混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置與流程
2023-04-30 20:00:26
相關申請的交叉引證
本申請要求於2016年4月8日提交的韓國專利申請第10-2016-0043419號的權益，其全部內容通過引證結合於此。
本發明涉及混合電動車輛，並且更具體地，涉及混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置。
背景技術：
混合電動車輛(後文中稱為「混合動力車輛」)可以包括使用發動機和電動機作為動力源的各種動力傳動裝置。這些動力傳動裝置包括串聯型、並聯型、功率分流型等。混合動力車輛可以提供電動車輛(ev)模式和混合電動車輛(hev)模式作為驅動模式。ev模式用於利用基於電池電力對電動機的驅動來驅動車輛。hev模式用於使用電動機和發動機兩者將動力供應至車輛。
在提供多個驅動模式的並聯型混合動力車輛中，一些類型包括安裝在發動機和驅動電動機之間的發動機離合器，並且因此，當發動機離合器分離時通過電動機驅動驅動軸，並且當發動機離合器鎖止時通過發動機和電動機驅動驅動軸。根據行駛情況，在混合動力車輛在ev模式下行駛時，當由於駕駛員的加速意圖而加速所需的扭矩大於電動機扭矩時，可以通過發動機離合器的鎖止而額外傳輸發動機的動力。
相反，當由於駕駛員的減速意圖，加速所需的扭矩減小以允許混合動力車輛通過電動機的動力行駛時，可以通過從hev模式切換為ev模式而分離(open，鬆開)發動機離合器以驅動混合動力車輛。應當注意，在執行發動機離合器的鎖止/分離控制中，在hev模式下減小從發動機傳輸至發動機離合器的輸入扭矩的處理等需要提前進行，這是因為當發動機離合器從鎖止狀態變為分離時傳輸至驅動軸的扭矩減小可能產生衝擊。
在車輛的加速或者減速行駛的換擋過程中而不是在車輛的恆定速度行駛中，駕駛員可能感覺不同的駕駛舒適度(例如，駕駛員可能感覺到車輛對於車輛速度的增加和減小的反應)，並且發動機離合器分離時產生的衝擊傳遞到整個車輛，因此產生駕駛不適。此外，由於連續產生的衝擊，駕駛員可能感覺不適或相當大的身體疲勞。因此，在控制發動機離合器的分離的過程中，即使當來自發動機的輸入扭矩傳輸至驅動軸時，應減小輸入扭矩至駕駛員無法識別的水平，並且然後必須通過鬆開發動機離合器並關閉發動機(即切斷燃料供應)使車輛在ev模式下行駛。
雖然已執行嘗試減少供應到發動機的燃料注入量作為減小來自發動機的輸入扭矩的方法，但是減小燃料注入量的方法存在的缺陷在於驅動模式的切換緩慢。因此，需要不同於常規技術的方法以用於更快速的驅動模式切換。
技術實現要素：
因此，本公開旨在基本上排除因現有技術的局限性和缺點產生的一個或多個問題的混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置。具體地，本發明的目的在於提供使用連接至發動機的起動發電一體機(isg)以減小來自發動機等的輸入扭矩的混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置。
可以通過本發明實現的目的不限於上述已經具體描述的內容，並且本領域內的技術人員從以下詳細描述中將更清晰地理解本文中沒有描述的其他技術目的。
為了實現這些目的和其他優點並且根據本發明的目的，如本文中所體現的和廣泛描述的，一種驅動模式控制方法可以包括：當發動機和第一電動機都被驅動的第一驅動模式切換為第一電動機被驅動的第二驅動模式時，減小發動機的扭矩(即發動機扭矩)；施加第二電動機的扭矩(即第二電動機扭矩)；以及當發動機扭矩與第二電動機扭矩之間的差值小於第一閾值扭矩時，分離離合器。
施加第二電動機扭矩可以包括：鑑於發動機扭矩、第一電動機的扭矩(即第一電動機扭矩)以及加速所需的扭矩而施加第二電動機扭矩。分離離合器可以包括：釋放操作離合器的液壓。釋放液壓可以包括：基於發動機扭矩的減小調節扭矩，使得發動機扭矩與第二電動機扭矩之和等於第二閾值扭矩。
