本發(fā)明涉及混合動力車輛(或混合動力電動車輛)，并且更特別地涉及用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法和裝置。

背景技術(shù)：

環(huán)境友好型車輛包括燃料電池車輛、電動車輛、插電式電動車輛和混合動力車輛，并且通常包括生成驅(qū)動力的電動機。

混合動力車輛(其為環(huán)境友好型車輛的示例)使用內(nèi)燃發(fā)動機和蓄電池，兩者均生成動力。換句話說，混合動力車輛高效地組合并使用內(nèi)燃發(fā)動機的動力和電動機的動力。

混合動力車輛可以包括發(fā)動機、電動機、調(diào)整發(fā)動機和電動機之間的動力的發(fā)動機離合器、變速器、差動齒輪設(shè)備、蓄電池、啟動發(fā)電機(其啟動發(fā)動機或者通過發(fā)動機的輸出來發(fā)電)和車輪。

此外，混合動力車輛可以包括用于控制混合動力車輛的整體操作的混合動力控制單元(HCU)、用于控制發(fā)動機操作的發(fā)動機控制單元(ECU)、用于控制電動機操作的電動機控制單元(MCU)、用于控制變速器操作的變速器控制單元(TCU)以及用于控制和管理蓄電池的蓄電池控制單元(BCU)。

蓄電池控制單元可以稱為蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)。啟動發(fā)電機可以稱為啟動發(fā)電一體機(ISG)或混合啟動發(fā)電機(HSG)。

混合動力車輛可以在以下行駛模式下行駛，例如：電動車輛(EV)模式，其為僅使用電動機的動力的電動車輛模式；混合動力電動車輛(HEV)模式，其使用發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)力作為主動力并使用電動機的旋轉(zhuǎn)力作為輔動力；以及再生制動(RB)模式，用于在車輛的制動或慣性行駛期間通過電動機發(fā)電來收集制動能和慣性能以對電池進行充電。

在該背景部分中公開的上述信息僅僅是為了增強對本發(fā)明的背景 的理解，因此它可能包含不構(gòu)成對本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法和裝置，該方法和裝置能夠根據(jù)電動機(或驅(qū)動電動機)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)和混合動力車輛的行駛狀況來確定發(fā)動機的啟動時間(或驅(qū)動點)。

本發(fā)明的示例性實施例可以提供一種用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法，包括以下步驟：響應(yīng)于從加速踏板傳感器輸出的加速信號，由控制器在執(zhí)行發(fā)動機的啟動控制之前生成發(fā)動機啟動命令；由控制器確定混合動力車輛所行駛的道路的坡度；當確定出存在道路坡度時，由控制器通過根據(jù)發(fā)動機啟動命令控制發(fā)動機啟動，由此控制混合啟動發(fā)電機操作；以及由控制器控制混合啟動發(fā)電機的電力，以對向電動機提供電力的蓄電池進行充電?？刂破骺梢钥刂瓢l(fā)動機離合器，使得電動機不與發(fā)動機接合。

用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法還包括以下步驟：當確定出不存在道路坡度時，由控制器基于發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率和電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率，計算通過發(fā)動機離合器與發(fā)動機結(jié)合的電動機的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；以及根據(jù)發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率，由控制器控制發(fā)動機在發(fā)動機達到結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的最小時間之前啟動。電動機的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)等于發(fā)動機的目標每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。

用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法還包括以下步驟：響應(yīng)于從加速踏板傳感器輸出的加速信號，由控制器控制電動機具有結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。

控制器可以包括控制電動機的電動機控制器，并且可以包括控制電動機控制器和發(fā)動機的混合動力控制器。

控制器可以控制發(fā)動機通過混合啟動發(fā)電機啟動。

控制器通過使用由加速度傳感器提供的混合動力車輛的加速度來確定道路坡度。

本發(fā)明的示例性實施例可以提供一種用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的裝置，該裝置包括：檢測加速踏板的操作的加速踏板傳感器；檢測混合動力車輛的加速度的加速度傳感器；以及控制器，其響應(yīng)于從加速踏板傳感器輸出的加速信號，在執(zhí)行發(fā)動機的啟動控制之前生成發(fā)動機啟動命令，并且基于由加速度傳感器提供的加速度來確定混合動力車輛所行駛的道路的坡度。當確定出存在道路坡度時，控制器可以通過根據(jù)發(fā)動機啟動命令控制發(fā)動機啟動，由此控制混合啟動發(fā)電機操作，并且控制混合啟動發(fā)電機的電力，以對向電動機提供電力的蓄電池進行充電，并且可以控制發(fā)動機離合器，使得電動機不與發(fā)動機接合。

