CN107859567A - 基于效率图智能地控制发电的方法和使用该方法的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于效率图智能地控制发电的方法，其可以包括在车辆行驶时在由控制器执行交流发电机的发电控制之后，执行发电控制选择模式，其中电压变化速度控制基于交流发电机的负荷图或驱动转矩图执行。

Description

基于效率图智能地控制发电的方法和使用该方法的车辆
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年9月21日提交的韩国专利申请No.10-2016-0120627的优先权，该专利申请的全部内容实际上通过引用并入本文。
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种发电控制方法；且特别地涉及一种基于效率图智能地控制发电的方法和使用所述方法的车辆，所述方法配置成通过校正对于每个制造商、车型和操作温度不同的交流发电机的效率变化进一步提高电池充电和放电性能以及燃料效率。
背景技术
通常地，用于车辆的电力由交流发电机产生并且交流发电机的发电控制基于电压变化速度控制执行。电池充电和放电性能和燃料效率通过控制交流发电机的发电提高。
作为一个示例，当交流发电机的电压改变时，交流发电机的发电控制通过确定交流发电机的驱动转矩图并基于驱动转矩图控制电压变化速度执行。
因此，交流发电机的发电控制通过根据电池的充电状态(SOC)调整输出电流获得电池充电和放电性能，以阻止发动机的启动由于电池的SOC的劣化而故障。另外，交流发电机的发电控制有助于以如下方式提高燃料效率：主要使用燃料消耗区段的电池电力而不是减速区段中的电池电力并增加发电负荷，以增加用于在减速区段中给电池充电的电力量。
然而，作为在上述发电控制方法中控制的目标的交流发电机可以具有对于每个制造商、车型和操作温度不同的驱动效率。出于当前原因，由于尽管交流发电机具有不同驱动转矩图，仍基于包括电压变化的单个控制因素使用相同的驱动转矩图，发电控制方法不能反映交流发电机的效率的差异。
因此，在上述发电控制方法中，不能在最优条件下有效地使用交流发电机来提高电池充电和放电性能以及燃料效率。
本发明的背景部分中公开的信息仅是为了增强对本发明的一般背景的理解，并且不应该理解为承认或以任何形式暗示此信息构成已经为本领域的技术人员所知的现有技术。
发明内容
本发明的示例性实施例涉及提供一种基于效率图(efficiency map)智能地控制发电的方法和使用所述方法的车辆，所述方法配置成通过使用基于对于每个交流发电机的效率数据和对于每个操作条件(温度、负荷和速度)的效率变化数据的负荷图(load map)和驱动转矩图(driving torque map)建立效率图并使用包括室外温度的发电控制因素组合基于负荷图的高效率点电压变化速度控制和基于驱动转矩图的电压变化速度控制，根据交流发电机的优化性能进一步提高电池充电和放电性能以及燃料效率。
本发明的各个方面和优点可以通过下列描述理解，并且通过参照本发明的实施例变得显而易见。另外，对于与本发明相关的本领域的技术人员明显的是本发明的目的和优点可以通过如所要求保护的手段及其组合实现。
根据本发明的示例性实施例，一种基于效率图智能地控制发电的方法包括以下步骤：(A)确定在车辆行驶时由控制器执行交流发电机的发电控制的条件是否得到满足；(B)当用于执行发电控制的条件得到满足时，检测电池SOC、交流发电机温度、交流发电机速度、发动机RPM(每分钟转速)、冷却剂温度和室外温度；(C)根据室外温度选择交流发电机的负荷图和驱动转矩图，并检测与负荷图中的交流发电机温度匹配的高效率点；(D)当检测到高效率点时执行基于负荷图的高效率点电压变化速度控制模式；(E)当未检测到高效率点时，检测发电控制的执行条件；以及(F)当检测到发电控制的执行条件时执行基于驱动转矩的电压变化速度控制模式。
当车辆的行驶模式未改变时，当交流发电机的电压在车辆的行驶模式改变的状态下未大量地改变时，或者在车辆的行驶模式改变且交流发电机的电压大量地改变的状态下确定触发(triggering)并给定保持时间之后，可以执行发电控制。
在高效率点电压变化速度控制模式中，交流发电机的电压可以沿负荷图的高效率点线控制。在电压变化速度控制模式中，交流发电机的电压可以沿驱动转矩图的驱动转矩控制。
发电控制的执行条件可以是当在发动机的低负荷和高负荷区域中以及在偏离低速度的区段中需要给电池充电时。
负荷图和驱动转矩图可以通过将交流发电机所露出(暴露)的室外温度的范围设定为-30℃至100℃的温度而建立，可以在负荷图的电流-速度图(current-speed diagram)中指示对于交流发电机的每个操作温度连接高效率点的高效率点线，并且可以在驱动转矩图的电流-速度图中指示交流发电机的驱动转矩。
