混合动力电动车辆及其控制方法

混合动力电动车辆及其控制方法
【专利摘要】一种混合动力电动车辆(HEV)，其包括发动机(121)和至少一个电机器(123)。车辆能够在电动车辆(EV)模式下操作，在电动车辆(EV)模式下电机器(123)在发动机(121)被关断期间产生扭矩从而驱动车辆。根据本发明，车辆能够操作成在处于EV模式时当满足规定的一个或者更多个条件时自动地在未起动发动机的情况下使发动机转动。这能够为诊断或者为满足制动要求而进行。
【专利说明】混合动力电动车辆及其控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合动力电动车辆。具体地但非排它性地，本发明涉及一种插入 式混合动力电动车辆以及一种操作插入式混合动力电动车辆的方法。本发明的方面涉及一 种系统、一种方法以及一种车辆。

【背景技术】
[0002] 已知提供具有发动机和由电池供电的至少一个电动马达的混合动力电动车辆 (HEV)。发动机能够操作成驱动发电机从而产生电荷以对电池再充电。电动马达能够操作 成在电动车辆（EV)模式下驱动车辆。就并联式HEV而言，电动马达和发动机能够操作成同 步地提供扭矩来驱动车辆。
[0003] 电动马达和发电机可以由单个电机器或由分开的相应的电机器提供。
[0004] 一些HEV设置有外部充电功能，通过外部充电功能，电池可以由外部电源进行再 充电。这种车辆在文中被称作插入式混合动力电动车辆或PHEV。
[0005] 在一些已知的PHEV中，如果在EV模式下操作期间由驾驶员（通过对加速踏板的 下压）要求的扭矩值超过电动马达单独能够提供的扭矩值，那么发动机可以重起从而满足 扭矩要求。因此，发动机可以用于以与来自电动马达的扭矩并行的方式向车辆提供'扭矩推 进'。如果驾驶员下压加速踏板超过规定量，则发动机可以自动重起以提供扭矩推进。
[0006] 可以理解，PHEV的一些驾驶员的驾驶方式可以使得电池规则地从外部电源进行再 充电并且车辆仅专门地在电动车辆（EV)模式下进行操作。因此，发动机可能在几周甚至几 个月内都不起动。此使用方式可在市内环境中特别常见，特别是在考虑到排放控制的情况 下特别常见。
[0007] 在发动机起动之间的这种延长时间间隔可能由于多个原因而出现问题。发动机的 内部部件（例如起动器马达定子）会由于此内部部件上的残余油膜随时间的损耗/消失而 经历加大速率的腐蚀和/或磨损。凸轮凸角和推杆会特别容易受损，因为凸轮凸角和推杆 可能由非不锈钢制造并且因此在没有保护性油膜的情况下相对快速地出现腐蚀。
[0008] 本发明的实施方式的目的是至少部分地缓解已知HEV的缺点。


【发明内容】

[0009] 本发明的方面提供了根据随附权利要求所限定的系统、车辆以及方法。
[0010] 在本发明所寻求保护的方面中，提供了一种用于混合动力电动车辆（HEV)的控制 系统，该车辆具有发动机和至少一个电机器，该系统能够操作成控制车辆在电动车辆（EV) 模式下进行操作，在电动车辆（EV)模式下电机器在发动机被关断期间产生扭矩以驱动车 辆，控制系统还能够操作成在车辆处于EV模式下时当满足规定的一个或者更多个条件时 自动地要求/命令车辆向发动机施加扭矩从而在未起动发动机的情况下发动发动机。
[0011] 根据本发明所寻求保护的方面，提供了一种混合动力电动车辆（HEV)，其包括：发 动机和至少一个电机器，该车辆能够通过控制系统在电动车辆（EV)模式下进行操作，在电 动车辆（EV)模式下电机器在发动机关断的期间产生扭矩来驱动车辆，车辆还能够操作成 在处于EV模式下时当满足规定的一个或者更多个条件时自动地在未起动发动机的情况下 使发动机转动。可以通过将扭矩施加至发动机以发动发动机而实现发动机转动。
[0012] 可以理解，发动机的发动意味着发动机在未起动发动机的情况下即在未燃烧燃料 来向发动机提供动力的情况下通过施加至发动机的扭矩而转动。发动可以是发动机的一圈 的一部分、完整一圈或超过一圈。在一些实施方式中，发动可以是相对很多圈数，例如超过 10圈。
[0013] 发动机受迫旋转的特征具有如下优势：可以引起发动机的一个或者更多个部件的 润滑由此减小发动机由于静止例如由于静止了较长的一段时间而劣化的风险。另外，当需 要使用发动机时，会由于摩擦力而引起发动机的暖机，从而提供改进的排放性能和燃料经 济性。
[0014] 可以理解，通过发动机的频繁起动（而不是在未起动的情况下执行发动机转动） 来抵抗这些问题是不期望的。例如，发动机的频繁起动会使驾驶员变得困惑，因为驾驶员可 能并不清楚发动机起动的原因。另外，车辆可以在禁止发动机起动的零排放区中使用。
[0015] 本发明的实施方式可以用于解决与已知HEV相关联的多个问题。例如，如果发动 机已在一段时间内未使用，则可能很难实现响应于驾驶员轻踩油门请求的无障碍发动机起 动。这可能由于例如燃料导轨中的燃料压力的不足和/或缺少发动机控制器或动力系统控 制模块（PCM)对曲轴的旋转位置的获知。
[0016] 本发明的一些实施方式具有如下特征：燃料导轨中的燃料压力可以在每次执行发 动机转动时存储至高于规定值的值。另外，控制器可以在发动机转动期间确定曲轴位置，并 且如此确定的曲轴位置的值可以存储在其存储器中。
[0017] 本发明的实施方式可以具有如下另一优势：则可以减小或消除与在发动机流体允 许在环境温度下保持稳定/静态的情况下的湿气侵入和/或发动机流体（例如机油、发动 机冷却液以及燃料）的使用年限相关联的问题。
[0018] 可以理解，在冷天气条件下缺少发动机起动会加剧上述问题并且产生诸如在发动 机通气系统中产生/堆积冰之类的其他问题。
