混合動力車輛的制作方法
【專利摘要】一種混合動力車輛，其包括：電力機械；初級功率源和二級功率源，能夠?qū)⒐β侍峁┑剿鲭娏C械；控制系統(tǒng)，包括至少一個控制器，所述至少一個控制器被構(gòu)造為：至少部分地基于駕駛員輸入來確定二級功率源的目標(biāo)功率水平，初級功率源的目標(biāo)扭矩命令以及初級功率源的總功率命令；基于二級功率源的目標(biāo)功率水平、初級功率源的總功率命令和初級功率源的當(dāng)前功率命令確定從二級功率源需要的總功率量；當(dāng)從二級功率源需要的總功率量不在二級功率源的操作限制內(nèi)時，調(diào)節(jié)初級功率源的目標(biāo)扭矩命令；施加目標(biāo)扭矩命令以控制初級功率源提供的扭矩。
【專利說明】混合動力車輛
[0001]本申請是申請日為2009年12月09日、申請?zhí)枮?00910258029.9、發(fā)明名稱為“混
合動力車輛”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種混合動力車輛及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在頒發(fā)給本申請的受讓人的第7，398，147號美國專利中公開了一種控制混合動力車輛中的功率管理的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在至少一個實施例中，提供了一種控制具有發(fā)動機和二級功率源的混合動力車輛的操作的方法。所述方法包括:確定發(fā)動機扭矩命令、確定發(fā)動機速度命令以及基于發(fā)動機扭矩和發(fā)動機速度命令操作發(fā)動機。發(fā)動機扭矩命令的確定基于對車輛加速還是減速的請求、二級功率源的目標(biāo)功率水平和當(dāng)前發(fā)動機功率命令。發(fā)動機速度命令的確定基于二級功率源的目標(biāo)功率水平、總發(fā)動機功率命令和車速。
[0005]在至少一個實施例中，提供了一種控制具有發(fā)動機和二級功率源的混合動力車輛的操作的方法。所述方法包括: 基于對車輛加速或減速的請求來確定二級功率源的目標(biāo)功率水平和目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令?？偘l(fā)動機功率命令的確定基于對車輛加速或減速的請求以及二級功率源的目標(biāo)功率水平。從二級功率源需要的總功率量的確定基于二級功率源的目標(biāo)功率水平和總發(fā)動機功率命令和當(dāng)前發(fā)動機功率命令之間的差。所述方法還確定從二級功率源需要的總功率量是否在操作限制內(nèi)。當(dāng)從二級功率源需要的總功率量不在操作限制內(nèi)時，通過調(diào)節(jié)目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令來確定發(fā)動機扭矩命令。還通過發(fā)動機扭矩命令確定和執(zhí)行發(fā)動機速度命令，以控制發(fā)動機的操作。
[0006]在至少一個實施例中，提供了一種混合動力車輛。所述混合動力車輛包括:電力機械；初級功率源和~二級功率源，能夠?qū)⒐β使?yīng)到所述電力機械；控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)包括至少一個控制器，所述控制器被構(gòu)造為:至少部分地基于駕駛員輸入來確定二級功率源的目標(biāo)功率水平；初級功率源的目標(biāo)扭矩命令以及初級功率源的總功率命令。從二級功率源需要的總功率量的確定基于二級功率源的目標(biāo)功率水平、初級功率源的總功率命令和初級功率源的當(dāng)前功率命令。當(dāng)從二級功率需要的總功率量不在操作限制中時，調(diào)節(jié)初級功率源的目標(biāo)扭矩命令。目標(biāo)扭矩命令被施加以控制初級功率源提供的扭矩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是示例性混合動力車輛的示意圖；
[0008]圖2是控制混合動力車輛的操作的方法的流程圖；
[0009]圖3是顯不確定扭矩命令的方法的流程圖；[0010]圖4是顯示確定從功率源需要的功率是否在一個或多個操作限制內(nèi)的方法的流程圖；
[0011]圖5和圖6是顯示圖2中的控制方法的實施的圖形表示。
【具體實施方式】
