CN111572529B - 用于轻度混合动力车辆的架构和控制策略 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于控制轻度混合动力车辆中的电动发电机(“MG”)的方法，该方法包括：确定由发动机提供动力的风扇的状态；确定发动机的速度；响应于风扇状态和发动机速度来估计该风扇所汲取的动力；获得皮带驱动动力极限，其表示可以通过联接至风扇、MG以及发动机的皮带在负载下供应的动力量；利用风扇所汲取的估计动力和皮带驱动动力极限来确定针对MG的动力极限值；响应于针对MG的动力极限值和该MG的动力需求来确定针对该MG的动力命令；以及将该动力命令提供至该MG，以控制该MG在处于能量回收模式时可以汲取的动力量。

Description

用于轻度混合动力车辆的架构和控制策略

技术领域

本公开总体上涉及混合动力车辆，并且更具体地说，涉及这样一种架构和控制策略，其用于限制由电动发电机(motor-generator)在皮带驱动配置下汲取的动力，以防止商用轻度混合动力电动车辆(mild hybrid electric vehicle)中的皮带打滑。

背景技术

与仅由内燃机提供动力的车辆相比，已知各类混合动力电动车辆提供燃料节省和排放减少。通常，较大的混合动力车辆需要较高功率的电动发电机。这类轻度混合动力电动车辆(“MHEV”)通常将48伏特电池***与一个或更多个高功率电动发电机结合使用。虽然轻度混合动力***可能更适合大型乘用车辆，但没有为商用车辆建立标准架构。为了提供这种商用车辆的可接受的混合化，希望最小程度地影响车辆布局和设计，同时仍然实现由48伏特轻度混合动力***所提供的改进动力、更高能量效率以及减少的排放。因此，需要轻度混合动力车辆架构的改进、实施以及控制。

发明内容

根据一个实施方式，本公开提供了一种用于控制轻度混合动力车辆中的电动发电机(“MG”)的方法，该方法包括：确定由车辆的发动机提供动力的风扇的状态；确定发动机的工作速度；响应于风扇的状态和发动机的工作速度来估计该风扇所汲取的动力；获得(accessing)皮带驱动动力极限，该皮带驱动动力极限表示可以通过联接至风扇、MG以及发动机的皮带在一定负载下供应的动力量；利用所估计的由风扇汲取的动力和皮带驱动动力极限来确定针对MG的动力极限值；获取MG的动力需求；响应于针对MG的动力极限值和MG的动力需求来确定针对MG的动力命令；以及将动力命令提供给MG，以控制该MG在处于能量回收模式时可以汲取的动力量。该实施方式的一个方面还包括：通过以下各个步骤来确定车辆是否处于皮带打滑模式：确定MG的实际工作速度；通过将MG的实际工作速度除以发动机的工作速度来确定实际皮带比；确定表示所述实际皮带比与MG皮带比之差的差值；以及在所述差值大于阈值时，确定所述车辆处于皮带打滑模式。在该方面的变型例中，MG皮带比是联接至所述发动机的曲轴的带轮(pully)的直径除以联接至所述MG的带轮的直径。在另一变型例中，确定MG的实际工作速度的步骤包括以下步骤：从联接至MG的速度传感器接收信号。在该实施方式的另一方面，确定风扇的状态的步骤包括以下步骤：响应于接收到指示联接至所述风扇的离合器接合的信号，确定所述风扇处于打开模式，并且响应于接收到指示所述离合器脱离的信号，确定所述风扇处于关闭模式。在另一方面，确定发动机的工作速度的步骤包括以下步骤：从联接至所述发动机的速度传感器接收信号。在又一方面，确定针对MG的动力极限值的步骤包括以下步骤：从皮带驱动动力极限中减去所估计的由风扇汲取的动力。在该实施方式的又一方面，确定针对MG的动力命令的步骤包括以下步骤：当所述MG的动力需求大于动力极限值时，按所述动力极限值建立动力命令。在另一方面，将动力命令提供给MG的步骤包括以下步骤：将动力命令从混合动力控制单元传送至马达控制单元。