[0019] 本发明的实施方式通过自动地执行发动机转动操作克服了这些问题中的至少一 些问题，在发动机转动操作中，发动机在未起动的情况下受迫旋转。
[0020] 与在一段时间内未起动发动机相关联的其他问题是PCM可能不能够进行一个或 者更多个诊断性测试，如果发动机起动，则通常在车辆的动力系上执行上述诊断性测试。因 此，PCM不能完全地确认发动机的正确操作并且向驾驶员提供否则将会被识别的与发动机 相关的问题的在先警告。可以理解，通过在未起动发动机的情况下经常性地执行发动机转 动，PCM能够执行一个或者更多个诊断性测试并且由此在不需要起动发动机的情况下警告 驾驶员发动机出现故障。
[0021] 如下所述，在一些实施方式中，通过凭借传动系统将发动机连接至车辆的一个或 者更多个轮来执行发动机转动。这允许发动机用于向传动系统提供制动扭矩。这可以有利 地允许模仿发动机超限扭矩和/或有利于减少摩擦制动的使用。其在可用再生制动扭矩量 减小或大致为零的情况下会特别有用。这例如会在牵引用电池具有较高充电状态（SoC)的 时候或者与再生制动系统相关联的电机器已经减小扭矩产生能力的时候发生。
[0022] 有利地，车辆可以操作成在发动机在未在EV模式下起动的情况下旋转时执行至 少一个诊断性测试。
[0023] 更有利地，发动机可以包括曲轴，当发动机在未起动的情况下旋转时，控制系统能 够操作成再校准曲轴的旋转位置。
[0024] 车辆可以操作成在发动机在未起动的情况下旋转时增大发动机的燃料供给管线 中的燃料压力。
[0025] 在实施方式中，车辆能够通过控制系统操作成将扭矩施加至发动机从而在未通过 发动机起动器马达来起动发动机的情况下发动发动机。
[0026] 在实施方式中，车辆能够通过控制系统操作成将扭矩施加至发动机从而在未起动 发动机的情况下通过至少一个电机器发动发动机。
[0027] 有选择地，车辆能够通过控制系统操作成通过在车辆移动的期间将发动机联接至 车辆的传动系统而在未起动发动机的情况下发动发动机。
[0028] 通过在车辆移动的期间执行发动机转动，与发动机转动相关联的NVH会被车辆路 面噪音至少部分地掩盖。
[0029] 有利地，控制系统能够操作成使发动机在未起动（即转动或发动）的情况下旋转， 由此造成车辆的制动。因此，发动机可以用于由于其气缸中的气体压缩和/或摩擦或惯性 力而提供有用的制动，由此减慢车辆速度。在一些实施方式中，发动机例如通过离合器连接 至车辆的传动系统。发动机可以通过使离合器完全闭合而联接至传动系统。在一些实施方 式中，发动机可以通过使离合器部分地闭合（滑动/打滑）联接至动力传动系统。
[0030] 此特征具有如下优势：由于发动机的旋转所引起的噪音、振动或刺耳声（NVH)会 被由发动机提供的制动作用所掩盖。除了车辆的诸如摩擦制动器件/装置和有选择地再生 制动器件之类的一个或者更多个其他制动器件之外或者替代车辆的诸如摩擦制动器件和 有选择地再生制动器件之类的一个或者更多个其他制动器件，可以提供制动作用。因此，在 发动机联接至传动系统时由发动机转动而引起的车辆上的减速力有用地用于在驾驶员要 求并且因此期望减速力施加在车辆上时提供制动。
[0031] 有利地，车辆可以通过控制系统操作成通过发动机进气阀或发动机排气阀改变发 动发动机所需的扭矩量。进气阀和/或排气阀可以是发动机中已经存在的现有的阀（例如 进气阀可以对应于发动机的节流阀）。在一些实施方式中，一个或者全部两个阀特别地提供 用于在发动机发动时控制发动机制动扭矩。
[0032] 进气阀和/或排气阀的控制具有如下优势：如果发动机是冷的，则系统可以例如 通过完全或者至少部分地打开两个阀来模拟由温热的发动机所提供的制动作用，此制动作 用例如因为摩擦阻力和/或粘滞阻力的增大通常小于由冷发动机所提供的制动作用。可 以理解，当发动机关断时，节流阀通常可以置于大致闭合位置，由此限制空气流动到发动机 中。
[0033] 有选择地，发动机具有进气阀并且控制系统能够操作成在发动机联接至传动系统 之前打开进气阀，控制系统能够操作成在发动机联接至传动系统时使进气阀至少部分地闭 合从而增大发动发动机所需的扭矩量。
[0034] 此特征具有如下优势：其允许与发动机连接至传动系统相关联的NVH减小，因为 使发动机加速至传动系统速度所需的扭矩量减小。另外，通过使进气阀至少部分地闭合，可 以在发动机连接至传动系统之后使在不使用再生制动系统或摩擦制动系统的情况下可以 施加至传动系统的制动扭矩量增大。在一些实施方式中，进气阀可以基本上完全闭合。在 一些实施方式中，控制系统能够操作成将进气阀基本上完全闭合。
[0035] 有选择地，车辆能够操作成在发动机由根据所需发动机制动扭矩量的量发动时使 进气阀闭合。
[0036] 进一步有选择地，发动机具有排气阀并且控制系统能够操作成在发动机联接至传 动系统之前打开排气阀，控制系统能够操作成在发动机联接至传动系统时使排气阀至少部 分地闭合从而增大发动发动机所需的扭矩量。
[0037] 此特征具有如下优势：其能够减小与发动机连接至传动系统相关联的NVH。这是 因为将发动机加速至传动系统速度所需扭矩量减小。另外，在不使用再生制动系统或摩擦 制动系统的情况下能够应用于传动系统的制动扭矩量会在通过将排气阀至少部分地闭合 有选择地将排气阀基本上完全闭合来在将发动机连接至传动系统之后增大。
[0038] 车辆能够操作成在发动机由根据所需发动机制动扭矩量的量发动时将排气阀关 闭。
