CN111577477A - 一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法和测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法和测量系统，涉及増程器控制领域。测量方法包括：获取所述发电机的扭矩；获取所述増程器的旋转角加速度；根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩。本发明提供的测量方法和测量系统可以简单且精准地测量发动机扭矩。

Description

一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法和测量系统

技术领域

本发明涉及増程器控制领域，特别是涉及一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法和测量系统。

背景技术

在増程器车辆中，为了实现对发动机输出扭矩的控制，需要获得发动机的实际输出扭矩。现有技术，发动机的实际输出扭矩不能通过传感器直接测算，均是通过扭矩模型进行计算，而虽然发动机电控系统经过了多年的发展，但是其扭矩模型依然比较复杂，在极限环境中扭矩控制还存在一定的误差，尤其是高温或低压时还需对扭矩模型进行修正。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是提供一种简单且精准的发动机扭矩的测量方法。

本发明第一方面的一个进一步的目的是提供一种不需要进行修正的发动机扭矩的测量方法。

本发明第一方面的再一个进一步的目的是提供一种可以实现发动机扭矩闭环控制的发动机扭矩的测量方法。

本发明第二方面的目的是提供一种简单且精准的发动机扭矩的测量系统。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法，所述车辆包括増程器，所述増程器包括发动机和发电机，所述测量方法包括：

获取所述发电机的扭矩；

获取所述増程器的旋转角加速度；

根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩。

可选地，在获得所述发动机当前的实际扭矩之后还包括：

获取所述发动机的需求扭矩；

将所述发动机当前的实际扭矩调整为与所述需求扭矩一致。

可选地，所述根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩按照以下公式进行：

其中，Te表示所述发动机当前的实际扭矩，Tm表示所述发电机的扭矩，J表示所述增程器中的旋转零部件的转动惯量，ω表示所述旋转角速度。

可选地，所述发电机为永磁同步电机，所述发电机的扭矩按照以下公式获得：

其中，p表示极对数，

表示磁链，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，L_d表示直轴电感，L_q表示交轴电感。

可选地，所述旋转角速度通过传感器获得。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种用于车辆的发动机扭矩的测量系统，所述车辆包括増程器，所述増程器包括发动机和发电机，所述测量系统包括：

发电机控制器，用于获取所述发电机的扭矩；

増程器控制器，与所述发电机控制器连接，用于获取所述増程器的旋转角加速度，及根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩。

可选地，所述増程器控制器还用于：

获取所述发动机的需求扭矩；

将所述发动机当前的实际扭矩调整为与所述需求扭矩一致。

可选地，所述増程器控制器按照以下公式获得所述发动机当前的实际扭矩：

其中，Te表示所述发动机当前的实际扭矩，Tm表示所述发电机的扭矩，J表示所述增程器中的旋转零部件的转动惯量，ω表示所述旋转角速度。

可选地，所述发电机为永磁同步电机，所述发电机控制器按照以下公式获取所述发电机的扭矩：

其中，p表示极对数，

表示磁链，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，L_d表示直轴电感，L_q表示交轴电感。

可选地，所述増程器控制器还包括：

传感器，用于获取所述旋转角速度。

首先，本发明提供的方案通过获取发电机的扭矩和増程器的旋转角加速度，然后根据发电机的扭矩和増程器的旋转角加速度获得发动机当前的实际扭矩。增程式车辆中，发动机输出的扭矩一方面传输至发电机，另一方面传输至増程器中旋转的零部件，因而通过上述方式可以直接获得发动机当前的实际扭矩，从而实现发动机当前的实际扭矩的直接测量，而且保证了测量结果的精确性。进一步地，使得发动机扭矩模型简单化，降低了控制系统的复杂度，大幅度减少发动机扭矩控制标定工作量。

其次，因发电机的扭矩和増程器的旋转零部件的扭矩不受环境影响，所以即便是在极限条件下采用本发明的方法获得的发动机当前的实际扭矩也不需要进行修正。

最后，通过比较发动机当前的实际扭矩与当前的需求扭矩，进而根据需求扭矩对发动机的实际扭矩进行调节，以使得发动机的扭矩满足实际需求扭矩的要求，实现发动机的扭矩的闭环控制。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于车辆的发动机扭矩的测量方法的流程框图；

图2是根据本发明的另一个实施例的用于车辆的发动机扭矩的测量方法的流程框图；

图3是根据本发明的一个实施例的用于车辆的发动机扭矩的测量系统的结构示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的用于车辆的发动机扭矩的测量方法的流程框图。如图1所示，本发明提供了一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法，车辆包括増程器，増程器包括发动机50和发电机40，测量方法一般性地包括：