當發動機扭矩與第二電動機扭矩之間的差值小於第一閾值扭矩並且離合器處於鎖止狀態時，該方法可以進一步包括：當發動機扭矩小於第三閾值扭矩時，切斷用於驅動發動機的燃料的供應。第二電動機可以是連接至發動機的起動發電一體機(isg)。施加第二電動機扭矩可以包括：以預定比率(predeterminedrate)施加第二扭矩以達到第二電動機扭矩的最小扭矩。離合器可以布置在發動機與第一電動機之間。
本發明可以提供記錄用於執行該方法的程序的計算機可讀記錄介質。
在本發明的另一方面中，一種驅動模式控制裝置可以包括：控制器，被配置為當發動機和第一電動機都進行驅動的第一驅動模式切換為第一電動機進行驅動的第二驅動模式時，減小發動機的扭矩，並施加第二電動機的扭矩；以及通信單元，被配置為將控制信號傳輸至發動機、第一電動機以及第二電動機，其中，控制器被配置為當發動機扭矩與第二電動機扭矩之間的差值小於第一閾值扭矩時分離離合器。
控制器可以被配置為鑑於發動機扭矩、第一電動機的扭矩以及加速所需的扭矩而施加第二電動機扭矩。控制器可以被進一步配置為釋放用於操作離合器的液壓。控制器可以被配置為基於發動機扭矩的減小調節扭矩，使得發動機扭矩與第二電動機扭矩之和等於第二閾值扭矩。
當發動機扭矩與第二電動機扭矩之間的差值小於第一閾值扭矩並且離合器處於鎖止狀態時，控制器可以被配置為當發動機扭矩小於第三閾值扭矩時切斷用於驅動發動機的燃料的供應。第二電動機可以是連接至發動機的起動發電一體機(isg)。控制器可以被進一步配置為以預定比率施加第二扭矩以達到第二電動機扭矩的最小扭矩。離合器可以布置在發動機與第一電動機之間。
應當理解，本發明的上述總體描述和以下詳細描述都是示例性的和說明性的，並且旨在提供如所要求保護的本發明的進一步的說明。
附圖說明
包括附圖以提供對本發明的進一步理解，並且附圖結合於並構成本申請的一部分，附圖示出本發明的示例性實施方式並且與描述一起用來解釋本發明的原理。在附圖中：
圖1是示出根據本發明的示例性實施方式的混合動力車輛的驅動模式控制系統的結構的示圖；
圖2是示出根據本發明的示例性實施方式的混合電動車輛的驅動模式控制方法的流程圖；
圖3是示出根據本發明的示例性實施方式的混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置的效果的示圖；以及
圖4是示出根據本發明的示例性實施方式的混合電動車輛的驅動模式控制裝置的示圖。
具體實施方式
應當理解，本文中使用的術語「車輛」或「車輛的」或其他類似術語包括廣義上的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(suv)、公共汽車、卡車，各種商用車輛的載客車輛，包括各種船隻和艦船的船舶、太空飛行器等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛以及其他替代燃料車輛(例如來源於除石油以外的資源的燃料)。如本文中所指代的，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如汽油動力車輛和電動車輛兩者。
儘管示例性實施方式被描述為使用多個單元來執行示例性處理，但是應理解，示例性處理也可以通過一個或多個模塊執行。另外，應理解，術語「控制器」是指包括存儲器和處理器的硬體裝置。存儲器被配置為存儲模塊並且處理器被特定配置為執行所述模塊以執行下面進一步描述的一個或多個處理。
此外，本發明的控制邏輯可被體現為計算機可讀介質上的非瞬時性計算機可讀介質，計算機可讀介質包含由處理器、控制器等執行的可執行程序指令。計算機可讀介質的實例包括但不限於rom、ram、光碟(cd)-rom、磁帶、軟盤、快閃記憶體驅動、智慧卡以及光學數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質還可以分布在網絡耦接的計算機系統中，使得例如，通過遠程信息處理伺服器或控制器區域網(can)以分布形式存儲和執行計算機可讀介質。