在另一实施方式中，本公开提供了一种轻度混合动力车辆，该轻度混合动力车辆包括：发动机；电动发电机(“MG”)，该MG通过发动机皮带联接至所述发动机，所述MG可按其中所述MG通过所述发动机皮带向所述发动机提供动力的转矩辅助模式和其中所述MG通过所述发动机皮带从所述发动机汲取动力从而将MG负载施加在所述发动机上的能量回收模式工作；风扇，该风扇通过离合器联接至所述发动机皮带，所述风扇可在所述离合器脱离时按关闭模式工作而在所述离合器接合从而将风扇负载施加在所述发动机上时按打开模式工作；控制器，该控制器包括处理器和存储器装置，该存储器装置包括指令，所述指令在由所述处理器执行时，使所述控制器确定所述车辆是否在以皮带打滑模式工作，并且响应于确定所述车辆在以所述皮带打滑模式工作而确定所述风扇是在以所述关闭模式工作还是在以所述打开模式工作，确定所述发动机的工作速度，当所述风扇在以所述打开模式工作时，利用所述发动机的所述工作速度来估计所述风扇所汲取的动力，当所述MG在以所述能量回收模式工作时，确定针对所述MG的动力极限值，所述动力极限值是皮带驱动动力极限与所估计的由所述风扇汲取的动力之差，所述皮带驱动动力极限表示可以由所述发动机皮带供应的动力，通过比较所述动力极限值与所述MG的动力需求来确定针对所述MG的动力命令，以及将所述动力命令提供给所述MG，其中，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令使所述MG在处于所述能量回收模式时可以从所述发动机汲取的动力量减少。该实施方式的一个方面还包括：发动机速度传感器，该发动机速度传感器联接至所述发动机；以及MG速度传感器，该MG速度传感器联接至所述MG；其中，所述控制器通过以下各个步骤来确定所述车辆是否在以所述皮带打滑模式工作：从所述发动机速度传感器接收实际发动机速度，从所述MG速度传感器接收实际MG速度，通过将所述实际发动机速度除以所述实际MG速度来确定实际发动机皮带比，确定表示所述实际发动机皮带比与MG皮带比之差的差值，以及在所述差值大于阈值时，确定所述车辆处于所述皮带打滑模式。在该方面的一变型例中，所述MG皮带比是联接至所述MG的第一带轮的直径与联接至所述发动机的曲轴的第二带轮的直径之比，所述发动机皮带在所述第一带轮和所述第二带轮上延伸。在另一方面，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令是所述动力极限值。在又一方面，所述控制器通过将所述动力命令从混合动力控制单元传送至与所述MG通信的马达控制单元来将所述动力命令提供给所述MG。在该实施方式的又一方面，所述MG以皮带集成启动发电机架构联接至所述发动机。另一方面还包括联接至所述控制器的电池***，该电池***包括多个48伏特电池组。

在又一实施方式中，本公开提供了一种用于轻度混合动力车辆的混合动力控制单元，该轻度混合动力车辆包括发动机和通过发动机皮带联接至该发动机的电动发电机(“MG”)，所述混合动力控制单元包括：处理器；和包括指令的存储器装置，所述指令在由所述处理器执行时，使所述处理器：确定联接至所述发动机皮带的风扇是否在以打开模式工作，确定所述发动机的工作速度，当所述风扇在以所述打开模式工作时，利用所述发动机的所述工作速度来估计所述风扇所汲取的动力，当所述MG在以能量回收模式工作时，确定针对所述MG的动力极限值，所述动力极限值是皮带驱动动力极限与所估计的由所述风扇汲取的动力之差，所述皮带驱动动力极限表示可以由所述发动机皮带供应的动力，通过将所述动力极限值与所述MG的动力需求进行比较来确定针对所述MG的动力命令，以及将所述动力命令提供给所述MG，其中，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令使所述MG在所述MG处于所述能量回收模式时可以从所述发动机汲取的动力量减少。在该实施方式的一个方面，所述指令在由所述处理器执行时，还使所述处理器通过以下各个步骤来确定所述车辆是否在以皮带打滑模式工作：从发动机速度传感器接收实际发动机速度，从MG速度传感器接收实际MG速度，通过将所述实际发动机速度除以所述实际MG速度来确定实际发动机皮带比，确定表示所述实际发动机皮带比与MG皮带比之差的差值，以及在所述差值大于阈值时，确定所述车辆处于所述皮带打滑模式。在该方面的变型例中，所述MG皮带比是联接至所述MG的第一带轮的直径与联接至所述发动机的曲轴的第二带轮的直径之比，所述发动机皮带在所述第一带轮和所述第二带轮上延伸。在另一方面，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令是所述动力极限值。

附图说明

通过参照下面结合附图对本发明实施方式的描述，本公开的上述和其它特征和优点以及获得它们的方式将变得更清楚并且发明本身将更好理解，在附图中：

图1是针对MHEV的各种架构的简化概念图；

图2是根据本公开的一个实施方式的具有架构和控制***的MHEV的更详细的概念图；

图3是根据本公开的一个实施方式的控制方法的简化功能图；

图4是描绘MHEV的电动发电机带轮与发动机曲轴带轮之间的关系的图；

图5是根据本公开的一个实施方式的电动发电机动力命令的图表；

图6是根据本公开的一个实施方式的用于确定MHEV是否在以皮带打滑模式工作的方法的流程图；以及

图7是根据本公开的一个实施方式的用于确定针对MHEV的动力命令的方法的流程图。

贯穿几个视图，对应标号指示对应部分。这里所阐述的范例例示了本公开的示例性实施方式，并且这些范例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

出于促进理解本公开原理的目的，现在，对下面描述的附图中所示的实施方式进行说明。本文所公开的示例性实施方式并非旨在排它或将本公开限制成在下列详细描述中所公开的精确形式。相反地，选择并描述这些示例性实施方式，使得本领域其他技术人员可以利用它们的教导。

术语“联接(couple)”，“联接的(coupled)”及其变体被用于包括其中两个或更多个组件直接物理接触的排布结构和其中两个或更多个组件彼此不直接接触(例如，这些组件经由至少第三组件“联接”)但仍然彼此协作或交互的排布结构两者。而且，术语“联接”、“联接的”及其变体是指本领域已知的机器部件的任何连接，包括但不限于，与螺栓、螺钉、螺纹、磁体、电磁体、粘合剂、摩擦夹具、焊接、按扣、夹子等的连接。

