CN105936266B - 用于控制混合动力电动车的操作点的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制混合动力电动车的发动机的操作点的装置和方法，以基于发动机转矩和需求转矩的移动平均值以及动力学事件捕获来确定充电和放电趋势。该方法包括：检测驾驶者的需求转矩，并且通过基于需求转矩计算移动平均值来确定充电和放电趋势。然后利用动力学事件捕获使得***效率被反映，并且充电和放电趋势被调平。基于充电和放电趋势的调平使得操作点的补偿量也被确定，并且基于该操作点的补偿量使得混合动力电动车的操作点被调整。

Description

用于控制混合动力电动车的操作点的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制混合动力电动车的操作点(operating point)的装置和方法。更具体地，本发明涉及一种用于控制混合动力电动车的发动机操作点的装置和方法，其基于发动机扭矩和需求扭矩的移动平均值以及动力学事件捕获来确定充电和放电趋势，并且基于所确定的充电和放电趋势来控制操作点。
背景技术
混合动力车是使用两种或多种不同类型的动力源的车辆，并且一般由通过燃烧燃料获取驱动扭矩的发动机和利用电池电源获取驱动扭矩的电动机进行驱动。混合动力电动车可以提供最佳的输出扭矩，这取决于当车辆由两种动力源，即发动机和电动机进行驱动时，发动机和电动机如何工作。特别是，基于驾驶者的需求扭矩(demand torque)由发动机和电动机的扭矩和转速来确定的操作点，是基于***效率来计算的。
同时，混合动力电动车的操作点可能会受驾驶者的驾驶习惯的影响。换句话说，在同等情况下，基于驾驶者的驾驶习惯可能会产生燃油消耗偏差。在现有技术中，由驾驶者的驾驶信号和例如车辆速度和换档阶段的因素来控制操作点。然而，操作点不能反映电池的充电和放电效率，从而造成潜在的***效率恶化。
在本节中公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明背景的理解，因此它可能包含对于该国本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种用于控制混合动力电动车的操作点的装置和方法，其具有以下优点：基于发动机扭矩和需求扭矩的移动平均值以及动力学事件捕获来确定充电和放电趋势，并且基于所确定的充电和放电趋势来控制操作点。
本发明的示例性实施方式提供一种控制混合动力电动车的操作点的方法，其可以包括：检测驾驶者的需求扭矩；基于该需求扭矩通过计算移动平均值来确定充电和放电趋势；通过动力学事件捕获来反映***效率，并且执行充电和放电趋势的调平(leveling)；基于该充电和放电趋势的调平来确定操作点的补偿量；以及基于该操作点的补偿量来调节混合动力电动车的操作点。
基于充电和放电趋势的调平来确定操作点的补偿量的步骤可以包括：确定该操作点的基本补偿量；确定补偿的切入点(entry point：进入时刻)；基于充电和放电趋势的调平来确定补偿比例因子(scaling factor)；以及基于该操作点的基本补偿量和补偿比例因子来确定该操作点的最终补偿量。
通过基于发动机参考扭矩与需求扭矩之间的差值确定充电和放电趋势扭矩使得移动平均值可以被计算。在由发动机扭矩和发动机转速构成的坐标上通过捕获该需求扭矩的流(flow)来执行动力学事件捕获。该动力学事件捕获可以将发动机扭矩和发动机转速构成的坐标细分成框(box)，并且基于该需求扭矩的流通过该框的边界的次数来确定充电和放电趋势。
本发明的另一示例性实施方式提供了一种控制混合动力电动车的操作点的装置，其可以包括：驱动信息检测器，其配置成检测混合动力电动车的运行状态和驾驶者的需求扭矩；充电和放电趋势确定器，其配置成基于从驱动信息检测器发送的信号来计算移动平均值，并且通过动力学事件捕获来确定充电和放电趋势；以及操作点确定器，其配置成基于该充电和放电趋势来确定操作点的补偿量。
该驱动信息检测器可以包括：油门踏板位置传感器，其配置成检测油门踏板的位置值；车速传感器，其配置成检测车速；发动机转速传感器，其配置成检测发动机的转速；以及电动机转速传感器，其配置成检测电动机的转速。该充电和放电趋势确定器可以配置成通过基于发动机参考扭矩与该需求扭矩之间的差值确定充电和放电趋势扭矩来计算移动平均值。