S10：获取发电机40的输出扭矩；

S20：获取増程器的旋转角加速度；

S30：根据发电机40的输出扭矩和増程器的旋转角加速度来获得发动机50当前的实际扭矩。

本实施例提供的方案通过获取发电机40的输出扭矩和増程器的旋转角加速度，然后根据发电机40的输出扭矩和増程器的旋转角加速度获得发动机50当前的实际扭矩。增程式车辆中，发动机50输出的扭矩一方面传输至发电机40，另一方面传输至増程器中旋转的零部件，因而通过本实施例的上述方式可以直接获得发动机50当前的实际扭矩。从而实现发动机50当前的实际扭矩的直接测量，而且保证了结果精确。进一步地，使得发动机50扭矩模型简单化，降低了控制系统的复杂度，大幅度减少发动机50扭矩控制标定工作量。

其次，因发电机40的扭矩和増程器的旋转零部件的扭矩不受环境影响，所以即便是在极限条件下采用本发明的方法获得的发动机50当前的实际扭矩也不需要进行修正。

再次，本实施例提供的方法均可通过增程式车辆原有的系统进行完成，仅需在原有的系统中植入相应地的程序即可实现，既不需要增加新的结构也不需要对车辆结构做出改变，因而现有的增程式车辆植入相应地的程序后均可以采用本方法获得发动机50当前的实际扭矩，所以本实施例提供的方法有利于控制开发，适用性非常高。

图2是根据本发明的另一个实施例的用于车辆的发动机50扭矩的测量方法的流程框图，如图2所示，在一个具体的实施例中，在获得发动机50当前的实际扭矩之后还包括：

S40：获取发动机50的需求扭矩；

S50：将发动机50当前的实际扭矩调整为与需求扭矩一致。

对发动机50当前的实际扭矩进行测量的目的是为了实现发动机扭矩的闭环控制，通过比较当前的实际扭矩与当前的需求扭矩，进而根据需求扭矩对发动机50的实际扭矩进行调节，以使得发动机50的扭矩满足实际需求扭矩的要求。

具体地，当发动机50当前的实际扭矩小于需求扭矩时，増程器控制器30控制发动机50提高扭矩，以使发动机50的扭矩达到需求扭矩。相反地，当发动机50当前的实际扭矩大于需求扭矩时，増程器控制器30控制发动机50降低扭矩，以使得发动机50的扭矩达到需求扭矩。通过将发动机50当前的实际扭矩与需求扭矩进行校验，实现扭矩的闭环控制，可以使得发动机50的扭矩满足实际需要，进而使得发动机50在最优的扭矩工作，避免发动机50扭矩低于需求扭矩导致的车辆动力性差和发动机50扭矩高于需求扭矩导致的燃油浪费。

具体地，在一个实施例中，根据发电机40的输出扭矩和増程器的旋转角加速度来获得发动机50当前的实际扭矩按照以下公式进行：

其中，Te表示发动机50当前的实际扭矩，Tm表示发电机40的扭矩，J表示增程器中的旋转零部件的转动惯量，ω表示旋转角速度。

具体地，上述旋转零部件例如为发电机的转子和/或发动机飞轮。

优选地，发电机40选用永磁同步电机，可以通过测量其电流得到其输出扭矩，发电机40(永磁同步电机)的扭矩按照以下公式获得：

其中，p表示极对数，

表示磁链，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，L_d表示直轴电感，L_q表示交轴电感。

优选地，在一个实施例中，旋转角速度通过传感器31获得，具体地传感器31可以为曲轴相位传感器或发电机旋变传感器。

图3是根据本发明的一个实施例的用于车辆的发动机50扭矩的测量系统的结构示意图。如图3所示，本发明还提供了一种用于车辆的发动机50扭矩的测量系统，其中的车辆包括増程器，増程器包括发动机50和发电机40，测量系统一般性地包括发电机控制器10和増程器控制器30。发电机控制器10，用于获取发电机40的输出扭矩。在增程式车辆的使用过程中，发电机控制器10还用于控制増程器中的发电机40。増程器控制器30与发电机控制器10连接，用于获取増程器的旋转角加速度，及根据发电机40的输出扭矩和増程器的旋转角加速度来获得发动机50当前的实际扭矩。在获取发动机50扭矩的过程中，现有増程器控制器30发出扭矩测量指令，发电机控制器10根据扭矩测量指令获取发电机40的输出扭矩。测量系统还包括发动机控制器20，与増程器控制器30连接。

本实施例提供的方案通过发电机控制器10获取发电机40的输出扭矩，増程器控制器30获取増程器的旋转角加速度，然后増程器控制器30根据发电机40的输出扭矩和増程器的旋转角加速度获得发动机50当前的实际扭矩。增程式车辆中，发动机50输出的扭矩一方面传输至发电机40，另一方面传输至増程器中旋转的零部件，因而通过本实施例的上述方式可以直接获得发动机50当前的实际扭矩。从而实现发动机50当前的实际扭矩的直接测量，而且保证了结果精确。进一步地，使得发动机50扭矩模型简单化，降低了控制系统的复杂度，大幅度减少发动机50扭矩控制标定工作量。

