CN108340905B - 用于控制混合动力车辆的驾驶的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制混合动力车辆的驾驶的方法包括：由控制器基于根据距离的混合动力车辆的前方驾驶信息来计算混合动力车辆的短距离能量消耗减少量、中距离能量消耗减少量和长距离能量消耗减少量；由控制器通过将短距离能量消耗减少量、中距离能量消耗减少量和长距离能量消耗减少量进行比较来确定最大能量消耗减少量；以及由控制器控制混合动力车辆基于该最大能量消耗减少量行驶。

Description

用于控制混合动力车辆的驾驶的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年1月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0010647号的优先权，其全部内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本公开涉及用于车辆的控制方法，更具体地，涉及用于控制混合动力车辆的驾驶的方法。
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，并且通常包括用于产生驱动力的马达。
作为环境友好型车辆的实例的混合动力车辆同时使用内燃机和电池的动力。换句话说，混合动力车辆有效地结合并使用内燃机的动力和马达的动力。
混合动力车辆可由发动机、马达、用于调节发动机与马达之间的动力的发动机离合器、变速器、差速齿轮装置、电池、使发动机起动或通过发动机的输出发电的起动发电机、以及车轮。
进一步，混合动力车辆可由用于控制混合动力车辆的整个操作的混合动力控制单元(HCU)、用于控制发动机的操作的发动机控制单元(ECU)、用于控制马达的操作的马达控制单元(MCU)、用于控制变速器的操作的变速器控制单元(TCU)以及用于控制和管理电池的电池控制单元(BCU)组成。
电池控制单元可称为电池管理系统(BMS)。起动发电机可称为整合式起动发电机(ISG)或混动式起动发电机(HSG)。
混合动力车辆可以以驱动模式来驱动，该驱动模式诸如为电动车辆(EV)模式(该模式是仅使用马达动力的电动车辆模式)、混合动力电动车辆(HEV)模式(该模式使用发动机的旋转力作为主动力并且使用马达的旋转力作为辅助动力)，以及再生制动(RB)模式，其用于在驱动期间由车辆的制动或惯性通过马达的发电来收集制动和惯性能量，以对电池充电。
在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此它可包含在本国对于本领域普通技术人员而言已知的而不形成现有技术的信息。
发明内容
本公开致力于提供一种用于控制混合动力车辆的驾驶的方法，其能够根据前方驾驶信息的距离来对混合动力车辆的前方驾驶信息进行分类并基于所分类的信息提高车辆的能量效率。
根据本公开的示例性实施例，用于控制混合动力车辆的驱动的方法包括：由控制器基于根据距离的混合动力车辆的前方驾驶信息来计算混合动力车辆的短距离能量消耗减少量、中距离能量消耗减少量和长距离能量消耗减少量；由控制器通过将短距离能量消耗减少量、中距离能量消耗减少量和长距离能量消耗减少量进行比较来确定最大能量消耗减少量；以及由控制器基于最大能量消耗减少量来控制混合动力车辆行驶。
用于控制混合动力车辆的驾驶的方法还可包括：由控制器接收前方驾驶信息。前方驾驶信息可包括指示混合动力车辆与混合动力车辆的前方车辆之间的距离的传感器数据或者在混合动力车辆中接收的通信数据。
控制混合动力车辆可包括：由控制器基于作为通信数据的短距离驾驶信息来控制混合动力车辆以电动车辆模式行驶。
短距离驾驶信息可以是混合动力车辆与混合动力车辆的前方车辆之间的通信数据。
控制混合动力车辆可包括：由控制器基于作为通信数据的中距离驾驶信息来控制混合动力车辆执行再生制动。
中距离驾驶信息可包括交通信号信息。
控制混合动力车辆可包括：由控制器基于作为通信数据的长距离驾驶信息来控制混合动力车辆以电动车辆模式行驶或执行再生制动。
长距离驾驶信息可包括交通流量信息。
根据本公开的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法可基于混合动力车辆的前方驾驶情况信息来控制车辆的驾驶，使得可提高车辆的燃料效率。
本公开的示例性实施例可使用车辆的前方驾驶情况信息和车辆之间的通信信息来增加在道路或实际道路上的车辆的燃料效率。
进一步地，本公开的示例性实施例可使用安装在车辆上的传感器以及接收用于控制车辆驾驶的通信数据的接收器来提高车辆的燃料效率。
附图说明
将提供附图的简要描述以更充分地理解在本公开的详细描述中使用的附图。
