改进车辆中的混合动力总成的燃料经济性的方法和系统与流程

本公开总体涉及混合动力车辆，尤其涉及改进混合动力车辆的燃料经济性。

背景技术：

1、近来，对具有混合动力总成的车辆(即，具有多种形式的动力的混合动力车辆)的需求增加，以满足诸如改进的燃料经济性和减少的排放之类的标准，同时始终为用户保持最佳性能。当混合动力车辆以低速进行多次停止起动(即，在繁忙交通中)，变速器处于前进档，但驾驶员未按压加速器踏板时，车辆以称为爬行怠速的状态缓慢地向前移动。优选的是避免这种类型的发动机怠速，因为在这个时间期间使用的大量燃料被浪费了，当在交通畅通的道路中使用相同量的燃料以允许车辆以更快的速度行驶时会更有效。

2、此外，当选择性催化还原(scr)系统中使用的催化剂的温度太低或太高时，scr系统的效率显著下降，导致更多的氮氧化物(nox)在它们可以借助于催化剂(诸如氨)被还原成双原子氮和水之前就作为车辆排放物被释放到大气中。因此，当催化剂温度太低时和当催化剂温度太高时，如果可能，优选避免使用发动机而是代替地使用电动机来驱动混合动力车辆。

3、此外，当混合动力车辆在道路上停止时开启发动机导致来自车辆的nox排放增加。这是因为当发动机最初开启时，scr系统内的催化剂温度还没有高到足以允许scr系统有效地工作，因此发动机需要保持运行一时间段以将催化剂温度升高到优选温度。在该过程期间，直到催化剂温度达到优选温度为止，scr系统持续工作但不以其最佳效率工作，从而导致更多的nox排放物释放到大气中。

4、图1例示了柴油发动机在不同功率工作点处的时间与催化剂温度之间的模拟关系。该曲线图示出了在25kw功率下的第一工作点100、在50kw功率下的第二工作点102、在75kw功率下的第三工作点104、在100kw功率下的第四工作点106、在125kw功率下的第五工作点108、在150kw功率下的第六工作点110以及在175kw功率下的第七工作点112的这种数据。如图1所示，在较高功率下的工作点可能比在较低功率下的另一工作点更快地达到优选催化剂温度。

5、鉴于上述示例，需要操作混合动力车辆中的混合动力总成，使得电动机和发动机的操作以在燃料经济性和减少排放方面尽可能高效的方式被控制。

6、政府支持条款

7、该材料基于能源部在授权号de-ee0007761下支持的工作。政府拥有本发明中的某些权利。

技术实现思路

1、本公开的各种实施方式涉及一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备。在一个实施方式中，该方法涉及获得前瞻信息(lookahead information)和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测车辆速度，并且所述当前状态信息包括联接到所述电动机的所述能量储存设备的当前充电状态(soc)。该方法还涉及基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述能量储存设备与所述发动机之间的目标功率分配。

2、在实施方式的一个方面中，通过以下步骤来确定所述目标功率分配：确定阈值车辆速度和在预定时间段或距离范围内的平均预测车辆速度；当所述平均预测车辆速度低于所述阈值车辆速度时，基于前瞻信息和当前状态信息修改所述目标功率分配，使得所述能量储存设备被充电到目标值；以及当所述平均预测车辆速度高于所述阈值车辆速度时，基于所述前瞻信息和所述当前状态信息修改所述目标功率分配。在一个实施方式中，使用所述前瞻信息和所述当前状态信息来动态地计算所述目标功率分配。在一个实施方式中，所述当前状态信息还包括车辆功率容量，所述车辆功率容量包括发动机功率容量、电动机功率容量和能量储存设备功率容量中的至少一者。

3、本文还公开了一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备，该方法和系统包括：获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度和所述能量储存设备的当前soc；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述能量储存设备与所述发动机之间的目标功率分配；以及基于所述预测催化剂温度以及所述当前soc与目标soc之间的差来控制施加到所述发动机的用于所述能量储存设备的负荷，以满足由所述目标功率分配限定的功率水平。