[0012]在此公開本發(fā)明的具體實施例；但是，應(yīng)該理解，公開的實施例僅是可按照各種方式和可替代的方式實施的本發(fā)明的示例。附圖不是必須按照比例繪制，一些特征可被放大或最小化，以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而只是作為權(quán)利要求的代表性基礎(chǔ)和/或作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員多樣地實施本發(fā)明的基礎(chǔ)。
[0013]參照圖1，示出了混合動力車輛10的示意圖?；旌蟿恿囕v10可包括第一輪組(wheel set) 12、第二輪組14和輪子驅(qū)動系統(tǒng)或動力傳動系統(tǒng)(drivetrain) 16。
[0014]動力傳動系統(tǒng)16可被構(gòu)造為用于驅(qū)動或激勵第一輪組12和/或第二輪組14。動力傳動系統(tǒng)16可具有合適的構(gòu)造，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的例如，系列驅(qū)動(a seriesdrive)、分流混合動力驅(qū)動(split hybrid drive)或雙模式分流(dual mode split)。在圖1所示的實施例中，顯示了功率分流驅(qū)動構(gòu)造。
[0015]動力傳動系統(tǒng)16可被構(gòu)造為驅(qū)動第一輪組12和/或第二輪組14或為第一輪組12和/或第二輪組14提供扭矩。在顯示的實施例中，第一輪組12被構(gòu)造為通過動力傳動系統(tǒng)16驅(qū)動，同時第二輪組14被構(gòu)造為通過電力機械(electrical machine)20,例如，電機，來驅(qū)動。另一種方案是，在本發(fā)明的其它實施例中，可提供第二輪組14而不具有電力機械20。
[0016]混合動力車輛10可包括任何合適數(shù)量的功率源。在圖1所示的實施例中，混合動力車輛10包括初級功率源30和二級功率源32。
[0017]初級功率源30可以是任何合適的能量產(chǎn)生裝置，例如，可適于燃燒任何合適類型的燃料，如汽油，柴油，或氫的內(nèi)燃機。
[0018]二級功率源32可以是任何合適的類型。例如，二級功率源32可以是電力的、非電力的或它們的組合。可使用電功率源，例如電池、具有多個電連接的單元電池的電池包、電容器或燃料電池。如果使用電池，則其可以是任何合適的類型，例如，鎳金屬氫化物(N1-MH),鎳鐵(N1-Fe)，鎳鎘(Ni_Cd)，鉛酸，鋅溴(Zn_Br)，或鋰基電池。如果使用電容器，則其可以是任何合適類型的電容器，例如，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的超級電容器(ultracapacitor),法拉電容器(super capacitor),電化學(xué)電容器,或電子雙層電容器。非電力功率源可以是這樣的裝置，其能量可被轉(zhuǎn)換為電子或機械能量。例如，液力功率源(hydraulicpower source)或機械功率源，諸如飛輪，彈簧，發(fā)動機，或者壓縮氣體可儲存可根據(jù)需要被轉(zhuǎn)換為電子或機械能或者作為電子或機械能被釋放的能量。為了簡明，以下描述將主要針對包括電子功率源的本發(fā)明的實施例。
[0019]初級功率源30和二級功率源32可適于將功率提供到功率傳遞系統(tǒng)34和/或電力機械20。功率傳遞系統(tǒng)34適于驅(qū)動一個或多個車輪。在至少一個實施例中，功率傳遞系統(tǒng)34可按照任何合適的方式(例如，通過驅(qū)動桿、鏈或其它機械連接件)連接到差速器(differential)36。差速器36可通過一個或多個軸38 (例如,軸或半軸)連接到第一輪組12的各個輪子。
[0020]功率傳遞系統(tǒng)34可包括各種機械的、電子的和/或機電裝置。在顯示的實施例中，功率傳遞系統(tǒng)34包括作為主要組成部分的行星齒輪裝配件40、第一電力機械42、功率傳遞單元44和第二電力機械46。
[0021]行星齒輪裝配件40可具有任何合適的構(gòu)造。在顯示的實施例中，行星齒輪裝配件40包括太陽齒輪50、多個行星齒輪52和環(huán)形齒輪54。
[0022]初級功率源30可通過離合器56被選擇性地結(jié)合到行星齒輪裝配件40。離合器56可以是任何合適的類型，例如，單向離合器，以允許初級功率源30驅(qū)動行星齒輪裝配件40。如果離合器56被接合，則初級功率源30可使行星齒輪裝配件40的行星齒輪52旋轉(zhuǎn)。接著，行星齒輪52的旋轉(zhuǎn)可使得環(huán)形齒輪54旋轉(zhuǎn)。環(huán)形齒輪54可結(jié)合到功率傳遞單元44，功率傳遞單元44結(jié)合到差速器36，以將扭矩傳遞到車輛的驅(qū)動輪，從而驅(qū)動混合動力電動車輛10。功率傳遞單元44可包括多個齒數(shù)比，從而可被接合以提供想要的車輛響應(yīng)。