图1是用于说明根据本公开的示例性实施例的用于使用短距离前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶的方法的视图。
图2是说明根据本公开的示例性实施例的用于使用中距离前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶的方法的视图。
图3是说明根据本公开的示例性实施例的用于使用长距离前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶的方法的视图。
图4是示出了根据本公开的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法的流程图。
图5是示出了应用根据本公开的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法的混合动力车辆的框图。
具体实施方式
为了充分理解本公开和通过实施本公开实现的目的，将参考示出本公开的示例性实施例的附图和附图中描述的内容。
在下文中，将通过参考附图描述本公开的示例性实施例来详细描述本公开。在描述本公开内容时，将不会详细描述众所周知的配置或功能，因为它们可能不必要地使本公开的要点不清楚。在整个附图中，相同的附图标记将用于表示相同的组件。
本说明书中使用的术语仅用于描述具体的示例性实施例而非限制本公开。除非上下文另外明确规定，否则单数形式将包括复数形式。还将理解，在本说明书中使用的术语“包括”或“具有”列举了在本说明书中提及的特征、数字、步骤、操作、组件或部件的存在或其组合，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或添加。
在整个本说明书和所附权利要求书中，当描述一个元件“耦接”到另一元件时，该元件可“直接耦接”到另一元件，或者通过第三元件“电耦接”或“机械耦接”到另一元件。
除非另有定义，否则应当理解，包括技术和科学术语的在本说明书中使用的术语具有与本领域技术人员通常理解的术语相同的含义。必须理解，词典中定义的术语与相关领域背景下的含义相同，除非上下文另外明确规定，否则它们不应理想或过度地形式上定义。
由于归因于通信系统的发展和处理器性能的提高而可处理大量的信息，因此可将各种类型的信息用于车辆的经济驾驶。因此，有必要对有助于提高能源效率的信息进行适当地分类并在适当的时间使用该信息。
提高环境友好型车辆的能量效率的现有技术可包括基于精确的道路地图信息的滑行驱动控制、基于雷达信号的滑行驱动控制或基于交通信号的滑行驱动控制。精确的道路地图可表示具有关于道路的高准确度信息和道路周围的地理特征的三维(3D)地图。
为了提高整个行驶路线的能量效率，有必要对目前可使用的车辆的驾驶控制方法进行分类，以确定在车辆的整个行驶路线上的最有效的控制方法。更详细地，虽然在整个行驶路线上的多个点处存在多个能量效率控制方法，但仅可执行基于单个信息的控制，从而妨碍进入整个行驶路线上的能量效率控制。换句话说，可能有必要根据车辆前方的驾驶信息的有效距离基于能量消耗减少量的比较来进入控制。
图1是用于说明根据本公开的示例性实施例的用于使用短距离的前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶的方法的视图。
图2是说明根据本公开的示例性实施例的用于使用中距离的前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶的方法的视图。图3是说明根据本公开的示例性实施例的用于使用长距离的前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶的方法的视图。图4是示出了根据本公开的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法的流程图。图5是示出了应用根据本公开的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法的混合动力车辆的框图。
本公开的示例性实施例可对车辆前方的驾驶信息进行分类，以便确定在道路或实际道路上混合动力车辆的前方驾驶状况以执行能量效率控制。更详细地，本公开的示例性实施例可基于车辆前方的驾驶信息的距离或有效距离来控制混合动力车辆。驾驶信息的有效距离可意指通过传感器或车辆的通信传送的信息的有效使用距离，并且可被分类为短程、中程和长程。
参考图1至图5，在获取步骤200中，控制器305可基于距离使用包括在混合动力车辆300中的传感器或接收器105来接收包括在混合动力车辆300的前方驾驶信息或前方驾驶情况信息中的传感器数据和通信数据。传感器数据可指示混合动力车辆300与该混合动力车辆的前面的车辆或前方车辆之间的距离，并且通信数据可意指在混合动力车辆中接收的数据，诸如在混合动力车辆与前面的车辆之间传送的数据。传感器可包括雷达(无线电检测和测距)装置、LIDAR(光检测和测距)装置、或相机。
