CN101818697A - 输出扭矩管理的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输出扭矩管理的方法和设备，属于混合动力汽车领域。该方法包括：根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式；在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则进入怠速发电模式，并根据所述当前荷电状态修正需求扭矩；如果否，则中断所述发动机的使用。还公开了一种输出扭矩管理的设备。本发明实现较高的燃油转换效率，达到油耗最佳的效果，以达到节能的目的。

Description

输出扭矩管理的方法和设备

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域，特别涉及一种输出扭矩管理的方法和设备。

背景技术

能源危机和环境恶化是制约全球发展的重要因素，研究节能、环保的汽车是缓解能源压力、降低环境污染的有效手段之一。而混合动力汽车兼顾了内燃机汽车和纯电动汽车的特性，具有低油耗、低排放、长行驶里程等优点，是当前汽车行业发展的趋势。

由于混合动力汽车具有两个动力源，发动机和电机，HCU(Hybrid ControlUnit，混合动力整车控制器)需要根据当前汽车运行状态，进行工作模式判定，然后分别向发动机和电机发出动力和模式请求，发动机和电机控制单元根据HCU的命令分别控制其动力源以满足整车的需求。尤其在发电模式请求中，对发动机输出扭矩的合理控制，将直接影响到混合动力汽车的油耗。

在对现有技术进行分析后，发明人发现现有技术至少具有如下缺点：

由于电机的加入，发动机大部分情况工作在高效率、低排放的区域，使得发动机的燃油效率较低，油耗较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种输出扭矩管理的方法和设备。所述技术方案如下：

一方面，一种输出扭矩管理的方法，所述方法包括：

根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式；

在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

所述方法还包括：

在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则进入怠速发电模式，并根据所述当前荷电状态修正需求扭矩；如果否，则中断当前电机的使用。

根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩具体包括：

判断所述燃油效率是否大于所述混合动力***效率；

如果是，则根据所述混合动力***效率确认发动机在当前转速下的最优工作点，并根据所述最优工作点处的扭矩与当前的需求扭矩，调整所述发动机的工作点并输出相应的扭矩，如果否，中断当前电机的使用。

根据所述当前荷电状态修正需求扭矩具体包括：

在怠速发电模式下，计算当前的需求扭矩；

根据所述当前荷电状态修正计算得到的所述需求扭矩。

根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式包括：

判断当前发动机的转速是否小于预设转速，如果是，所述当前发动机处于怠速模式，如果否，所述当前发动机处于非怠速模式。

另一方面，一种输出扭矩管理的设备，所述设备包括：

模式确定模块，用于根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式；

非怠速模式调节模块，用于在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

所述设备还包括：

怠速模式调节模块，用于在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则触发用于进入怠速发电模式，并根据所述当前荷电状态修正需求扭矩的修正模块；如果否，则触发用于中断当前电机的使用的中断模块。

所述非怠速模式调节模块包括：

效率判断单元，用于判断所述燃油效率是否大于所述混合动力***效率；

如果是，则触发调整单元，所述调整单元用于根据所述混合动力***效率确认发动机在当前转速下的最优工作点，并根据所述最优工作点处的扭矩与当前的需求扭矩，调整所述发动机的工作点并输出相应的扭矩；

如果否，触发用于中断当前电机的使用的所述中断模块。

所述修正模块包括：

需求扭矩计算单元，用于在怠速发电模式下，计算当前的需求扭矩；

需求扭矩修正单元，用于根据所述当前荷电状态修正计算得到的所述需求扭矩。

所述模式确定模块包括：

模式确定单元，用于判断当前发动机的转速是否小于预设转速，如果是，所述当前发动机处于怠速模式，如果否，所述当前发动机处于非怠速模式。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过判断发动机当前的模式，并在不同的模式下利用发动机的万有特性曲线计算出发动机在各转速下的燃油消耗效率，并对整个混合动力***效率进行估算，根据两种效率的大小关系调整发动机的工作点，实现较高的燃油转换效率，达到油耗最佳的效果，以达到节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的输出扭矩管理的方法的流程图；