4、在实施方式的一个方面中，通过以下步骤来确定所述目标功率分配：确定高催化剂温度阈值和低催化剂温度阈值；当所述预测催化剂温度低于所述低催化剂温度阈值时，修改目标功率分配，使得发动机在动态确定的第一最佳点工作，以升高当前催化剂温度；当所述预测催化剂温度高于所述高催化剂温度阈值时，修改目标功率分配，使得发动机在动态确定的第二最佳点工作，以降低当前催化剂温度；以及当所述预测催化剂温度高于所述低催化剂温度阈值且低于所述高催化剂温度阈值时，修改目标功率分配，使得发动机在动态确定的第三最佳点工作，以维持当前催化剂温度。在一个实施方式中，所述当前状态信息还包括车辆功率容量，所述车辆功率容量包括发动机功率容量、电动机功率容量和能量储存设备功率容量中的至少一者。

5、本文还公开了一种改进燃料经济性并减少车辆的排放的方法和系统，所述车辆具有电动机、发动机和能量储存设备，该方法和系统包括：确定车辆停止；获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测停止时间、预测功率需求和预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度、催化剂响应时间和当前发动机状态；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定目标发动机状态和目标发动机负荷；以及控制所述发动机以满足所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷。在实施方式的一个方面中，所述目标发动机状态是当所述发动机保持在关闭状态直到所述发动机在目标发动机启动时间开启时的发动机状态。在实施方式的另一方面中，还通过以下步骤来确定所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷：当所述预测停止时间比所述催化剂响应时间长时，至少基于所述催化剂响应时间和所述预测停止时间来动态地计算所述目标发动机启动时间。

6、本文公开了车辆的混合动力总成系统，该混合动力总成系统包括控制单元、联接到控制单元的电动机、联接到控制单元和电动机的能量储存设备、联接到控制单元的发动机以及后处理系统。在一个实施方式中，控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，前瞻信息包括预测车辆速度，并且当前状态信息包括所述能量储存设备的当前充电状态(soc)和车辆功率容量；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定用于所述总成系统的目标功率分配；以及基于所述目标功率分配控制对所述电动机、所述能量储存装置和所述发动机的功率分配。

7、本文还公开了车辆的混合动力总成系统，该混合动力总成系统包括控制单元、联接到控制单元的电动机、联接到控制单元和电动机的能量储存设备、联接到控制单元的发动机以及后处理系统。在一个实施方式中，控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，所述前瞻信息包括预测催化剂温度，并且所述当前状态信息包括当前催化剂温度和联接到电动机的所述能量储存设备的当前soc和车辆功率容量；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定所述总成系统的目标功率分配；以及基于所述预测催化剂温度和所述目标功率分配来控制施加到所述发动机的用于所述能量储存设备的负荷，以满足由所述目标功率分配限定的功率水平。

8、本文还公开了一种车辆的混合动力总成系统，该混合动力总成系统包括控制单元、联接至该控制单元的电动机、联接至该控制单元的发动机、能量储存设备以及后处理系统。在一个实施方式中，当车辆停止时，控制单元获得前瞻信息和当前状态信息，其中，前瞻信息包括预测停止时间、总成的预测功率需求和预测催化剂温度，并且当前状态信息包括当前催化剂温度、催化剂响应时间和当前发动机状态；基于所述前瞻信息和所述当前状态信息确定目标发动机状态、目标发动机负荷和改变所述当前发动机状态的目标时间；以及控制所述发动机以满足所述目标发动机状态和所述目标发动机负荷。

9、尽管公开了多个实施方式，但是根据示出并描述了本公开的例示性实施方式的下面的详细描述，本公开的其它实施方式对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，附图和详细描述本质上应被认为是例示性的而不是限制性的。