CN103072569B

CN103072569B - 控制机动车运转的系统和方法

Info

Publication number: CN103072569B
Application number: CN201210414351.8A
Authority: CN
Inventors: 吴宗翰; 金庭殷
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: JP5972655B2; US20130103282A1; KR101317376B1; CN103072569A; DE102012219277A1; US9108623B2; JP2013091484A; KR20130045100A

Abstract

本公开提供一种控制机动车运转的系统和方法。该方法可包括：将爬行转矩设为最小转矩；设定最大转矩为发动机的最大转矩与电动机的最大转矩之和；监测加速踏板位置传感器（APS）值；根据APS值计算需求转矩；根据车辆的运转状态设定滤波系数以对需求转矩进行滤波；以及利用滤波系数对需求转矩进行滤波。

Description

控制机动车运转的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于35 U.S.C.§119(a)要求于2011年10月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0109566号的优先权和权益，其全部内容引入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及控制机动车运转的系统和方法。更具体地，本发明涉及控制混合动力机动车运转的系统和方法，其根据车辆的当前驾驶状态改变滤波系数(filtercoefficient)以确定驾驶者所需的需求转矩。

背景技术

在控制混合动力车辆运转的逻辑开发中，计算驾驶者需求转矩的逻辑应准确地体现驾驶者的意图。驾驶者对于混合动力车运转参数的意图，如，加速、减速、保持速度等等应通过逻辑来执行，从而以驾驶者要求的方式驾驶车辆。如果逻辑计算的需求转矩不能充分反映驾驶者的意图，则车辆将会以不同于驾驶者意图的方式被驱动。因此，车辆的驾驶性能可能降低，同时事故风险增加。考虑到上述因素，显然确保逻辑能够按驾驶者的要求准确地计算需求转矩是重要的。

通常，可基于加速踏板位置传感器(APS)和制动踏板位置传感器(BPS)检测到的数据值来理解驾驶者的要求。可通过将最小转矩与最大转矩之和与APS检测到的值相乘来计算加速转矩。如图1所示，如果最小转矩是-60Nm，最大转矩是200Nm，且APS检测到的值为50％，则加速转矩是70Nm((-60+200)*0.5)。此外，可基于BPS检测到的值来计算减速转矩。也就是，可基于BPS检测的值来确定再生制动量和液压制动量，且减速转矩是根据再生制动量和液压制动量由预定函数计算的。

如果驾驶者想要加速，则加速转矩可与APS检测到的值成比例地增加。另一方面，如果驾驶者想要减速，则BPS检测到的值增加。除了由APS和BPS检测到的值，相应于驾驶者要求并适于车辆当前运转的需求转矩还可通过考虑当前档位和车速来进行计算。当按照驾驶者要求计算需求转矩时，应当对需求转矩进行滤波以便不会改变太快，并且应当对滤波过的需求转矩进行控制以便不偏离驾驶者的要求。此外，不应通过对需求转矩过度滤波来计算需求转矩，否则其可能与驾驶者的要求不同。

根据计算需求转矩的常规方法，可将爬行转矩(creep torque)设为最小转矩，其允许车辆在APS检测的值为0％时爬行，并且可将最大发动机转矩与最大电动机转矩之和设定为最大转矩。换言之，最小转矩是APS值为0％时的转矩，且最大转矩是APS值为100％时的转矩。需求加速转矩是根据车辆速度和APS值计算的，且计算出的需求加速转矩通过恒定的滤波系数进行滤波，以便不会改变太快。不幸的是，常规技术使用恒定的滤波系数对需求转矩进行滤波，如图1所示，这意味着当前驾驶状态没有通过所得到的滤波过的需求转矩得到充分反映。例如，当信号从牵引力控制系统(TCS)或电子稳定程序(ESP)输入时，为了安全，需求转矩应快速地直接反映驾驶者的意图。然而，因为常规技术将滤波系数设定在固定值，所以在需求转矩响应中没有准确快速地反映当前驾驶状态，驾驶者可能不能安全地操作车辆。