當確定出不存在道路坡度時，控制器可以基于發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率和電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率，計算通過發(fā)動機離合器與發(fā)動機結(jié)合的電動機的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，并且控制發(fā)動機在發(fā)動機根據(jù)發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率達到結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的最小時間之前啟動。電動機的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)等于發(fā)動機的目標每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。

響應(yīng)于從加速踏板傳感器輸出的加速信號，控制器控制電動機具有結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。

控制器可以包括控制電動機的電動機控制器，并且可以包括控制電動機控制器和發(fā)動機的混合動力控制器。

控制器可以控制發(fā)動機通過混合啟動發(fā)電機啟動。

一種包含由處理器執(zhí)行的程序指令的非暫時性計算機可讀介質(zhì)可以包括：響應(yīng)于從加速踏板傳感器輸出的加速信號，在執(zhí)行發(fā)動機的啟動控制之前生成發(fā)動機啟動命令的程序指令；確定混合動力車輛所行駛的道路的坡度的程序指令；當確定存在道路坡度時，通過根據(jù)發(fā)動機啟動命令控制發(fā)動機啟動，由此控制混合啟動發(fā)電機操作的程序指令；以及控制混合啟動發(fā)電機的電力，以對向電動機提供電力的蓄電池進行充電的程序指令，其中發(fā)動機離合器被控制為使得電動機不與發(fā)動機接合。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法和裝置通過優(yōu)化發(fā)動機啟動時間，可以防止不用于驅(qū)動混合動力車輛的能量不必要地損耗，并且可以確保關(guān)于蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)平衡。因此，可以有效地改善混合動力車輛的燃料效 率。

當本發(fā)明的實施例被應(yīng)用于混合動力車輛時，在混合動力車輛在上坡道路上以電動車輛模式行駛時，可以改善混合動力車輛的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)能力或駕駛性能。此外，發(fā)動機的動力在不用于驅(qū)動混合動力車輛的情況下，可以被用來對向電動機提供電力的高壓蓄電池進行充電，因此可以確保SOC平衡。

附圖說明

提供附圖說明以更充分地理解在詳細描述本發(fā)明時使用的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的框圖。

圖2是曲線圖，其用于解釋根據(jù)在圖1中所示的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的操作。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的框圖。

圖4是曲線圖，其用于描述根據(jù)在圖3中所示的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的操作。

圖5是用于描述混合動力車輛的框圖，該混合動力車輛包括根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于控制發(fā)動機啟動時間的裝置。

圖6是曲線圖，其用于描述在圖4中所示的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的模擬結(jié)果。

具體實施方式

為了充分理解本發(fā)明和通過實施本發(fā)明實現(xiàn)的目標，將參考示出本發(fā)明的示例性實施例的附圖和在附圖中描述的內(nèi)容。

在下文中，將通過參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例來詳細描述本發(fā)明。在描述本發(fā)明時，將不詳細描述眾所周知的結(jié)構(gòu)或功能，因為它們可能不必要地掩蓋本發(fā)明的要旨。在這些附圖中，將使用相同的參考標號表示相同的部件。

應(yīng)當理解，在此使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或者其他類似的 術(shù)語包括一般機動車輛，例如客運汽車(包括運動型多功能車輛(SUV))、公共汽車、卡車、各種商用車輛、水運工具(包括各種艇和船)、飛機等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源得到的燃料)。如在此提到的，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，既有汽油動力又有電動力的車輛。

在此使用的術(shù)語只是出于描述特定實施例的目的，并非意圖限制本發(fā)明。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、“一個/一種”以及“該/所述”意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另行清楚地指出。還應(yīng)當理解，當在本說明書中使用時，術(shù)語“包括”和/或“包含”指明所敘述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或它們的群組。如在此使用的，術(shù)語“和/或”包括所列出的相關(guān)項目中的一個或多個的任何組合以及全部組合。在整個說明書中，除非明確地相反描述，否則詞語“包括”及其變形例如“含有”或“包含”應(yīng)理解為暗示包括所敘述的元素但不排除任何其他元素。此外，說明書中描述的術(shù)語“單元”、“部/器/件(-er)(-or)”、“模塊”是指用于處理至少一個功能和操作的單元，并且能夠通過硬件、軟件或其組合來實現(xiàn)。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可以被實施為計算機可讀介質(zhì)上的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令。計算機可讀介質(zhì)的示例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光學數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。計算機可讀記錄介質(zhì)也可以分布在聯(lián)網(wǎng)的計算機系統(tǒng)中，使得以分布式方式由例如遠程服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)存儲和執(zhí)行計算機可讀介質(zhì)。