根据本发明的另一示例性实施例，一种车辆包括：发电控制系统，所述发电控制系统连接到用于检测电池的充电状态(SOC)的电池传感器、用于检测发动机的冷却剂温度的冷却剂温度传感器和用于检测所述发动机的RPM的发动机速度传感器，并包括配置成基于指示对于每个操作温度连接高效率点的高效率点线的负荷图和指示驱动转矩的驱动转矩图不同地执行交流发电机的电压变化速度控制的控制器。
所述负荷图和所述驱动转矩图中的每个可以是基于电流-速度图的，并利用在将-30℃至100℃的温度设定为所述交流发电机的操作温度范围的室外温度中对于所述交流发电机的每个温度的标准效率测量方法来建立。
本发明的方法和设备具有将从本文包括的附图和下列详细描述变得显而易见或者在附图和下列详细描述中更详细地阐述的其他特征和优点，所述附图和下列详细描述一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1A和图1B是根据本发明的示例性实施例的示出基于效率图智能地控制发电的方法的流程图。
图2是根据本发明的示例性实施例的示出使用基于效率图智能地控制发电的方法的车辆的示例。
图3是根据本发明的示例性实施例的示出用于交流发电机的高效率点电压变化速度控制的效率图的示例的示意图。
图4、图5和图6是根据本发明的示例性实施的示出应用于高效率点电压变化速度控制的用于每个负荷的交流发电机的高效率点的示例的曲线图。
应该理解的是附图不必按比例绘制，其呈现的是说明本发明的基本原理的各种特征的某种程度上简化的表示。包括例如具体尺寸、取向、位置和形状的如本文公开的本发明的具体设计特征将由特定意向的应用和使用环境部分地确定。
在图中，附图标记是指贯穿若干图的本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
现在将对本发明的各种实施例详细地做出参考，其中其示例在附图中示出并在下面描述。虽然本发明将与示例性实施例结合描述，但是将理解的是本发明不意在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明意在涵盖不仅示例性实施例，而且可以包括在如由随附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等同物和其他实施例。
参照图1A和图1B，在基于效率图智能地控制发电的方法中，当车辆行驶时，电压变化速度控制模式S40在电池SOC、交流发电机温度和发动机RPM的条件下改变为高效率点电压变化速度控制模式S70，并且通过基于在温度、负荷和速度的条件下校正对于每个制造商、车型和操作温度不同的交流发电机的效率数据而确定的效率变化数据的负荷图和驱动转矩图建立的效率图，应用于高效率点电压变化速度控制模式。
因此，发电方法可以通过最优地利用交流发电机的效率提高电池充电和放电性能以及燃料效率。
在下文中，将参照图2至图6详细地描述基于效率图智能地控制发电的方法。
参照图2，在基于效率图智能地控制发电的方法中，要控制的目标是车辆1的发电控制系统10，控制主体是连接到效率图50-1的控制器50。发电控制系统10包括交流发电机20、电池30、电池传感器40-1、冷却剂温度传感器40-2、发动机速度传感器40-3和控制器50。电池传感器40-1配置成检测电池30的SOC并发送检测到的SOC至控制器50。冷却剂温度传感器40-2配置成检测发动机的冷却剂温度并发送检测到的冷却剂温度至控制器50。发动机速度传感器40-3配置成检测发动机的RPM并发送检测到的RPM至控制器50。控制器50从传感器40-1、40-2和40-3接收信号并处理交流发动机的温度/速度/驱动转矩、发动机负荷、车辆速度等作为输入数据。效率图50-1由在通过对于每个温度的标准效率测量方法确定的室外温度中利用对于交流发电机的每个操作温度的温度负荷图50-1a、50-1b和50-1c确定的负荷图50-1A和利用对于交流发电机的每个操作温度的驱动转矩的驱动转矩确定的驱动转矩图50-1B配置。
因此，控制器50和效率图50-1中的每个可以是发动机电子控制单元(ECU)、电动机控制单元(MCU)或混合动力控制单元(HCU)。
S10是由控制器50确定车辆1的恒定行驶模式的步骤。S20是由控制器50确定交流发电机20的电压是否大量地改变的步骤。S30是由控制器50确定交流发电机20的触发(电压变化诱发)并给定保持时间的步骤。
参照图2，控制器50接收由电池传感器40-1检测到的电池30的SOC、由冷却剂温度传感器40-2检测到的冷却剂温度和由发动机速度传感器40-3检测到的发动机RPM，以检查行驶车辆1的状态。因此，根据发动机RPM的增加或减小确定引起交流发电机20的大量电压变化的行驶模式变化(例如，加速、减速或以恒定速度行驶)。
