专利名称：用于估计混合动力车辆主动力源功率能力的方法
技术领域：
本发明大体涉及用于估计混合动力车辆主动力源功率能力的方法。
背景技术：
混合电动车通常包括例如发动机的主动力源和例如电动机/发电机的辅助动力源，这两个动力源用于单独或联合驱动车辆。当驾驶车辆的人员踩下加速踏板时，控制模块建立驾驶员功率命令。例如，在选择适当响应驾驶员功率命令时，有关主动力源功率能力的信息非常有价值。
发明内容
本发明提供一种用于估计例如发动机的主动力源功率能力的方法。该方法包括基于来自混合动力车辆主动力源的传送估计计算第一指示符。通过计算扭矩命令值和响应于扭矩命令据报告输送的扭矩量之间的差值而获得第二指示符。基于若干系统动态方程计算第三指示符。接着组合第一、第二和第三指示符，以获得对主动力源功率能力的估计。
该方法还包括相对于最大系统功率能力标准化第一、第二和第三指示符。
该方法还包括相对于最大发动机功率能力标准化第一、第二和第三指示符。
计算第二指示符还包括监视主动力源的燃料消耗量，以获得对输送扭矩的估计。
根据下面结合附图对实施本发明的最佳方式的详细描述，本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势将变得显而易见。
图1是根据本发明的车辆的示意图。
图2是阐述根据本发明的方法的流程图。
具体实施例方式参考附图，其中相同的部件用相同的附图标记表示，图1显示根据本发明的车辆10的示意图。车辆10包括主动力源例如发动机12，其可操作地连接传动系14。传动系14包括辅助动力源例如电动机/发电机16，电动机/发电机可操作地连接能量存储系统例如电池18。电动机/发电机16可从电池18提取能量，以便为车辆10提供动力，或者产生能量且将能量传输到电池18以便存储。传动系14连接车辆10的车轮20。加速踏板22可操作地连接控制模块24，控制模块控制发动机12和电动机/发电机16的输出以便为车辆10提供动力。根据优选实施例，车辆10是商用公共汽车，发动机12是柴油发动机，但是本发明也可应用于其它车辆类型和发动机结构。
参考图2，显示了根据本发明的方法40(本文也称为算法40)。更准确地说，图2显示了控制装置例如控制模块24(如图1所示)执行的步骤的方框图。
正如下文详细描述的，算法40优选计算3个指示符I1、I2和I3，每个指示符提供对发动机功率能力的指示或估计。此后，算法40组合指示符I1、I2和I3以便产生综合指示符Ic。根据优选实施例，第一指示符I1基于发动机传送数据，且在步骤46处获得；第二指示符I2基于扭矩请求误差，且在步骤50处计算；第三指示符I3基于若干系统动态方程，且在步骤54处计算。
在步骤42处，算法40判断发动机12(如图1所示)是否能传送发动机扭矩能力估计。传送扭矩能力估计的发动机包括例如使用SAE J1939数据通信协议的发动机。这些估计优选采用在每个若干不同的参考发动机速度值下发动机扭矩能力估计的形式。因为传送数据是给定发动机速度下的扭矩值，所以可根据方程式计算功率功率＝(扭矩×发动机速度)/K，其中K是换算常数(对英制单位为5,252)。如果在步骤42处发动机12不能传送发动机扭矩能力估计或者传送值令人难以相信，则算法40前进到步骤44。如果在步骤42处发动机12能传送发动机扭矩能力估计，则算法40前进到步骤46。
在步骤44处，已经确定发动机12(如图1所示)不能传送发动机扭矩能力估计，算法40将标准化第一指示符I1估计设置为1.0。该步骤具有以下效果允许计算表示没有传送发动机扭矩能力估计的发动机能力的综合指示符Ic。换句话说，通过将标准化第一指示符I1估计设置为1.0，可仅基于其余的指示符I2和I3计算综合指示符Ic，下文将详细描述。
在步骤46处，已经确定发动机12(如图1所示)能传送发动机扭矩能力估计，获得基于发动机传送数据的第一指示符I1。发动机传送数据由控制模块24(如图1所示)接收。如前所示，该发动机传送数据通常采用在每个若干不同的参考发动机速度值下发动机扭矩能力估计的形式。如果当前发动机速度在两个传送的参考发动机速度之间，则控制模块24通过插值法获得对应于当前发动机速度的传送扭矩能力估计。
