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CN109318888A - 混合动力车辆及其驱动模式的控制方法 - Google Patents

混合动力车辆及其驱动模式的控制方法 Download PDF

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CN109318888A
CN109318888A CN201711476445.7A CN201711476445A CN109318888A CN 109318888 A CN109318888 A CN 109318888A CN 201711476445 A CN201711476445 A CN 201711476445A CN 109318888 A CN109318888 A CN 109318888A
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朴俊泳
李载文
次正旻
金成德
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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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，其中考虑到发动机的催化剂预热执行与电池的充电量的改变相关的驱动模式改变，所述方法包括：启动第一模式和第二模式之间的自适应模式改变控制，确定是否预先进行催化剂加热或发动机预热，根据确定的结果设置模式改变基准，并且根据设置的模式改变基准执行自适应模式改变控制。

Description

混合动力车辆及其驱动模式的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0096909号的优先权的权益，其通过引用合并于此正如在本文中完全阐述一样。
技术领域
本公开涉及一种混合动力车辆及其驱动模式的控制方法，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考虑到发动机的催化剂预热，根据电池的充电状态的改变而进行驱动模式改变。
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动力源的车辆，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，这种车辆具有优异的燃料效率和动力性能，并且具有减少排气量的优点，因此近年来已经被积极开发。
根据驱动的动力传动系的类型，HEV可以以两种驱动模式运行。两种驱动模式中的一种是电动车辆(EV)模式，其中仅使用电动机驱动HEV，另一种模式是混合动力电动车辆(HEV)模式，其中HEV通过电动机和发动机两者的运转获得动力。HEV在行驶过程中根据情况在两种模式之间切换。
除了根据上述动力传动系的类型的驱动模式的分类之外，特别地，在插电式混合动力电动车辆(PHEV)的情况中，驱动模式可以基于电池充电状态(SOC)的改变分为电量消耗(CD)模式和电量保持(CS)模式。通常，在CD模式中，PHEV通过使用电池电力操作电动机而不使用发动机动力来驱动，并且在CS模式中，使用发动机动力以防止电池SOC的进一步降低。
一般的PHEV都以CD模式驱动，不论诸如驱动负载的行驶条件、电池是否需要充电、或者至目的地的距离，并且随之由于SOC的消耗，从CD模式改变到CS模式。这将参照图1进行描述。
图1是示出一般的插电式混合动力电动汽车(PHEV)进行模式改变的情况的实例的示意图。
在图1中，两个曲线(即，上和下)的水平轴表示距离，上曲线的垂直轴表示PHEV的电池充电状态(SOC)，下曲线的垂直轴表示驱动负载。
首先，参照图1的下曲线，市区公路、国道和高速公路路段在起点和目的地之间共存，并且存在按照高速公路-国道-市区公路的顺序驱动负载相对地降低的路径。当一般的PHEV沿该路径行驶时，车辆以CD模式开始行驶，而不考虑驱动负载的变化，并且随后，当SOC降低到预定参考以下时，从CD模式改变到CS模式。
然而，CD模式在低速/低负载驱动期间具有相对有利的效率，并且CS模式在高速/高负载驱动期间具有相对有利的效率。因此，如上所述，当仅基于SOC值进行模式改变时，不考虑驱动负载，因此在一些路径上可能会大大地降低效率。
