CN118055868A - 用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法和控制装置 - Google Patents

用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法和控制装置 Download PDF

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Abstract

一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法，具体包括：工况识别，在被踩下的油门踏板被松开时，识别表明发电机降扭能力不足的快扭触发条件；快扭干预，在满足快扭触发条件时，以目标快扭值使用发动机快扭来对发动机的实际扭矩进行干预；快扭退出，在满足快扭退出条件时，停止发动机快扭的干预。发动机扭矩控制方法可以改善混合动力车辆的发动机响应特性。还涉及一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制装置。

Description

用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法和控制装置 技术领域
本发明涉及混合动力车辆技术领域。具体地，本发明涉及一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法和控制装置。
背景技术
在能源与环境问题日益凸显的背景下，新能源车辆越来越受到人们的重视。P1+P3布局的混合动力车辆是当前经常采用的一类新能源车辆，图1示出了采用这种布局的混合动力车辆的动力系统的示意图。其中，发电机GM连接在发动机E(内燃机，ICE)后端、离合器K0前端，即P1位置；驱动电机DM连接在变速器后端，即P3位置。当离合器K0断开时，驱动电机DM可以直接驱动车辆，发电机GM可以回收发动机E的扭矩来进行发电。当离合器K0闭合时，发动机E和发电机GM经由离合器K0与驱动电机DM一起驱动车辆。
对于混合动力车辆，在驾驶员踩油门的过程中，驾驶员需求扭矩不断增加，电池放电，发动机E的扭矩和转速都上升。松开油门，驾驶员需求扭矩将先降为零然后变为负值(发电机GM进行能量回收)，此时需要降低发动机E的转速和扭矩，希望电机输出负扭矩来参与降速。在这种情况下，发电机GM的扭矩为负，转速为正。这时，发电机GM的功率为负值，电池处于充电状态。在正常情况下，电池有很大的充电功率，可以很快降低发动机E的扭矩和转速。但是，一些特殊情况可能导致电池的充电功率受限，例如电池剩余电量过高或者环境条件影响电池充电功率等，发电机GM无法输出足够的负扭矩来抵消发动机E的扭矩，使得发动机达到很高的转速，噪音很大。这种问题普遍存在，特别是在低温环境下电池充电功率受限时，问题更为严重。
发明内容
因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种改善混合动力车辆的发动机响应特性的发动机扭矩控制方法。
上述技术问题通过根据本发明的一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法而得到解决。该混合动力车辆包括动力系统，该动力系统包括在发动机与离合器之间引入动力系统的发电机以及在变速器后端引入动力系统的驱动电机，动力系统受到混合动力车辆的油门踏板控制。其中，该发动机扭矩控制方法包括：
工况识别，其中，在被踩下的油门踏板被松开时，识别表明发电机降扭能力不足的快扭触发条件；
快扭干预，其中，在满足快扭触发条件时，以目标快扭值使用发动机快扭来对发动机的实际扭矩进行干预；和
快扭退出，其中，在满足快扭退出条件时，停止发动机快扭的干预。
根据本发明的一个优选实施例，快扭触发条件可以为发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值小于发动机的当前实际扭矩，发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值等于发电机的输出负扭矩的当前最大允许绝对值与发动机至发电机的速比的乘积。
根据本发明的另一优选实施例，目标快扭值可以为发电机允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值与发动机的慢扭请求的目标扭矩分别减去预定值后的较小者。优选地，预定值可以是0.3-05。
根据本发明的另一优选实施例，快扭退出条件可以为发动机响应于慢扭请求的最大扭矩与发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值之差值小于预定差值。
