本發(fā)明涉及用于控制混合動(dòng)力車輛和動(dòng)力系的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系包括內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。從高電壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)向電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)供應(yīng)電力。在某些環(huán)境下，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用作發(fā)電機(jī)并向高電壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)電力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明描述了混合動(dòng)力系，混合動(dòng)力系能夠采用再生控制系統(tǒng)和方法，基于操作者命令、高電壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的當(dāng)前充電狀態(tài)(SOC)以及車輛動(dòng)力學(xué)狀態(tài)來(lái)恢復(fù)電力以用于對(duì)高電壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電。通過(guò)采用當(dāng)前公開(kāi)的再生控制方法，混合動(dòng)力系可以使性能導(dǎo)向的混合動(dòng)力車輛或非性能導(dǎo)向的車輛中的電存儲(chǔ)系統(tǒng)中的能量再生最大化。為此，當(dāng)前公開(kāi)的方法使得混合動(dòng)力車輛和混合動(dòng)力系在不同的車輛動(dòng)態(tài)條件下在再生狀態(tài)下操作。

當(dāng)前公開(kāi)的混合動(dòng)力系是混合動(dòng)力車輛的一部分，并且包括：能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、耦接到傳動(dòng)系統(tǒng)(或與傳動(dòng)系統(tǒng)解耦)的內(nèi)燃機(jī)，以及電連接到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電力機(jī)器。本發(fā)明還描述了控制混合動(dòng)力車輛以便在混合動(dòng)力系在再生狀態(tài)下操作時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。當(dāng)混合動(dòng)力系在再生狀態(tài)下操作時(shí)，將轉(zhuǎn)矩從傳動(dòng)系統(tǒng)(或另一個(gè)旋轉(zhuǎn)車輛部件)傳遞到電力機(jī)器，電力機(jī)器用作發(fā)電機(jī)，用以將從傳動(dòng)系統(tǒng)(或另一個(gè)旋轉(zhuǎn)車輛部件)接收的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，并且電力機(jī)器將電能傳送到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)前公開(kāi)的方法需要通過(guò)控制器監(jiān)測(cè)車輛動(dòng)態(tài)狀態(tài)。例如，控制器可以監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力車輛的縱向加速度、縱向減速度、橫向加速度和橫向減速度的大小和方向。在該方法中，可以監(jiān)測(cè)其他信號(hào)，例如偏航速率、車輪速度、車輛速度以及其他。該方法還需要通過(guò)控制器基于車輛動(dòng)態(tài)狀態(tài)來(lái)確定允許混合動(dòng)力系在再生狀態(tài)下操作的車輛操作條件。車輛動(dòng)態(tài)狀態(tài)包括但不限于混合動(dòng)力車輛的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向。當(dāng)混合動(dòng)力車輛在所確定的車輛操作條件下操作時(shí)，該方法還需要通過(guò)控制器命令混合動(dòng)力車輛在再生狀態(tài)下操作。車輛操作條件至少部分地取決于操作者命令和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的當(dāng)前SOC。

通過(guò)結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)實(shí)施教導(dǎo)的最佳模式的詳細(xì)描述，本發(fā)明教導(dǎo)的以上特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)變得容易地顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的車輛的示意圖；

圖2是示出了一種用于控制圖1所示的混合動(dòng)力車輛的方法的流程圖；以及

圖3是圖示地示出了圖1所示的混合動(dòng)力車輛的輪胎的牽引力的摩擦圓的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖，其中顯示僅為了圖解某些示例性實(shí)施例而并非為了限制這些示例性實(shí)施例，圖1示意性地示出了包括耦接到傳動(dòng)系統(tǒng)60并由控制系統(tǒng)10控制的混合動(dòng)力系20的混合動(dòng)力車輛100。在整個(gè)說(shuō)明書中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。混合動(dòng)力系20是示例性的，并且本文描述的概念應(yīng)用于被類似地配置的其他動(dòng)力系。

傳動(dòng)系統(tǒng)60包括第一輪軸或后輪軸62以及第二輪軸或前輪軸64。第一輪軸62和第二輪軸64中的每一個(gè)可機(jī)械地耦接到至少一個(gè)輪胎/車輪組件66或與至少一個(gè)輪胎/車輪組件66解耦。每個(gè)輪胎/車輪組件66包括被配置成接觸路面的輪胎68。在所描述的實(shí)施例中，第一輪軸62機(jī)械地耦接到兩個(gè)后輪胎/車輪組件66，且第二輪軸64機(jī)械地耦接到兩個(gè)后輪胎/車輪組件66。第一輪軸62與第二輪軸64機(jī)械地解耦。所以，每個(gè)第一輪軸62和第二輪軸64可以相互獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。因此，混合動(dòng)力車輛100可以為全輪驅(qū)動(dòng)(AWD)車輛。

