CN106043274B - 用于学习混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种技术，其通过使用连接到发动机皮带轮的混合式起动发电机(HSG)在发动机的停止状态提供恒定的发动机每分钟转数(RPM)，即使在不实行发动机的怠速时，也能确定发动机摩擦扭矩。本发明提供了使用从发动机的外部提供的扭矩而不是发动机自身产生的扭矩来确定准确的发动机摩擦扭矩的技术。

Description

用于学习混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于学习混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置和方法。更具体地，本发明涉及用于在通过混合式起动发电机(HSG)驱动发动机且在混合动力车辆中实行燃料切断的发动机推动(PUC)诊断时，学习和存储发动机启动时的发动机摩擦扭矩的装置和方法。

背景技术

混合动力车辆是下一代车辆，其提高了车辆的燃料效率，并且显著地减少了有害气体的排放。混合动力车辆包括内燃机和电动机两者，并且根据车辆的操作条件实行内燃机或电动机的驱动。

此外，最近已经批量生产插电式混合动力车辆。插电式混合动力车辆把插头插入插座以对它的电池充电，并且通过使用充电后的电池驱动电动机来进行运转。在电池的充电量下降到一定程度或更少时，由于插电式混合动力车辆由油力发动机来驱动，所以插电式混合动力车辆具有比一般混合动力车辆更高的燃料效率。

混合动力车辆和插电式混合动力车辆包括发动机和多个电动机，并且可以进一步包括直接连接到发动机的混合式起动发电机(HSG)。因此，混合动力车辆和插电式混合动力车辆可以通过HSG驱动发动机，而无内燃机的燃烧过程。

因此，由于装备在混合动力车辆或插电式混合动力车辆中的HSG被配置为连接到发动机皮带轮，所以发动机可以通过HSG的驱动被强制旋转。此外，连接到电池的HSG用于将在发动机中产生的扭矩转换成电池充电能量。

由于混合动力车辆和插电式混合动力车辆包括发电机系统作为产生驱动力的部件，所以有必要确定驱动发电机的拖曳扭矩或辅助单元的损耗扭矩，所述驱动发电机的拖曳扭矩或辅助单元的损耗扭矩由为了操作发动机系统的驱动发动机的内摩擦来确定。通常，这是例如根据操作点或根据驱动发动机的状态变量使用用于确定拖曳扭矩或损耗扭矩的特征曲线或特征图来实行的。为了补偿由于制造原因或发动机系统的耐久性而由零件公差所示的特征曲线或特征图中提供的损耗扭矩的偏差，一般来说，这些偏差是永久性的、连续的或定期施加的。

用于施加损耗扭矩的内燃机需要非常局限的操作条件。以现有的汽油车辆为例，发动机的怠速状态是必需的，以补偿发动机的扭矩偏差。然而，由于怠速状态被最小化以提高混合动力车辆和插电式混合动力车辆中的燃料效率，所以实行典型的发动机摩擦扭矩学习是有困难的。

图1是例示根据相关技术在发动机的怠速状态中没有外在变化时用于设置目标发动机RPM的发动机扭矩比例积分微分(PID)控制的视图。如图1所示，在目标发动机RPM被保持时，实行用于发动机中产生的扭矩的积分控制。

在另一相关技术中，韩国专利申请公开No.10-2013-0088206(下文中，称为参考文件1)公开了学习发动机扭矩的装置和方法，其存储发动机扭矩执行完成数据，以及在存在发动机扭矩学习执行完成数据和怠速状态中的发动机扭矩学习值时在怠速模式中通过学习发动机扭矩而获得的关于发动机扭矩的学习值。然而，在参考文件1中，装置通过发动机的怠速实行PID控制，并且在学习使发动机怠速状态最小化的混合动力车辆和插电式混合动力车辆中的发动机摩擦扭矩这点上存在限制。此外，由于在车辆停止期间通过发动机的驱动实行学习，所以存在很难实行准确的发动机摩擦扭矩学习的限制。

在此背景技术部分所揭示的上文信息仅用于增强对发明背景的理解，且因此其可含有并不形成本国中本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种即使在不实行发动机的怠速时，通过使用连接到发动机皮带轮的混合式起动发电机(HSG)在发动机的停止状态中提供恒定的发动机RPM来学习发动机摩擦扭矩的技术。本发明还使用提供准确的扭矩的混合式起动发电机(HSG)，并且因此提供了使用从发动机的外部提供的扭矩而不是发动机本身产生的扭矩来学习更准确的发动机摩擦扭矩的技术。