贯穿本公开并且在权利要求书中，诸如第一和第二的数字术语被用于引用各种组件或特征。这种使用并不旨在指示这些组件或特征的排序。相反地，使用数字术语来帮助读者标识被引用的组件或特征，并且不应被狭义地解释为提供组件或特征的特定次序。

本领域普通技术人员将认识到，所提供的实施方式可以按硬件、软件、固件，和/或其组合来实现。根据实施方式的编程代码可以采用任何可行的编程语言来实现，如C、C++、HTML、XTML、JAVA或任何其它可行的高级编程语言，或者高级编程语言与低级编程语言的组合。

为了满足未来政府对车辆的排放限制(例如，CO₂限制)，车辆制造商必须转向更节能的汽车。虽然减轻重量和损耗以及提高动力传动***效率有助于实现更大能源效率从而减少排放，但在许多情况下，动力传动***的电气混合化是必要的，以满足即将到来的排放限制。作为额外的益处，混合化动力传动***通常因马达的几乎瞬时的转矩响应而改善动态性能。轻度混合动力电动车辆(“MHEV”)(如下文中更详细描述的)随着车辆制造商应对有关汽车和卡车运输行业的不断变化的需求而变得越来越普遍。

MHEV通常利用48伏特电池***以及一个或更多个马达，其通常提供10kW到20kW的功率。根据车辆的大小，与仅由内燃机提供动力的车辆相比，MEHV可以节省大约10％至20％的CO₂排放量。与其中微型混合动力(12伏特)车辆因其较低成本而更为普遍的微型汽车细分市场相比，MHEV主要成功于进入紧凑型至大型(和高级)乘用车细分市场。然而，MHEV在商用车辆市场中并不普遍。

如在下文中进一步讨论的，MHEV可以使用各种架构，包括：电动发电机(“MG”)集成在发动机侧的皮带集成架构、MG集成在传动装置侧的传动装置集成架构，以及MG集成在发动机与传动装置之间的曲轴集成架构。MHEV获得越来越多的认可的部分理由是它们对常规车辆和传动装置架构的影响最小。

现在参照图1，描绘了各类MHEV架构的简化概念图。一般来说，MHEV 10包括内燃机12、曲轴14、离合器16、传动装置18、驱动轴20、至少一个差速器22、至少一个轴24、多个车轮26，以及至少一个MG(总体上指定为28)。应当明白，图1在同一图中描绘了针对MG 28的五种架构。通常在一特定MHEV应用中只实现这五种架构中的一种。

在MG 28A是发动机集成的第一种架构中，MG 28A直接联接至曲轴14，其如本领域所已知的，通过发动机12的工作来旋转地驱动。MG 28A在处于转矩辅助模式时将额外的旋转力施加到曲轴14上，其通过离合器16为传动装置18和动力传动***的其余部分(包括驱动轴20、差速器22、轴24以及车轮26)的工作提供动力。从MG 28A到曲轴14的机械连接是通过齿轮箱或齿轮组(未示出)实现的，因此可能需要不同的齿轮连接来联接至不同的发动机12。

在MG 28B是非发动机集成的第二种架构中，MG 28B通过皮带30侧向附接至曲轴14，MG 28B'通过皮带32侧向附接至传动装置18，或者MG 28B"集成在发动机12与离合器16的传动装置侧的传动装置18之间。在这些不同的构造中，MG 28B与发动机12分离，并且通常按与发动机12相同的速度或其倍数工作。

在MG 28C是非发动机集成的第三种架构中，MG 28C通过齿轮啮合34联接至传动装置18或者MG 28C'直接联接至驱动轴20。在这些构造中，MG 28C与发动机12分离并且通常以是车轮26的速度的倍数的速度工作。

在MG 28D是非发动机集成的第四种架构中，将多个MG 28D联接至MHEV 10的轴24A、24B，或者将MG 28D'联接至一个或两个差速器22A、22B。在任一情况下，MG 28D与发动机12分离。

在第五种架构中，其有时被称为皮带集成启动发电机(“BiSG”)架构，MG 28E通过前端附件驱动装置(“FEAD”)上的皮带36经由与发动机12的连接而是发动机集成的。这种架构因其对现有车辆架构的影响非常有限而具有成本效益。不需要齿轮箱，并且可以随着改变皮带36的张力来实现与不同发动机的集成。然而，在高功率条件下，皮带36可能会打滑，从而导致性能下降。虽然未在图中示出，但将一个或更多个可变皮带张紧器与皮带36一起使用，以在MG 28E的转矩辅助工作期间(即，当在曲柄起动和/或提升(boost)期间转矩从MG28E向发动机12传递时)提供增加的张力，在MG 28E的能量回收工作期间(即，当转矩从发动机12向MG 28E传递时)提供增加的张力，以及在正常行驶操作期间减小张力以减小摩擦损耗。

本公开专注于上述第五种架构并提供一种用于在控制MG 28E的操作的同时抑制皮带36打滑的方法和***。因此，本公开的实施方式可以克服BiSG架构的缺点(因皮带打滑而导致的动力受限)，同时保持对车辆布局、设计灵活性以及低成本的最小影响。

