用于控制混合动力电动车辆的驱动模式的装置和方法技术领域
本发明涉及用于控制混合动力电动车辆(HEV)的驱动模式的装
置和方法。更具体地，本发明涉及用于控制混合动力电动车辆的驱动
模式的装置和方法，所述装置和方法甚至在以HEV模式在上坡路上驱
动车辆的时候加速踏板接合时，在强制释放发动机离合器之前在适当
的时间释放HEV模式，从而减少当发动机离合器被强制脱离接合时引
起的冲击或颠动(jerk)，并且提高乘坐舒适性和驾驶性能。
背景技术
一般来说，混合动力车辆是一种使用内燃机(ICE)和电动机作为
驱动源进行驱动的车辆，其中内燃机使用矿物燃料，电动机使用电
能，并且混合动力车辆是一种在驱动时同时使用矿物燃料和电能以减
少废气且提高燃料效率的环境友好型车辆。作为混合动力车辆的动力
传动系，用于驱动车辆的电动机设置在变速器内的安装电动装置的变
速器(a transmission mounted electric device，TMED)类型是众所周知的。
在一般TMED类型中，变速器被设置在电动机的输出侧，并且发动机
离合器被设置在发动机和电动机之间，并且因此，当发动机离合器被
耦接到发动机和电动机时，发动机和电动机的动力通过变速器被传输
到驱动轮。
图1是示出根据现有技术的混合动力车辆的动力传动系的配置的
图示，并且其示出了电动机被附接到变速器上的TMED类型动力传动
系的配置。如图1所示，TMED类型动力传动系的配置包括串联设置
作为用于驱动车辆的驱动源的发动机1和电动机3、被设置用以选择性
地连接或断开发动机1和电动机3之间的动力(功率)的发动机离合
器2、改变发动机1和电动机3的动力以将动力输出到驱动轮的变速器
4、以及连接到发动机1以传输动力的混合动力起动发电机(“HSG”)
5。
发动机离合器2通过耦接和释放操作的选择性操作，连接或断开
驱动车辆的两个驱动源、即发动机1和电动机3之间的动力。如在现
有技术中众所周知的，当以电动车辆(EV)模式驱动混合动力车辆时，
发动机离合器2被分离以使用电动机3的动力驱动车辆，并且当以混
合动力电动车辆(HEV)模式驱动混合动力车辆时，发动机离合器2
被耦接以使用发动机1和电动机3的动力驱动车辆。
当车辆制动(例如，制动踏板被接合)或由于惯性滑行时，电动
机3作为发电机操作以执行电池7被充电的能量回收模式。作为车辆
的动力源(例如，电力动力源)的电池7通过逆变器6连接到车辆的
电动机、即电动机3和HSG5以充电或放电。具体地，逆变器6被配
置成将电池7的直流电转换成三相交流电(AC)，以将电流施加到电
动机3和HSG 5，从而驱动电动机3和HSG 5。
HSG 5是被配置成用于执行混合动力车辆中的起动电动机和发电
机的组合功能的设备，并且当发动机被起动时其作为使用电池动力的
电动机被驱动，以使用动力传输设备、例如皮带和皮带轮将动力传输
到发动机1，并且其被配置成，在发电时被从发动机1传输的旋转力作
为发电机操作，从而对电池7充电。同时，在诸如高速公路或上坡路
的需要高功率的区域中，混合动力车辆被以HEV模式驱动，所述
HEV模式使用发动机动力和电动机动力，并且甚至当高压主电池的充
电状态(SOC)不足以确保SOC平衡的时候保持适当的SOC时，使用
发电机动力。
装备有自动变速器(例如，六速变速器)的TMED类型的混合动
力车辆在起动发动机之后基于燃料效率和充电状态(SOC)平衡施加
高转矩，这与一般汽油车辆不同。具体而言，当系统不包括转矩变换
器时，应在所有时间都施加高转矩。具体地，由于发动机的特性，在
低速(例如，低的每分钟转数，RPM)时，控制转矩的精度降低，并
且在低速施加高转矩时，噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能恶化。
当在上坡路上加速踏板以最小踏板量(例如，开度、加到踏板上