[0039] 可以理解，发动发动机以将制动扭矩施加至传动系统可以甚至在驾驶员未下压制 动踏板时用于模拟发动机制动或发动机'超限运行'制动。在这些情况下的超限运行制动 扭矩能够足以模拟在发动机以燃烧燃料方式开启的情况下的速度和所选齿轮的可比较条 件下所实现的制动扭矩。
[0040] 在实施方式中，规定的一个或者更多个条件包括驾驶员要求制动扭矩的条件。
[0041] 因此，控制系统能够操作成根据驾驶员关于制动扭矩的要求使发动机在未起动的 情况下旋转，由此引起车辆的制动。
[0042] 有选择地，规定的一个或者更多个条件包括如下条件：至少一个电机器未提供正 扭矩以驱动车辆。即，电机器未产生如与负扭矩相反的正扭矩，负扭矩为能够引起车辆减速 的扭矩。
[0043] 规定的一个或者更多个条件可以包括从如下条件当中选择的至少一个条件：发动 机在规定时间段内未起动，车辆自从发动机上次旋转以来已经行进了至少规定距离，车辆 的燃料导轨中的燃料压力已经下降到规定值以下，空气温度的平均值低于规定值，空气温 度的平均值高于规定值，实际空气温度低于规定值，实际空气温度高于规定值，车辆的使用 年限超过规定值，发动机的使用年限超过规定值，由车辆行进的总距离超过规定值，以及发 动机的里程超过规定值。
[0044] 在一些实施方式中，发动机里程意味着由装配有该发动机的车辆行进的距离。在 一些实施方式中，发动机里程意味着在发动机发动或运行（即燃烧燃料）的情况下车辆所 行进的距离。在一些实施方式中，发动机里程意味着在仅发动机运行（即燃烧燃料）的情 况下车辆所行进的距离。
[0045] 根据本发明的另一方面，提供了一种借助于控制系统来控制混合动力电动车辆 (HEV)的方法，该混合动力电动车辆（HEV)具有发动机和至少一个电机器，HEV能够在电动 车辆（EV)模式下操作，在电动车辆（EV)模式下发动机关断并且至少一个电机器产生扭矩 以驱动车辆，该方法包括在满足规定的一个或更多个条件时在车辆在EV模式下操作期间 将扭矩自动施加至发动机从而在未起动的情况下发动发动机。
[0046] 根据本发明的又一方面，提供了一种用于根据第一方面的车辆或适于执行根据第 二方面的方法的控制器。
[0047] 在本发明所寻求保护的方面中，提供了一种混合动力电动车辆（HEV)，其包括：发 动机和至少一个电机器，该车辆能够在电动车辆（EV)模式下操作，在电动车辆（EV)模式下 在发动机关断期间电机器产生扭矩从而驱动车辆，该车辆还能够操作成在满足规定的一个 或者更多个条件时在车辆在EV模式下操作时自动地在未起动发动机的情况下使发动机转 动。
[0048] 在本发明的一方面中，提供了一种操作具有发动机和至少一个电机器的混合动力 电动车辆（HEV)的方法，HEV能够在电动车辆（EV)模式下操作，在电动车辆（EV)模式下发 动机关断并且至少一个电机器产生扭矩以驱动车辆，该方法包括在满足规定的一个或者更 多个条件时在车辆在EV模式下操作期间自动地使发动机在未起动的情况下旋转。
[0049] 在本发明寻求保护的方面中，提供了一种用于机动车辆的控制系统，该控制系统 能够操作成通过将发动机联接至传动系统而向车辆的传动系统提供制动扭矩，由此在车辆 移动期间发动发动机。
[0050] 车辆可以是混合动力电动车辆。
[0051] 可以理解，在一些情况下，与发动机的发动相关联的NVH可以至少部分地被车辆 路面噪音所遮盖。
[0052] 本发明的一些实施方式提供了一种机动车辆控制系统，该控制系统能够操作成使 车辆的发动机在未起动的情况下（即在未被马达发动的情况下）旋转，由此在需要制动时 产生车辆制动。因此，发动机可以用于凭借气体在其气缸中的压缩和/或摩擦或惯性力提 供有用的制动，由此使车辆减速。在一些实施方式中，控制系统要求/命令发动机例如通过 离合器连接至车辆的传动系统，以便产生车辆的制动。
[0053] 本发明的一些实施方式具有如下优势：由于发动机的旋转所引起的噪音、振动或 刺耳声（NVH)可以被由发动机提供的制动作用所遮盖。除了车辆的诸如摩擦制动器件和有 选择地再生制动器件之类的一个或更多个制动器件以外或替代车辆的诸如摩擦制动器件 和有选择地再生制动器件之类的一个或更多个制动器件，可以提供制动作用。
[0054] 通过起动发动机来施加制动扭矩在下述情况下是特别有用的：通过再生制动系统 获得的制动扭矩量不足以在给定时间段内及时地满足所需制动扭矩量。例如，在牵引用电 池或其他能量存储装置不能接收再生制动能量的情况下，例如在电池充电状态（SoC)超过 规定值的情况下，发动机的发动可以允许在不使用摩擦制动的情况下满足所需制动扭矩。 在一些实施方式中，发动机的发动可以允许在减少摩擦制动的使用的情况下满足所需制动 扭矩。
[0055] 可以理解，通过再生制动系统可获得的制动扭矩量可以由于多个原因而减小。例 如，可操作成发电机的一个或更多个电机器的温度会超过需要减额机器或使机器在一段时 间内不可工作的规定值。另外，与电机器相关联的故障会使机器不可工作。在一些情况下， 通过发动发动机来使用发动机制动来弥补减小的或无再生制动性能/容量的能力可以在 这些条件盛行时有助于减少使用摩擦制动。
[0056] 有利地，车辆可以通过控制系统操作成通过发动机进气阀或发动机排气阀改变发 动发动机所需的扭矩量。
[0057] 有选择地，发动机具有进气阀并且控制系统能够操作成在发动机联接至传动系统 之前打开进气阀，控制系统能够操作成在发动机联接至传动系统时使进气阀至少部分地关 闭从而增大发动发动机所需的扭矩量。
[0058] 有选择地，车辆能够操作成在发动机由根据所需发动机制动扭矩量的量发动时使 进气阀闭合。
