用于运行混合动力车辆的方法与流程

本发明涉及一种用于运行混合动力车辆的方法，该混合动力车辆包括内燃发动机和排气后处理装置，该排气后处理装置用于处理来自发动机的排气。本发明还涉及一种计算机程序、计算机可读介质、控制单元、混合动力车辆推进系统和混合动力车辆。

本发明能够应用在重型车辆中，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对公共汽车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如轿车。

背景技术

在混合动力电动车辆中，一个目的是使来自内燃发动机的排放尽可能低。另一个目的是考虑到运行情形来控制推进系统，以获得最佳能量利用效率。由此，发动机可以在长时间段期间或在以高频率发生的时间段期间被关闭或以低负荷运行。结果，发动机的排气后处理装置(例如选择性催化还原(scr)单元)的温度可能下降到低于该装置有效工作的点。此问题在混合动力电动公交车或在城市地区运营的运送车辆中尤其明显。

wo2013188513公开了一种混合动力电动车辆，其中，在车辆的电动模式期间，内燃发动机在催化剂效率下降到低于阈值的情况下开启。然而，为了此意图而运行发动机可能会损害所述的提供最佳能量利用效率的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是使混合动力车辆的运行更接近于以下二者之间的最佳平衡：使来自内燃发动机的排放保持尽可能低，以及获得最大的能量利用效率。

上述目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。因此，本发明提供了一种用于控制混合动力车辆推进系统的方法，该混合动力车辆推进系统包括内燃发动机和排气后处理装置，该排气后处理装置用于处理来自发动机的排气，所述方法包括：

-在车辆的运行期间确定指示排气后处理装置的效率的参数值，

-其特征在于，

-识别车辆运行循环开始事件，

-在车辆的运行期间确定在车辆运行循环开始事件之后的时间区

间内的发动机运行历史特点，以及

-根据所确定的排气后处理装置的效率的参数值和所确定的发动

机运行历史特点来确定是否控制所述推进系统以提高排气后处理

装置的效率。

该排气后处理装置可以是适合于所提供的发动机类型的任何这样的装置，例如，其中该发动机是柴油发动机，排气后处理装置可以是选择性催化还原(scr)单元。然而应当注意，本发明适用于以下情况：其中排气后处理装置为另一类型的，特别是为了充分高效地运行而需要比最低温度高的温度的类型。

确定是否控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可以包括：确定是否控制所述发动机运行。在所述参数值表明排气后处理装置效率低的情况下，控制所述发动机运行可以提高排气后处理装置的效率。例如，使发动机运行可以提高排气后处理装置的温度，由此提高排气后处理装置的效率。这可有助于使发动机的排放保持尽可能低。

然而，识别车辆运行循环开始事件以及在车辆的运行期间确定在车辆运行循环开始事件之后的时间区间内的发动机运行历史特点提供了在当时的运行情形期间提高排气后处理装置的效率是否有用的强烈指示。例如，在发动机运行历史特点表明发动机已在车辆运行开始事件以来被关闭的情况下，可能合理的是假设发动机将在未来的相对长的时间段内继续关闭。

例如，在所述混合动力车辆是混合动力电动车辆并且发动机已在车辆运行开始事件以来被关闭的情况下，原因可能是该车辆处于延长的全电动推进模式，在该全电动推进模式中，所有推进动力都由通过电池组供电的电动机提供。由此，所述车辆运行循环开始事件可以是涉及从外部电源(例如，在充电站处)对电池组充电的事件。完全充电的电池组和运行情形可允许车辆在需要发动机进行推进辅助之前以全电动推进模式被驱动相对长的时间。

如果在这种情况下控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率，则该控制动作之后可以是另一个发动机停机时段，该时段足够长而使排气后处理装置再次丧失效率。因此，所述控制动作将没有任何益处。例如，如果发动机启动以升高排气后处理装置的温度，结果可能仅仅是：一旦排气后处理装置已变得完全高效，则发动机被关闭另一个延长的时间段，并且排气后处理装置的温度将再次下降，从而使该装置效率降低。因此，使发动机运行将仅会导致燃料消耗增加并因此降低能量利用效率。另外，由于发动机已经运行而不是被关闭，排放将会增加。

