CN101386304A

CN101386304A - 自动车辆动力系统控制方法与系统

Info

Publication number: CN101386304A
Application number: CNA2008101313671A
Authority: CN
Inventors: 法扎尔·阿拉曼·塞伊德; 邝明朗; 文卡塔帕斯·拉主·纳拉帕; 凯利·伊登·格兰德
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: US20090076697A1; JP5231900B2; JP2009083840A; US7809487B2; DE102008033026B4; CN101386304B; GB0815739D0; DE102008033026A1; GB2452819B; GB2452819A

Abstract

本发明公开一种基于车辆驾驶者的驾驶类型控制车辆的动力系统。利用有关于车辆状态的参数作为模糊控制器的输入，以将车辆驾驶者的驾驶类型特征化。

Description

自动车辆动力系统控制方法与系统

技术领域

本发明涉及控制自动车辆动力系统的方法和系统。

背景技术

在拥挤的区域驾驶可导致车辆频繁停止与启动。在非拥挤区域驾驶可导致稳定的车辆速度。

导航系统和距离传感器可用于确定车辆是否正驾驶于拥挤区域。例如导航系统可指示车辆正在驾驶的区域并且距离传感器可指示该区域中其他车辆的接近。然而，导航系统和距离传感器可能增加车辆的成本与重量。

发明内容

本发明的实施例可采用车辆动力系统控制方法的形式。该方法包括确定车辆的加速/减速记录，以及基于车辆的加速/减速记录控制动力系统。

本发明的实施例可采用车辆动力系统控制方法的形式。该方法包括从加速踏板或制动踏板中的至少一个接收输入，基于输入确定车辆驾驶者的驾驶类型，以及基于驾驶者的驾驶类型控制动力系统。

附图说明

图1为模糊控制器例子的框图。

图2为替代动力车辆例子的框图。

图3为图1中模糊控制器采用的规则例表。

图4为车速与时间对比图的例子。

图5到8为图1中模糊控制器采用的控制模块的示意图。

图9为车辆动力系统控制策略例子的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例可以通过解释驾驶者对车辆的输入，例如踏板位置、改变踏板位置的频率、车辆速度、行驶距离、制动和/或加速之间的时间等来确定车辆的交通驾驶状态。

交通驾驶状态信息可用于通过调整发动机启动/停止行为和动力总成运行点确定(powertrain operating point determination)来改进燃料经济性。举例来说，如果车辆驾驶将经历发动机停止，例如车辆正以电力模式运行，则发动机启动以及停止、动力总成运行模式以及电池动力需求确定可被优化以提供更好的燃料经济性。

图1为非线性多输入单输出(MISO)的辛克尔顿·迈目达密(SingletonMamdami)模糊控制器8的框图。图1中的模糊控制器8可用于基于数个车辆参数，例如驾驶者动力需求、驾驶者制动力需求、车辆速度等，确定交通驾驶状态。驾驶者动力需求可以基于例如加速踏板位置。驾驶者制动力需求可以基于例如制动踏板位置。车辆速度可以基于例如输出轴速度。在替代实施例中，可使用其他算法，例如查找功能、自适应控制、神经网络。

模糊控制器8和其他模糊控制器的输出，可通过下列去模糊化转换成精确值：

U (n) = K_{u} \frac{Σ_{j = 1}^{Ω} μ_{j}^{α} (x, \tilde{A}) . h (I_{1, j}, \cdot \cdot \cdot, I_{M, j})}{Σ_{j = 1}^{Ω} μ_{j}^{α} (x, \tilde{A})}

其中：

为含有所有输入模糊集的矢量，

为来自第J个规则前件的组合隶属度，代表输出模糊集，以及

α为带有值1的设计参数

例如交通情况可基于行驶距离、已过去时间以及在两次停车事件间最高车速来确定。比方说，如果车辆在300秒内行驶了20米，并且达到的最高速度为2英里每小时，可推断为拥堵交通情况。

图2为混合电力汽车(HEV)10的框图。图2中的HEV 10为用于描述此处讨论的控制策略的车辆的例子。其他类型的车辆，例如电力车辆、燃料电池车辆、传统车辆等，也可采用这些策略。

HEV 10包括电池12、电动机13、发动机14、车轮16，以及例如电池控制模块、发动机控制单元等的控制器18。如下所讨论，控制器18控制电池12和发动机14的运行，这样电池12和发动机14中的任意一个或两者均可向车轮16提供动力，如粗线所示。发动机14也可提供机械动力给电动机13。HEV 10还包括加速踏板20、制动踏板22，以及位置传感器24、26。位置传感器24、26分别感应踏板22、24的位置，并传播该信息。速度传感器28感测车轮16的速度并传播该信息。控制器18读取这些位置和速度信息并按照下文讨论，作为对控制电池12和发动机14的控制策略的输入使用它们。