本发明的目的并不局限于上面所述。未提出的其他目的可通过以下描述被理解，并且通过本发明的实施例将会被更清楚地理解。另外，可以通过在权利要求书及其组合中所描述的单元和方法实现本发明的目的。

根据本发明的实施例，一种用于确定混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置，其包括：发动机，其提供混合动力车辆的驱动力；混合式起动发电机(HSG)，其被连接到发动机并产生扭矩，以强制驱动发动机；以及控制器，其控制在HSG中产生的扭矩，并根据所施加的扭矩确定发动机的摩擦信息，其中控制器包括：发动机条件确定模块，其确定发动机的怠速或停止状态以及HSG的驱动使能状态的燃料切断的发动机推动(PUC)诊断条件；扭矩控制模块，其在PUC诊断条件被满足时，控制由HSG产生的扭矩，使得发动机每分钟转数(RPM)被均匀地保持；以及学习模块，其通过由HSG产生的扭矩实行PUC诊断，并且确定关于发动机摩擦扭矩的信息。

在发动机条件确定模块确定PUC诊断条件被满足时，学习模块根据PUC诊断的实行结果确定发动机摩擦扭矩的量。

在PUC诊断之后经过规定时间时，学习模块确定PUC诊断稳定化条件，并且在发动机RPM的变化等于或小于规定的参考值时，学习模块确定PUC诊断稳定化条件被满足。

学习模块将由HSG产生的扭矩与发动机摩擦扭矩的移动平均值进行比较，并且存储发动机摩擦扭矩。

进而，根据本发明的实施例，一种用于确定混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的方法，其包括以下步骤：由控制器的发动机条件确定模块确定混合动力车辆的发动机的怠速或停止状态以及连接到发动机、产生扭矩以强制驱动发动机的HSG的驱动使能状态的PUC诊断条件；在PUC诊断条件被满足时，由控制器的扭矩控制模块控制由HSG产生的扭矩，使得发动机RPM被均匀地保持；由控制器的学习模块通过由HSG产生的扭矩实行PUC诊断；在通过HSG的扭矩量的控制使发动机RPM被均匀地保持时，由控制器的学习模块确定PUC诊断稳定化条件；在PUC诊断稳定化条件被满足时，由控制器的学习模块将由HSG产生的扭矩与发动机摩擦扭矩进行比较；以及由控制器的学习模块存储发动机摩擦扭矩。

确定PUC诊断条件的步骤包括以下步骤：在发动机处于停止或怠速状态时，确定HSG是否处于驱动使能状态。

确定PUC诊断稳定化条件的步骤包括以下步骤：在PUC诊断之后经过规定时间时，确定PUC诊断稳定化条件，并且在发动机RPM的变化等于或小于规定的参考值时，确定PUC诊断稳定化条件被满足。

所述比较步骤包括以下步骤：将由HSG产生的扭矩与发动机摩擦扭矩的移动平均值进行比较。

以下讨论本发明的其他方面和实施例。

附图说明

本发明的以上和其他特征现将参照通过附图示出的示例性实施来详细描述，该附图仅通过说明的方式在下文中给出，并且因而不构成对本发明的限制，并且其中：

图1是例示相关技术中用于学习发动机摩擦扭矩的比例积分微分(PID)控制的图；

图2是例示根据本发明的实施例用于学习混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置的视图；

图3是例示PUC状态的发动机驱动的视图，其示出保持均匀的发动机RPM的驱动状态；

图4是根据本发明的实施例在PUC状态中的发动机和HSG中产生的扭矩和RMP数据的视图；以及

图5是例示根据本发明的实施例学习发动机摩擦扭矩的过程的视图。

图式中所阐述的参考标号包含对如下文进一步所论述的以下元件的参考：：

10：发动机

20：混合式起动发电机(HSG)

30：控制器

31：扭矩控制模块

32：发动机条件确定模块

33：学习模块

应该理解附图不一定是按比例的，其呈现说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化表示。如本文中所揭示的本发明的特定设计特征，例如，包含特定尺寸、方向、位置和形状，将部分由特定预期应用和使用环境来确定。在图中，在图式的若干图中参考数字始终指代本发明的相同或等效部分。

具体实施方式

在下文中将对本发明的各种示例性实施例做出详细的参考，本发明的示例在附图中示出并在下面被描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但是应该理解，本说明并非旨在将本发明局限于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，并且涵盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内的各种替代、修改、等价物和其他实施例。

