混合动力车辆及控制其变速的方法以及记录介质与流程

本公开涉及一种混合动力车辆及计算其驱动负载的方法，因此用于考虑驾驶模式来确定更有效的变速参考。

背景技术：

混合动力电动车辆(hev)是使用两个动力源的车辆，通常是发动机和电动机。与仅具有内燃机的车辆相比，hev具有优异的燃料效率和发动机性能，并且还有利于降低排放，并且因此近来已经积极地开发。

这样的混合动力车辆根据用于驱动车辆的动力总成以两种模式行驶。这些模式之一是电动车辆(ev)模式，其中，车辆仅使用电动机行驶，而另一种模式是同时操作电动机和发动机的混合动力电动车辆(hev)模式。混合动力车辆根据驾驶条件在两种模式之间切换。

除了上述根据动力总成对驾驶模式的分类之外，基于电池的充电状态(soc)的变化，该驾驶模式还被分类为电荷消耗(cd)模式和电荷维持(cs)模式。通常，在cd模式下，不使用发动机的动力而通过使用电池的动力来驱动电动机来驱动车辆，并且在cs模式下，使用发动机的动力来防止电池soc进一步降低。

在普通插电式混合动力电动车辆(phev)的情况下，无论驱动负载，电池是否可充电，到目的地的距离等如何，该车辆都以cd模式行驶。然后由于soc的耗尽，切换到cs模式，这将参考图1进行描述。

图1示出了普通插入式混合动力车辆的模式切换的形式的实例。

在图1中，水平轴通常是距离，上部曲线图的竖直轴是电池充电状态(soc)，且下部曲线图的竖直轴是驾驶模式。

参照图1，当启动时的soc高于cd/cs参考soc时，cd/cs参考soc作为在cd和cs模式之间切换的参考，驾驶模式可以是cd模式，并且在保持cd模式的同时，可进行用于连续减小soc的控制。在cd模式中，主要采用ev模式来消耗soc，并且因此，就假设电动机处于ev模式的电动机而言的变速策略，即，可通常使用针对ev模式优化的变速图。

当行驶期间的soc降低到cd/cs参考soc以下时，会发生从cd模式到cs模式的转变，并且在cs模式下，动力总成控制在保持预设中央soc的水平上执行(即，cs中心soc)。因此，在cs模式下，为了维持soc，出现发动机驱动频率，并且因此，就假定处于hev模式或系统效率的发动机而言的变速策略，即，使用针对hev优化的变速图。

然而，上述变速策略在大多数情况下是有效的，但是在产生大于cd模式下的电机输出的所需功率情况下(例如，在高坡度的上坡道路上行驶)，频繁地发生切换到hev模式，并且在cs模式下维持低驱动负载的情况下(例如，市区拥挤区域)，维持ev模式下的驾驶，并且因此，不满足cs/cd模式和ev/hev之间的一般对应关系。在这种情况下，由于实际驱动源与对应于当前模式的变速策略之间的失配，因此不利地影响了燃料效率和效率，并且，取决于动力总成配置，在ev/hev之间的切换过程中，发动机驱动时的燃料消耗对驱动力没有贡献即，发生非驱动燃料消耗，这将参考图2进行描述。

图2是用于说明在普通的并联型混合动力车辆中由于变速而导致的非驱动燃料消耗的图。

在图2中，假定在并联型混合动力车辆中的hev模式切换期间确定了变速，在该并联型混合动力车辆中，发动机离合器安装在发动机和发动机离合器之间。

参照图2，当在以ev模式行驶期间确定发动机驱动时，执行控制以使发动机速度engspeed能够跟随电机速度motspeed以接合发动机离合器。然而，当在发动机离合器的接合之前发生变速时，发动机离合器的接合被延迟并且提前执行了变速，并且因此，可在终止变速的时间点之后接合发动机离合器。因此，消耗燃料以跟随目标接合速度，直到完成变速为止，但是这种燃料消耗没有贡献驱动力，并且因此，发生非驱动燃料消耗。