[0023]第一電力機械42 (可以是電機或電機-發(fā)電機)可結(jié)合到太陽齒輪50，以提供扭矩以補充，或者抵消初級功率源30提供的扭矩。可提供制動器58以減小從第一電力機械42傳遞到太陽齒輪50的速度和/或傳輸(transmission)或扭矩。
[0024]第二電力機械46可通過二級功率源32和/或第一電力機械42驅(qū)動。第二電力機械46 (可以是電機)可被結(jié)合到功率傳遞單元44上，以驅(qū)動混合動力電動車輛10。
[0025]一個或多個控制模塊60可以是監(jiān)視器，并控制混合動力車輛10的多個方面。為了簡單起見，顯示了單一的控制模塊60，但是，可提供多個控制模塊，以監(jiān)視和/或控制在此描述的組件、系統(tǒng)和功能。
[0026]控制模塊60可與初級功率源30、二級功率源32和電力機械42、46進(jìn)行通信，以監(jiān)視和控制它們的操作和執(zhí)行。控制模塊60可按照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式來接收指示發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機扭矩、車速、電力機械速度、電力機械扭矩，以及二級功率源32的操作狀態(tài)的信號。例如，發(fā)動機速度可通過適于檢測相關(guān)組件的轉(zhuǎn)速(rotational speed)或旋轉(zhuǎn)速率(rotational velocity)的發(fā)動機速度傳感器(未示出)來檢測。這種速度傳感器可與初級功率源30結(jié)合，以檢測初級功率源輸出軸的轉(zhuǎn)速或速率。另一種方案是，速度傳感器可被設(shè)置在初級功率源30的下游的動力傳動系統(tǒng)16中。
[0027]控制模塊60可從其它組件或子系統(tǒng)接收輸入信號。例如，控制模塊60可接收指示駕駛員或車輛系統(tǒng)(例如，有源或智能巡航控制系統(tǒng))要求的車輛加速的信號。這種信號可通過或基于來自輸入裝置或傳感器62 (例如，加速器踏板傳感器或巡航控制輸入裝置)的
信號提供。
[0028]控制模塊60還可接收指示駕駛員或車輛系統(tǒng)(例如，有源或智能巡航控制系統(tǒng))要求的車輛減速的信號。這種信號可通過或基于來自輸入裝置或傳感器64 (例如，加速器踏板傳感器或巡航控制輸入裝置)的信號提供。
[0029]加速和減速請求可用于估計“踩(tip-1n)”事件或“放(tip-out)”事件是否已發(fā)生。踩事件可指示需要額外的功率或車輛加速。放事件可指示需要更少的功率或車輛減速。例如，踩事件可通過加速器踏板的激勵而被指示。相似地，放事件可通過車輛的制動、松開加速器踏板或它們的組合來指示。
[0030]在混合動力車輛中，加速(踩)和減速(放)事件可導(dǎo)致提供以激勵車輪的功率的改變。通常，加速請求增加功率消耗需求，減速請求減少功率消耗需求。功率需求的改變可導(dǎo)致瞬態(tài)條件或狀態(tài)，其中，至少一個功率源的操作特征改變以提供增加的或減少的功率量。
[0031]在具有發(fā)動機的混合動力車輛中，發(fā)動機功率可以是發(fā)動機速度和發(fā)動機輸出扭矩的函數(shù)(例如，功率=扭矩X速度)。在瞬時條件下，如果發(fā)動機速度和發(fā)動機扭矩沒有被智能地控制，則會使得燃料經(jīng)濟性降低。燃料經(jīng)濟性缺點可通過具有更加頻繁地踩和/或放事件的野蠻的駕駛而被擴大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過提供改進(jìn)的控制方法可幫助提供提高的燃料經(jīng)濟性。
[0032]參照圖2至圖4，顯示了示出控制混合動力車輛的操作的方法的流程圖。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將熟知的，流程圖代表可通過使用硬件、軟件或硬件和軟件的組合實施的控制邏輯。例如，各種功能可通過使用可編程微處理器來執(zhí)行。控制邏輯可通過利用多個公知的編程或處理技術(shù)或策略中的任何一些來實施，并且不限于顯示的次序或順序。例如，中斷或事件驅(qū)動處理在實時控制應(yīng)用中被使用，而不是如圖所示的完整的連續(xù)的策略。相同地，對加工(pair processing),多任務(wù),或者多線程的系統(tǒng)和方法可用于實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)、特征和優(yōu)點。