本文使用的术语只是为了描述特殊实施例，并非旨在限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则如本文使用的单数形式“一/一个”和“该”也包括复数形式。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”限定了特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除其中一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或集合的存在或添加。如本文使用的术语“和/或”包括相关列出项的一个或多个的任何和全部组合。

应当理解，如本文中使用的术语“车辆”或“车”或其他相似的术语包括机动车辆，通常例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用汽车的客运汽车，包括各种船艇和舰船等的船只，航空器，以及包括混合动力车、电动车、插电式混合动力车、氢动力车和其他替代燃料汽车(比如来自于非石油资源的燃料)。如本文，混合动力车是具有两个或更多动力源的车辆，比如，汽油动力和电动力车辆。

此外，应当理解，以下方法或者其方面中的一个或者多个可以由至少一个控制器来执行。术语“控制器”可以指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为用于存储程序指令，而处理器被专门编程来执行程序指令以实行一个或者多个程序，其将在下面进行进一步地描述。此外，应当理解，可以由包括控制器连同一个或者多个其他部件的装置执行以下方法，这对于本领域的技术人员来说是可以了解的。

本发明涉及用于学习混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置和方法，能够通过利用混合式起动发电机(HSG)根据发动机的目标RPM提供扭矩来学习用于保持目标发动机每分钟转数(RPM)的准确的发动机摩擦扭矩。即，由于本发明不需要发动机怠速，因此，通过由连接到发动机的HSG提供的扭矩，即使在发动机停止状态中，也能够实现准确的发动机摩擦扭矩学习。即，可以在燃料切断的发动机推动(PUC)诊断中实行氧气传感器的诊断，氧气传感器的空气燃料比可以被测量，并且同时，扭矩可以基于HSG被提供到发动机，从而提供实行发动机摩擦扭矩学习的技术。

图1示出在相关技术中需要发动机怠速的发动机摩擦扭矩学习装置的示例性数据。如图中所示，在相关技术中通过发动机怠速学习发动机摩擦扭矩的技术的情况下，在发动机停止期间，不能通过HSG的驱动力实行发动机摩擦扭矩学习。即，在控制器中设置了发动机气缸的预定RPM，并且，控制器通过比例积分微分(PID)实行发动机控制，以保持发动机的预定RPM，并且因此实行发动机摩擦扭矩学习。通过由控制器接收的积分累积值因子(即，I因子)存储发动机摩擦扭矩。换句话说，为了学习发动机的摩擦扭矩需要驱动发动机，这也是降低混合动力车辆的燃料效率的一个因素。此外，由于包括了用于通过发动机燃烧产生扭矩的部件，所以在计算准确的发动机摩擦扭矩中存在限制。

图2是例示根据本发明的实施例用于学习混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置的视图。

混合动力车辆可以包括发动机，并且发动机可以包括连接到HSG(例如，发电电动机)的部件，该HSG连接到电池。发动机的皮带轮可以通过皮带被连接到HSG的皮带轮，并且在车辆通过燃烧燃料行驶时，可以通过发动机的驱动力旋转HSG的皮带轮，从而对电池充电。

相反，在发动机停止状态期间，在电流被施加到HSG时，HSG可以旋转发动机的皮带轮以启动发动机。另外，混合动力车辆可以包括控制器，控制器被连接到发动机和HSG，以控制施加到发动机和HSG的扭矩，并且通过计算为保持发动机均匀的RPM而被施加的扭矩，确定发动机摩擦扭矩。控制器可以被配置为作为以下模块进行操作：用于确定是否满足用于实行发动机摩擦学习的条件的发动机条件确定模块，用于通过HSG将均匀的扭矩施加到发动机的扭矩控制模块，以及用于通过从HSG提供的扭矩计算和存储发动机摩擦扭矩的学习模块。

