混合動力電動車輛控制器及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于混合動力電動車輛的控制器。特別地，本發(fā)明的實施例涉及用于能夠以并聯(lián)模式操作的混合動力電動車輛的控制器。
【背景技術】
[0002]已知提供了一種混合動力電動車輛，該混合動力電動車輛具有能夠操作來提供驅(qū)動扭矩以驅(qū)動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機以及能夠操作來在車輛以電動車輛(EV)模式操作時提供驅(qū)動扭矩的電力推進馬達。車輛控制系統(tǒng)確定何時啟動內(nèi)燃發(fā)動機或關停內(nèi)燃發(fā)動機，并且確定何時斷開或閉合發(fā)動機與變速器之間的離合器K0。在一些車輛中，電力推進馬達集成在變速器中。
[0003]還已知提供了一種作為用于在需要發(fā)動機起動時用曲柄轉(zhuǎn)動發(fā)動機的起動機的電機。已知的起動機包括集成有帶的起動機/發(fā)電機。這種裝置能夠操作為由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機以及起動機。在一些實施例中，除了包括用于起動發(fā)動機的起動機之外，車輛還可以包括集成有帶的起動發(fā)電機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]可以參照所附權利要求來理解本發(fā)明的實施例。
[0005]本發(fā)明的各方面提供了一種控制系統(tǒng)、一種車輛以及一種方法。
[0006]在本發(fā)明要求保護的一方面中，提供了一種用于混合動力電動車輛的控制器，所述混合動力電動車輛具有發(fā)動機、由能量存儲裝置供給動力的電力推進裝置以及能夠操作來由所述發(fā)動機驅(qū)動以對所述能量存儲裝置進行再充電的發(fā)電機裝置，所述控制器能夠操作來:
[0007]接收指示需要的混合驅(qū)動模式的信號；
[0008]接收指示所述能量存儲裝置的電荷狀態(tài)的信號；
[0009]確定多個動力系操作模式中的哪個動力系操作模式適合于給定時刻的車輛操作，所述動力系操作模式包括發(fā)動機充電模式和電動車輛(EV)模式，在所述發(fā)動機充電模式下，所述發(fā)動機驅(qū)動所述發(fā)電機裝置對所述能量存儲裝置進行再充電，在所述電動車輛模式下，所述發(fā)動機被關停并且所述電力推進裝置能夠操作來產(chǎn)生驅(qū)動扭矩以驅(qū)動所述車輛；以及
[0010]使所述動力系采取適合的動力系操作模式和需要的混合驅(qū)動模式，
[0011]其中，所述控制器能夠操作來至少部分地取決于指示所述能量存儲裝置的瞬時電荷狀態(tài)的信號以及電荷狀態(tài)的參考值來確定所述多個動力系操作模式中的哪個動力系操作模式適合于車輛操作，所述控制器能夠操作來取決于指示需要的混合驅(qū)動模式的信號來將所述電荷狀態(tài)的參考值設定成多個不同的相應值中的一個值。
[0012]本發(fā)明的實施例具有下述優(yōu)點:可以通過取決于所選擇的混合驅(qū)動模式對電荷狀態(tài)的參考值進行調(diào)整來及時地影響給定時刻的動力系的操作模式。因此，在一些實施例中，該控制器可以被配置成在選擇了特定驅(qū)動模式時偏好動力系以EV模式進行操作。因此，如果與發(fā)動機被起動的模式相比用戶更希望享受EV模式下的車輛操作，則用戶可以選擇對應的混合驅(qū)動模式。
[0013]要理解的是，瞬時電荷狀態(tài)的參考要理解成意為能量存儲裝置的主要的電荷狀態(tài)或當前的電荷狀態(tài)。在一些實施例中，瞬時電荷狀態(tài)可以是能量存儲裝置的電荷狀態(tài)的最近可利用的測量值。
[0014]發(fā)動機可以是內(nèi)燃發(fā)動機。發(fā)動機可以是燃汽油或燃柴油的發(fā)動機。也可以使用其他配置。
[0015]控制器可以操作來至少部分地取決于指示瞬時電荷狀態(tài)的信號與所述電荷狀態(tài)的參考值的偏差來確定適合的動力系操作模式。
[0016]要理解的是，在一些實施例中，控制器可以被設置成在動力系處于發(fā)動機充電模式時促使將能量存儲裝置充電至較高的電荷狀態(tài)，從而偏好在發(fā)動機被關停時動力系以EV模式操作達較長的時段。
[0017]控制器可以操作來根據(jù)針對每個動力系操作模式的成本函數(shù)的值來及時地確定在給定時刻所述動力系操作模式中的哪個動力系操作模式是適合的，所述成本函數(shù)的值至少部分地通過參考指示瞬時電荷狀態(tài)的信號和相應的動力系操作模式的電荷狀態(tài)的參考值來確定。
[0018]可選地，每個動力系模式的成本函數(shù)的值還至少部分地取決于選自所述車輛的燃料消耗速率、所述車輛的氣體排放速率以及由所述車輛產(chǎn)生的噪聲的量中的至少一個來確定。
[0019]該控制器被配置成根據(jù)反饋斯塔克爾伯格平衡控制優(yōu)化方法論來確定需要的動力系操作模式。
[0020]這樣的方法論是已知的，以及可以例如通過參考英國專利申請GB1115248.5來理解。