本文中所用的術語僅用於描述具體實施方式的目的，並不旨在限制本發明。除非上下文另外明確指示，否則如本文中使用的單數形式「一(a)」、「一個(an)」以及「該(the)」旨在也包括複數形式。將進一步理解，當在本說明書中使用術語「包含(comprises)」和/或「包括(comprising)」時，指定陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但並不排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或添加。如本文中所使用的，術語「和/或」包括相關列出項中的一個或多個的任何和所有組合。
現在將詳細參考本發明的示例性實施方式，在附圖中示出示例性實施方式的實例。在以下描述和附圖中，當其可能模糊本發明的主題時，將省略已知功能和配置的詳細描述。
本發明涉及用於鬆開並聯型混合動力車輛的發動機離合器的離合器輸入扭矩控制技術。通常，根據電動機的安裝位置，並聯型的混合動力車輛可以分為電動機安裝在變速器中的變速器裝配電氣設備(tmed)以及電動機附接至發動機內的飛輪裝配電氣設備(fmed)。通常，前者稱為硬混合動力並且後者稱為軟混合動力。
在動力型中，與因發動機和電動機之間沒有離合器而在互鎖時將動力傳輸至變速器的fmed相反，由於發動機和電動機之間存在發動機離合器，tmed能夠通過單獨的電動機驅動。通過tmed結構，混合動力車輛可以提供ev模式和hev模式作為驅動模式。ev模式可以用於通過基於電池電力驅動電動機而驅動車輛，並且hev模式可以用於通過電動機和發動機兩者向車輛供應動力。具體地，本發明涉及用於使tmed配置的混合動力車輛的發動機離合器分離(open，分離)的發動機離合器的輸入扭矩控制方法和裝置。
tmed配置的混合動力車輛可以包括動力傳動裝置，其中發動機、驅動電動機以及變速器設置在一個驅動軸上，並且發動機離合器可以布置在發動機和驅動電動機之間。發動機離合器的輸入扭矩te/cinput可以通過等式1由發動機扭矩teng、isg扭矩tisg以及摩擦扭矩tfriction計算。
等式1
te/cinput＝teng-tfriction+tisg
具體地，為了根據從hev模式到ev模式的模式切換，分離發動機離合器以使得僅驅動電動機的扭矩變成動力源，發動機離合器的輸入扭矩te/cinput可以在預定時間內保持在預定值以下(te/cinput≤tthr(能夠調節(adjust，自適應)離合器的分離的閾值扭矩))。因此，由分離發動機離合器時切斷傳輸至驅動軸的輸入扭矩引起的衝擊和感覺差別可以被最小化。
通常，在tmed配置的混合動力車輛中，通過僅改變發動機扭矩作為控制因子就已經使得isg扭矩調節輸入扭矩的水平，而無需考慮減小輸入扭矩的控制。換言之，通過減少供應至發動機的燃料注入量，isg扭矩就已經僅調節發動機扭矩。
驅動電動機可以被配置為將動力傳輸至車輛並且isg可以連接至發動機以操作為發動機的啟動器和操作為發電機。驅動電動機和isg可以被配置為與發動機一起將動力供應至混合動力車輛並用作將機械能轉化為電能的發電機。例如，isg可以是混合啟動發電機(hsg)電動機。
通常，僅通過調節發動機扭矩，可能難以迅速調節tmed配置的混合動力車輛的發動機離合器的分離，並且供應至發動機的燃料的消耗量高。本發明通過提供isg的充電/放電扭矩，能夠提供迅速切斷供應至發動機的燃料的發動機離合器的輸入扭矩控制方法和裝置。
將參考圖1給出具有tmed配置的混合電動車輛的驅動模式控制系統的結構的描述，並且將參考圖2給出基於驅動模式控制系統的驅動模式控制方法的詳細描述。將參考圖3描述本發明的效果，並且將參考圖4描述混合電動車輛的驅動模式控制裝置。
圖1是示出根據本發明的示例性實施方式的混合動力車輛的驅動模式控制系統的結構的示圖。參考圖1，驅動模式控制系統可以包括isg10、發動機20、發動機離合器30、驅動電動機40、變速器50、變壓器60以及電池70。圖1中示出的構成元件並不總是必要的，並且驅動模式控制系統可以利用更多元件或更少元件來實現。
作為混合動力車輛的動力傳動系的實例，現在將參考圖1進行描述。發動機離合器30可以布置在發動機20與驅動電動機(後文中為「電動機」)40之間，以基於混合動力車輛的驅動模式選擇性地將發動機20連接至電動機40。發動機離合器30可以通過電動油泵(未示出)操作，並且電動油泵可以被配置為鑑於車輛的驅動模式，供應液壓以用於操作變速器50和發動機離合器30。