例如，控制器305可以是由包括微处理器的程序或硬件操作的一个或多个微处理器。该程序可包括用于执行根据本公开的示例性实施例的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法的一系列命令。这些命令可存储在存储器中。
参考图5，混合动力车辆300包括控制器305、发动机310、混动式起动发电机(HSG)320、发动机离合器325、可作为电动机的马达(或驱动马达)330、电池340、变速器350，以及车轮(或驱动轮)390。
作为混合动力电动车辆的混合动力车辆300可使用发动机310和马达330作为动力源，并且包括存在于发动机310与马达330之间的发动机离合器325，使得混合动力车辆300可以以电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式操作，在电动车辆模式中，混合动力车辆300在发动机离合器325打开的状况下通过马达330行驶，在混合动力电动车辆模式中，混合动力车辆300能够在发动机离合器325关闭的状况下通过马达330和发动机310两者行驶。
混合动力车辆300可包括安装变速器的电气装置(TMED)型的动力传动系，其中，马达330连接到变速器350。混合动力车辆300可提供驱动模式，诸如EV模式和HEV模式，EV模式是仅使用马达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且使用马达的旋转力作为辅助动力，这取决于设置在发动机310与马达330之间的发动机离合器325是否接合(或连接)。
更详细地，在包括马达330可直接连接到变速器350的结构的混合动力车辆300中，可通过HSG 320的驱动来增加发动机的每分钟转数(RPM)，可经由离合器325的接合和释放来执行发动机与马达之间的动力输送和动力切断，可通过可包括变速器350的动力传动系统将驱动力传送(或传递)到车轮390，并且在请求发动机扭矩的传送时可经由离合器325的接合将发动机的扭矩传送到马达。
控制器305可包括混合动力控制单元(HCU)、马达控制单元(MCU)、发动机控制单元(ECU)和变速器控制单元(TCU)。
当发动机停止时，HCU可通过控制HSG 320来控制发动机310的起动。HCU可以是最高的控制器，并且可综合地控制连接到网络(诸如作为车辆网络的控制器局域网(CAN))的控制器(例如，MCU)，并且可控制混合动力车辆300的整体操作。
MCU可控制HSG 320和马达330。MCU可根据从HCU输出的控制信号来通过网络控制驱动马达330的输出扭矩，并且因此可控制马达以最大效率操作。MCU可包括配置为多个功率切换元件的逆变器。包括在逆变器中的功率切换元件可包括绝缘栅双极晶体管(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。逆变器可将从电池340供应的直流(DC)电压转换为三相交流(AC)电压以驱动驱动马达330。MCU可设置在电池340与马达330之间。
ECU可控制发动机310的扭矩。ECU可根据从HCU输出的控制信号通过网络来控制发动机310的操作点(或驱动点)，并且可控制发动机输出最佳扭矩。TCU可控制变速器350的操作。
发动机310可包括柴油发动机、汽油发动机、液化天然气(LNG)发动机或液化石油气(LPG)发动机，并且可根据从ECU输出的控制信号在操作点输出扭矩。在HEV模式中扭矩可与驱动马达330的驱动力相结合。
发动机310可经由发动机离合器325连接到马达330，以产生传送到变速器350的动力。
HSG 320可根据从MCU输出的控制信号作为马达操作以起动发动机310，并且可在保持发动机310的起动的状况下作为发电机操作以经由逆变器向电池340提供所产生的电力。HSG 320可通过带连接到发动机310。作为用曲柄启动发动机的马达的HSG 320可直接连接到发动机。
发动机离合器325可设置(或安装)在发动机310与驱动马达330之间，并且可操作以在发动机310与马达330之间切换动力输送。发动机离合器325可根据HEV模式和EV模式的切换来连接或截断发动机与马达之间的动力。发动机离合器325的操作可由控制器305控制。
马达330可由从MCU输出的三相交流电压来操作以产生扭矩。马达330可在滑行驱动或再生制动期间作为发电机操作，以向电池340供应电压(或再生能量)。
电池340可包括多个单元电池。用于向马达330提供驱动电压(例如，350-450V DC)的高电压可存储在电池340中，该马达可向车轮390或HSG320提供驱动动力。
