專利名稱：用于在車輛中優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及在車輛上的電功率流控制，并且更具體地，涉及用于在具有自 動(dòng)停機(jī)/自動(dòng)起動(dòng)功能的車輛中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度進(jìn)行優(yōu)化的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
某些車輛設(shè)計(jì)(包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV))能夠選擇性地利用不同的能量源 來優(yōu)化燃料效率。對(duì)于推進(jìn)而言，具有完全混合動(dòng)力系的HEV能夠利用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或者高 壓(HV)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)。也就是說，典型的完全HEV能夠被電動(dòng)推進(jìn)，這通常發(fā)生在 緊接著起動(dòng)HEV后，或者在處于相對(duì)較低的車速時(shí)。一個(gè)或多個(gè)HV電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)單元 (MGU)可以按照需要交替地從ESS中吸取功率或者將功率輸送到ESS。在發(fā)動(dòng)時(shí)或者在閾 值速度之上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠使用MGU或者更小的輔助起動(dòng)電動(dòng)機(jī)來重新起動(dòng)，然后與變速 器接合以便給驅(qū)動(dòng)輪組提供所需的車輛推進(jìn)扭矩。與完全混合動(dòng)力系相反，輕度混合動(dòng)力系通常缺乏僅僅通過電氣裝置來推進(jìn)車輛 的能力，但盡管如此，其仍然保留了完全混合動(dòng)力系的某些關(guān)鍵設(shè)計(jì)特征，例如，使用MGU 給ESS再充電的再生制動(dòng)能力，以及在空轉(zhuǎn)時(shí)選擇性關(guān)?；蜿P(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。相對(duì)于常 規(guī)的車輛設(shè)計(jì)，HEV在車輛處于停止和/或在穩(wěn)定的低速駕駛模式中操作時(shí)選擇性關(guān)停和 重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的能力提供了節(jié)約燃料的好處。然而，自動(dòng)停機(jī)的執(zhí)行可能不是在所有情 況下都有效，因此，在某些操作情況下，HEV的發(fā)動(dòng)機(jī)在空轉(zhuǎn)時(shí)可依然保持提供燃料和運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供了一種用于在具有如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)/停機(jī)功能的車輛中對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)空轉(zhuǎn)速度進(jìn)行優(yōu)化的方法。這種車輛可以被配置為混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)，并且可以包 括高壓(HV)電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)，其適于在自動(dòng)停機(jī)事件之后輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)。 該方法可以采用算法的形式被實(shí)施，并且可以經(jīng)由車載控制器被自動(dòng)執(zhí)行，以便在沒有命 令自動(dòng)停機(jī)事件時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度進(jìn)行優(yōu)化。算法的執(zhí)行命令了發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度，從而使得MGU以這樣的速度進(jìn)行操作，即該 速度足以滿足車載的車輛電氣需求，并且同時(shí)仍對(duì)用于熱效率和電效率、聲振粗糙度(NVH) 要求、以及發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的速度需求進(jìn)行了優(yōu)化。該算法利用了低的空轉(zhuǎn)速度和MGU 的操作點(diǎn)以優(yōu)化與MGU上的電負(fù)載相關(guān)的燃料使用。該算法根據(jù)對(duì)MGU空轉(zhuǎn)負(fù)載需求的預(yù)期而提供了到空轉(zhuǎn)速度控制設(shè)定點(diǎn)的前饋 機(jī)制，而不是通過以典型交流發(fā)電機(jī)類型的速度控制裝置的方式對(duì)負(fù)載引起的發(fā)動(dòng)機(jī)速度 波動(dòng)進(jìn)行反應(yīng)。M⑶溫度被監(jiān)測(cè)，并且如果溫度降額(de-rating)導(dǎo)致M⑶不能滿足空轉(zhuǎn)負(fù) 載要求，那么對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行調(diào)整。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)速度的目標(biāo)為，基于MGU電效率獲得優(yōu) 化的系統(tǒng)操作。具體地，提供了用于在具有發(fā)動(dòng)機(jī)、MGU和ESS的車輛中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度進(jìn)行優(yōu) 化的方法。該方法包括確定(例如，通過檢測(cè)或參照被記錄的或另外可用的數(shù)據(jù))一組車輛電氣值，包括M⑶上的電負(fù)載中的至少一個(gè)，例如，輔助功率模塊(APM)或其它HV或 輔助電氣裝置、MGU的扭矩能力或最大扭矩、MGU的溫度、MGU的效率、以及ESS的充電狀態(tài) (SOC)；然后使用該組車輛電氣值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值。該方法還包括使用控制器來作 為該組發(fā)動(dòng)機(jī)電氣值函數(shù)命令發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。