CN112292519A - 具有对燃料轨道中的过压的管理的用于控制混合动力车辆的动力总成的*** - Google Patents

Abstract

一种用于控制混合动力车辆（1）的动力总成（4）的***，所述混合动力车辆包括内燃发动机（5）、电机（6）和蓄电池（9），该***执行以下步骤：•相对于设定点压力检测所述喷射轨道（13）中的过压；•将预定量的燃料喷射到所述内燃发动机（5）中，所述预定量的燃料对应于要从所述喷射轨道（13）中移除的燃料体积，以便将所述喷射轨道（13）中的压力降低到所述设定点压力；以发电机模式控制所述电机（6），以吸收通过将所述预定量的燃料喷射到所述内燃发动机（5）中而产生的扭矩。

Description

具有对燃料轨道中的过压的管理的用于控制混合动力车辆的 动力总成的***

技术领域

本发明涉及一种用于控制混合动力车辆的动力总成（groupe motopropulseur）的***，该动力总成包括内燃发动机和电机。

背景技术

这种混合动力车辆的推进或者由内燃发动机确保，或者由作为推进马达运行的电机确保，或者由这两个元件共同地确保。

这种混合动力车辆的电机通常能够以两种模式运行：马达模式和发电机模式，其中在马达模式中，电机单独地或与如上所述的内燃发动机一起传递扭矩以有助于车辆的推进；在发电机模式中，电机用于给诸如电池组的蓄电池充电。当电机在发电机模式下运行时，它从车辆的传动元件吸收扭矩（例如通过使车辆减速），并且基于该扭矩产生用于给蓄电池充电的电压。相反，当电机在马达模式下运行时，它传递扭矩，该扭矩将被传递到传动元件以推进车辆。

就内燃发动机而言，它通常配备有与加压喷射轨道相关联的喷射器。加压喷射轨道被加压到确定的压力，并且喷射器的打开导致燃料被喷射到内燃发动机中。发动机内的经喷射的燃料的燃烧允许发动机传递扭矩以有助于车辆的推进。

因此，混合动力车辆明显具有两个运行阶段：

•推进阶段，在推进阶段期间，内燃发动机和/或以马达模式运行的电机传递扭矩；

•再生阶段，在再生阶段期间，混合动力车辆被制动，并且使用由以吸收扭矩的发电机模式运行的电机产生的电流对蓄电池充电。

在某些条件下，混合动力车辆的再生阶段被证明不足以令人满意地对蓄电池充电。

某些混合动力车辆还配备有电力终端，允许混合动力车辆连接到电网。因此，蓄电池的额外充电可以在车辆停放时通过电动车辆充电点或家用电源插座进行。然而，这个额外充电阶段只能在车辆停止时发生。

发明内容

本发明的目的是通过允许更好地管理蓄电池的充电来改进现有技术的混合动力车辆。

为此，本发明涉及一种用于控制混合动力车辆的动力总成的***，该动力总成包括内燃发动机、电机和蓄电池，该***被设计成：

•使用加压喷射轨道将燃料喷射到内燃发动机中，使得内燃发动机传递有助于混合动力车辆的推进的扭矩；

•以下列模式之一控制电机：马达模式，在马达模式中，电机由蓄电池供电并传递有助于混合动力车辆的推进的扭矩；和发电机模式，在发电机模式中，电机吸收扭矩并给蓄电池充电。

根据本发明，该***执行以下步骤：

•相对于设定点压力检测喷射轨道中的过压；

•将预定量的燃料喷射到内燃发动机中，该预定量的燃料对应于要从喷射轨道中移除的燃料体积，以便将喷射轨道中的压力降低到设定点压力；

•以发电机模式控制电机，以吸收通过将预定量的燃料喷射到内燃发动机中而产生的扭矩。

本发明可以应用于任何类型的混合动力车辆，无论其电机的功率如何，并且无论其与内燃发动机的联接类型如何，只要电机能够以发电机模式运行即可。

本发明通过从车辆的推进阶段获益以有助于充电，使得可以增加蓄电池的总充电时间。除了在再生阶段期间发生的充电顺序之外，在推进阶段的某些时间段中，当内燃发动机启动并且需要降低其喷射轨道中的压力时，蓄电池也被充电。

