專利名稱：用于提高插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的取決于路徑的控制。
背景技術(shù)：
插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)包括用于傳送動(dòng)力以推進(jìn)車輛的兩個(gè)動(dòng)力源。典型地，第一動(dòng)力源為消耗燃料以輸送動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，第二動(dòng)力源為使用所存儲(chǔ)的電能以輸送動(dòng)力的電池。電池可通過由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車載發(fā)電機(jī)和/或外部電力源(例如，公用電網(wǎng))而進(jìn)行再充電。由于電網(wǎng)所供應(yīng)的電能的成本相對(duì)較低，許多消費(fèi)者期望只要有可能就使PHEV使用電能以使燃料的使用最小化。這樣，PHEV可具有兩個(gè)基本的運(yùn)行模式:電量消耗(CD)模式和電量保持(CS)模式。在CD模式中，如相關(guān)的電池荷電狀態(tài)(SOC)中所反映的，電池中的電能被用于推進(jìn)車輛并消耗所存儲(chǔ)的電能。當(dāng)需要滿足駕駛員的需求時(shí)，車輛系統(tǒng)控制器等控制車輛以使由電池輸送的動(dòng)力優(yōu)先，而發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力用于補(bǔ)充電池的動(dòng)力。一旦電池SOC下降到預(yù)定的荷電水平，車輛便以CS模式被驅(qū)動(dòng)，并主要由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。⑶模式包括電動(dòng)車輛(EV)模式(例如,全電動(dòng)模式)、混合模式和發(fā)動(dòng)機(jī)模式。在EV模式中，不使用燃料能而僅使用電能推進(jìn)PHEV。如本公開所提到的，典型的PHEV被設(shè)計(jì)成在有限的EV運(yùn)行模式(例如，25KW)。如果駕駛員需求比車輛的EV系統(tǒng)所能輸送的能量(例如，25KW)更多的能量(例如30KW)，那么進(jìn)行控制以轉(zhuǎn)換成混合模式并啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以滿足駕駛員所需求的能量。然而，典型的PHEV的發(fā)動(dòng)機(jī)被校準(zhǔn)成在其最高效率(例如，20KW)附近運(yùn)轉(zhuǎn)，這通常產(chǎn)生比補(bǔ)充電池能量并滿足駕駛員需求所需要的能量(例如，在該示例中，30KW-25KW = 5KW)更多的能量。結(jié)果，在這期間車輛不僅僅消耗燃料，還消耗比滿足駕駛員需求的能量所需要的燃料(即，5kW/η，其中，η =燃燒效率)更多的燃料(例如，20KW/n，其中，η =燃燒效率)，而過量的發(fā)動(dòng)機(jī)能量用于對(duì)電池再充電。PHEV的⑶行駛里程是車輛在切換到CS模式前以⑶模式能夠行駛的距離。給定時(shí)間內(nèi)的CD行駛里程依賴于當(dāng)前的電池S0C。當(dāng)駕駛員想要行駛的距離小于車輛的CD行駛里程時(shí)，駕駛員通常不關(guān)心燃料效率(形式為:產(chǎn)生每單位能量所消耗的燃料)。然而，當(dāng)將要行駛的距離小于車輛的CD行駛里程時(shí)，駕駛員一般更關(guān)心燃料經(jīng)濟(jì)性(例如，英里/加侖)。在燃料消耗上的任何相對(duì)小的增大都能顯著降低燃料經(jīng)濟(jì)性(諸如從500英里/加侖到60英里/加侖)，從而讓駕駛員失望。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于控制充電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)以提高車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PHEV包括用于輸送動(dòng)力以推進(jìn)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和電池。所述發(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃料，且所述電池存儲(chǔ)電能并利用所述電能。所述電池可通過電網(wǎng)再充電。在充電事件之間控制PHEV以盡可能地使用電能而不是燃料能。為此，在所述電池所存儲(chǔ)的電能的量比預(yù)定最小的電能量大時(shí)，以電量消耗(CD)模式驅(qū)動(dòng)PHEV。在CD模式中，優(yōu)先使用電能推進(jìn)車輛。一旦所述電池被消耗至最小存儲(chǔ)電能量時(shí)，以電量保持(CS)模式驅(qū)動(dòng)PHEV直到下一個(gè)充電事件，而所述車輛主要由發(fā)動(dòng)機(jī)使用燃料進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因?yàn)橛糜陔姵氐碾娋W(wǎng)的電力的成本低于用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的成本，所以期望得到關(guān)于PHEV的最大的燃料經(jīng)濟(jì)性。通過主要使用電能來推進(jìn)車輛，降低燃料的消耗，因而提高燃料經(jīng)濟(jì)性。