专利名称：用于控制发动机扭矩的系统和方法
技术领域：
本技术领域总体上是用于控制发动机扭矩的系统和方法，包括响应在发动机上的载荷。
背景技术：
在车辆的怠速操作期间，载荷会立即并且快速地施加到车辆的动力系统，并且汲取由内燃机供应的动力。载荷包括各种电载荷、机械载荷、以及由环境条件产生的载荷。例如，当车辆从怠速加速时(例如当车辆从停止或从恒速加速时)、当启用联接到发动机的空调压缩机或者当交流发电机响应于在电力使用方面增加时，载荷被施加。在怠速操作期间， 发动机仅需要相对恒定的特定量能量来使发动机运转(例如，补偿热损失和摩擦损失)以及维持恒定怠速速度。然而，为了补偿施加到发动机的间歇性载荷同时维持恒定怠速速度操作，已经研发了不同的方法。一种方法是通过节气门控制进入发动机的空气流。然而，节气门提供的扭矩响应通常太慢而不能满足间歇性施加的载荷的要求。另一种方法是控制电火花正时。对于电火花点火的内燃机来说电火花正是是相对于曲轴旋转测量的，其中活塞压缩行程的上止点 (TDC)被认为是0度。提前电火花是指在活塞旋转周期中提早激励电火花设备。延迟电火花是指在旋转周期中较晚地激励电火花。理想的，在怠速操作期间需要的电火花正时是电火花提前，该电火花提前提供最大的制动扭矩正时(称为MBT正时)。这对于给定操作条件和使用的燃料量来说提供最高的发动机能量输出。从MBT正时延迟电火花正时减少了来自发动机的能量输出。这具有降低发动机效率和需要更多空气流和燃料来提供给定扭矩的作用，但它也具有产生扭矩储备的作用，该扭矩储备可经由通过在下一个燃烧周期时提前电火花的电火花控制被用来满足在发动机上快速增加的载荷的要求。然而，如所述地，延迟电火花正时导致增加的燃料消耗和伴随的燃料经济性方面的减少。在例如混合动力车辆的车辆中，一个或以上的电机器可以与内燃机联合工作，并且可以用来响应于间歇性载荷的要求。电机器对扭矩命令的响应可以比用于内燃机的节气门产生的扭矩命令快得多。因此，电机器代表可用于取代电火花延迟产生的扭矩储备的扭矩致动器。此外，当载荷从发动机去除并且需要较少扭矩时，电机器可以快速提供负扭矩， 负扭矩可以使用来给电能存储设备充电。这个操作消除甚至进一步延迟用于降低的扭矩请求的电火花的必要。电机器可以由蓄电池或其他电能源(例如超级电容或燃料电池)来供能，并且还具有产生和存储电能的能力。当电机器汲取电能时，它提供正扭矩，当电机器产生和存储电能时，它提供负扭矩。
发明内容
各个实施例提供一种发动机控制系统，其构造成提供怠速扭矩储备，在发动机怠速期间减少电火花延迟损失，提高在怠速时的燃烧稳定性，明显地降低或消除在LV总线上的蓄电池电压波动，以及与它们相关的问题。在一个实施例中，本公开涉及一种车辆系统，其包括曲轴和连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机。该车辆系统还包括联接到曲轴并且施加第二扭矩 T2到曲轴的电机器，以及机械配件子系统，机械配件子系统包括至少一个机械配件，其联接到曲轴、并且施加第三配件扭矩T3到曲轴。该车辆系统还包括具有处理器以及存储指令的实体非瞬态计算机可读介质的控制子系统，所述指令在由处理器执行时导致处理器(i )在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择模式进行操作， 以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (T4=WT3)稳定，以及(ii)根据选择的模式控制电机器和发动机的至少一个的操作，从而限制在电力子系统(例如在LV总线上)中的电压波动。在另一个实施例中，本公开涉及一种由车辆的计算机化系统执行的方法，所述车辆具有曲轴和连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机，联接到曲轴并且施加第二扭矩T2到曲轴的电机器，以及机械配件子系统，机械配件子系统联接到曲轴、并且施加第三配件扭矩T3到曲轴。