因此，发动机运行历史特点可以用作如下的指示：发动机将在未来一些时间内保持关闭，并且使发动机运行以提高排气后处理装置的效率将没有用。相反，发动机可以保持关闭，并且由于某些其它原因(例如为了支持车辆推进而需要发动机)而稍后开启。应当注意，在一些实施例中，可以开启发动机以对电池组充电。

然而，在发动机运行历史特点暗示发动机已在车辆运行循环开始事件以来运行相对大程度的情况下，这可以表明车辆处于其中发动机频繁开启以支持车辆推进的运行模式。在这种情况下，合理的是假设在发动机关闭的情况下，该发动机将在相对短的时间段内再次开启。因此，通过使发动机运行来升高排气后处理装置的温度以避免其效率在发动机关闭的时段内下降将有助于保持低排放。

从而，尽管没有用于所述推进系统的其它控制功能(例如要求控制所述发动机运行的车辆推进)，也可以控制所述发动机运行。在排气后处理装置的效率的提高仅是引起使所述发动机被控制运行的请求的唯一控制对象时，发动机可以在车辆停止期间保持怠速。

应当理解，车辆运行循环开始事件之后的所述时间区间可以是如下时间：即，从车辆运行循环开始事件到确定发动机运行历史特点的时间和/或到确定排气后处理装置的效率的参数值的时间。替代地，所述时间区间可以起始于车辆运行循环开始事件之后的某个时间点，和/或所述时间区间可以结束于确定发动机运行历史特点之前和/或确定排气后处理装置的效率的参数值之前的某个时间点。

还应当理解，无论在做出确定时发动机被关闭还是发动机已在运行，都可以做出是否控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率的确定。然而，在一些实施例中，所述方法可以包括在车辆的运行期间确定发动机是否在运行，并且，如果确定发动机不在运行，则根据所确定的排气后处理装置的效率的参数值和所确定的发动机运行历史特点来确定是否控制所述发动机启动。

在一些实施例中，可以禁止控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率，例如在车辆处于“电动区”(即，法规严禁内燃发动机运行的区域)中的情况下。车辆在这种区域中的定位例如可以通过全球定位系统(gps)装置来进行。

控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可以包括除了控制所述发动机运行之外的至少一个附加控制动作。可以与控制所述发动机运行并行地执行这种附加控制动作中的一个或多个。它们在发动机已关闭相对长的时间段之后启动的情况下是特别有益的。冷发动机运行可能实际上有助于降低排气后处理装置的温度而非提高其温度。用于提高效率的附加控制动作可以抵消冷发动机的这种影响。

例如，在发动机能够经由变速器连接到其中布置有推进系统的车辆的车轮的情况下，控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可包括：调节变速器的换档策略。调节后的换档策略可涉及在车辆从静止起步时使用较低档位以增加来自发动机的热量。

在所述混合动力车辆推进系统是包括电动机的混合动力电动车辆推进系统的情况下，可以提供有利的附加控制动作以提高排气后处理装置的效率，其中，发动机和电动机被布置成并联地向其中布置有所述推进系统的车辆的至少一个车轮输送组合扭矩。这种推进系统可以称为并联式混合动力车辆推进系统。由此，控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可包括：减少所述组合扭矩的由电动机输送的部分。这可以涉及在发动机参与车辆推进的同时减少电动机助推(boost)。例如，可以限制允许电动机在车辆加速期间辅助发动机。增加的发动机功可增加由发动机产生的热量，以便升高排气后处理装置的温度。

在用于提高排气后处理装置的效率的另一个附加控制动作中，控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可以包括：控制所述发动机在高热量模式下运行。这种高热量模式适于快速加热发动机、排气和/或排气后处理装置。高热量模式可涉及到发动机的更大燃料流量、调节的(例如推迟的)燃料喷射正时、调节的(例如，提前的)排气门打开(在设有可变气门正时系统的情况下)、排气再循环(egr)的致动、对进气节气门的适当控制、和/或对发动机的可变几何涡轮增压器(vgt)的适当控制。

在一些实施例中，控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可以仅包括控制所述发动机运行，而没有上文阐述的任何附加控制动作。

确定在车辆运行循环开始事件之后的时间区间内的发动机运行历史特点可以包括：确定发动机在车辆运行循环开始事件以来已经运行的程度，而确定发动机在车辆运行循环开始事件以来已经运行的程度又可以包括确定发动机是否已在车辆运行循环开始事件以来的任何事件点运行。因此，确定发动机在车辆运行循环开始事件以来已经运行的程度可涉及确定发动机是否已至少一次运行超过零秒。由此，强化了在当时的运行情形期间提高排气后处理装置的效率是否有用的指示。