与现有技术的混合动力车辆相比，蓄电池再充电的时间段的增加确保了蓄电池将受益于更高的平均充电水平。本发明对于以下的混合动力车辆特别有利，该混合动力车辆不具有允许蓄电池在混合动力车辆停放时充电的连接端子，或者当混合动力车辆虽然配备有这种充电端子，但是不能接入电网时，或者当混合动力车辆正在其中运行的行驶条件意味着再生阶段较少时（例如，如果它在具有非常少的减速和制动阶段的主干道上行驶）。因此，本发明在再生阶段和电网充电阶段最少的那些情况下特别有利。本发明能够有效地补充充电阶段。

此外，本发明使得可以简化内燃发动机，由此，内燃发动机就不需要用于其喷射轨道的任何减压装置。具体而言，内燃发动机通常需要这种减压装置，以便能够控制喷射轨道中存在的压力。值得注意的是，根据其转速和所需的扭矩，内燃发动机需要的喷射压力可能变化很大。例如，对于具有高喷射压力的柴油发动机，喷射压力在满负荷时可以是大约2500巴，而在轻负荷时可以是大约200至300巴，例如在低怠速时。因此，喷射轨道中的压力需要在这两个极值之间变化，并且喷射轨道中压力的降低通常由减压装置来实现，例如喷射器处的受控回漏装置或直接位于喷射轨道中的减压阀。这些装置使得有可能移除包含在压力轨道中的燃料体积的一部分，以实现必要的压力降低。本发明使得可以通过使用燃料喷射阶段实现必要的减压而省去任何减压装置，该燃料喷射阶段除了降低喷射轨道中的压力之外，还允许对蓄电池充电。消除由现有技术中的减压装置代表的机电元件导致内燃发动机成本的降低、内燃发动机的简化以及其可靠性的增加。

根据本发明的控制***可以单独或组合地包括以下附加特征：

•检测喷射轨道中过压的步骤包括将设定点压力与由感测喷射轨道中压力的压力传感器测量的压力进行比较的操作；

•将要从喷射轨道移除的所述燃料体积转换成要从喷射轨道移除的燃料质量，以确定预定量的燃料；

•该***执行以下步骤：确定电机在发电机模式下能够吸收的最大扭矩，以及确定当燃料喷射到内燃发动机中时产生等于该最大扭矩的扭矩的燃料量；

•在确定用于每次喷射操作的燃料质量的步骤之后，执行将预定量的燃料喷射到内燃发动机中的步骤，所述燃料质量由所述最大扭矩限定；

•将预定量的燃料喷射到内燃发动机中的步骤是通过将预定量的燃料转换成将在预定持续时间期间被施加的第一扭矩设定点来执行的；

•在将预定量的燃料喷射到内燃发动机中的步骤期间，喷射额外量的燃料，其对应于初始扭矩设定点；

•将所述初始扭矩设定点加到所述第一扭矩设定点上，以便获得在所述预定持续时间期间被施加的合成的扭矩设定点；

•在所述预定持续时间期间执行以发电机模式控制电机以吸收由预定量的燃料的喷射产生的扭矩的步骤。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的优选示例性实施例，其中：

–图1是混合动力车辆的示意图；

–图2是图1的车辆的内燃发动机的燃料喷射回路的示意图；

–图3示出了根据本发明的控制***的运行。

具体实施方式

图1是从上方观察的实施本发明的混合动力车辆1的示意图。该示意图显示了本发明涉及的各种元件。

混合动力车辆1包括分布在两个车轴3上的四个车轮2。在该示例中，动力总成4与车轴3中的一者相关联。该动力总成4包括内燃发动机5和电机6，它们通过传动机构7连接到相应的车轴3。