该充电和放电趋势确定器可以配置成通过在包括发动机扭矩和发动机转速的坐标上捕获该需求扭矩的流来执行动力学事件捕获。该充电和放电趋势确定器还可以配置成通过将由发动机扭矩和发动机转速构成的坐标细分成框(例如，预定的边界)，以及通过基于该需求扭矩的流通过该框的边界的次数确定充电和放电趋势，来执行动力学事件捕获。该充电和放电趋势确定器可以通过动力学事件捕获来反映***效率，并且可以配置成执行(例如，可以配置成补偿)充电和放电趋势的调平。该操作点确定器可以配置成确定该操作点的基本补偿量、该操作点的补偿的切入点、补偿比例因子和该操作点的最终补偿量。
如上所述，根据本发明示例性的实施方式，驾驶者的需求扭矩可以通过动力学事件捕获被反映到充电和放电趋势。因此，通过防止发动机在低效区域工作使得混合动力电动车的燃料效率可以得到改善。另外，根据驾驶者的需求扭矩的操作点可以被直接监控，以增加操作点的控制逻辑的完整性。
附图说明
附图是用于描述本发明示例性实施方式的参考，因此，不应当被解释为本发明的技术精神限制于该附图。
图1是示出根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的装置的框图；
图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的方法的流程图；
图3是示出根据本发明示例性实施方式的确定充电和放电趋势的充电和放电区域的曲线图；
图4是提供根据本发明示例性实施方式的用于描述动力学事件捕获的图；以及
图5是示出根据本发明示例性实施方式的由操作点的补偿量改变的电池SOC的曲线图。
具体实施方式
应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”、“车辆的”或其他类似术语包括一般的机动车辆，比如包含多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商业车辆的客运汽车、包括各种轮船和舰船的船只、飞机等，还包括混合动力车、电动车、插电式混合动力电动车、氢动力车和其它替代燃料车辆(例如，燃料是从非石油资源中提炼出来的)。如本文所述，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和电动力的车辆。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性进程，可以理解的是，上述示例性进程也可以由一个或多个模块执行。此外，应该理解的是，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件装置。上述存储器被配置成存储该模块，以及处理器专门配置成执行该模块以实现其在下面进一步描述的一个或多个进程。
此外，本发明的控制逻辑可被实施为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。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、闪存盘、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在连接计算机***的网络上，这样可以通过分布式方式例如通过远程服务器或控制器局域网络(CAN：Controller Area Network)存储和执行计算机可读介质。
本文使用的术语仅出于说明具体实施方式的目的，而不意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”、“该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、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的任何和所有结合。
在下面的详细描述中，本发明的示例性实施方式简单的通过说明的方式已经被示出和描述。正如本领域技术人员将意识到的，在不背离本发明的精神或范围的情况下，所描述的示例性实施方式都能够以各种不同的方式进行修改。
本发明的示例性实施方式将参照附图在下文进行详细的描述。
