第一PnG模式的阈值可设定为相等或不同。
此外，阈值可设定为根据车速而变化。
因此，在本发明中，预先确定第一PnG模式和第二PnG模式之间的模式切换的加速度的阈值。
此外，在本发明中，即使使用燃料效率优化策略，也可满足根据负载的驾驶性能。因此，尽管驾驶员优选驾驶性能，但是在第二PnG模式之前优选执行第一PnG模式。
此外，在每一种模式下，连续监视SoC状态、PnG终止条件和加速度值，并且在当前加速度值达到为模式切换设定的每一个阈值时，进行在第一PnG模式与第二PnG模式之间的模式切换。
此外，在任何模式下，如果电池SoC偏离正常范围或满足PnG终止条件，则将模式切换至定速巡航模式。
图7(a)和7(b)是根据本发明示出根据本发明的混合电动车辆的自动巡航控制方法的实际车辆行驶状态的曲线图，即，示出在图6的过程中当基于车辆加速度进行模式切换时的车辆行驶状态。
图7(a)是示例性地示出在图6所示的控制过程中基于加速度在第一PnG模式与第二PnG模式之间进行模式切换的曲线图，图7(b)是示例性地示出仅使用第一PnG模式而没有模式切换的车辆行驶的曲线图。
参考图7(a)和图7(b)，在本发明中，如果适当地一起使用第一PnG模式和第二PnG模式，以便基于加速度来执行模式切换，则可维持适当的车辆加速度，而不管例如路面坡度的干扰，如图7示例性地示出，从而有助于确保驾驶性能。
另一方面，如果仅使用第一PnG模式，则车辆加速度根据例如路面坡度的干扰而严重变化，如图7(b)示例性地示出，因此驾驶性能降低。
图8和图9是示例性地示出根据本发明的在第二PnG模式下的控制期间根据负载的车速变化的曲线图。应用PnG模式的根本原因在于，即使稍微牺牲驾驶性能，也要获得燃料效率的提高。
这里，驾驶性能的降低意味着，虽然驾驶员想以恒定速度驾驶车辆，但是车辆加速或减速。
另一方面，可以理解，当车辆以恒定速度行驶并且因此车辆的加速度维持为0时，获得优异的驾驶性能。
因此，可根据车辆加速度的绝对值偏离0的程度来确定车辆的驾驶性能。随着加速度的绝对值增加，车辆的驾驶性能降低，并且当加速度维持为0时，车辆的驾驶性能提高。
如果需要具有用于驾驶性能的第二策略的PnG模式下的行驶，而不需要用于提高燃料效率的第一PnG模式下的行驶，则期望用于防止车辆加速度偏离指定范围的控制，并且这种控制被称为基于加速度的PnG策略。
参考图8，在车辆的行驶负载为低的低速条件下，在脉冲阶段而不是滑行阶段中出现相对较大的加速度，因此驾驶性能降低。因此，通过再生制动降低脉冲阶段中的输出来限制加速度，从而确保驾驶性能。
另一方面，如图9示例性地示出，在车辆的行驶负载为高的高速条件下，在滑行阶段而不是脉冲阶段中出现相对较大的减速度，因此驾驶性能降低。因此，通过利用电动机辅助补偿滑行阶段中的输出来减小减速度，从而确保驾驶性能。
图10是示出根据本发明的各模式之间的比较的曲线图。在图10中，X轴表示动力，Y轴表示效率。
在混合电动车辆中，具有最大发动机效率的点被称为甜点SS，并且这样的甜点SS表示BSFC图上的最佳操作点。
在作为理想行驶模式的第一PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)下，发动机操作点位于脉冲阶段中的甜点SS，并且在滑行阶段中发动机停止，因此在理论上，可以以提高的效率驱动车辆。
这里，由于不考虑车辆动态特性和瞬时状态，所以在朝向更低动力区域的方向上相对快速地增加车速的变化幅度，因此车辆的驾驶性能受到不利影响。
另一方面，在作为实际行驶模式的第二PnG摆动模式(PnG_swing_ideal)下，由于固定变速比而存在甜点追踪极限，并且考虑车辆动态特性和瞬时状态，从而降低效率。
在PnG定速巡航模式(即，第三PnG模式)(PnG_const)下，根据HEV行驶策略在OOL上定位操作点。这里，根据对发动机和驱动电动机的动力分配来确定动力输送效率，并且用于执行充电/放电的动力导致效率降低。