混合動(dòng)力系20包括多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置，該轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置包括內(nèi)燃機(jī)40和至少一個(gè)電力機(jī)器35。在操作期間，內(nèi)燃機(jī)40可以燃燒燃料(例如汽油)，從而推進(jìn)混合動(dòng)力車輛100。例如，內(nèi)燃機(jī)40可以為通過(guò)熱力學(xué)燃燒過(guò)程將燃料轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)矩的多缸內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)40可以通過(guò)變速器50將轉(zhuǎn)矩傳遞給傳動(dòng)系統(tǒng)60的第一輪軸62。在所描述的實(shí)施例中，混合動(dòng)力系20包括機(jī)械地耦接到內(nèi)燃機(jī)40的皮帶交流發(fā)電機(jī)啟動(dòng)器(BAS)系統(tǒng)39。BAS系統(tǒng)是電驅(qū)動(dòng)的并且可用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)40。

在所描述的實(shí)施例中，電力機(jī)器35機(jī)械地耦接到混合動(dòng)力車輛100的第二輪軸64并且與第一輪軸62和內(nèi)燃機(jī)40機(jī)械地解耦。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩僅通過(guò)道路在混合動(dòng)力車輛100的第一輪軸62與前輪軸64之間傳遞。本文所述的概念可應(yīng)用于包括內(nèi)燃機(jī)40和電力機(jī)器35的任何適當(dāng)?shù)膭?dòng)力系配置。

電力機(jī)器35可以為被配置成用作電動(dòng)機(jī)或用作發(fā)電機(jī)的高電壓多相電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。當(dāng)用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，電力機(jī)器35將所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能(即轉(zhuǎn)矩)。當(dāng)用作發(fā)電機(jī)時(shí)，電力機(jī)器35將動(dòng)能(例如轉(zhuǎn)矩)轉(zhuǎn)換為可被存儲(chǔ)在高電壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25(例如電池或電池組)中的電能。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25可以為任何高電壓能量存儲(chǔ)裝置，例如但不限于多單元鋰離子裝置、超級(jí)電容器或者其他適當(dāng)?shù)难b置。與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25相關(guān)的監(jiān)測(cè)參數(shù)包括充電狀態(tài)(SOC)、溫度和其他參數(shù)。在所描述的實(shí)施例中，混合動(dòng)力車輛100進(jìn)一步包括可操作地耦接到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的SOC傳感器37。SOC傳感器37可測(cè)量并監(jiān)測(cè)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的SOC。電力機(jī)器35可以為被配置成利用來(lái)自能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的電能驅(qū)動(dòng)第二輪軸64的eAWD單元41的一部分?；旌蟿?dòng)力車輛100還可包括提供混合動(dòng)力車輛100的車輛高電壓總線與低電壓DC總線之間的動(dòng)力流的輔助動(dòng)力模塊(APM)，以及將低電壓電力提供給車輛上的低電壓系統(tǒng)45(包括例如電動(dòng)車窗、HVAC風(fēng)扇、座椅和其他裝置)的輔助動(dòng)力系統(tǒng)43。

在一個(gè)實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25可通過(guò)車載電池充電器電連接到遠(yuǎn)程的非車載電源，用于當(dāng)混合動(dòng)力車輛100靜止時(shí)對(duì)其充電。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25通過(guò)高電壓DC總線電連接到逆變器模塊32以響應(yīng)于控制系統(tǒng)10發(fā)出的控制信號(hào)通過(guò)三相導(dǎo)體將高電壓DC電力傳遞給電力機(jī)器35。電力機(jī)器35包括轉(zhuǎn)子和定子并且通過(guò)逆變器模塊32和高電壓總線電連接到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25。逆變器模塊32被配置有包括用于將高電壓DC電力轉(zhuǎn)換成高電壓AC電力以及將高電壓AC電力轉(zhuǎn)換成高電壓DC電力的功率晶體管(例如IGBT)的適當(dāng)?shù)目刂齐娐?。逆變器模塊32可采用IGBT的脈寬調(diào)制(PWM)控制以將高電壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25發(fā)出的所存儲(chǔ)的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，以驅(qū)動(dòng)電力機(jī)器35來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。類似地，逆變器模塊32將傳遞到電力機(jī)器35的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為DC電力，以產(chǎn)生可存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25中的電能，其包括作為再生控制策略的一部分。逆變器模塊32接收電動(dòng)機(jī)控制命令并控制逆變器狀態(tài)以提供電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)功能。