的最小压力)与高驱动负载接合以通过HEV模式使用发动机动力驱动
车辆时，会输出较大的轰隆声，并且与更大的踏板开度的操纵(例
如，当更多的压力被加到踏板上时)相比，会经受明显的发动机振
动。然而，由于加速踏板被持续接合，所以不满足发动机关闭条件，
并且保持HEV模式。
换句话说，当在上坡路段中持续将压力加到加速踏板上时，驾驶
者持续需要动力，并且因此，车辆被保持以HEV模式进行驱动。总
之，当在上坡路上驱动车辆时，即使以最小加速踏板量驱动车辆，发
动机动力也被用于保持高压主电池的适当的SOC，并确保SOC平衡，
并且当驾驶者在驱动模式中保持加速踏板的操纵状态时，HEV模式不
被释放。
然而，当因车辆进入不能保持HEV模式的速度(RPM)区域的上
坡驱动而使得发动机速度和电动机速度与车辆速度一起减小时，发动
机离合器被强制脱离接合以防止发动机熄火。当在上坡路上以最小加
速踏板量执行HEV模式驱动时，与平坦道路驱动或下坡驱动相比，车
辆速度会快速下降。
车辆速度、即车辆的车轮转速的快速减小意味着发动机速度和电
动机速度快速下降。具体说，当速度达到不能保持HEV模式的低速区
域时，发动机离合器被操作以强制脱离接合，而不是发动机离合器在
液压脱离接合之后再完全脱离接合的正常的离合器释放顺序。
如上所述，当在液压被施加到发动机离合器以耦接发动机转矩和
离合器的状态下没有正常的释放HEV模式的控制过程而使发动机离合
器的接合被强制脱离接合时，振动现象例如冲击或颠动(例如，瞬时
突然移动)与驱动轴的振动一起产生，这会降低驾驶性能。
在现有技术中，不存在在以HEV模式驱动的上坡驱动中在发动机
离合器的强制释放条件之前在适当时间释放HEV模式并使加速器操纵
保持状态的控制策略，关于城市中连接停车场各层的上坡路或上坡拥
堵路段上的冲击和颠动越来越受到人们的关注。
在此背景技术部分所公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的
理解，因此，它可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术
的信息。
发明内容
本发明提供了用于控制混合动力电动车辆的驱动模式的装置和方
法，在上坡路上以HEV模式驱动车辆的时候，甚至在加速踏板被持续
接合时，所述装置和方法在强制释放发动机离合器之前的适当时间释
放混合动力电动车辆(HEV)模式，从而解决当发动机离合器被强制
脱离接合时引起的冲击或颠动的问题以及由此带来的降低驾乘舒适性
和驾驶性能的问题。
一方面，本发明提供一种混合动力车辆的驱动模式控制方法，所
述混合动力车辆包括驱动车辆的发动机和电动机以及连接或断开发动
机和电动机之间的动力的发动机离合器，所述方法可以包括：当以混
合动力电动车辆模式驱动所述车辆时，由当前道路的坡度信息(例
如，倾斜度信息)确定是否在上坡路上驱动所述车辆；响应于确定在
上坡路上驱动所述车辆，确定对应于当前道路的坡度的离合器接合不
可能速度；以及当所述电动机的速度等于或小于所确定的离合器接合
不可能速度时，使所述发动机离合器脱离接合以释放HEV模式。
另一方面，本发明提供一种混合动力车辆的驱动模式控制装置，
所述混合动力车辆包括驱动车辆的发动机和电动机以及连接或断开发
动机和电动机之间的动力的发动机离合器，所述装置可以包括：坡度
检测单元，其被配置成检测所述车辆所行驶道路的坡度；电动机速度
检测单元，其被配置成检测电动机的速度；以及控制器，其被配置
成，在车辆的HEV模式驱动期间，响应于由所述坡度检测单元检测到
的道路的坡度信息确定在上坡路上驱动所述车辆，基于由所述电动机
速度检测单元检测到的电动机的速度，释放或保持HEV模式控制，其
中在所述车辆的上坡路驱动期间，所述控制器可以被配置成确定对应
于当前道路的坡度的离合器接合不可能速度，并且当电动机的速度等