在本說明書和權(quán)利要求書中，當描述元件“耦合”到另一元件時，該元件可以“直接耦合”到另一元件，或者通過第三元件“電氣地或機械地耦合”到另一元件。

除非另外定義，否則應(yīng)當理解，在本說明書中使用的術(shù)語，包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語，具有與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。應(yīng)當理解，字典定義的術(shù)語與在相關(guān)技術(shù)的上下文內(nèi)的含義相同，并且它們不應(yīng)當被理想地或過于形式地定義，除非上下文明確規(guī) 定。

安裝有變速器的電動裝置(TMED)混合動力車輛(其為TMED系統(tǒng))在初始發(fā)動期間通過使用電動機的驅(qū)動力來行駛，該電動機使用蓄電池的電力。當存在與TMED混合動力車輛的加速操作對應(yīng)的較大需求力時，TMED混合動力車輛啟動發(fā)動機并在電動機(或驅(qū)動電動機)和發(fā)動機之間接合(或結(jié)合)離合器，以將發(fā)動機的驅(qū)動力傳遞到驅(qū)動部件。

與常規(guī)的汽油車輛不同的是，諸如TMED混合動力車輛的混合動力車輛在啟動發(fā)動機之后使用高水平的發(fā)動機扭矩，以提高混合動力車輛的燃料效率，并確保荷電狀態(tài)(SOC)平衡。然而，由于發(fā)動機的特性，發(fā)動機的扭矩的精度在低發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)下降低。如果在低發(fā)動機RPM下使用(或生成)高發(fā)動機扭矩，則噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)能力惡化。特別地，如果當混合動力車輛在上坡道路上行駛時(在上坡道路上，行駛負荷為高)在較低的加速踏板移動量下使用發(fā)動機的動力，則盡管加速踏板移動量較低，但是混合動力車輛的駕駛者仍然感受到較大的隆隆聲和較大的發(fā)動機振動。

因此，如果當混合動力車輛在上坡道路上行駛時以電動車輛模式(EV模式)行駛，則可以提高乘坐舒適性和NVH能力(或NVH性能)。然而，在上坡道路中使用的高壓蓄電池的能量消耗比在平路或下坡道路中使用的高壓蓄電池的能量消耗高，并且因此混合動力車輛的燃料效率惡化。

當混合動力車輛在停車場或城市中的上坡道路上行駛時，為了維持高壓蓄電池的高荷電狀態(tài)(SOC)，盡管車輛在低加速踏板移動量下行駛，混合動力車輛仍然使用發(fā)動機的動力。在行駛模式中，加速踏板的操作頻繁發(fā)生，并且因此離合器的接合或解除頻繁發(fā)生。另外，由于上坡道路的斜度，在上坡道路上行駛的混合動力車輛的速度比在平路或下坡道路上行駛的混合動力車輛的速度下降得快。當混合動力車輛的速度或混合動力車輛的車輪的速度迅速降低時，發(fā)動機和電動機的RPM也迅速降低。此外，在離合器的解除順序結(jié)束之前(或在減小離合器的液壓之前)可能發(fā)生離合器的強制接合。離合器的強制接合引起車輛的較大振動。

如果混合動力車輛在EV模式下行駛而不啟動發(fā)動機，則不會發(fā)生諸如車輛振動的問題。然而，由于行駛負荷較大的狀況，蓄電池的SOC迅速降低?；旌蟿恿囕v中的SOC的水平與燃料效率(或燃料經(jīng)濟性)直接相關(guān)，并且是其重要因素。因此，當混合動力車輛僅在EV模式下在上坡道路上行駛時，為了維持SOC水平，混合動力車輛使用發(fā)動機的動力來引起蓄電池充電。使用發(fā)動機的動力來引起蓄電池充電對在實際道路上的車輛的燃料效率產(chǎn)生不利影響。