如果在行程期間啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之前完全地消耗所述電池(例如，電池SOC消耗至預(yù)定的最小電量保持水平)，那么對(duì)于給定行程燃料經(jīng)濟(jì)性能最大化。相應(yīng)地，本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于控制PHEV以使車輛的燃料消耗最小化，從而提高車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性，即使這可能不能使燃料效率最大化(燃料經(jīng)濟(jì)性與燃料效率最大化相比較)。本發(fā)明的特定實(shí)施例是為了控制PHEV以無論車輛要被驅(qū)動(dòng)多遠(yuǎn)也使燃料消耗最小化。本發(fā)明的某些實(shí)施例是為了在車輛將要行駛的距離小于車輛的CD行駛里程時(shí)控制PHEV以使燃料消耗最小化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制策略在車輛行程期間是可適用的，而當(dāng)由PHEV驅(qū)動(dòng)的行程(例如，到達(dá)目的地的距離(D2D))的距離小于車輛的CD行駛里程時(shí)，某些控制策略是可適用的。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種方法，所述方法包括從車輛(例如PHEV)的電池供應(yīng)能量。所述方法還包括當(dāng)所需求的能量超過所述電池能夠輸送的能量時(shí)使車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)低于最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，以使所述發(fā)動(dòng)機(jī)僅供應(yīng)所需求的能量和所述電池能傳送的能量之間相差的
倉(cāng)tfi。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種方法，所述方法包括于給定時(shí)間使車輛(例如具有均構(gòu)造成供應(yīng)能量以推進(jìn)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的PHEV)運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式和燃料效率模式中的一種模式。所述燃料經(jīng)濟(jì)模式包括從所述電池供應(yīng)能量，以及當(dāng)所需求的能量超過所述電池能夠輸送的能量時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)低于最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)以使發(fā)動(dòng)機(jī)僅供應(yīng)所需求的能量和所述電池能夠輸送的能量之間相差的能量。當(dāng)所述電池自己具有足夠的能量以將車輛推進(jìn)車輛將要行駛的距離時(shí)，運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，以在所需求的能量超過電池能夠輸送的能量時(shí)提供相差的能量。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有構(gòu)造成執(zhí)行上述方法的操作的控制器。所述車輛為插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛。對(duì)具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的車輛，在給定時(shí)間運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式和燃料效率模式中的一種模式，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電池均被構(gòu)造為提供推動(dòng)車輛的動(dòng)力；其中，所述燃料經(jīng)濟(jì)模式包括從所述電池供應(yīng)能量，以及當(dāng)所需求的能量超過所述電池能輸送的能量時(shí)，使所述發(fā)動(dòng)機(jī)低于其最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)以從所述發(fā)動(dòng)機(jī)僅供應(yīng)所需求的能量和所述電池能夠傳送的能量之間相差的能量。所述方法還可包括:獲得車輛所要行駛的距離；不使用燃料經(jīng)濟(jì)模式，除非車輛的電量消耗行駛里程超過所要行駛的距離，其中，電量消耗行駛里程為車輛能由電池自身的電能驅(qū)動(dòng)的距離。所述方法還可包括:從車輛的駕駛員和車輛的導(dǎo)航系統(tǒng)中的至少一個(gè)獲得將要行駛的距離。所述方法還可包括:從車輛的駕駛員接收運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式的請(qǐng)求；直到駕駛員接收到所述請(qǐng)求之前不運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式。所述燃料經(jīng)濟(jì)模式還包括當(dāng)所需求的能量小于所述電池能傳送的能量時(shí)從所述電池供應(yīng)所需求的能量。在所述電池自身具有足夠的電能以推進(jìn)車輛行駛車輛將要行駛的距離時(shí)運(yùn)行所述燃料經(jīng)濟(jì)模式。