在步骤48处，算法40过滤和标准化第一指示符I1。对本发明来说，术语“过滤”指对一预定时间段内的若干数据点取平均值的过程，术语“标准化”指相对于最大系统功率能力标准化给定指示符值的过程，以致标准化值采用最大能力百分比的形式。可选地，指示符值相对于最大发动机功率能力标准化；但是，优选相对于最大系统功率能力标准化，因为它考虑了系统损耗和无效。优选取决于例如控制系统内打算使用的估计能力。步骤48的标准化数据优选根据存储在控制模块24(如图1所示)内的额定发动机扭矩曲线获得。因此，控制模块24获得对应于当前发动机速度的额定发动机扭矩值，将它与第一指示符I1(步骤46处获得)比较，以提供标准化的第一指示符I1。
现在提供解释步骤46和48工作的示例。对该示例来说，假设当前发动机速度为1,200rpm。还假设1,200rpm下的第一指示符I1(步骤46处获得)为40ft-lbs(英尺-磅)，1,200rpm下的额定系统扭矩值(步骤46处获得)为45ft-lbs。根据本示例，标准化的第一指示符I1为40/45＝0.889*100％＝88.9％。因而，估计发动机具有百分之88.9的能力。换句话说，当在1,200rpm下运行时发动机只能产生其最佳最高扭矩输出的百分之88.9。因为在同一发动机速度下获得扭矩值，所以从扭矩能力到功率能力的换算是1∶1。因而可以说发动机在1,200rpm下能获得其最大功率的88.9％。还可基于与存储值的百分比差值根据关系式1-(45-40)/45＝0.889计算该值。下文将详细描述的指示符2和3使用的正是这种计算方法。
在步骤50处，算法40基于发动机功率请求误差计算第二指示符I2。通过从请求扭矩值Tr中减去输送扭矩值Td、且在当前发动机速度下将得到的扭矩误差转换为功率误差而计算第二指示符I2。请求扭矩Tr优选响应于加速踏板22(如图1所示)的踩下从控制模块24(如图1所示)传输到发动机12(如图1所示)。优选基于发动机12在给定工作条件下的燃料消耗量计算输送扭矩Td；但是，可选地以任何传统方式计算输送扭矩Td。
在步骤52处，算法40过滤和相对于最大系统功率能力标准化第二指示符I2。步骤52的标准化数据优选根据存储在控制模块24(如图1所示)内的额定系统功率曲线获得。因此，控制模块24获得对应于当前条件的额定系统功率值，将它与第二指示符I2(步骤52处获得)比较，以获得与额定值的百分比误差。这种比较表示误差与系统总功率能力的比值。接着将标准化的第二指示符I2定义为1减去与额定值的百分比误差得到的值。
在步骤54处，算法40基于若干系统动态方程计算第三指示符I3。若干系统动态方程和实现这些方程的方法以获得对发动机扭矩误差的估计在美国专利US 6,976,388中描述，该专利与本申请专利权人相同，发明名称为“用于电动可变变速器扭矩控制的诊断方法”，发明人为Heap等，其全文并入此处作为参考。有利地，第三指示符I3包括估计发动机附加装置例如动态方程中的发动机驱动附件，以及估计可能由异常工作条件导致的报告扭矩中的其它误差，因而提供对发动机功率能力更精确的估计。该扭矩误差换算为当前发动机速度下的功率误差。
利用应用于旋转体的牛顿第二定律(即，总外部扭矩＝转动惯量*角加速度)确定步骤54的系统动态方程。接着产生表示特定车辆传动系部件的一系列自由体受力图。牛顿第二定律应用于用自由体受力图表示的每个传动系部件，以便获得作用在给定传动系部件上的所有外部扭矩的总和。组合所有的自由体受力图，以产生一个或多个系统矩阵方程。这些系统矩阵方程表示特定车辆系统的特征开环响应。
为了获得对发动机扭矩误差的估计，方程的闭环控制部加入到系统矩阵方程。闭环控制部基于适合修正发动机速度误差的反馈响应。发动机速度误差定义为希望发动机速度和实际发动机速度之间的差值。因为反馈响应的大小与发动机速度误差成比例，所以反馈响应的大小可用于估计发动机扭矩误差。
在步骤56处，算法40相对于最大系统功率能力标准化第三指示符I3。步骤56的标准化数据优选根据存储在控制模块24(如图1所示)内的额定系统功率曲线获得。因此，控制模块24获得对应于当前条件的额定系统功率值，将它与第三指示符I3步骤54处获得)比较，以获得与额定值的百分比误差。接着将标准化的第三指示符I3定义为1减去与额定值的百分比误差得到的值。