图2是本发明实施例2提供的输出扭矩管理的方法的流程图；

图3是本发明实施例2提供的通过实验标定的某发动机的万有特性曲线图；

图4是本发明实施例3提供的输出扭矩管理的设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在介绍本发明提供的输出扭矩管理方法和设备之前，首先对本发明中提出的混合动力汽车的常用术语进行简要的介绍：

1、怠速模式，是指发动机空转时一种工作状况。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速模式。发动机怠速时的转速被称为怠速转速，是维持发动机没有做功时正常运转的最低转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。

2、非怠速模式，是指发动机负载运转的工作状况，在本发明实施例中，该非怠速模式即理解为怠速模式以外的模式。

3、SOC(State of Charge，荷电状态)，是指蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。

实施例1

为了优化油耗，提高混合动力***的效率，本发明实施例提供了一种输出扭矩管理的方法，参见图1，该方法包括：

步骤101：根据当前发动机的转速确定该当前发动机所处的模式；

步骤102：在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据该混合动力***效率和该燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

该方法还包括：

在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则进入怠速发电模式，并根据该当前荷电状态修正需求扭矩；如果否，则中断当前电机的使用。

根据该混合动力***效率和该燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩具体包括：

判断该燃油效率是否大于该混合动力***效率；

如果是，则根据该混合动力***效率确认发动机在当前转速下的最优工作点，并根据该最优工作点处的扭矩与当前的需求扭矩，调整该发动机的工作点并输出相应的扭矩，如果否，中断当前电机的使用。

根据该当前荷电状态修正需求扭矩具体包括：

在怠速发电模式下，计算当前的需求扭矩；

根据该当前荷电状态修正计算得到的该需求扭矩。

根据当前发动机的转速确定该当前发动机所处的模式包括：

判断当前发动机的转速是否小于预设转速，如果是，该当前发动机处于怠速模式，如果否，该当前发动机处于非怠速模式。

通过判断发动机当前的模式，并在不同的模式下利用发动机的万有特性曲线计算出发动机在各转速下的燃油消耗效率，并对整个混合动力***效率进行估算，根据两种效率的大小关系调整发动机的工作点，实现较高的燃油转换效率，达到油耗最佳的效果，以达到节能的目的。

实施例2

为了优化油耗，提高混合动力***的效率，本发明实施例提供了一种输出扭矩管理的方法，该方法用于混合动力汽车中，优选地，本发明实施例中提出的混合动力汽车为单轴并联式混合动力汽车，其发动机与电机采用同轴布置。参见图2，该方法包括：

步骤201：判断当前发动机的转速是否小于预设转速，

如果是，则发动机当前处于怠速模式，执行步骤202；

如果否，则发动机当前处于非怠速模式，执行步骤207；

优选地，预设转速可以为每分钟1200转。

需要说明的是，该判断的方法并不是唯一的，该判断发动机当前所处模式还可以包括：根据HCU收到发动机发送的怠速标志位进行判断，当无油门踏板请求时，确认发动机当前处于怠速模式，如果当前怠速标志位指示有油门踏板请求，确认发动机当前处于非怠速模式，本领域技术人员可以获知当前发动机的其它参数，例如温度等，也可以用于进行发动机所处模式的判断，该步骤201是对发动机的所处模式进行判断的过程，该判断得到的模式直接影响到以后对输出扭矩的管理。