为了克服上述问题，可以考虑自适应CD/CS模式改变方法。自适应CD/CS模式改变方法是一种自动改变CD和CS模式的控制方法，其当车辆行驶比单独使用电动机的情况下作为行驶距离范围的全电动行驶里程(AER：all electric range)更长的距离时，使用作为距下次再充电的距离的再充电距离(DUC:distance until charge)、在EV模式中作为行驶距离范围的剩余燃料可行驶距离(DTE；distance to empty)、行驶条件、导航信息等，实现最佳效率。
例如，当应用自适应CD/CS模式改变方法时，基于行驶条件，当前驱动负载等于或大于预定值时，车辆可以以CS模式驱动，并且当驱动负载低时，车辆可以以CD模式驱动。显而易见的是，当DUC≤DTE时，即使车辆在驱动负载大的区间行驶，车辆也可能通过在CD模式下驱动来消耗SOC，因此可能被引导在DUC内消耗SOC。下面将参照图2描述自适应CD/CS模式改变方法。
图2是示出当应用自适应CD/CS模式改变方法时一般的PHEV进行模式改变的情况的实例的示意图。
在图2中，假设水平轴和垂直轴的含义以及路径结构与图2中的相同。
参照图2，车辆可以以CD模式开始行驶，但是当车辆进入驱动负载超过预设驱动负载的区间(这里指高速公路)时，即使SOC等于或大于预定值，车辆也可能改变到CS模式，并且随后可能在DUC≤DTE的区间再次改变到CD模式，这能够进行有效的驱动。
当车辆开始以CD模式行驶时，车辆不启动发动机而被驱动，直到CD模式被改变到CS模式。因此，在CD模式改变到CS模式的时间点，发动机保持在冷机状态。因此，当立即使用发动机的动力时，由于发动机催化转换器中的低催化剂温度，可能难以满足排气法规。总之，为了满足规定，车辆在进行催化剂加热之后使用发动机，即发动机预热控制，通过该发动机预热控制将催化转换器升高到正常操作温度。这将在下面参照图3描述。
图3是示出模式改变后一般的PHEV进行发动机预热的情况的实例的示意图。参照图3，基于SOC进行模式改变的PHEV在从CD模式改变到CS模式时进行一次预热控制。同样地，将参考值设定为比作为从CD模式改变到CS模式的基准的SOC稍高，并且当SOC达到相应的参考值时进行预热控制。因此，在从CD模式实际改变(改变)到CS模式之前，可以完成预热。
然而，在自适应CD/CS模式改变方法中，由于取决于驱动负载的模式改变可能根据行驶条件重复若干次或更多次，并且由于CS行驶距离根据行驶路径而变化，因此发动机预热可能存在问题。这将在下面参照图4描述。
图4是用于说明将自适应CD/CS模式改变方法应用于一般的PHEV时的问题的示意图。
参照图4，车辆基于驱动负载的增加从CD模式改变到CS模式时，进行发动机预热控制，但是当车辆在CS模式下短时间行驶之后立即再次改变到CD模式时，由于预热所消耗的燃料，燃油效率可能会变差。此外，由于当车辆从CS模式改变到CD模式并且随后再次进入CS模式时，车辆难以了解催化剂温度，所以每当车辆进入CS模式时，一样地进行发动机预热时，即使催化剂温度由于之前的CS模式之后的短CD模式区间而足够高，也可能重复进行发动机预热，这可能浪费燃料。
发明内容
因此，本公开涉及一种混合动力车辆及其驱动模式的控制方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本公开的目的是提供一种混合动力车辆中更有效地控制模式改变的方法以及实施该方法的车辆。
更具体地，本公开的目的是提供一种考虑到发动机预热效率来进行驱动模式改变的方法以及实施该方法的车辆。
本发明的其他优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且对于本领域的普通技术人员而言，通过研究以下部分将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。本发明的目的和其他优点可以通过在说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构而实现并获得。
为了实现这些目的和其他优点，并根据本发明的目的，如在此具体化并广泛描述的，一种混合动力车辆中控制模式改变的方法，包括：通过混合动力控制单元(HCU)启动第一模式和第二模式之间的自适应模式改变控制；通过HCU确定是否预先进行了催化剂加热或发动机预热；通过HCU，根据确定的结果设置模式改变基准；并且通过HCU，根据设置的模式改变基准执行自适应模式改变控制。
根据本公开的另一方面，一种混合动力车辆，包括：发动机；以及混合动力控制单元(HCU)，其配置为当启动第一模式和第二模式之间的自适应模式改变控制时，确定是否预先进行了催化剂加热或发动机预热，并且根据确定的结果设置模式改变基准，从而根据设置的模式改变基准执行自适应模式改变控制。
