CN106004866B - 控制混合动力电动车辆的发动机停止的装置和方法 - Google Patents

控制混合动力电动车辆的发动机停止的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于控制混合电动车辆的发动机的停止的装置和方法。当发动机停止时，根据发动机RPM的下降通过施加所述混合起动发动机的高效率点的转矩，并且当发动机停止时，根据发动机RPM的下降通过在所述混合起动发电机的侧面生成负转矩，并且通过已生成负转矩施加给予所述电池的最大充电功率的点的转矩，在混合起动发电机的操作中提供有效转矩，从而使当车辆停止时，车辆的燃料效率以及车辆的振动抑制得以改善。

Description

控制混合动力电动车辆的发动机停止的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制混合动力车辆的发动机停止的装置及方法，更具体地，涉及一种用于控制混合动力车辆的发动机停止的装置和方法，其中所述装置和方法可配置成可快速避免由发动机共振区造成的振动，并且可配置成当使用连接至所述发动机侧的混合起动发电机生成负转矩时，在生成负转矩的同时给电池充电，从而降低发动机的RPM(Revolutions Per Minute)。
背景技术
混合动力车辆是使用发动机和电动机作为动力源从而提高燃料效率的车辆，并且其被配置成包括：发动机、驱动电动机、电池，以及控制单元。混合动力车辆包括用于操作这些元件的逆变器，以及连接至发动机的曲轴皮带轮、并且串联发动机的混合起动发电机，电动机皮带轮，以及皮带。在发电机串联连接至发动机的电动机皮带轮的情况下，可典型地包括混合起动发电机，并且通过混合起动发电机生成的转矩能够经由逆变器给电池充电。
混合动力车辆的控制单元包括发动机控制单元(ECU)，其控制发动机，电动机控制单元(MCU)，其控制混合起动发电机，传输控制单元(TCU)，以及电池管理系统(BMS)，其管理电池状态。所述控制单元还包括混合动力控制单元(HCU)，其执行上述各个控制单元的整体控制。
基于如此配置的混合动力车辆的主要驱动模式包括：众所周知的，作为只使用电动机动力的纯电动车辆的EV(电动车辆)模式，作为辅助模式，使用电动机的旋转力作为辅助动力，同时使用发动机的旋转力作为主要动力HEV(混合电动车辆)模式，以及可再生制动模式(RB)，其在车辆的行驶过程中，通过车辆的制动和惯性回收车辆的制动和惯性能量，通过在电动机中生成的电能给电池进行充电。
具体地，混合动力车辆具有怠速停止(其指的是当车辆停止来提高燃料经济性(fuel economy)时，在怠速过程中停止发动机的功能)，从而能够提高燃料经济性和排放性能。作为用于提高混合动力车辆的燃料经济性和/或排放性能的多个技术之一，怠速停止模式指的是通过防止不必要的发动机怠速从而提高燃料经济性和/或排放性能的过程。
怠速停止模式的运行和进入是强制停止发动机的过程，发动机具有以每分钟转速测定的旋转速度，以致于当发动机当发动机停止时，其能够通过发动机的共振区。更进一步地，当在执行发动机频繁停止时，重要的是减少在发动机共振区产生的振动。
作为现有技术，日本专利公开号为2013-112265公开了在自动停止发动机的过程中，在行驶的混合起动发电机中用于生成负转矩的技术，并且公开了用于控制混合动力车辆的发动机停止的装置，当发动机自动停止时，所述装置根据预先设定的混合起动发电机的旋转速度曲线来执行反馈控制。
然而，如上所述，当通过设置恒定旋转速度来执行用于避免发动机共振区的控制时，并未考虑到发动机中生成的转矩的充电能量，并且将存在燃料效率方面的问题。
更进一步地，基于根据混合起动发电机的恒定的旋转速度执行发动机停止，当发动机停止时，难以执行共振区的迅速避免，并且存在根据混合起动发电机的高效转矩来操作控制混合起动发电机的需求。
图1(现有技术)根据现有技术示出当混合动力车辆的发动机停止时，连接至发动机的混合起动发电机的操作点。