因此，当根据cd/cs模式应用变速图时，可应用未针对实际驱动源优化的变速图。变速图的这种不正确应用会导致频率变速，并且当ev/hev模式之间频繁变速时，非驱动燃料消耗会增加。

技术实现要素：

因此，本公开针对一种混合动力车辆及计算其驱动负载以选择更有效的变速策略的方法。

具体地，本公开内容提供了一种混合动力车辆及计算其驱动负载的方法，因此即使在基于电池状态确定驾驶模式的情况下，也可选择适合于实际驱动源的变速策略。

实施方式解决的技术问题不限于以上技术问题，并且根据以下描述，本文中未描述的其他技术问题对于本领域技术人员将变得显而易见。

为了实现这些目的和其他优点，并且根据本公开的目的，如在此具体体现和广泛描述的，一种控制混合动力车辆的变速的方法包括预测前向行驶路径的所需功率；基于模式切换功率来确定代表性驾驶模式，该模式切换功率作为仅使用电动机的第一驾驶模式与至少使用发动机和所预测的所需功率的第二驾驶模式之间的切换的参考；并基于所确定的代表性驾驶模式应用与第一驾驶模式相对应的第一变速图和与第二驾驶模式相对应的第二变速图中的任一个。

在本公开的另一方面，一种混合动力车辆，包括混合动力控制器，该混合动力控制器被配置为预测前向行驶路径的所需功率；基于模式切换功率来确定代表性驾驶模式，该模式切换功率作为仅使用电动机的第一驾驶模式与至少使用发动机和所预测的所需功率的第二驾驶模式之间的切换的参考；以及基于所确定的代表性驾驶模式来确定是否应用与所述第一驾驶模式相对应的第一变速图和与所述第二驾驶模式相对应的第二变速图中的任一个；和变速器控制器，被配置为应用要由所述混合动力控制器应用的确定的变速图。

附图说明

附图，被包括以提供对本公开的进一步理解并且并入本申请中并构成本申请的一部分，其示出了本公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1示出了现有技术中的普通插入式混合动力车辆的模式切换形式的实例；

图2是用于说明现有技术的一般的并联型混合动力车辆中由于变速引起的非驱动用燃料消耗的图；

图3是示出可应用于本公开的实施方式的并联型混合动力车辆的动力总成结构的实例的图；

图4是示出可应用本公开的实施方式的混合动力车辆的控制系统的实例的框图；

图5是用于说明本发明的实施方式的变速控制的概念的图；

图6a、图6b和图6c是说明根据本公开的实施方式的确定模式预测指标的方法的图；

图7是根据本公开的实施方式的变速图确定过程的实例的图；和

图8是示出根据本公开的实施方式的执行启动控制的形式的图。

具体实施方式

详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域普通技术人员参照附图容易地实现。然而，本公开可以以各种不同的形式来实现，并且不限于这些实施方式。为了清楚地描述本公开，在附图中省略了与描述无关的部分，并且说明书中相同的附图标记表示相同的元件。

此外，当某部分“包括”某组件时，这表示该部分可进一步包括另一组件而不是排除另一组件，除非没有不同的公开。在整个附图和说明书中，将使用相同的附图标记指代相同的部件。

在根据本公开的实施方式的混合动力车辆及其控制变速的方法之前，将描述可应用于实施方式的混合动力车辆的配置和控制系统。

图3是示出可应用于本公开的实施方式的并联型混合动力车辆的动力总成结构的实例的图。

图3示出了采用并联型混合动力系统的混合动力车辆的动力总成，该并联型混合动力系统包括安装在内燃机(ice)110和变速器150之间的驱动电机140和发动机离合器130。

