CN109318886A - 混合动力车辆和控制其行驶模式的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在混合动力车辆中控制模式改变的方法、一种非暂时性计算机可读记录介质和一种混合动力车辆。方法包括：在当前行驶模式为执行放电的第一模式时，确定是否满足第一充电状态(SOC)条件；当确定结果为满足第一SOC条件时，确定是否满足多个附加条件；以及当满足附加条件中的一个时，执行向维持充电状态的第二模式的转变。附加条件包括要求的扭矩或要求的功率条件、发动机启动所需条件以及第二SOC条件中的至少一个。

Description

混合动力车辆和控制其行驶模式的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月31日提交的第10-2017-0096918号韩国专利申请的优先权，该申请结合于此作为参考，如同在本文中完全阐述。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆和控制其行驶模式的方法，并且更具体地涉及一种混合动力车辆及其控制方法，该混合动力车辆能够在考虑到低效发动机启动状况的情况下根据电池的充电状态的改变来执行行驶模式改变。
背景技术
通常，混合动力电动车辆(HEV)是一起使用两种类型的功率源的车辆，并且这两种类型的动力源通常是发动机和电动机。与仅具有内燃机的车辆相比，混合动力车辆具有优异的燃料效率和动力性能，并且具有排气量减少的优点，因此近年来已经得到了积极开发。
取决于被驱动的动力传动系的类型，混合动力车可以以两种行驶模式操作。其中一种模式是电动车辆(EV)模式，其中仅使用电动机驱动混合动力车辆，另一种模式是混合动力车辆(HEV)模式，其中混合动力车辆通过操作电动机和发动机两者来获得动力。混合动力车辆取决于行驶期间的条件在两种模式之间改变。
除了取决于上述动力传动系的类型的行驶模式的分类之外，具体地，在插电式混合动力电动车辆(PHEV)的情况下，行驶模式可被分类成电荷耗尽(charge-depleting，CD)模式和基于电池充电状态(SOC)的变化的电荷维持(charge-sustaining，CS)模式。通常，通过在CD模式下使用电池功率而不使用发动机功率操作电动机来驱动PHEV，并且PHEV使用发动机功率来防止CS模式下的电池SOC的进一步减少。
无论诸如行驶负载、电池是否需要充电或至目的地的距离的行驶条件如何，一般PHEV都在CD模式下驱动，然后由于SOC的耗尽而执行从CD模式到CS模式的改变。这将参考图1进行描述。
图1示出一般插电式混合动力电动车辆(PHEV)执行模式改变的情况的示例。
在图1中，横轴表示距离，纵轴表示PHEV的电池充电状态(SOC)。
参考图1，一般PHEV在起始时在CD模式下驱动，然后当SOC降低到预设参考以下时，执行从CD模式到CS模式的改变。
当PHEV开始在CD模式下行驶时，车辆在不启动发动机的情况下被驱动，直到CD模式改变为CS模式。因此，在CD模式改变为CS模式的时间点处，发动机保持冷却状态。因此，当立即使用发动机的功率时，由于发动机催化转换器中的低催化剂温度而可能难以满足排气规定。综上所述，为了满足规定，车辆在执行催化剂加热(即，发动机预热控制)并由此使催化转换器升高到正常操作温度之后使用发动机。这将在下面参考图2进行描述。
图2示出一般插电式混合动力电动车辆(PHEV)在模式改变时执行发动机预热的情况的示例。参考图2，基于SOC执行模式改变的PHEV在从CD模式改变为CS模式时执行一次预热控制。此时，参考值被设定成稍高于SOC，该SOC是从CD模式改变为CS模式的参考，并且当SOC达到对应的参考值时执行预热控制。因此，在从CD模式到CS模式的实际改变之前，可完成预热。
然而，由于在一般PHEV中基于SOC执行模式改变，所以即使在发动机启动效率低下的情况下也可发生到CS模式的转变。例如，当发生到CS模式的转变时，甚至忽略用于预热控制的燃料消耗，由于车辆使用高发动机功率操作点以增加发动机效率，所以发动机的输出仅无效率地用于等待信号或停止时的充电。这将在下面参考图3进行描述。
图3是用于说明由于一般的行驶模式改变而可能发生的低效率区段的示例的视图。
参考图3，示出行驶状况，其中车辆速度逐渐减小直到车辆暂时停止，然后增加。可以理解的是，尽管减速，但是发动机仍然取决于SOC而启动，并且因此尽管减速/停止，仍然由于这种发动机驱动而发生具有能量浪费的低效率区段。
发生低效率区段是因为当使用发动机功率执行充电时，由于电动机充电/放电效率、电池充电/放电效率等而浪费特别大量的能量。然而，由于当发动机功率由于该原因降低时发动机效率也可能降低，所以仅基于SOC转变到CS模式使得难以避免效率低下的状况。
发明内容
本发明涉及一种混合动力车辆以及控制其行驶模式的方法，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种在混合动力车辆中更有效地控制模式改变的方法及实施该方法的车辆。
更具体地，本发明的目的是提供一种在考虑到各种模式改变环境和条件来执行行驶模式改变的方法及实施该方法的车辆。