[0021]在一些實施例中，成本函數(shù)至少部分地響應于車輛的燃料消耗速率、車輛的氣體排放速率和/或能量存儲裝置的電荷狀態(tài)與參考值的偏差。
[0022]控制器可以被設置成從用戶接收指示需要的混合驅(qū)動模式的信號。
[0023]也就是說，用戶可以輸入指示需要的混合驅(qū)動模式的信號。
[0024]可選地，混合驅(qū)動模式包括偏好EV模式下的延長操作的第一驅(qū)動模式以及偏好降低燃料消耗的第二驅(qū)動模式，其中，在所述第一驅(qū)動模式下的電荷狀態(tài)的參考值高于在所述第二驅(qū)動模式下的電荷狀態(tài)的參考值。
[0025]第一模式可以對應于可選擇的電動車輛(SEV)模式。第二模式可以對應于通用混合動力電動車輛(HEV)驅(qū)動模式或默認混合動力電動車輛驅(qū)動模式。在實施例中，可以利用和/或使用其他模式。
[0026]有利地，當動力系處于EV動力系模式時，該控制器可以操作來使動力系至少部分地取決于駕駛員扭矩需求來采取發(fā)動機充電動力系模式。如果車輛處于第一模式并且動力系處于EV動力系模式，則該控制器可以被設置成使動力系僅在駕駛員扭矩需求高于閾值時從EV模式切換至發(fā)動機充電動力系模式，車輛以第一模式操作時的駕駛員扭矩需求高于車輛以第二模式操作時的駕駛員扭矩需求。
[0027]有利地，當動力系處于發(fā)動機充電操作模式時，控制器可以被配置成:與所述車輛處于所述第二操作模式時相比，當所述車輛處于所述第一操作模式時，使所述發(fā)電機裝置向所述發(fā)動機施加更大的充電負荷。
[0028]該特征具有下述優(yōu)點:因為在第一模式下更積極地對能量存儲裝置進行充電，則電荷狀態(tài)更快地增加，使車輛在EV動力系操作模式下行駛更長量的時間。
[0029]可選地，當動力系處于EV操作模式時，該控制器能夠操作來使所述發(fā)動機在車輛速度超過指定值時起動，與所述車輛以所述第二模式操作時相比，當所述車輛以所述第一模式操作時所述指定值更高。
[0030]針對發(fā)動機起動的指定車輛速度可以與坡度有關。也就是說，與車輛在平坦地形上行駛或上坡時相比，當車輛下坡時該閾值可以更高。該速度可以隨著下坡坡度陡峭程度增加而增加。
[0031]可以在并聯(lián)混合動力車輛的情況下起動發(fā)動機以提供驅(qū)動扭矩，或者使得在并聯(lián)混合動力電動車輛或串聯(lián)混合動力電動車輛的情況下動力系可以采取發(fā)動機充電模式。
[0032]可選地，當所述控制器使所述車輛以所述第一模式操作或以所述第二模式操作時，所述控制器使所述發(fā)動機至少部分地取決于按下加速器踏板的量來起動。
[0033]如果沒有按下加速器踏板，或者按下加速器踏板的量小于閾值量，則該控制器可以使動力系保持在EV模式。因此，如果由于慣性下坡運動而使車輛速度增加到高于起動閾值，則車輛可以保持在EV模式。
[0034]可選地，僅當所述車輛以所述第一混合操作模式操作或當車輛初始化時，允許所述能量存儲裝置的電荷狀態(tài)從指定絕對最小電荷狀態(tài)至大于所述指定絕對最小電荷狀態(tài)的指定軟最小值中取值。
[0035]從所述指定絕對最小電荷狀態(tài)至所述指定軟最小值的間隔的大小近似為從所述指定絕對最小電荷狀態(tài)至指定絕對最大電荷狀態(tài)的間隔的大小的10 %。
[0036]該特征具有下述優(yōu)點:當駕駛員選擇第一模式時，動力系更可能以EV模式來操作，因為低于軟最小值(即，所謂“保留”間隔)的電荷狀態(tài)的間隔值正?？晒┦褂?。保留間隔可以在車輛初始化時自動地使用，從而提供車輛平滑地從靜止的駛離。當車輛已經(jīng)操作在保留間隔中時，該控制器可以在電荷狀態(tài)值增加到超過指定軟最小值時隨后禁止車輛在所述保留間隔中來操作。這在某種程度上幫助確保駕駛員不經(jīng)歷在發(fā)動機啟動時延長的時段和/或在車輛不再以第一模式操作時向發(fā)動機施加更大的充電負荷的時段。
[0037]該控制器可以操作來使除了所述電力推進裝置之外所述發(fā)動機還以可驅(qū)動的方式聯(lián)接至所述車輛的一個或更多個輪。
[0038]因此，該控制器可以適于控制并聯(lián)混合動力車輛。
[0039]該控制器可以操作來使所述發(fā)動機在所述動力系以所述發(fā)動機充電模式操作時傳遞驅(qū)動扭矩。
[0040]該控制器可以操作來使所述動力系以下述并聯(lián)增強模式操作，在所述并聯(lián)增強模式下，除了所述電力推進裝置之外所述發(fā)動機還傳遞驅(qū)動扭矩。
[0041]本發(fā)明要求保護的另一方面，提供了一種混合動力電動車輛動力系，所述混合動力電動車輛動力系包括根據(jù)前述方面所述的控制器。
[0042]可選地，所述發(fā)電機裝置和所述電力推進裝置均由電機提供。
[0043]該控制器可以操作來使所述電機操作為推進馬達或操作為發(fā)電機。
[0044]發(fā)電機裝置可以包括發(fā)電機和電力推進裝置，電力推進裝置可以包括推進馬達。
[0045]本發(fā)明的又一方面提供了一種混合動力電動車輛，該混合動力電動車輛包括根據(jù)前述