所述方法包括(i )在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中的选择模式进行操作，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (T4=WT3)稳定，以及(ii)根据选择的模式控制电机器和发动机的至少一个的操作，从而限制在电力子系统(例如在LV总线上)中的电压波动。在一个实施例中，本公开涉及一种存储指令的实体非瞬态计算机可读介质，所述指令当由计算机处理器执行时导致处理器执行控制车辆的选择操作的方法，所述车辆具有电力子系统、曲轴、连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机、联接到曲轴并且施加第二扭矩T2到曲轴的电机器、以及联接到曲轴并且施加第三配件扭矩T3到曲轴的机械配件子系统，所述方法包括(a)在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (T4=I\+T2+T3)稳定，以及(b)根据选择的模式控制电机器和发动机的至少一个的操作，从而限制在电力子系统(例如在LV总线上)中的电压波动。前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。本发明还提供了以下方案 方案1. 一种车辆系统，包括
电力子系统，其包括高电压蓄电池、低电压蓄电池、直流/直流转换器以及电力配件； 曲轴；
内燃机，其连接到曲轴、并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴； 电机器，其联接到曲轴、并且施加第二扭矩T2到曲轴；
机械配件子系统，其包括至少一个机械配件，该至少一个机械配件联接到曲轴、并且施加第三附加扭矩T3到曲轴； 控制子系统，其包括处理器；以及
实体非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时导致处理
器
在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (Τ4= \+Τ2+Τ3)稳定，以及根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。方案2.如方案1所述的车辆系统，其中所述指令在导致处理器从多个系统模式中选择操作模式过程中导致处理器
根据与在相对较低燃料消耗速率Hl1.和相对较高燃料消耗速率IVhkh之间在发电机输出端处将额外燃料转化为电的效率相关的算法评估车辆参数，所述车辆参数包括电动机充电扭矩Τ2_。Η(;、电动机速度w2、电动机能量转化效率eff2、以及低燃料热值Quiv,该算法表示为
Pbatt—in/Pfuel (Tg-CHG
Xw2Xeff2)/(( HI1-I1igh - Hl1-l0ff) XQlhv)；
如果燃料转化效率超过预定能量转化效率值就选择充电模式；以及如果燃料转化效率不超过预定能量转化效率值就选择放电模式。方案3.如方案2所述的车辆系统，其中预定能量转化效率值是系统所能达到的峰值能量转化效率。方案4.如方案1所述的车辆系统，其中 所述系统还包括高电压(HV)蓄电池；以及所述指令导致处理器
在选择操作模式过程中，考虑HV蓄电池的充电状态(S0C)；以及在导致处理器选择操作模式过程中
如果SOC小于存储在实体非瞬态计算机可读介质中的最小SOC时选择充电模
式；以及
如果SOC大于存储在实体非瞬态计算机可读介质中的最大SOC时选择放电模式。方案5.如方案1所述的车辆系统，其中 所述系统还包括高电压(HV)蓄电池；以及所述指令导致处理器
在选择操作模式过程中，考虑HV蓄电池的充电状态(S0C)；以及在导致处理器选择操作模式过程中，导致处理器 确定最小SOC阈值； 确定最大SOC阈值；
如果SOC在最大SOC阈值内，选择放电模式；以及如果SOC在最小SOC阈值内，选择充电模式。方案6.如方案5所述的车辆系统，其中所述指令导致处理器