本发明的附加的优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且本发明的附加的优点、目的和特征通过查阅下文而对于本领域普通技术人员而言将部分地变得显而易见，或者可从本发明的实践中学到。本发明的目的和其它优点可通过在书面说明及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的目的，如在此体现和广泛描述的，一种在混合动力车辆中控制模式改变的方法包括：在当前行驶模式为执行放电的第一模式时，通过混合动力控制单元确定是否满足第一充电状态(SOC)条件；当确定结果为满足第一SOC条件时，通过混合动力控制单元确定是否满足多个附加条件；以及当满足附加条件中的一个时，通过混合动力控制单元执行向维持充电状态的第二模式的转变。附加条件包括要求的扭矩或要求的功率条件、发动机启动所需条件和第二SOC条件中的至少一个。
在本发明的另一方面中，一种混合动力车辆包括混合动力控制单元和发动机控制单元，混合动力控制单元配置为：在当前行驶模式为执行放电的第一模式时，确定是否满足第一充电状态(SOC)条件；当满足第一SOC条件时，确定是否满足多个附加条件；以及当满足附加条件中的一个时，执行向维持充电状态的第二模式的转变，并且发动机控制单元配置为控制发动机以便根据混合动力控制单元的确定而在第二模式下启动。
应当理解，本发明的上述一般描述和下面的具体实施方式都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步的说明。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解并被并入和构成本申请的部分的附图示出本发明的实施例并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1示出一般插电式混合动力电动车辆(PHEV)执行模式改变的情况的示例；
图2示出一般插电式混合动力电动车辆在模式改变时执行发动机预热的情况的示例；
图3是用于说明由于一般行驶模式改变而可能发生的低效率区段的示例的视图；
图4示出可以应用本发明的实施例的混合动力车辆的动力传动系结构的示例；
图5是示出可以应用本发明的实施例的混合动力车辆的控制系统的示例的框图；
图6是示出在根据本发明的实施例的混合动力车辆中执行模式改变控制的过程的示例的流程图；以及
图7是用于经由与图3的比较来说明根据本发明的实施例的模式改变控制的效果的视图。
具体实施方式
现在将更详细地参考根据本发明的混合动力车辆和用于该混合动力车辆的高效变速器控制方法，其示例在附图中示出。关于在下面的描述中使用的组成元件，后缀“模块”和“单元”仅仅在考虑到便于准备说明书的情况下给出或者彼此混合，并且不具有或用作不同含义。
首先，将参考图4描述可以应用本发明的实施例的混合动力车辆的结构。
图4示出可以应用本发明的实施例的混合动力车辆的动力传动系结构的示例。
参考图4，示出混合动力车辆的动力传动系，其采用并联型混合动力系统，其中电动机(或驱动电动机)140和发动机离合器130安装在内燃机(ICE)110和变速器150之间。
在该车辆中，通常，当驾驶员在启动之后踩下加速器时，首先在发动机离合器130的断开状态下使用电池的功率来驱动电动机140，使得电动机140的功率通过变速器150和最终驱动器(FD)160移动车轮(即，EV模式)。当随着车辆逐渐加速而逐渐需要更大的驱动力时，可以操作辅助电动机(或启动发电电动机)120以启动发动机110。
因此，当发动机110和电动机140的旋转速度变得彼此相等时，发动机离合器130最终接合，使得发动机110和电动机140两者均驱动车辆(即，从EV模式转变到HEV模式)。然后，当满足诸如例如车辆减速的预定发动机关闭条件时，发动机离合器130断开并且发动机110停止(即，从HEV模式转变到EV模式)。此时，车辆经由电动机使用车轮的驱动力对电池进行再充电，这被称为制动能量再生或再生制动。因此，启动发电电动机120可以在发动机开启时用作启动电动机，并且可以在发动机开启后或在关闭发动机期间回收旋转能量时用作发电机，并且因此启动发电电动机120也可以被称为混合动力启动发电机(HSG)。
图5中示出应用上述动力传动系的车辆中的控制单元之间的关系。
图5是示出可以应用本发明的实施例的混合动力车辆的控制系统的示例的框图。
参考图5，在可以应用本发明的实施例的混合动力车辆中，内燃机110可以由发动机控制单元210控制，启动发电电动机120可以由电动机控制单元(MCU)220用扭矩控制，并且发动机离合器130可以由离合器控制单元230控制。这里，发动机控制单元210也被称为发动机管理系统(EMS)。另外，变速器150由变速器控制单元250控制。
相应的控制单元可以连接至模式改变控制单元240(以下称为“混合动力控制单元”)，其为上级控制单元并执行整体模式改变处理，并且相应的控制单元可以向模式改变控制单元240提供行驶模式改变、换挡时的发动机离合器控制所需的信息和/或发动机关闭控制所需的信息，或这可以在模式改变控制单元240的控制下基于控制信号来执行操作。