于或小于所确定的离合器接合不可能速度时，使所述发动机离合器脱
离接合以释放HEV模式。
因此，根据用于控制混合动力车辆的驱动模式的装置和方法，在
上坡路上以HEV模式驱动车辆的时候，即使驾驶者要求的动力未达到
参考动力线值或者加速踏板接合时，当电动机速度等于或小于离合器
接合不可能速度时，可以同时执行HEV模式释放控制和HSG发电控
制，以防止发动机的动力被传输到驱动轴，并且使用发动机的动力进
行HSG发电。
因此，根据本发明，在达到发动机离合器的强制释放条件前执行
遵循正常的离合器释放顺序的HEV模式释放，在所述正常的离合器释
放顺序中，在断开所施加的液压之后，发动离合器可以完全脱离接
合，以减少当发动机离合器被强制脱离接合时引起的冲击和颠动，并
且提高乘坐舒适性和车辆的驾驶性能。
根据本发明，当HEV模式被释放时可以执行HSG发电控制，并
且因此发动机动力可以被用于HSG发电和电池充电，以保持电池的适
当SOC，并且确保SOC平衡。
附图说明
现在将参考在附图中例示的某些示例性实施例详细描述本发明的
上述和其他特征，在附图中例示的示例性实施例在下文仅以示例性方
式给出，并且因此不限制本发明，并且其中：
图1是示出了根据现有技术的一般混合动力车辆的动力传动系的
配置的图示；
图2是示出了根据本发明示例性实施例的驱动模式控制装置的配
置的框图；以及
图3是示出了根据本发明示例性实施例的驱动模式控制过程的流
程图。
附图中的附图标记包括如下将进一步讨论的下列要素。
1：发动机
2：发动机离合器
3：电动机
4：变速器
5：混合动力起动发电机(HSG)
6：逆变器
7：电池
10：驱动信息检测单元
11：加速踏板传感器
12：车辆速度检测单元
20：坡度检测单元
30：电动机速度检测单元
40：控制器
41：车辆控制单元(HCU)
42：电动机控制单元(MCU)
43：变速器控制单元(TCU)
44：电池控制单元(BMS)
50：发动机离合器
应当理解，附图不一定是按比例绘制，其呈现例示本发明的基本
原理的各种优选特征的稍微简化的表示。如本文所公开的本发明的具
体设计特征将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定，所述具体
设计特征包括例如具体大小、取向、位置和形状。在附图的几个图
中，相同的附图标记指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
应当理解，本文使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类
似的术语总体上包括机动交通工具，例如包括运动型多功能车(SUV)
的乘用汽车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种船艇和舰船
的船只，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动
力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，燃料来自石油
以外的资源)。本文提到的混合动力车辆是具有两个或者多个动力源
的车辆，例如，汽油电动车辆。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元执行示例性过程，但应
当理解，也可以由一个或者多个模块执行所述示例性过程。此外，应
当理解，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设
备。所述存储器被配置成用于存储所述模块，并且所述处理器特别地
被配置成用于执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或者多个过
程。