上述相關(guān)技術(shù)可能不能在上坡道路上實現(xiàn)NVH能力和SOC平衡的改善。

為了維持扭矩精度并改善NVH能力，混合動力車輛在電動機的RPM非常低的區(qū)域中不執(zhí)行離合器的接合控制。換句話說，混合動力車輛參考電動機的RPM來接合離合器，而不管發(fā)動機是否啟動。如果發(fā)動機在非常低的電動機速度下啟動，則發(fā)動機維持怠速狀態(tài)，直到電動機的RPM變?yōu)楸仍摲浅５偷腞PM高的RPM。發(fā)動機的怠速狀態(tài)使燃料效率惡化。

在混合動力電動車輛的控制中，發(fā)動機啟動時間可以僅由駕駛者的請求或車輛狀態(tài)來確定，而不考慮發(fā)動機特性。當駕駛者通過踩踏連接到加速位置傳感器(APS)的加速踏板來表明加速意愿時，或者當由于蓄電池的SOC低而需要使用發(fā)動機的動力時，可以執(zhí)行發(fā)動機啟動。

然而，發(fā)動機的可用動力(或扭矩)根據(jù)發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)而受限制，并且發(fā)動機動力的精度會降低。此外，在低的發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下的高動力對NVH能力產(chǎn)生不利影響。

此外，因為用于車輛的行駛、蓄電池充電等的混合動力車輛的發(fā)動機在發(fā)動機啟動后生成高扭矩，所以發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是非常重要的因素。

因此，雖然在TMED系統(tǒng)中由于駕駛者的加速意愿和車輛的狀態(tài)而啟動發(fā)動機，但是離合器不能在電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)非常低的區(qū)域中接合。因此，發(fā)動機維持怠速狀態(tài)，直到電動機的RPM變?yōu)殡x合器可以被接合的RPM。發(fā)動機的怠速狀態(tài)使燃料效率惡化。更詳細地，加速踏板被駕駛者踩壓，因此發(fā)動機可能生成不用于驅(qū)動混合動力車 輛的能量。

如下面所描述的本發(fā)明的實施例，如果確定(或預(yù)測)了離合器可以被接合的接合時間，并且參考接合時間來優(yōu)化發(fā)動機的啟動(或啟動時間)，以便維持發(fā)動機的動力的精度并改善NVH能力，則在TMED系統(tǒng)中可以改善車輛的燃料效率。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的框圖。圖2是曲線圖，其用于解釋根據(jù)在圖1中所示的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法的操作。圖5是用于描述混合動力車輛的框圖，該混合動力車輛包括根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于控制發(fā)動機啟動時間的裝置。

用于在混合動力車輛(或混合動力電動車輛)中控制發(fā)動機啟動時間的方法可以是基于在安裝有變速器的電動裝置(TMED)系統(tǒng)中離合器(或發(fā)動機離合器)是否被接合(或鎖定)而進行的發(fā)動機的啟動控制，并且可以根據(jù)電動機(或驅(qū)動電動機)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)來確定發(fā)動機的啟動時間(或驅(qū)動點)。

另外，用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機啟動時間的方法可以是使用混合啟動發(fā)電機(HSG)且基于在TMED系統(tǒng)中發(fā)動機離合器是否可以被接合而進行的發(fā)電控制，并且可以在混合動力車輛在上坡道路上行駛時實現(xiàn)電動車輛模式(EV模式)和高壓蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)維持。

在TMED系統(tǒng)(或TMED混合動力車輛)中，離合器125被設(shè)置在發(fā)動機110和電動機130之間，如圖5所示，因此在低速或恒速區(qū)域中，TMED系統(tǒng)可以僅通過電動機130的動力來行駛，而不接合離合器125。在高速或高負荷區(qū)域中，TMED系統(tǒng)可以接合離合器125，以通過使用發(fā)動機的力和電動機的力來行駛。

參考圖1、圖2和圖5，本發(fā)明可以基于離合器可以被接合時的RPM 240來優(yōu)化發(fā)動機的啟動時間235。圖1和圖2描述當混合動力車輛在平路或下坡道路上行駛時，在加速踏板被稍微按壓的狀態(tài)下，控制發(fā)動機啟動時間的方法。在圖2中，參考標號205表示電動機130的扭矩，參考標號210表示發(fā)動機110的扭矩，參考標號215表示混合啟動發(fā)電機(HSG)120啟動發(fā)動機的扭矩。