图2中的控制器18经车辆局域网与电池12、发动机14、位置传感器24、26以及速度传感器28通讯，如细线所示。在替代实施例中，控制器18可通过硬连线、无线或它们的某种结合与电池12、发动机14、位置传感器24、26以及速度传感器28通讯。

图2中的控制器18基于这些信息确定HEV 10的驾驶者的驾驶类型并控制电池12和发动机14。例如，控制器18可在某标准时段内，例如1分钟内，计数加速踏板20和/或制动踏板22被踩压的次数。例如，如果制动踏板22被踩压超过某预定时段次数，比方说4，控制器18可确定驾驶者具有频繁加速和减速的趋向。否则，加速器18可确定驾驶者具有平稳驾驶的趋向。例如，控制器18也可采用模糊技术来确定驾驶者是否频繁加速和减速以获得某段范围的车速。

图3为用在这样的模糊控制中的条例式规则表例子，其基于测量驾驶者所需动力和车速，例如前件，来确定驾驶者的状态，例如后件。在图3中的表例中，变量如下定义：

P_p：正态动力变化需求记录

P_n：负态动力变化需求记录

△t_{vl_u}：车速高于低阈值的时间长度

△t_{vl_l}：车速低于低阈值的时间长度

△t_{vm_u}：车速高于中阈值的时间长度

△t_{vm_l}：车速低于中阈值的时间长度

△t_{vh_u}：车速高于高阈值的时间长度

△t_{vh_l}：车速低于高阈值的时间长度

相应地，例如，如果所有前件为“小”，返回后件＂初始状态＂。例如，如果有些前件为“小”有些为“大”，返回不同的后件。在其他实施例中，可使用不同的规则，例如，前件可采用小、中或大值，可有不同数量的前件等。

计数器可用于确定参考图3所描述的时间长度，例如，△t_{vl_u}，。例如，图4为HEV 10的速度与时间对比图。对于每次时间的增加，例如1秒，二进制计数器可确定HEV 10的速度是高于还是低于“低”阈值，例如20英里每小时(m.p.h.)。如果HEV 10的速度高于20m.p.h.，则计数器返回零(0)。如果HEV 10的速度低于20m.p.h.，则计数器返回壹(1)。对于标准时段，例如40秒，返回的0和1相加以确定时间长度。在当前的例子中，△t_{vl_u}＝9秒。其他计数器也可使用。例如，如果HEV 10的速度高于20m.p.h.，与△t_{vl_u}关联的计数器不增加。如果HEV 10的速度低于20m.p.h.，该计数器增加。

对于每个标准时段，时间长度可如上所述计算。给定的时间长度，例如△t_{vl_u}，是否为“小”，“中”或“大”可以例如基于如下的表格来确定：

表1

低	中	高
低	中	高	△t_{vl_u}<3秒	3秒≤△t_{vl_u}≤7秒	△t_{vl_u}>7秒
△t_{vl_l}<3秒	3秒≤△t_{vl_l}≤7秒	△t_{vl_l}>7秒	△t_{vl_u}<3秒	3秒≤△t_{vl_u}≤7秒	△t_{vl_u}>7秒
△t_{vl_l}<3秒	3秒≤△t_{vl_l}≤7秒	△t_{vl_l}>7秒	△t_{vm_u}<3秒	3秒≤△t_{vm_u}≤7秒	△t_{vm_u}>7秒
△t_{vm_l}<3秒	3秒≤△t_{vn_l}≤7秒	△t_{vm_l}>7秒	△t_{vm_u}<3秒	3秒≤△t_{vm_u}≤7秒	△t_{vm_u}>7秒
△t_{vm_l}<3秒	3秒≤△t_{vn_l}≤7秒	△t_{vm_l}>7秒	△t_{vh_u}<3秒	3秒≤△t_{vh_u}≤7秒	△t_{vh_u}>7秒
△t_{vh_1}<3秒	3秒≤△t_{vh_l}≤7秒	△t_{vh_l}>7秒	△t_{vh_u}<3秒	3秒≤△t_{vh_u}≤7秒	△t_{vh_u}>7秒

在替代实施例中，“低”，“中”或“高”可作不同定义。

表2

小	大
小	大	\|P_p-P_n\|<10kW-hr	\|P_p-P_n\|≥30kW-hr

在替代实施例中，“小”和“大”可作不同定义。

图5为控制器18采用的控制模块30的示意图。图5中的控制模块30将加速踏板位置、制动踏板位置和车速作为输入。利用这些输入，控制模块30查阅例如在控制器的存储器中的查找表，并提供驾驶者所需扭矩作为输出。在替代实施例中，例如，控制模块30可基于输入计算驾驶者所需扭矩。其他技术也可使用。