更具体地，模式改变控制单元240基于车辆驾驶条件来确定是否执行模式改变。在一个示例中，模式改变控制单元240确定发动机离合器(EC)130断开的时间点，并且当EC130断开时执行液压控制(在湿式EC的情况下)或扭矩能力控制(在干式EC的情况下)。另外，模式改变控制单元240可以确定EC 130的状态(例如，锁止(lock-up)、打滑(slip)或断开)，并且可以控制发动机110停止燃料喷射的时间点。另外，模式改变控制单元240可以控制用于发动机关闭控制的启动发电电动机120的扭矩，从而控制发动机旋转能量的回收。另外，模式改变控制单元240可以确定稍后将描述的根据本实施例的CD-CS模式改变条件是否被满足，并且可以取决于上述内容来执行模式改变所需的总体控制和从属控制单元的控制。
对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，控制单元和控制单元的功能/划分之间的上述关系是示例性的并且因此不限于这些术语。例如，模式改变控制单元240可以通过允许除了模式改变控制单元240之外的其它控制单元中的任何一个提供对应的功能来实现，或者两个或更多个其它控制单元可以分配并提供对应的功能。
另外，已经基于图4和图5中的并联型混合动力传动系描述了相应的部件，但是本发明的实施例不限于其类型，只要混合动力传动系能够实现CD模式和CS模式之间的改变。
在下文中，将基于上述车辆结构来描述根据本实施例的实施例的更高效地控制模式改变的方法。
根据本实施例的控制模式改变的方法可以包括如下过程：当需要转变为CS模式时，确定是否满足附加转变条件，并且当满足任何一个条件时执行向CS模式的转变，否则延迟向CS模式的转变。
这里，需要转变为CS模式可以意味着已经达到SOC值(在下文中，为了方便，称为“α”)的情况，其为一般CS模式改变条件。另外，附加转变条件可以包括不同于“α”的SOC、驾驶员要求的扭矩、需要发动机启动等。在下文中，将详细描述相应的条件。
首先，当驾驶员要求的扭矩(或要求的功率)小于参考扭矩(或参考功率)(该参考扭矩是从EV模式改变为HEV模式的参考)时，向CS模式的转变可以被延迟直到满足根据本实施例的另一CS模式转变条件。
这用于防止发动机功率主要用于充电，并因此作为充电/放电损耗而消失，或用于防止当发动机运行并且驾驶员要求的扭矩或功率叫较小时，超过充电容量的发动机功率被简单地浪费。
接下来，需要发动机启动的情况可以是根据本实施例的CS模式转变条件。例如，产生预定大小或以上的要求的扭矩/功率的情况、空调要求发动机启动的情况、取决于发动机诊断逻辑而存在发动机启动要求的情况、以及为了满足规定而需要催化剂预热的情况可以是CS模式转变条件。
这里，可以取决于SOC和行驶负载(即，无论是上坡还是下坡)来不同地设定要求的扭矩/功率的大小。另外，在空调要求发动机启动的情况下，可以利用冷却水的温度来执行室内加热，但并不限于此。
另外，可以考虑SOC。作为根据本实施例的CS模式改变条件的SOC可以设定为低于“α”(即，作为一般CS模式改变条件的SOC)的值(在下文中称为“β”)。这用于防止当不满足上述条件的状况持续时造成的电池过度放电。
在图6的流程图中示出取决于上述CS模式改变条件的确定的模式改变控制过程。
图6是示出在根据本发明的实施例的混合动力车辆中执行模式改变控制的过程的示例的流程图。
参考图6，首先，确定当前行驶模式是否是CD模式(S610)。在当前行驶模式是CD模式时，并且当SOC小于预设参考(即，“α”)时，过程进行至附加条件确定(S620)。
当满足当前驾驶员要求的功率大于预设参考功率的情况(S630)、存在来自空调的发动机启动要求的情况(S640)、存在用于诊断的发动机启动要求的情况(S650)以及发动机预热或催化剂加热需要发动机启动的情况(S660)中的任何一个时，可以执行向CS模式的转变(S680)。即使上述条件(S630至S660)都不满足，当SOC小于“β”时，也可以执行向CS模式的转变(S680)。
当不满足上述条件S630至S670中的任何一个时，向CS模式的改变被延迟(S670→S630)。
接下来，将参考图7来描述根据本实施例的模式改变控制的效果。图7是用于经由与图3的比较来说明根据本发明的实施例的模式改变控制的效果的视图。
参考图7，示出类似于图3中所示的车辆速度逐渐减小直到车辆暂时停止，然后增加的状况。当执行一般模式改变控制时，尽管减速发动机也取决于SOC条件而启动，因此，尽管减速/停止，但是由于这种发动机驱动而出现具有能量浪费的低效率区段。另一方面，当执行根据本实施例的控制时，只要满足任何其它条件，诸如减速时的要求的扭矩小于参考扭矩或SOC大于“β”，则发动机启动可以延迟，直到在车辆停止之后执行车辆加速。因此，可以防止不必要的燃料损失。
上面描述的本发明可以被实现为记录有程序的介质中的计算机可读代码。计算机可读记录介质包括其中存储有计算机系统可读的数据的各种记录装置。计算机可读记录介质包括硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、硅盘驱动器(SDD)、ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储系统等。
如以上描述中显而易见的，根据具有上述配置的本发明的至少一个实施例的混合动力车辆可以更有效地控制模式改变。