[0059] 进一步有选择地，发动机具有排气阀，并且控制系统能够操作成在发动机联接至 传动系统之前打开排气阀，控制系统能够操作成在发动机联接至传动系统时将排气阀至少 部分地闭合从而增大发动发动机所需的扭矩量。
[0060] 车辆能够操作成在发动机由根据所需发动机制动扭矩量的量发动时使排气阀闭 合。
[0061] 可以理解，发动发动机以将制动扭矩施加至传动系统可以用于甚至在驾驶员未下 压制动踏板时模拟发动机制动或发动机'超限运行'制动。在这些情况下的超限运行制动 扭矩可以足以模拟在发动机以燃烧燃料方式开启的情况下的速度和所选择的齿轮的可比 较条件下所实现的制动扭矩。
[0062] 在实施方式中，规定的一个或者更多个条件包括驾驶员要求制动扭矩的条件。
[0063] 因此，控制系统能够操作成根据驾驶员对制动扭矩的要求使发动机在未起动的情 况下（即在未被马达发动的情况下）旋转，由此产生车辆的制动。
[0064] 有选择地，规定的一个或者更多个条件包括如下条件：至少一个电机器未提供正 扭矩来驱动车辆。即，电机器未产生如与负扭矩相反的正扭矩，负扭矩为可以使车辆减速的 扭矩。
[0065] 规定的一个或者更多个条件可以包括从如下条件当中选择的至少一个条件：发动 机已经在规定时间段内未旋转，车辆自从发动机上次旋转以来已经至少行进了规定距离， 车辆的燃料导轨中的燃料压力已经下降到规定值以下，空气温度的平均值低于规定值，空 气温度的平均值高于规定值，实际空气温度低于规定值，实际空气温度高于规定值，车辆的 使用年限超过规定值，发动机的使用年限超过规定值，由车辆行进的总距离超过规定值，以 及发动机里程超过规定值。
[0066] 在本发明的寻求保护的另一方面中，提供了一种向车辆的传动系统提供制动扭矩 的方法，该方法包括将发动机联接至传动系统，由此在车辆移动期间发动发动机。
[0067] 在本发明的寻求保护的一方面中，提供了一种用于具有发动机和至少一个电机器 的混合动力电动车辆（HEV)的控制系统，该系统能够操作成控制车辆在电动车辆（EV)模式 下操作，在电动车辆（EV)模式下电机器在发动机关断期间产生扭矩以驱动车辆，控制系统 还能够操作成在车辆处于EV模式时自动地要求车辆在需要将制动扭矩施加至传动系统时 通过将发动机连接至车辆的传动系统来将扭矩施加至发动机以在未起动发动机的情况下 发动发动机。
[0068] 该系统能够操作成在需要将制动扭矩施加至传动系统并且满足至少一个另外的 条件时通过将发动机连接至传动系统来施加扭矩从而在未起动发动机的情况下发动发动 机。
[0069] 至少一个另外的条件可以从如下条件当中进行选择：发动机已经在规定时间段 内未旋转，车辆自从发动机上次旋转以来已经至少行进了规定距离，车辆的燃料导轨中的 燃料压力已经下降到规定值以下，空气温度的平均值低于规定值，空气温度的平均值高于 规定压力，实际空气温度低于规定值，实际空气温度高于规定值，车辆的使用年限超过规定 值，发动机的使用年限超过规定值，由车辆行进的总距离超过规定值，以及发动机里程超过 规定值。
[0070] 在本申请的范围内，显然地，在前文中、权利要求中和/或下文以及附图中所描述 的各个方面、实施方式、示例和替代方案、以及特别是其各单个特征可以独立地或以任何组 合的形式被采取。例如，结合一个实施方式所描述的特征能够应用于所有实施方式，除非这 些特征互不兼容。

【专利附图】

【附图说明】
[0071] 现将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
[0072] 图1为根据本发明的实施方式的混合动力电动车辆的示意图；以及
[0073] 图2为在根据本发明的实施方式的车辆中使用的制动控制策略中的以电池 SoC为 自变量的用于获得制动扭矩Tq的特定值Tql的再生制动和发动机制动的相对量的示意图。

【具体实施方式】
[0074] 在本发明的一个实施方式中，如图1中所示，提供了并联式混合动力电动车辆 (HEV) 100。车辆100具有内燃发动机121，内燃发动机121以可释放的形式通过离合器122 联接至结合有曲轴的马达/发电机（CMG) 123。CMG123进而联接至自动变速器124。车 辆100可操作成仅通过发动机121、仅通过CMG123或以并联的方式通过发动机121和 CIMG123向变速器124提供驱动扭矩。
[0075] 可以理解，在一些实施方式中，变速器124可以是手动变速器而不是自动变速器。 变速器可以包括手动变速箱、无级变速器或任何其他适当变速器。
[0076] 变速器124连接至传动系统130,传动系统130布置成通过前差速器117和一对前 传动轴118驱动车辆100的一对前轮111、112。传动系统130还包括辅助传动系统130A， 辅助传动系统130A布置成通过辅助传动轴132、后差速器135以及一对后传动轴139驱动 一对后轮114、115。
[0077] 可以理解，除了全轮驱动车辆或可选择两轮驱动/四轮驱动车辆之外，本发明的 实施方式适合与下述车辆一起使用，在该车辆中变速器124布置成仅驱动一对前轮111、 112或仅驱动一对后轮114、115,即前轮驱动车辆或后轮驱动车辆。本发明的实施方式还适 合于具有少于四个轮或多于四个轮的车辆。
[0078] 车辆100具有电池150,电池150连接至逆变器151，逆变器151产生三相电供给， 当CMG123操作成马达/作为马达操作时，该三相电供给被供给至CMG123。电池150布置 成在CIMG123操作成发电机/作为发电机操作时从CIMG123接收电荷。