[0033]本發(fā)明獨立于用于研發(fā)和/或?qū)嵤┧@示的控制邏輯的特定的編程語言、操作系統(tǒng)處理器或電路。同樣地，根據(jù)特定的編程語言和處理策略，各種功能可按照顯示的次序執(zhí)行，基本同時執(zhí)行或按不同的次序執(zhí)行，同時實現(xiàn)本發(fā)明的特點和優(yōu)點。顯示的功能可被修改或者在一些情況下被省略，而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。
[0034]參照圖2，顯示了概括根據(jù)本發(fā)明的控制方法的流程圖。該方法參照具有發(fā)動機作為初級功率源和電池作為二級功率源的混合動力車輛的實施例進(jìn)行描述，但是，應(yīng)該理解在各種實施例中，可使用上面描述的其它初級功率源和二級功率源。
[0035]在100，確定發(fā)動機扭矩命令(τ eng Cffld)0在圖3中顯示了怎樣可確定發(fā)動機扭矩命令的細(xì)節(jié)。
[0036]在102，確定發(fā)動機速度命令(Md)。在討論了發(fā)動機扭矩命令之后，在以下討論關(guān)于怎樣可確定發(fā)動機速度命令的細(xì)節(jié)。
[0037]在104，執(zhí)行發(fā)動機速度命令和發(fā)動機扭矩命令。所述執(zhí)行可通過控制模塊60以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式控制。發(fā)動機速度命令和發(fā)動機扭矩命令的執(zhí)行可導(dǎo)致更加省油的發(fā)動機操作。
[0038]參照圖3，現(xiàn)在，將詳細(xì)描述發(fā)動機扭矩命令(τ eng cmd)的確定。
[0039]在200，確定功率命令(Pd,v)。功率命令可基于駕駛員或系統(tǒng)提供的命令，駕駛員或系統(tǒng)(例如，有源巡航控制系統(tǒng))可命令車輛加速或減速。在至少一個實施例中，功率命令可被確定為以下表達(dá)式的函數(shù):
[0040]Pdrv=(Accel-Decel) XSpeed
[0041]其中:
[0042]Pdrv是功率命令；
[0043]Accel是加速命令，
[0044]Decel是減速命令，
[0045]Speed 是車速。
[0046]作為示例，功率命令可基于加速請求，更少地基于任何減速請求，加速請求和減速請求可以指示扭矩。在駕駛員提供命令的情況下，加速命令和減速命令可分別基于加速器踏板和制動器踏板的致動，或者如前所述的相似的輸入裝置的致動。相似的或附加的命令可通過有源巡航控制系統(tǒng)或其它系統(tǒng)提供，與如前所述的駕駛員輸入有關(guān)或者無關(guān)都行。車速可用于有效地將凈加速度或扭矩需求轉(zhuǎn)換為功率。
[0047]在202,確定目標(biāo)電池功率水平(Pbat—t￡ffgrt)和目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令(這些目標(biāo)值的確定可基于利用在查找表中或通過算法獲得的預(yù)編程的值的功率命令(Pd?)、車速和當(dāng)前發(fā)動機速度(ω_)。例如，功率命令、車速和當(dāng)前發(fā)動機速度可用于參考在查找表中的適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)值。這種查找表可填充有基于車輛研發(fā)測試和/或?qū)嶋H或預(yù)期的車輛運行特征的目標(biāo)值。在一個或多個實施例中，目標(biāo)電池功率水平和/或目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令可以是優(yōu)化的值。這種優(yōu)化可相對于燃料消耗來進(jìn)行。
[0048]在204，確定總發(fā)動機功率命令(Ptotal)。在至少一個實施例中，總發(fā)動機功率命令可被確定為以下表達(dá)式的函數(shù):
[0049]Ptotal=Pdrv+Pbat—target
[0050]其中:[0051]Pt()tal是總發(fā)動機功率命令，
[0052]Pdrv是功率命令，
[0053]Pbat target是目標(biāo)電池功率水平。
[0054]如在以下更加詳細(xì)地描述，當(dāng)總發(fā)動機功率命令或目標(biāo)電池功率水平或車速改變時可存在瞬時條件，其中，目標(biāo)發(fā)動機速度可從當(dāng)前速度水平改變?yōu)橄乱荒繕?biāo)發(fā)動機速度水平。