如图1所示，根据现有技术，当混合动力车辆的发动机停止时，执行用于跟踪混合起动发电机的目标速度的反馈控制，其生成低的负转矩。因此，当设置混合起动发电机的跟踪速度，并且执行反馈控制来达到该速度时，存在损失从混合起动发电机的转矩中生成的电池的充电能量的问题。
同样的，在当发动机停止时，执行跟踪混合起动发电机的目标速度的反馈控制的情况下，存在通过迅速避免发动机共振区而产生车辆振动的问题。
在背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，并且因此其可包含不形成本国内本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的一个目标是当发动机停止时，考虑到混合由于发动机的RPM下降引起的混合起动发电机和高压电池的效率，在混合起动发电机的操作中提供有效转矩。
当发动机停止时，由于根据发动机的RPM的下降，在混合起动发电机的侧将会生成负转矩，因此本发明提供一种通过生成的负转矩，为给予电池的最大充电功率的点的施加转矩的方法。
本发明的目标不限于上述目标，并且本发明的其他未提及的目标能够通过下文描述进行理解，并且能够根据本发明的示例更清晰地理解。
在一方面，本发明提供一种用于控制混合动力车辆发动机停止的装置，所述装置包括：发动机，提供输出至所述混合动力车辆；混合起动发电机，配置成吸收发动机转矩；电池，连接至所述混合起动发电机；以及控制单元，用于控制所述发动机是否被驱动，以及控制所述混合起动发电机的转矩的生成，其中，所述控制单元执行所述混合起动发电机的负转矩命令以通过吸收所述发动机转矩来停止发动机，并且鉴于取决于发动机RPM的所述混合起动发电机的效率和电池的效率，所述控制单元设置曲线使得瞬时充电能量的幅值成为最大，并且控制单元根据所述曲线提供所述混合起动发电机的转矩。
在优选实施例中，当执行所述混合起动发电机的负转矩命令时，所述控制单元执行对连接至所述混合起动发电机的电池进行充电，以便吸收所述发动机转矩。
在另一优选实施例中，所述装置还包括电发动机机架，用于在所述发动机停止时抑制振动。
在另一优选实施例中，所述控制单元通过将所述电发动机机架的振动抑制量与所述混合起动发电机所提供的负转矩的量进行互锁，所述控制单元控制所述车辆的振动
在另一方面，本发明提供一种用于控制混合动力车辆的发动机停止的方法，所述方法包括：当混合动力车辆的发动机停止时，确定发动机的动力驱动轴是否断接，以及发动机的燃料注入是否停止；当所述发动机的动力驱动轴断接并且所述发动机的燃料注入停止时，根据曲线在所述混合起动发电机中生成负转矩，所述曲线鉴于取决于发动机RPM的所述混合起动发电机的效率和电池的效被设置成使电池的瞬时充电能量的幅值成为最大；以及通过所述混合起动发电机的已生成的转矩确定所述发动机RPM是否小于预设参考值。。
在优选实施例中，所述方法还包括，在在混合起动发电机的生成负转矩的过程中，执行对连接至所述混合起动发电机的电池进行充电。
在另一优选实施例中，所述方法还包括，在在混合起动发电机中生成负转矩的过程中，当所述发动机停止时，通过电发动机机架抑制振动。。
在另一优选实施例中，所述方法还包括，通过将电发动机机架的振动抑制量与通过混合起动发电机提供的负转矩的量进行互锁来控制车辆的振动。
本发明的其他方面和优选实施例将在下文进行讨论。
附图说明
本发明的上述及其他特征将结合附图，参考下文将给出的，特定示例性实施例进行描述，所述特定示例性实施例仅用于阐述目的，并且因此本发明不限于此，并且其中：
图1(现有技术)根据现有技术，当混合动力车辆的发动机停止时，示出控制操作点；
图2示出用于控制本发明的混合动力车辆的发动机停止的装置的方框图；
图3示出鉴于本发明的电池的效率的混合起动发电机的控制操作点，从而使得瞬时充电能量的幅值达到最大。
图4示出根据本发明的电池的最大充电能量，当发动机停止时，在混合起动发电机控制操作中转矩和速度的关系；以及
图5在流程图中示出执行本发明的混合动力车辆的发动机停止的方法。
应当理解的是，附图并非必须按比例绘制，其呈现能够说明本发明基本原理的各种优选特征的某些简化表示。如本文所公开的本发明的特定设计特征，例如，特定维度、方向、位置，以及形状将根据特殊的应用意图和使用环境部分地确定。