根據(jù)本發(fā)明，可以參考在電動車輛線(EV線)230處的車輛速度的上升率(或上升斜率)或電動機RPM 220的上升斜率來控制發(fā)動機的啟動時間，在EV線230處發(fā)生用于轉(zhuǎn)換到混合動力電動車輛(HEV)模式的發(fā)動機啟動命令。

在混合動力車輛的發(fā)動機中，在發(fā)動機啟動之后，通過將空氣和燃料供給到發(fā)動機汽缸來生成動力，這可能花費大約200ms-300ms。

發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)225應(yīng)當被控制到等于電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)220，使得離合器可以被接合。如果當發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)和電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)之間存在差值時將發(fā)動機通過離合器接合(或連接)到電動機，則在車輛中會發(fā)生沖擊和顫動，并且車輛的駕駛性能會惡化。由于電動機經(jīng)由變速器連接到驅(qū)動系統(tǒng)，因此電動機轉(zhuǎn)速與車輛速度密切相關(guān)。

為了接合離合器，在發(fā)動機啟動之后，將發(fā)動機的目標每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)225與電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)220同步，這可能花費大約200ms-300ms。即，在生成發(fā)動機啟動命令之后，可能花費大約500ms-700ms或更多來準備離合器接合。如果電動機RPM 220的上升斜率大，則發(fā)動機的啟動時間235應(yīng)當被設(shè)定為提前，使得離合器可以在用于接合的正確的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下被接合。

應(yīng)當優(yōu)化在所有操作狀況下的發(fā)動機的啟動時間235。然而，由于各種道路狀況和駕駛方式，在實際操作狀況下的發(fā)動機的啟動時間可能不能被優(yōu)化。本發(fā)明可以在EV線230處生成發(fā)動機啟動命令，并且接著可以參考電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)來確定發(fā)動機的最終啟動時間235。通過這種控制可以優(yōu)化離合器的接合時間。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法的框圖。圖4是曲線圖，其用于描述根據(jù)在圖3中所示的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法的操作。圖3和圖4描述當混合動力車輛在上坡道路上行駛時，在加速踏板被稍微按壓的狀態(tài)下，控制發(fā)動機的啟動時間的方法。在圖4中，參考標號305表示電動機130的扭矩，參考標號310表示發(fā)動機110的扭矩，參考標號315表示混合啟動發(fā)電機(HSG)120對蓄電池充電的扭矩。

參考圖3-圖5，本發(fā)明的實施例可以確定混合動力車輛是否行駛在上坡道路上。當混合動力車輛行駛在上坡道路上時，本發(fā)明可以將離合器125可以被接合的離合器接合RPM 335設(shè)定為大于參考圖2描述的離合器接合RPM 240。

即使發(fā)動機110接收到用于轉(zhuǎn)換到HEV模式的與EV線330對應(yīng)的發(fā)動機啟動命令，如果離合器接合RPM 335的水平較高，則參考圖1和圖2描述的混合動力車輛的發(fā)動機啟動控制不啟動發(fā)動機，直到電動機130的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)320變?yōu)殡x合器接合RPM 335。因此，因為混合動力車輛在EV模式下行駛，所以荷電狀態(tài)(SOC)平衡會惡化。

因此，如圖3所示，如果在發(fā)動機在與EV線330對應(yīng)的RPM 325和離合器接合RPM 335之間的過渡區(qū)域中啟動(或操作)的狀態(tài)下不接合離合器，并且如果由使用發(fā)動機110的動力的HSG 120來對高壓蓄電池140進行充電，則可以滿足在EV模式下行駛和SOC平衡。

圖5是用于描述混合動力車輛的框圖，該混合動力車輛包括根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的裝置。

參考圖5，混合動力車輛100包括加速踏板傳感器(或加速踏板位置傳感器)101、加速度傳感器102、混合動力控制單元(HCU)103、電動機控制單元(MCU)104、發(fā)動機110、混合啟動發(fā)電機(HSG)120、發(fā)動機離合器125、蓄電池140、電動機130(其可以是電動馬達)、變速器(T/M)150，以及車輪(或驅(qū)動輪)190。在本發(fā)明的另一實施例中，混合動力車輛100還可以包括控制發(fā)動機110的操作的發(fā)動機控制單元(ECU)。ECU可以通過網(wǎng)絡(luò)根據(jù)從混合動力控制單元(HCU)103輸出的控制信號來控制發(fā)動機110的工作點(或驅(qū)動點)，并且可以控制發(fā)動機輸出最優(yōu)扭矩。發(fā)動機控制單元(ECU)可以被包括在混合動力控制單元(HCU)103中。