[0055]在206，確定當(dāng)前發(fā)動機功率命令(Peng eiment)。在至少一個實施例中，當(dāng)前發(fā)動機功率命令可由以下表達(dá)式的函數(shù)確定:
[0056]Peng—current 丁 eng cmd(n-l)父 eng
[0057]其中:
[0058]Peng current是當(dāng)前發(fā)動機功率命令，
[0059]τ eng 是當(dāng)前發(fā)動機扭矩命令，
[0060]是發(fā)動機速度。
[0061]當(dāng)前發(fā)動機功率命令可基于功率等于扭矩乘以速度的原理。當(dāng)前發(fā)動機扭矩命令可以是當(dāng)前或充分近的發(fā)動機扭矩命令，例如，來自方法的前一迭代值(iteration) (η 一O的扭矩命令。當(dāng)前發(fā)動機扭矩命令可被初始化為零或任何合適的值，以當(dāng)沒有前一迭代值存在時，提供值。此外，利用當(dāng)前發(fā)動機扭矩命令可提供或充分逼近瞬時或?qū)嶋H發(fā)動機扭矩。
[0062]在208，確定在瞬時操作期間需要的額外電池功率的量(APeng)或“功率誤差”值。在至少一個實施例中，需要的額外電池功率可通過以下表達(dá)式的函數(shù)確定:
[0063]Δ Peng=Ptota1-Peng current
[0064]其中:
[0065]Δ Peng是需要的額外電池功率，
[0066]Ptotal是總發(fā)動機功率命令，
[0067]Peng current是當(dāng)前發(fā)動機功率命令。[0068]因此，需要的額外電池功率可指示在瞬時操作條件下不期望發(fā)動機提供的功率量，并且可至少部分地通過二級功率源提供或補充。另一種概念化方法是作為需要的總發(fā)動機功率命令和當(dāng)前或瞬時發(fā)動機功率命令之間的差。
[0069]在210，確定需要的總電池功率(Pbat _)。在至少一個實施例中，需要的總電池功率可確定為以下表達(dá)式的函數(shù):
[0070]Pbatjeq=Pbatjargrt- Δ Peng
[0071]其中:
[0072]Pbat req是需要的總電池功率，
[0073]Pbat target是目標(biāo)電池功率水平，
[0074]APmg是需要的額外電池功率。
[0075]因此，需要的總電池功率可理想化地為將提供的電池功率的量，而不用管其操作限制。
[0076]在212，需要的總電池功率與操作限制比較。這種比較返回一個值，由Pmg add表示，即，指示在操作限制之外的需要的電池功率的量。將通過圖4的討論在以下示出這種比較的細(xì)節(jié)。
[0077]在214，確定發(fā)動機扭矩調(diào)節(jié)值(τ eng_add)0在至少一個實施例中，發(fā)動機扭矩調(diào)節(jié)值可通過以下表達(dá)式的函數(shù)確定:
[0078]τ eng—add=Peng—add/ ω eng
[0079]其中:
[0080]τ eng add是發(fā)動機扭矩調(diào)節(jié)值，
[0081]Peng add是在操作限制之外的需要的電池功率的量，
[0082]?eng是發(fā)動機速度。
[0083]因此，該步驟將需要的額外的量的發(fā)動機功率從功率值轉(zhuǎn)換為扭矩值。
[0084]在216，確定發(fā)動機扭矩命令(τ eng Cffld)0在至少一個實施例中，發(fā)動機扭矩命令可由以下表達(dá)式的函數(shù)確定:
[0085]τ ,= τ,+ τ ,,
Leng_cmd eng_target eng_add
[0086]其中:
[0087]τ eng cffld是發(fā)動機扭矩命令，
[0088]τ eng_target是目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令，
[0089]τ eng add是發(fā)動機扭矩調(diào)節(jié)值。
[0090]因此，如果電池或二級功率源不能提供需要的額外功率，則發(fā)動機扭矩命令從方框202開始調(diào)節(jié)目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令。如果不需要調(diào)節(jié)(即，如果Tengadd=O),則發(fā)動機扭矩命令將成為目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令。
[0091]參照圖4，顯示了確定在操作限制之外的需要的電池功率的量的方法。更具體地說，圖4是與方框212相關(guān)的步驟的實施例。