在一個(gè)實(shí)施例中，變速器50可被設(shè)置在步進(jìn)齒輪配置中，并且可包括一個(gè)或多個(gè)差動(dòng)齒輪組和可激活離合器，其被配置成在速比范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)固定檔位狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩傳遞。可以想到的是，變速器50可以為在固定檔位狀態(tài)之間自動(dòng)切換的自動(dòng)變速器?？蛇x地，變速器50可以為無(wú)級(jí)變速器或任何其他適當(dāng)?shù)淖兯倨鳌?/p>

控制系統(tǒng)10包括信號(hào)連接至用戶接口14的控制器12。在本發(fā)明中，控制器12包括至少一個(gè)處理器13和至少一個(gè)相關(guān)非瞬變存儲(chǔ)器15并可以接收來(lái)自車輛傳感器比如SOC傳感器37的信號(hào)。術(shù)語(yǔ)控制器、控制模塊、模塊、控制件、控制單元、處理器和類似術(shù)語(yǔ)指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、中央處理單元，例如微處理器和以存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)裝置形式(只讀、可編程只讀、隨機(jī)存取、硬驅(qū)動(dòng)等)的相關(guān)非瞬變存儲(chǔ)器15中的任何一個(gè)或各種組合。非瞬變存儲(chǔ)器15能夠存儲(chǔ)以一個(gè)或多個(gè)軟件或硬件程序或例程、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路和可以由一個(gè)或多個(gè)處理器訪問(wèn)以提供所述功能的其他部件的形式的機(jī)器可讀指令。輸入/輸出電路和裝置包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感器的輸入的相關(guān)裝置，其中以預(yù)定采樣頻率監(jiān)測(cè)這種輸入或響應(yīng)于觸發(fā)事件而監(jiān)測(cè)這種輸入。軟件、硬件、程序、指令、控制例程、編碼、算法、和類似術(shù)語(yǔ)意思是包括刻度和查找表的任何控制器可執(zhí)行指令設(shè)定。每個(gè)控制器執(zhí)行控制例程以提供所需功能，包括監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置和其他網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入以及執(zhí)行控制和診斷例程以控制致動(dòng)器的操作。在當(dāng)前操作期間例程可以以規(guī)律的時(shí)間間隔執(zhí)行，比如每個(gè)100微秒或3.125、6.25、12.5、25和100微秒。可選地，可以響應(yīng)于觸發(fā)事件的發(fā)生而執(zhí)行例程?？刂破髦g的通信以及控制器、致動(dòng)器和/或傳感器之間的通信可以使用直接有線鏈路、網(wǎng)絡(luò)通信總線鏈路、無(wú)線鏈路、串行外圍接口總線或任何其他合適的通信鏈路來(lái)完成。通信包括以任何合適的形式交換數(shù)據(jù)信號(hào)，包括，例如經(jīng)由導(dǎo)電介質(zhì)的電信號(hào)，經(jīng)由空氣的電磁信號(hào)、經(jīng)由光波導(dǎo)的光信號(hào)等等。數(shù)據(jù)信號(hào)可包括表示來(lái)自傳感器輸入的信號(hào)，表示致動(dòng)器命令的信號(hào)以及控制器之間的通信信號(hào)。

SOC傳感器37與控制器12電子通信并可因此將指示能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC的信號(hào)傳送到控制器12?；旌蟿?dòng)力車輛100還可包括至少一個(gè)慣性傳感器119(比如加速計(jì)或慣性測(cè)量裝置)用于測(cè)量和監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向。SOC傳感器37可生成指示車輛加速度(比如大小和方向)的信號(hào)?？刂破?2可接收來(lái)自SOC傳感器37、慣性傳感器119和其他傳感器的信號(hào)?？刂破?2與逆變器模塊32、內(nèi)燃機(jī)40、電力機(jī)器35直接通信或經(jīng)由通信總線通信以監(jiān)測(cè)操作并控制其操作。