因此，该过程可以在控制器50在步骤S10确定不出行驶模式变化或者在步骤S20中根据行驶模式变化确定不出交流发电机20的电压是否大量地变化的条件下前进到发电模式条件因素检测步骤(S40)。另一方面，当控制器50在步骤S10中确定行驶模式变化时，该过程可以前进到步骤S20。当控制器50在步骤S20中根据行驶模式变化确定交流发电机20的电压大量地变化时，该过程可以前进到步骤S30。接下来，该过程可以在步骤S30中给定根据行驶模式变化的用于引起交流发电机20的大量电压变化的触发的保持时间的条件下前进到发电模式条件因素检测步骤(S40)。此处，保持时间是一种均匀地维持交流发电机20的电压而没有急剧变化(即不多于预定速率)所需的时间，并且是与应用于现有发电控制的时间相同的时间。
S40是由控制器50检测用于选择发电模式的发电模式条件因素的步骤。S50是由控制器50确定是否应用负荷图50-1A的步骤。S50-1是由控制器50确定是否未执行用于应用驱动转矩图50-1B的发电的步骤。
参照图2和图3，控制器50应用室外温度、电池SOC、交流发电机温度、交流发电机速度、发动机RPM和冷却剂温度作为发电控制条件因素。因此，控制器50使用在步骤S50中检测到的发电控制条件因素的发动机RPM和交流发电机温度从效率图中匹配对于每个室外温度的交流发电机的高效率点，使得该模式可以在步骤S60中改变为高效率点电压变化速度控制模式。另外，该模式可以使用在步骤S50-1中检测到的发电控制条件因素的SOC在步骤S70中改变为电压变化速度控制模式，除了包括交流发电机20的效率较差的所述发动机的低负荷区域和所述发动机的高负荷/低速度区域的未执行发电的区段。
S60是由控制器50执行高效率点电压变化速度控制模式的步骤。
参照图3、图4至图6，效率图50-1的负荷图50-1A分类为在-30℃下的低温负荷图50-1a(图4)、在20℃下的室温负荷图50-1b(图5)和在100℃下的高温负荷图50-1c(图6)。指示高效率点的高效率点线(由虚线指示)在低温负荷图50-1a、室温负荷图50-1b和高温负荷图50-1c中的每个中被指示。对于每个温度通过标准效率测量方法确定高效率点线。
例如，参照在-30℃下的低温负荷图50-1a的图4，在交流发电机电流-交流发电机速度图中分离的交流发电机的操作温度连接到高效率点线(由虚线指示)。在高效率点线(由虚线指示)中，交流发电机电流最优地分别与交流发电机速度匹配。因此，控制器50在-30℃的室外温度的条件下沿高效率点线(由虚线指示)的高效率点执行电压变化速度控制。在高效率点电压变化速度控制模式中，使用与室外温度匹配的负荷图50-1A执行发电控制。
S70是由控制器50执行电压变化速度控制模式的步骤。
参照图3，效率图50-1的驱动转矩图50-1B与-30℃、20℃或100℃的室外温度匹配。例如，交流发电机的最优驱动转矩在-30℃下的驱动转矩图50-1B的交流发电机电流-交流发电机速度图中分离。交流发电机电流通过交流发电机的最优驱动转矩分别地与交流发电机速度匹配。因此，控制器50在-30℃的室外温度的条件下沿交流发电机的最优驱动转矩执行电压变化速度控制。在电压变化速度控制模式中，使用与室外温度匹配的驱动转矩图50-1B执行发电控制。在这种情况下，电压变化速度控制模式除了使用对于每个室外温度分类的驱动转矩图50-1B以外与现有模式相同。
S80是由控制器50完成发电控制的步骤。为此，控制器50配置成检查发动机是否关闭，并当发动机关闭时在完成发电控制之后启动发动机。
如上所述，根据本发明的示例性实施例的基于效率图智能地控制发电的方法可以在车辆行驶时在由控制器执行交流发电机的发电控制之后，通过选择使用由指示连接对于交流发电机的每个操作温度的高效率点的高效率点线的电流-速度图建立的负荷图的高效率点电压变化速度控制模式或者使用由指示交流发电机的驱动转矩的电流-速度图建立的驱动转矩图的电压变化速度控制模式，甚至在对于每个制造商、车型和操作温度不同的交流发电机的效率条件下也能提高电池充电和放电性能以及燃料效率。
根据本发明的示例性实施例的智能发电控制通过效率图的应用具有下列优点和效果。
第一，能够通过与电压变化速度控制一起添加高效率点电压变化速度控制智能地提高用于交流发电机的发电控制的技术。第二，由于基于根据SOC、交流发电机速度、发动机RPM和冷却剂温度的效率变化数据执行高效率点电压变化速度控制，能够通过交流发电机的优化效率进一步提高电池充电和放电性能以及燃料效率。第三，能够通过高效率点电压变化速度控制阻止在检测到SOC之后，在效率差的低负荷区域和高负荷/低速度区域中执行发电。第四，即使交流发电机的效率和驱动转矩对于每个温度、制造商和车型是不同的，也能够在提高燃料效率和电池充电和放电性能的最优条件下建立发电策略是。第五，能够标准化对于每个制造商和车型不同的交流发电机的性能。为了便于在随附权利要求中解释和精确限定，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前部”、“后部”、“后面”、“内”、“外”、“向内地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”用于参照附图中显示的此类特征的位置描述示例性实施例的特征。