本發(fā)明的其他實(shí)施例提供了一種具有被配置為執(zhí)行上述方法的操作的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:控制器，被構(gòu)造成使具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的車輛在給定時(shí)間運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式和燃料效率模式中的一種模式，所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述電池均構(gòu)造成供應(yīng)推進(jìn)車輛的動(dòng)力；其中，在所述燃料經(jīng)濟(jì)模式中，所述控制器被配置成控制所述電池以供應(yīng)能量，并當(dāng)所需求的能量超過所述電池能輸送的能量時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)低于其最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)以僅從發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)所需求的能量和所述電池能輸送的能量之間相差的能量。所述控制器可被進(jìn)一步構(gòu)造成獲得車輛將要行駛的距離；其中，所述控制器還構(gòu)造成在車輛的電量消耗行駛里程超過將要行駛的距離時(shí)不運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式，其中，電量消耗行駛里程是所述車輛能通過所述電池自身的電能被驅(qū)動(dòng)的距離。在所述電池自身沒有足夠的電能以將車輛推進(jìn)車輛將要行駛的距離時(shí)，所述控制器不運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式。所述車輛為插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛。


圖1示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性代表；圖2是示出了圖1中所示的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的能量流的框圖；圖3是示出了描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于提高PHEV的燃料經(jīng)濟(jì)性的方法的操作步驟的流程圖；以及圖4示出了帶有制動(dòng)燃料消耗率的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩-速度圖，用于描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于提高PHEV的燃料經(jīng)濟(jì)性的方法的操作的多個(gè)方面。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例公開于此；然而，將理解的是，公開的實(shí)施例僅是本發(fā)明的示例，所述示例可以以各種可選的形式實(shí)現(xiàn)。附圖沒有必要按照比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，公開于此的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)將不解釋為限定，而僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以多種方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性代表。所述動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)連接的兩個(gè)動(dòng)力源:(1)通過行星齒輪20連接在一起的發(fā)動(dòng)機(jī)16和發(fā)電機(jī)50 ；⑵包括電池12、電動(dòng)馬達(dá)46和發(fā)電機(jī)50的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電池12是用于馬達(dá)46和發(fā)電機(jī)50的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。電池12可通過存在于車輛外部的電源(例如，外部電網(wǎng))再充電。在充電事件過程中，電池12通過連接到電網(wǎng)的充電端口 76從電網(wǎng)接收AC電能。車載充電器78從充電端口 76接收AC電能。充電器78是將所接收的AC電能轉(zhuǎn)換成適于對(duì)電池12充電的DC電能的AC/AD轉(zhuǎn)換器。在再充電操作(例如，充電事件)過程中，充電器78向電池12供應(yīng)DC電能以對(duì)電池12充電。車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 10被構(gòu)造成將控制信號(hào)發(fā)送至電池12、發(fā)動(dòng)機(jī)16、馬達(dá)46和發(fā)電機(jī)50中的一個(gè)或更多個(gè)以及從電池12、發(fā)動(dòng)機(jī)16、馬達(dá)46和發(fā)電機(jī)50中的一個(gè)或更多個(gè)接收感測(cè)反饋信息，以便向用于推進(jìn)車輛的車輛牽引輪40提供動(dòng)力?？