发动机运行历史可以存储在数据存储器中，该数据存储器可由控制单元访问以控制所述推进系统。作为确定发动机是否已在车辆运行循环开始事件以来的任何时间点运行的替代方案，确定发动机运行历史特点可涉及确定发动机是否已连续运行了超过预定时间区间阈值的时间。

优选地，排气后处理装置的效率的参数是排气后处理装置的温度，所述方法包括将所确定的温度与优选预先确定的阈值温度进行比较。由此，给出排气后处理装置是否在高效运行(例如，在该装置是选择性催化还原(scr)单元的情况下)的强烈指示。替代地或另外，可以使用其它参数来确定排气后处理装置的效率，所述其它参数例如是排气后处理装置的温度的变化，或者在排气后处理装置为scr单元的情况下，是该scr单元中的尿素缓冲区的大小。

优选地，确定是否控制所述推进系统以提高排气后处理装置(例如通过控制所述发动机运行)的效率包括：如果所确定的温度低于阈值并且如果发动机在车辆运行循环开始事件以来已经运行超过预定程度，则确定控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率。优选地，确定是否控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率(例如通过控制所述发动机运行)包括：如果所确定的温度低于阈值并且如果发动机在车辆运行循环开始事件以来运行低于预定程度，则确定不控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率。由此，考虑到运行情形，可以有效避免无用地提高排气后处理装置的效率。在一些实施例(例如上述实施例)中，发动机已经运行的预定程度可以是发动机已经运行了任何程度，而不管程度的大小。在这种实施例中，如果所确定的温度低于阈值并且如果发动机在车辆运行循环开始事件以来没有运行，则可以确定不控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率。

在车辆运行循环开始事件之后，可以基于至少一个附加条件来控制所述发动机运行超过所述预定程度，并且之后，如果所确定的温度低于阈值，则可以确定控制所述发动机运行，所述附加条件不是所确定的温度低于阈值。

例如，在该系统是并联式混合动力车辆推进系统的情况下，所述附加条件可以是推进扭矩请求超过该推进系统的电动机的可用扭矩容量。替代地或另外，所述附加条件是车辆的一个或多个辅助装置需要来自发动机的动力。在一些实施例中，所述附加条件可以是推进系统的电池组需要充电。如果由于满足了所述附加条件而控制所述发动机开始运行并且随后不再满足所述附加条件，则可以由于所确定的排气后处理装置的温度低于阈值而控制所述发动机继续运行。

从上文的描述中可以理解，当满足所述附加条件并且所确定的温度低于阈值时，控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率可以包括除了控制所述发动机运行之外的控制动作，例如，调节变速器的换档策略、减小由电动机输送到车轮的扭矩的部分和/或控制所述发动机在高热量模式下运行。

优选地，确定发动机运行历史特点的步骤基本上与确定排气后处理装置的效率的参数值的步骤同时进行。这可以在所确定的排气后处理装置的效率的参数值与所确定的发动机运行历史特点之间提供很大程度的相关性。进而，这可以提高对混合动力车辆推进系统的控制精度。

车辆运行循环开始事件可以是设有所述推进系统的车辆的预定路线的起点。例如，该预定路线可以是公共汽车路线或运送路线。例如在运输或邮政运送系统中，例如卡车或轿车可以遵循该运送路线。可以存储关于该预定路线的信息，以便可以由推进系统的控制单元访问。另外，控制单元可以访问关于车辆位置的信息，例如，来自全球定位系统(gps)装置的信息。在将车辆位置与预定路线的原点匹配时，可以识别出车辆运行循环开始事件。

另外或可替代地，可以通过导航规划装置来确定该预定路线。这种装置例如可以包括gps装置。该装置可以装配在轿车中，例如供私人使用。推进系统的控制单元可以布置成从导航规划装置接收信息。在导航规划装置例如基于来自人的输入而确定了规划路线之后，可以识别出车辆运行循环开始事件。