混合動力車輛100可以包括TMED式的動力傳動系，在其中電動機130連接到變速器150。根據(jù)設(shè)置在發(fā)動機110和電動機130之間的發(fā)動機離合器125是否被接合，混合動力車輛100可以提供以下行駛模式，例如EV模式和HEV模式，EV模式是僅使用電動機的動力的電動車輛模式，HEV模式使用發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)力作為主動力并使用電 動機的旋轉(zhuǎn)力作為輔動力。更詳細地，在包括電動機130可以直接連接到變速器150的結(jié)構(gòu)的混合動力車輛100中，可以通過HSG 120的驅(qū)動來增加發(fā)動機的RPM，可以經(jīng)由離合器125接合和解除來執(zhí)行發(fā)動機和電動機之間的動力輸送和動力切斷，可以通過動力傳送系統(tǒng)(其可以包括變速器150)將驅(qū)動力傳送(或傳遞)到車輪190，并且當請求傳送發(fā)動機扭矩時，可以經(jīng)由離合器125的接合將發(fā)動機扭矩被傳送到電動機。

加速踏板傳感器(APS)101可以檢測(或感測)駕駛者對加速踏板的操作，并且可以將與施加到加速踏板的操作力對應(yīng)的信號提供到混合動力控制單元(HCU)103。

加速度傳感器102可以檢測混合動力車輛100的加速度，并且可以包括微機電系統(tǒng)(MEMS)加速度傳感器。

混合動力控制單元(HCU)103可以是最高控制器，并且可以綜合地控制連接到網(wǎng)絡(luò)(例如，作為車輛網(wǎng)絡(luò)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN))的控制器(例如，MCU 104)，并可以控制混合動力車輛100的整個操作。

響應(yīng)于從加速踏板傳感器(APS)101輸出的加速信號，混合動力控制單元(HCU)103可以計算駕駛者請求的動力，可以確定發(fā)動機的啟動，并且可以在發(fā)動機100的啟動控制之前，內(nèi)部生成發(fā)動機啟動命令?；旌蟿恿刂茊卧?HCU)103可以基于加速度傳感器102提供的加速度，確定混合動力車輛100所行駛的道路的坡度(或傾斜度)。道路的坡度可以指示混合動力車輛100的傾斜角。

當確定出存在道路坡度(或坡度值)時，混合動力控制單元(HCU)103可以通過根據(jù)在圖4中發(fā)動機啟動時間330處生成的發(fā)動機啟動命令控制發(fā)動機110啟動，由此控制混合啟動發(fā)電機120操作?；旌蟿恿刂茊卧?HCU)103可以控制混合啟動發(fā)電機120的電力，以對向電動機130供電(或提供直流電)的蓄電池140進行充電，并且可以控制發(fā)動機離合器125，使得向車輪190提供驅(qū)動力的電動機130不與發(fā)動機110接合。結(jié)果，僅電動機130的動力可以通過變速器150傳送到車輪190，如圖3所示。

當確定出不存在道路坡度時，混合動力控制單元(HCU)103可以 基于發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率和電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率，計算(或估計)通過發(fā)動機離合器125與發(fā)動機110結(jié)合(或接合)的電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(例如，圖2中的離合器接合RPM 240)。電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)可以從電動機控制單元(MCU)104輸出。電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)可以等于發(fā)動機110的目標每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率可以由連接到發(fā)動機110的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(未示出)檢測，并且可以被提供到混合動力控制單元(HCU)103提供。

混合動力控制單元(HCU)103可以將存在道路坡度時生成的電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(例如，圖4中的離合器接合RPM 335)設(shè)定為大于不存在道路坡度時生成的電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(例如，圖2中的離合器接合RPM 240)。

混合動力控制單元(HCU)103可以在發(fā)動機根據(jù)發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率達到結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的最小時間(例如，圖2中的發(fā)動機啟動時間235)之前，經(jīng)由HSG 120控制發(fā)動機110啟動(或操作)。即，混合動力控制單元(HCU)103可以在圖2所示的發(fā)動機啟動時間235處將最終發(fā)動機啟動命令施加到發(fā)動機110。在施加了最終發(fā)動機啟動命令之后，發(fā)動機110和電動機130的動力可以通過變速器150傳送到車輪190，如圖1所示。HSG 120可以啟動發(fā)動機，或者可以通過使用發(fā)動機的動力(或輸出)而作為發(fā)電機操作，以對蓄電池140進行充電。HSG 120也可以稱為啟動發(fā)電一體機(ISG)。