根据包括HV蓄电池的最佳SOC在内的至少一个因素确定最大SOC阈值； 确定最小SOC (SoC)阈值以包括在存储在计算机可读介质中的最小SOC和与HV蓄电池关联并且存储在计算机可读介质中的最小极限之间的充电模式操作缓冲区；以及确定最大SoC阈值以包括在存储在计算机可读介质中的最大SOC和与HV蓄电池关联并且存储在计算机可读介质中的最大极限之间的放电模式操作缓冲区。方案7.如方案1所述的车辆系统，其中所述指令在导致处理器根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的过程中，所述指令导致处理器操作电机器以增加或减少第二扭矩T2以补偿配件扭矩τ3。方案8.如方案1所述的车辆系统，其中所述指令在导致处理器根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的过程中，所述指令导致处理器
当选择放电模式时，操作电机器以便第二扭矩T2为正的或大约为O ；以及当选择充电模式时，操作电机器以便第二扭矩T2为负的或大约为O。方案9.如方案8所述的车辆系统，其中所述指令导致处理器在根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的过程中，控制发动机以响应于控制电发动机来应用负第二扭矩T2而增加发动机扭矩T1。方案10. —种由车辆的计算机化系统执行的方法，所述车辆具有电力子系统、曲轴、连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机、联接到曲轴并且施加第二扭矩T2到曲轴的电机器、以及联接到曲轴并且施加第三配件扭矩T3到曲轴的机械配件子系统，所述方法包括
在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (Τ4= \+Τ2+Τ3)稳定，以及根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。方案11.如方案10所述的方法，其中在车辆的怠速操作期间从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式包括
根据与在相对较低燃料消耗速率IVot和相对较高燃料消耗速率IVhkh之间在发电机输出端处将额外燃料转化为电的效率相关的算法评估车辆参数，所述车辆参数包括电动机充电扭矩Τ2_。Η(;、电动机速度w2、电动机能量转化效率eff2、以及低燃料热值Quiv,该算法表示为
Pbatt—in/Pfuel (Tg-CHG
Xw2Xeff2)/(( HI1-I1igh - Hl1-L0ff) XQlhv)；
如果燃料转化效率超过预定能量转化效率值就选择充电模式；以及如果燃料转化效率不超过预定能量转化效率值就选择放电模式。方案12.如方案11所述的方法，其中预定能量转化效率值是系统所能达到的峰值能量转化效率。方案13.如方案10所述的方法，其中车辆还包括高电压(HV)蓄电池并且所述方法还包括，在选择操作模式过程中，考虑HV蓄电池的充电状态。方案14.如方案13所述的方法，其中选择操作模式包括
如果SOC小于存储在实体非瞬态计算机可读介质中的最小SOC时选择充电模式；以及如果SOC大于存储在实体非瞬态计算机可读介质中的最大SOC时选择放电模式。方案15.如方案13所述的方法，还包括根据至少一个因素确定最大SOC阈值包括确定HV蓄电池的最佳SOC。方案16.如方案15所述的方法，其中确定最小SOC阈值；确定最大SOC阈值；
如果SOC在最大SOC阈值内，选择放电模式；以及如果SOC在最小SOC阈值内，选择充电模式；
确定最小SOC (SoC)阈值包括确定最小SoC阈值以定义在存储在计算机可读介质中的最小SOC和与HV蓄电池关联并且存储在计算机可读介质中的最小极限之间的充电模式操作缓冲区；以及
确定最大SoC阈值包括确定最大SoC阈值以定义在存储在计算机可读介质中的最大 SOC和与HV蓄电池关联并且存储在计算机可读介质中的最大极限之间的放电模式操作缓冲区。方案17.如方案10所述的方法，其中根据所选择的模式控制发动机和电机器中至少一个包括