刂破?0控制用于提供動(dòng)力以推進(jìn)車輛的電池12和發(fā)動(dòng)機(jī)16之間的動(dòng)力源的比例，從而控制電池12的荷電狀態(tài)(SOC)。變速器14包括行星齒輪20,行星齒輪20包括環(huán)形齒輪22、中心齒輪24和齒輪架總成26。環(huán)形齒輪22將扭矩分配至包括嚙合齒輪元件28、30、32、34和36的多級(jí)變速齒輪。變速器14的扭矩輸出軸38通過差速器及車橋機(jī)構(gòu)42可驅(qū)動(dòng)地連接至車輪40。齒輪30、32和34安裝在副軸31上，而齒輪32與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的齒輪44嚙合。馬達(dá)46驅(qū)動(dòng)齒輪44。齒輪44作為副軸31的扭矩輸入。發(fā)動(dòng)機(jī)16通過輸入軸18將扭矩分配至變速器14。電池12通過電力傳輸路徑48將電能傳送至馬達(dá)46。如52處所示，發(fā)電機(jī)50電連接至電池12和馬達(dá)46。在發(fā)動(dòng)機(jī)16關(guān)閉電池12作為唯一的動(dòng)力源時(shí)，通過單向耦合器(例如，單向離合器(OWC))制動(dòng)輸入軸18和齒輪架總成26。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)16啟動(dòng)且動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)處于并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器55錨固發(fā)電機(jī)50的轉(zhuǎn)子和作為反作用元件的中心齒輪24。控制器10從檔位選擇器63 (被分配至變速器控制模塊67)接收信號(hào)PRND (泊車、倒車、空擋、行駛檔)和期望的車輪扭矩、期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)制動(dòng)命令，如71處所示。電池開關(guān)73在車輛“啟動(dòng)鍵”啟動(dòng)后關(guān)閉?？刂破?0將期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩請(qǐng)求發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)16，如69處所示，這依賴于加速踏板位置傳感器(APPS)輸出65。制動(dòng)踏板位置傳感器(BPPS)將車輪制動(dòng)信號(hào)分配至控制器10，如61處所示。制動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(未示出)可基于來自BPPS的信息 將再生制動(dòng)命令發(fā)送至控制器10。TCM 67將發(fā)電機(jī)制動(dòng)控制信號(hào)發(fā)送至發(fā)電機(jī)制動(dòng)器55。TCM 67也將發(fā)電機(jī)控制信號(hào)分配至發(fā)電機(jī)50?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了圖1中的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的各種組件之間的動(dòng)力流動(dòng)路徑的框圖。在駕駛員的控制下，使用發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門將燃料輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)16。發(fā)動(dòng)機(jī)16將發(fā)動(dòng)機(jī)功率，其中，\是發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)傳送至行星齒輪20。行星齒輪20將功率(其中，^是環(huán)形齒輪扭矩，是環(huán)形齒輪轉(zhuǎn)速)傳送至副軸31。輸出軸38將功率(Ptjut = τ scos，其中，τ s和cos分別是輸出軸38的扭矩和轉(zhuǎn)速)輸出至車輪40。發(fā)電機(jī)50能將功率傳送至行星齒輪20或者由行星齒輪20驅(qū)動(dòng)。相似地，在馬達(dá)46和副軸31之間的功率分配能以任一方向進(jìn)行分配。來自電池12的驅(qū)動(dòng)功率或傳送至電池12的充電功率由雙向箭頭48表示。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率(τεω)能分成機(jī)械功率流動(dòng)路徑(J和電功率流動(dòng)路徑(TgOg至τηιωηι，其中，Tg是發(fā)電機(jī)扭矩，<^8是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，、是馬達(dá)扭矩，COffl是馬達(dá)轉(zhuǎn)速)。在這種稱為運(yùn)轉(zhuǎn)的正向分流模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)16將動(dòng)力傳送至行星齒輪20，該行星齒輪20將功率(傳送至副軸31，副軸31驅(qū)動(dòng)車輪40。行星齒輪功率(τ gcog)的一部分分配至向電池12傳送充電功率的發(fā)電機(jī)50。電池12驅(qū)動(dòng)將功率(τπωπ)分配至副軸31的馬達(dá)46。