本发明的示例性实施例的前面描述已经为了说明和描述的目的呈现。它们不意在穷举或者将本发明限制于所公开的准确形式，并且明显地许多修改和变化鉴于上述启示都是可能的。选择和描述示例性实施例，以便解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员利用本发明的各种示例性实施例，以及其各种替代和修改。目的是本发明的范围应该由随附权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种基于效率图智能地控制发电的方法，包括：
在车辆行驶时在由控制器执行交流发电机的发电控制之后，执行发电控制选择模式，其中电压变化速度控制基于交流发电机的负荷图或驱动转矩图执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在发电控制选择模式下，在执行发电控制之后，电池充电状态(SOC)、交流发电机温度、交流发电机速度、发动机RPM、冷却剂温度和室外温度被检测为发电控制模式条件因素；
根据所述负荷图中的室外温度检测与所述交流发电机温度匹配的高效率点，并且当检测到所述高效率点时，执行高效率点电压变化速度控制模式；以及
当未检测到所述高效率点时，在所述发电控制的执行条件下执行电压变化速度控制模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中当所述车辆的行驶模式未改变时，执行所述发电控制。
4.根据权利要求2所述的方法，其中当在所述车辆的行驶模式改变的状态下所述交流发电机的电压没有改变多于预定量时，执行所述发电控制。
5.根据权利要求2所述的方法，其中在所述车辆的行驶模式改变而且所述交流发电机的电压改变多于预定量的状态下在确定触发且给定保持时间之后，执行所述发电控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述保持时间是均匀地维持所述交流发电机的电压而不以多于预定速率的速率改变所需的时间。
7.根据权利要求2所述的方法，其中在所述高效率点电压变化速度控制模式下，所述交流发电机的电压配置成沿所述负荷图的高效率点线控制。
8.根据权利要求2所述的方法，其中在所述电压变化速度控制模式下，所述交流发电机的电压配置成沿所述驱动转矩图的驱动转矩控制。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述发电控制的执行条件是当在发动机的低负荷区域和高负荷区域中以及在偏离比预定量低的速度的区段中需要给电池充电时。
10.根据权利要求2所述的方法，其中对于露出交流发电机的室外温度的每个区段匹配所述负荷图和所述驱动转矩图。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述负荷图的电流-速度图中指示对于所述交流发电机的每个操作温度连接高效率点的高效率点线，并且在所述驱动转矩图的电流-速度图中指示所述交流发电机的驱动转矩。
12.一种车辆，包括：
发电控制系统，所述发电控制系统连接到用于检测电池的充电状态(SOC)的电池传感器、用于检测发动机的冷却剂温度的冷却剂温度传感器和用于检测所述发动机的RPM的发动机速度传感器，并包括配置成基于指示对于每个操作温度连接高效率点的高效率点线的负荷图和指示驱动转矩的驱动转矩图不同地执行交流发电机的电压变化速度控制的控制器。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中所述控制器连接到所述电池传感器、所述冷却剂温度传感器和所述发动机速度传感器，以执行发电控制。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中所述控制器包括效率图，并且由在高效率点电压变化速度控制模式下执行所述发电控制的所述负荷图和在电压变化速度控制模式下执行所述发电控制的驱动转矩图配置所述效率图。
15.根据权利要求14所述的车辆，其中所述负荷图和所述驱动转矩图中的每个是基于电流-速度图的，并利用在将-30℃至100℃的温度设定为所述交流发电机的操作温度范围的室外温度中对于所述交流发电机的每个温度的标准效率测量方法来建立。
16.根据权利要求14所述的车辆，其中所述控制器和所述效率图中的每个是发动机电子控制单元(ECU)、电动机控制单元(MCU)和混合动力控制单元(HCU)之一。
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