当选择放电模式时，操作电机器以便第二扭矩T2为正的或大约为O ；以及当选择充电模式时，操作电机器以便第二扭矩T2为负的或大约为O ；以及控制发动机以响应于控制电发动机来施加负第二扭矩T2而增加发动机扭矩1\。方案18. —种存储指令的实体非瞬态计算机可读介质，所述指令当由计算机处理器执行时导致处理器执行控制车辆的选择操作的方法，所述车辆具有电力子系统、曲轴、连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机、联接到曲轴并且施加第二扭矩 T2到曲轴的电机器、以及联接到曲轴并且施加第三配件扭矩T3到曲轴的机械配件子系统， 所述方法包括
在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (Τ4= \+Τ2+Τ3)稳定，以及根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。方案19.如方案18所述的实体非瞬态计算机可读介质，其中存储在其上的指令导致处理器执行所述方法，所述方法进一步包括，在车辆的怠速操作期间从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式过程中
根据与在相对较低燃料消耗速率Hl1.和相对较高燃料消耗速率IVhkh之间在发电机输出端处将额外燃料转化为电的效率相关的算法评估车辆参数，所述车辆参数包括电动机充电扭矩Τ2_。Η(;、电动机速度w2、电动机能量转化效率eff2、以及低燃料热值Quiv,该算法表示为
Pbatt—in/Pfuel (Tg-CHG
Xw2Xeff2)/(( HI1-I1igh - Hl1-L0ff) XQlhv)；
如果燃料转化效率超过预定能量转化效率值就选择充电模式；以及如果燃料转化效率不超过预定能量转化效率值就选择放电模式； 其中预定能量转化效率值是系统所能达到的峰值能量转化效率。方案20.如方案18所述的实体非瞬态计算机可读介质，其中存储在其上的指令导致处理器在选择操作模式过程中，考虑车辆的HV蓄电池的充电状态。
图1为具有根据示例性实施例构造来响应载荷的系统的车辆的原理图。图2和3为与图1的系统的充电操作模式相关的扭矩的曲线图。
图4和5为与图1的系统的放电操作模式相关的扭矩的曲线图。图6为与图1的子系统关联的充电状态的曲线图。
具体实施例方式按照要求，本文公开了详细实施例。应该理解，公开的实施例仅为示例性的并且可以以各种不同的或替换的形式以及它们的组合来实施。当本文中使用时，术语“示例性”广泛地用来指实施例用作示例、范例、模型或样本。附图不一定是按比例的，并且一些特征可以被放大或缩小来显示特定部件的细节。在其他实例中，本领域的技术人员已知的公知部件、系统、材料或方法没有详细地描述出以免对本发明喧宾夺主。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应该被解释为限制性的，而仅作为权利要求的基础以及作为教导本领域的技术人员的代表性基础。怠速操作
在怠速操作背景下描述车辆的示例性实施例。一般来说，当内燃机的载荷被限制为附件系统载荷和内部发动机损失时，例如当车辆停止时，怠速操作发生。一般来说，在怠速操作期间，司机不会要求会导致发动机速度改变的任何操作。怠速操作可以还包括任何操作模式，其中必需经由电火花延迟来维持扭矩储备，以满足间歇性载荷的扭矩需要的请求，同时保持平滑的发动机操作。载荷
本文描述的系统和方法构造成响应在车辆的怠速操作期间间歇性和快速地施加到车辆的动力系统(例如发动机)的载荷。这些载荷包括机械载荷、电载荷、由环境条件导致的载荷等等。例如，只要直接联接到内燃机的旋转输出端的机械设备改变它们的扭矩需要载荷变化就会发生。这些机械设备的实例是空调压缩机、交流发电机、泵等。此外，车辆变速器甚至在怠速时也代表在发动机上的载荷。当离合器分离时，手动变速器载荷提供附加的摩擦阻力。自动变速器载荷包括摩擦阻力，但也包括驱动在变速器中的液压泵需要的附加变化载荷。参考图1，车辆100包括内燃机110、电机器112、其他机械配件系统114和控制系统116。电机器112可以是电动机和/或发电机，并且在一个实施例中优选地是组合的电动机/发电机。发动机110驱动曲轴120，并且电机器112和其他机械配件系统114联接到曲轴 120。