該方法還可以包括基于MGU的相應(yīng)溫度、 MGU的操作效率以及電負(fù)載來計(jì)算該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中的對(duì)應(yīng)值，然后從該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度 值中選擇最大的速度值。本文中還提供了包括發(fā)動(dòng)機(jī)、MGU和控制器的車輛。控制器包括算法，以便執(zhí)行上 述方法，其中算法由控制器自動(dòng)執(zhí)行，以便優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合了附圖的對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā) 明的最佳模式所進(jìn)行的詳細(xì)描述中將變得明顯。本發(fā)明還提供了以下方案1. 一種用于優(yōu)化車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的方法，所述車輛具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)發(fā) 電機(jī)單元(MGU)，以及能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)，所述方法包括確定一組車輛電氣值，其包括以下的至少一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的 電負(fù)載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述 電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESQ的充電狀態(tài)(SOC)；使用該組車輛操作值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值；以及使用控制器來作為該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的函數(shù)而命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。2.如方案1所述的方法，其中，該組車輛電氣值包括以下的每一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電 機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元 (MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)的充電狀 態(tài)(SOC)。3.如方案1所述的方法，進(jìn)一步包括基于相應(yīng)的所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的操 作效率、以及所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載來分別計(jì)算該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中的對(duì) 應(yīng)值；以及從該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中選擇最大速度值。4.如方案1所述的方法，其中，使用控制器來命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度包括使用 所述控制器自動(dòng)訪問查找表以選擇乘數(shù)，然后將所述乘數(shù)應(yīng)用到該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的對(duì)應(yīng)值。5.如方案1所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度，使 用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度來計(jì)算最大扭矩曲線，以及選擇計(jì)算的最大扭矩曲線 和校準(zhǔn)的最大扭矩曲線中的最大值。6.如方案1所述的方法，進(jìn)一步包括使用控制器將所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)和輔助功率模塊(APM)中每一個(gè)的計(jì)算 的功率輸出建模為二階多項(xiàng)式，由此計(jì)算所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的電功率需求。7.如方案6所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述計(jì)算的功率輸出來對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行插值；以及將所述電動(dòng)機(jī)速度轉(zhuǎn)換成所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。
8. 一種用于優(yōu)化車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的方法，所述車輛具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)發(fā) 電機(jī)單元(MGU)，以及能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)，所述方法包括確定一組車輛電氣值，其包括所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載、所述電動(dòng) 發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元 (MGU)的充電效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)的充電狀態(tài)(SOC)；使用該組車輛電氣值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值；以及使用控制器來將所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度設(shè)定為由所述控制器從該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值 中選擇的最大速度值。9.如方案8所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的操作效率、 以及所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載中相應(yīng)的一個(gè)來分別計(jì)算對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度 值；從所述對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度中選擇最大速度值；以及作為所述最大速度值的函數(shù)來命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。