现在参照图2，示出了具有BiSG架构的图1的MHEV 10的更详细概念图。除了图1中描绘的组件之外，MHEV 10还包括：风扇离合器38、风扇42、后处理***44、电池***46、发动机控制单元(“ECU”)48、马达控制单元(“MCU”)50、混合动力控制单元(“HCU”)52，以及DC/DC转换器54。在某些应用中，发动机12是内燃机，其使用诸如柴油、汽油、天然气或它们的某一组合的燃料来产生动力，除了其它之外，该动力尤其被转换成MHEV 10的运动。在其它应用中，可以使用其它类型的发动机。MG 28E可以是多种不同装置中的任一种，其被构造成将电能转换成机械能和将机械能转换成电能。虽然MG 28E被示出为单个装置，但本领域技术人员应当明白，可以使用分离的装置(例如，马达与发电机分开)。MG 28E通过发动机皮带36联接至发动机12。在某些应用中，MG 28E的操作由MCU 50控制，其在该示例中包括DC-AC转换器，其向MG 28E提供三相AC电力。MCU 50还从联接至MG 28E的速度传感器37接收对MG 28E的工作速度的测量。MCU 50联接至电池***46，该电池***46在某些实施方式中包括：电池管理单元(未示出)、多个电池组(未示出)，以及电池冷却***(未示出)。在某些实施方式中，在电池管理单元的控制下，DC电力从电池***46的电池组被提供至MCU 50。在某些应用中，电池组包括多个锂离子电池组，尽管在其它应用中，可以使用各种其它合适的能量存储技术。

排气后处理***44以简化形式示出为包括柴油氧化催化剂56、柴油微粒过滤器58以及选择性催化还原催化剂60。排气后处理***44以本领域技术人员已知的方式从发动机12所产生的排气中去除有害的颗粒物质和化学物质。

发动机12内发生的燃烧以常规方式引起曲轴旋转，以向动力传动***20(即，传动装置18、驱动轴20以及差速器22A、22B)提供转矩或动力。在一个应用中，曲轴14联接至传动装置18的离合器16，其又通过驱动轴20联接至差速器22A、22B，以将转矩传递至MHEV 10的驱动轮26A、26B。动力传动***及其变型的操作对于本领域技术人员来说是已知的。

除了控制至MCU 50的DC电力流动以外，电池***46的电池管理单元还控制从电池组到DC/DC转换器54的DC电力流动。在该示例中，MHEV 10的电池组以上述方式生成48伏特的DC电力以供MG 28E使用(在转换成AC电力之后)。DC/DC转换器54将48VDC电力转换成24VDC，这适用于MHEV 10的各种组件，如图2的24V负载62所示。在其它应用中，可以使用不同的电压。

由包括MCU 50、ECU 48以及HCU 52的各种控制器提供对MHEV 10的各种组件的操作的控制。在该示例中，通过HCM 52提供高级控制，该HCU 52联接至MCU50、ECU48以及DC/DC转换器54。如本文所说明的，例如，HCU 52响应于来自ECU48的信号来控制MG 28E的操作，该信号表示风扇42的状态和发动机12的速度，如由与ECU 48通信的发动机速度传感器68所测得的。在该示例中，HCU 52通过CAN总线64联接至这些各种装置和***。然而，应当明白，可以使用多种合适的连接和网络(有线或无线)中的任一种。ECM 48以常规方式提供对发动机12、后处理***44以及其它发动机相关组件的功能控制。虽然ECU 48、HCU 52以及MCU 50被示出为分离的装置，但在某些实施方式中，每个装置的各种功能可以通过装置的组合来实现和/或横跨多个装置分布。因此，出于简化该描述的目的，这些各种装置在下文中可以被统称为“控制器66”。

在某些实施方式中，控制器66可以包括具有指令的非暂时性存储器，所述指令响应于处理器的执行，使该处理器基于来自恰当传感器的输入测量来确定发动机12或MG 2E的速度或转矩值和/或如本文所述的其它组件的各种其它参数值。该处理器、非暂时性存储器以及控制器66不受特别限制，并且例如可以是物理上分离的。

在某些实施方式中，控制器66可以形成处理子***的一部分，包括具有存储器、处理以及通信硬件的一个或更多个计算装置。控制器66可以是单个装置或分布式装置，并且控制器66的功能可以由硬件和/或作为非暂时性计算机可读存储介质(如非暂时性存储器)上的计算机指令来执行。

在某些实施方式中，控制器66包括功能上执行控制器66的操作的一个或更多个解释器、确定器、评估器、调节器和/或处理器。这里的描述包括解释器、确定器、评估器、调节器和/或处理器是强调控制器66的某些方面的结构独立性，并且例示了控制器66的一组操作和责任。执行类似总体操作的其它分组被理解为处于本公开的范围内。解释器、确定器、评估器、调节器以及处理器可以以硬件形式实现和/或实现为非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令，并且可以横跨各种硬件或基于计算机的组件分布。