根据本发明的另一优选实施例，快扭干预的步骤可以包括在满足快扭触发条件时激活标志位；并且快扭退出的步骤可以包括在满足快扭退出条件时复位标志位。
根据本发明的另一优选实施例，该发动机扭矩控制方法可以由混合动力车辆的整车控制器来执行。
上述技术问题通过根据本发明的一种用于混合动力车辆的发动机扭矩 控制装置而得到解决。该混合动力车辆包括动力系统，该动力系统包括在发动机与离合器之间引入动力系统的发电机以及在变速器后端引入动力系统的驱动电机，动力系统受到混合动力车辆的油门踏板控制。其中，该发动机扭矩控制装置包括：
工况识别模块，其配置为在被踩下的油门踏板被松开时识别表明发电机降扭能力不足的快扭触发条件；
快扭干预模块，其配置为在满足快扭触发条件时以目标快扭值使用发动机快扭来对发动机的实际扭矩进行干预；和
快扭退出模块，其配置为在满足快扭退出条件时停止发动机快扭的干预。
根据本发明的一个优选实施例，工况识别模块可以配置为：
比较发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值与发动机的当前实际扭矩；
在发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值小于发动机的当前实际扭矩时，识别为满足所述快扭触发条件。
根据本发明的另一优选实施例，快扭干预模块可以包括确定单元，该确定单元配置为将发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值与发动机的慢扭请求的目标扭矩分别减去预定值后的较小者确定为目标快扭值。
根据本发明的另一优选实施例，快扭退出模块可以配置为：
计算发动机响应于慢扭请求的最大扭矩与发电机允许输出至发动机的负扭矩的绝对值的最大值之差值，并将该差值与预定差值进行比较；
在差值小于预定差值时，识别为满足快扭退出条件。
根据本发明的另一优选实施例，工况识别模块可以包括激活单元，该激活单元配置为在满足快扭触发条件时激活标志位；并且快扭退出模块可以包括复位单元，复位单元配置为在满足快扭退出条件时复位标志位。
附图说明
以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能 相同的元件。其中：
图1示出应用根据本发明的示例性实施例的发动机扭矩控制方法的动力系统的示意图；
图2示出根据本发明的示例性实施例的发动机扭矩控制方法的步骤流程图；和
图3a和图3b分别示出根据现有技术的发动机扭矩控制方法和根据本发明的示例性实施例的发动机扭矩控制方法的响应曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图描述根据本发明的用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法和控制装置的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。
根据本发明的实施例，提供了一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法。图1示出了该混合动力车辆的动力系统的示意图。如图1所示，该动力系统包括发动机E、发电机GM、离合器K0、变速器T、差速器D、驱动电机DM、电池和车轮W等。发电机GM在发动机E与离合器K0之间的P1位置引入动力系统，发电机GM能够回收发动机E的动能来进行发电，并且能够将产生的电能提供给电池。电池能够为驱动电机DM供电。驱动电机DM在变速器后端的P3位置引入动力系统，并且能够直接驱动车轮W。该动力系统受到混合动力车辆的油门踏板(未示出)控制。
为了使得发动机在驾驶员松油门时能够迅速降低扭矩和转速，使用如下方法来控制发动机的扭矩。
如图2的步骤图所示，首先，在步骤S1中进行工况识别。具体而言，在被踩下的油门踏板被松开时，识别表明发电机GM降扭能力不足的快扭触发条件。
这里，表明发电机GM降扭能力不足的快扭触发条件指的是电池的充电功率不足以使发电机GM输出足够的负扭矩来降低发动机E的扭矩的情况。快扭触发条件需要根据发动机E的当前实际扭矩与发电机GM能够输 出至发动机E的负扭矩进行动态判断。具体而言，如果发电机GM能够输出至发动机E的负扭矩能够覆盖发动机E的当前实际扭矩，就不需要启动发动机快扭，否则就需要启动发动机快扭。由于发电机GM输出至发动机E的负扭矩是负值而发动机E的实际扭矩为正值，因此这意味，快扭触发条件为发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值小于发动机E的当前实际扭矩。这里，发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值等于发电机GM的输出负扭矩的当前最大允许绝对值与发动机E至发电机GM的速比的乘积。