此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非暂时
性计算机可读媒体，所述计算机可读介质包含可执行的程序指令，该
程序指令由处理器、控制器/控制单元等执行。计算机可读介质的示例
包括但并不局限于ROM、RAM、压缩光盘(CD)-ROMs、磁带、软
盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可
以分布在联网的计算机系统中，使得所述计算机可读媒体如通过远程
信息处理服务器或者控制器局域网(CAN)以分布式方式进行存储和
执行。
本文使用的术语只是用于描述特定的实施例，并不用于限制本发
明。如本文使用的单数形式“一种/个(a/an)”以及“所述”旨在也包
括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。应当进一步理解，当在本
说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”限定了所述特征、整
数、步骤、操作、要素、和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其
他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添
加。本文使用的术语“和/或者”包括列出的一个或者多个相关项目中
的任意和全部的组合。
现在在下文中将详细参考本发明的各种实施例，在附图中例示了
其示例，并且在下面描述了其示例。虽然将结合示例性实施例描述本
发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制在这些示例性
实施例。相反，本发明不仅旨在覆盖示例性实施例，还旨在覆盖各种
替代、修改、等同物和其他实施例，所述各种替代、修改、等同物和
其他实施例可以包括在由权利要求所限定的本发明的精神和保护范围
内。
在下文中，将参考附图更充分地描述本发明的示例性实施例，以
便本领域技术人员更容易实施。
本发明提供用于控制混合动力车辆的驱动模式的装置和方法，在
上坡路上以HEV模式驱动车辆的时候，甚至在加速踏板被接合时(例
如，当压力被加在踏板上时)，所述装置和方法在强制释放发动机离
合器之前的适当时间释放HEV模式，从而减少当发动机离合器被强制
脱离接合时引起的冲击或颠动，并且提高驾乘舒适性和驾驶性能。图
2是示出根据本发明示例性实施例的驱动模式控制装置的配置的框
图；图3是示出根据本发明示例性实施例的驱动模式控制过程的流程
图。在以下描述中，将参考图1描述混合动力车辆的动力传动系的配
置。
如图2所示，根据本发明示例性实施例的驱动模式控制装置可以
包括：驱动信息检测单元10(例如传感器)，其被配置成检测混合动
力车辆的当前驱动状态；坡度检测单元20(例如传感器)，其被配置
成检测道路的坡度；电动机速度检测单元30(例如传感器)，其被配
置成检测电动机的速度；车辆控制器(例如HCU：混合动力控制单元)
41；电动机控制单元(MCU)42；变速器控制单元(TCU)43；以及
电池控制单元(BMS)44。车辆控制器可以被配置成操作所述装置的
其他各种单元。
驱动信息检测单元10可以包括加速踏板位置传感器(APS)11，
并且车辆速度检测单元12可以被配置成通过网络将检测到的信号输出
到车辆控制器41。因此，车辆控制器41可以被配置成，除了由驱动信
息检测单元10检测到的驱动状态信息、即车辆速度和加速踏板位置以
外，还由例如从变速器控制器43通过网络传输的档位信息，计算驾驶
者要求的动力，并且车辆控制器41可以被配置成基于所计算的驾驶者
要求的动力确定车辆的驱动模式。
坡度检测单元20可以被配置成检测车辆被驱动的所在道路的坡度