[0079] 车辆100具有制动踏板/制动器踏板161、加速踏板/加速器踏板163、变速器选 择器控制器167以及'属性模式'或'特定程序'（SP)模式选择器168。
[0080] 车辆100构造成根据混合动力电动车辆（HEV)模式选择器169的状态在HEV模式、 HEV禁止模式以及可选择单独电动车辆（单独EV)模式中的任一模式下进行操作。
[0081] 在操作的HEV模式下，车辆100布置成在'并联'模式下或在车辆选择EV模式下 进行操作，在'并联'模式下，发动机121和CIMG123都连接至变速器124(即离合器122闭 合）。在车辆选择EV模式下（且在驾驶员选择单独EV模式下），离合器122断开并且关断 发动机121。
[0082] 当车辆100处于HEV模式时，车辆100构造成自动确定是否在发动机121开启或 关断的情况下操作。当车辆100处于HEV模式并且驾驶员已经选择在驾驶员选择单独EV 模式下进行操作时，可以根据驾驶员要求扭矩值和电池150的充电状态（SoC)执行发动机 121的重起，然而其他布置也是有用的。
[0083] 可以理解，在驾驶员要求扭矩值超过仅由CMG123能够满足的值情况下，可以执 行发动机121的重起，从而要求来自发动机121的扭矩推进。类似地，在电池 SoC下降到最 小允许值以下的情况下，可以执行发动机121的重起。
[0084] 在一些实施方式中，当处于驾驶员选择单独EV模式时，不管驾驶员要求扭矩值如 何都防止发动机121开启。
[0085] 如果在发动机121运行的期间驾驶员选择车辆100在单独EV模式下进行操作，则 车辆100构造成断开离合器122并且关断发动机121。CMG123随后根据驾驶员要求扭矩 值操作成马达或操作成发电机。例如，可以理解，CMG123可以布置成在单独EV模式下起 发电机作用从而在驾驶员要求向传动系统施加负扭矩的情况下产生车辆100的再生制动。
[0086] 在一些实施方式中，车辆100仅构造成当在规定速度以下行进时采取单独EV模 式。
[0087] 如果在处于驾驶员选择EV模式的期间驾驶员（通过下压加速踏板163)对车辆施 加仅CMG123不能满足的正扭矩要求，则车辆100可以构造成起动发动机121从而提供扭 矩推进从而以与CIMG123并联的方式驱动车辆100。
[0088] 车辆100具有控制器140,控制器140布置成在处于HEV模式时根据能量管理策略 (通过发动机控制器121C)控制车辆100从而使发动机121开启和关断。控制器140包括 动力系统控制模块（PCM)。
[0089] 车辆100构造成监测自从发动机121上次关断以来的时间段。如果时间段超过规 定值，则车辆100构造成在驾驶员下次下压制动踏板163并且要求超过规定量的制动扭矩 时迫使发动机121转动。
[0090] 车辆100通过使离合器122闭合迫使发动机121转动了足以使发动机121旋转的 量。一旦发动机121已经转动了足够的量，则离合器122再次完全断开并且发动机转动终 止。
[0091] 可以理解，通过在车辆100进行制动时执行发动机转动，与发动机转动操作相关 联的NVH可以被掩盖并且因此驾驶员较不可能察觉发动机转动正被执行。另外，使发动机 121转动所需的扭矩（以及因此所需的能量）可以从传动系统130获取，由此提供有利的制 动作用。因此，用以使发动机121转动的扭矩不需要由起马达作用的CMG123产生。这减 小了电荷从电池150的消耗，由此保持了电池 SoC。
[0092] 另外，除了通过CMG124实现的再生制动之外的利用发动机121来提供制动的能 力增大了在不使用车辆100的摩擦制动器的情况下可以获得的制动扭矩量。
[0093] 可以理解，常规电池系统具有比其最大充电电流容量更大的最大放电电流容量， 该最大充电电流容量与放电电流容量相比可以是小的。
[0094] 在一些系统中，可以发现，电池在给定时间处的及时/实时充电电流容量/能力低 于在再生制动过程中产生的最大电流。可获得的再生制动扭矩量可能会由电池的接收充电 电流的能力所限制。在再生制动扭矩量减小的情况下，摩擦制动可以用于补充再生制动扭 矩。因此，本发明的实施方式使得能够甚至在发动机121被关断并且车辆100在EV模式下 操作时通过使用发动机121来提供制动扭矩来减小所需摩擦制动量。不仅摩擦制动的所需 量减小，而且发动机121的发动在发动机121在一段时间未转动的情况下也是有用的。 [0095] 在一些实施方式中，当需要实现发动机转动时，发动机121的进气阀121T在使离 合器122闭合之前打开。这使得减小了需要施加至发动机121以便使发动机121绕转至与 传动系统130的速度相匹配的速度的扭矩量。此特征有助于在离合器122闭合时降低与发 动机121的初始绕转相关联的NVH。
[0096] 在本实施方式中，进气阀121T为节流阀121T，然而其他布置也是有用的。
[0097] 在图1的实施方式中，可用/可获得的发动机制动扭矩量可以通过限制吸入的气 体经由发动机排气阀121E从发动机121的流出而进一步增大。
[0098] 在图1的实施方式中，控制器140可操作成通过调整节流阀121T和排气阀121E 两者以控制吸入气体可以分别流进和流出发动机121的流率来调整发动发动机121所需的 扭矩量。
[0099] 在操作的常规模式中，当控制器140确定发动机121在规定时间段内未起动或转 动时，控制器140设定表示/指示需要发动机转动的标记。除非发动机121在此期间起动， 否则当控制器140随后响应于驾驶员在下压制动踏板161时对制动扭矩的要求或响应于 (轻轻地）松油门而确定需要将制动扭矩施加至传动系统130时，控制器140要求/命令排 气阀121E和节流阀121T的打开。控制器140随后要求离合器122闭合。
