混合动力车的发动机停止控制系统和方法与流程

本发明涉及一种混合动力车的发动机停止控制系统和方法，更具体地说，一种在停止混合动力车的发动机后按照驾驶者的要求提高再加速响应能力的发动机停止控制系统和方法。

背景技术：

一般来说，混合动力车(混合动力电动车/插电式混合动力电动车、HEV/PHEV)是采用两种或多种不同类型动力源的车辆，比如，通过燃烧燃料获取驱动力矩的发动机和通过电池动力获取驱动力矩的电动机。

在现有技术的传统内燃机车辆中，制动器起着重要的制动作用，但与此相矛盾的是，当驾驶者用制动器停止车辆或减小速度时，车辆需要再加速恢复预定速度，而这样消耗了许多燃料。一般来说，这就是为什么在驾驶者频繁使用制动器的城市拥挤地区与高速公路行驶时相比燃料消耗减少的原因。

相反，已知在发动机低效率运行的行驶环境下，混合动力车通过用电动机给电池充电和放电来提高效率并将在停止车辆或减速时产生的动能存储在电池中以便再利用，因此这对减少燃料消耗是有利的。

图1(现有技术)是现有技术的混合动力车的系统的方框示意图。

参考图1，现有技术的混合动力车采用安装有变速器的电动车(TMED：Transmission Mounted Electric Vehicle)型动力传动系，其中发动机、离合器、第一电动机和自动变速器(AT：automatic transmission)串联至驱动轴。

不同与一般的汽油车，在这样的混合动力车中，安装有不仅启动发动机而且在电动车(EV)模式和长坡情况下可为电池充电的第二电动机，来代替启动发动机的启动电动机。

在混合动力车的情况下，根据驾驶者要求和行驶情况，对通过启 动发动机并接合离合器的HEV模式和通过停止发动机和分离离合器的EV模式进行频繁切换。

具体地说，当激活的混合动力车的发动机停止时，为了快速避免发动机共振区，由连接至发动机的第二电动机施加反向扭矩，快速停止发动机，进而减少振动。

然而，当由第二电动机快速施加反向扭矩时，发动机速度迅速降低并且在这种情况下，当驾驶者要求加速车辆时，发动机速度需要再次提高以接合离合器以便连接发动机至驱动轴。然而，会出现时间延迟，导致加速性能降低。

在本背景技术公开的上述信息仅用于提高对本发明背景技术的理解，因此其可能包含不构成在这个国家已为本领域技术人员所知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供一种混合动力车发动机停止控制系统和方法以提高在停止混合动力车发动机时由第二电动机充电控制产生的再加速延迟。

本发明的示范性实施例提供一种在混合动力电动车(HEV)模式下行驶时进入电动车辆(EV)模式的混合动力车的发动机停止控制系统，所述系统包括：检测驾驶者要求的减速或加速的信息以及道路坡度的行驶信息检测单元；当发动机停止时运用充电扭矩停止发动机速度的第二电动机；由多个电源开关元件配置而成以将从电池根据应用控制信号供给来的DC电压转换成三相AC电压以控制第一电动机和第二电动机的电动机控制器；和根据第二电动机的速度设置具有最大充电功率的充电扭矩命令的混合动力控制单元，其中混合动力控制单元用考虑到第一电动机的可用扭矩和下坡坡度的可变因子映射的值，重设充电扭矩命令以产生最终第二电动机充电扭矩命令并通过电动机控制器把最终第二电动机充电扭矩命令施加于第二电动机。

当第一电动机处于低于预定基准速度的RPM区且电池的可用电力等于或高于预定荷电状态(SOC)时，混合动力控制单元可以参照第一电动机的性能曲线确定第一电动机的加速性能是有保证的。