混合動力車輛可以包括電動機40和isg10。電動機40可以被配置為將動力傳輸至車輛，並且isg10可以通過皮帶連接至發動機軸皮帶輪並可以操作為發動機20的啟動器以及操作為發電機。驅動電動機和isg可以被配置為與發動機一起向混合動力車輛供應動力，並用作將機械能轉化為電能的發電機。作為示例性實施方式，isg10可以是hsg電動機。電池70可以被配置為通過主繼電器將電能供應至電動機和其他部件。電池70的輸出電壓可以通過主繼電器的驅動(on)供應至電動機，並且反之，從電動機生成的電力將存儲在電池中。
圖2是示出根據本發明的示例性實施方式的混合電動車輛的驅動模式控制方法的流程圖。本發明可以在混合動力車輛從hev驅動模式切換為ev驅動模式的情況下執行，並且在hev驅動模式下，電動機和發動機通過發動機離合器的鎖止而布置在同一驅動軸上。
參考圖2，當開始從hev驅動模式切換為ev驅動模式時，驅動模式控制裝置可以被配置為操作發動機以減少發動機扭矩(s210)。例如，驅動模式控制裝置可以被配置為執行電動機、發動機等的整體控制，並且可以是混合控制單元(hcu)。
hcu可以是混合動力車輛的主操作處理單元並且可以被配置為經由控制器區域網(can)與諸如電動機控制單元(mcu)、發動機管理系統(ems)、變速器控制單元(tcu)以及電池管理系統(bms)的控制器通信，以交換速度和扭矩信息。hcu可以被配置為分配車輛的驅動力並且管理車輛驅動模式。
此外，驅動模式控制裝置可以被配置為通過ems將用於減少發動機的扭矩的控制信號傳輸至發動機。驅動模式控制裝置可以被配置為施加與發動機扭矩具有相反力方向的isg扭矩同時減小發動機扭矩(s220)。由於發動機離合器的輸入扭矩受到由isg產生的扭矩以及發動機產生的扭矩的影響，通過操作發動機並同時操作isg可迅速減少輸入扭矩。
作為實例，當驅動模式控制裝置是hcu時，hcu可以被配置為使用mcu將用於施加與發動機扭矩相反方向的isg扭矩的控制信號傳輸至isg，以用於操作isg。在調節發動機扭矩和isg扭矩之後，驅動模式控制裝置可以考慮電動機扭矩(s230)。電動機扭矩在加速和減速所需扭矩、發動機扭矩以及isg扭矩之間具有等式2的關係。
等式2
電動機扭矩＝所需扭矩-發動機扭矩-isg扭矩
換言之，驅動模式控制裝置可以被配置為執行減少發動機扭矩的控制操作並同時調節isg扭矩。根據等式2，isg扭矩的調節量可以隨所需扭矩變化。
驅動模式控制裝置可以被進一步配置為持續地或者以預定時段監控發動機扭矩與isg扭矩之間的差值同時調節發動機扭矩和isg扭矩。當發動機扭矩與isg扭矩之間的差值小於第一預設閾值tthr(步驟s240中的「是」路徑)時，驅動模式控制裝置可以被配置為釋放供應至油泵的壓力以操作發動機離合器從而分離發動機離合器(s250)。
第一閾值tthr表示能夠調節發動機離合器的分離的閾值扭矩值。期望的是，當沒有發動機離合器的輸入扭矩時，由於發動機離合器的分離不產生衝擊，第一閾值可設為0。驅動模式控制裝置可以被配置為確定發動機離合器是否處於分離狀態(s260)。
甚至當驅動模式控制裝置釋放供應至用於操作發動機離合器的油泵的壓力時，發動機離合器可以通過響應延遲和其他系統而處於鎖止狀態或者休眠狀態。當發動機扭矩小於第三預設閾值(s270中的「是」路徑)同時發動機離合器未分離(s260中的「否」路徑)時，驅動模式控制裝置可以被配置為切斷供應至發動機的燃料(s280)。
圖3是示出根據本發明的示例性實施方式的混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置的效果的示圖。參考圖3，可以確認隨著時間的發動機扭矩teng的幅度、隨著時間的摩擦扭矩tfr的幅度、隨著時間的isg扭矩tisg的幅度、隨著時間的電動機扭矩tmot的幅度、隨著時間的發動機離合器的輸入扭矩te/cinput的幅度、動力源的旋轉速度、供應至發動機的燃料的消耗量以及發動機離合器的分離控制時間間隔。