[0092] 在300，所述方法確定需要的總電池功率(Pbat rai)是否為正值。當(dāng)電池放電時，需要的總電池功率可以是正值。如果需要的總電池功率是正值，則所述方法在方框302處繼續(xù)。如果需要的總電池功率不是正的，則所述方法在方框304處繼續(xù)。
[0093]在302，所述方法確定需要的總電池功率是否大于放電極限值(Pbat disdOTge liDlit)。放電極限值可以是預(yù)定的值或范圍，其可指示可從電池放電的功率的量的極限。放電極限值可以基于電池的物理和操作特征，并且可通過開發(fā)測試確定。如果需要的功率超出放電極限，則僅電池不能提供期望量的功率，并且需要來自另一功率源(例如，發(fā)動機)的額外的功率。如果超出放電極限，則所述方法在方框306繼續(xù)。如果沒有超出放電極限，則電池可提供期望的功率，而不需要補充功率。因此，在方框308，將額外的量的發(fā)動機功率(Pmg add)設(shè)置為等于零。
[0094]在304，所述方法確定需要的總電池功率是否大于充電極限值(Pbat ^w limitX充電極限值可以是預(yù)定的值，其指示電池能夠接收的功率的量的極限或用于給電池充電的功率的量的極限。充電極限值可基于電池的物理和操作特征，并且可通過開發(fā)測試確定。如果沒有超出充電極限，則電池可接收過量的功率，并且在方框308沒有進(jìn)行發(fā)動機功率調(diào)節(jié)(即，Pmg—add被設(shè)置為等于零)。如果需要的功率超出充電極限，則電池不能接收可用的功率并且方法在方框310處繼續(xù)。
[0095]在306，需要的發(fā)動機功率的額外的量(Peng add)被設(shè)置為等于電池不能提供的功率的量。在至少一個實施例中，需要的額外的發(fā)動機功率可通過以下表達(dá)式的函數(shù)確定:
[00961 P =P -PLvvww」 _l eng_add 1 bat_req 1 bat_discharge_limit
[0097]其中，
[0098]Peng add是需要的額外發(fā)動機功率，
[0099]Pbat req是需要的電池功率的量，
[0100]Pbat discharge lifflit是電池可排放的功率的量。
[0101]因此，需要的額外的發(fā)動機功率被設(shè)置為等于電池在操作限制內(nèi)操作的同時不能排放或提供的功率的量。
[0102]在310，將需要的額外的發(fā)動機功率的量(Peng add)設(shè)置為等于電池不能接收的功率的量。在至少一個實施例中，需要的額外的發(fā)動機功率可以通過以下表達(dá)式的函數(shù)確定:
「0103!P =p —O
Lviv4jj 1 eng_add 1 bat_req 1 bat_charge_l imi t
[0104]其中:
[0105]Peng add是需要的額外發(fā)動機功率，
[0106]Pbat rai是需要的電池功率的量，
[0107]Pbat charge limit是可用于對電池充電的功率的量的極限。
[0108]再參照圖1，現(xiàn)在將解釋在方框102中的發(fā)動機速度命令(COeng emd)。發(fā)動機速度命令可基于在之前討論的方框202的目標(biāo)電池功率水平(Pbat ta,get)、在之前討論的方框204的總發(fā)動機功率命令(Pttrtal)以及利用在查找表或利用算法的預(yù)編程值的車速來確定。例如，目標(biāo)電池功率水平、總發(fā)動機功率命令和車速可用于參照在查找表中的對應(yīng)的發(fā)動機速度命令值。這種查找表可填充有基于車輛研發(fā)測試和/或?qū)嶋H或預(yù)期的車輛操作特征的發(fā)動機速度命令值。此外，這種值可完全或部分地相對于車輛屬性進(jìn)行優(yōu)化。
[0109]參照圖5和圖6，顯示了表示混合動力車輛的操作的示例性示例。圖5顯示了在示例性“踩”事件中的操作。圖6顯示了在示例性“放”事件中的操作。在圖5和圖6中，發(fā)動機扭矩或發(fā)動機扭矩命令沿著豎直軸標(biāo)示并且發(fā)動機速度或發(fā)動機速度命令沿著水平軸標(biāo)示。[0110]在圖5中，顯示了兩個發(fā)動機功率命令路徑。第一路徑用“P1”指示，“P1”表示當(dāng)前發(fā)動機功率命令路徑。第二路徑用“P2”指示，“P2”表示期望的或目標(biāo)發(fā)動機功率命令路徑。
[0111]一開始，發(fā)動機在當(dāng)前發(fā)動機功率命令路徑上的點A處操作。點A對應(yīng)于當(dāng)前發(fā)動機速度值(S)和當(dāng)前發(fā)動機扭矩值(T)。