[0100] 可以理解，在发动机发动并且节流阀121T、排气阀121E打开的情况下可以施加至 传动系统130的扭矩量会相对较小。如果控制器140确定要求比在节流阀121T、排气阀 121E关闭的情况下可获得的发动机制动扭矩量更大的发动机制动扭矩量，则控制器140首 先命令节流阀121T关闭。节流阀121T关闭的量可以根据所需制动扭矩量进行控制。如果 制动扭矩量在节流阀121T关闭的情况下仍不足，则控制器140命令排气阀121E关闭。同 样地，可以根据所需制动扭矩量控制排气阀121E关闭的量。
[0101] 如果通过发动发动机121可获得的制动扭矩的最大量仍不足以满足所需量，则再 生制动和/或摩擦制动可以用于补充发动机制动扭矩。
[0102] 在一些实施方式中，当需要发动发动机121时，在发动机发动时所产生的制动扭 矩可以以与再生制动结合的方式进行施加。
[0103] 可以理解，控制器140构造成在由于发动机121缺乏使用而需要发动机转动时确 保发动机121的曲轴121C旋转了规定圈数。规定圈数可以根据给定发动机的需要由制造 商所确定。通常，圈数可以是任何适当数量，例如从1至约10、从5至约20、从1至约100、 500、1000或任何其他适当数量。
[0104] 在发动机121转动的期间，车辆100执行一系列检查以确保发动机121正确地操 作。检查为（1)燃料压力检查；和（2)曲轴位置确认检查。
[0105] 第一检查确认发动机121的燃料导轨（或其他管道）中的燃料压力在使发动机转 动的规定时间段内超过规定值。如果燃料压力在规定时间段内未超过相应规定值，则车辆 100可以确定存在错误。
[0106] 第二检查用于更新关于发动机121的曲轴的旋转位置的存储在控制器140的存储 器中的数据。应当理解，车辆100需要知道曲轴相对于参考位置的旋转位置从而确定发动 机121的活塞的位置。这使得当发动机121起动时发动机控制器121C能够确定打开发动 机121进气阀和排气阀的时间以及将燃料喷射到发动机121的气缸中的时间。随着曲轴旋 转而执行此第二检查，与此同时发动机转动。
[0107] 通过执行第二检查，车辆100置于发动机121在决定起动发动机121时可以更快 速地起动的状态/条件。
[0108] 因此，如果驾驶员发现他自己处于他突然要求来自发动机121的扭矩推进的状 态，则发动机121可以在驾驶员要求来自发动机121的足够高的扭矩时进行相对快速地起 动。这是与在EV模式下操作的期间不执行发动机转动的已知车辆相比较而言的。可以理 解，在这些车辆中，在驾驶员要求更高扭矩值的时刻与发动机产生扭矩以提供扭矩推进的 时间之间会经历大得多的延迟。
[0109] 在一些实施方式中，除了燃料压力检查之外或者替代燃料压力检查，可以在发动 机121转动的期间执行油压检查。其他检查也是有用的。
[0110] 本发明的实施方式具有如下优势：发动机121不必通过燃烧燃料实际起动并且产 生扭矩以便将发动机121保持/维持在起动就绪的状态。而是，发动机121可以在实际未 起动发动机的情况下通过使发动机转动而保持在就绪状态。
[0111] 可以理解，在一些实施方式中，发动机121可以在离合器122闭合并且变速器124 的内部离合器断开从而将变速器124与传动系统130断开连接的期间通过将CMG123操作 成马达而转动。
[0112] 在一些实施方式中，除了在自从发动机上次关断以后经过了规定时间段时以外或 替代在自从发动机最后关断以后经过了规定时间段时，可以在车辆在发动机未开启的情况 下行进了规定距离时执行发动机转动。
[0113] 在一些实施方式中，在检测到与发动机相关联的燃料压力已经下降到规定值以下 时执行发动机转动。这具有如下优势：起动发动机所需的时间量无论车辆操作的环境如何 都可以保持相对较低。
[0114] 可以理解，在某些天气/气候条件（例如相对较热的条件）下，燃料压力可以例如 由于燃料的泄漏或汽化而相对快速地下降。因此，车辆可以构造成将燃料压力保持在规定 值处或规定值以上。所述压力可以是发动机的燃料导轨中的燃料压力。
[0115] 在一些实施方式中，如上所述，当车辆确定需要发动机转动行为/动作时，车辆构 造成等待适当机会来执行转动操作。可以在电机/电机器123未提供正扭矩来驱动车辆 1〇〇使得驱动力/原动力未用于执行转动操作时执行转动操作。这在处于EV模式下进行操 作的过程中减小了电池150上的消耗。
[0116] 本发明的实施方式具有如下优势：可以通过执行发动机转动由此更新部件上的油 涂层来减小发动机的一个或者更多个部件的劣化。另外，可以执行一个或者更多个诊断检 查，从而能够检测出错误。另外或替代性地，可以执行一个或者更多个再校准操作，从而在 需要更快速地重起发动机时能够更快速地重起发动机。
[0117] 可以理解，本发明的实施方式可以具有其他优势和与其相关联的益处。
[0118] 在本发明的一些实施方式中，除了在发动机121在规定时间段内未使用时要求发 动机121的转动或发动之外，控制器140能够操作成：即便在发动机最近已经通过燃烧燃料 发动或操作时，当需要制动作用/动作时，仍要求发动机121连接至传动系统130以及发动 发动机121以提供制动作用。控制器140可以响应于制动踏板161的驾驶员下压或响应于 驾驶员要求扭矩的降低而要求发动发动机以提供制动作用（即，将制动扭矩施加至一个或 者更多个轮）从而在需要的情况下模拟发动机制动。