10.如方案8所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度；使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度來計(jì)算用于所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的 最大扭矩曲線；將所述最大扭矩曲線與校準(zhǔn)的最大扭矩曲線進(jìn)行比較以確定最大扭矩值；以及使用所述最大扭矩值來計(jì)算該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值。11.如方案8所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述控制器將所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)和連接到所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元 (MGU)的輔助功率模塊(APM)的計(jì)算的功率輸出建模為二階多項(xiàng)式，由此計(jì)算所述電動(dòng)發(fā) 電機(jī)單元(MGU)的電功率輸出需求。12.如方案8所述的方法，其中，計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值包括使用校準(zhǔn)的輪徑比以 將電動(dòng)機(jī)速度值轉(zhuǎn)換為發(fā)動(dòng)機(jī)速度值。13. —種車輛，包括發(fā)動(dòng)機(jī)；能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)；電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)；以及具有適于優(yōu)化所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)速度的算法的控制器；其中，所述算法適于確定一組車輛電氣值，其包括以下的至少一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的 電負(fù)載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述 電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESQ的充電狀態(tài)(SOC)；使用該組車輛電氣值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值；以及使用所述控制器來作為該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的函數(shù)而命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。14.如方案13所述的車輛，其中，該組車輛電氣值包括以下的每一個(gè)所述電動(dòng)發(fā) 電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元6(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESQ的充電狀 態(tài)(SOC)。15.如方案13所述的車輛，其中，所述算法適于基于相應(yīng)的所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的操 作效率、以及所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載來分別計(jì)算該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中的對(duì) 應(yīng)值；以及從該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中選擇最大速度值。16.如方案13所述的車輛，其中，所述控制器命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度是通過使 用所述控制器自動(dòng)訪問查找表以選擇乘數(shù)，然后將所述乘數(shù)應(yīng)用到該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的對(duì)應(yīng)值。17.如方案13所述的車輛，其中，所述控制器適于測(cè)量所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU) 的速度，使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度來計(jì)算最大扭矩曲線，以及選擇計(jì)算的最 大扭矩曲線和校準(zhǔn)的最大扭矩曲線中的最大值。18.如方案13所述的車輛，其中，所述控制器適于將所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)和 輔助功率模塊(APM)中每一個(gè)的計(jì)算的功率輸出建模為二階多項(xiàng)式，由此計(jì)算所述電動(dòng)發(fā) 電機(jī)單元(MGU)的電功率需求，用于使用所述計(jì)算的功率輸出來對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行插值， 以及將所述電動(dòng)機(jī)速度轉(zhuǎn)換為所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。


圖1是具有帶發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度優(yōu)化算法的控制器的車輛的示意圖；圖2是描述了可以與圖1所示車輛一起使用的算法的流程圖；以及圖3是用于圖1所示車輛的一組扭矩曲線。