功能上执行控制器66的操作的示例和非限制性实现部件包括提供本文中确定的任何值的传感器、提供作为本文中确定的值的前体的任何值的传感器、数据链路和/或网络硬件，包括通信芯片、振荡晶体、通信链路、线缆、双绞线、同轴线、屏蔽线、发送器、接收器和/或收发器、逻辑电路、硬布线逻辑电路、处于根据模块规范配置的特定非瞬态状态下的可重构逻辑电路、任何致动器(至少包括电动、液压，或气动制致动器)、螺线管、运算放大器、模拟控制部件(弹簧、滤波器、积分器、加法器、减法器、增益部件)和/或数字控制部件。

本文所描述的某些操作包括用于解释、估计和/或确定一个或更多个参数或数据结构的操作。如本文所利用的解释、估计或确定包括通过本领域已知的任何方法来接收值，至少包括从数据链路或网络通信接收值、接收指示该值的电子信号(例如，电压、频率、电流、PWM信号或压力信号)、接收指示该值的计算机生成参数、从非暂时性计算机可读存储介质上的存储器位置读取该值、通过本领域已知的任何方式接收该值作为工作时参数，和/或通过接收可以据以计算解释参数的值，和/或通过引用被解释为参数值的默认值。

HCU 52的主要功能是响应于FEAD上的负载条件来确定针对MG 28E的动力命令。发动机12上的两个主要负载是MG 28E和风扇42。如所示，MG 28E可以按转矩辅助模式工作，其中，在发动机12上没有负载，并且实际上通过皮带36向发动机12提供动力提升。MG 28E还可以按能量回收模式(例如，在再生制动期间)工作，其中，动力通过皮带36传递至MG 28E的发电机部分，以准许MG 28E按本领域已知的方式将机械能转换成电能。该模式在发动机12上施加相对高的负载。如在此所示，使用更高功率的MG(如MHEV 10的MG 28E)可以节省更多燃料，但是当MG28E按能量回收模式工作时，与低动力MG(如在小型乘用车轮中)相比，其也在发动机12上施加更大的负载，并且更容易使皮带36打滑。最后，MG 28E可以按空转模式工作，其中，它既不向发动机12提供动力也不从发动机12汲取动力。

风扇42以两种模式之一工作：离合器38接合以从皮带36传递动力以使风扇42工作的打开模式，或者离合器38脱离并且风扇42关闭的关闭模式。当风扇42处于打开模式时，其在发动机12上施加另一相对较高的负载。已经确定当MG 28E处于能量回收模式并且风扇42同时处于打开模式时，皮带36容易打滑，尤其是在使用大风扇42的大型商用车辆中。在MG28E和风扇42的所有其它工作模式组合中，皮带36的打滑风险可能是可接受的低风险。

现在参照图3，示出了根据本公开的控制方法的高级表示。如所示，ECU 48按本文所述方式确定风扇42的离合器38的状态，并将该信息提供至HCU 52。然后，HCU 52使用如本文所述的其它信息来确定对通过MCU 50向MG 28E发出的动力命令的调整，以使得能够在能量回收模式中使用MG 28E到可能的程度，同时避免皮带36打滑。更具体地说，当风扇42处于打开模式且MG 28E处于能量回收模式时(下文中称为“高负载模式”)时，根据风扇42所汲取的动力和皮带36的校准动力极限(如下所述)，HCU 52可以降低MG 28E可以通过加载皮带36产生的回收动力水平(例如，从20kW到10kW)以防止皮带36打滑。

皮带36易打滑的程度部分地与联接至MG 28E的带轮的尺寸和联接至发动机曲轴14的带轮的尺寸之比有关。参照4，带轮70表示联接至MG 28E的带轮，而带轮72表示联接至曲轴14的带轮。当MG 28E处于能量回收模式时，皮带36由带轮72驱动，以将能量传递给带轮70(以及MG 28E)。当MG 28E处于上述动力辅助模式时，皮带36由带轮72和带轮70两者驱动。带轮70的直径与带轮72的直径之比在下文中被称为“MG皮带比”。例如，如果带轮70的直径是3英寸而带轮72的直径是4.75英寸，那么MG皮带比为4.75英寸除以3英寸，或1.583。

现在参照图5，当MG 28E处于能量回收模式时，可以调节由HCU 52通过MCU50向MG28E发出的动力命令，以根据风扇42的状态(即，处于打开模式还是处于关闭模式)和发动机12的速度值来抑制皮带36打滑。在图5的图形76中，y轴表示当处于能量回收模式时MG 28E可以产生的动力量，如由来自HCU 52的动力命令控制的。x轴表示发动机12的工作速度(例如，以RPM为单位)。针对相对较低的发动机速度(即，低于阈值78的速度)，该动力命令准许MG 28E随着发动机速度的增加恢复线性增加的动力量，如线段80所表示的。在如本文所述的特定工作条件下，动力命令在处于能量回收模式时准许MG 28E继续恢复增加动力量，直至最大动力恢复值(由点82表示)。针对大于对应于点82的发动机速度的所有发动机速度，HCU 52命令MG 28E按该最大动力恢复水平工作，如虚线84所示。然而，如果风扇42在以打开模式工作(或开始工作)，那么HCU 52可以根据如下所述的MHEV 10的其它工作条件，向MG28E发出动力命令以按较低动力恢复值工作，如虚线86和88所示。