[0112]當(dāng)“踩”事件發(fā)生時，可需要額外的功率。在這個示例中，這種額外的功率與目標(biāo)發(fā)動機命令路徑上的點B相關(guān)。點B對應(yīng)于目標(biāo)發(fā)動機速度值(S’ )和目標(biāo)發(fā)動機扭矩值(T’)。因此，為了提供需要的功率，發(fā)動機速度和發(fā)動機扭矩必須改變，以從點A運動到點B0
[0113]從點A至點B的運動可通過各種方法發(fā)生。一種方法是突然增加發(fā)動機扭矩命令，使得目標(biāo)功率路徑(P2)被獲取，這導(dǎo)致從點A至點C的運動，然后，通過允許發(fā)動機速度從當(dāng)前發(fā)動機速度(S)增加至目標(biāo)發(fā)動機速度(S’ )并且調(diào)節(jié)扭矩以沿著目標(biāo)發(fā)動機功率路徑，從而沿著目標(biāo)發(fā)動機功率路徑從點C運動到點B。換句話說，移動路徑是從A至C至B。從A至C至B的運動強迫發(fā)動機扭矩滿足即時的駕駛員要求的發(fā)動機功率，并可提供次優(yōu)化的發(fā)動機燃料效率。此外，在兩個不同的功率水平之間的瞬時操作期間，發(fā)動機扭矩命令可不與發(fā)動機速度命令、車速或目標(biāo)電池功率同步。這樣，可存在更多的燃料效率路徑，以從點A運動到點B。
[0114]在此描述的方法嘗試沿著參考的、計算的或從多維查找表中查找的路徑從點A運動到點B，從而可優(yōu)化或提供改進(jìn)的燃料效率。在圖5中，這種路徑被顯示為發(fā)動機操作路徑E。所述路徑可被駕駛員功率命令、車速和發(fā)動機速度索引，并且可如上在方框202中描述的那樣計算或參考。為了便于顯示，圖5和圖6僅顯示了所述三種索引中的一種，即，發(fā)動機速度。
[0115]在瞬時條件下,有效的發(fā)動機操作對燃料經(jīng)濟性的影響大于對使用電池功率的變化的影響。因此，本方法嘗試建立并遵循在瞬時條件下基于系統(tǒng)的或系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)動機操作路徑，并且只要不超過電池操作極限，就利用電池功率補充發(fā)動機不提供的功率。這樣，會發(fā)生更多的瞬時電池功率變化，并且相對高的電力效率可被利用，相比于發(fā)動機扭矩變化，對整個燃料效率影響更小。因此，當(dāng)可提高或優(yōu)化車輛燃料效率時，發(fā)動機操作被動態(tài)地調(diào)節(jié)，以通過利用電池功率補償功率誤差或在當(dāng)前發(fā)動機功率和目標(biāo)發(fā)動機功率之間的差。
[0116]參照圖6，顯示了示例性“放”事件期間的操作。一開始，發(fā)動機沿著發(fā)動機功率命令路徑(P2)在點A操作。當(dāng)“放”事件發(fā)生時，需要更少的功率。在該示例中，這個減少的功率與目標(biāo)發(fā)動機功率命令路徑(Pl)上的點B相關(guān)。因此，為了提供需要的功率，發(fā)動機速度和發(fā)動機扭矩必須改變以從點A運動到點B。一條路徑是突然減小發(fā)動機扭矩，以從點A運動到點C，然后沿著目標(biāo)發(fā)動機命令路徑Pl從點C運動到點B。由于在不同的功率水平(即，從P2至Pl)之間的瞬時操作期間，發(fā)動機扭矩不與發(fā)動機速度、車速和目標(biāo)電池功率同步，因此，從A至C至B的運動可提供減小的或次優(yōu)化的燃料效率。這樣，可存在更多的燃料效率路徑，以從點A運動到點B。在此描述的方法沿著由與先前描述的相似的發(fā)動機操作路徑E表示的四維表面或路徑從點A運動到點B，以優(yōu)化或提供改進(jìn)的車輛燃料效率。
[0117]雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式，但是熟悉本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到用于實施權(quán)利要求限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計和實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種控制混合動力車輛的操作的方法，所述混合動力車輛具有發(fā)動機和二級功率源，所述方法包括: 基于對車輛加速或減速的請求、二級功率源的目標(biāo)功率水平和當(dāng)前發(fā)動機功率命令來確定發(fā)動機扭矩命令； 基于二級功率源的目標(biāo)功率水平、總發(fā)動機功率命令和車速來確定發(fā)動機速度命令； 基于發(fā)動機扭矩命令和發(fā)動機速度命令操作發(fā)動機。