在一些实施例中，在混合动力车辆推进系统是包括电动机和电能存储设备(例如电池组)的混合动力电动车辆推进系统的情况下，车辆运行循环开始事件可以是对电能存储设备充电。由此，基于“在这种充电之后，推进系统能够在充电事件之后的相对长的时间段内大部分或完全在全电动模式下运行”的假设，能够确定：控制所述推进系统以提高排气后处理装置的效率的步骤可以省去，即使排气后处理装置的效率低也是如此，因为能够假定全电动模式将持续另一个延长的时间段。由此，可以省去无用的提高排气后处理装置的效率的动作。

在所述混合动力车辆推进系统是包括电动机和电能存储设备的插电式混合动力电动车辆推进系统的情况下，识别车辆运行循环开始事件可以包括识别从车辆外部的电源对电能存储设备充电。推进系统的控制单元可以布置成检测这种外部充电。由此，可以明确地且安全地识别出车辆运行循环开始事件。由于插电式混合动力电动车辆推进系统可具有特别大的电池组，因此能够预期：在外部充电事件之后，车辆可以在相对长的时间段内在全电动模式下运行。从以上描述中可以理解，本发明的实施例将允许在插电式混合动力电动车辆在外部充电事件之后的全电动模式期间避免无用的提高排气后处理装置的效率的动作。

在一些实施例中，在所述混合动力车辆推进系统是包括电动机和电能存储设备的混合动力电动车辆推进系统的情况下，识别车辆运行循环开始事件包括识别所述电能存储设备的荷电状态的正向变化。荷电状态的这种正向变化可以表示可通过外部电源提供的充电事件。在一些实施例中，荷电状态的正向变化可以表示该系统中的内部充电事件，例如，通过发动机进行充电。优选地，确定荷电状态的正向变化是否高于预定阈值。如果荷电状态的正向变化高于预定阈值，则可以假设该充电事件之后是车辆的延长的全电动模式。由此，可以明确地且安全地识别出车辆运行循环开始事件，并且可以在全电动模式期间避免无用的提高排气后处理装置的效率的动作。在替代实施例中，识别车辆运行循环开始事件包括确定所述电能存储设备的荷电状态高于预定阈值。

上述目的还通过根据权利要求21所述的计算机程序、根据权利要求22所述的计算机可读介质以及根据权利要求23所述的控制单元来实现。上述目的还通过根据权利要求24所述的混合动力车辆推进系统以及根据权利要求25所述的混合动力车辆来实现。

在以下的描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面是作为示例给出的本发明的实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是公共汽车形式的车辆的透视图。

图2示意性地示出了图1中的车辆中的混合动力车辆推进系统。

图3是描绘了控制图2中的系统的方法中的步骤的框图。

具体实施方式

图1示出了公共汽车形式的车辆1。应当注意，该车辆可以是各种替代类型的，例如，它可以是卡车，例如用于半挂车的牵引车、轿车或诸如轮式装载机的工程机械。车辆1是插电式混合动力电动车辆，其包括混合动力电动车辆(hev)推进系统，更具体地，是并联式混合动力系统。该系统包括下文描述的电池组，该电池组被布置成在充电站处经由车辆1的车顶安装式受电弓101充电。该充电站包括在顶部处弯曲的竖直立柱2，以允许车辆停放在立柱2的远端处的一组电极下方。在车辆的这个位置，受电弓101可以展开，以便受电弓101上的电极与立柱2中的电极接触。

如图2中可见，混合动力电动车辆推进系统3包括内燃发动机301和排气后处理系统306，该排气后处理系统306用于处理来自发动机的排气。在本示例中，该发动机为活塞式柴油发动机301。在本示例中，排气后处理系统306包括柴油氧化催化剂(doc)307、柴油微粒过滤器(dpf)308、以及选择性催化还原(scr)单元形式的排气后处理装置302。设置有排气引导件303，用于将排气从发动机经由排气后处理系统306引导到大气中。发动机301被供给来自燃料容器304的燃料。

系统3还包括电动机-发电机310，该电动机-发电机310在本文中也被称为电动机310。发动机301可经由离合器305机械连接到电动机310的转子，并且电动机310机械连接到变速器320。变速器320经由扭矩传递组件321机械连接到车辆1的两个车轮102，以用于车辆1的推进。扭矩传递组件321可包括万向轴、轮轴和差速齿轮。