當開始從hev驅動模式切換為ev驅動模式時，驅動模式控制裝置可以被配置為減小發動機扭矩。同時，驅動模式控制裝置可以被配置為通過施加與發動機扭矩相反方向的isg充電扭矩而減小發動機離合器的輸入扭矩。當isg在負方向上旋轉時，isg扭矩稱為isg充電扭矩，並且當isg在正方向上旋轉時，isg扭矩稱為isg放電扭矩。
雖然isg可以被配置為作為電動機將動力供應至發動機，但是isg可以操作為發電機。在本發明中，isg可以操作為發電機，同時通過在與發動機方向相反的方向上旋轉而使用充電扭矩，並用於通過向發動機施加isg充電扭矩而減小至發動機離合器的輸入扭矩。驅動模式控制裝置可以被配置為當輸入扭矩小於第一閾值時釋放施加至用於操作發動機離合器的油泵的壓力，第一閾值能夠調節發動機離合器的分離。應當注意，甚至在釋放了施加至油泵的壓力時，發動機離合器可能接合(closed)。
雖然釋放了施加至油泵的壓力，當發動機離合器不處於分離狀態(例如依然處於接合狀態)時，即使當isg充電扭矩到達最小值(例如isg扭矩的限制扭矩)時，驅動模式控制裝置可以被配置為對應於發動機扭矩繼續調節isg扭矩以減小發動機離合器的輸入扭矩。具體地，驅動模式控制裝置可以被配置為通過施加isg放電扭矩執行控制操作，以補償發動機扭矩的負扭矩。當在輸入扭矩達到能夠調節發動機離合器的分離的預定值之後經過了預定時間段時，驅動模式控制裝置可以被配置為執行發動機離合器的分離調節(adjust，調整)。
圖4是示出根據本發明的示例性實施方式的混合電動車輛的驅動模式控制裝置的示圖。參考圖4，驅動模式控制裝置可以包括通信單元410、控制器420以及存儲器430。圖4中示出的構成元件並不總是必要的，並且驅動模式控制裝置可以利用更多元件或者更少元件實現。
具體地，通信單元410可以被配置為交換用於操作發動機、電動機、isg以及發動機離合器的信號和數據。控制器420可以被配置為執行用於控制驅動模式控制裝置400的數據處理和操作。作為示例性實施方式，當發動機和電動機都進行驅動的第一驅動模式切換為通過第一電動機驅動的第二驅動模式時，控制器420可以被配置為減小發動機扭矩、施加第二電動機扭矩並且當發動機扭矩與第二電動機扭矩之間的差值小於第一閾值扭矩時，調節離合器的分離。第一閾值扭矩是離合器分離時沒有衝擊的扭矩。因此第一閾值扭矩難以是理想零或者準確為零，第一閾值扭矩可以具有可從實驗獲得的大於0的常數。
存儲器430表示空間和/或存儲區域，其中存儲有用於存儲驅動模式控制裝置400的整體操作的預定程序代碼以及當執行程序代碼引起的操作時輸入/輸出的數據，存儲器430以電可擦除和可編程只讀存儲器(eeprom)、快閃記憶體(fm)、硬碟驅動(hdd)等的形式提供。
根據上述示例性實施方式的驅動模式控制方法可以實現為計算機可執行程序並且存儲在計算機可讀記錄介質中。計算機可讀記錄介質的實例包括rom、ram、cd-rom、磁帶、軟盤、光學數據存儲以及載波(例如，通過網際網路的數據傳輸)。計算機可讀記錄介質可以分布在連接至網絡的多個計算機系統上，使得計算機可讀代碼寫入至多個計算機系統並以非集中方式由此執行。實現本發明所需的功能程序、代碼以及代碼片段可以通過本領域內的熟練的程式設計師容易地導出。
如從以上描述中明顯的是，根據本發明的混合電動車輛的驅動模式控制方法和裝置具有以下效果。
首先，由於發動機離合器的分離可以早於普通的混合電動車輛執行，本發明可以通過減少供應至發動機的燃料而減小燃料消耗量，從而提高燃料效率。
第二，本發明可以通過進一步減少由發動機離合器的分離產生的衝擊而提高駕駛性能。
第三，本發明可以通過改變驅動模式變更控制方案而不安裝額外部件而減小成本。
本領域內技術人員應當認識到，通過本發明可以實現的效果並不限於上文中具體描述的內容並且從上述詳細描述中可以更清楚地理解本發明的其他優點。本領域內的技術人員將認識到，本發明可以體現為不同於本文中所闡述的那些的其他具體形式而不偏離本發明的精神和關鍵特徵。
因此，以上描述應在所有方面解釋為說明性的而非限制性的。本發明的範圍應當通過所附權利要求的合理解釋來確定，並且落入本發明的等效範圍內的所有改變在本發明的範圍內。