HCU 52通过识别MHEV 10何时处于皮带打滑模式来确定何时控制针对MG 28E的动力命令，这取决于MG 28E的工作速度、发动机12的工作速度以及上述MG皮带比。当HCU 52确定MHEV 10在以皮带打滑模式工作时，如果HCU 52进一步确定MHEV 10在以高负载模式工作(即，MG 28E处于能量回收模式并且风扇42处于打开模式)，则HCU 52可以限制针对MG 28E的动力命令。现在参照图6，以流程图形式描绘了HCU 52识别皮带打滑模式下的MHEV 10工作的方法90。在框92处，HCU 52基于联接至MG 28E的速度传感器37的测量确定如由MCU 50识别出的MG 28E的工作速度。在框94处，HCU 52基于联接至发动机12的速度传感器68的测量确定如由ECU 48识别出的发动机12的工作速度。在框96处，HCU 52将MG 28E的工作速度除以发动机12的工作速度，以确定皮带36的实际比，如框98所示。

在框100处，HCU 52实时计算MG皮带比(如上所述)以供与实际皮带比进行比较。在其它实施方式中，MG皮带比可以是存储在可由HCU 52访问的存储装置中的值。在框102处，HCU 52从MG皮带比中减去实际皮带比。例如，如果实际马达速度为1000RPM并且实际发动机速度为1500RPM，那么皮带36的实际比为1500/1000或1.5。利用上面提供的示例，如果联接至MG 28E的带轮70的直径是3英寸并且联接至曲轴14的带轮72的直径是4.75英寸，那么MG皮带比为1.583。在框102处，在该示例中，HCU 52确定MG皮带比(1.583)与实际皮带比(1.5)之差，得到值0.083。在框104处，HCU 52将MG皮带比与实际皮带比之差和可以存储在可由HCU 52访问的存储器装置中的阈值进行比较。在一个实施方式中并且作为示例，该阈值可以是0.03。在上面提供的示例中，MG皮带比与实际皮带比之差(即，0.083)大于0.03。因此，HCU 52确定MHEV 10在以皮带打滑模式工作，如框106所示。如上所示，如果HCU 52确定MHEV10在以皮带打滑模式工作，那么HCU 52控制提供给MG 28E的动力命令，以按本文所述方式抑制皮带36打滑。如果MG皮带比与实际皮带比之差小于该阈值，那么HCU 52确定MHEV 10未处于皮带打滑模式，而是以正常工作模式工作，如框108所示。

应当明白，由于MHEV 10的工作条件是动态的(即，发动机12的速度和MG 28E的速度是高度可变的)，因而，当执行图6的方法90时，HCU 52可以过滤或以其它方式解释MHEV10在以皮带打滑模式工作的瞬时指示。例如，HCU 52可以周期性地执行方法90，在每次迭代期间识别MHEV 10是否在以皮带打滑模式工作，并且仅在一定数量的迭代指示MHEV 10在以皮带打滑模式工作之后，确定MHEV 10在以皮带打滑模式工作已达可能需要按本文所述方式调整针对MG 28E的动力命令的时间。

在HCU 52按上面参照图6描述的方式确定MHEV 10在以皮带打滑模式工作之后，HCU 52可以执行控制方法110，以确定针对MG 28E的恰当动力命令，如图7中的流程图形式所示。在框112处，HCU 52确定离合器38的状态(即，风扇42是处于打开模式还是处于关闭模式)，如由ECU 48所识别出的。在框114处，HCU 52基于来自速度传感器68的测量确定发动机12的工作速度(如由ECU 48所识别出的)。在框116处，HCU 52基于风扇42的状态和发动机12的速度估计风扇42所汲取的动力。当处于打开模式时，风扇42通过皮带36汲取更大的动力，并且当处于打开模式时风扇42所汲取的动力量取决于发动机12的速度。

在框118处，HCU 52基于在在框116处确定的对风扇动力的估计和由框120表示的皮带驱动动力极限来确定针对MG 28E的动力极限值。框120的皮带驱动动力极限是由皮带制造商所提供的值并且存储在可由HCU 52访问的存储器装置中。该值表示针对给定负载条件皮带36可以提供的转矩(和动力)量。在框118处，HCU 52从框120所表示的皮带驱动动力极限中减去在框116处确定的估计风扇动力，以确定针对MG 28E的动力极限值。换句话说，针对MG 28E的动力极限等于可以由皮带36提供的动力极限(即，皮带驱动动力极限)减去在发动机12的当前速度条件下如所估计的由风扇42汲取的动力量。这表示MG 28E在不超过皮带驱动动力极限的情况下可以汲取的最大动力量(例如，当处于能量回收模式时)。