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，二級功率源的目標(biāo)功率水平和目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令基于對車輛加速或減速的請求、車速和當(dāng)前發(fā)動機速度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對車輛加速的請求基于來自加速器踏板傳感器和制動器踏板傳感器的信號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，總發(fā)動機功率命令基于對車輛加速或減速的請求和二級功率源的目標(biāo)功率水平。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定發(fā)動機扭矩命令還包括當(dāng)從二級功率源需要的總功率量在二級功率源的操作限制內(nèi)時，將發(fā)動機扭矩命令設(shè)置為等于目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定發(fā)動機扭矩命令還包括當(dāng)從二級功率源需要的總功率量不在二級功率源的操作限制內(nèi)時，調(diào)節(jié)目標(biāo)發(fā)動機扭矩值。
7.—種控制混合動力車輛的操作的方法，所述混合動力車輛具有發(fā)動機和二級功率源，所述方法包括: 基于對車輛加速或減速的請求確定二級功率源的目標(biāo)功率水平和目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令； 基于對車輛加速或減速的請求和二級功率源的目標(biāo)功率水平確定總發(fā)動機功率命令； 基于二級功率源的目標(biāo)功率水平和總發(fā)動機功率命令與當(dāng)前發(fā)動機功率命令之差確定從二級功率源需要的總功率量； 確定從二級功率源需要的總功率量是否在操作限制內(nèi)； 當(dāng)從二級功率源需要的總功率量不在操作限制內(nèi)時，通過調(diào)節(jié)目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令來確定發(fā)動機扭矩命令； 確定發(fā)動機速度命令； 執(zhí)行發(fā)動機扭矩命令和發(fā)動機速度命令，以控制發(fā)動機的操作。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，確定二級功率源的目標(biāo)功率水平和目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令基于發(fā)動機速度、車速和對車輛加速或減速的請求。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)前發(fā)動機功率命令基于發(fā)動機速度和當(dāng)前發(fā)動機扭矩命令。
10.如權(quán)利要求7 所述的方法，其中，確定發(fā)動機速度命令基于二級功率源的目標(biāo)功率水平、總發(fā)動機功率命令和車速。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，調(diào)節(jié)目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令還包括當(dāng)從二級功率源需要的總功率量是正值并且大于放電極限值時增加目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令以不超過放電極限值。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，調(diào)節(jié)目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令還包括當(dāng)從二級功率源需要的總功率量不是正值并且小于充電極限值時減小目標(biāo)發(fā)動機扭矩命令以不超過充電極限值。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，發(fā)動機扭矩命令和發(fā)動機速度命令沿著提高車輛燃料經(jīng)濟性的發(fā)動機操作路徑保持發(fā)動機功率。
【文檔編號】B60W10/06GK103909819SQ201410128986
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2008年12月16日
【發(fā)明者】王青, 鄺明朗 申請人:福特全球技術(shù)公司