[0119] 在一些替代性实施方式中，混合动力电动车辆的控制器能够操作成根据制动控制 策略发动发动机从而提供发动机制动并且根据发动机使用情况而不要求发动机转动或发 动。制动控制策略能够以与制动控制器结合的方式实施。控制器可以构造成在电池充电状 态超过规定值时和/或当可以由电机产生的制动扭矩量在规定值以下时在不起动发动机 的情况下提供发动机制动以补充再生制动。其他布置也是有用的。
[0120] 图2示意性地示出了在根据本发明的实施方式的车辆中使用的制动控制策略中 的以电池 SoC为自变量的用于获得制动扭矩Tq的特定值Tql的再生制动扭矩（轨迹R)和 发动机制动扭矩（轨迹E)的相对量。在车辆在EV模式下操作时使用示出的策略。当电池 处于接收最大充电电流的状态时，Tql的值对应于最大可用再生制动扭矩。在示出的具体/ 特定实施方式中，当电池 SoC在60%以下时，可获得最大充电电流能力/容量，然而在一些 实施方式中其他值是可以常用的。示出的实施方式中的最大允许电池 SoC为80%。在此具 体实施方式中，一旦SoC达到此值时，不再允许再生制动。
[0121] 能够看到，当电池 SoC大于或者大致等于80 %时，通过起动发动机能够基本总体 上提供制动扭矩。随着电池 SoC下降至60%，再生制动能力的量增大至最大值。因此，用于 补偿可用再生制动扭矩的降低所需的发动机制动扭矩量大致减小至零。
[0122] 通过增大电池 SoC来减小可用再生制动扭矩的形式可以从一个实施方式到另一 实施方式进行改变并且在一些实施方式中可以大致是线性的，然而其他布置/设置也是有 用的。
[0123] 可以理解，一些实施方式可以利用下述制动控制策略，在该制动控制策略中，优先 于摩擦制动和发动机制动执行再生制动。在仅再生制动不能够满足所需制动扭矩的情况 下，可以使用发动机制动来补充或替代再生制动扭矩。在发动机制动与任何可用再生制动 一起不能够足够地满足所需制动扭矩的情况下，可以另外或替代性地使用摩擦制动。
[0124] 贯穿此专利文件的说明书和权利要求书，词语"包括"和"包含"以及这些词语的 诸如"包括有"和"包含有"之类的变形意味着"包括但不限于"，并且不预期（并且不）排 除其他部分、添加物、部件、整体或者步骤。
[0125] 贯穿此专利文件的说明书和权利要求书，除非文中另外指明，否则未指明是单数 还是复数形式的名词包括复数形式。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非文中另外指 明，否则此专利文件可以理解为设想到复数以及单数。
[0126] 结合本发明的具体方面、实施方式或示例所描述的特征、整体、特点、复合物、化学 成分或组将被理解成能够应用于文中描述的任何其他方面、实施方式或示例，除非互不兼 容。
【权利要求】
1. 一种用于具有发动机和至少一个电机器的混合动力电动车辆（HEV)的控制系统，所 述车辆能够在电动车辆（EV)模式下操作，在所述电动车辆（EV)模式下所述电机器在所述 发动机被关断期间产生扭矩以驱动所述车辆，所述控制系统能够操作成当所述车辆处于EV 模式下时在满足一个或多个条件时命令所述车辆将扭矩施加至所述发动机以在未起动所 述发动机的情况下发动所述发动机。
2. 根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统能够操作成当所述发动机在EV模式 下未起动的情况下旋转时命令执行至少一个诊断性测试。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的控制系统，所述控制系统能够操作成当所述发 动机在未起动的情况下旋转时命令再校准发动机曲轴的旋转位置。
4. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统能够操作成当所述发动机在 未起动的情况下旋转时命令增大所述发动机的燃料供给管线中的燃料压力。
5. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统能够操作成在未借助于发动 机起动器马达来起动所述发动机的情况下命令将扭矩施加至所述发动机以发动所述发动 机。
6. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统能够操作成命令借助于所述 至少一个电机器在未起动所述发动机的情况下将扭矩施加至所述发动机以发动所述发动 机。
7. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统能够操作成有利地在所述车 辆移动期间命令通过将所述发动机联接至所述车辆的传动系统而施加扭矩以在未起动的 情况下发动所述发动机。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的控制系统，所述控制系统能够操作成借助于发 动机进气阀或发动机排气阀来控制发动所述发动机所需的扭矩量。
9. 根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述发动机具有进气阀并且所述控制系统 能够操作成命令所述进气阀在所述发动机联接至所述传动系统之前打开，所述控制系统能 够操作成在所述发动机联接至所述传动系统时使所述进气阀至少部分地闭合以增大发动 所述发动机所需的扭矩量。