如果發(fā)電機(jī)制動(dòng)器55動(dòng)作，則建立了并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在并聯(lián)運(yùn)行構(gòu)造中，發(fā)動(dòng)機(jī)16開啟且發(fā)電機(jī)50被制動(dòng)。在動(dòng)力從發(fā)送機(jī)16傳送至行星齒輪20然后傳送給副軸31的同時(shí)，電池12驅(qū)動(dòng)馬達(dá)46，所述馬達(dá)46將動(dòng)力傳送至副軸31。在第二動(dòng)力源(描述為包括電池12、馬達(dá)46和發(fā)電機(jī)50)運(yùn)行期間，馬達(dá)46從電池12獲得動(dòng)力并獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)16向動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立地提供推進(jìn)力。如所描述的，PHEV具有用于將驅(qū)動(dòng)力傳送至車輪40的兩個(gè)動(dòng)力源。第一動(dòng)力源包括發(fā)動(dòng)機(jī)16，第二動(dòng)力源包括電池12。發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12能同時(shí)或單獨(dú)地提供牽引力。控制器10控制電能和燃料能的比例以滿足推進(jìn)需求，從而相應(yīng)地控制發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，控制器10以提高PHEV的燃料經(jīng)濟(jì)性的方式控制發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12。具體地說，控制器10對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行策略進(jìn)行修改以使PHEV的燃料經(jīng)濟(jì)性最大化。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，當(dāng)車輛將要行駛的距離(例如，到目的地的距離(D2D))比車輛的⑶行駛里程小時(shí)，控制器10控制發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12以提高PHEV的燃料經(jīng)濟(jì)性。這樣，在這些后面的實(shí)施例中，控制器10獲知并比較D2D和⑶行駛里程。當(dāng)D2D小于⑶行駛里程時(shí)，控制器10相應(yīng)地修改發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行策略。控制器10可通過(例如)駕駛員輸入D2D值或通過接收由PHEV的導(dǎo)航系統(tǒng)提供的相關(guān)的數(shù)據(jù)在行程開始前得知D2D?？刂破?0可基于電池12的SOC知道⑶行駛里程。 例如，在操作中，如果在下一個(gè)充電事件前⑶行駛里程是20英里，D2D是15英里，則控制器10使發(fā)動(dòng)機(jī)16運(yùn)行以僅供應(yīng)在瞬態(tài)事件中所需要的額外功率。例如，如果駕駛員需求30KW的推進(jìn)功率而PHEV的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)僅能輸送25KW的功率，那么控制器10啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)16以僅供應(yīng)5KW的功率，而不是控制發(fā)動(dòng)機(jī)16在其最高效率附近運(yùn)行。在發(fā)動(dòng)機(jī)16在其最高效率附近運(yùn)行的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)16將供應(yīng)(例如)20KW的功率。這樣，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)16在僅供應(yīng)5KW的功率而不是20KW的功率時(shí)效率較低，但發(fā)動(dòng)機(jī)16消耗更少的燃料。即，在該示例中，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)16供應(yīng)5KW的功率時(shí)的效率低于供應(yīng)20KW的功率時(shí)的效率時(shí)，但發(fā)動(dòng)機(jī)16在提供5KW的功率時(shí)比提供20KW的功率時(shí)消耗更少的燃料。如果瞬態(tài)事件持續(xù)5s，那么5KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為25KJ能量，而20KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為100KJ能量。假定發(fā)動(dòng)機(jī)16在供應(yīng)5KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率時(shí)效率為8%，在供應(yīng)20KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率時(shí)效率為14%，汽油的體積能量為132MJ/gal。發(fā)動(dòng)機(jī)16在瞬態(tài)事件期間運(yùn)轉(zhuǎn)輸出5KW功率時(shí)消耗0.002加侖燃料，而發(fā)動(dòng)機(jī)16在瞬態(tài)事件期間運(yùn)轉(zhuǎn)輸出20KW的功率時(shí)消耗0.006加侖燃料。