内燃发动机5和电机6（以马达模式运行）能够经由驱动车轮2旋转的传动装置7共同地或单独地推进车辆1。

内燃发动机5是配备有允许其被供应燃料的喷射装置的发动机，由此，该燃料的燃烧允许内燃发动机5供应机械能以使车轮2转动。

电机6自身则电连接到可逆充电器和逆变器装置8，可逆充电器和逆变器装置8本身电连接到蓄电池9。

蓄电池9可以是能够储存电能的任何装置。在这个示例中，它是混合动力车辆领域中常见的锂离子电池组。充电器和逆变器装置8是通常配备有功率晶体管的电子装置，并且一方面能够从由电机6提供的电流开始给蓄电池9充电，另一方面能够从由蓄电池9提供的电流开始给电机6供电。因此，电机6可以以两种模式运行：

·马达模式，在马达模式中，它由蓄电池9经由作为逆变器运作的装置8供电，从而经由传动机构7传递扭矩并有助于车辆的推进；和

•发电机模式，在发电机模式中，电机6这次由传动机构7驱动旋转，从而产生电流，并因此经由作为充电器运作的装置8对蓄电池9充电。

以混合动力车辆的常规方式，车辆1可以在至少两个阶段中运行：

•推进阶段，在推进阶段中，动力总成4向车轮2传递动力。在该阶段中，车辆1要么仅由内燃发动机5供电，要么仅由以马达模式运行的电机6供电，或者由内燃发动机5和以电机模式运行的电机6结合一起来供电。

·再生阶段，在再生阶段中，车轮2将动力传递至动力总成4（例如，在下坡行驶时或在故意减速阶段期间），该动力生成的扭矩由传动机构7单独地传递至电机6。然后，电机6以发电机模式运行，并且通过吸收扭矩来输送电流以对蓄电池9充电。

因此，混合动力车辆1消耗来自供应给内燃发动机5的燃料的能量，或者消耗累积在蓄电池9中的电能，以便经由传动机构7传递扭矩，或者另一方面，吸收由传动机构7传递的扭矩，以便给蓄电池9充电。

根据未示出的变型，充电器/逆变器装置8包括外部连接接口，该外部连接接口允许电连接到外部电网以对蓄电池9进行充电。

图2示意性地描述了内燃发动机5的喷射***，图1的混合动力车辆1装备有该内燃发动机。

在该示例中，内燃发动机5是四缸柴油发动机。喷射***10包括燃料箱11、喷射泵12、喷射轨道13、对应于发动机的四个气缸的四个喷射器14、以及发动机控制单元15。

来自燃料箱11的燃料由燃料泵16供应到喷射泵12。喷射泵12对喷射轨道13中的燃料进行加压。喷射器14与喷射轨道13流体连通，并且由发动机控制单元15控制，使得发动机控制单元15能够打开每个喷射器14，使得其在喷射轨道13中占支配地位的压力下执行按顺序的喷射。

发动机控制单元15另外连接到压力传感器17，压力传感器17测量喷射轨道13中占支配地位的压力。发动机控制单元15也连接到喷射泵12，以便对其进行控制。因此，发动机控制单元15能够测量喷射轨道13中占支配地位的压力，并通过控制喷射泵12来改变该压力。

发动机控制单元15还直接或间接地连接到电机6。

发动机控制单元15当然可以包括用于机动车辆中常规使用的已知装置的附加连接，例如与凸轮轴传感器、各种温度等的传感器的连接或与其他致动器的连接。在图2中，仅描述了理解本发明所必需的元件。

在该示例中，内燃发动机5是高喷射压力发动机，其喷射所需的压力例如在满负荷时为2500巴，在低怠速时为200至300巴的量级。因此，当发动机5上的负荷增加时，发动机控制单元15确定用于目标发动机运行点的设定点压力。然后，发动机控制单元利用压力传感器17检测到喷射轨道13中的压力需要增加，并相应地控制喷射泵12。相反地，当负载减小时，例如当驾驶员将他的脚抬离油门踏板时，发动机控制单元15确定用于喷射压力的新的设定点值，并相应地控制喷射器14，以便实现喷射轨道13中必要的压降，并且同时执行经由以发电机模式运行的电机6对蓄电池9充电的阶段。