可以理解的是，上述的一般描述和如下的详细说明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进一步的解释。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解，且构成本说明书的一部分的附图示出本发明的示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。其中：
图1是示出一般的插电式混合动力电动汽车(PHEV)进行模式改变的情况的实例的示意图；
图2是示出当应用自适应CD/CS模式改变方法时一般的PHEV进行模式改变的情况的实例的示意图；
图3是示出模式改变后一般的PHEV进行发动机预热的情况的实例的示意图；
图4是用于说明将自适应CD/CS模式改变方法应用于一般的PHEV时的问题的示意图；
图5是示出可以应用本公开的实施例的混合动力车辆的动力传动系结构的实例的示意图；
图6是示出可以应用本公开的实施例的混合动力车辆的控制系统的实例的框图；
图7是示出根据本公开的实施例的混合动力车辆中驱动负载基准上升的情况的示意图，以及图8是示出驱动负载基准降低的情况的示意图；以及
图9是示出根据本公开的实施例的混合动力车辆中根据是否进行发动机预热而设置可变驱动负载基准的过程的实例的流程图。
具体实施方式
现在将更详细地参考根据本公开的混合动力车辆和用于该混合动力车辆的有效的传动装置控制方法，其示例在附图中示出。关于在以下描述中使用的组成元件，仅仅考虑到在说明书的撰写的容易程度，给出后缀“模块”和“单元”或彼此混合，并且不具有或用作不同的含义。
首先，将参照图5描述可应用本公开的实施例的混合动力车辆的结构。
图5是示出可以应用本公开的实施例的混合动力车辆的动力传动系结构的实例的示意图。
参照图5，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，通常在启动后驾驶者踩下加速器踏板时，首先在发动机离合器130的开放状态下利用电池的电力驱动电动机140，使得电动机140的动力通过变速器150和最终传动(FD：final drive)160移动车轮(即，EV模式)。当随着车辆逐渐加速，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的转速彼此相等时，发动机离合器130最终接合，使得发动机110和电动机140都驱动车辆(即，从EV模式改变到HEV模式)。然后，当满足例如车辆减速的预定发动机关闭条件时，发动机离合器130开放并且发动机110停止(即，从HEV模式改变到EV模式)。同时，车辆通过电动机利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可以在发动机启动时起到启动电动机的作用，并且在发动机启动后或者在发动机关闭期间恢复旋转能量时起到发电机的作用，因此启动发电电动机120也可以称为混合动力启动发电机(HSG)。
在图6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6是示出可以应用本公开的实施例的混合动力车辆的控制系统的实例的框图。
参照图6，在可以应用本公开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以转矩进行控制，并且发动机离合器130可以由离合器控制单元230控制。这里，也将发动机控制单元210称为发动机管理系统(EMS)。此外，变速器150由变速器控制单元250控制。
各个控制单元可以与作为上级控制单元并执行整体模式改变过程的模式改变控制器240(在下文中也称为“混合动力控制单元(HCU)”)连接，并且可以向模式改变控制器240提供驱动模式改变所需的信息，换档后的发动机离合器控制和/或发动机关闭控制所需的信息，或者可以在模式改变控制器240的控制下基于控制信号进行操作。
模式改变控制器240是执行完成下文所述的各种功能的软件的指令的电路。
更具体地，模式改变控制器240基于车辆行驶条件确定是否进行模式改变。在一个实例中，模式改变控制器240确定发动机离合器(EC)130开放的时间点，并且当EC开放时，执行液压控制(在湿式EC的情况下)或者转矩容量控制(在干式EC的情况下)。此外，模式改变控制器240可以确定EC130的状态(例如，锁止、滑移或开放)，并且可以控制发动机110停止燃料喷射的时间点。此外，模式改变控制器240可以控制用于发动机关闭控制的启动发电电动机120的转矩，从而控制发动机恢复旋转能量。此外，模式改变控制器240可以根据稍后描述的本实施例确定是否满足CD-CS模式改变条件，并且可以根据其进行模式改变和从属控制单元的控制所需的总体控制。