变速器350可包括多速变速器(诸如自动变速器或双离合器变速器(DCT)或无级变速器(CVT))，并且可通过根据TCU的控制使用液压来操作接合元件和脱离元件而换挡到期望的档位。变速箱350可将发动机310和/或马达330的驱动力传送到车轮390，并且可截断在马达330(或发动机310)与车轮390之间的动力输送。
根据估计步骤235，控制器305可基于传感器数据或通信数据来计算混合动力车辆300的短距离能量消耗减少量。例如，控制器305可计算当混合动力车辆300保持在不使用发动机310且仅使用驱动马达330的EV模式时的短距离能量消耗减少量，如图1所示。
参考图1，第一车辆300的控制器305可基于在第一车辆前方一短距离处行驶的第二车辆的短距离驾驶信息以及在第一车辆前方一短距离处行驶的第三车辆的短距离驾驶信息来控制车辆的驾驶。可经由接收器105接收第二车辆的短距离驾驶信息和第三车辆的短距离驾驶信息。更详细地，控制器305可以不响应关于第二车辆的传感器数据，而是响应于通信数据(例如，第三车辆的减速信息)来保持EV模式，而无需不必要地打开发动机310。通信数据可以是由于第一车辆与第三车辆之间的车辆对车辆通信所产生的数据。因此，可减少第一车辆300的能量消耗。
根据估计步骤240，控制器305可基于通信数据计算混合动力车辆300的中距离能量消耗减少量。例如，如图2所示，控制器305可基于作为通信数据的中距离驾驶信息来计算当混合动力车辆执行再生制动或主动再生制动时的中距离能量消耗减少量。主动再生制动可意指随着车辆的目标速度的再生制动。当车辆的驾驶员保持制动踏板的离开状态和加速器踏板的离开状态以用于混合动力车辆300的减速时，可执行车辆的滑行驾驶。当执行车辆的滑行驾驶时，车辆可根据用于驱动马达330的滑行扭矩控制来减速而不是通过制动器制动混合动力车辆，并且可将由驱动马达收集的能量存储在电池340中。滑行扭矩可以是负扭矩。
中距离驾驶信息可以是车辆对一切通信(V2X)的信息，并且可包括交通信号信息、收费站位置信息、车辆的转弯位置信息，或通过来自设置在混合动力车辆300外部的服务器(例如，远程信息处理服务器)的通信传递的上坡道路位置信息。
参考图2，第一车辆300的控制器305可基于设置在第一车辆前方的一中距离处并通过接收器105接收的交通灯的交通信号信息来控制第一车辆300的驾驶。更详细地，控制器305可响应于作为交通信号信息的红色交通灯信号而不响应于第二车辆的驾驶信息来使第一车辆300减速，以控制车辆的再生制动。由此，可减少第一车辆300的能量消耗。
根据估计步骤245，控制器305可基于通信数据计算混合动力车辆300的长距离能量消耗减少量。例如，控制器305可基于作为通信数据的长距离驾驶信息来计算当混合动力车辆以EV模式行驶或者执行再生制动或主动再生制动时的长距离能量消耗减少量。
在本公开的另一实施例中，可通过以下方程式计算或估计基于时间的长距离能量消耗减少量。
Figure GDA0003930858830000111
在上述方程式中，空气阻力动力可以是与车辆行驶时发生的空气阻力对应的混合动力车辆300的动力，滚动阻力动力可以是与车辆行驶时发生的滚动阻力对应的混合动力车辆300的动力，坡道阻力动力可以是与车辆行驶时发生的坡道阻力对应的混合动力车辆300的动力，ηDT可以是设置在变速器350与车轮390之间的差动齿轮装置的效率，ηTM可以是变速器350的效率，ηMot可以是驱动马达330的效率，并且ηBat可以是电池340的效率。
可通过以下方程式计算或估计基于距离的长距离能量消耗减少量。
Figure GDA0003930858830000112
参考图3，混合动力车辆300的控制器305可基于经由接收器105接收的长距离驾驶信息或长距离前方驾驶信息来控制混合动力车辆的驾驶。长距离驾驶信息可以是车辆对一切通信(V2X)的信息，并且可包括交通流量信息(例如，交通堵塞)、道路倾斜度信息、道路弯曲信息、路面状况信息、精确的道路地图信息(诸如高精度地图信息)或依据全球定位系统(GPS)的位置信息，其通过来自设置在混合动力车辆300外部的服务器(例如，远程信息处理服务器)的通信传送。
根据比较步骤250，控制器305可通过将短距离中的能量消耗减少量、中距离中的能量消耗减少量和长距离中的能量消耗减少量进行比较来确定最大能量消耗减少量。
根据确定步骤255，控制器305可确定短距离中的能量消耗减少量是否是最大能量消耗减少量。
当短距离中的能量消耗减少量是最大能量消耗减少量时，作为过程的用于控制混合动力车辆的驾驶的方法进行到执行步骤270。当短距离中的能量消耗减少量不是最大能量消耗减少量时，该过程进行到限制步骤285。
根据执行步骤270，控制器305可控制混合动力车辆300基于短距离中的能量消耗减少量行驶。例如，如图1所示，控制器305可基于作为通信数据的短距离驾驶信息(或者第一车辆300周围的附近车辆的驾驶信息)来控制混合动力车辆300以EV模式行驶。