当混合动力车在具有低行驶阻力的下坡路上行驶时，混合动力控制单元可以根据道路坡度确定加速性能是有保证的。

另外，行驶阻力可以包括滚动阻力、空气阻力和在下坡路上加速混合动力车的坡度阻力。

在要求快速加速响应的运动模式，混合动力控制单元可以不将充电扭矩施加于第二电动机。

当可用扭矩增加时，最终第二电动机充电扭矩命令可以重设为近似于充电扭矩命令，而当可用扭矩减小时重设为近似于零。

当下坡路的坡度增加时，最终第二电动机充电扭矩命令可以重设为近似于充电扭矩命令，而当下坡路的坡度减小时，重设为近似于零。

最终第二电动机充电扭矩命令可以重设为映射到第一电动机的可用扭矩的数值和映射到道路坡度的数值之和。

同时，本发明的另一示范性实施例提供一种在HEV模式下行驶时进入电动车辆(EV)模式的混合动力车的发动机停止控制方法，所述方法包括以下步骤：a)停止发动机的启动并分离发动机和驱动轴；b)根据第二电动机的速度设置具有最大充电功率的充电扭矩命令；c)将映射到第一电动机的可用扭矩的值和道路坡度的可变因子应用于充电扭矩命令，以将充电扭矩命令重设为最终第二电动机充电扭矩命令；和d)将最终第二电动机充电扭矩命令施加于第二电动机，以停止发动机并收集产生的能量。

在步骤a)和b)之间，当混合动力车处于要求快速加速响应的运动模式时，充电扭矩可以不施加于第二电动机。

在步骤c)，当可用扭矩增加时，最终第二电动机充电扭矩命令可以重设为近似于充电扭矩命令，而当可用扭矩减小时重设为近似于零。

在步骤c)，当下坡路的坡度增加时，最终第二电动机充电扭矩命令可以重设为近似于充电扭矩命令，而当下坡路的坡度减小时重设为近似于零。

在步骤c)，最终第二电动机充电扭矩命令可以重设为映射到第一电动机可用扭矩的值和映射到道路坡度的值之和。

在步骤d)之后，当驾驶者要求加速时，可以在利用第一电动机的可用扭矩进行再加速启动的同时，通过第二电动机提高发动机的速度 将发动机连接至驱动轴。一种含有处理器执行的程序指令的非临时性计算机可读介质可以包括停止发动机的启动并分离发动机和驱动轴的程序指令；根据第二电动机的速度设置具有最大充电功率的充电扭矩命令的程序指令；将映射到第一电动机的可用扭矩的值和道路坡度的可变因子应用于充电扭矩命令，以将充电扭矩命令重设为最终第二电动机充电扭矩命令的程序指令；和将最终第二电动机充电扭矩命令施加于第二电动机，以停止发动机并收集产生的能量的程序指令。

根据本发明的示范性实施例，当混合动力车的发动机停止时，监控第一电动机的可用扭矩和行驶坡度以检查加速性能并控制调节的第二电动机充电扭矩，从而按照驾驶者的再加速要求提高加速响应性。

此外，即使当发动机停止时，如果第一电动机的加速性能是大的，第二电动机的充电扭矩被控制以最大化能量回收率，进而确保再加速响应并提高燃料消耗。

附图说明

图1(现有技术)是现有技术混合动力车的系统的方框示意图。

图2是根据本发明示范性实施例的混合动力车发动机停止控制系统的配置的方框示意图。

图3和图4是解释发动机正常停止时出现再加速延迟的曲线图。

图5是根据本发明示范性实施例的第一电动机的性能曲线的曲线图。

图6是根据本发明示范性实施例的考虑再加速响应的电动机控制逻辑的方框图。

图7是根据本发明示范性实施例的混合动力车的发动机停止控制方法的流程图。

具体实施方式

在以下详细的具体实施方式中，仅通过举例说明的方式对本发明的某些示范性实施例进行了描述。正如本领域的技术人员所认知的，在不背离本发明的精神或范围的情况下可以各种不同的方式对所述实施 例进行修改。相应地，附图说明和具体实施方式应视作是说明性的而非限制性的。在整个说明书中，相同附图标记指代相同元件。

可以理解，本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车，比如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车的客车、包括各种小艇和轮船的船只、飞机等，并包括混合动力车、电动车、插电式混合动力车、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(比如源自资源而非石油的燃料)。正如本文中所提及的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，比如汽油动力和电动力车。