本领域技术人员可以获知，本发明实施例中的预设转速需要根据具体发动机类型设置，不同发动机对应的该预设转速可能不同，本发明实施例对此不做具体限定。

步骤202：计算当前蓄电池的荷电状态SOC；

本领域技术人员可以获知，对蓄电池荷电状态的计算方法可以有多种，本发明实施例对此不做具体限定。

步骤203：判断当前SOC是否低于预设阈值，

如果是，则进入怠速发电模式，执行步骤204a；

如果否，则执行步骤204b。

其中，该预设阈值可以根据电池型号和电池容量等参数进行设置，本发明实施例不做具体限定。

在发明实施例中，当荷电状态低于预设阈值时，需要发动机为电机提供发电扭矩，用于发电。

步骤204a：在怠速发电模式下，计算当前低压负载的需求扭矩；

本领域技术人员可以获知，对低压负载的需求扭矩的计算方法可以有多种，本发明实施例对此不做具体限定。

步骤204b：中断该电机的使用，结束。

步骤205：根据当前的SOC修正计算得到的需求扭矩；

在本发明实施例中，修正的具体方法包括：根据当前的SOC查询预先经过试验标定的修正系数，对当前计算得到的需求扭矩进行修正。

举例说明，例如：

当前的SOC值为43％，而查询到预先经过试验标定的修正系数为+0.03，则利用该修正系数，对当前计算得到的需求扭矩进行修正，修正值为+0.03。

步骤206：发出请求该修正后的需求扭矩的扭矩请求，结束。

在本发明实施例的步骤206之后，发动机响应该扭矩请求，输出该修正后的需求扭矩。

需要说明的是，上述步骤202-206主要是在怠速模式下，根据当前荷电状态调整当前的模式，如果荷电状态大于预设阈值，则进入怠速发电模式，并根据所述当前荷电状态修正需求扭矩；如果荷电状态小于预设阈值，则中断所述发动机的使用，该步骤202-206可使发动机在怠速模式下对其输出扭矩进行调整，从而节省油耗。

步骤207：确定当前转速下发动机的燃油效率；

其中，该燃油效率是由发动机万有特性曲线图确认的，而本领域人员可以获知，该万有特性曲线图是较全面的表示发动机的性能，应用多参数的特性曲线图，该万有特性曲线图由开发人员在开发过程中通过实验标定，该万有特性曲线图中可以包括多种信息，如转速、功率、扭矩、燃油消耗率、燃油消耗量、燃油效率等信息，可通过曲线图中的对应关系进行信息的查询。举例说明，例如，某发动机转速为2400转时的万有特性数据如下表1所示：

表1

	转速	功率	扭矩	燃油消耗率	燃油消耗量	燃油效率
							T0	2397	0.2	0.7	7412	1.242	0.024639986
T1	2399	2.1	8.4	751	1589	0.272553262
							T2	2398	5.3	21.6	414	2.244	0.493748224
T3	2399	8.7	35.6	329	2.939	0.606981671
							T4	2393	12	49.2	292	3.598	0.705687007
T5	2398	15.3	62.7	272	4.278	0.765570934
							T6	2398	18.7	76.8	259	4.986	0.796469939
T7	2398	22.2	91.1	250	5.708	0.906285714
							T8	2397	25.7	105.6	245	6.501	1.074829932
T9	2397	26.6	109.2	246	6.738	1.029708417

具体地，燃油效率计算方法如下：

燃油效率＝某特定转速下(后一时刻油耗-前一时刻油耗)×1000/[前一时刻的燃油消耗率×(后一时刻功率-前一时刻功率)]。

步骤208：估算当前转速下混合动力***效率；

本领域技术人员可以获知，该估算的混合动力***效率是开发人员根据实验数据标定的，在进行实验过程中，对各个转速下混合动力***效率都进行测试和标定，并存储于预设的数据库中，以便在后续的运行中使用。

步骤209：判断该转速下的燃油效率是否大于估算的混合动力***效率；

如果是，执行步骤210；

如果否，执行步骤211；

步骤210：根据混合动力***效率附近预设范围内的点，确认发动机在各个转速下的最优工作点处的扭矩，执行步骤212；

本领域技术人员可以获知，该各个转速下的最优工作点处的扭矩是根据发动机的万有特性曲线图确定的。

步骤211：中断当前电机的使用，结束；

具体地，步骤210-步骤211中，该各个转速下的最优工作点处的扭矩是根据万有特性曲线图确定的。

需要说明的是，步骤210-步骤211中，该最优工作点处的扭矩是指在该转速下油耗最低的点所对应的扭矩。

该步骤209-步骤212通过判断该转速下的燃油效率是否大于估算的混合动力***效率，而对混合动力***效率进行调整，如果燃油效率大于混合动力***效率，说明发动机还可以用于发电，则选取估算的混合动力***效率附近的工作点，并用该工作点处的扭矩进行后续的步骤，而如果燃油功率小于混合动力***效率，则说明发动机没有多余的燃油转换来发电，则中断电机的使用，以提高效率。