在附图中，贯穿多个附图，相同的参考标号指代本发明相同或者等效的部件。
具体实施方式
在下文中，本发明的各项实施例将参考如图中所示的示例进行如下描述。当本发明结合示例性实施例进行描述时，应到理解的是，本发明不旨在限制于所述示例性实施例。正相反，本发明旨在不仅覆盖所述示例性实施例，并且也可覆盖包括在所附权利要求所主张的本发明的技术构思和范围内的各种变化、修改，等效以及其他实施例。
在下文中，本发明的实施例将参考附图进行更详细的描述。所述本发明的实施例可以各种形式修改，并且本发明的范围不应被认为限制于下述实施例。提供所述实施例旨在向本领域的技术人员更完全的阐述本发明。
应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所述，混合动力车辆指的是具有两种或者多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和点动力的车辆。
本文所使用的专有名词仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。贯穿说明是，除非明确描述与之相反，词语“包括”以及其变形例如“包含”或者“含有”将理解成意味着包括所述元素但是不排除任意其他元素。此外，在说明书中描述的术语“单元”、“-者”、“-器”以及“模块”意味着用于处理至少一个功能或者操作的单元，并且其可通过硬件组件或者软件组件以及其二者联合进行实施。
此外，本发明的控制逻辑可实施为包含能由处理器，控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。例如：计算机可读介质可以包括但不仅限于，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，光盘(CD)-只读存储器(ROM)，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连接网络的计算机系统当中，使得计算机可读介质例如，利用远程信息处理服务器或者控制器局域网络(CAN)，分布式地存储和执行。
根据RPM的下降，通过施加混合起动发电机的高效率点的转矩，本发明能够在混合起动发电机的操作中提供有效转矩。
更进一步地，本发明施加混合起动发电机的高效率点和电池的最大充电效率点的转矩，该转矩能够提供车辆的燃料经济性的提高。
图2示出用于控制作为本发明的实施例的混合动力车辆的发动机停止的装置的方框图。
所述装置包括：发动机，其提供混合动力车辆的驱动力，并且所述发动机包括电池，其连接至混合起动发电机(HSG)，并且当施加所述混合起动发电机(HSG)的负转矩时，其被充电。更进一步地，所述执行上述配置的控制的混合动力车辆的控制单元包括，发动机控制单元(ECU)，其控制发动机，电动机控制单元(MCU)，其控制混合起动发电机，传输控制单元(TCU)，以及电池管理系统(BMS)，其管理电池的状态。
更进一步地，所述装置还包括混合控制单元(HCU)，其执行上述各个控制单元的整体控制。
在本发明的优选实施例中，所述提供混合动力车辆的驱动力的混合起动发电机(HSG)执行发电机的功能，并且通过连接至发动机皮带进行配置，并且配置成根据发动机的驱动给连接至逆变器的电池充电。
在另一实施例中，能够配置混合起动发电机(HSG)，其与连接车辆的驱动轴和变速器的驱动电动机不同，并且所述混合起动发电机连接至发动机的皮带从而产生能量，并且通过利用由混合起动发电机产生的能量，由逆变器给电池进行充电。
如上所述，所述混合起动发电机(HSG)被运行，从而使得HCU的负转矩控制命令吸收发动机转矩，因此能够减少在发动机停止过程中的振动的发生，并且有助于吸收发动机转矩。
图3示出一曲线，在该曲线中，根据混合起动发电机的负转矩控制命令通过混合起动发电机来充电的电池的能量在控制单元达到最大。
如上所述，根据用于每个RMP的电池的最大充电能量操作点来生成混合起动发电机的负转矩，这样形式的曲线被包括在内，并且形成所述曲线以便能够提供所述电池的最大充电能量。