(例如道路的倾斜度)，并且在本发明中，由坡度检测单元20检测的
道路坡度可以被用于确定车辆是否在上坡路上被驱动，并且用于确定
离合器接合不可能速度，将在下面对此进行描述。坡度检测单元20可
以包括加速度传感器，并且在本领域中使用加速度传感器的信号值获
得道路坡度的过程是众所周知的，因此其详细描述将被省略。
电动机速度检测单元30可以被配置成在驱动车辆的时候检测电动
机速度(RPM)，并且在本发明中，将由电动机速度检测单元30检测
的电动机速度与基于道路坡度所确定的离合器接合不可能速度(RPM)
进行比较，以确定在车辆控制器41中是保持HEV模式还是释放HEV
模式。车辆控制器41可以是顶层控制器(例如上位控制器)，并且可
以被配置成操作通过网络连接到车辆控制器的低层控制器，并且可以
被配置成从低层控制器收集信息以操作混合动力车辆。
在本发明中，在以HEV模式驱动车辆时，车辆控制器41可以被
配置成，基于驾驶者要求的动力或加速踏板是否被操纵(例如，压力
是否被加在踏板上)，释放HEV模式并且将模式切换到EV模式，或
者保持HEV模式。当以HEV模式在上坡路上驱动车辆时，车辆控制
器41可以被配置成，基于电动机速度和离合器接合不可能速度，释放
HEV模式并且将模式切换到HSG发电控制模式，或者保持HEV模
式。
电动机控制器42可以被配置成操作电动机3和HSG 5。具体地，
电动机控制器42可以被配置成与车辆控制器41和电池控制器44一起
调整HSG 5的发电。变速器控制器43可以被配置成基于通过网络与其
连接的车辆控制器41的控制信号操作变速器4，并且还可以被配置成
执行发动机离合器2的接合和释放(分离)操作。
进一步地，电池控制器44可以被配置成操作电池充电或放电，并
且收集电池状态信息以将所述信息提供给车辆控制器41，并且通过与
车辆控制器41和电动机控制器42的协同控制调整HSG 5的发电。
在下文中，在本发明的示例性实施例中，车辆控制器41、电动机
控制器42、变速器控制器43和电池控制器44可以统称为控制器。进
一步地，根据本发明示例性实施例的驱动模式控制过程将参考图3进
行描述。
首先，控制器40可以被配置成由驱动信息检测单元10检测到的
车辆的当前驱动状态计算驾驶者要求的动力。具体地，控制器40可以
被配置成使用信息，例如由加速踏板传感器11检测的加速踏板位置(例
如APS值)、由车辆速度检测单元12检测的当前车辆速度和从变速器
控制器43接收的档位，计算驾驶者要求的动力，并且在本领域中计算
驾驶者要求的动力的过程是已知的，因此其详细的描述将被省略。
另外，在步骤S11和S12中，当以HEV模式驱动车辆时，当驾驶
者要求的动力(功率)等于或小于参考值时，并且确定加速踏板未被
加速踏板传感器11操纵(例如，加速踏板脱离接合)，控制器40可
以被配置成释放HEV模式，并且切换驱动模式来以EV模式驱动车
辆。具体地，控制器40可以被配置成使发动机离合器2脱离接合以将
电动机2的动力传输到驱动轮。
在上面的描述中，虽然当驾驶者要求的动力等于或小于参考值且
加速踏板脱离接合时模式被切换到EV模式，但也可以应用驾驶者要
求的动力等于或小于参考值的条件和加速踏板脱离接合的条件中的任
一个。参考值可以是基于车辆驱动状态在参考动力线的值中确定的
值，并且基于车辆驱动状态设置其参考值的参考动力线可以提前存储
在控制器40的存储器中。
当以HEV模式驱动混合动力车辆时，驾驶者要求的动力可以被减
少以达到参考动力线值，或者加速踏板脱离接合(例如，压力未被加
在加速踏板上)，HEV模式可以被切换到EV模式。在本领域中，基
于驾驶者要求的动力和是否操纵加速踏板在HEV模式和EV模式之间
切换模式的过程是众所周知的。
然而，在本发明中，即使在HEV模式驱动期间，驾驶者要求的动
力没有达到参考动力线而是大于参考动力线的值、即参考值，且加速