在这种车辆中，通常，当驾驶员在开启车辆后按下加速器时，在打开发动机离合器130的同时，利用电池的动力驱动电机140，并且通过变速器150和最终驱动器(fd)160传递动力以使车轮移动(即，ev模式)。随着车辆逐渐加速，进一步需要高驱动力，并且在这种情况下，可操作起动机发电机电机120以驱动发动机110。

因此，当发动机110和电机140的转速彼此相等时，发动机离合器130然后接合，以使发动机110和电机140都驱动车辆或使发动机110驱动车辆(即，从ev模式过渡到hev模式)。当满足诸如车辆减速的预定发动机关闭条件时，发动机离合器130打开并且发动机110停止(即，从hev模式转变为ev模式)。另外，混合动力车辆通过将车轮的驱动力转换为电能来对电池充电，这被称为制动能量再生或再生制动。

起动机发电机电机120在发动机开启时用作起动机电机，而在发动机开启之后或在发动机关闭期间回收旋转能量时用作发电机，因此，起动机发电机电机120也可被称为“混合起动机发电机(hsg)”，并且视情况而定，可被称为“辅助电机”。

图4示出了应用了这种动力总成的车辆中的控制器之间的关系。

图4是示出可应用本公开的实施方式的混合动力车辆的控制系统的实例的框图。

参照图4，在可应用本公开的实施方式的混合动力车辆中，内燃发动机110可由发动机控制器210控制，起动机发电机电机120和电机140的扭矩可由电机控制单元(mcu)220控制，并且发动机离合器130可由离合器控制器230控制。这里，发动机控制器210也可称为发动机管理系统(ems)。另外，变速器150可由变速器控制器250控制。

每个控制器可连接至混合动力控制器单元(hcu)240，该混合动力控制器单元(hcu)240作为混合动力车辆中的高级控制器来控制动力总成的总体操作，并且可提供切换驾驶模式和在齿轮传动期间控制发动机离合器所需的信息，和/或控制发动机关闭所需的信息到hcu240，或者可在hcu240的控制下根据控制信号执行操作。

更详细地，hcu240可根据车辆的驾驶状态来确定是否切换模式。例如，混合动力控制器可确定发动机离合器(ec)130的打开时间，并且可在ec打开时控制液压压力(在湿ec的情况下)或控制扭矩容量(在干ec的情况下)。hcu240可确定ec状态(锁定、打滑、打开等)，并且可控制发动机110的燃料喷射停止的时间。混合动力控制器可将用于控制起动机发电机电机120的扭矩的扭矩命令发送到mcu220，并且可控制发动机旋转能量的回收。另外，当控制驾驶模式切换时，hcu240可控制用于确定和切换模式的低级控制器。

不用说，应该理解的是，控制器与控制器的功能/分区之间的前述关系是示例性的，因此不限于这些术语。例如，可通过允许除hcu240之外的任何其他控制器中的任何一个来提供相应功能来实现hcu240，或者两个或多个其他控制器可分发并提供相应功能。

图3和图4的前述配置仅是混合动力车辆的配置的实例，并且应当理解，适用于本公开的实施方式的混合动力车辆不限于该配置。

在下文中，将基于混合动力车辆的上述配置来描述根据本公开的实施方式的变速策略的控制。

根据本公开的实施方式的提议，可通过基于前向路径信息来预测驱动负载来预测采用ev模式和hev模式的比率，并且可根据所预测的比率来应用变速控制。

根据实施方式，将预测比率应用于变速控制可意味着，在采用ev模式的比率较高的部分中应用针对电机的效率优化的变速图，且在采用hev模式的比率较高的部分中应用针对发动机或系统效率优化的变速图。

根据实施方式，当不可能预测ev模式或hev模式的比率或在特定范围内时，变速图可基于soc与驾驶模式(即，cd/cs模式)匹配。

与ev模式相对应的变速图可设置为维持电机140具有最佳效率的特定rpm周期范围(例如3000至4000rpm)，并且可设置为维持特定rpm时间范围(例如，1500到2500rpm)，其中发动机110具有最佳效率，但是本公开不限于此。