響應(yīng)于從加速踏板傳感器(APS)101輸出的加速信號(或加速踏板的操作信號)，電動機控制單元(MCU)104可以控制電動機130具有結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。

電動機控制單元(MCU)104可以計算電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率，并且可以控制電動機130的操作。電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率可以由可連接到電動機130的電動機轉(zhuǎn)速傳感器(未示出)檢測，并且可以被提供到電動機控制單元(MCU)104。

電動機控制單元(MCU)104可以根據(jù)從混合動力控制單元(HCU)103輸出的控制信號，通過網(wǎng)絡(luò)控制驅(qū)動電動機130的輸出扭矩，并且因此可以控制電動機以最大效率操作。電動機控制單元(MCU)104 可以包括被配置為多個功率開關(guān)元件的逆變器。逆變器中所包括的功率開關(guān)元件可以包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、場效應(yīng)晶體管(FET)、金屬氧化物半導(dǎo)體FET(MOSFET)、晶體管或繼電器。電動機控制單元(MCU)104可以被設(shè)置在蓄電池140和電動機130之間。

發(fā)動機110可以包括柴油機、液化天然氣(LNG)發(fā)動機或液化石油氣(LPG)發(fā)動機，并且可以根據(jù)從ECU輸出的控制信號輸出工作點處的扭矩。在HEV模式中，扭矩可以與驅(qū)動電動機130的驅(qū)動力組合。

HSG 120可以根據(jù)從MCU 104輸出的控制信號作為電動機操作以啟動發(fā)動機110，并且可以在維持發(fā)動機110啟動的狀態(tài)下作為發(fā)電機操作以經(jīng)由逆變器將所生成的電力提供給蓄電池140。HSG 120可以通過皮帶連接到發(fā)動機110。

發(fā)動機離合器125可以被設(shè)置(或安裝)在發(fā)動機110和驅(qū)動電動機130之間，并且可以根據(jù)HCU 103的控制來操作，以在發(fā)動機110和電動機130之間切換動力輸送。發(fā)動機離合器125可以根據(jù)HEV模式和EV模式的切換，在發(fā)動機和電動機之間連接或截斷動力。

蓄電池140可以包括多個單元電池。用于向電動機130提供驅(qū)動電壓(例如，350-450V DC)的高電壓可以被存儲在蓄電池140中。

電動機130可以由從MCU 104輸出的三相AC電壓來操作以生成扭矩。在慣性行駛或再生制動期間，電動機130可以作為發(fā)電機操作以向蓄電池140供給電壓(或再生能量)。

變速器150可以包括自動變速器(或多級速度變速器)或無級變速器(CVT)，并且可以根據(jù)變速器控制器(未示出)的控制，通過使用液壓力換檔到期望的齒輪，以操作接合元件和解除元件。變速器150可以將發(fā)動機110和/或電動機130的驅(qū)動力傳送到車輪190，并且可以截斷電動機130(或發(fā)動機110)和車輪190之間的動力輸送。

在本發(fā)明的另一實施例中，HCU 103和MCU 104(或HCU 103、MCU 104和ECU)可以被集成到單個控制器中。在該實施例中，控制器可以執(zhí)行上述HCU 103和MCU 104的操作。用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的裝置可以包括控制器、APS 101和加速度傳 感器102。

例如，控制器可以是由程序操作的一個或多個微處理器，或者可以是包括該微處理器的硬件。程序可以包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法的一系列命令，這將在下面描述。

參考圖1-圖5，用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法描述如下。

用于控制發(fā)動機的啟動時間的方法可以被應(yīng)用到圖5所示的混合動力車輛，并且可以包括圖2和圖4所示的用于控制發(fā)動機的啟動時間的操作。

用于控制發(fā)動機的啟動時間的方法可以包括生成步驟、確定步驟和控制步驟。

參考圖1至圖5，在生成步驟中，響應(yīng)于從APS 101輸出的加速信號，控制器可以在發(fā)動機110的啟動控制之前，內(nèi)部生成發(fā)動機啟動命令。

根據(jù)確定步驟，控制器可以確定混合動力車輛100所行駛的道路的坡度。道路的坡度也可以指示混合動力車輛100的傾斜角?？刂破骺梢酝ㄟ^使用由加速度傳感器102提供的混合動力車輛100的加速度來確定道路的坡度。

