CN103587523B - 用于控制混合起动器发电机的输出的方法和*** - Google Patents

用于控制混合起动器发电机的输出的方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开用于在混合电动车中控制起动器发电机的发电输出的方法和***，该起动器发电机与发动机连接以传送旋转力，该方法包括：通过控制器，在车辆起动之后接收用于确定车辆的驱动模式的车辆状态信息，并根据车辆状态信息确定需要增加发电输出的驱动模式；通过控制器，确定对增加发电输出的需要以控制对各个驱动模式而言可变的发电输出；通过控制器，确定与车辆各个驱动模式的所需输出相应的扭矩命令和扭矩施加时间，以可变地控制发电输出；以及通过控制器，在确定出的施加时间内施加确定出的扭矩命令，以控制起动器发电机的发电输出。

Description

用于控制混合起动器发电机的输出的方法和***
技术领域
本发明涉及用于在混合电动车中控制起动器发电机的输出的方法和***。更具体地，本发明涉及用于控制起动器发电机的输出的方法和***，其可以改善噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能，防止用于改善NVH性能的额外成本，并减少混合起动器发电机(HSG)的大小和重量。
背景技术
混合动力车使用有效结合的两种动力源来驱动车辆。许多混合动力车可以由发动机和电动机驱动，其通常被称为混合电动车(HEV)，其中发动机利用燃烧燃料(化石燃料，例如汽油和柴油)的旋转力，而电动机利用电池动力的旋转力。
混合动力车可以被认为是未来车辆，其通过使用电动机作为除发动机之外的辅助动力源可以改善燃料效率并减少排气。目前进行许多研究以满足当前对改善燃料效率和开发环境友好型产品的需求。
混合动力车可以由电动车(EV)模式驱动，该电动车(EV)模式为其中仅使用电动机(驱动电动机)的动力的纯电动车模式。或者，混合动力车可以由混合电动车(HEV)模式驱动，其中在使用发动机的旋转力作为主动力时使用驱动电动机的旋转力作为辅助动力。此外，可以使用再生制动(RB)模式，其中可以收集车辆驱动期间的制动和惯性能量并通过驱动电动机发电而对电池充电。
因此，一起使用发动机的机械能量和电池的电能，并且可以使用发动机和驱动电动机的最佳操作范围。此外，在制动时可以在驱动电动机内收集能量。因此，可以改善车辆燃料效率和能量效率。
图1是示出根据本发明示例性实施方式的混合动力***配置的示例性视图。如图1所示，用于驱动混合动力车的混合动力***可以具有如下布置，其中发动机10、驱动电动机20、和变速器30彼此相邻布置。此外，发动机10和驱动电动机20经发动机离合器50连接以传送动力。此外，驱动电动机20和变速器30直接连接。
而且，可在起动时向发动机10提供旋转力(例如，输出起动扭矩)的混合起动器发电机40与发动机10连接。在这种配置中，当发动机离合器50接合时，可以由驱动电动机20驱动车辆的驱动轴。当发动机离合器50脱离时，可以由发动机10和驱动电动机20驱动车辆的驱动轴。
此外，混合动力控制单元(HPCU)61和低电压DC/DC转换器(LDC)63设置为电力部件。作为集成控制单元的HPCU61可以执行各种功能，例如选择发动机10或驱动电动机20作为驱动车辆的动力；根据车辆的驱动条件确定动力分配比；将高电压电池(HV BATT)62的电压转换为用于驱动驱动电动机的电压；以及控制驱动电动机20的MCU(包括逆变器)功能。LDC63可以将HV BATT62的高电压降低至低电压，以通过低电压电池(12V BATT)64将低电压供应至车辆的电动部件。此外，设置电动油泵65。
图2是示出根据本发明示例性实施方式的混合动力***的示例性HSG的示例性视图。
HSG40是混合动力车用于发动机起动和连续发电功能的核心部件。用于对高电压电池62充电的发电功能可以根据车辆的驱动模式需要大范围的输出(例如DC2～8kW)。然而，为配置HSG40以满足最大发电输出，可以扩大加热时用于冷却的水冷却结构。此外，由于线圈的耐热级别增加，材料成本可能过度增加。因此，最近开发的HSG配置有可能不产生车辆模式所需最大发电输出的装置。如果需要，可以可变地控制发动机怠速rpm(例如，1300怠速rpm和DC5kW变成1700怠速rpm和DC8kW)，以补偿不足的发电输出。然而，怠速rpm的可变控制可能因怠速rpm的增加而引起内部噪声和振动，且由此可能需要额外的防噪声和防振动措施。
在怠速rpm的可变控制中，HSG的电池的充电能力可以因发动机怠速rpm的增加而增加，而在怠速期间***部件(发动机)可能振动，从而使NVH性能劣化。为防止NVH性能的劣化，可以实施HSG的外壳刚度的加强和转子偏斜(rotor skew)，然而这个方法可能增加制造成本、HSG的大小和重量。
上述在该部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供用于控制起动器发电机的输出的方法和***，其可以改善噪声、振动、和声振粗糙度(NVH)性能，防止用于改善NVH性能的额外成本，并减少HSG的大小和重量。
在一个实施方式中，本发明提供用于在混合电动车中控制起动器发电机的发电输出的方法，该起动器发电机与发动机连接以传送旋转力，该方法包括：通过控制器，在车辆起动之后接收用于确定车辆的驱动模式的车辆状态信息，并根据车辆状态信息确定需要增加发电输出的驱动模式；通过控制器，根据驱动模式确定对增加发电输出的需要以控制对各个驱动模式而言可变的发电输出；通过控制器，确定与车辆各个驱动模式的所需输出相应的扭矩命令和扭矩施加时间以执行发电输出可变控制；以及通过将所确定的扭矩命令施加所确定的施加时间来控制起动器发电机的发电输出。
在示例性实施方式中，确定扭矩命令和扭矩施加时间的操作可以包括使用控制图，其中扭矩命令和扭矩施加时间限定为与所需输出相应的预设值。
在另一个示例性实施方式中，控制起动器发电机的发电输出的操作还可以包括：通过控制器监测起动器发电机的线圈温度；以及当起动器发电机的线圈温度等于或大于预定参考温度时终止起动器发电机针对各个驱动模式的发电输出可变控制。
在又一个示例性实施方式中，当起动器发电机的线圈温度等于或大于参考温度的状态持续预定时间或更长时，起动器发电机针对各个驱动模式的发电输出可变控制可以设定为终止。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中将更加清楚地理解本发明的以上和其它特征、目的和优点，其中：