图1是根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的装置的框图。如图1所示，根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的装置可以包括驱动信息检测器10、充电和放电趋势确定器20、操作点确定器30、发动机40和电动机50。该装置的各种组件可以由具有存储器和处理器的控制器来执行。
应用本发明示例性实施方式的混合动力电动车可以包括至少一个发动机40和至少一个电动机50。此外，混合动力电动车提供发动机40和电动机50作为动力源分别或同时操作的驱动模式。为了这个目的，发动机离合器可以设置在发动机40和电动机50之间，以选择性地连接发动机40和电动机50。
发动机40可以配置成当启动时输出功率作为动力源。电动机50可以由从电池施加的3相交流(AC)电压通过逆变器***作以产生扭矩，并且可以作为发电机工作并且可以配置成在滑行模式下向电池供给再生能量。驱动信息检测器10可以配置成检测混合动力电动车的运行状态和驾驶者的需求扭矩，并且可以包括油门踏板位置传感器11、车速传感器12、发动机转速传感器13和电动机转速传感器14。
油门踏板位置传感器11可以配置成连续地检测油门踏板的位置值(例如，油门踏板的接合量或接合度，即在踏板上施加多大的压力)。当油门踏板完全接合时(例如，全压下)，油门踏板的位置值可以是100％，当油门踏板脱开时(例如，没有压力施加到踏板)，油门踏板的位置值可以是0％。车速传感器12可以配置成检测车辆的速度，并且可以安装到混合动力电动车的车轮上。发动机转速传感器13可以配置成检测发动机40的旋转速度，以及电动机转速传感器14可以配置成检测电动机50的旋转速度。
充电和放电趋势确定器20可以配置成基于从驱动信息检测器10发送的信号来计算移动平均值，并且利用动力学事件捕获来确定充电和放电趋势。充电和放电趋势确定器20还可以配置成通过基于发动机参考扭矩与需求扭矩之间的差值确定充电和放电趋势扭矩来计算移动平均值。此外，充电和放电趋势确定器20可以配置成通过在包括发动机扭矩和发动机转速的坐标上捕获需求扭矩的流来执行动力学事件捕获。
此外，充电和放电趋势确定器20可以配置成利用动力学事件捕获来反映***效率，并且执行充电和放电趋势的调平(例如，趋势的补偿)。为了这些目的，充电和放电趋势确定器20可以包括一个或多个微处理器，并且该一个或多个微处理器可以由预定程序执行，该预定程序基于驾驶者的需求扭矩用于确定充电和放电趋势。
操作点确定器30可以配置成确定操作点的基本补偿量、补偿比例因子和操作点的最终补偿量。该操作点确定器30还可以配置成基于操作点的最终补偿量来操作发动机40和电动机50，并且操作电池的荷电状态(SOC：State of Charge)。为了这些目的，操作点确定器30可以包括一个或多个微处理器，并且该一个或多个微处理器可以由预定程序执行，该预定程序根据充电和放电趋势用于确定操作点的补偿量。
在下文中，根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的方法，将参考附图进行详细的描述。
图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的方法的流程图。如图2所示，根据本发明示例性实施方式的用于控制混合动力电动车的操作点的方法可以包括在步骤S100检测驾驶者的驱动需求。当在步骤S100中检测到驾驶者的驱动需求时，充电和放电趋势确定器20可以配置成在步骤S110通过计算移动平均值来确定充电和放电趋势。
根据本发明示例性实施方式的由充电和放电趋势确定器20通过计算移动平均值来确定充电和放电趋势的方法在图3中被示出。图3是示出根据本发明示例性实施方式的确定充电和放电趋势的充电和放电区域的曲线图。
如图3所示，当发动机扭矩大于发动机参考扭矩时，发动机扭矩可以在放电区域内，并且当发动机扭矩小于发动机参考扭矩时，发动机扭矩可以在充电区域内。首先，充电和放电趋势确定器20可以配置成基于发动机参考扭矩与需求扭矩之间的差值来确定移动平均值。然后，充电和放电趋势确定器20可以配置成通过将移动平均值反映到发动机参考扭矩来确定充电和放电趋势的扭矩。
因此，充电和放电趋势确定器20可以配置成检测充电和放电趋势扭矩的位置，并且确定充电和放电趋势。例如，如图3所示，充电和放电趋势扭矩在放电区域内。因此，充电和放电趋势确定器20可以配置成确定放电趋势。当在步骤S110中充电和放电趋势被确定时，充电和放电趋势确定器20可以配置成在步骤S120利用动力学事件捕获来反映***效率。