具体地，由于考虑到要求的功率、是否操作空调、诊断的需要、是否执行催化剂预热等中的全部来执行模式改变，所以能够防止发动机在低效率的状况下启动，这可以提高燃料效率。
本领域技术人员将理解，可以用本发明实现的效果不限于上文已经具体描述的内容，并且从结合附图的以上详细描述将更加清楚地理解本发明的其它优点。
对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种在混合动力车辆中控制模式改变的方法，所述方法包括以下步骤：
在当前行驶模式为执行放电的第一模式时，通过混合动力控制单元确定是否满足第一充电状态条件；
当满足所述第一充电状态条件时，通过所述混合动力控制单元确定是否满足多个附加条件；以及
当满足所述附加条件中的一个时，通过所述混合动力控制单元执行向维持充电状态的第二模式的转变，
其中，所述附加条件包括要求的扭矩或要求的功率条件、发动机启动所需条件和第二充电状态条件中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在当前充电状态小于第一充电状态时，满足所述第一充电状态条件，所述第一充电状态是改变为所述第二模式的参考充电状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述当前充电状态小于第二充电状态时，满足所述第二充电状态条件，并且所述第二充电状态小于所述第一充电状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在当前驾驶员要求的扭矩或驾驶员要求的功率大于参考值时，满足所述要求的扭矩或要求的功率条件。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，取决于当前充电状态和当前行驶负载来确定所述参考值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在当前条件对应于存在来自空调的发动机启动要求的情况、存在用于诊断的发动机启动要求的情况以及需要发动机预热或催化剂加热的情况中的至少一个时，满足所述发动机启动所需条件。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述附加条件都不满足时，维持所述第一模式。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式包括电荷耗尽模式，并且所述第二模式包括电荷保持模式。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合动力车辆包括插电式混合动力电动车辆。
10.一种非暂时性计算机可读记录介质，其中，记录有用于执行根据权利要求1所述的在混合动力车辆中控制模式改变的方法的程序。
11.一种混合动力车辆，包括：
混合动力控制单元，配置为：在当前行驶模式为执行放电的第一模式时，确定是否满足第一充电状态条件；当满足所述第一充电状态条件时，确定是否满足多个附加条件；以及当满足所述附加条件中的一个时，执行向维持充电状态的第二模式的转变；和
发动机控制单元，配置为取决于所述混合动力控制单元的确定结果来控制发动机以所述第二模式启动。
12.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，在当前充电状态小于第一充电状态时，满足所述第一充电状态条件，所述第一充电状态是改变为所述第二模式的参考充电状态。
13.根据权利要求12所述的混合动力车辆，其中，当所述当前充电状态小于第二充电状态时，满足第二充电状态条件，并且所述第二充电状态小于所述第一充电状态。
14.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，在当前驾驶员要求的扭矩或驾驶员要求的功率大于参考值时，满足要求的扭矩或要求的功率条件。
15.根据权利要求14所述的混合动力车辆，其中，取决于当前充电状态和当前行驶负载来确定所述参考值。
16.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，在当前条件对应于存在来自空调的发动机启动要求的情况、存在用于诊断的发动机启动要求的情况以及需要发动机预热或催化剂加热的情况中的至少一个时，满足发动机启动所需条件。
17.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，当所述附加条件都不满足时，维持所述第一模式。
18.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，所述第一模式包括电荷耗尽模式，并且所述第二模式包括电荷保持模式。
19.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，所述混合动力车辆包括插电式混合动力电动车辆。
20.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中，所述附加条件包括要求的扭矩或要求的功率条件、发动机启动所需条件和第二充电状态条件中的至少一个。
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