因此，根据发动机RPM通过混合起动发电机来进行充电的电池的能量最大化处的点，是电池的充电功率达到瞬时最大处的操作点，并且充入电池的累积能量将在产生负转矩的节段(section)中达到最大。
图5通过表格示出负转矩操作点，在该点处根据发动机降速(混合起动发电机降速)来提供电池的最大充电能量。一般地，负转矩操作点处具有最大转矩量(绝对值)为2000RPM，并且图5示出负转矩操作点的形式的值，其随着发动机RPM增加，收敛至-10(转矩/速度)。
如上所述，就提供最大充电能量的混合起动发电机的负转矩生成曲线而言，当发动机停止时，通过利用生成的能量给电池充电，并且该负转矩生成曲线执行功能：将使用直到发动机停止的驱动力转换成电池的充电能量。因此，在混合动力车辆的电动模式行驶阶段通过利用直到发动机停止而生成的输出对电池进行充电，因此将存在提高燃料效率的效果。
上文详细描述将本发明作为示例进行了阐述。此外，上述内容示出了本发明的优选实施例，并且本发明能够在各种其他结合、修改和环境中使用。即，本发明，能够在本文所公开的本发明概念的范围，所公开内容的等效范围，和/或本领域的技术或者知识的范围内做出变化和修改。所述实施例解释了用于实施本发明的技术构思的最佳条件，并且本发明的特定应用场合和应用所需要的各种修改也同样可能。本发明的详细描述，因此，不旨在限制本发明于所公开的示例性描述。此外，附属权利要求应当被认为是包括其他实施方式。
本发明已参考其优选实施例进行描述。然而，本领域的技术员工需要理解的是在不违背本发明的所附的权利要求和其等效所定义的原理，技术构思以及范围内，可对所述实施例做出各式修改。

Claims (8)

1.一种用于控制混合动力车辆的发动机停止的装置，所述装置包括：
发动机，提供输出至所述混合动力车辆；
混合起动发电机，配置成吸收发动机转矩；
电池，连接至所述混合起动发电机；以及
控制单元，用于控制所述发动机是否被驱动，以及控制所述混合起动发电机的转矩的生成，
其中，所述控制单元执行所述混合起动发电机的负转矩命令以通过吸收所述发动机转矩来停止发动机，并且鉴于取决于发动机RPM的所述混合起动发电机的效率和电池的效率，所述控制单元设置曲线使得瞬时充电能量的幅值成为最大，并且控制单元根据所述曲线提供所述混合起动发电机的转矩。
2.根据权利要求1所述的装置，其中当执行所述混合起动发电机的负转矩命令时，所述控制单元执行对连接至所述混合起动发电机的电池进行充电，以便吸收所述发动机转矩。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：
电发动机机架，用于在所述发动机停止时抑制振动。
4.根据权利要求3所述的装置，其中通过将所述电发动机机架的振动抑制量与所述混合起动发电机所提供的负转矩的量进行互锁，所述控制单元控制所述车辆的振动。
5.一种用于控制混合动力车辆的发动机停止的方法，所述方法包括以下步骤：
当混合动力车辆的发动机停止时，确定发动机的动力驱动轴是否断接，以及发动机的燃料注入是否停止；
当所述发动机的动力驱动轴断接并且所述发动机的燃料注入停止时，根据曲线在混合起动发电机中生成负转矩，所述曲线鉴于取决于发动机RPM的所述混合起动发电机的效率和电池的效被设置成使电池的瞬时充电能量的幅值成为最大；以及
通过所述混合起动发电机的已生成的转矩确定所述发动机RPM是否小于预设参考值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述生成负转矩的步骤还包括：
执行对连接至所述混合起动发电机的电池进行充电。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述生成负转矩的步骤还包括：
当所述发动机停止时，通过电发动机机架抑制振动。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括步骤：
通过将所述电发动机机架的振动抑制量和通过所述混合起动发电机提供的负转矩的量进行互锁来控制所述车辆的振动。
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