发明内容

本发明涉及控制混合动力机动车运转的系统和方法，其考虑车辆的当前运转状态并且还计算需求转矩以防止应用加速转矩。

根据本发明示例性实施方式的控制混合动力机动车运转的方法可包括：将爬行转矩设为最小转矩；设定最大转矩为发动机最大转矩与电动机最大转矩之和；监测加速踏板位置传感器(APS)值；根据APS值计算需求转矩；根据车辆的运转状态设定对需求转矩进行滤波的滤波系数；以及利用滤波系数对需求转矩进行滤波。

运转状态可包括牵引力控制系统(TCS)、电子稳定程序(ESP)、充电状态(SOC)、APS值的变化率、和/或当前驾驶模式中的至少一个。作为说明，优先级可与具体的驾驶状态相关联，且滤波系数可以根据具有较高优先级的驾驶状态设定。

根据本发明另一个示例性实施方式的控制机动车行驶的系统可应用于具有发动机和电动机的车辆。该系统还可包括适于控制发动机和电动机的控制部。控制部可根据APS值适应于需求转矩，并适于根据车辆运转状态利用滤波系数来对需求转矩进行滤波。运转状态可包括牵引力控制系统(TCS)、电子稳定程序(ESP)、充电状态(SOC)、APS值变化率、和当前驾驶模式中的至少一个。

附图说明

图1是解释根据常规技术控制机动车行驶的方法的构思的示意图。

图2是根据本发明示例性实施方式的控制机动车行驶的系统的框图。

图3是据本发明示例性实施方式的控制机动车运转的方法的流程图。

图4是图解根据本发明示例性实施方式的控制机动车运转的方法的示意图。

具体实施方式

下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例在附图中图示，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

图2是根据本发明示例性实施方式的控制机动车运转的系统的框图。如图2所示，根据本发明的示例性实施方式控制机动车运转的系统包括但不限于APS 110、TCS 120、ESP130、SOC检测器140、控制单元150、发动机160、以及电动机170。

APS 110检测加速踏板的位置(如，加速踏板下压的程度)，并将与其相应的信号输送到控制单元150。如果加速踏板被完全下压，则加速踏板的位置为100％，如果加速踏板一点也没有下压，则加速踏板的位置为0％。安装在进气通道的节流阀开口传感器可取代APS110或与其结合使用。因此，应该理解APS 110可包括节流阀开口传感器。

TCS 120控制车辆的驱动转矩。如果要控制TCS 120，则TCS 120将与其相应的信号输送到控制单元150。

EPS 130分析方向盘的位置，并通过对车轮施加制动压力、减小发动机转矩、或根据方向盘位置执行换挡而促进车辆稳定性。如果要控制EPS 130，则EPS 130将与其相应的信号输送到控制单元150。

SOC检测器140检测电池的SOC并将与其相应的信号输送到控制部150。不直接检测电池的SOC，也可检测电池的电流和电压，在此基础上可以评估电池的SOC。

控制部150根据从APS 110、TCS 120、EPS 130、和SOC检测器140接收的信号计算加速转矩，并利用滤波系数对所计算的加速转矩进行滤波。此外，控制单元150基于所滤波的加速转矩计算发动机转矩和电动机转矩，并基于发动机转矩和电动机转矩来控制发动机160和电动机170。换言之，根据本发明的示例性实施方式，控制单元150可包括由预定程序激活的一个或多个处理器，且预定的程序可经编程而执行机动车运转控制方法的各个步骤。

虽然上面的示例性实施方式描述为使用多个单元来执行上述过程，但应该理解也可使用单个控制器或单元来执行上述过程。

而且，本发明的控制逻辑可以实现为含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机系统中，以便，例如通过远程信息处理(telematics)服务器或控制器局域网(CAN)以分布式模式存储和执行计算机可读介质。

图3是根据本发明示例性实施方式的机动车运转控制方法的流程图。如图3所示，根据本发明的示例性实施方式控制机动车运转的方法包括在步骤S10将爬行转矩设为最小转矩，在步骤S20设定最大转矩为发动机的最大转矩与电动机的最大转矩之和，在步骤S30监测加速踏板位置传感器(APS)值，在步骤S40根据APS值计算需求转矩，在步骤S50设定用于根据车辆运转状态对需求转矩进行滤波的滤波系数(如，参见图4)，以及在步骤S60利用滤波系数(如，参见图4)来对需求转矩进行滤波。