对应于ev模式的变速图和对应于hev模式的变速图中的每一个可包括取决于车辆速度和加速器踏板传感器(aps)值的多条变速线，并且可相对于向上齿轮级的变速和向下齿轮级的变速中的每一个提供，但是本公开不限于此。

首先，将参照图5根据控制系统来描述根据实施方式的变速控制。图5是用于说明根据本公开的实施方式的变速控制的概念的图。

参照图5，hcu240可基于路径信息和ev线作为ev模式和hev模式之间的切换参考功率(或参考扭矩)来预测代表性的驾驶模式，并且可向变速器控制器250发送指示在与ev模式相对应的变速图和与hev模式相对应的变速图当中，应用与所预测的代表性驾驶模式相对应的变速图的变速图命令。

变速器控制器250可通过将车速和加速器踏板传感器(aps)值应用于与变速图命令相对应的变速图来确定适合于当前驾驶状况的变速级，并且可向变速器150发送变速命令。

这里，ev线可以是预先保留在hcu240中的值，或者是考虑到车速、电池的soc等由hcu240动态设置的值。

另外，路径信息可从导航系统(未示出)获取，并且可包括取决于驾驶负载来计算所需功率的至少一条信息。例如，路径信息可包括关于道路配置和到目的地的道路状况的信息。关于道路配置的信息可包括道路类型、道路的坡度、限速、弯道信息和路段长度中的至少一种，并且关于道路状况的信息可包括拥挤度、平均车辆速度、是否发生事故和实时信号信息中的至少一种，但是本公开不限于此。在此，目的地不必明确地设定。例如，目的地可由驾驶员直接设置，可由导航系统考虑到大数据学习或统计信息或驾驶员习惯来自主设置，或者可考虑直行在距当前位置预定距离的前向位置处。

根据实施方式，hcu240可预测每个路段的所需功率以便确定代表性驾驶模式，并且可相对于ev模式驾驶和hev模式驾驶的比率对预测的所需功率执行指标。在此，路段可以是通过分割预测的前向行驶路径而获得的单位，并且可考虑路段长度、道路类型、限速、平均车速和梯度变化中的至少一项确定分段的参考，但是本公开不限于此。

预测hcu240的所需功率的方法可包括使用动力学的方法和使用统计的方法，并且指标方法可根据每种方法而有所不同，这将参考图6a至图6c进行描述。

图6a至图6c是说明根据本公开的实施方式的确定模式预测指标的方法的图。

首先，参考图6a，可利用从导航系统获取的，根据车辆质量mass、平均车速spd_navi和当前部分的平均斜率slope_navi来获取关于使用动力学的当前路段的预测所需功率p_pred。

可根据车辆速度spd和电池充电状态(soc)来获取ev线，即模式切换功率p_trs作为预定功能。

可基于上面计算出的预测所需功率p_pred和模式切换功率p_trs之间的差p_pred-p_trs来计算模式预测指标。在这种情况下，模式预测指标可与该差成正比，或者可在某些路段中被量化。

例如，可看出，随着模式预测指标的增加，相应路段中的hev模式驾驶的比率可增加，并且随着模式预测减少，相应路段中的ev模式驾驶的比率可能会降低。

接下来，参考图6b，当hcu240累积并收集关于每个时段特性的所需功率的信息(例如，平均车速和斜坡)时，hcu240可统计地预测与当前路段相似的时段中的所需功率。详细地，基于当前模式切换功率p_trs在与当前路段相似的路段中的所需功率的统计中的位置，hcu240可将产生比当前模式切换功率p_trs更高的所需功率的可能性转换成模式预测指标。