步骤212：根据油门踏板的开度解析出当前的需求扭矩；

本领域技术人员可以获知，踏板的开度也是种标志位，该标志位可表示当前的需求扭矩。

在本发明实施例中，当前的需求扭矩的确定可由开发人员在开发过程中，经过试验测定，参见图3，当油门踏板开度为0时，需求扭矩为0，当油门踏板开度为80％，需求扭矩为最大扭矩，该需求扭矩的大小与油门踏板开度之间的关系根据发动机本身性能的变化而变化。

步骤213：判断最优工作点处的扭矩是否大于需求扭矩；

如果是，执行步骤214；

如果否，执行步骤216；

在本发明实施例中，该判断的过程是用于判断发动机输出哪个扭矩会使燃油的转换效率最高，选择使转换效率最高的扭矩输出，以达到减少油耗的作用。

步骤214：发动机输出需求扭矩；

在本发明实施例中，当发动机工作于该最优工作点处时，转换效率最高，则，发动机输出最优工作点处扭矩，该最优工作点处扭矩中需求扭矩的部分用于作为需求扭矩输出，而需求扭矩以外的部分作为用于电机发电的发电扭矩，在燃油转换效率最高的情况下，同时进行扭矩输出和发电，节省了油耗，也大大的提高了发动机本身的效率。

需要说明的是，上述步骤207-步骤214主要是在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；并根据混合动力***效率和燃油效率的大小关系，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

步骤215：将最优工作点处扭矩与需求扭矩做差，将得到的差值作为发动机输出给电机的发电扭矩，执行步骤217；

需要说明的是，步骤214和步骤215中输出的发电扭矩和需求扭矩的和为最优工作点处的扭矩，且该两个步骤可以是同时进行而部分先后的。

举例说明，例如：

当该转速时，最优工作点处扭矩为50Nm，而需求扭矩为30Nm，则发动机工作在最优工作点时燃油的转换效率最高，则在输出30Nm需求扭矩的同时进行发电，发动机输出用于发电的发电扭矩20Nm，该20Nm来自于最优工作点处扭矩50Nm-需求扭矩30Nm。

步骤216：输出当前转速发动机的最大扭矩供车辆驱动，结束。

在本发明实施例中，该最大扭矩是指，该转速下当前发动机能力范围内的最大扭矩，是发动机需求扭矩的最大峰值，在图3中，表示为图上部的虚线上的点。

需要说明的是，发动机输出最大扭矩的目的在于最大限量的利用转换的燃油效率，以提升车辆的动力性。发动机也可以只输出需求扭矩供车辆驱动。

步骤217：对发电扭矩进行修正；

具体包括：在混合动力控制器请求发电扭矩给发动机后，HCU会继续对请求的发电扭矩进行修正，首先进行NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)限制，以防过大的扭矩造成的噪声影响整车的NVH，然后进行发动机的真空压力修正，当真空压力过低时，为了不影响刹车，进而限制发电扭矩，再进行车速和转速的修正，取其中较小的修正扭矩，最后进行SOC修正，防止SOC过低时影响车辆驾驶。

其中该步骤中对SOC的修正与步骤步骤205中修正原理相同，在此不做赘述。

需要说明的是，步骤217的目的主要是为了限制NVH，不影响车辆驾驶。NVH是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。业界将噪声、振动与舒适性的英文缩写为，统称为车辆的NVH问题，它是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。

通过判断发动机当前的模式，并在不同的模式下利用发动机的万有特性曲线计算出发动机在各转速下的燃油消耗效率，并对整个混合动力***效率进行估算，根据两种效率的大小关系调整发动机的工作点，混合动力整车控制单元监测和管理发动机输出扭矩，从而达到较传统车更优化的能量管理，提高效率，达到节能和环保的目的。

实施例3

为了优化油耗，提高混合动力***的效率，本发明实施例提供了一种输出扭矩管理的设备，该方法用于混合动力汽车中，优选地，本发明实施例中提出的混合动力汽车为单轴并联式混合动力汽车，其发动机与电机采用同轴布置。参见图4，该设备包括：