在某些实施例中，电机器112选择性地联接发动机110。例如，电机器可以经由离合器、带驱动器或齿轮驱动器连接。发动机110包括控制到发动机110的空气流的节气门122，和控制电火花正时的电火花控制器(未详细示出)。节气门122和电火花控制器由控制系统116电子地控制。发动机110产生发动机扭矩T1，其根据进入发动机110的空气量和电火花正时的设置被施加到曲轴120。可以提前或延迟电火花正时来改变发动机扭矩1\。然而，控制系统116总体上将电火花正时维持在MBT正时附近以优化燃料效率。电机器112构造来施加扭矩T2 (正的、负的或0)到曲轴120。电机器112施加负扭矩T2来使用由发动机110产生的动力或者施加正扭矩T2来增加由发动机110输出的动力。如下面进一步描述的，在怠速操作期间，发动机扭矩T1和扭矩T2被控制来稳定净扭矩。就此而言，电机器112构造成支持内燃机110的怠速操作。机械配件系统114构造来施加附加扭矩T3到曲轴120。机械配件系统114不施加附加扭矩T3或施加负的附加扭矩T3来使用由发动机110产生的动力。示例性配件系统包括变速器(例如关于旋转损失)，转向系统，制动系统，加热、通风、和空调(HVAC)系统，其他机械系统，它们的组合等。参考图1-5，发动机扭矩T1、扭矩T2和配件扭矩T3的总和称为净扭矩T4。通常，在怠速操作期间净扭矩T4足以克服摩擦(例如，发动机内的摩擦和/或车辆100内与发动机 110相关联的系统的其他部分中的摩擦)并且维持期望的怠速速度。继续参考图1，车辆100还包括经由DC/DC变换器1 连接到低电压(LV)蓄电池 128 (例如12V蓄电池)的高电压(HV)蓄电池124。HV蓄电池IM构造来给电机器112供电以及由电机器112充电。当电机器112施加正载荷(例如正扭矩T2)时，HV蓄电池124给电机器112供电，并且当电机器112施加负载荷(例如负扭矩T2)时，HV蓄电池124由电机器112充电。HV蓄电池IM还构造来给LV蓄电池1 再充电。DC/DC变换器1 将HV蓄电池124的输出转换为给LV蓄电池128充电的输入。通常，LV蓄电池1 提供电力给低电压车辆子系统129，例如车灯、收音机等。现在更详细地描述控制系统116。控制系统116包括控制单元130，其构造成控制节气门122、电火花正时、以及电机器112。在一些实施例中，控制系统1 连接到机械配件114，例如在需要激励AC压缩机离合器或一些其他致动器的情况中。将会理解，控制单元130实际上可以与各个其他汽车系统通信，并且显示在图1中的系统为了简洁被简化。并且，虽然显示在附图中的系统包含在机动车辆中，但是系统并不被限制于此，并且可以包含在航空器、船舶、或在其中可以使用内燃机的任何其他应用中。控制单元130包括处理器140、计算机可读介质(例如内存142)、以及由程序模块 144表示的程序模块。程序模块144包括存储在内存142中的计算机可执行指令，其当由处理器140执行时导致控制单元130执行本文描述的方法。虽然本文描述的方法有时可以描述为在计算机可执行指令的总体背景下，但是本发明的方法也可以与其他程序模块组合地执行和/或实施为硬件和软件的组合。术语“程序模块”或者其变形在本文中广泛地用来表示例程、应用程序、程序、组成部分、数据结构、 算法等。程序模块可以在各种系统结构上被执行，包括服务器、网络系统、单处理器或多处理器系统、微型计算机、大型计算机、个人计算机、手持计算设备、移动设备、基于微处理器的可编程消费类电子设备、它们的组合等。计算机可读介质包括，例如，易失性介质、非易失性介质、可擦除介质、以及非可擦除介质。术语“计算机可读介质”及其变形，当使用在说明书和权利要求中时，是指存储介质。在一些实施例中，存储介质包括易失性和/或非易失性的、可擦除、和/或非可擦除介质，例如，像随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPR0M)、固态存储器或其他存储器技术，CD ROM、DVD、BLU-RAY、或者其他光盘存储器、磁带、磁盘存储器或其他磁性存储设备。在一个可行实施例中，控制系统116还包括确定来自曲轴120的净扭矩T4的虚拟扭矩传感器150。