不言而喻的是，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，控制单元与控制单元的功能/分类之间的上述关系是示例性的，因此不限于这些术语。例如，模式改变控制器240可以通过允许除模式改变控制器240之外的其他控制单元中的任何一个提供相应的功能或者两个或更多的其他控制单元可以分配和提供相应的功能来实现。
此外，已经基于图5和图6中的并联型混合动力传动系描述了各个部件。但是只要混合动力传动系能够在CD模式和CS模式之间进行改变，本公开的实施例就不限于该类型。
在下文中，将基于上述车辆结构描述根据本公开的实施例的更有效地控制模式改变的方法。
如上所述，在一般的自适应CD/CS模式改变方法中，可能发生低效的控制，以致在由于行驶条件而频繁在CD模式和CS模式之间发生改变的情况下，每当车辆进入车辆使用发动机的CS模式时都执行发动机预热。为了防止这种情况，本实施例提出根据是否进行催化剂加热/发动机预热来可变地设置作为车辆中的模式改变的条件的驱动负载基准。这里，驱动负载可以估计为车辆速度、请求转矩、道路水平等的组合，但是这些仅仅是示例性的，并且本实施例不限于估算驱动负载的方法。
下面将参照图7和图8描述根据本实施例的改变驱动负载基准的情况。图7是示出根据本公开的实施例的混合动力车辆中驱动负载基准上升的情况的示意图，以及图8是示出驱动负载基准降低的情况的示意图。
首先，参照图7，当不进行催化剂加热/发动机预热时，驱动负载基准上升以防止响应于暂时的驱动负载而灵敏地发生催化剂加热/发动机预热。
此外，参照图8，当预先进行催化剂加热/发动机预热时，驱动负载基准降低，从而最大限度地保持预热状态。因此，由于发动机启动时间增加，能够减少对额外预热的需要。
在以上描述中，根据是否进行催化剂加热/发动机预热，以可变的方式设置驱动负载基准。根据另一实施例，驱动负载基准可以保持不变，并且可以设置从满足驱动负载基准的时间到发生实际模式改变的时间的延迟，使得延迟的长度可以根据是否进行催化剂加热/发动机预热而以可变的方式进行改变。换言之，在延迟之后还满足驱动负载基准时，可以进行模式改变，并且当不进行发动机预热时，可以增加延迟，而当进行发动机预热时可以减小延迟，这样就能具有与可变地设置驱动负载基准相同的效果。
显而易见的是，这两种方法可以彼此结合。
图9是示出根据本公开的实施例的混合动力车辆中根据是否进行发动机预热而设置可变驱动负载基准的过程的实例的流程图。
参照图9，首先，当设定为应用自适应CD/CS模式改变控制时(S910)，可以确定是否预先进行了催化剂加热/发动机预热(S920)。当预先进行催化剂加热/发动机预热时，可以降低作为模式改变基准的驱动负载基准，或者可以减少模式改变延迟(S930B)，否则，可以提高驱动负载基准，或者可以增加模式改变延迟(S930A)。
当驱动负载基准或延迟经由上述过程而改变时，可以基于改变的参考/延迟来执行自适应CD/CS模式改变控制(S940)。
在上述过程中，可以基于从发动机运转一段给定时间后的发动机关闭时间点是否经过了预定时间来确定是否预先进行了催化剂加热(S920)，或者可以使用废气催化转换器中的催化剂温度来确定是否预先进行了催化剂加热。当设置有温度传感器时，催化剂温度可以使用传感器值，或者当未设置温度传感器时，可以使用冷却水的温度、车辆速度、或者从发动机停止后经过的时间中的至少一个来确定。
此外，可以以预定周期执行步骤S920。当然，当重复执行步骤S920时，可以执行步骤S930A和S930B，以便当是否进行了催化剂加热/发动机预热的结果与之前的结果相同时保持模式改变基准/模式改变延迟不变。
上述发明可以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存储有可由计算机系统读取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、光学数据存储系统等。
从以上描述显而易见的是，根据具有上述配置的本公开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。
特别地，由于执行控制以根据是否进行预热来调节模式改变基准，所以能够防止不必要的发动机预热，并且因此提高燃料效率。
本领域的技术人员将会理解的是，本发明可以实现的效果不限于上文已经特别描述的内容，并且从以上详细说明结合附图，将更清楚地理解本发明的其它优点。
对于本领域的技术人员显而易见的是，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，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等效物的范围内的本发明的修改和变化。