本文中所用术语只用于描述特殊实施例之目的并不是在限制本发明。正如本文所使用的单数形式“一个”和“该”也包括复数形式，除非上下文另有清晰说明。进一步理解，在本文中使用的术语“包括”指定了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除其中存在或增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组件。正如本文所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何一个或所有组合。在整个说明中，除非另有明确说明，该词“包括”及其变形应理解为包括所述元件，但并不排除其他任何元件。另外，在本说明中所述术语“单元”、“机”、“器”和“模块”是指处理至少一种功能和操作的单元，并且被其中的硬件组件或软件组件和组合执行。

另外，一些方法由至少一个控制器执行。该术语控制器是指硬件设备，该硬件设备包括被配置用于执行至少一个解释为算法结构的步骤的存储器和处理器。储存器配置用于储存算法步骤，处理器配置用于具体执行算法步骤一执行下文所述的至少一个程序。

此外，本发明的控制逻辑由非临时性计算机可读介质在计算机可读装置上执行，其中计算机可读装置包括处理器执行的可执行程序命令、控制器或类似单元。计算机可读装置的实例并不限于此，而且还包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据储存设备。计算机可读再现介质分布在网络连接的计算机系统中，比如，由远程信息处理服务器或控制器区域网路(CAN)以分布方式储存和执行。

现在，根据本发明的示范性实施例，将结合附图说明对混合动力车的发动机停止控制系统和发动机停止控制方法进行详细说明。

图2是根据本发明示范性实施例的混合动力车发动机停止控制系统的配置示意图。

参考图2，根据本发明示范性实施例的混合动力车的发动机停止控制系统100包括行驶信息检测单元101、混合动力控制单元102、电动机控制器103、电池104、电池管理单元105、发动机控制器106、第一电动机107、发动机108、第二电动机109、离合器110、变速器111和变速器控制器112。

行驶信息检测单元101检测驾驶者要求的加减速信息并将检测的信息提供给混合动力控制单元102。

行驶信息检测单元101根据混合动力车的行驶，收集来自检测制动踏板的操作位移的制动踏板传感器(BPS：brake pedal sensor)、检测加速踏板的操作位移的加速踏板传感器(APS：accelerator pedal sensor)、检测混合动力车速度的车速传感器、检测混合动力车加速度的加速度传感器、检测当前接合的档位的档位传感器、检测发动机108转速的每分钟转速(RPM：revolutions per minute)传感器、检测第一电动机107速度和转子角的旋转变压器和测量道路坡度的坡度传感器中的至少一个的行驶信息。

混合动力控制单元102是混合动力车的顶级控制器并且集中控制通过网络连接的各控制器。

混合动力控制单元102通过高速CAN通信线连接至各控制器以在其间交换信息并进行协同控制以控制发动机108和第一电动机107的输出扭矩。

在车辆启动发动机108，然后在EV模式下行驶状态下，混合动力控制单元102检查由行驶信息检测单元101提供的驾驶者要求扭矩和电池管理单元105提供的电池104的荷电状态(SOC：state of charge)，且在要求切换到HEV模式时确定启动发动机108。此外，安装在发动机108和第一电动机107之间的离合器110接合以控制HEV模式行驶。

混合动力控制单元102采用通过驾驶者按压加速器踏板的踏板力产生的APS位移值计算驾驶者要求扭矩。此外，当车辆在上坡路上行驶时，混合动力控制单元102进一步反映上坡坡度以计算驾驶者要求扭矩。

当计算的驾驶者要求扭矩超过进入HEV模式所需的扭矩阈值时，混合动力控制单元102可以确定启动发动机108以将模式切换至HEV模式。

此外，当电池的SOC根据EV行驶降低至低于发动机108发电所需的SOC阈值时，混合动力控制单元102也可以确定启动发动机以将模式切换至HEV模式。

电动机控制器103由多个电源开关元件配置而成并根据从混合动力控制单元102施加的控制信号将电池104供给的DC电压转换为三相AC电压以控制第一电动机107和第二电动机109。