根据本发明示例性实施方式的由充电和放电趋势确定器20执行动力学事件捕获的方法在图4中被示出。图4是提供根据本发明示例性实施方式的用于描述动力学事件捕获的图。
如图4所示，充电和放电趋势确定器20可以配置成将包括发动机扭矩和发动机转速的坐标细分成框(例如，在预定的边界内)。换句话说，该框的左和右(例如，水平，x轴)边界是发动机转速的函数，并且该框的上和下(例如，垂直，y轴)边界是发动机扭矩的函数。该框的初始位置可以任意设定。该框可以基于需求扭矩的流(flow of the demand torque)进行移动。具体地，该框可以在需求扭矩的流通过该框的边界的方向上移动。换句话说，需求该框中的扭矩的变化不能移动该框。
如图4所示，当需求扭矩向上移动时，需求扭矩通过该框的上边界。因此，充电和放电趋势确定器20可以配置成对放电数量(discharging number)进行计数(对放电方向进行计数)并且向上移动该框。此外，当需求扭矩向右侧移动时，需求扭矩通过该框的右边界。因此，充电和放电趋势确定器20可以配置成对加速数量进行计数并且向右移动该框。该框的移动量可以被预先确定。
如上所述，需求扭矩的***效率可以通过动力学事件捕获被反映。在步骤S120中当动力学事件捕获被执行时，充电和放电趋势确定器20可以配置成在步骤S130中基于移动平均值和动力学事件捕获来调平(例如，补偿)充电和放电趋势。
例如，当通过该框的上边界的数量与通过该框的下边界的数量之间的差值大于预定值时，充电和放电趋势确定器20可以配置成确定为放电趋势。此外，当通过该框的右边界的数量与通过该框的左边界的数量之间的差值大于预定值时，充电和放电趋势确定器20可以配置成确定为加速趋势。换句话说，充电和放电趋势确定器20可以配置成基于通过该框的上边界的数量与通过该框的下边界的数量之间的差值，或者基于通过该框的右边界的数量与通过该框的左边界的数量之间的差值，调平充电和放电趋势。
当调平充电和放电趋势在步骤S130被执行时，操作点确定器30可以配置成基于充电和放电趋势的调平在步骤S140来确定操作点的基本补偿量。例如，操作点确定器30可以配置成基于充电和放电趋势的调平来调平充电和放电趋势的扭矩。
此外，操作点确定器30可以配置成在步骤S150确定补偿的切入点。补偿的切入点可以基于通过该框的右边界的数量与通过该框的左边界的数量之间的差值来确定。例如，当充电和放电趋势的调平被确定为加速趋势时，补偿的切入点可以提前。
此外，操作点确定器30可以配置成基于充电和放电趋势的调平在步骤S160来确定补偿比例因子。补偿比例因子可以基于通过该框的上边界的数量与通过该框的下边界的数量之间的差值来确定。当在步骤S150中补偿的切入点被确定并且在步骤S160中补偿比例因子可以被确定时，操作点确定器30可以配置成在步骤S170中确定操作点的最终补偿量。操作点的最终补偿量可以基于补偿的切入点和补偿比例因子来确定。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，混合动力电动车的操作点可以根据充电和放电趋势来进行控制。
图5是示出根据本发明示例性实施方式的由操作点的补偿量改变的电池SOC的曲线图。如图5所示，根据本发明的示例性实施方式，由于驾驶者的需求扭矩可以反映到充电和放电趋势，所以电池SOC可以保持在正常区域中。
虽然本发明连同目前被认为是示例性的实施方式已经被描述，但应该理解，本发明不限于公开的示例性实施方式。相反，它旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同装置。

Claims (16)

1.一种用于控制混合动力电动车的操作点的方法，所述方法包括以下步骤：
由控制器检测驾驶者的需求扭矩；
由所述控制器通过基于所述需求扭矩计算移动平均值来确定充电和放电趋势；
由所述控制器利用动力学事件捕获来反映***效率，并且调平所述充电和放电趋势；
由所述控制器基于所述充电和放电趋势的调平来确定操作点的补偿量；以及
由所述控制器基于所述操作点的最终补偿量来调节混合动力电动车的操作点，
其中通过基于发动机参考扭矩与需求扭矩之间的差值确定充电和放电趋势的扭矩来计算所述移动平均值。
2.如权利要求1所述的方法，其中基于充电和放电趋势的调平来确定操作点的补偿量的步骤包括：
由所述控制器确定操作点的基本补偿量；