如果在步骤S1中识别出满足快扭触发条件，则控制方法将启动步骤S2来进行快扭干预。在步骤S2中，在满足快扭触发条件时，以目标快扭值使用发动机快扭来对发动机E的实际扭矩进行干预。
优选地，在步骤S2中，在满足快扭触发条件时可以激活标志位，然后基于激活的标志位来启动快扭干预。这里的标志位是表示发动机E的扭矩控制方式的标志。标志位通常具有触发和非触发两种状态，分别对应于通过发动机火路控制的发动机快扭控制方式和通过发动机气路控制的发动机慢扭控制方式。激活的标志位对应于通过发动机火路控制的发动机快扭控制方式。使用发动机快扭进行干预之后，发动机E能够快速响应驾驶员扭矩需求而降低扭矩和转速。
优选地，目标快扭值为发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值与发动机E的慢扭请求的目标扭矩分别减去一个预定值后的较小者。这里的预定值可以是一个较小的数值，例如0.3-05。
接下来在步骤S3中进行快扭退出。具体而言，快扭不需要一直干预，在启动快扭干预之后，在满足快扭退出条件时停止发动机快扭的干预。
快扭退出条件具体指的是，当受到快扭干预后的发动机E的当前最大气路扭矩与发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值相近时，就可以将该标志位复位为非触发状态。发动机E的气路扭矩指的是发动机E响应于慢扭请求的扭矩。也就是说，快扭退出条件为发动机E响应于慢扭请求的最大扭矩与发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值之差值小于一个预定差值。只要预定差值选取得足够小，就 意味着满足快扭退出条件时的两个数值足够接近。这时仅通过发电机GM的输出负扭矩就基本可以控制发动机E的扭矩和转速。
优选地，在满足上述快扭退出条件的情况下可以复位标志位。因此，已经触发的标志位被复位为非触发状态，使得快扭干预的状态结束。此后，发动机E再次进入慢扭控制的状态。
上述发动机扭矩控制方法可以由混合动力车辆的整车控制器来执行。执行该控制方法所需的各种数据可以通过混合动力车辆原有的各种传感器来获得，因此不需要增加额外的部件。
根据本发明的实施例，还提供了一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制装置。该发动机扭矩控制装置可以相应地执行上述发动机扭矩控制方法，并且也同样应用于图1所示的混合动力车辆的动力系统。该控制装置可以由整车控制器中的功能模块构成。该控制装置包括工况识别模块、快扭干预模块和快扭退出模块。
工况识别模块用于执行步骤S1，其配置为在被踩下的油门踏板被松开时识别快扭触发条件。优选地，工况识别模块配置为比较发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值与发动机E的当前实际扭矩，以便判断是否满足快扭触发条件；在发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值小于发动机E的当前实际扭矩时，识别为满足快扭触发条件。优选地，工况识别模块还可以包括激活单元，激活单元配置为在满足快扭触发条件时激活标志位。
快扭干预模块用于执行步骤S2，其配置为在满足快扭触发条件时以目标快扭值使用发动机快扭来对发动机E的实际扭矩进行干预。优选地，快扭干预模块可以包括确定单元。确定单元配置为将发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值与发动机E的慢扭请求的目标扭矩分别减去预定值后的较小者确定为目标快扭值。
快扭退出模块用于执行步骤S3，其配置为在满足快扭退出条件时停止发动机快扭的干预。优选地，快扭退出模块可以配置为计算发动机E响应于慢扭请求的最大扭矩与发电机GM允许输出至发动机E的负扭矩的绝对值的最大值之差值，并将该差值与预定差值进行比较，以便判断是否满足 快扭退出条件；在该差值小于预定差值时，识别为满足快扭退出条件。优选地，快扭退出模块还可以包括复位单元，复位单元配置为在满足快扭退出条件时复位标志位。
通过对比图3a的现有技术的响应曲线和图3b的本发明的响应曲线可见，使用根据本发明的控制方法和控制装置，在驾驶员踩下油门踏板之后又松开油门踏板的情况下，发动机E的扭矩和转速的整个响应过程进行得很平顺，不会出现发动机转速飞跃的情况，不仅改善了发动机的NVH(噪声、振动和不平顺性)性能，而且能够带给驾驶员良好的驾驶体验。此外，这种控制方法和控制装置也可以准确判断出电池的充电功率受限的工况，防止电池由于过充而受到损坏的情况。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记表
E 发动机
K0 离合器
D 差速器
DM 驱动电机
GM 发电机
T 变速器
W 车轮