配置电动机控制器103的电源开关元件是由绝缘栅双极晶体管(IGBT)、MOSFET、晶体管和继电器中的任一个配置。

电池104是由多个单元电池配置，并可储存提供给第一电动机107的高电压，比如DC400V至450V的电压。

电池管理单元105检测在电池104的操作区的单电池的电流、电压和温度以管理荷电状态(SOC)并控制电池104的充放电电压以防止电池过度放电致使电压低于额定电压或者电池过度充电致使电压高于额定电压进而缩短电池使用寿命。

发动机控制器106根据混合动力控制单元102的命令控制发动机108并监控发动机108的操作状态(比如，发动机RPM或发动机扭矩)以将操作状态传输至混合动力控制单元102。

第一电动机107通过从电动机控制器103施加的三相AC电压运行以产生扭矩，且当车辆在滑行模式下行驶时作为发电机运行以向电池104供给再生能量。

发动机108是动力源并在起动开(starting-on)状态下输出发动机功率。

第二电动机109作为起动机和发电机运行，并且根据从混合动力控制单元102施加的控制信号启动发动机108并将基于完全启动状态的发动机起动比特(bit)传输至混合动力控制单元102。

当车辆进入EV模式以停止起动的发动机108时，第二电动机109作为施加减小发动机速度(rpm)的充电扭矩来回收能量的发电机运行。

此外，当发动机108保持在起动开的状态时第二电动机109作为发 电机运行以产生电压，并且通过电动机控制器103将产生的电压提供给电池104作为充电电压。

第二电动机109通过皮带连接至发动机108，或如图2所示，通过轴直接连接至发动机108。

离合器110设置在发动机108和第一电动机107之间以在EV模式和HEV模式下驱动车辆。

在EV模式下，离合器110释放发动机108和驱动轴之间的连接并且当因驾驶者的再加速要求而EV模式被切换至HEV模式时，连接发动机108和驱动轴以传递发动机的驱动扭矩。

变速器111由自动变速器(AT)或DCT(双离合自动变速器)配置并且通过混合动力控制单元102的控制调节传动比。

变速器控制单元(TCU：transmission control unit)112自动控制变速器111的目标档位，其根据车辆速度、节气门开度或输入扭矩等条件来确定以保持适合当前行驶条件的车速。

同时，图3和图4是解释发动机通常停止时出现再加速延迟的曲线图。

当混合动力车按照驾驶者的要求进入EV模式以在发动机与驱动轴分离的离合器分离状态下执行发动机停止控制时，如果驾驶者踩踏加速踏板以再加速车辆，则车辆需要进入HEV模式。

在这种情况下，混合动力车应将发动机侧的离合器再次连接至驱动轴。为了接合离合器，需要将发动机速度增加到与第一电动机速度同步的离合器接合点。

然而，在图3中，由于第二电动机的充电扭矩经控制有利于燃料消耗，但是发动机速度迅速减小，所以再次提高发动机速度需要大量时间，以致于过多地出现加速延迟。

此外，在图4的实例中，未施加降低发动机速度的充电扭矩，因此与发动机速度减小的图3中的实例相比其加速延迟降低，但是这不利于燃料消耗。

具体地说，因为在高速时第一电动机的可用扭矩(可放电扭矩)小，所以因第一电动机的特点在高速时混合动力车的再加速延迟增加。换句话说，由于第一电动机的可用扭矩的限制，当混合动力车高速行驶 时，只有通过加上发动机的驱动扭矩，才能确保再加速响应性。

根据以上描述，即使很难精确确定未来会发生什么，当混合动力车在进入EV模式后不再加速时，如果大的充电扭矩施加于第二电动机以减小发动机速度，这也是有利于燃料消耗的。例如，在非高速行驶条件的情况下或在连续下坡路段上惯性行驶的情况下仅仅通过第一电动机的可用扭矩便足以再加速车辆。