相應(yīng)地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)16以低效率運(yùn)轉(zhuǎn)并僅輸出5KW功率時(shí)所消耗的燃料是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)16以其最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)并輸出20KW的功率時(shí)所消耗的功率的1/3。這樣，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)16僅輸出5KW功率并以低效率運(yùn)轉(zhuǎn)PHEV具有差的燃料效率時(shí)，但PHEV具有更好的燃料經(jīng)濟(jì)性。假定在這15英里的行程中有十個(gè)這樣的瞬態(tài)事件。使發(fā)動(dòng)機(jī)16以低發(fā)動(dòng)機(jī)效率僅輸出所需求的最小5KW的功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料經(jīng)濟(jì)性為750英里/加侖。使發(fā)動(dòng)機(jī)16以最高發(fā)動(dòng)機(jī)效率輸出20KW功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料經(jīng)濟(jì)性為250英里/加侖。兩個(gè)結(jié)果都是可評(píng)估的。然而，即使在15英里的行程中實(shí)際的燃料消耗之間的差異(0.06加侖)很小，但750英里/加侖的結(jié)果相對(duì)于250英里/加侖的結(jié)果是相當(dāng)高的。現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流程圖80，所述流程圖80描述了用于以提高車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性的方式控制PHEV的方法的操作。通過(例如)PHEV的控制器10實(shí)施本操作過程。
本操作開始于PHEV將要進(jìn)行的行程的起始處。如框82所示，控制器10在行程的開始處將發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12設(shè)定成處于全電動(dòng)模式(即，EV模式)。在EV模式中，僅包括電池12的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被配置為提供推進(jìn)PHEV的動(dòng)力。在EV模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)16不被配置為提供推進(jìn)PHEV的動(dòng)力。因此，在純EV模式中，在驅(qū)動(dòng)PHEV時(shí)沒有消耗燃料。在行程開始前，控制器10得知PHEV將要行駛的行程的距離(例如，控制器10得知D2D值)。例如，如84框所示，駕駛員輸入將由控制器10接收的D2D值。如果駕駛員在一段時(shí)間內(nèi)沒有輸入D2D值，那么如框86所示，控制器10可要求駕駛員提供這樣的信息。此外，控制器10可從PHEV的導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)接收指示D2D值的相關(guān)數(shù)據(jù)。在獲得D2D值后，如框88所示，控制器10計(jì)算在整個(gè)行程的距離中完全以EV模式推進(jìn)PHEV需要從電池12獲得多少電能。即，控制器10計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)16不供應(yīng)燃料能時(shí)需要從電池12獲得多少電能以用于在整個(gè)D2D中推進(jìn)PHEV。所計(jì)算的電能稱為框88中的“估計(jì)的電池能耗”。參照框90，控制器10獲得電池12的SOC值并計(jì)算存儲(chǔ)在電池12中的可用于推進(jìn)PHEV的電能量。因?yàn)樵谌魏谓o定時(shí)間電池12需要具有至少預(yù)定最小的電能量(例如，電池12需要具有至少預(yù)定最小電量保持SOC水平)，因此在給定的時(shí)間存儲(chǔ)在電池12中的所有的電能并不是均可用于推進(jìn)PHEV。存儲(chǔ)在電池12中可用于推進(jìn)PHEV的電能稱為框90中的“可用的電池能”。在框90中，控制器10將所述行程的估計(jì)的電池能耗(在框88中得到)與該行程可用的電能進(jìn)行比較。如果可用的電能比所估計(jì)的電池能耗大，那么控制器10在行程期間使發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12以燃料經(jīng)濟(jì)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高PHEV的燃料經(jīng)濟(jì)性。即，如果電池12具有存儲(chǔ)在其中的足夠的電能以在整個(gè)行程中以EV模式自己推進(jìn)PHEV，那么控制器10在行程中運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式。將在下面參照框92詳細(xì)描述燃料經(jīng)濟(jì)模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，如果可用的電能比所估計(jì)的電池能耗小，那么在行程期間控制器10使發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12以燃料效率模式運(yùn)轉(zhuǎn)。