发动机条件确定模块可以检查发动机摩擦扭矩学习使能状态，并且可以确定发动机的怠速和停止状态。另外，发动机条件确定模块可以用于检查HSG是否可以被驱动。

学习模块可以实行PUC诊断。在PUC诊断中，HSG可以识别发动机的旋转扭矩，使得发动机RPM在燃料供应受阻时被保持在一定程度，并且可以测量与在发动机中产生的发动机摩擦扭矩的差值。另外，学习模块可以确定且存储测量的发动机摩擦扭矩的平均值。即，学习模块可以保持从HSG提供的预定的发动机RPM，并且可以用于确定且存储发动机摩擦扭矩。另外，在完成PUC诊断之后经过预定时间时，学习模块可以确定PUC诊断稳定化。在完成PUC诊断之后经过预定时间时，PUC诊断稳定化可以包括确定发动机RPM是否等于或小于参考值。另外，在PUC诊断稳定化被满足时，学习模块可以比较且确定发动机摩擦扭矩的移动平均值，并且可以存储预定的发动机摩擦扭矩，使得由控制器可访问扭矩。

图3示出一般驱动状态和PUC驱动状态，在一般驱动状态中，在燃料消耗运行过程中由发动机驱动力旋转HSG的皮带轮，在PUC驱动状态中，通过HSG旋转发动机的皮带轮以操作发动机。

如图3所示，在PUC驱动状态中可以施加预定的发动机RPM，并且在对发动机的燃料供应受阻时，电流可以被施加到HSG。更优选地，在发动机停止时，均匀电流可以被施加到HSG以通过皮带旋转连接到发动机的皮带轮，并且因此均匀扭矩可以被施加到发动机。可选地，HSG可以被控制为使得发动机RPM被保持在约1500rpm，并且可以通过控制器的扭矩控制模块来提供扭矩。

图4示出根据本发明的实施例，数据被控制为使得通过HSG提供的扭矩发动机RPM被均匀地保持。

数据可以包括一个区域，在所述区域中，在电动机被保持在一定的RPM或更大的混合模式驱动状态期间，发动机RPM增加且被保持在均匀值。在这种情况下，扭矩可以被施加到HSG，以强制旋转发动机皮带轮，并且因此驱动发动机。因此，即使在发动机停止状态中，在HSG中产生的扭矩也可以被施加到发动机，并且发动机RPM可以被控制以被保持在控制器中预设的RPM。

在如上的发动机驱动的情况下，可以由从HSG施加的扭矩量测量和计算发动机摩擦扭矩。更优选地，可以基于根据控制器的扭矩控制模块施加的扭矩，通过比较发动机摩擦扭矩的移动平均值来确定发动机摩擦扭矩。即，学习模块可以计算被提供来保持控制器中预定的发动机RPM所需的HSG的扭矩，并且可以通过被提供来保持发动机RPM所需的扭矩确定用于驱动发动机的发动机摩擦扭矩。

图5是例示学习混合发动机摩擦扭矩的方法的流程图。

如图5所示，可以根据本发明的实施例实行检查初始学习使能状态的过程。即，控制器的发动机条件确定模块可以确定发动机的条件和HSG的状态，并且在这种情况下，发动机的怠速或停止条件需要被满足。另外，可以确定HSG和发动机的连接状态，并且可以确定在HSG中的扭矩生成函数是否是正常的。

另外，在检查了发动机条件和HSG的学习使能状态之后，作为在PUC诊断之前的过程，控制器的发动机条件确定模块可以确定PUC诊断条件。在诊断中，可以确定是否形成了PUC状态，这是准备将电流施加到HSG的过程。即，控制器的发动机条件确定模块可以检查控制器和发动机的学习使能状态，并且可以测量HSG的驱动状态。

可以在驾驶员不会感觉到差异的范围内实行PUC诊断。在确定了在一定的速度下驾驶员减速的意图时，发动机离合器可以最低限度地分离，使差异的感觉最小化。因此，在驾驶员的差异的感觉被最小化时，可以满足PUC诊断学习使能条件。

在满足PUC诊断条件时，控制器的学习模块可以实行PUC诊断。电流可以被施加到HSG以产生扭矩。在电流被施加到HSG，连接到发动机的皮带轮的皮带可以旋转，并且因此可以通过发动机皮带轮的旋转强制驱动发动机，从而保持在控制器中预定的发动机RPM。因此，可以由从HSG提供的扭矩来驱动发动机，并且HSG的扭矩可以被控制，从而保持预定的发动机RPM。控制器的扭矩控制模块可以通过PUC诊断计算用于保持发动机RPM的HSG的扭矩量，并且控制器的学习模块可以用于通过所计算的扭矩量确定且存储发动机摩擦扭矩。