此外，在发动机108的驱动扭矩快速连接到驱动轴以将发动机的驱动扭矩快速传递至驱动轴时，获得再加速响应性。然而，在本发明的示范性实施例中，需要注意的是除发动机的驱动扭矩外，当第一电动机107的当前可用扭矩也较大时，通过第一电动机107可以确保加速响应。

通过考虑以上描述，当发动机停止并处理第二电动机109的充电扭矩以执行有利于再加速性能和能量回收率的发动机停止控制时，根据本发明的示范性实施例的混合动力控制单元102监控第一电动机107的可用扭矩和行驶坡度。

首先，当驾驶者选择的行驶模式为要求快速响应的运动模式(也称为动力学模式)时，混合动力控制单元102被设置成不将充电扭矩施加于第二电动机109。

相反，当行驶模式为正常模式或燃耗目标(fuel ratio aimed)行驶的环保模式时，混合动力控制单元102设置成具有尽可能高的能量回收率。

当发动机动力因发动机停止而未连接(离合器分离)时，混合动力控制单元102通过参考第一电动机107的性能曲线监控是否确保第一电动机107的加速响应。

图5示出了根据本发明的示范性实施例的第一电动机的性能曲线。

参考图5，图5根据最大扭矩可根据电池104的可用电力变化的硬件性能，示出第一电动机107的性能曲线。

当第一电动机107处于低于预定基准速度的RPM区且电池104的可用电力等于或高于预定SOC时，混合动力控制单元102根据性能曲线确定第一电动机107的加速性能是有保证的。

此外，当作为测量道路坡度的结果，车辆在具有低车辆行驶阻力的 下坡路上行驶时，由于驾驶者感觉的加速度是大的，因此即使第一电动机107的可用扭矩是小的，混合动力控制单元102也根据道路坡度确定加速性能是有保证的。

此处，车辆的行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力和坡度阻力，且在下坡的情况下，坡度阻力(slope resistance)用于车辆加速。

如上所述，混合动力控制单元102通过根据电池104、电动机控制器103的状态而定的第一电动机107的可用扭矩(可放电扭矩)和车辆坡度的相关性，设置在停止发动机108时通过电动机控制器103施加于第二电动机109的充电扭矩的命令可变因子。

图6示出了根据本发明示范性实施例的考虑再加速响应的电动机控制逻辑。

参考图6，当第二电动机109的转速在发动机108停止的状态下输入时，混合动力控制单元102生成可成为根据预定充电扭矩基本图而定的第二电动机的每个速度下的最大充电功率的第二电动机充电扭矩命令。

此处，充电扭矩基本图(charging torque basic map)是将充电扭矩施加于第二电动机109以根据第二电动机109的转速将能量回收率最大化设置的基本图。

在这种情况下，混合动力控制单元102通过考虑到第一电动机107的可用扭矩和下坡坡度的可变因子而映射的值，来重设第二电动机充电扭矩命令，以生成最终第二电动机充电扭矩命令并通过电动机控制器103将最终第二电动机充电扭矩命令施加于第二电动机109。

例如，当第一电动机107的可用扭矩在预定范围增加时，混合动力控制单元102将最终第二电动机充电扭矩命令重置为近似于(约)能量回收率最大的充电扭矩命令，并且当可用扭矩减小时，将最终第二电动机充电扭矩重置为近似于(约)零。

此外，当下坡坡度增加时，混合动力控制单元102将最终第二电动机充电扭矩命令重置为近似于(约)能量回收率最大的充电扭矩命令，并且当下坡坡度减小时将第二电动机充电扭矩命令重置为近似于(约)零。

例如，当可用扭矩或下坡坡度的可变因子设置为0～10级时，如果 可变因子为10级，混合动力控制单元102与上述充电扭矩命令类似地将最终第二电动机充电扭矩命令施加为最大值，且如果可变因子为0级，混合动力控制单元102不将充电扭矩命令施加于第二电动机109。

如上所述，混合动力控制单元102根据按照电动机的可用扭矩和下坡坡度行驶确保加速响应的程度来控制第二电动机109的充电扭矩以回收能量。

此外，当驾驶者要求再加速时，混合动力控制单元102在用第一电动机107的有保证的可用扭矩进行再加速的同时，通过第二电动机109提高发动机108的速度来连接至驱动轴，以便确保无加速延迟的再加速响应性。