图1是示出根据相关技术的混合动力***的配置的示例性视图；
图2是示出根据相关技术的混合动力***的示例性HSG的示例性视图；
图3是示出根据本发明示例性实施方式的起动器发电机的发电输出控制过程的示例性流程图；并且
图4是示出根据本发明示例性实施方式的控制图的示例性视图。
附图中提到的附图标记包括对如下进一步讨论的以下元件的参考：
10：发电机 20：驱动电动机
30：变速器 40：混合起动器发电机(HSG)
50：发动机离合器 61：混合动力控制单元(HPCU)
应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例图示在所附附图中，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、***式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the)”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
此外，本发明的控制逻辑可实施为含有可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质，该可执行程序指令由包括处理器和存储器的控制器执行。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机***中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。
尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来实施示例性操作，但可以理解的是，也可以通过一个或多个模块来实施示例性操作。此外，可以理解的是术语控制器是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成储存模块，并且处理器具体配置成执行所述模块以实施以下进一步描述的一个或多个操作。
下文将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，以使本领域技术人员可以容易地实施本发明。
本发明涉及用于可变地控制起动器发电机的连续输出的方法和***，其可以改善噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能，防止用于改善NVH性能的额外成本，并减少混合起动器发电机(HSG)的大小和重量。
用于可变地控制起动器发电机的连续输出的方法可以包括在混合动力车中将发动机怠速rpm设定为内部噪声的容许水平(例如，约1300怠速rpm)，并且可以根据车辆的驱动模式和线圈温度可变地控制混合起动器发电机(HSG)的发电输出。
用于控制混合起动器发电机(以下称为HSG)的输出的方法可以包括以下步骤：通过控制器确定根据车辆的驱动模式(例如，低速长爬升模式、停止模式和冷过渡期(coldtransition period)模式)所需的HSG输出，以及根据HSG的线圈温度通过参考控制图将HSG的输出在预定时间内控制成各个驱动模式的所需输出。
下文将参考图3更详细地描述用于控制HSG的输出的方法。
以下描述的控制器可以是与子控制器通信而控制HSG的发电输出的超级控制器。控制器可以是HPCU或混合控制单元(HCU)，但是实施方式不限于此。
图3是示出根据本发明示例性实施方式的起动器发电机的发电输出控制过程的示例性流程图。在车辆起动之后，控制器可以从子控制器接收用于确定车辆的驱动模式的车辆状态信息。
控制器可以从变速器控制单元(TCU)和离合器控制单元(CCU)、由控制器执行的子控制器接收关于当前变速齿轮位置和当前离合器操作状态(具体地，离合器接合状态)的信息。此外，控制器可以接收车轮速度传感器的信号和电动机速度传感器的信号，并且可以基于例如变速齿轮位置、离合器操作状态、车轮速度和电动机速度等信息确定车辆的驱动模式(S11和S12)。此外，当车辆处于发电输出需要增加的低速长爬升模式、停止模式和冷过渡期模式时，控制器可以可变地控制HSG的发电输出以增加发电输出(S13和S14)。
如图4所示，在发动机怠速固定(例如，怠速rpm固定为约1300rpm)的情况下，当确定出HSG的发电输出可变控制时，控制器可以将HSG的发电输出可变地控制成车辆的各个驱动模式所需的输出。具体地，控制器可以根据控制图确定与各个驱动模式相应的扭矩命令和扭矩施加时间。之后，可以通过控制器控制HSG的输出，以通过在从控制图获得的施加时间内施加扭矩命令来执行所需水平的发电输出(S15)。
同时，在发电输出控制期间控制器可以通过布置在HSG内的温度传感器监测HSG的线圈温度(S16)。当线圈温度等于或大于预定参考温度的状态持续预定时间或更长时，可以终止HSG的发电输出可变控制，并且可以减少发电输出(S17到S20)。或者，当HSG的线圈温度小于参考温度或等于或大于参考温度的时间短于预定时间时，可以将与所需输出相应的扭矩命令连续地施加从控制图获得的施加时间，以控制HSG的发电输出。
在该实施方式中，控制图可以包括设定并存储在存储器内用于使用相应车辆的所需输出的输入来计算扭矩命令和施加时间的数据。控制图可以包括如下数据，其中使用从在相同条件下进行的之前测试(例如，发电输出原理测试)获得的测试数据(例如，根据发动机rpm的HSG的电力输出数据)预先定义与各个驱动模式的所需输出相应的扭矩命令和施加时间。
在该实施方式中，控制器可以确定发电输出可变控制条件，并且可以通过参考控制图确定与各个模式的所需输出相应的扭矩命令和扭矩施加时间，同时控制HSG的发电输出。之后，控制器可以执行发电输出控制操作用于在施加时间内施加扭矩命令，从而通过HSG产生输出。然而，当线圈温度等于或大于参考温度的状态持续预定时间或更长时，可停止基于控制图执行的发电输出控制以减少发电输出。
因此，由于发动机怠速可以固定为内部噪声和振动可以忍受的的rpm，并且同时，可以在考虑驱动模式的线圈温度和车辆的HSG的情况下根据所需输出执行HSG的发电输出可变控制，因此可以改善NVH性能，并且可以减少HSG的成本、大小和重量。
本发明参考其示例性实施方式进行了详细描述。然而，本领域技术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行各种改变和变更，本发明的范围由权利要求及其等同方式限定。