首先，在步骤S10，将爬行转矩设为最小转矩。爬行转矩是指在加速器没有下压时使车辆爬行的转矩。换言之，车辆爬行是指驾驶者不推动加速踏板且车辆通过发动机的怠速RPM或电动机的电动转矩向前爬行的状态。车辆爬行主要是在道路阻塞时执行，或在驾驶者想要缓慢向前移动时执行。

控制机动车运转的系统通过从APS和/或制动开关接收信号而确定驾驶者的意图。具体而言，应用到混合动力车辆的机动车运转控制系统根据电池的SOC基于发动机160的输出转矩和电动机170的输出转矩而确定最终输出转矩，以便实现驾驶者要求的需求转矩。发动机160的输出转矩是由发动机控制单元(未示出)确定的，且电动机170的输出转矩是由电动机控制单元(未示出)确定的。发动机控制单元和电动机控制单元可由控制单元150控制，或者集成到控制单元150中。

当混合动力车辆缓慢行驶或停止且驾驶者无意加速(即，驾驶者不推动加速踏板)时，发动机功率的使用最小化，以便产生爬行转矩并减小燃料消耗。因此，爬行时发动机160停止，且爬行转矩是利用电动机170的电力而产生的。爬行转矩是根据电池的SOC由电动机产生的，如果爬行持续太久，则电池的SOC可能减小。在该情形中，发动机160可再次起动且电池由发动机160充电。

同时，当车辆缓慢行驶或停止且驾驶者无意加速(即，驾驶者不推动加速踏板)时，发动机160可按照常规车辆发动机(如，内燃机)那样产生爬行转矩。此时，发动机160产生爬行转矩，以将功率利用最小化。

作为将爬行转矩设为系统最小转矩的结果，即使APS值为0％也可实现车辆爬行。然后，在步骤S20，发动机160的最大转矩与电动机170的最大转矩之和被设为系统的最大转矩。

如上所述，在混合动力车辆的情形中，最终输出转矩可根据电池的SOC基于发动机160的输出转矩和电动机170的输出转矩确定。因此，最终输出转矩的最大值被设为系统的最大转矩。

在设定了最小转矩和最大转矩的状态下，在步骤S30监测APS值。换言之，APS连续监测驾驶者将加速踏板推动了多少。

在步骤S40，驾驶者的需求转矩可根据监测到的APS值进行计算。更详细地，如果APS值为0％，则需求转矩可以是最小转矩(爬行转矩)，如果APS值为100％，则需求转矩可以是最大转矩。因此，驾驶者的需求转矩可根据APS值计算。

如果驾驶者推动加速踏板，且APS值是50％，则需求转矩可在连接最大转矩的最大转矩线与连接最小转矩的最小转矩线之间确定，如图3所示。例如，可计算需求转矩为70Nm。在步骤S50，对需求转矩进行滤波的滤波系数10可根据车辆的运转状态进行设定。此外，在步骤S60，需求转矩可利用滤波系数10进行滤波，且车辆行驶受到控制。滤波系数(如，参看图4)对驾驶者的需求转矩进行滤波，以便不会快速改变。

如图1所示，由于在常规技术中滤波系数是恒定值，因此难以应对不同运转状态。

而如图3所示，在本发明的示例性实施方式中，滤波系数10(参看图4)是根据车辆的运转状态改变和设定的。因为滤波系数10设定成反映车辆的不同运转状态，使得对于当前驾驶状态的应对加强。

运转状态包括TCS、ESP、SOC、APS值的变化率、当前驾驶模式中的至少一个。

在TCS或ESP控制标志(flag)开启的情形中(即，TCS或ESP的控制有必要时)，在一个或多个示例性实施方式中，滤波系数10可设为小值，以便驾驶者的需求转矩能够快速改变。如果TCS或ESP控制的控制标志开启，则车辆运转状态可以反映紧急情形，或指示车辆可能陷入危险。因此，应当实施驾驶者的请求。

在电池的SOC低的情形中，在一个或多个示例性实施方式中，滤波系数可设定为大值，以便需求转矩缓慢地改变。

在一个或多个示例性实施方式中，可根据APS值的变化率和驾驶模式而改变滤波系数。如上所述，TCS、ESP、SOC的状态、APS值的变化率、以及当前驾驶模式都是车辆运转状态的非限制性实例。因此，除了上述驾驶状态外，滤波系数也可根据不同的车辆运转状态进行设定。