即，如果電池12中存儲(chǔ)的電能不足以在整個(gè)行程中以EV模式自己推進(jìn)PHEV，那么在行程中控制器10運(yùn)行燃料效率模式。下面參照框94和96詳細(xì)描述以燃料效率模式的運(yùn)轉(zhuǎn)。以另一種方式來說，在框90中，控制器10必要地將D2D(為估計(jì)行程中消耗的電能的基礎(chǔ))和CD行駛里程(為可用于行程的電池電能的基礎(chǔ))進(jìn)行比較。如果D2D小于(或等于)⑶行駛里程，那么在行程期間控制器10運(yùn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式(框92)。另一方面，如果D2D大于⑶行駛里程，那么在行程期間控制器10運(yùn)行燃料效率模式(框94和96)。將參照框94和96開始描述在行程期間燃料效率模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)(即，當(dāng)D2D大于CD行駛里程時(shí))。在燃料效率模式中，當(dāng)駕駛員需求的功率小于電池極值時(shí)，控制器10控制發(fā)動(dòng)機(jī)16和電池12以便動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)僅使用存儲(chǔ)在電池12中的電能。如果駕駛員需求更多的功率，那么控制器10啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)16以滿足增大的駕駛員需求的功率。然而，控制器10以燃料能效率最優(yōu)化的方式運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)16，如框94所示。例如，如果駕駛員需求的功率超過電池容量10KW，那么將在給定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)16并以25KW運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槿剂舷呐c電力產(chǎn)能比值最好在25KW(見圖4所示的圖中的點(diǎn)97)。S卩，發(fā)動(dòng)機(jī)16以其最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，在最高效率下，發(fā)動(dòng)機(jī)16供應(yīng)25KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。這樣，即使僅需要IOKW的額外功率以滿足增大的駕駛員需求的功率，但發(fā)動(dòng)機(jī)16卻供應(yīng)25KW輸出功率。25KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率中的IOKW功率傳送至車輪40以從而滿足增大的駕駛員需求的功率，剩余的15KW用于對(duì)電池12充電(通過發(fā)電機(jī)50)而不是被傳送至車輪40。S卩，從發(fā)動(dòng)機(jī)16輸出的IOKW的額外功率被傳送至車輪40，而從發(fā)動(dòng)機(jī)16輸出的剩余的15KW的功率被用于對(duì)電池12充電以便后續(xù)使用。如框96所示，當(dāng)控制器10在獲知D2D大于⑶行駛里程后運(yùn)行燃料效率模式時(shí)，控制器10可通過顯示器等告知駕駛員已運(yùn)行燃料效率模式(而不是燃料經(jīng)濟(jì)模式)?，F(xiàn)在將參照框92描述在行程期間燃料經(jīng)濟(jì)模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)(例如，當(dāng)D2D小于⑶行駛里程時(shí))。將再次使用上述討論的用于燃料效率模式的示例情形。在燃料經(jīng)濟(jì)模式中，所期望的是使用電池12的電能以節(jié)省燃料。當(dāng)駕駛員需求的功率超過電池12的容量時(shí)，那么控制器10啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)16以僅供應(yīng)IOKW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率(見圖4所示的圖中的點(diǎn)99)。即，控制器10控制發(fā)動(dòng)機(jī)16僅供應(yīng)所需求的額外功率(10KW)以滿足增大的駕駛員需求的功率。這樣，控制器10不使發(fā)動(dòng)機(jī)16在其最高效率附近運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，在最高效率下，發(fā)動(dòng)機(jī)16在燃料效率模式下供應(yīng)25KW的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。即使燃料能使用的效率較低(即，低于燃料效率模式下的效率)，但降低了總?cè)剂鲜褂昧?即，增加了燃料經(jīng)濟(jì)性)。用于對(duì)電池12充電的電網(wǎng)供應(yīng)的電能可為所消耗的燃料(每單位能量)的1/3，所以通過燃料經(jīng)濟(jì)模式使用更少的燃料節(jié)省了成本且結(jié)果使燃料消耗比英里/加侖更高。如參照?qǐng)D3的描述，當(dāng)D2D小于CD行駛里程時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的控制策略以框92的燃料經(jīng)濟(jì)模式運(yùn)行。