Claims (6)

1.一种用于在混合电动车中控制起动器发电机的发电输出的方法，所述起动器发电机与发动机连接以传送旋转力，所述方法包括：
通过控制器，在车辆起动之后接收用于确定车辆的驱动模式的车辆状态信息；
通过所述控制器，根据所述车辆状态信息确定驱动模式；
通过所述控制器，根据所述驱动模式确定存在增加发电输出的需要，可变地控制各个驱动模式的发电输出；
通过所述控制器，确定与车辆的各个驱动模式的所需输出相应的扭矩命令和扭矩施加时间，以执行发电输出的可变控制；以及
在发动机怠速固定的情况下，通过所述控制器，在确定出的扭矩施加时间内施加确定出的扭矩命令，以控制所述起动器发电机的发电输出，
其中通过所述控制器控制所述起动器发电机的发电输出的操作还包括：
通过所述控制器监测所述起动器发电机的线圈温度；以及
当所述起动器发电机的线圈温度等于或大于预定参考温度时，通过所述控制器终止所述起动器发电机针对各个驱动模式的发电输出可变控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述控制器确定所述扭矩命令和所述扭矩施加时间的操作还包括使用控制图，其中所述扭矩命令和所述扭矩施加时间是与所需输出相应的预设值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中当所述起动器发电机的线圈温度等于或大于所述预定参考温度的状态持续预定时间或更长时，终止所述起动器发电机针对各个驱动模式的发电输出可变控制。
4.一种用于在混合电动车中控制起动器发电机的发电输出的***，所述起动器发电机与发动机连接以传送旋转力，所述***包括：
控制器，配置成：
在车辆起动之后接收用于确定车辆的驱动模式的车辆状态信息；
根据所述车辆状态信息确定驱动模式；
根据所述驱动模式确定存在增加发电输出的需要，可变地控制各个驱动模式的发电输出；
确定与车辆的各个驱动模式的所需输出相应的扭矩命令和扭矩施加时间，执行发电输出的可变控制；以及
在发动机怠速固定的情况下，在确定出的扭矩施加时间内施加确定出的扭矩命令，
其中所述控制器进一步配置成：
监测所述起动器发电机的线圈温度；以及
当所述起动器发电机的线圈温度等于或大于预定参考温度时，终止所述起动器发电机针对各个驱动模式的发电输出可变控制。
5.根据权利要求4所述的***，其中所述控制器进一步配置成使用控制图确定所述扭矩命令和所述扭矩施加时间，其中所述扭矩命令和所述扭矩施加时间是与所需输出相应的预设值。
6.根据权利要求4所述的***，其中所述控制器进一步配置成当所述起动器发电机的线圈温度等于或大于所述预定参考温度的状态持续预定时间或更长时，终止所述起动器发电机针对各个驱动模式的发电输出可变控制。
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