具體實(shí)施例方式參見附圖，在全部的若干附圖中相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于相同或相似的部件。圖1 示出了具有發(fā)動(dòng)機(jī)(E) 12的車輛10，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)帶有如上所述的自動(dòng)停機(jī)/自動(dòng)起動(dòng)功 能?？梢员慌渲贸扇缢镜幕旌蟿?dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)的車輛10包括控制器(C)37，其適于 在車輛空轉(zhuǎn)期間或者當(dāng)車輛在閾值速度之下操作時(shí)執(zhí)行自動(dòng)停機(jī)事件，并且當(dāng)再次需要發(fā) 動(dòng)機(jī)推進(jìn)時(shí)執(zhí)行自動(dòng)起動(dòng)事件?？刂破?7還適于確定預(yù)定操作條件的存在，以及用于在這 些條件下防止或延遲自動(dòng)停機(jī)事件的執(zhí)行。當(dāng)自動(dòng)停機(jī)以這樣的方式被防止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)12 以如下所述通過控制器37確定的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度(NE,idJ空轉(zhuǎn)。控制器37被用算法100編程，或者能夠訪問算法100，算法100的執(zhí)行提供了對(duì)車 輛10的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度進(jìn)行優(yōu)化的方法，其中將在下面參照?qǐng)D2對(duì)該算法進(jìn)行詳細(xì)說明。 車輛10包括具有可檢測(cè)的踏板位置(箭頭Px)的加速器踏板15，其中踏板位置被傳輸?shù)娇?制器37和/或由控制器37讀取，從而作為用來確定何時(shí)啟動(dòng)、釋放、或防止自動(dòng)停機(jī)/起 動(dòng)事件的可用輸入信號(hào)?？刂破?7包括(或者可以訪問)一組被校準(zhǔn)的查找表60、70和 80，如下參照?qǐng)D2所描述的那樣。發(fā)動(dòng)機(jī)12包括曲軸(未示出)和輸出構(gòu)件20。車輛10的變速器(T) 14具有輸入 構(gòu)件22和輸出構(gòu)件24。發(fā)動(dòng)機(jī)12的輸出構(gòu)件20可以經(jīng)由扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或離合器裝置18選擇性地連接到輸入構(gòu)件22。變速器14可以配置成電動(dòng)可變變速器(EVT)或能夠經(jīng)由輸 出構(gòu)件M將推進(jìn)扭矩傳輸?shù)揭唤M負(fù)重輪16的任意其它合適的變速器。變速器14的輸出 構(gòu)件M以輸出速度(N0)旋轉(zhuǎn)，該輸出速度響應(yīng)于經(jīng)由踏板15并通過控制器37最終確定 的速度需求。車輛10可以包括高壓(HV)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)單元(MGU) 26，例如大約60V至大約 300V或更高的多相電機(jī)，這取決于所需的設(shè)計(jì)。MGU沈可以經(jīng)由HV直流(DC)總線四、電 壓變換器或功率變換器模塊(PM) 27、以及HV交流(AC)總線29A電連接到HV電池或能量?jī)?chǔ) 存系統(tǒng)(ESS) 25。當(dāng)MGU作為發(fā)電機(jī)操作時(shí)，可以使用MG似6來選擇性地對(duì)ESS 25進(jìn)行再 充電，例如，通過在再生制動(dòng)事件期間捕獲能量。在車輛10的正常操作期間，MGU 26可以被用來選擇性使發(fā)動(dòng)機(jī)12的帶23旋轉(zhuǎn) (或者使其另外的合適部分旋轉(zhuǎn))，由此在如上所述的自動(dòng)起動(dòng)事件期間轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄以開動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)。車輛10還可以包括輔助功率模塊(APM) 28，例如，DC-DC功率變換器，其經(jīng)由DC總 線四電連接到ESS 25。APM觀還可以經(jīng)由低壓(LV)總線19電連接到輔助電池41，例如， 12V DC電池，并且適于為車輛10上的一種或多種輔助系統(tǒng)45供能。仍然參照?qǐng)D1控制器37可以被配置成單一的控制裝置或者分布式控制裝置，其經(jīng) 由控制通道51 (如虛線所示出的那樣)電連接至發(fā)動(dòng)機(jī)12、MGU 26、ESS 25、APM 28、PIM 27、以及輔助電池41中的每一個(gè)，或者以另外的方式放置成與發(fā)動(dòng)機(jī)12、MGU 26、ESS 25、 APM 28.PIM 27、以及輔助電池41中的每一個(gè)電連通?？刂仆ǖ?1可以包括任何所需的傳 導(dǎo)體，例如，適于發(fā)送和接收用于車輛10上的正確的功率流控制和協(xié)調(diào)所必需電控制信號(hào) 的硬接線或無線的控制聯(lián)接(一個(gè)或多個(gè))或路徑(一個(gè)或多個(gè))?？刂破?7可以包括這 樣的控制模塊和能力，它們對(duì)于以期望方式執(zhí)行車輛10上全部所需功率流控制功能可能 是必需的?？刂破?7可以被配置成數(shù)字計(jì)算機(jī)，其具有微處理器或中央處理單元、只讀存儲(chǔ) 器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、高速時(shí)鐘、模數(shù)轉(zhuǎn) 換(A/D)電路以及數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)電路、輸入/輸出電路和裝置(I/O)、以及合適的信號(hào)調(diào) 節(jié)及緩沖電路。駐存在控制器37中或可由其訪問的任何算法(包括下面將參照?qǐng)D2描述 的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度優(yōu)化算法100)都可以被存儲(chǔ)在ROM中，并且可以被該控制器自動(dòng)執(zhí)行以 提供相應(yīng)的功能。如本文中所述，術(shù)語“自動(dòng)停機(jī)”是指只要HEV處于空轉(zhuǎn)或處于停止時(shí)(例如，在交 叉路口處以及在低速交通狀況中進(jìn)行等待時(shí)，或者當(dāng)通過駐存在控制器37中的控制邏輯 另外確定時(shí))，車輛10選擇性關(guān)停或關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)12的能力。以這種方式，車輛10能夠最小 化空轉(zhuǎn)的燃料消耗。在自動(dòng)停機(jī)事件后，MGU沈可以被用來快速地重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)12，其 中該過程在本文被稱作自動(dòng)起動(dòng)事件。然而，在某些操作條件下，控制器37可能會(huì)無視或 暫時(shí)防止自動(dòng)停機(jī)/自動(dòng)起動(dòng)循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)12在這樣的條件下以發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度(NE,idJ 空轉(zhuǎn)?？刂破?7執(zhí)行算法100，以便在空轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度(NE,idle)。 也就是說，控制器37使發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度變化，從而使得MGU 26以足以滿足全部車載的車輛 電氣負(fù)載需求且同時(shí)仍然優(yōu)化了熱效率和電效率、聲振粗糙度(NVH)以及空轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的電 動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行操作。8