然而，如上所述，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，即使不對(duì)D2D和⑶行駛里程進(jìn)行任何考慮，也能進(jìn)行燃料經(jīng)濟(jì)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)。即，依據(jù)圖3的框92的以燃料經(jīng)濟(jì)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)不依賴于由駕駛員或?qū)Ш较到y(tǒng)輸入的任何D2D信息。相反，可以響應(yīng)于駕駛員通過(例如)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)或指示燃料經(jīng)濟(jì)模式的HMI輸入了選擇燃料經(jīng)濟(jì)模式，而以燃料經(jīng)濟(jì)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)。總之，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，控制器10不要求或不使用D2D。取而代之的是，在不知道駕駛員想要行駛多遠(yuǎn)的情況下，控制器10僅使動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)以燃料經(jīng)濟(jì)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，以便使燃料經(jīng)濟(jì)性最大化。雖然上面描述了示例性實(shí)施例，但并不意味著這些實(shí)施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語(yǔ)是描述的詞語(yǔ)而不是限定，應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。此外，可結(jié)合各種實(shí)施實(shí)施例的特征以形成本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于提高車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性的方法，包括: 從車輛的電池供應(yīng)能量；以及 當(dāng)所需求的能量超過所述電池所能夠輸送的能量時(shí)，使車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)低于發(fā)動(dòng)機(jī)的最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，以使所述發(fā)動(dòng)機(jī)僅供應(yīng)所需求的能量和所述電池能夠輸送的能量之間相差的能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 從所述電池供應(yīng)能量包括從所述電池供應(yīng)所述電池能夠輸送的能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 當(dāng)所需求的能量超過所述電池能夠輸送的能量時(shí)，從車輛的駕駛員接收請(qǐng)求以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來供應(yīng)相差的能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 當(dāng)所需求的能量小于所述電池能輸送的能量時(shí)，從所述電池供應(yīng)所需求的能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 當(dāng)所需求的能量超過所述電池能夠輸送的能量且所述電池自身的能量不足以將車輛推進(jìn)所述車輛將要行駛的距離時(shí)，將從所述電池供應(yīng)的能量增大至所述電池能夠輸送的能量，并增大由所述發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)的能量以供應(yīng)比相差的能量更大的能量。
全文摘要
一種用于提高車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性的方法，例如具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛，所述電池和所述發(fā)動(dòng)機(jī)均被構(gòu)造成供應(yīng)推進(jìn)車輛的動(dòng)力，所述方法包括從所述電池供應(yīng)功率；以及當(dāng)所需求的功率超過所述電池能輸送的功率時(shí)，使所述發(fā)動(dòng)機(jī)低于發(fā)動(dòng)機(jī)的最高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，以使所述發(fā)動(dòng)機(jī)僅供應(yīng)所需求的功率和所述電池能輸送的功率之間相差的功率。
文檔編號(hào)B60W10/08GK103192824SQ20131000638
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者威廉·保羅·伯金斯, 鄺明朗, 大洼俊介 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司