折衷PnG模式(即，第二PnG模式)(Compromised PnG)是如下模式，在该模式中，在PnG摆动模式(即，第一PnG模式)(PnG_swing)与PnG定速巡航模式(PnG_const)的行驶策略之间存在折衷，在脉冲阶段和滑行阶段中，根据车辆负载或车辆速度条件，可使用电动机再生和电动机辅助来获取最佳加速度和驾驶性能，具体地，在滑行阶段中，生成一部分电动机辅助扭矩(与所需扭矩对应的辅助扭矩)，从而延长行驶距离。
即，可在滑行阶段中直接使用可在滑行期间完全存储的一些电能，并且因此可补充由电能循环效率的降低导致的缺陷。
因此，在折衷PnG模式(Compromised PnG)中，并不维持与PnG定速巡航模式(PnG_const)中一样高的车速，但是不像PnG摆动模式(PnG_swing)中那样进行车辆加速和减速。
因此，通过这样的折衷策略，可部分地获得与PnG摆动模式(PnG_swing)的优点对应的高效率和与PnG定速巡航模式(PnG_const)的优点对应的高驾驶性能。
从上面的描述可以看出，根据本发明的自动巡航控制方法采用考虑到混合电动车辆的特性的PnG行驶模式，并且因此可提高燃料效率。
此外，在根据本发明的自动巡航控制方法中，PnG模式可细分为PnG定速巡航模式、PnG摆动模式和折衷PnG模式，使得可根据车辆状态(例如电池SoC、加速度等)，以在燃料效率和驾驶性能方面更具优势的一种所选模式下驱动车辆，并且实现折衷PnG模式下的车辆行驶，以满足驾驶性能和燃料效率的提高两者。
此外，根据车辆加速度执行PnG摆动模式与折衷PnG模式之间的适当模式切换，从而改善驾驶性能并且提高燃料效率。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因此，不偏离本发明的实质的变化旨在包括在本发明的范围内。不认为这些变化偏离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，包括以下步骤：
在所述混合电动车辆中开启自动巡航控制模式，其中，所述混合电动车辆使用发动机和驱动电动机作为车辆驱动源；
根据车辆状态信息在脉冲和滑行PnG模式中选择所选模式，其中，在第一PnG模式和第二PnG模式之间选择所述所选模式；以及
以所述所选模式执行所述混合电动车辆的控制，其中：
在所述第一PnG模式下，在滑行阶段中通过所述混合电动车辆的惯性来进行所述混合电动车辆的驱动，其中，在预设车速上限和预设车速下限之间交替重复脉冲阶段和所述滑行阶段；并且
在所述第二PnG模式下，在所述脉冲阶段中通过所述发动机或通过所述发动机和所述驱动电动机两者来进行所述混合电动车辆的加速，并且在所述滑行阶段中通过所述混合电动车辆的惯性和所述驱动电动机的扭矩辅助来进行所述混合电动车辆的减速，其中，在所述预设车速上限和所述预设车速下限之间交替重复所述脉冲阶段和所述滑行阶段；
在所述第二PnG模式的滑行阶段中，所述驱动电动机在扭矩辅助期间生成并输出驱动动力；并且
与所述第一PnG模式的滑行阶段相比，在所述第二PnG模式的滑行阶段中，控制来自所述驱动电动机的动力的生成，使所述混合电动车辆以平缓的减速梯度减速；
其中，所述车辆状态信息是车辆加速度的绝对值，所述车辆加速度是所述混合电动车辆的加速或减速的程度，并且当在所述第一PnG模式中，所述车辆加速度的绝对值大于预定阈值时，所述第一PnG模式切换至所述第二PnG模式；并且
其中，根据车速预先设定所述预定阈值，并且根据当前车速来更新所述预定阈值。
2.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，将所述预设车速上限设定为通过将值“a”与目标车速相加而获得的上限值，并且所述预设车速下限设定为通过从所述目标车速中减去所述值“a”而获得的下限值，其中，所述值“a”是预先确定的。
3.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，所述PnG模式还包括第三PnG模式，用于使用所述车辆驱动源来恒定地维持目标车速，并且其中，根据所述车辆状态信息来选择所选PnG模式，并且进行所述所选PnG模式下的混合电动车辆的控制，其中，在所述第一PnG模式、所述第二PnG模式和所述第三PnG模式中选择所述所选PnG模式。