在本发明的实施例中，学习模块可以比较和确定在HSG中产生的扭矩量与发动机摩擦扭矩的移动平均值，并且可以存储所学习的发动机摩擦扭矩。

可以根据发动机驱动循环周期性地实行上述PUC诊断。在通过利用HSG驱动发动机引入氧气时，由于引入空气中的大量氧含量，所以向下氧气传感器可以进行稀释反应，并且在稀释反应时，可以确定氧气传感器的异常。因此，实行氧气传感器的诊断的PUC诊断还可以进行发动机摩擦偏差的学习。在PUC诊断之后，学习模块可以确定PUC诊断稳定化。在预定时间之后，在发动机RPM的变化等于或小于预定值时，可以确定PUC诊断稳定化被满足。

本发明通过混合式起动发电机(HSG)根据发动机的目标发动机RPM产生扭矩，由此能够准确地确定用于保持目标发动机RPM的发动机摩擦扭矩。另外，由于本发明不需要发动机怠速，所以即使在发动机停止状态中也能通过由连接到发动机的HSG所产生的扭矩实现发动机摩擦扭矩学习。此外，由于在必须实行的对氧气传感器的故障诊断时能够进行发动机摩擦扭矩确定，所以不需要单独的条件和驱动。

已参考本发明的示例性实施例详细描述本发明。然而，本领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些示例性实施例作出改变，在随附权利要求书及其等同物中限定了本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于确定混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的装置，其包括：

发动机，其提供所述混合动力车辆的驱动力；

混合式起动发电机(HSG)，其被连接到所述发动机并产生扭矩，以强制驱动所述发动机；以及

控制器，其控制在所述混合式起动发电机中产生的扭矩，并根据所施加的扭矩确定所述发动机的摩擦信息，

其中所述控制器包括：

发动机条件确定模块，其确定所述发动机的怠速或停止状态以及所述混合式起动发电机的驱动使能状态的燃料切断的发动机推动(PUC)诊断条件；

扭矩控制模块，其在所述燃料切断的发动机推动诊断条件被满足时，控制由所述混合式起动发电机产生的扭矩，使得发动机每分钟转数(RPM)被均匀地保持；以及

学习模块，其通过由所述混合式起动发电机产生的扭矩实行燃料切断的发动机推动诊断，并且确定关于所述发动机摩擦扭矩的信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其中在所述发动机条件确定模块确定所述燃料切断的发动机推动诊断条件被满足时，所述学习模块根据所述燃料切断的发动机推动诊断的实行结果确定所述发动机摩擦扭矩的量。

3.根据权利要求2所述的装置，其中在所述燃料切断的发动机推动诊断之后经过规定时间时，所述学习模块确定燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件，并且在所述发动机每分钟转数的变化等于或小于规定的参考值时，所述学习模块确定所述燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件被满足。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述学习模块将由所述混合式起动发电机产生的扭矩与所述发动机摩擦扭矩的移动平均值进行比较，并且存储所述发动机摩擦扭矩。

5.一种用于确定混合动力车辆的发动机摩擦扭矩的方法，其包括以下步骤：

由控制器的发动机条件确定模块确定所述混合动力车辆的发动机的怠速或停止状态以及连接到所述发动机、产生扭矩以强制驱动所述发动机的混合式起动发电机的驱动使能状态的燃料切断的发动机推动诊断条件；

在所述燃料切断的发动机推动诊断条件被满足时，由所述控制器的扭矩控制模块控制由所述混合式起动发电机产生的扭矩，使得发动机每分钟转数被均匀地保持；

由所述控制器的学习模块通过由所述混合式起动发电机产生的扭矩实行燃料切断的发动机推动诊断；

在通过所述混合式起动发电机的扭矩量的控制使所述发动机每分钟转数被均匀地保持时，由所述控制器的学习模块确定燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件；

在所述燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件被满足时，由所述控制器的所述学习模块将由所述混合式起动发电机产生的扭矩与所述发动机摩擦扭矩进行比较；以及

由所述控制器的所述学习模块存储所述发动机摩擦扭矩。

6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述燃料切断的发动机推动诊断条件的步骤包括以下步骤：

在所述发动机处于停止或怠速状态时，确定所述混合式起动发电机是否处于所述驱动使能状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件的步骤包括以下步骤：

在所述燃料切断的发动机推动诊断之后经过规定时间时，确定所述燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件，并且在所述发动机每分钟转数的变化等于或小于规定的参考值时，确定所述燃料切断的发动机推动诊断稳定化条件被满足。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述比较步骤包括以下步骤：

将由所述混合式起动发电机产生的扭矩与所述发动机摩擦扭矩的移动平均值进行比较。