參照?qǐng)D2，算法100的執(zhí)行作為電負(fù)載、溫度、和其它約束的函數(shù)來自動(dòng)計(jì)算最小 期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度(NE,min)。例如，最小發(fā)動(dòng)機(jī)速度可以根據(jù)一個(gè)實(shí)施例被作為APM負(fù)載、ESS 電量、MGU溫度、MGU效率曲線、和/或NVH約束的函數(shù)來進(jìn)行計(jì)算。在典型的交流發(fā)電機(jī)類 型的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度控制系統(tǒng)中，節(jié)氣門水平和火花可以被控制以維持期望的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn) 速度。然而，如果電負(fù)載較高或者迅速變化，那么常規(guī)的節(jié)氣門水平和火花控制可能不足以 保持穩(wěn)定/恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。因此，為了維持恒定的功率，來自MGU的扭矩必需隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度的減小而增加。 常規(guī)的控制系統(tǒng)在當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度迅速減小的瞬變條件期間可能難以維持發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。 因此，算法100的執(zhí)行監(jiān)測(cè)MGU的電負(fù)載(例如，APM 28的負(fù)載和圖1的ESS 25的充電需 求)，并且在進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)之前請(qǐng)求合適的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度(NE, idle)。算法100開始于步驟102，在步驟102中測(cè)量并驗(yàn)證一組條件(X)，以便使能發(fā)動(dòng) 機(jī)空轉(zhuǎn)速度優(yōu)化邏輯。例如，條件(X)可以包括ESS 25的充電狀態(tài)(SOC)、當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速 度、MGU沈的扭矩能力或最大扭矩、APM觀的電負(fù)載，等等。一旦被測(cè)量并且被暫時(shí)記錄在 存儲(chǔ)器中，則算法100行進(jìn)到步驟104。在步驟104處，算法100將從步驟102中測(cè)得的值與對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行比較。基于 該比較的結(jié)果，如果測(cè)得的值超過它們對(duì)應(yīng)的閾值，那么該算法行進(jìn)到步驟106，或者如果 測(cè)得的值沒有超過它們對(duì)應(yīng)的閾值，那么該算法退出。在步驟106處，計(jì)算修正后的扭矩能力曲線。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D3，步驟106可以包括 沿著箭頭A的方向?qū)χ坝?jì)算或校準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)優(yōu)化能力曲線討進(jìn)行計(jì)算、調(diào)整或修改。可 以基于電動(dòng)機(jī)優(yōu)化能力曲線54、當(dāng)前電動(dòng)機(jī)速度(即，測(cè)得的MGU沈的轉(zhuǎn)速)、以及電動(dòng)機(jī) 最大扭矩(點(diǎn)56)來計(jì)算修正的扭矩能力曲線52。點(diǎn)56表示了 MGU 26在當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速度 時(shí)的電動(dòng)機(jī)最大扭矩，其中如果MGU 26的降額由于熱原因或被校準(zhǔn)的儲(chǔ)備值而激活，那么 點(diǎn)56的值從該水平減小。也就是說，如果曲線52沒有提供用于當(dāng)前操作條件的至少容許 的最小扭矩量，那么曲線52和點(diǎn)56可以被設(shè)置成等于被校準(zhǔn)的最小值。算法100然后行 進(jìn)到步驟108。再次參考圖3，在步驟108處，算法100計(jì)算來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率需求。步驟108 可能需要使用被校準(zhǔn)的“環(huán)狀空間(donut space)”系數(shù)，并且圖3的修正的扭矩能力曲線 52使用公式ρ = (A1*TMGU+A2)2+Ca如本文中所用，術(shù)語“環(huán)狀空間系數(shù)”是指在優(yōu)化算法100中所用的系統(tǒng)約束，其 中來自圖1中的MGU觀的功率被建模為二階多項(xiàng)等式，其中電動(dòng)機(jī)扭矩(Tra) 被用作獨(dú)立變量。模型系數(shù)A1、A2以及Ca是電動(dòng)機(jī)速度(Nmgu)的函數(shù)，其被關(guān)于各種電動(dòng) 機(jī)速度而表格化，并且被儲(chǔ)存在易于由控制器37訪問的查找表或其它位置或格式中。算法 100然后將計(jì)算的值儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，并行進(jìn)到步驟110。在步驟110處，算法100比較來自步驟108的計(jì)算的功率(ρ)和用于每個(gè)電動(dòng)機(jī) 速度的APM電負(fù)載，然后基于功率(ρ)對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行插值。插值的電動(dòng)機(jī)速度然后被 記錄在存儲(chǔ)器中，然后算法100行進(jìn)到步驟112。在步驟112處，電動(dòng)機(jī)速度被轉(zhuǎn)換成發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度(^idJ，例如，使用被校準(zhǔn)的 或記錄的輪徑比(pulley ratio)。然后，算法100行進(jìn)到步驟114。9