根据限制步骤285，控制器305可控制混合动力车辆300不基于短距离中的能量消耗减少量行驶。
当在确定步骤260确定出中距离中的能量消耗减少量是最大能量消耗减少量时，该过程进行到执行步骤275。当中距离中的能量消耗减少量不是最大能量消耗减少量时，该过程进行到限制步骤290。
根据执行步骤275，控制器305可控制混合动力车辆300基于中距离中的能量消耗减少量行驶。例如，如图2所示，控制器305可基于作为通信数据的中距离驾驶信息(例如，交通信号信息)来控制混合动力车辆300执行再生制动或主动再生制动。
根据限制步骤290，控制器305可控制混合动力车辆300不基于中距离中的能量消耗减少量行驶。
当在确定步骤265确定出长距离中的能量消耗减少量是最大能量消耗减少量时，该过程进行到执行步骤280。当长距离中的能量消耗减少量不是最大能量消耗减少量时，该过程进行到限制步骤295。
根据执行步骤280，控制器305可控制混合动力车辆300基于长距离中的能量消耗减少量行驶。例如，如图3所示，控制器305可基于包括在通信数据中的长距离驾驶信息(例如，交通流量信息、道路倾斜度信息或道路弯曲信息)来控制混合动力车辆300以EV模式行驶或者执行再生制动或主动再生制动。
根据限制步骤295，控制器305可控制混合动力车辆300不基于长距离中的能量消耗减少量行驶。
在本示例性实施例中使用的组件、“～单元”、块或模块可以以软件(诸如在存储器中的预定区域中执行的任务、类、子例程、过程、对象、执行线程或程序)或硬件(诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))来实现，并且可结合软件和硬件来执行。组件、“～部件”等可嵌入在计算机可读存储介质中，并且其一部分可分散地分布在多个计算机中。
如上所述，在附图和说明书中已公开了示例性实施例。这里，已经使用了特定术语，但是该特定术语仅用于描述本公开的目的，并且不用于限定含义或限制在所附权利要求中公开的本公开的范围。因此，本领域技术人员将理解，根据本公开进行各种修改和等效示例性实施例是可能的。因此，本公开的实际技术保护范围必须由所附权利要求的精神来确定。

Claims (9)

1.一种用于控制混合动力车辆的驾驶的方法，包括以下步骤：
由控制器基于根据距离的所述混合动力车辆的前方驾驶信息来计算所述混合动力车辆的短距离能量消耗减少量、中距离能量消耗减少量和长距离能量消耗减少量；
由所述控制器通过将所述短距离能量消耗减少量、所述中距离能量消耗减少量和所述长距离能量消耗减少量进行比较来确定最大能量消耗减少量；以及
由所述控制器基于所述最大能量消耗减少量来控制所述混合动力车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述控制器接收所述前方驾驶信息，
其中，所述前方驾驶信息包括指示所述混合动力车辆与所述混合动力车辆的前方车辆之间的距离的传感器数据或者在所述混合动力车辆中接收的通信数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，控制所述混合动力车辆的所述步骤包括：
由所述控制器基于作为所述通信数据的短距离驾驶信息来控制所述混合动力车辆以电动车辆模式行驶。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述短距离驾驶信息是所述混合动力车辆与所述混合动力车辆的所述前方车辆之间的所述通信数据。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，控制所述混合动力车辆的所述步骤包括：
由所述控制器基于作为所述通信数据的中距离驾驶信息来控制所述混合动力车辆执行再生制动。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述中距离驾驶信息包括交通信号信息。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，控制所述混合动力车辆的所述步骤包括：
由所述控制器基于作为所述通信数据的长距离驾驶信息来控制所述混合动力车辆以电动车辆模式行驶。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述长距离驾驶信息包括交通流量信息。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，控制所述混合动力车辆的所述步骤包括：
由所述控制器基于作为所述通信数据的长距离驾驶信息来控制所述混合动力车辆执行再生制动。
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