4.根据权利要求3所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第三PnG模式下，确定发动机操作点以追踪发动机最佳操作线OOL，并且控制所述驱动电动机的操作或再生，其中，所述混合电动车辆在以所述OOL的最佳操作点操作所述发动机的同时维持所述目标车速。
5.根据权利要求3所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当作为所述车辆状态信息的电池的充电状态SoC偏离预定范围时，选择所述第三PnG模式，并且执行所述混合电动车辆的控制以恒定地维持所述目标车速。
6.根据权利要求3所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当在通过由驾驶员设定所述目标车速来开启所述自动巡航控制模式之后，没有开启所述PnG模式时，选择所述第三PnG模式，并且进行所述混合电动车辆的控制，以恒定地维持所述目标车速。
7.根据权利要求3所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，当在开启所述PnG模式并且通过由驾驶员设定所述目标车速来开启所述自动巡航控制模式的同时，满足包括PnG关闭模式的预定PnG终止条件时，选择所述第三PnG模式，并且进行所述混合电动车辆的控制，以恒定地维持所述目标车速。
8.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第一PnG模式的滑行阶段中，发动机离合器分离，变速器处于空挡位置，并且维持所述发动机的燃料切断状态，其中，所述发动机离合器设置在所述发动机与所述驱动电动机之间。
9.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第二PnG模式的滑行阶段中，发动机离合器分离，变速器处于就绪状态，并且维持所述发动机的燃料切断状态。
10.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，与所述第一PnG模式的脉冲阶段相比，在所述第二PnG模式的脉冲阶段中，控制所述发动机或控制所述发动机和所述驱动电动机两者，使所述混合电动车辆以平缓的加速梯度加速。
11.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第一PnG模式的脉冲阶段中，确定发动机操作点，以追踪发动机最佳操作线OOL，其中，控制所述发动机以在所述OOL的最佳操作点处操作。
12.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第一PnG模式的脉冲阶段中，仅通过所述发动机的动力而不使用所述驱动电动机来使所述混合电动车辆加速，其中，发动机离合器接合并且变速器处于就绪状态。
13.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第二PnG模式的脉冲阶段中，将甜点确定为发动机操作点，并且相应地控制所述发动机的操作，其中，所述甜点是在制动特定燃料消耗BSFC图上具有最小燃料消耗率的操作点。
14.根据权利要求13所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，在所述第二PnG模式的脉冲阶段中，同时控制所述发动机的操作和所述驱动电动机的操作或再生以维持目标车速，其中，通过将所述甜点确定为发动机操作点来控制所述发动机的操作。
15.根据权利要求1所述的用于混合电动车辆的自动巡航控制方法，其中，所述车辆状态信息是车辆加速度的绝对值，并且当在所述第二PnG模式中，所述车辆加速度的绝对值小于预定阈值时，所述第二PnG模式切换至所述第一PnG模式。
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