混合動(dòng)力車輛100的用戶接口14包括車輛操作者通過(guò)其命令混合動(dòng)力車輛100的操作的多個(gè)人/機(jī)接口裝置，包括，例如，用以使操作者曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)并啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)40的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、加速器踏板、制動(dòng)踏板、變速器范圍選取器(PRNDL)、方向盤、車前燈開(kāi)關(guān)和輸入裝置17，比如觸摸屏、按鈕、或適于接收來(lái)自車輛操作者(例如駕駛員)的輸入的任何其他裝置。在所示實(shí)施例中，車輛操作者(例如，駕駛員)可通過(guò)輸入裝置17選擇車輛操作模式。例如，車輛乘客可在下述的快速充電模式、電量消耗模式或跟蹤模式中進(jìn)行選擇。加速器踏板提供包括指示操作者對(duì)車輛加速度的要求的加速器踏板位置的信號(hào)輸入，制動(dòng)踏板提供包括指示操作者對(duì)車輛制動(dòng)的要求的制動(dòng)踏板位置的信號(hào)輸入。方向盤提供混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度的指示。變速器范圍選取器提供指示車輛的操作者期望運(yùn)動(dòng)的方向的信號(hào)輸入，包括離散數(shù)量的操作者可選擇位置。

混合動(dòng)力系20和混合動(dòng)力車輛100還可以電量保持模式操作。在電量保持模式中，由混合動(dòng)力系20使用以推進(jìn)混合動(dòng)力車輛100的大部分或所有動(dòng)力來(lái)源于內(nèi)燃機(jī)40。因此，當(dāng)混合動(dòng)力系20以電量保持模式操作時(shí)存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25中的電能未顯著地耗盡。在電量消耗模式中，由混合動(dòng)力系20使用以推進(jìn)混合動(dòng)力車輛100的大部分或所有動(dòng)力來(lái)源于電力機(jī)器35。因此，當(dāng)混合動(dòng)力系20以電量消耗模式操作時(shí)，存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25中的電能被耗盡。在混合模式下，混合動(dòng)力系20使用來(lái)自內(nèi)燃機(jī)40和電力機(jī)器35的動(dòng)力來(lái)推進(jìn)混合動(dòng)力車輛100。

參照?qǐng)D3和4，控制器12具體地被編程用以執(zhí)行當(dāng)前公開(kāi)方法200以最小化性能導(dǎo)向混合動(dòng)力車輛100或非性能導(dǎo)向車輛中的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)25中的能量再生。這樣，當(dāng)前公開(kāi)的方法200允許混合動(dòng)力車輛100和混合動(dòng)力系20在圖3所示的不同車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域中以再生狀態(tài)操作。如圖3所示的車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域也可以稱為車輛操作條件。當(dāng)混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作時(shí)，扭矩從傳動(dòng)系統(tǒng)60(例如，連接至第二車軸64的前輪胎/車輪組件66)傳遞到電力機(jī)器35，且電力機(jī)器35用作發(fā)電機(jī)以將從傳動(dòng)系統(tǒng)60接收的動(dòng)能(以扭矩形式)轉(zhuǎn)換成電能。進(jìn)一步地，當(dāng)混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作時(shí)，電力機(jī)器35將產(chǎn)生的電能傳送到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25。

當(dāng)混合動(dòng)力車輛100以運(yùn)動(dòng)和/或跑道形式驅(qū)動(dòng)時(shí)，電力機(jī)器35中的能量消耗速率可超過(guò)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)條件下補(bǔ)充容量的速率。因此，期望的是，使其中混合動(dòng)力系20可以以再生狀態(tài)操作的車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域(即，車輛操作條件)最大化以將能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的SOC維持在大于或至少等于預(yù)定目標(biāo)SOC。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的預(yù)定目標(biāo)SOC還可以為例如55％。然而，當(dāng)混合動(dòng)力車輛100以運(yùn)動(dòng)和/或跑道形式操作時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的預(yù)定目標(biāo)SOC可以高于(例如70％)當(dāng)混合動(dòng)力車輛100不以運(yùn)動(dòng)和/或跑道形式操作時(shí)的情形。