10. 根据权利要求9所述的控制系统，所述控制系统能够操作成当所述发动机以取决 于所需发动机制动扭矩量的量被发动时命令所述进气阀闭合。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的控制系统，其中，所述发动机具有排气阀并且 所述控制系统能够操作成命令所述排气阀在所述发动机联接至所述传动系统之前打开，所 述控制系统能够操作成在所述发动机联接至所述传动系统时使所述排气阀至少部分地闭 合以增大发动所述发动机所需的扭矩量。
12. 根据权利要求11所述的控制系统，所述控制系统能够操作成在所述发动机以取决 于所需发动机制动扭矩量的量被发动时命令所述排气阀闭合。
13. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，所述控制系统能够操作成根据驾驶员对 制动扭矩的要求而在未起动的情况下使所述发动机旋转，由此引起所述车辆的制动。
14. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，规定的所述一个或多个条件包括驾 驶员要求制动扭矩的条件。
15. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，规定的所述一个或多个条件包括所 述至少一个电机器未提供用以驱动所述车辆的正扭矩的条件。
16. 根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，规定的所述一个或多个条件包括从 下述条件当中选择的至少一个条件：所述发动机已经在规定时间段内未旋转；所述车辆自 从所述发动机上次旋转以来已经行进了至少规定距离；所述车辆的燃料管线中的燃料压力 已经下降成低于规定值；空气温度的平均值低于规定值；空气温度的平均值高于规定值； 实际空气温度低于规定值；实际空气温度高于规定值；所述车辆的使用年限超过规定值； 所述发动机的使用年限超过规定值；所述车辆行进的总距离超过规定值；以及发动机里程 超过规定值。
17. -种包括根据任一前述权利要求所述的控制系统的混合动力电动车辆。
18. -种借助于控制系统来控制具有发动机和至少一个电机器的混合动力电动车辆 (HEV)的方法，所述HEV能够在电动车辆（EV)模式下操作，在所述电动车辆（EV)模式下所 述发动机被关断并且所述至少一个电机器产生扭矩以驱动所述车辆，所述方法包括在满足 规定的一个或多个条件时在所述车辆在EV模式下操作期间将扭矩施加至所述发动机以在 未起动的情况下发动所述发动机。
19. 根据权利要求18所述的方法，包括当所述发动机在EV模式下未起动的情况下旋转 时执行至少一个诊断性测试的步骤。
20. 根据权利要求18或权利要求19所述的方法，包括当所述发动机在未起动的情况下 旋转时再校准所述发动机的曲轴的旋转位置的步骤。
21. 根据权利要求18至20中任一项所述的方法，包括当所述发动机在未起动的情况下 旋转时增大所述发动机的燃料供给管线中的燃料压力的步骤。
22. 根据权利要求18至21中任一项所述的方法，包括在所述车辆移动期间将所述发动 机联接至所述车辆的传动系统以便使所述发动机在未起动的情况下旋转的步骤。
23. 根据权利要求18至22中任一项所述的方法，包括使所述发动机在未起动的情况下 旋转以便引起制动的步骤。
24. 根据权利要求18至23中任一项所述的方法，其中，所述规定的一个或多个条件包 括所述驾驶员要求制动作用的条件。
25. 根据权利要求18至24中任一项所述的方法，其中，所述规定的一个或多个条件包 括所述至少一个电机器未提供用以驱动所述车辆的正扭矩的条件。
26. 根据权利要求18至25中任一项所述的方法，其中，所述规定的一个或多个条件包 括从下述条件当中选择的至少一个条件：所述发动机已经在规定时间段内未旋转；所述车 辆自从所述发动机上次旋转以来已经行进了至少规定距离；以及所述车辆的燃料管线中的 燃料压力已经下降成低于规定值。
27. -种用于具有发动机和至少一个电机器的混合动力电动车辆（HEV)的控制系统， 所述系统能够操作而将所述车辆控制成在电动车辆（EV)模式下操作，在所述电动车辆 (EV)模式下所述电机器在所述发动机被关断期间产生扭矩以驱动所述车辆，所述控制系统 还能够操作成当所述车辆处于EV模式下时在需要将制动扭矩施加至所述车辆的传动系统 时命令通过将所述发动机连接至所述传动系统而使所述车辆自动地将扭矩施加至所述发 动机以在未起动所述发动机的情况下发动所述发动机。
28. 根据权利要求27所述的系统，所述系统能够操作成当需要将制动扭矩施加至所述 传动系统并且满足至少一个另外的条件时通过将所述发动机连接至所述传动系统而施加 扭矩以在未起动所述发动机的情况下发动所述发动机。
29. 根据权利要求28所述的系统，其中，所述至少一个另外的条件从下述条件当中选 择：所述发动机已经在规定时间段内未旋转；所述车辆自从所述发动机上次旋转以来已经 行进了至少规定距离；所述车辆的燃料管线中的燃料压力已经下降成低于规定值；空气温 度的平均值低于规定值；空气温度的平均值高于规定值；实际空气温度低于规定值；实际 空气温度高于规定值；所述车辆的使用年限超过规定值；所述发动机的使用年限超过规定 值；所述车辆行进的总距离超过规定值；以及发动机里程超过规定值。
30. 基本上如文中参照附图所描述地构造和/或设置的控制系统、车辆或方法。
【文档编号】B60K6/48GK104066637SQ201280067785
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年11月22日
【发明者】巴普蒂斯特·比罗, 约翰·伯奇, 亚当·布兰特 申请人:捷豹路虎有限公司