根據(jù)控制步驟，當確定出存在道路坡度時，控制器可以通過根據(jù)發(fā)動機啟動命令控制發(fā)動機110啟動，由此控制HSG 120操作?？刂破骺梢钥刂艸SG 120的電力，以對向電動機130提供電力的蓄電池進行充電?？刂破骺梢钥刂瓢l(fā)動機離合器125，使得向車輪190提供驅(qū)動力的電動機不與發(fā)動機110接合。

當確定出不存在道路坡度時，控制器可以基于發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率和電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率，計算(或估計)通過發(fā)動機離合器125與發(fā)動機110結(jié)合的電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)可以等于發(fā)動機110的目標每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。控制器可以確定電動機130的RPM是否處于離合器接合RPM 240與根據(jù)啟動時間和上升斜率改變的發(fā)動機RPM之間。當電動機130的RPM處于離合器接合RPM 240與考慮了啟動時間和上升斜率的發(fā) 動機RPM之間時，控制器可以禁止發(fā)動機啟動。

控制器可以控制發(fā)動機110在發(fā)動機根據(jù)發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的上升斜率達到結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的最小時間235之前啟動(或操作)，如圖2所示。即，控制器可以將最終發(fā)動機啟動命令施加到發(fā)動機110。響應(yīng)于從APS 101輸出的加速信號，控制器可以控制電動機130具有結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。

控制器可以確定電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是否大于電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(其可以是離合器接合RPM)。替換地，控制器可以確定電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是否達到電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。當電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)大于電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)時，或者當電動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或發(fā)動機的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)達到電動機130的結(jié)合每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)時，控制器可以控制通過離合器控制器(未示出)供給到發(fā)動機離合器125的液壓力的量，使得發(fā)動機110可以與電動機130組合。

控制器可以包括控制電動機130的MCU(或電動機控制器)104，并且可以包括控制MCU 104和發(fā)動機110的HCU(或混合動力控制器)104。控制器可以通過HSG 120控制發(fā)動機100啟動。

圖6是曲線圖，其用于描述在圖4中所示的用于在混合動力車輛中控制發(fā)動機的啟動時間的方法的模擬結(jié)果(或測試結(jié)果)。

在圖6中，參考標號405表示電動機130的扭矩，參考標號410表示發(fā)動機110的扭矩，參考標號415表示HSG 120的扭矩。

參考標號425可以表示電動機130的RPM，參考標號430可以表示發(fā)動機110的RPM，參考標號435可以表示APS 101的加速信號值。參考標號440可以表示在上坡道路上的發(fā)動機啟動時間。

如圖6所示，如果電動機的RPM沒有達到離合器可以被接合的離合器接合RPM 420，則本發(fā)明可以借助發(fā)動機的操作生成的動力(或扭矩)，使用HSG 120對高壓蓄電池140進行充電。

在對應(yīng)于圖6的測試條件下，道路坡度可以是16％(或約9.2度)并且APS 101的加速信號值可以是約25％。

如上所述，本發(fā)明可以基于電動機RPM的上升速率啟動發(fā)動機，并且可以在離合器可以被接合的發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下接合離合器。因 此，本發(fā)明可以減小啟動發(fā)動機后的等待時間，以防止不必要的燃料消耗，并且可以通過在離合器可以被接合的發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下接合離合器來優(yōu)化蓄電池的使用。

在本示例性實施例中使用的部件、“～單元”、塊或模塊可以以軟件方式實現(xiàn)，例如在存儲器的預(yù)定區(qū)域中執(zhí)行的任務(wù)、類、子例程、進程、對象、執(zhí)行線程或程序，或者以硬件方式實現(xiàn)，例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)，并且可以以軟件方式和硬件方式的組合實現(xiàn)。部件、“～零件”等可以被嵌入在計算機可讀存儲介質(zhì)中，并且其中一些零件可以分散地分布在多臺計算機中。

如上所述，已經(jīng)在附圖和說明書中公開了示例性實施例。在此，使用了特定術(shù)語，但是它們僅用于描述本發(fā)明的目的，而不用于限定意義或限制在附隨權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，根據(jù)本發(fā)明，各種修改和等同示例性實施例是可能的。因此，本發(fā)明的實際技術(shù)保護范圍必須由附隨權(quán)利要求的精神確定。