图6为控制器18采用的控制模块32的示意图。图6中的控制模块32将驾驶者所需扭矩和车速作为输入，利用这些输入，控制模块32通过例如将输入相乘来计算驾驶者所需动力。在替代实施例中，控制模块32可例如查阅在控制器的存储器中的查找表来确定驾驶者所需动力。其他技术也可使用。

图7为控制器18采用的控制模块34的示意图。图7中的控制模块34将驾驶者所需动力和系统可供动力(例如电池12和发动机14可提供的最大动力)作为输入。利用这些输入，控制模块34通过例如将输入相除来计算归一化动力需求。

图8为控制器18采用的控制模块36的示意图。图8中的控制模块36将归一化动力需求作为输入。控制模块36通过例如将输入求导数来计算动力的瞬时变化(P_i)。

控制模块30、32、34、36可进行这些计算。例如，R代表实数集矢量，并且在该矢量空间内每秒产生一系列P_i值，例如，P₀，P₁，P₂等。在当前例中，P_i的正值以标准大小，例如20个值，存储于先进先出(FIFO)缓冲器中。相似的，P_i的负值以标准大小，例如20个值，存储于先进先出(FIFO)缓冲器中。这些缓冲的P_i值在某段标准时间内求和来产生P_p和P_n：

当△P_i为正时，

当△P_i为负时，

图2中的控制器18可基于如上确定的信息调整与电池12和发动机14相关的运行参数。例如，如果驾驶者频繁停车和以低速行驶，则控制器18可在发动机运转时对电池12大量充电，这样控制器18可在这些停与走、低速交通时依靠该增加的电池电荷来移动HEV 10以减少排放。

例如，如果检测到平稳高速交通驾驶的交通驾驶状态(图3)，则控制器18可在充电中性左右运行电池12以获得最大系统效率/燃料经济性。

例如，如果检测到加速/减速高速交通驾驶的交通驾驶状态，则控制器18当运行发动机14于稳定状态运行情况下时，可通过电池12替代满足驾驶者这些需求变化。该稳定状态发动机运行可得到改进的总体燃料经济性。

例如，如果检测到平稳低速交通驾驶的交通驾驶状态，则控制器18可运行发动机14于纯电力模式下。当电池12的充电状态低于特定所需值时，然后发动机将被开启以稳定状态运行情况运行来对电池12进行充电。这种机制可在保持驾驶性能的同时也得到改进的燃料经济性。

例如，如果检测到到停/走低速交通驾驶的交通驾驶状态，那么控制器18可运行发动机14于纯电力模式下，并将利用该电能来满足驾驶者停和走的需求。当电池12的充电状态低于特定所需值之下时，然后发动机14可被开启以稳定状态运行情况运行对电池12充电，同时驾驶者的停与走类型的需求可通过电力途径满足。这种机制可在保持驾驶性能的同时也得到改进的燃料经济性。

虽然本发明的实施例已作图示和描述，不应认为这些实施例图示和描述了本发明的所有可能形式。更确切地，在说明书中所使用的词语为描述性词语而非限定性，并应理解为可有不同的变化而不背离本发明的主旨和范围。

Claims

1.一种控制车辆动力系统的方法，该方法包含：

确定指示车辆驾驶者驾驶类型的车辆加速/减速记录；以及

基于所述车辆加速/减速记录控制动力系统。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述车辆加速/减速记录的步骤包括确定驾驶者的动力需求。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆包括制动踏板，以及其中所述确定车辆加速/减速记录的步骤包括确定在预定时间长度内制动踏板被踩压的次数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆包含加速踏板，以及其中所述确定车辆加速/减速记录的步骤包括确定在预定时间长度内加速踏板被踩压的次数。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含测量车辆速度和确定车辆速度高于预定阈值的时间长度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述车辆速度高于预定阈值的时间长度进一步控制所述动力系统。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含测量车辆速度和确定车辆速度低于预定阈值的时间长度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中基于所述车辆速度低于预定阈值的时间长度进一步控制所述动力系统。

9.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述驾驶者的动力需求包括确定正态动力需求记录和负态动力需求记录。

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述驾驶者的动力需求进一步包括确定所述正态动力需求记录和所述负态动力需求记录的差值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中确定所述驾驶者的动力需求进一步包括确定所述正态动力需求记录和所述负态动力需求记录的所述差值是高于还是低于预定阈值。