虽然反馈环152显示来将虚拟扭矩传感器150连接到控制系统116，用于提供净扭矩T4到控制系统116，但是虚拟扭矩传感器150可以是控制系统116的组成部分。 虚拟扭矩传感器150使用各种发动机和传动系测量结果来确定净扭矩T4。在主要实施例中，控制系统116包括RPM传感器(未示出)，其构造成测量曲轴120 的速度。在一个可行实施例中，控制系统116还包括确定(HV)蓄电池124的充电状态并将它提供给控制单元130的虚拟充电状态传感器160。通过虚拟传感器表示估计充电状态的计算模块。虚拟传感器160利用测量的变量，例如蓄电池电压、电流、和温度及数学模型 (即，蓄电池数学模型)估计充电状态。程序模块144包括计算机可执行指令，其当由处理器140执行时候导致控制单元 130控制发动机110和电机器112并且从而控制发动机扭矩T1和扭矩Τ2。一般来说，在怠速操作期间，发动机扭矩T1和扭矩T2被控制来稳定净扭矩τ4。参考图2-5，控制系统116以被称为“充电模式”和“放电模式”的两个模式的其中一个模式操作来稳定净扭矩Τ4。图2和3表示充电模式，而图4和5表示放电模式。显示在图3和5中的净扭矩T4基本上相同。图3表示为图2的扭矩1\、T2, T3的总和的净扭矩 T40图5表示为图4的扭矩1\、T2、T3的总和的净扭矩Τ4。参考图2和3，在充电模式中，控制系统116控制电机器112来施加负扭矩T2，并且此时给HV蓄电池IM充电。控制系统116根据需要增加或减少扭矩T2以响应配件扭矩 T3，其中增加显示在图2和4中。关于增加扭矩T2,在一些情况中控制系统116减少负(或阻抗)扭矩的绝对幅度，如图2所示。换句话说，当充电扭矩的幅度仅需要足够减少到补偿间歇性附件载荷时，扭矩的数值增加向0，尽管增加的扭矩可能不会实际上到达0。并且，在充电模式中，控制系统116以更高的发动机扭矩T1操作发动机110以补
偿负扭矩τ2。参考图4和5，在放电模式中，控制系统116操作电机器112来施加大约为0的第二扭矩T2,以使获得目标净扭矩T4需要的发动机扭矩T1最小。并且，如所述地，控制系统 116根据需要增加扭矩T2以响应配件扭矩T3，如图4中所示。内存142存储使用来确定发动机扭矩T1和扭矩T2的非中断值的参数。所述参数包括净扭矩T4的目标值和配件扭矩T3的最大值。确定净扭矩T4的目标值以便于它足够大来克服发动机内部损失，例如在怠速时的机械摩擦。参考图6，在一个实施例中，根据程序模块144的计算机可读指令，控制单元130根据例如HV蓄电池124的充电状态(SOC)选择操作模式。如前面提供的，车辆100包括提供充电状态给控制单元130的虚拟充电状态传感器160。如果充电状态小于最小充电状态602，那么控制单元130操作在充电模式604。虽然最小充电状态602显示为大体上在图6中的0充电状态水平，但是最小充电状态602不一定为0。如果充电状态大于最大充电状态606，那么控制单元130操作在放电模式608。 同样，HV蓄电池IM保持至少部分地充电，并且当它充满时不再被充电。在其他可行实施例中，执行指令的控制单元130根据其他变量选择操作模式，以便该模式是对车辆100来说是最能量高效的。在一些实施例中，显示在图6中的最小充电状态阈值、或下阈值610是根据一个或以上的因素设置的，例如使得能够应用最大附件载荷(例如，附件电载荷)需要的所确定的最小充电量。并且在一些实施例中，也显示在图6中的最大充电状态阈值、或上阈值612根据一个或以上的因素设置的，例如所确定的最佳充电状态。在具有显示在图6中的这两个阈值610、612中的一个或两个的情况下，设置了安全带，该安全带提供了在到达HV蓄电池的物理极限602和/或606之前的足够缓冲。在使用这些阈值带的情况中，所述带可以变化，例如依赖于总蓄电池容量。例如，越大的电池容量可以与越小的SOC安全带关联。应该认识到，在混合动力电动车辆(HEV)中的充电能量完全或至少部分来自车载燃料能量。因此，当在阈值610、612 (显示在图6中，如“604或608”)之间操作，并且做出以充电或放电模式操作的决定时，通常来说有效的是对蓄电池充电，以充电模式操作，而当车辆处于怠速，蓄电池可以被以足够高的燃料-电系统转化效率或其他方式来充电时，对蓄电池进行放电，以放电模式操作。