同时，根据如上所述的混合动力车的发动机停止控制系统100的配置，对根据本发明示范性实施例的混合动力车发动机停止控制方法进行说明。

将在下文描述的根据本发明示范性实施例的混合动力车发动机停止控制方法的流程由控制器分别或组合执行。因此，通过考虑作为发动机停止控制系统100发挥作用的执行上述功能的主体来进行描述，而不拘泥于本发明的示范性实施例中的配置的名称。

图7是根据本发明示范性实施例的混合动力车的发动机停止控制方法的流程示意图。

参考图7，当混合动力车从HEV模式进入EV模式时，在步骤S101，根据本发明的示范性实施例的混合动力车的发动机停止控制系统100停止发动机108并释放发动机和驱动轴之间的连接。

当车辆处于要求快速加速响应的运动模式(步骤S102中的“是”)时，发动机停止控制系统100不将充电扭矩施加于第二电动机109。

相反，当车辆未处于运动模式，而是正常模式或环保模式(步骤S102中的“否”)时，发动机停止控制系统100执行考虑了将在下文描述的再加速响应的发动机停止控制。

在步骤S103中，发动机停止控制系统100通过参考预定充电扭矩基本图，根据第二电动机109的速度来设置充电功率最大的第二电动机充电扭矩命令。

在步骤S104，发动机停止控制系统100将映射到第一电动机107 的可用扭矩的值和道路坡度可变因子应用于第二电动机充电扭矩命令以重置最终第二电动机充电扭矩命令。此外，在步骤S105，发动机停止控制系统100将用于停止发动机108的最终第二电动机充电扭矩命令施加于第二电动机109以回收能量。

在这种情况下，当可用扭矩增加时最终第二电动机充电扭矩命令重置为近似于充电扭矩命令，而当可用扭矩减小时重置为近似于零。

此外，当下坡路的坡度增加时，最终第二电动机充电扭矩命令重置为近似于充电扭矩命令，并且当下坡路的坡度减小时重置为近似于零。

此外，最终第二电动机充电扭矩命令重设为映射至第一电动机107的可用扭矩的值和映射到道路坡度的值之和。

例如，当映射到可用扭矩的值为5且映射到下坡坡度的值为5时，如果两个映射值相加，结果为10。因此，成为最大充电功率的充电扭矩命令作为最终第二电动机充电扭矩命令被施加。这是因为车辆在第一电动机的可用扭矩的一部分有保证的状态下行驶在下坡路上，因此两种因素的加速响应性被相加而提高。

同时，当发动机108或第二电动机109的速度等于或大于预定基准速度(步骤S105中的“否”)时，发动机停止控制系统100返回到步骤S103以连续执行发动机停止控制。

相反，当发动机108或第二电动机109的速度小于预定基准速度(步骤S105中的“是”)时，发动机停止控制系统100停止发动机停止控制。

此处，基准速度设置在不产生发动机反冲(backlashing)的范围内。

如上所述，根据本发明的示范性实施例，当混合动力车的发动机停止时，第一电动机的可用扭矩和行驶坡度被监控以确认加速性能并控制根据以此调节的第二电动机充电扭矩，从而提高了按照驾驶者的再加速要求的共振响应。

此外，即使发动机停止，第一电动机的加速性能仍然很高时，控制第二电动机的充电扭矩，使得能量回收率最大化以确保再加速响应并提高燃料效率。

上述本发明的示范性实施例不仅可通过上述装置和方法实施，而且还可通过程序或记录介质实施，其中所述程序执行与本发明示范性实 施例的配置相对应的功能且在所述记录介质中写入上述程序并且易于由本领域技术人员根据示范性实施例的描述来实施。

已结合目前被认为是实用的示范性实施例描述了本发明，但需要了解的是，本发明并不限于所公开的实施例，相反，其意在涵盖在所附权利要求的精神和范围内的各种修改以及等同布置。