模式确定模块401，用于根据当前发动机的转速确定该当前发动机所处的模式；

该模式确定模块401包括：

模式确定单元4011，用于判断当前发动机的转速是否小于预设转速，如果是，该当前发动机处于怠速模式，如果否，该当前发动机处于非怠速模式。

非怠速模式调节模块402，用于在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据该混合动力***效率和该燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

非怠速模式调节模块402包括：

效率判断单元4021，用于判断该燃油效率是否大于该混合动力***效率；

如果是，则触发调整单元4022，该调整单元4022用于根据该混合动力***效率确认发动机在当前转速下的最优工作点，并根据该最优工作点处的扭矩与当前的需求扭矩，调整该发动机的工作点并输出相应的扭矩；

如果否，触发用于中断当前电机的使用的中断模块405。

该设备还包括：

怠速模式调节模块403，用于在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则触发用于进入怠速发电模式，并根据该当前荷电状态修正需求扭矩的修正模块404；如果否，则触发用于中断当前电机的使用的中断模块405。

该修正模块404包括：

需求扭矩计算单元4041，用于在怠速发电模式下，计算当前的需求扭矩；

需求扭矩修正单元4042，用于根据该当前荷电状态修正计算得到的该需求扭矩。

本实施例提供的设备，具体可以是混合动力整车控制器，与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

通过判断发动机当前的模式，并在不同的模式下利用发动机的万有特性曲线计算出发动机在各转速下的燃油消耗效率，并对整个混合动力***效率进行估算，根据两种效率的大小关系调整发动机的工作点，混合动力整车控制单元监测和管理发动机输出扭矩，从而达到较传统车更优化的能量管理，提高效率，达到节能和环保的目的。

本发明实施例提供的上述技术方案的全部或部分可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述程序可以存储在可读取的存储介质中，该存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输出扭矩管理的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式；

在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则进入怠速发电模式，并根据所述当前荷电状态修正需求扭矩；如果否，则中断当前电机的使用。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩具体包括：

判断所述燃油效率是否大于所述混合动力***效率；

如果是，则根据所述混合动力***效率确认发动机在当前转速下的最优工作点，并根据所述最优工作点处的扭矩与当前的需求扭矩，调整所述发动机的工作点并输出相应的扭矩，如果否，中断当前电机的使用。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述当前荷电状态修正需求扭矩具体包括：

在怠速发电模式下，计算当前的需求扭矩；

根据所述当前荷电状态修正计算得到的所述需求扭矩。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式包括：

判断当前发动机的转速是否小于预设转速，如果是，所述当前发动机处于怠速模式，如果否，所述当前发动机处于非怠速模式。

6.一种输出扭矩管理的设备，其特征在于，所述设备包括：

模式确定模块，用于根据当前发动机的转速确定所述当前发动机所处的模式；

非怠速模式调节模块，用于在非怠速模式下，根据当前转速和发动机的万有特性曲线，确定当前转速的混合动力***效率和燃油效率；根据所述混合动力***效率和所述燃油效率，调节发动机的工作点并输出相应的扭矩。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

怠速模式调节模块，用于在怠速模式下，判断当前荷电状态是否低于预设阈值，如果是，则触发用于进入怠速发电模式，并根据所述当前荷电状态修正需求扭矩的修正模块；如果否，则触发用于中断当前电机的使用的中断模块。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述非怠速模式调节模块包括：

效率判断单元，用于判断所述燃油效率是否大于所述混合动力***效率；

如果是，则触发调整单元，所述调整单元用于根据所述混合动力***效率确认发动机在当前转速下的最优工作点，并根据所述最优工作点处的扭矩与当前的需求扭矩，调整所述发动机的工作点并输出相应的扭矩；

如果否，触发用于中断当前电机的使用的所述中断模块。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述修正模块包括：

需求扭矩计算单元，用于在怠速发电模式下，计算当前的需求扭矩；

需求扭矩修正单元，用于根据所述当前荷电状态修正计算得到的所述需求扭矩。

10.根据权利要求6-9任一项所述的设备，其特征在于，所述模式确定模块包括：

模式确定单元，用于判断当前发动机的转速是否小于预设转速，如果是，所述当前发动机处于怠速模式，如果否，所述当前发动机处于非怠速模式。

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