在步骤58处，算法40根据方程Ic＝(标准化I1*标准化I2*标准化I3)计算综合指示符Ic。得到的综合指示符Ic表示发动机12能产生的希望发动机功率值的百分比估计。例如，假设为标准化I196％，标准化I2为90％，标准化I3为91％。因此，Ic＝(.96*.90*.91)＝0.786或者78.6％，这意味着如果当前发动机速度下的额定发动机功率能力为100马力，且命令了100马力的发动机功率，则发动机实际上仅产生了估计的78.6马力的功率。因此系统可以估计当前发动机速度下任何大于78.6马力的命令都将限制到该值。
尽管已经详细描述了实施本发明的最佳方式，但熟悉本发明所涉及领域的技术人员会意识到在后附权利要求书的范围内用于实施本发明的各种可选设计和实施例。
权利要求
1.一种用于估计混合动力车辆主动力源功率能力的方法，包括计算第一指示符，其包括计算扭矩命令值和响应于扭矩命令据报告输送的扭矩量之间的差值；基于若干系统动态方程计算第二指示符；和组合第一和第二指示符，以获得对主动力源功率能力的估计。
2.如权利要求1所述的方法，还包括基于对来自主动力源的传送能力估计计算第三指示符。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述组合第一和第二指示符包括组合第一、第二和第三指示符，以获得对主动力源功率能力的估计。
4.如权利要求2所述的方法，还包括相对于最大系统功率能力标准化第一、第二和第三指示符。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相对于最大系统功率能力标准化第一、第二和第三指示符包括执行用于标准化过程的额定系统输出曲线。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述组合第一和第二指示符包括组合标准化第一、标准化第二和标准化第三指示符，以获得对主动力源功率能力的估计。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算第一指示符包括监视主动力源的燃料消耗量，以获得对输送扭矩的估计。
8.一种用于估计混合动力车辆发动机功率能力的方法，包括基于来自发动机的传送能力估计计算第一指示符；计算第二指示符，其包括计算扭矩命令值和响应于扭矩命令据报告输送的扭矩量之间的差值；基于若干系统动态方程计算第三指示符；和组合第一、第二和第三指示符，以获得对发动机功率能力的估计。
9.如权利要求8所述的方法，还包括相对于最大系统功率能力标准化第一、第二和第三指示符。
10.如权利要求8所述的方法，还包括相对于最大发动机功率能力标准化第一、第二和第三指示符。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述组合第一和第二指示符包括组合标准化第一、标准化第二和标准化第三指示符，以获得对主动力源功率能力的估计。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述计算第二指示符包括监视主动力源的燃料消耗量，以获得对输送扭矩的估计。
13.一种用于估计混合动力车辆发动机功率能力的方法，包括基于来自发动机的传送能力估计计算第一指示符；相对于最大系统功率能力标准化第一指示符；计算第二指示符，其包括计算扭矩命令值和响应于扭矩命令据报告输送的扭矩量之间的差值；相对于最大系统功率能力标准化第二指示符；基于若干系统动态方程计算第三指示符；相对于最大系统功率能力标准化第三指示符；和组合标准化第一、第二和第三指示符，以获得对发动机功率能力的估计。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述计算第二指示符包括监视主动力源的燃料消耗量，以获得对输送扭矩的估计。
全文摘要
本发明提供一种用于估计混合动力车辆主动力源功率能力的方法。该方法优选包括基于来自混合动力车辆主动力源的传送估计计算第一指示符。通过计算扭矩命令值和响应于扭矩命令据报告输送的扭矩量之间的差值而获得第二指示符。基于若干系统动态方程计算第三指示符。接着组合第一、第二和第三指示符，以获得对主动力源功率能力的估计。
文档编号B60W10/08GK101049829SQ20071009208
公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月6日 优先权日2006年4月6日
发明者S·C·哈斯曼, C·T·莱德斯马 申请人:通用汽车公司