在步驟114處，基于一組條件⑴對(duì)來自步驟112的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度(NE,idJ的值 進(jìn)行修改。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，存在至少三種確保發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度增加的可能性條件(Y) (a) APM電負(fù)載和圖1中的ESS 25的充電狀態(tài)(SOC) ； (b)MGU 26的溫度；以及(c)MGU 26 的效率。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一查找表60可以被構(gòu)成并儲(chǔ)存在控制器37的存儲(chǔ)器中，由電 動(dòng)機(jī)溫度和對(duì)應(yīng)的乘數(shù)索引，其中將選定的乘數(shù)施用到在步驟112處計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速 度值(NE,idle)。第二查找表70可以設(shè)置成由APM觀的電負(fù)載和/或ESS 25的SOC以及對(duì) 應(yīng)的乘數(shù)索引，其中將選定的乘數(shù)施用到在步驟112處計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度值(Ne, idle)。 電動(dòng)機(jī)效率可以被計(jì)算，并且被用作第三查找表80的索引。如這里所用，電動(dòng)機(jī)效率是指 MGU沈的電輸入功率/機(jī)械輸出功率的計(jì)算值。在步驟114處的修改可以使用上述計(jì)算速度中的任意或全部。在一個(gè)實(shí)施例中， 算法100可以在使用查找表60、70和80確定的三個(gè)速度中選擇最大值。依照需要，所選的 最大值可以是等級(jí)或量級(jí)受限的，例如使用被校準(zhǔn)的閾值。在不背離本發(fā)明設(shè)想的范圍的 情況下，其它實(shí)施例也是可能的，例如，三個(gè)速度的標(biāo)準(zhǔn)平均或加權(quán)平均，等等。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，算法100的執(zhí)行可以相對(duì)于MGU負(fù)載來優(yōu)化 空轉(zhuǎn)燃料消耗，同時(shí)通過在進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)之前提前使用高M(jìn)GU負(fù)載和請(qǐng)求空轉(zhuǎn)增壓來增強(qiáng) 空轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。算法100還可以補(bǔ)償和減少M(fèi)GU的過熱，確保MGU在空轉(zhuǎn)時(shí)的操作點(diǎn)足以 在所有條件下都滿足車輛負(fù)載需求?？辙D(zhuǎn)振動(dòng)可以通過將命令的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度優(yōu)化成匹 配MGU需求來減少。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，但是熟悉本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的 技術(shù)人員在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)將會(huì)認(rèn)識(shí)到用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代性設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于優(yōu)化車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的方法，所述車輛具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī) 單元(MGU)，以及能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)，所述方法包括確定一組車輛電氣值，其包括以下的至少一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù) 載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng) 發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)的充電狀態(tài)(SOC)； 使用該組車輛操作值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值；以及 使用控制器來作為該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的函數(shù)而命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該組車輛電氣值包括以下的每一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電 機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元 (MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESQ的充電狀 態(tài)(SOC)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于相應(yīng)的所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的操作 效率、以及所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載來分別計(jì)算該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中的對(duì)應(yīng) 值；以及從該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中選擇最大速度值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度，使 用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度來計(jì)算最大扭矩曲線，以及選擇計(jì)算的最大扭矩曲線 和校準(zhǔn)的最大扭矩曲線中的最大值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用控制器將所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)和輔助功率模塊(APM)中每一個(gè)的計(jì)算的功 率輸出建模為二階多項(xiàng)式，由此計(jì)算所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的電功率需求。