圖3是圖示地示出了基于車輛加速度的輪胎68和路面之間的動(dòng)態(tài)相互作用的摩擦圓(或摩擦橢圓)300。具體地，摩擦圓300的最外邊界302表示基于混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度和縱向加速度的輪胎68的最大牽引力。換句話說(shuō)，摩擦圓300的最外邊界302表示作為混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向減速度和縱向加速度的函數(shù)的路面和輪胎68之間的粘著力限制。第一軸線或垂直軸線304表示縱向車輛加速度和縱向車輛減速度。具體地，第一軸線304上的正值代表縱向加速度，第一軸線304上的負(fù)值代表縱向減速度。第二軸線或橫軸306表示橫向加速度。在所示摩擦圓300中，橫向加速度的負(fù)值表示混合動(dòng)力車輛100的左側(cè)的加速度，橫向加速度的正值表示混合動(dòng)力車輛100的右側(cè)的加速度。在摩擦圓300的原點(diǎn)O，車輛未橫向或縱向加速。最高數(shù)據(jù)點(diǎn)308表示最大縱向加速度，最低數(shù)據(jù)點(diǎn)310表示最大縱向減速度。最外邊界302的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)312和最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)314分別表示最大左側(cè)和右側(cè)橫向加速度。

摩擦圓300示意性說(shuō)明了多個(gè)車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域，在此區(qū)域中允許混合動(dòng)力車輛100在再生狀態(tài)下操作。車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域也可以被稱作車輛操作條件。盡管附圖示出了設(shè)有四個(gè)車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域的摩擦圓300，但可以預(yù)期的是該摩擦圓300可以包括更多或更少車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域。摩擦圓300中的第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1具有由橫軸306限定的外邊界(被稱作第一邊界316)和內(nèi)邊界。此外，第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1僅包括橫向(左右)加速度與縱向減速度，但不包括縱向加速度。第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)318示出了在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1中的最大純橫向加速度(向左)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)318可示出大約為百分之二十(20％)的最大純橫向加速度(最外邊界302的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)312所示)。第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)320示出了在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1中的最大純橫向加速度(向右)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)320可示出大約為百分之二十(20％)的最大純橫向加速度(最外邊界302的最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)314所示)。第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最低數(shù)據(jù)點(diǎn)322示出了在第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1中的最大純縱向減速度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最低數(shù)據(jù)點(diǎn)322可示出大約為百分之三十(30％)的最大純縱向減速度(最外邊界302的最低數(shù)據(jù)點(diǎn)310所示)。根據(jù)車輛特性，上述百分比可以為其他數(shù)值。如果第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1具有半橢圓形形狀，那么可使用橢圓的參數(shù)方程來(lái)確定第一邊界316的彎曲部的數(shù)據(jù)點(diǎn)，方程如下：

x＝a·cosθ；和

y＝b·sinθ。

其中：

x為如圖3中所示的橫坐標(biāo)；

y為如圖3中所示的縱坐標(biāo)；

a為車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域的最大純橫向加速度(例如，最左端數(shù)據(jù)點(diǎn)318)；

b為車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域的最大純縱向減速度(例如，最低數(shù)據(jù)點(diǎn)322)；和

θ為如圖3中所示的車輛側(cè)滑角；

摩擦圓300還具有第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2，在此區(qū)域中允許混合動(dòng)力車輛100尤其是取決于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的電流SOC和下文所述的操作者可選擇的車輛操作模式(例如，快速充電模式、電量消耗模式和跟蹤模式)在再生狀態(tài)下操作。摩擦圓300中的第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2具有由第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的第一邊界316所限定的外邊界(被稱作第二邊界324)和內(nèi)邊界。在所示實(shí)施例中，第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2僅包括橫向(左右)加速度與縱向減速度，但不包括縱向加速度。第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)326示出了在第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2中的最大純橫向加速度(向左)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)326可示出大約為百分之五十(50％)的最大純橫向加速度(最外邊界302的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)312所示)。第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2的最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)328示出了在第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2中的最大純橫向加速度(向右)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2的最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)328可示出大約為百分之二十(50％)的最大純橫向加速度(最外邊界302的最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)314所示)。第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2的最低數(shù)據(jù)點(diǎn)330示出了在第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2中的最大純縱向減速度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2的最低數(shù)據(jù)點(diǎn)330可示出大約為百分之六十(60％)的最大純縱向減速度(最外邊界302的最低數(shù)據(jù)點(diǎn)310所示)。如果第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2具有大致半橢圓形形狀(除了第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1所限定的區(qū)域以外)，那么可如上文所述的第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、使用橢圓的參數(shù)方程來(lái)確定第二邊界324的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