图3详细示出了当需要降低喷射轨道13中的压力时，由发动机控制单元15执行的***的运行。

图3是示出根据本发明的用于控制动力总成4的***的运行的示意图。当需要降低喷射轨道13中的压力时，发动机控制单元15受益于由喷射器14执行的这种减压操作，以执行给蓄电池9充电的操作。

发动机控制单元还使用已知的发动机控制参数图以传统的方式控制内燃发动机5，其中对于每个发动机运行点，在喷射轨道13中存在对应的设定点压力，该设定点压力本身对应于在喷射器14处针对该发动机运行点获得的喷射压力。发动机控制单元15相应地控制喷射泵12，以符合该设定点压力。

该***从检测到需要降低喷射轨道13中的压力开始。因此，在第一步骤20期间，发动机控制单元15将用于喷射轨道13的设定点压力与由压力传感器17给出的喷射轨道13中占主导地位的实际压力的测量值进行比较。由传感器17测量的压力的接收由图3中的箭头21示意性地表示。当在该步骤20中，发动机控制单元15确定喷射轨道13中的实际压力和所述设定点压力（用于目标发动机运行点）之间的差高于阈值时，检测到需要降低喷射轨道13中的压力。在步骤20中，发动机控制单元15计算在喷射轨道13中测量的实际压力和设定点压力之间的压力差，即喷射轨道13中期望的压降的大小。

当在步骤20中检测到需要降低喷射轨道13中的压力时，***进行到步骤22，在步骤22期间，发动机控制单元15计算需要从喷射轨道13移除的燃料量，以便喷射轨道13达到设定点压力。为此，发动机控制单元15以已知的方式使用燃料的弹性模量，以便从中推导出要移除的体积，这取决于压力和温度。在步骤22中确定的体积对应于为了使喷射轨道13达到设定点压力而需要使用喷射器14喷射到内燃发动机5中的燃料体积。

然后，***转到步骤23和24，这两个步骤可以彼此独立地执行。

在步骤23中，发动机控制单元15将在步骤22中确定的待喷射的燃料体积转换成待喷射的燃料质量。为此，发动机控制单元15使用给定压力和温度下的燃料密度表。

在步骤24中，连接到电机6的发动机控制单元15从电机6接收与电机6在发电机模式下运行时能够吸收的最大扭矩相关的信息25。具体地，根据其功率，电机6以能够转换成电流的最大扭矩值为特征。在步骤24中，发动机控制单元15基于该信息25，将该最大扭矩值转换成在每次喷射操作中由喷射器14喷射的最大燃料质量的值。更具体地，在该步骤24期间，发动机控制单元15确定要喷射到内燃发动机5中的燃料量，使得内燃发动机5达到由信息25给出的最大扭矩。此外，当内燃发动机5运行时，一定数量的喷射操作发生在该发动机的气缸中，每个喷射器14进行喷射操作（其包括一个或多个喷射到相应气缸中的燃料射流）。因此，步骤24使得能够确定每个喷射器14的每次喷射操作的最大喷射量，并且使得内燃发动机5提供对应于接收到的信息25的最大扭矩。在变型中，信息25存储在发动机控制单元15的存储器中，而不是从电机6接收。

在步骤23和步骤24之后，发动机控制单元15因此可获得其需要喷射的燃料质量，以实现喷射轨道13中期望的压力降低，并且可获得其在喷射器14的每次操作中需要喷射的最大质量，使得电机6能够吸收由这些喷射操作产生的扭矩，即，使得其能够将该扭矩转换成用于给蓄电池9充电的电能。

***接下来进行到步骤25，在步骤25期间，发动机控制单元15计算每个喷射器14的每次操作中要喷射的燃料质量和所需的喷射操作次数。具体地，如果要喷射的总质量（在步骤23中确定）大于在步骤24中确定的每次喷射操作的最大燃料质量（通常是这种情况），这意味着将需要几次喷射操作来完成在步骤23中确定的燃料质量的喷射，这些喷射操作中的每一个都被限制在步骤24中确定的最大值。实际上，对于传统的内燃发动机5，通常需要执行数百次喷射操作，以实现喷射轨道13中压力的显著降低。因此，步骤25允许发动机控制单元15确定所需的喷射操作次数，以及在这些喷射操作的每一个中要喷射的燃料质量（要喷射的燃料质量由电机6的特性来限定极限）。