例如，相对高的扭矩，例如在图2中的扭矩T1,以相对高的速率IVhkh消耗燃料，并且相对低的扭矩，例如在图4中的扭矩T1,以相对低的速率Hl1. 消耗燃料。通过实例，通过T2_eH(;表示电动机充电扭矩、W2表示电动机速度、eff2表示电动机能量转化效率(或充电效率)、以及Quiv表示低燃料热值，下面的关系可以用来描述在相对低的燃料消耗速率IVot与相对高的燃料消耗速率IVhkh之间的在发电机输出端处的将额外燃料转化为电的效率
Pbatt—in/Pfuel = (T2-CHG X W2 X θ 2) / ( ( HI^high ~ Hl1-L0w) X Qmv)。执行存储在内存142中的指令的处理器140将这个效率(Pbatt in/Pfuel)与预定能量转化效率值进行比较。预定能量转化效率值由处理器140预先计算并且存储在内存142中， 或者在可行实施例中，存在与车辆外部并且在初始或更新数据加载中存储在内存142中， 例如在车辆制造或维护期间。设置预定能量转化效率值以便当在怠速车辆操作期间评估的效率(Pba —in/PflKl)超过预定效率时，对蓄电池充电会是最佳的。同样，当在怠速车辆操作期间评估的效率(Pbatt—in/Pfml)不超过预定效率时，对蓄电池放电会是最佳的，并且系统之后在驱动周期期间可以确定更高效的充电时机。在一个实施例中，预定能量转化效率值是系统可能获得的峰值能量转化效率。通过单个非限制性实例，在一个实施例中，峰值能量转化为大约35%的峰值发动机效率和大约85%的发电机效率。本技术的一个目标是快速地抵消在发动机轴上的扭矩扰动，同时维持高的能量转化效率(例如，组合的燃料和电力)。HV系统和DC/DC转换器的存在使得能够部分地将LV总线与发生在HV总线上的潜在电压波动隔离。上面描述的实施例仅为实施例的示例性表示，其被提出用于对本发明的原理清楚的理解。在不脱离权利要求的范围情况下，可以做出与上面描述实施例关联的变形、修改和组合。所有这些变形、修改和组合在本文中包括在本公开和下面的权利要求的范围中。
权利要求
1.一种车辆系统，包括电力子系统，其包括高电压蓄电池、低电压蓄电池、直流/直流转换器以及电力配件； 曲轴；内燃机，其连接到曲轴、并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴； 电机器，其联接到曲轴、并且施加第二扭矩T2到曲轴；机械配件子系统，其包括至少一个机械配件，该至少一个机械配件联接到曲轴、并且施加第三附加扭矩T3到曲轴； 控制子系统，其包括 处理器；以及实体非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时导致处理器 在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (Τ4= \+Τ2+Τ3)稳定，以及根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。
2.如权利要求1所述的车辆系统，其中所述指令在导致处理器从多个系统模式中选择操作模式过程中导致处理器根据与在相对较低燃料消耗速率Hi1.和相对较高燃料消耗速率IVhkh之间在发电机输出端处将额外燃料转化为电的效率相关的算法评估车辆参数，所述车辆参数包括电动机充电扭矩Τ2_。Η(;、电动机速度w2、电动机能量转化效率eff2、以及低燃料热值Quiv,该算法表示为Pbatt—in/Pfuel (Tg-CHGXw2Xeff2)/(( HI1-I1igh - Hl1-L0ff) XQlhv)；如果燃料转化效率超过预定能量转化效率值就选择充电模式；以及如果燃料转化效率不超过预定能量转化效率值就选择放电模式。
3.如权利要求2所述的车辆系统，其中预定能量转化效率值是系统所能达到的峰值能量转化效率。
4.如权利要求1所述的车辆系统，其中 所述系统还包括高电压(HV)蓄电池；以及所述指令导致处理器在选择操作模式过程中，考虑HV蓄电池的充电状态(S0C)；以及在导致处理器选择操作模式过程中 如果SOC小于存储在实体非瞬态计算机可读介质中的最小SOC时选择充电模式；以及如果SOC大于存储在实体非瞬态计算机可读介质中的最大SOC时选择放电模式。