摩擦圓300還具有第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3，在此區(qū)域中允許混合動(dòng)力車輛100尤其是具體取決于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的電流SOC和下文所述的操作者可選擇的車輛操作模式(例如，快速充電模式、電量消耗模式和跟蹤模式)而在所述再生狀態(tài)下操作。摩擦圓300中的第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3具有由第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2第二邊界324所限定的外邊界(被稱作第三邊界332)和內(nèi)邊界。第三邊界332與摩擦圓300最外邊界302的各部分相一致。在所示實(shí)施例中，第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3僅包括橫向(左右)加速度與縱向減速度，但不包括縱向加速度。第三動(dòng)態(tài)區(qū)域R3的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)、最低數(shù)據(jù)點(diǎn)和最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分別與最外邊界302所限定的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)312、最低數(shù)據(jù)點(diǎn)310和最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)314相一致。如果第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3具有大致半橢圓形形狀(除了第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1和第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2所限定的區(qū)域以外)，那么可如上文關(guān)于第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的描述、使用橢圓的參數(shù)方程來(lái)確定第三邊界332的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

摩擦圓300還具有第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4，在此區(qū)域中允許混合動(dòng)力車輛100尤其是取決于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的電流SOC和下文所述的操作者可選擇的車輛操作模式(例如，快速充電模式、電量消耗模式和跟蹤模式)而在所述再生狀態(tài)下操作。摩擦圓300中的第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4具有由橫軸306限定的外邊界(被稱作第四邊界334)和內(nèi)邊界。在所示實(shí)施例中，第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4僅包括橫向(左右)加速度與縱向加速度，但不包括縱向減速度。第四動(dòng)態(tài)區(qū)域R4的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)和最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分別與第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1的最左側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)318和最右側(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)320相一致。第四動(dòng)態(tài)區(qū)域R4的最上面數(shù)據(jù)點(diǎn)336示出了在第四動(dòng)態(tài)區(qū)域R4中的最大純縱向加速度。如果第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4具有大致半橢圓形形狀，那么可如上文所述的第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、使用橢圓的參數(shù)方程來(lái)確定第四邊界334的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

通過(guò)執(zhí)行所述方法200，控制器12確定出在哪個(gè)動(dòng)態(tài)區(qū)域中(比如第一動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二動(dòng)態(tài)區(qū)域R2、第三動(dòng)態(tài)區(qū)域R3及第四動(dòng)態(tài)區(qū)域R4)可以允許混合動(dòng)力系統(tǒng)20在再生狀態(tài)下操作。如上所述，摩擦圓300可具有更多或更少的動(dòng)態(tài)區(qū)域。此方法從步驟202開(kāi)始。在步驟202中，控制器12接收輸入，例如來(lái)自用戶接口14的輸入。該輸入可為車輛模式選擇。該車輛模式選擇可以為特定EV或非特定EV。車輛操作者選擇的非特定EV可包括但不限于旅游模式、運(yùn)動(dòng)模式、跟蹤模式、與天氣有關(guān)的模式。車輛操作者選擇的特定EV包括但不限于快速充電模式和電量消耗模式。在快速充電模式下，該混合動(dòng)力系統(tǒng)20在再生狀態(tài)下操作以快速為能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25充電。這樣做，在快速充電模式下，該混合動(dòng)力系統(tǒng)20將車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域最大化，在此區(qū)域中，控制器12允許再生狀態(tài)。在電量消耗模式下，該混合動(dòng)力系統(tǒng)20可以在再生狀態(tài)下操作，但控制器12限制(與快速充電模式相比)在其中允許再生狀態(tài)的車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域。在跟蹤模式下，控制器12甚至更限制(與快速充電模式相比)在其中允許再生狀態(tài)的車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域。車輛操作者不一定選擇所述輸入。例如，該輸入可以為跟蹤檢測(cè)的輸入。當(dāng)控制器12接收到車輛模式選擇輸入后，該方法200繼續(xù)執(zhí)行至步驟204。

在步驟204，控制器12確定并監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向。為此，控制器12可以不斷地從慣性傳感器119接收信號(hào)?？蛇x地，控制器12可以基于從其他傳感器和/或部件接收的輸入(例如轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩、車輪速度、驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩以及其他車輛動(dòng)態(tài)測(cè)量值)的車輛模型確定混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向。然后，方法200進(jìn)行到步驟206。