HCU 52通过将来自框124的马达动力需求与针对MG 28E的动力极限值进行比较来确定针对MG 28E的动力命令。在某些实施方式中，通过动力分配控制模块向HCU 52提供马达动力需求，动力分配控制模块按本领域技术人员已知的方式确定由发动机12提供的动力量和由MG 28E提供的动力量。当来自框124的马达动力需求小于如在框118处确定的针对MG28E的动力极限值时，HCU 52通过MCU 50向MG 28E提供对应于MG 28E所需求的动力的动力命令。另一方面，当来自框124的马达动力需求大于针对MG 28E的动力极限值(即，马达动力需求很可能导致皮带36打滑)时，HCU 52将针对MG 28E的动力命令限制成针对MG 28E的动力极限值，如在框118处确定的并且由图5中的虚线84、86、88表示的。换句话说，当例如处于能量回收模式同时风扇42处于打开模式时命令MG 28E汲取的动力量被限制或截短(truncated)(例如，从20kW到10kW)以避免皮带36打滑。通过以这种方式控制MG 28E，可以将更高功率的MG用于更大的商用车辆，如采用BiSG架构的MHEV10，从而导致高能量效率、与其它架构相比降低的对车辆布局的影响、设计灵活以及低成本。

虽然已经将本发明描述为具有示例性设计，但在本公开的精神和范围内，可以进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖利用其一般原理的本发明的任何变化、用途，以及改变。而且，本申请旨在覆盖本公开的这些偏离，这些偏离属于本发明所属领域的已知或惯常实践，并且落入所附权利要求书的限制内。

而且，在此包含的各个图中示出的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应注意到，在实践***中可以存在许多另选或附加功能关系或物理连接。然而，可以导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的益处、优点、针对问题的解决方案，以及任何要素不被视为关键、必需的，或基本的特征或要素。因此，所述范围除了所附权利要求书以外不通过其它任何事物来限制，其中，按单数对元件的引用不是意指“一个且只有一个”，除非明确地这样规定，而是意指“一个或更多个”。

此外，在权利要求书中使用类似于“A、B，或C中的至少一个”的短语的情况下，旨在将该短语解释为意指在一实施方式可以存在单独A，在一实施方式可以存在单独B，在一实施方式可以存在单独C，或者在单个实施方式中可以存在元件A、B或C的任何组合；例如，A和B、A和C、B和C，或者A和B和C.

本文提供了***、方法以及装置。在本文的详细描述中，对“一个实施方式”、“一实施方式”、“一示例实施方式”等的引用表示所描述的实施方式可以包括特定的特征、结构，或特性，但每一个实施方式可以不一定包括该特定特征、结构，或特性。此外，这样的短语不一定是指同一实施方式。而且，当一特定特征、结构，或特性结合一实施方式描述时，所表达的是，其处于本领域技术人员的知识内，以结合无论是否明确描述的其它实施方式来实现具有本公开益处的这种特征、结构，或特性。在阅读本描述之后，相关领域技术人员应当明白，如何在另选实施方式中实现本公开。

此外，无论元件、组件或方法步骤是否在权利要求中明确地陈述，本公开中的元件、组件或方法步骤都不旨在专用于公众。本文中的任何权利要求都不应根据35U.S.C.§112(f)的规定来解释，除非使用短语“用于......的装置”明确叙述该元件。如本文所使用的，术语“包括”、“包含”或其任何其它变型旨在涵盖非排他性的包含，使得包括元素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，而是可以包括未明确列出的或者这种过程、方法、物品或装置固有的其它元素。

Claims (20)

1.一种用于控制轻度混合动力车辆中的电动发电机MG的方法，所述方法包括以下步骤：

确定由所述车辆的发动机提供动力的风扇的状态；

确定所述发动机的工作速度；

响应于所述风扇的状态和所述发动机的所述工作速度来估计所述风扇所汲取的动力；

获得皮带驱动动力极限，所述皮带驱动动力极限表示联接至所述风扇、所述MG以及所述发动机的皮带在负载下所能供应的动力量；

利用所估计的由所述风扇汲取的动力和所述皮带驱动动力极限来确定所述MG的动力极限值；

获取所述MG的动力需求；

响应于所述MG的所述动力极限值和所述MG的所述动力需求来确定针对所述MG的动力命令；以及

将所述动力命令提供至所述MG，以控制所述MG在处于能量回收模式时能够汲取的动力量。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括通过以下步骤来确定所述车辆是否处于皮带打滑模式：

确定所述MG的实际工作速度；

通过将所述MG的所述实际工作速度除以所述发动机的所述工作速度来确定实际皮带比；

确定表示所述实际皮带比与MG皮带比之差的差值；以及

在所述差值大于阈值时，确定所述车辆处于所述皮带打滑模式。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述MG皮带比是联接至所述发动机的曲轴的带轮的直径除以联接至所述MG的带轮的直径。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述MG的实际工作速度的步骤包括从联接至所述MG的速度传感器接收信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定所述风扇的状态的步骤包括响应于接收到指示联接至所述风扇的离合器接合的信号，确定所述风扇处于打开模式，并且响应于接收到指示所述离合器脱离的信号，确定所述风扇处于关闭模式。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定所述发动机的工作速度的步骤包括从联接至所述发动机的速度传感器接收信号。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定所述MG的动力极限值的步骤包括从所述皮带驱动动力极限中减去所估计的由所述风扇汲取的动力。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定针对所述MG的动力命令的步骤包括当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，按所述动力极限值建立所述动力命令。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，将所述动力命令提供至所述MG的步骤包括将所述动力命令从混合动力控制单元传送至马达控制单元。