由所述控制器确定补偿的切入点；
由所述控制器基于所述充电和放电趋势的调平来确定补偿比例因子；以及
由所述控制器基于所述操作点的基本补偿量和补偿比例因子来确定操作点的所述最终补偿量。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过在包括发动机扭矩和发动机转速的坐标上捕获所述需求扭矩的流来执行所述动力学事件捕获。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述动力学事件捕获包括：由所述控制器将发动机扭矩和发动机转速的坐标细分成框，以及
由所述控制器基于需求扭矩的流通过所述框的边界的次数来确定充电和放电趋势。
5.一种用于控制混合动力电动车的操作点的装置，包括：
存储器，其配置成存储程序指令；以及
处理器，其配置成执行所述程序指令，所述程序指令在被执行时配置成：
检测混合动力电动车的运行状态和驾驶者的需求扭矩；
基于接收到的所述运行状态和需求扭矩的信号来计算移动平均值，并且利用动力学事件捕获来确定充电和放电趋势；以及
基于所述充电和放电趋势来确定操作点的最终补偿量，
其中所述程序指令在被执行时进一步配置成通过基于发动机参考扭矩与需求扭矩之间的差值确定充电和放电趋势的扭矩来计算所述移动平均值。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述装置还包括：
油门踏板位置传感器，其配置成检测油门踏板的位置值；
车速传感器，其配置成检测车速；
发动机转速传感器，其配置成检测发动机的转速；以及
电动机转速传感器，其配置成检测电动机的转速。
7.如权利要求5所述的装置，其中通过在发动机扭矩和发动机转速的坐标上捕获需求扭矩的流来执行所述动力学事件捕获。
8.如权利要求7所述的装置，其中通过将发动机扭矩和发动机转速的坐标细分成框，以及基于需求扭矩的流通过所述框的边界的次数确定充电和放电趋势，来执行所述动力学事件捕获。
9.如权利要求5所述的装置，其中所述程序指令在被执行时还配置成：
利用所述动力学事件捕获来反映***效率，并且调平所述充电和放电趋势。
10.如权利要求5所述的装置，其中所述程序指令在被执行时还配置成：
确定所述操作点的基本补偿量、所述操作点的补偿的切入点、补偿比例因子和所述操作点的最终补偿量。
11.一种包含由控制器执行的程序指令的非临时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
检测混合动力电动车的运行状态和驾驶者的需求扭矩的程序指令；
基于接收到的所述运行状态和需求扭矩的信号来计算移动平均值，并且利用动力学事件捕获来确定充电和放电趋势的程序指令；
基于所述充电和放电趋势来确定操作点的最终补偿量的程序指令；以及
通过基于发动机参考扭矩与需求扭矩之间的差值确定充电和放电趋势的扭矩来计算所述移动平均值的程序指令。
12.如权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，还包括：
利用油门踏板位置传感器来检测油门踏板的位置值的程序指令；
利用车速传感器来检测车速的程序指令；
利用发动机转速传感器来检测发动机的转速的程序指令；以及
利用电动机转速传感器来检测电动机的转速的程序指令。
13.如权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，其中通过在发动机扭矩和发动机转速的坐标上捕获需求扭矩的流来执行所述动力学事件捕获。
14.如权利要求13所述的非临时性计算机可读介质，其中通过将发动机扭矩和发动机转速的坐标细分成框，以及基于需求扭矩的流通过所述框的边界的次数确定充电和放电趋势，来执行所述动力学事件捕获。
15.如权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，还包括：
利用所述动力学事件捕获来反映***效率以及调平所述充电和放电趋势的程序指令。
16.如权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，还包括：
确定所述操作点的基本补偿量、所述操作点的补偿的切入点、补偿比例因子和所述操作点的最终补偿量的程序指令。
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