Claims (19)

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：
通过混合动力控制单元启动第一模式和第二模式之间的自适应模式改变控制；
通过所述混合动力控制单元确定是否预先进行了催化剂加热或发动机预热；
通过所述混合动力控制单元，根据确定的结果设置模式改变基准；以及
通过所述混合动力控制单元，根据设置的所述模式改变基准执行所述自适应模式改变控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中设置的所述模式改变基准包括以下中的至少一个：作为与当前驱动负载进行比较的对象的驱动负载基准、或者模式改变延迟。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述当前驱动负载通过车辆速度、请求转矩或道路水平中的至少一个来确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使用废气催化转换器中的催化剂温度确定是否预先进行了所述催化剂加热或所述发动机预热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使用冷却水温度、车辆速度或从发动机停止后经过的时间中的至少一个来确定所述催化剂温度。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述设置包括：当确定的结果为预先进行了所述催化剂加热或所述发动机预热时，降低所述驱动负载基准或所述模式改变延迟中的至少一个。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述设置包括：当确定的结果为未预先进行所述催化剂加热或所述发动机预热时，增加所述驱动负载基准或所述模式改变延迟中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中以预定周期重复地进行所述确定，并且当重复执行的结果与先前执行的结果相同时，进行所述设置以便保持设置的所述模式改变基准。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一模式包括电量消耗模式，并且所述第二模式包括电量保持模式。
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权利要求1所述的混合动力车辆中的模式改变控制方法的程序。
11.一种混合动力车辆，包括：
发动机；以及
混合动力控制单元，其配置为当启动第一模式和第二模式之间的自适应模式改变控制时，确定是否预先进行了催化剂加热或发动机预热，并且根据确定的结果设置模式改变基准，从而根据设置的所述模式改变基准执行所述自适应模式改变控制。
12.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中设置的所述模式改变基准包括以下中的至少一个：作为与当前驾驶负载进行比较的对象的驱动负载基准、或者模式改变延迟。
13.根据权利要求12所述的混合动力车辆，其中所述当前驱动负载通过车辆速度、请求转矩或道路水平中的至少一个来确定。
14.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中使用废气催化转换器中的催化剂温度确定是否预先进行了所述催化剂加热或所述发动机预热。
15.根据权利要求14所述的混合动力车辆，其中使用冷却水温度、车辆速度或从发动机停止后经过的时间中的至少一个来确定所述催化剂温度。
16.根据权利要求12所述的混合动力车辆，其中当确定的结果为预先进行了所述催化剂加热或所述发动机预热时，所述混合动力控制单元减少所述驱动负载基准或所述模式改变延迟中的至少一个。
17.根据权利要求12所述的混合动力车辆，其中当确定的结果为未预先进行所述催化剂加热或所述发动机预热时，所述混合动力控制单元增加所述驱动负载基准或所述模式改变延迟中的至少一个。
18.根据权利要求11所述的混合动力车辆，其中所述混合动力控制单元以预定周期重复地进行是否预先进行了所述催化剂加热或所述发动机预热的确定，并且当重复执行的结果与先前执行的结果相同时，所述混合动力控制单元保持设置的所述模式改变基准。
19.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量消耗模式，并且所述第二模式包括电量保持模式。
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