在步驟206，控制器12監(jiān)測(cè)并確定能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC，其還可被稱為實(shí)際SOC。控制器12可以基于例如從SOC傳感器37接收的信號(hào)確定能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC。接著，方法200繼續(xù)進(jìn)行到步驟208。

在步驟208，控制器12確定能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的目標(biāo)SOC。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的目標(biāo)SOC是預(yù)定的并且可以為額定值，例如百分之五十(50％)。如下所述，當(dāng)車輛操作者選擇跟蹤模式時(shí)或者當(dāng)檢測(cè)到跑道車輛操作時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的目標(biāo)SOC可比額定值更高，例如百分之七十(70％)。然后，方法200繼續(xù)到步驟210。

在步驟210，控制器12確定混合動(dòng)力車輛100是否正在跑道形式下(例如在跑道上)操作?？刂破?2可以至少部分地基于車輛速度和車輛橫向加速度確定混合動(dòng)力車輛100是否正在跑道上操作或者在跑道形式下操作。例如，當(dāng)車輛速度大于速度閾值且橫向加速度的大小大于加速度閾值時(shí)，控制器12可以確定混合動(dòng)力車輛100正在跑道形式下操作。控制器12還可以采用迭代過(guò)程，該迭代過(guò)程考慮了例如在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)車輛速度大于速度閾值多少倍以及橫向加速度的大小大于加速度閾值多少倍。步驟202、204、206、208和210可以按照任何時(shí)間順序執(zhí)行或者同時(shí)執(zhí)行。然后，方法200繼續(xù)到步驟212。

在步驟212，控制器12基于在步驟202從用戶接口14接收的輸入確定車輛乘客是否已選擇快速充電模式。如果已選擇快速充電模式，則方法200進(jìn)行到步驟214。相反，如果沒(méi)有選擇快速充電模式，則方法200繼續(xù)到步驟216。

在步驟214，控制器12使得混合動(dòng)力系20能夠在摩擦圓300中標(biāo)識(shí)的第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2、第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3和第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4中在再生狀態(tài)下操作，從而在混合動(dòng)力車輛100的加速和/或減速期間對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25快速充電。換言之，只有當(dāng)混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2、第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3和第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4中的一個(gè)車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域中操作時(shí)，控制器12使得混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作。如上所討論的，當(dāng)混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作時(shí)，電力機(jī)器35用作發(fā)電機(jī)，以便將從傳動(dòng)系統(tǒng)60接收的動(dòng)能(轉(zhuǎn)矩形式)轉(zhuǎn)換為電能，并將所產(chǎn)生的電能傳送到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25。在步驟214，只要混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2、第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3和第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4中操作，控制器12就還可以命令混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作。為此，控制器12基于如在步驟204中確定的混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向確定混合動(dòng)力車輛100是否在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2、第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3或第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4中操作。

如果車輛乘客沒(méi)有選擇快速充電模式，則控制器12執(zhí)行步驟216。在步驟216，控制器12計(jì)算如在步驟208中確定的預(yù)定的目標(biāo)SCO與如在步驟206中確定的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC之間的差值。為了計(jì)算該差值，控制器12從預(yù)定的目標(biāo)SOC中減去能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC。然后，控制器12將預(yù)定的目標(biāo)SOC與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC之間的差值與第一預(yù)定閾值進(jìn)行比較，從而確定所計(jì)算的差值是否大于第一預(yù)定閾值。如果所計(jì)算的差值大于第一預(yù)定閾值，則方法200進(jìn)行到步驟218。如果所計(jì)算的差值不大于第一預(yù)定閾值，則方法200進(jìn)行到步驟220。

在步驟218，控制器12將再生狀態(tài)的操作限制到摩擦圓300中標(biāo)識(shí)的第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2和第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3。換言之，只有當(dāng)混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2和第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3中的一個(gè)車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域中操作時(shí)，控制器12使得混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作。在步驟218，只要混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2或第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3中操作，控制器12就還可以命令混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作。為此，控制器12基于如在步驟204中確定的混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向確定混合動(dòng)力車輛100是否在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2、第三車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R3或第四車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R4中操作。