当确定了模式预测指标时，hcu240可基于所确定的模式预测指标来确定代表性驾驶模式。为此，hcu240可参考用于确定如图6c所示的预设代表性驾驶模式的参考。详细地，相对于具有较高值的模式确定指标范围(即，hev模式范围)，可将hev模式确定为代表性驾驶模式，并且相对于具有较低值的模式确定指标范围(即，ev模式范围)，可将ev模式确定为代表性驾驶模式。另外，可将hev模式范围和ev模式范围之间的模式确定指标范围设置为未知范围。

当所确定的模式预测指标对应于未知范围时，hcu240可基于soc来确定代表性模式。例如，当当前soc大于预设的cd/cs参考soc时，hcu240可将ev模式确定为代表性驾驶模式，而在相反情况下，可将hev模式确定为代表性驾驶模式。

通过上述代表性驾驶模式确定方法，当使用基于所需功率的模式预测指标明确地确定代表性驾驶模式时，可应用适合于代表性驾驶模式的变速图，并且当代表性驾驶模式未明确确定时，应用适用于基于soc的代表性驾驶模式的变速图，因此，在诸如cd模式下的高负载驱动或cs模式下的低负载驱动等情况下，可能实现最佳变速。

到目前为止所描述的变速图确定过程被概括为如图7所示。

图7是根据本公开的实施方式的变速图确定过程的实例的图。

参照图7，首先，在s710处，hcu240可预测相对于当前驱动时段或前向驱动时段的所需功率。前述的基于动力学的预测或基于统计的预测可应用于所需功率的预测，并且在一些实施方式中，还可使用两种方法。

当预测所需功率时，可在s720处通过具有模式切换功率或可能性分布的幅度差来确定模式预测指标。所确定的模式预测指标可被插入到代表性驾驶模式确定参考中，如图6c所示。

当所确定的模式预测指标对应于不清楚的范围时(在s730处为“是”)，在s740a可将代表性驾驶模式确定为电池的soc状态。例如，当soc小于“低”状态，即cd/cs参考soc时，可在s750a处确定应用与hev模式相对应的变速图，否则，可在s750b处确定应用与ev模式相对应的变速图。

相反，当模式预测指标不对应于不清楚范围时(在s730处为“否”)并且对应于hev模式(在s740b处为“是”)，可在s750a处确定应用与hev模式对应的变速图，并且当模式预测指标对应于ev模式时(s740b处为“否”)，可在s750b处确定应用与ev模式相对应的变速图。

可以以驾驶员可识别的形式输出上述变速图的确定结果。详细地，根据实施方式的混合动力车辆可包括集群、主机单元或音频/视频/导航(avn)系统的显示器，或平视显示器(hud)的显示装置。当接收到从混合动力控制器确定的关于变速器图的信号时，显示装置可显示相应的信息，这将参考图7进行描述。

图8是示出根据本公开的实施方式的执行启动控制的形式的图。

参照图8，根据实施方式的混合动力车辆可在集群800的允许文本显示的一个区域810中输出变速图的确定结果。

不用说，这种显示形式是示例性的，并且可用在固定位置闪烁的警告灯代替文本，或者可以以图标的形式显示文本。

另外，显示位置以及显示形式也可改变为群集中的另一个位置，或者改变为avn系统或主机的显示器或平视显示器。

如以上配置的与本公开的至少一个实施方式有关的混合动力车辆可选择更有效的变速图。

具体地，根据本公开，可考虑通过预测所需功率由发动机驱动伴随的驾驶模式的比率来选择变速图，并且因此，行驶期间的实际驱动源与变速图可彼此匹配，从而提高效率。

本领域技术人员将认识到，用本公开可实现的效果不限于上文具体描述的内容，并且从详细描述中将更清楚地理解本公开的其他优点。

前述的本公开还可被实现为存储在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储随后可由计算机读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的实例包括硬盘驱动器(hdd)、固态驱动器(ssd)、硅盘驱动器(sdd)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘、光学数据存储装置等。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可对本公开进行各种修改和变型。因此，本公开旨在覆盖本公开的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。