5.如权利要求1所述的车辆系统，其中 所述系统还包括高电压(HV)蓄电池；以及所述指令导致处理器在选择操作模式过程中，考虑HV蓄电池的充电状态(S0C)；以及在导致处理器选择操作模式过程中，导致处理器 确定最小SOC阈值； 确定最大SOC阈值；如果SOC在最大SOC阈值内，选择放电模式；以及如果SOC在最小SOC阈值内，选择充电模式。
6.如权利要求5所述的车辆系统，其中所述指令导致处理器根据包括HV蓄电池的最佳SOC在内的至少一个因素确定最大SOC阈值；确定最小SOC (SoC)阈值以包括在存储在计算机可读介质中的最小SOC和与HV蓄电池关联并且存储在计算机可读介质中的最小极限之间的充电模式操作缓冲区；以及确定最大SoC阈值以包括在存储在计算机可读介质中的最大SOC和与HV蓄电池关联并且存储在计算机可读介质中的最大极限之间的放电模式操作缓冲区。
7.如权利要求1所述的车辆系统，其中所述指令在导致处理器根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的过程中，所述指令导致处理器操作电机器以增加或减少第二扭矩T2以补偿配件扭矩τ3。
8.如权利要求1所述的车辆系统，其中所述指令在导致处理器根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的过程中，所述指令导致处理器当选择放电模式时，操作电机器以便第二扭矩T2为正的或大约为O ；以及当选择充电模式时，操作电机器以便第二扭矩T2为负的或大约为O。
9.一种由车辆的计算机化系统执行的方法，所述车辆具有电力子系统、曲轴、连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机、联接到曲轴并且施加第二扭矩T2到曲轴的电机器、以及联接到曲轴并且施加第三配件扭矩T3到曲轴的机械配件子系统，所述方法包括在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (Τ4= \+Τ2+Τ3)稳定，以及根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。
10.一种存储指令的实体非瞬态计算机可读介质，所述指令当由计算机处理器执行时导致处理器执行控制车辆的选择操作的方法，所述车辆具有电力子系统、曲轴、连接到曲轴并且产生第一发动机扭矩T1以驱动曲轴的内燃机、联接到曲轴并且施加第二扭矩T2到曲轴的电机器、以及联接到曲轴并且施加第三配件扭矩T3到曲轴的机械配件子系统，所述方法包括在车辆的怠速操作期间，从包括充电模式和放电模式的多个系统模式中选择操作模式，以使作为第一、第二、以及第三扭矩的总和的净扭矩T4 (Τ4= \+Τ2+Τ3)稳定，以及根据所选择的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。
全文摘要
本发明涉及用于控制发动机扭矩的系统和方法。一种车辆系统，包括电力子系统、产生第一扭矩驱动曲轴的发动机、施加第二扭矩到曲轴的电机器、以及施加第三扭矩到曲轴的机械配件子系统。车辆系统还包括控制子系统，控制子系统具有处理器和实体非瞬态计算机可读介质，其存储有指令，当由处理器执行时，导致处理器(ⅰ)在车辆的怠速运转期间，从包括充电模式和放电模式的多种系统模式中选择模式操作，以使作为第一、第二和第三扭矩的总和的净扭矩稳定，以及(ⅱ)根据所选的模式控制电机器和发动机中至少一个的操作。
文档编号B60W20/00GK102556053SQ20111039266
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月1日 优先权日2010年12月2日
发明者K.科普鲁巴西, W.L.阿尔德里奇三世 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司