如上所討論的，如果所計(jì)算的預(yù)定的目標(biāo)SOC與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC之間的差值不大于第一預(yù)定閾值，則控制器12執(zhí)行步驟220。在步驟220，控制器12基于從用戶接口14接收的輸入確定車輛乘客是否已選擇電量消耗模式。此外，在步驟220，控制器12將預(yù)定的目標(biāo)SOC與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC之間的差值與第一預(yù)定閾值和第二預(yù)定閾值進(jìn)行比較，從而確定是否存在下列條件，即：(a)所計(jì)算的差值是否小于第一預(yù)定閾值；以及(b)所計(jì)算的差值是否大于第二預(yù)定閾值。第一預(yù)定閾值大于第二預(yù)定閾值，以便在快速充電模式下使電能再生最大化。如果這兩個(gè)條件都存在或者已選擇電量消耗模式，則控制器12執(zhí)行步驟222。否則，控制器12執(zhí)行步驟224。

在步驟222，控制器12將再生狀態(tài)的操作限制到摩擦圓300中標(biāo)識(shí)的第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1和第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2。換言之，只有當(dāng)混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1和第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2中的一個(gè)車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域中操作時(shí)，控制器12使得混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作。在步驟222，只要混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1或第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2中操作，控制器12就還可以命令混合動(dòng)力系20在再生狀態(tài)下操作。為此，控制器12基于如在步驟204中確定的混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向確定混合動(dòng)力車輛100是否在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1或第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R2中操作。

如上所討論的，如果在步驟220中描述的條件不存在或者沒(méi)有選擇電量消耗模式，則控制器12執(zhí)行步驟224。在步驟224，控制器12將預(yù)定的目標(biāo)SOC與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的當(dāng)前SOC之間的差值與第二預(yù)定閾值進(jìn)行比較，從而確定所計(jì)算的差值是否大于第二預(yù)定閾值。如果所計(jì)算的差值大于第二預(yù)定閾值，則控制器12執(zhí)行步驟226。如果所計(jì)算的差值不大于第二預(yù)定閾值，則控制器12執(zhí)行步驟232。

在步驟226，控制器12基于在步驟202從用戶接口14接收的輸入確定車輛操作者是否已選擇跟蹤模式，以及是否在步驟210檢測(cè)到跑道形式車輛操作。如果已選擇跟蹤模式或者檢測(cè)到跑道車輛操作，則方法200進(jìn)行到步驟228。相反，如果沒(méi)有選擇跟蹤模式或者沒(méi)有檢測(cè)到跑道形式車輛操作，則方法200進(jìn)行到步驟230。

在步驟228，控制器12將再生狀態(tài)的操作限制到以摩擦圓300標(biāo)識(shí)的第一和第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1和R2。換句話說(shuō)，僅當(dāng)混合動(dòng)力車輛10在第一和第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1和R2之一中操作時(shí)控制器12允許混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作。在步驟228，只要混合動(dòng)力車輛100在第一或第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、R2操作，控制器12就還可命令混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作。這樣做，控制器12基于如在步驟204中確定的混合動(dòng)力車輛的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向來(lái)確定混合動(dòng)力車輛100是否在第一或第二車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1、R2操作。

如上所述，如果還未選擇跟蹤模式且還未探測(cè)跑道形式車輛操作，則控制器12執(zhí)行步驟230。在步驟230，控制器12將再生狀態(tài)限制到以摩擦圓300標(biāo)識(shí)的第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1。換句話說(shuō)，僅當(dāng)混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1中操作時(shí)控制器12允許混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作。在步驟230，只要混合動(dòng)力車輛100在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R操作，控制器12就還可命令混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作。這樣做，控制器12基于如在步驟204中確定的混合動(dòng)力車輛100的橫向加速度、縱向加速度和縱向減速度的大小和方向來(lái)確定混合動(dòng)力車輛100是否在第一車輛動(dòng)態(tài)區(qū)域R1操作。

如上所討論，如果能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的預(yù)定目標(biāo)SOC和當(dāng)前SOC之間的計(jì)算差值不大于第二預(yù)定閾值，則控制器12執(zhí)行步驟232。在步驟232，控制器12確定不需要能量存儲(chǔ)系統(tǒng)25的再生。因此，控制器12不命令混合動(dòng)力系20以再生狀態(tài)操作。

雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，用于實(shí)踐本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。例如，方法200的步驟未必非要以圖2示出的時(shí)間順序執(zhí)行。進(jìn)一步地，一些步驟是任選的。方法200還可用于將能量存儲(chǔ)在機(jī)械飛輪中。