Claims (12)

  1. 一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制方法，所述混合动力车辆包括动力系统，所述动力系统包括在发动机(E)与离合器(K0)之间引入所述动力系统的发电机(GM)以及在变速器后端引入所述动力系统的驱动电机(DM)，所述动力系统受到所述混合动力车辆的油门踏板控制，其特征在于，
    所述发动机扭矩控制方法包括：
    工况识别(S1)，其中，在被踩下的所述油门踏板被松开时，识别表明所述发电机(GM)降扭能力不足的快扭触发条件；
    快扭干预(S2)，其中，在满足所述快扭触发条件时，以目标快扭值使用发动机快扭来对所述发动机(E)的实际扭矩进行干预；和
    快扭退出(S3)，其中，在满足快扭退出条件时，停止发动机快扭的干预。
  2. 根据权利要求1所述的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述快扭触发条件为所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值小于所述发动机(E)的当前实际扭矩。
  3. 根据权利要求2所述的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述目标快扭值为所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值与所述发动机(E)的慢扭请求的目标扭矩分别减去预定值后的较小者。
  4. 根据权利要求3所述的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述预定值是0.3-05。
  5. 根据权利要求1所述的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述快扭退出条件为所述发动机(E)响应于慢扭请求的最大扭矩与所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值之差值小于预定差值。
  6. 根据权利要求1所述的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述快扭干预(S2)的步骤包括在满足所述快扭触发条件时激活标志位；并且
    所述快扭退出(S3)的步骤包括在满足所述快扭退出条件时复位所述标志位。
  7. 根据权利要求1至6中任一项所述的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述发动机扭矩控制方法由所述混合动力车辆的整车控制器来执行。
  8. 一种用于混合动力车辆的发动机扭矩控制装置，所述混合动力车辆包括动力系统，所述动力系统包括在发动机(E)与离合器(K0)之间引入所述动力系统的发电机(GM)以及在变速器后端引入所述动力系统的驱动电机(DM)，所述动力系统受到所述混合动力车辆的油门踏板控制，其特征在于，
    所述发动机扭矩控制装置包括：
    工况识别模块，其配置为在被踩下的所述油门踏板被松开时识别表明所述发电机(GM)降扭能力不足的快扭触发条件；
    快扭干预模块，其配置为在满足所述快扭触发条件时以目标快扭值使用发动机快扭来对所述发动机(E)的实际扭矩进行干预；和
    快扭退出模块，其配置为在满足快扭退出条件时停止发动机快扭的干预。
  9. 根据权利要求8所述的发动机扭矩控制装置，其特征在于，所述工况识别模块配置为：
    比较所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值与所述发动机(E)的当前实际扭矩；
    在所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值小于所述发动机(E)的当前实际扭矩时，识别为满足所述快扭触发条件。
  10. 根据权利要求9所述的发动机扭矩控制装置，其特征在于，所述快扭干预模块包括确定单元，所述确定单元配置为将所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值与所述发动机(E)的慢扭请求的目标扭矩分别减去预定值后的较小者确定为所述目标快扭值。
  11. 根据权利要求8所述的发动机扭矩控制装置，其特征在于，所述快扭退出模块配置为：
    计算所述发动机(E)响应于慢扭请求的最大扭矩与所述发电机(GM)允许输出至所述发动机(E)的负扭矩的绝对值的最大值之差值，并将所述差与预定差值进行比较；
    在所述差值小于预定差值时，识别为满足所述快扭退出条件。
  12. 根据权利要求8至11中任一项所述的发动机扭矩控制装置，其特征在于，所述工况识别模块包括激活单元，所述激活单元配置为在满足所述快扭触发条件时激活标志位；并且
    所述快扭退出模块包括复位单元，所述复位单元配置为在满足所述快扭退出条件时复位所述标志位。
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