踏板被接合，当满足下面将描述的条件时，也可以释放HEV模式。具
体地，在步骤S13中，在HEV模式驱动期间，驾驶者要求的动力大于
参考值且加速踏板被持续接合(例如，加速踏板被保持被操纵)的条
件下，控制器可以被配置成由坡度检测单元20检测到的信息确定是否
在上坡路上驱动车辆。
特别地，在步骤S14中，响应于确定在上坡路上驱动车辆，可以
从当前驱动道路的坡度、即由坡度检测单元20检测的道路坡度确定离
合器接合不可能速度(RPM)。因此，可以基于道路坡度提前设置离
合器接合不可能速度，并且将离合器接合不可能速度存储在控制器40
中。当道路坡度更大时，离合器接合不可能速度可以被设置为更大。
在上面的描述中，当驾驶者要求的动力大于参考值或加速踏板接
合时，可以执行确定是否在上坡路上驱动车辆的步骤S13和随后的步
骤，但可以应用驾驶者要求的动力大于参考值的条件和加速踏板被操
纵的条件中的任一个。
如上所述，在步骤S15中，当基于道路坡度将离合器接合不可能
速度(RPM)确定为一个值时，控制器40可以被配置成将电动机速度
检测单元30检测到的电动机速度(RPM)与所确定的离合器接合不可
能速度进行比较。在步骤S16中，当电动机速度等于或小于离合器接
合不可能速度时，控制器40可以被配置成使发动机离合器2脱离接合
以释放HEV模式，并且当HEV模式被释放时调整HSG发电。具体
地，在发动机离合器2脱离接合时执行HSG发电的时候，HSG 5可以
被配置成由发动机1的动力作为发电机操作，并且电池7可以由在
HSG 5中产生的电能充电。
在步骤S17中，当电动机速度大于离合器接合不可能速度时，可
以保持HEV模式状态。响应于在步骤S13中确定车辆所行驶的道路不
是上坡路而是基本上平坦的道路或下坡路，可以执行步骤S14’到
S17’。具体地，离合器接合不可能速度可以被设置为小于上述可基于
上坡路的坡度确定的离合器接合不可能速度。
在本发明的示例性实施例中，如图2所示，甚至当在基本上平坦
的道路或下坡路上驱动车辆时，也可以在步骤S14’中确定离合器接合
不可能速度，并且在步骤S15’中，可以将电动机速度与离合器接合不
可能速度进行比较，并且因此，在步骤S16’中，当电动机速度等于或
小于离合器接合不可能速度时，可以设置逻辑以执行HEV模式释放控
制和HSG发电控制。然而，当在平坦道路或下坡路上接合加速踏板
时，可以最低限度地降低车辆速度，并且可以最低限度地降低电动机
速度以等于或小于离合器接合不可能速度。
换句话说，在平坦道路或下坡路上驱动车辆时，驾驶者要求的动
力大于参考动力线值(参考值)或者加速踏板接合时，不可能发生电
动机速度不能达到离合器接合不可能速度的情况，因此，可以保持
HEV模式控制状态。因此，在上坡路上以HEV模式驱动车辆的时
候，即使驾驶者要求的动力未达到参考动力线值或者加速踏板接合
时，当电动机速度等于或小于离合器接合不可能速度时，也可以同时
执行HSG发电控制与HEV模式释放控制，或者可以在释放HEV模式
之后执行HSG发电模式，以防止发动机的动力被传输到驱动轴，并且
使用发动机的动力进行HSG发电。
因此，根据本发明，在达到发动机离合器的强制释放条件前可以
执行遵循正常的离合器释放顺序的HEV模式释放，在所述正常的离合
器释放顺序中，在断开所施加的液压之后，发动离合器完全脱离接
合，以减少当发动机离合器被强制脱离接合时引起的冲击和颠动，并
且提高驾乘舒适性和车辆的驾驶性能。
在本发明中，HEV模式一旦被释放，模式就可以被切换到HSG
发电控制以使用发动机的动力产生HSG的电力，并且对电池充电，从
而保持电池的适当SOC，并且确保SOC平衡。
以上参考示例性实施例详细描述了本发明。然而，本领域技术人
员应当理解，可以对这些示例性实施例做出改变而不偏离本发明的原
理和精神，本发明的保护范围在权利要求书及其等同物中限定。