然后，***前进到步骤26，在该步骤26期间，发动机控制单元15将来自步骤25的这些值转换成将由内燃发动机5供应的扭矩值和在其期间需要供应该扭矩的预定持续时间（以下称为“持续时间D”）。发动机控制单元15中可用的发动机控制参数图能够有效地确定：

•被称为“排放扭矩CD”的扭矩，如果其作为设定点提供给发动机5，则该扭矩导致在步骤25中对于每次喷射操作所确定的燃料量的喷射；

•持续时间D，在该持续时间D期间，该排放扭矩CD将作为设定点提供给发动机5，以便实现在步骤25中确定的喷射操作次数。

换句话说，步骤26确定排放扭矩CD，其对应于在持续时间D期间需要作为设定点提供给发动机5的扭矩，以便达成喷射在步骤23中确定的全部燃料质量，即为了使该燃料轨道达到设定点压力而需要从燃料轨道13中移除的全部燃料质量。

在下一个步骤27中，发动机控制单元15通过将在步骤26中确定的扭矩和用于当前发动机运行点的作为设定点提供给发动机5的扭矩（以下称为“初始扭矩CI”）相加来确定作为合成的扭矩（以下称为“合成扭矩”）。具体而言，内燃发动机5当前正在运行，并且在所述步骤的实施过程中且独立于这些步骤地，例如通过驾驶员的动作，可能对内燃发动机5要求扭矩CI。在这种情况下，内燃发动机5需要提供用于混合动力车辆1的推进所被要求的扭矩CI，并且根据本发明，还需要提供降低喷射轨道13中的压力所需的扭矩，后者在持续时间D期间被提供。在步骤27期间，发动机控制单元15因此继续将这两个扭矩值相加，并因此确定由内燃发动机5在持续时间D期间需要提供的总扭矩。在持续时间D之后，用于发动机5的扭矩设定点将恢复到其初始值CI（对应于当前发动机运行点），而不受喷射轨道13中压力降低的问题的影响。

在步骤28中，发动机控制单元15将在步骤27中确定的合成扭矩CR作为新的设定点扭矩提供给发动机5。更具体地，在步骤28中，发动机控制单元15将以传统方式将其控制参数图应用于内燃发动机5，但是现在要求的是合成扭矩CR（而不是初始扭矩CI）作为扭矩设定点，并且将在持续时间D期间这样做。因此，内燃发动机5将由发动机控制单元15控制（喷射量、喷射时间、发动机的总体管理），使得其在持续时间D期间提供合成扭矩CR，该合成扭矩CR是允许实现车辆的所需推进的初始扭矩CI和允许实现喷射轨道13中的压力的期望降低的排放扭矩CD的总和。

注意，作为设定点提供给发动机5的的扭矩CI可以为零，例如在驾驶员将脚抬离油门的减速阶段中。然后，合成扭矩CR将等于排放扭矩CD，并且将在持续时间D期间作为设定点提供给发动机5，用于发动机5的扭矩设定点在持续时间D结束时恢复为零。

与步骤28同时，在步骤29期间，发动机控制单元15发出指定给电机6的负扭矩请求，该负扭矩在绝对值方面对应于合成扭矩CR。步骤29包括，发动机控制单元15控制发电机模式下的电机6，向电机6提供合成扭矩的值作为待吸收扭矩的设定点，并且在持续时间D期间这样做。

步骤28和29在持续时间D期间持续进行。在该持续时间D期间，排放扭矩CD由内燃发动机5产生（在可能有的初始扭矩CI之外），并且同时被以发电机模式运行的电机6吸收。就混合动力车辆1的驾驶员而言，排放扭矩CD在其产生的同时被吸收，因此这是难以察觉的，并且不会影响混合动力车辆1的推进。