10.一种轻度混合动力车辆，所述轻度混合动力车辆包括：

发动机；

电动发电机MG，所述MG通过发动机皮带联接至所述发动机，所述MG能够以转矩辅助模式和能量回收模式工作，在所述转矩辅助模式下，所述MG通过所述发动机皮带向所述发动机提供动力，在所述能量回收模式下，所述MG通过所述发动机皮带从所述发动机汲取动力，从而将MG负载施加在所述发动机上；

风扇，所述风扇通过离合器联接至所述发动机皮带，所述风扇能够以关闭模式和打开模式工作，当所述离合器脱离时，所述风扇处于所述关闭模式，当所述离合器接合时，所述风扇处于所述打开模式，从而将风扇负载施加在所述发动机上；

控制器，所述控制器包括处理器和包括指令的存储器装置，所述指令在由所述处理器执行时，使所述控制器确定所述车辆是否在以皮带打滑模式工作，并且响应于确定所述车辆在以所述皮带打滑模式工作，而

确定所述风扇是在以所述关闭模式工作还是在以所述打开模式工作，

确定所述发动机的工作速度，

当所述风扇在以所述打开模式工作时，利用所述发动机的工作速度来估计所述风扇所汲取的动力，

当所述MG在以所述能量回收模式工作时，确定所述MG的动力极限值，所述动力极限值是皮带驱动动力极限与所估计的由所述风扇汲取的动力之差，所述皮带驱动动力极限表示能够由所述发动机皮带供应的动力，

通过将所述动力极限值与所述MG的动力需求进行比较来确定针对所述MG的动力命令，并且

将所述动力命令提供至所述MG，其中，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令使所述MG在处于所述能量回收模式时能够从所述发动机汲取的动力量减少。

11.根据权利要求10所述的轻度混合动力车辆，所述轻度混合动力车辆还包括：

发动机速度传感器，所述发动机速度传感器联接至所述发动机；以及

MG速度传感器，所述MG速度传感器联接至所述MG；

其中，所述控制器通过以下步骤来确定所述车辆是否在以所述皮带打滑模式工作：

从所述发动机速度传感器接收实际发动机速度，

从所述MG速度传感器接收实际MG速度，

通过将所述实际发动机速度除以所述实际MG速度来确定实际发动机皮带比，

确定表示所述实际发动机皮带比与MG皮带比之差的差值，以及

在所述差值大于阈值时，确定所述车辆处于所述皮带打滑模式。

12.根据权利要求11所述的轻度混合动力车辆，其中，所述MG皮带比是联接至所述MG的第一带轮的直径与联接至所述发动机的曲轴的第二带轮的直径之比，所述发动机皮带在所述第一带轮和所述第二带轮上延伸。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的轻度混合动力车辆，其中，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令是所述动力极限值。

14.根据权利要求10至12中任一项所述的轻度混合动力车辆，其中，所述控制器通过将所述动力命令从混合动力控制单元传送至与所述MG通信的马达控制单元来将所述动力命令提供至所述MG。

15.根据权利要求10至12中任一项所述的轻度混合动力车辆，其中，所述MG以皮带集成启动发电机架构联接至所述发动机。

16.根据权利要求10至12中任一项所述的轻度混合动力车辆，所述轻度混合动力车辆还包括联接至所述控制器的电池***，所述电池***包括多个48伏特电池组。

17.一种用于轻度混合动力车辆的混合动力控制单元，所述轻度混合动力车辆包括发动机和通过发动机皮带联接至所述发动机的电动发电机MG，所述混合动力控制单元包括：

处理器；以及

包括指令的存储器装置，所述指令在由所述处理器执行时，使所述处理器

确定联接至所述发动机皮带的风扇是否在以打开模式工作，

确定所述发动机的工作速度，

当所述风扇在以所述打开模式工作时，利用所述发动机的工作速度来估计所述风扇所汲取的动力，

当所述MG在以能量回收模式工作时，确定所述MG的动力极限值，所述动力极限值是皮带驱动动力极限与所估计的由所述风扇汲取的动力之差，所述皮带驱动动力极限表示能够由所述发动机皮带供应的动力，

通过将所述动力极限值与所述MG的动力需求进行比较来确定针对所述MG的动力命令，并且

将所述动力命令提供至所述MG，其中，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令使所述MG在所述MG处于所述能量回收模式时能够从所述发动机汲取的动力量减少。

18.根据权利要求17所述的混合动力控制单元，其中，所述指令在由所述处理器执行时，还使所述处理器通过以下步骤来确定所述车辆是否在以皮带打滑模式工作：

从发动机速度传感器接收实际发动机速度，

从MG速度传感器接收实际MG速度，

通过将所述实际发动机速度除以所述实际MG速度来确定实际发动机皮带比，

确定表示所述实际发动机皮带比与MG皮带比之差的差值，以及

在所述差值大于阈值时，确定所述车辆处于所述皮带打滑模式。

19.根据权利要求18所述的混合动力控制单元，其中，所述MG皮带比是联接至所述MG的第一带轮的直径与联接至所述发动机的曲轴的第二带轮的直径之比，所述发动机皮带在所述第一带轮和所述第二带轮上延伸。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的混合动力控制单元，其中，当所述MG的所述动力需求大于所述动力极限值时，所述动力命令是所述动力极限值。

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