6.一種車輛，包括 發(fā)動(dòng)機(jī)；能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)； 電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)；以及具有適于優(yōu)化所述發(fā)動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)速度的算法的控制器； 其中，所述算法適于確定一組車輛電氣值，其包括以下的至少一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù) 載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng) 發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)的充電狀態(tài)(SOC)； 使用該組車輛電氣值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值；以及 使用所述控制器來作為該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的函數(shù)而命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中，該組車輛電氣值包括以下的每一個(gè)所述電動(dòng)發(fā)電 機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的最大扭矩、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元 (MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的效率、以及所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESQ的充電狀 態(tài)(SOC)。
8.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中，所述算法適于基于相應(yīng)的所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的溫度、所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的操作效率、以及所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)上的電負(fù)載來分別計(jì)算該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中的對(duì)應(yīng) 值；以及從該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值中選擇最大速度值。
9.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中，所述控制器適于測(cè)量所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的 速度，使用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)的速度來計(jì)算最大扭矩曲線，以及選擇計(jì)算的最大 扭矩曲線和校準(zhǔn)的最大扭矩曲線中的最大值。
10.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中，所述控制器適于將所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)和 輔助功率模塊(APM)中每一個(gè)的計(jì)算的功率輸出建模為二階多項(xiàng)式，由此計(jì)算所述電動(dòng)發(fā) 電機(jī)單元(MGU)的電功率需求，用于使用所述計(jì)算的功率輸出來對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行插值， 以及將所述電動(dòng)機(jī)速度轉(zhuǎn)換為所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在車輛中優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的方法及設(shè)備。具體地，提供了一種用于優(yōu)化車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的方法，所述車輛具有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元(MGU)，以及能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(ESS)，所述方法包括確定車輛操作值，其包括附件的電負(fù)載、MGU的最大扭矩、MGU的溫度、MGU的效率、以及ESS的充電狀態(tài)(SOC)中的至少一個(gè)。所述方法還包括使用該組車輛操作值來計(jì)算一組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值；以及使用控制器來作為該組發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的函數(shù)而命令所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度。一種車輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)、ESS、MGU以及具有適于如上所述那樣優(yōu)化所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度的算法的控制器。
文檔編號(hào)F02D29/02GK102042099SQ20101051098
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者B·P·巴塔賴, D·陳, J·L·拉蒂, K·P·帕特爾, N·金, W·L·阿爾德里奇三世 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司