设定滤波系数的优先级可针对不同驾驶状态进行设定，其包括TCS是否运转、ESP是否运转、SOC、APS值的变化率、以及当前驾驶模式，且滤波系数可根据与较高优先级相关的运转状态的发生而改变和设定。

在一个或多个示例性实施方式中，运转状态优先级可以，例如按照下面的顺序进行设定：1)TCS或ESP运转，2)电池SOC的放电极限存在，3)车辆以节能驾驶(Eco drive)模式驾驶，4)车辆在城市街道上驾驶，以及5)车辆在公路上驾驶。

例如，当车辆在公路上驾驶时，滤波系数10可与此相应地进行设定，且需求转矩可通过滤波系数10进行滤波，以便相应于公路上的驾驶。例如，考虑车辆TCS或ESP由于道路上存在障碍而运转的情形。在该情形中，因为TCS或ESP运转的优先级比公路上驾驶的优先级高，需求转矩可通过应用相应于TCS或ESP运转的滤波系数10而进行滤波。因此，驾驶者的要求可立即转化为车辆操作，且车辆可避免紧急情况。

控制单元150将进行了滤波的需求转矩分配给发动机160和电动机170。如果可从发动机160输出的最大转矩为Tm,eng，可从电动机170输出的最大转矩是Tm,mot，则分配给发动机160的转矩Teng和分配给电动机170的转矩Tmot由下式计算。

Teng＝T*Tm,eng/(Tm,eng+Tm,mot)

Tmot＝T*Tm,mot/(Tm,eng+Tm,mot)

这里的T表示车辆的需求转矩。

如果计算了分配给发动机160和电动机170的转矩，则控制单元150据此控制发动机160和电动机170。

根据本发明示例性实施方式的系统和方法对混合动力车辆的实际测试显示，通过根据不同的驾驶状态来设定滤波系数并改变驾驶者的需求转矩，可改善安全性和燃料经济性。因为根据本发明的示例性实施方式，滤波系数可根据车辆的当前运转状态而改变，车辆的驾驶状态完全地反映在需求转矩上，因此可改善安全性。因为通过根据车辆的当前运转状态改变滤波系数来防止加速转矩的快速改变，所以还可以改善燃料经济性。

尽管已经结合目前认为实用的示例性实施方式对本发明进行了描述，但应该理解本发明不限于公开的实施方式，相反，本发明意在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims

1.一种控制机动车运转的方法，包括：

通过控制单元将爬行转矩设为最小转矩；

通过所述控制单元设定最大转矩为发动机的最大转矩与电动机的最大转矩之和；

监测踏板位置传感器值；

通过所述控制单元基于所述踏板位置传感器值计算需求转矩；

通过所述控制单元基于所述机动车的运转状态设定用于对所述需求转矩进行滤波的滤波系数；以及

利用所述滤波系数来对所述需求转矩进行滤波，

其中对各种可能的运转状态分配以优先级值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述踏板位置传感器是加速踏板位置传感器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述踏板位置传感器是制动踏板位置传感器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述运转状态选自牵引力控制系统、电子稳定程序、充电状态、加速踏板位置传感器值的变化率、制动踏板位置传感器值的变化率、以及当前驾驶模式。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述运转状态是加速踏板位置传感器值的变化率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述运转状态是制动踏板位置传感器值的变化率。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述滤波系数被设定为相应于被分配最高优先级值的运转状态。

8.一种控制混合动力机动车运转的系统，包括：

发动机；

电动机；

配置为产生传感器值的一个或多个运转状态传感器；以及

控制单元，

其中所述控制单元适于控制所述发动机和所述电动机，并基于一个或多个所述传感器值来选择需求转矩，

其中所述控制单元被配置为利用根据一个或多个所述传感器值的滤波系数来对所述需求转矩进行滤波，并且

其中所述控制单元还被配置为对各个传感器值分配优先级值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述一个或多个运转状态传感器选自牵引力控制系统、电子稳定程序、充电状态、加速踏板位置传感器值的变化率、制动踏板位置传感器值的变化率、以及当前驾驶模式。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述运转状态传感器是加速踏板位置传感器。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述运转状态传感器是制动踏板位置传感器。

12.根据权利要求8所述的系统，其中所述滤波系数相应于被分配最高优先级值的传感器值。