系统3还包括电池组311形式的电能存储设备。电池组311经由逆变器312电连接到电动机310。

系统3还包括控制单元330，该控制单元330被布置成发送和接收来自发动机301、离合器305、电动机310、变速器320和电池组311中的每一个的控制信号。此外，该控制单元被布置成接收来自温度传感器331的信号，该温度传感器331被布置成检测排气后处理装置302中的温度。在替代实施例中，控制单元330可以布置成基于其它参数来确定排气后处理装置302(在本示例中为scr单元)的温度。例如，控制单元330可以布置成使用模型来确定scr单元的温度并测量各种发动机运行参数(例如dpf308的温度和进入发动机的空气流量)的值。应当理解，控制单元330可作为单个单元或作为布置成彼此通信的多个单元而被提供。例如，在一些实施例中，发动机电子控制单元(ecu)、电池ecu和hevecu可布置成控制该系统的各个部分并彼此通信。

变速器320适于在发动机301、电动机310和扭矩传递组件321之间提供动力分配功能。系统3被布置成以多种不同的模式运行。更具体地，系统3被布置成以全电动推进模式运行，在该全电动推进模式中，发动机关闭，离合器305脱离，并且，到车轮102的所有动力都由电动机310经由变速器提供，电动机310由电池组311经由逆变器312供电。在并联推进模式中，离合器305接合，并且发动机301和电动机310都经由变速器320向车轮102提供动力。在再生制动模式中，由电动机310向车轮102提供制动扭矩，由此，该电动机作为发电机工作并经由逆变器311对电池组充电。在发动机模式中，到车轮102的所有动力都由发动机301提供。在一些实施例中，可以由发动机301向电动机310提供动力，电动机310然后作为发电机工作，以经由逆变器312对电池组311充电。

应当理解，本发明适用于其中部件与图2中的并联式混合动力系统的部件不同地布置的混合动力电动车辆推进系统。例如，在替代的并联式混合动力系统中，发动机301、电动机310和变速器320可以经由行星齿轮组连接。

参考图3，将描述控制图2中的系统的方法中的步骤。该方法包括识别(s1)车辆运行循环开始事件。这是通过检测电池组311由外部电源充电来完成的，例如图1中所示，通过与充电站的立柱2中的电极接触的受电弓101的电极充电。

在车辆运行循环开始事件之后，车辆在全电动模式下被驱动，并且发动机301关闭。在车辆的运行期间，反复确定(s2)排气后处理装置302的温度，并将该温度与预定阈值温度进行比较(s2b)。

如果确定(s2b)所述温度低于阈值，则确定(s4)车辆运行循环开始事件之后的时间区间内的发动机运行历史特点。这种确定包括确定(s4)发动机是否已在车辆运行循环开始事件以来的任何时间点运行。

如果确定(s4)发动机还没有在车辆运行循环开始事件以来的任何时间点运行(例如，由于全电动模式)，则该方法中的下一步骤仅仅是重复温度确定(s2)。然而，如果确定(s4)发动机已在车辆运行循环开始事件之后的某个时间点运行，则控制(s5)发动机运行，以提高排气后处理装置302的温度。

发动机已在车辆运行循环开始事件之后运行的原因可以是除了于所确定的温度低于阈值之外的附加条件，例如，发动机301进行车辆推进辅助。如果由于满足该附加条件而控制发动机开始运行，并且随后不再满足该附加条件，则由于所确定的排气后处理装置的温度低于阈值，可以控制发动机301继续运行。

当确定控制(s5)发动机运行时，为了提高排气后处理装置302的温度，如上所述，执行(s6)多个附加的控制动作以支持排气后处理装置302的温度的提高。

所述附加的控制动作包括调节变速器的换档策略，以便在车辆从静止起步时使用较低档位，这将增加来自发动机的热量。而且，减少所述组合扭矩的由电动机310传递到车轮102的部分。由此产生的更大的发动机功将进一步增加由发动机产生的热量，以提高排气后处理装置302的温度。另外，控制发动机301在高热量模式下运行，该高热量模式涉及到发动机的更大燃料流量、调节的燃料喷射正时、排气再循环(未示出)的致动、对进气节气门的适当控制、以及对发动机的可变几何涡轮增压器(未示出)的适当控制。

应当注意，在替代实施例中，识别(s1)车辆运行循环开始事件可以包括：如上所述，识别车辆的预定路线的起点、识别电池组311的荷电状态的正向变化，或者确定电池组311的荷电状态高于预定阈值。

应当理解，本发明不限于上文所述并在附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。