其次，因发电机40的扭矩和増程器的旋转零部件的扭矩不受环境影响，所以即便是在极限条件下采用本发明的方法获得的发动机50当前的实际扭矩也不需要进行修正。

再次，本实施例提供的方法均可通过增程式车辆原有的系统进行完成，仅需在原有的系统中植入相应地的程序即可实现，既不需要增加新的结构也不需要对车辆结构做出改变，因而现有的增程式车辆植入相应地的程序后均可以采用本方法获得发动机50当前的实际扭矩，所以本实施例提供的方法有利于控制开发，适用性非常高。

对发动机50当前的实际扭矩进行测量的目的是为了比较当前的实际扭矩与当前的需求扭矩进行比较，进而对发动机50的实际扭矩进行调节，以使得发动机50的扭矩满足实际需求扭矩是要求。在一个具体的实施例中，増程器控制器30还用于：获取发动机50的需求扭矩；及将发动机50当前的实际扭矩调整为与需求扭矩一致。

具体地，当发动机50当前的实际扭矩小于需求扭矩时，増程器控制器30控制发动机50提高扭矩，以使发动机50的扭矩达到需求扭矩。相反地，当发动机50当前的实际扭矩大于需求扭矩时，増程器控制器30控制发动机50降低扭矩，以使得发动机50的扭矩达到需求扭矩。通过将发动机50当前的实际扭矩与需求扭矩进行校验，实现扭矩的闭环控制，可以使得发动机50的扭矩满足实际需要，进而使得发动机50在最优的扭矩工作，避免发动机50扭矩低于需求扭矩导致的车辆动力性差和发动机50扭矩高于需求扭矩导致的燃油浪费。

具体地，在一个实施例中，増程器控制器30按照以下公式获得发动机50当前的实际扭矩：

其中，Te表示发动机50当前的实际扭矩，Tm表示发电机40的扭矩，J表示增程器中的旋转零部件的转动惯量，ω表示旋转角速度。具体地，上述旋转零部件例如为发电机的转子和/或发动机飞轮。

优选地，发电机40选用永磁同步电机，可以通过测量其电流得到其输出扭矩，发电机控制器10按照以下公式获取发电机40的扭矩：

其中，p表示极对数，

表示磁链，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，L_d表示直轴电感，L_q表示交轴电感。

优选地，参见图3，在一个实施例中，増程器控制器30还包括传感器31，用于获取旋转角速度。具体地传感器31可以为曲轴相位传感器31或发电机40旋变传感器31。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的发动机扭矩的测量方法，所述车辆包括増程器，所述増程器包括发动机和发电机，其特征在于，所述测量方法包括：

获取所述发电机的扭矩；

获取所述増程器的旋转角加速度；

根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在获得所述发动机当前的实际扭矩之后还包括：

获取所述发动机的需求扭矩；

将所述发动机当前的实际扭矩调整为与所述需求扭矩一致。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩按照以下公式进行：

其中，Te表示所述发动机当前的实际扭矩，Tm表示所述发电机当前的实际的扭矩，J表示所述增程器中的旋转零部件的转动惯量，ω表示所述旋转角速度。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述发电机为永磁同步电机，所述发电机的扭矩按照以下公式获得：

其中，p表示极对数，

表示磁链，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，L_d表示直轴电感，L_q表示交轴电感。

5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述旋转角速度通过传感器获得。

6.一种用于车辆的发动机扭矩的测量系统，所述车辆包括増程器，所述増程器包括发动机和发电机，其特征在于，所述测量系统包括：

发电机控制器，用于获取所述发电机的扭矩；

増程器控制器，与所述发电机控制器连接，用于获取所述増程器的旋转角加速度，及根据所述发电机的扭矩和所述増程器的旋转角加速度来获得所述发动机当前的实际扭矩。

7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述増程器控制器还用于：

获取所述发动机的需求扭矩；

将所述发动机当前的实际扭矩调整为与所述需求扭矩一致。

8.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述増程器控制器按照以下公式获得所述发动机当前的实际扭矩：

其中，Te表示所述发动机当前的实际扭矩，Tm表示所述发电机的扭矩，J表示所述增程器中的旋转零部件的转动惯量，ω表示所述旋转角速度。

9.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述发电机为永磁同步电机，所述发电机控制器按照以下公式获取所述发电机的扭矩：

其中，p表示极对数，

表示磁链，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，L_d表示直轴电感，L_q表示交轴电感。

10.根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于，所述増程器控制器还包括：

传感器，用于获取所述旋转角速度。

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