步骤29中的负扭矩请求导致电机6供应电流，该电流被用作充电器的装置8用来给蓄电池9再充电。

因此，喷射轨道13中压力的降低是在持续时间D期间实现的，这是由于在该持续时间D期间允许蓄电池9充电的操作，这是在内燃发动机5中实现的，该内燃发动机5不具有任何其他专用于实现喷射轨道13中压力降低的***。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以实现***的其他变型实施例。例如，该***可以由混合动力车辆1实现，该混合动力车辆1包括装备有喷射轨道燃料喷射装置的任何类型的内燃发动机5，例如以诸如汽油、柴油、液化石油气、天然气的任何燃料或任何其他燃料运行的直接或间接喷射发动机。

就混合动力车辆1的电机6而言，该电机可以是适于吸收由内燃发动机5产生的扭矩以便将其转换成电能的任何类型。它可以是分别具有低、中或高功率的电机（分别对应于“微型混合动力”、“轻度混合动力”或“全混合动力”车辆），并且可以通过任何已知的方式连接到内燃发动机5，例如通过直接机械连接或通过皮带。

本示例的蓄电池9是锂离子电池组，但是根据本发明的***当然适用于可以由电机6充电的所有类型的蓄电池，例如铅蓄电池或电容器。

Claims (9)

1.一种用于控制混合动力车辆（1）的动力总成（4）的***，所述混合动力车辆（1）包括内燃发动机（5）、电机（6）和蓄电池（9），该***被设计成：

•使用加压的喷射轨道（13）将燃料喷射到所述内燃发动机（5）中，使得所述内燃发动机（5）传递有助于所述混合动力车辆（1）的推进的扭矩；

•以下列模式之一控制所述电机（6）：马达模式，在马达模式中，所述电机（6）由所述蓄电池（9）供电并传递有助于所述混合动力车辆（1）的推进的扭矩；和发电机模式，在发电机模式中，所述电机（6）吸收扭矩并给所述蓄电池（9）充电；

•所述***的特征在于，其执行以下步骤：

•相对于设定点压力检测所述喷射轨道（13）中的过压；

•将预定量的燃料喷射到所述内燃发动机（5）中，所述预定量的燃料对应于要从所述喷射轨道（13）中移除的燃料体积，以便将所述喷射轨道（13）中的压力降低到所述设定点压力；

•以发电机模式控制所述电机（6），以吸收通过将所述预定量的燃料喷射到所述内燃发动机（5）中而产生的扭矩。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，检测所述喷射轨道（13）中的过压的步骤包括将所述设定点压力与由感测所述喷射轨道（13）中的压力的压力传感器（17）测量的压力进行比较的操作。

3.根据前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，将要从所述喷射轨道（13）移除的所述燃料体积转换成要从所述喷射轨道（13）移除的燃料质量，以确定所述预定量的燃料。

4.根据前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，其执行确定所述电机（6）在发电机模式下能够吸收的最大扭矩的步骤，以及确定当被喷射到所述内燃发动机（5）中时产生等于该最大扭矩的扭矩的燃料量的步骤。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，将预定量的燃料喷射到所述内燃发动机（5）中的步骤是在确定用于每次喷射操作的燃料质量的步骤之后执行的，所述燃料质量由所述最大扭矩限定。

6.根据前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，将预定量的燃料喷射到内燃发动机（5）中的步骤是通过将所述预定量的燃料转换成将在预定持续时间期间被施加的第一扭矩设定点来执行的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，在将预定量的燃料喷射到内燃发动机（5）中的步骤期间，喷射对应于初始扭矩设定点的额外量的燃料。

8.根据权利要求7所述的***，当其从属于权利要求6时，其特征在于，所述初始扭矩设定点被添加到所述第一扭矩设定点，以便获得在所述预定持续时间期间被施加的合成的扭矩设定点。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的***，其特征在于，在所述预定持续时间期间执行以发电机模式控制所述电机（6）以吸收由所述预定量的燃料的喷射产生的扭矩的步骤。

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