专利名称：用于混合动力车的转矩控制方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于混合动力车的转矩控制方法及其系统。更特别地，本发明涉及一种用于混合动力车的转矩控制方法及其系统，其可以提供用于电动机/发电机和发动机的转矩控制的简化方法。
背景技术：
环境友好型车辆(即绿色汽车)典型地产生相比于内燃机车辆相对较低的污染，并且因此能够实现相对较高的效率。环境友好型车辆包括混合动力车、插电式混合动力车、清洁柴油车、燃料电池车、电动车等。特别地，混合动力车(即混合电动车)是具有两种或更多种动力源的车辆(例如既有汽油动力又有电动力的车辆)从而提供单一动力源车辆的更高燃料效率的替代者。可以对混合动力车进行控制以产生发动机和电动机/发电机的最大效率，并且混合动力车可以在车辆制动和减速过程中通过将动能转换成电能来再生能量，并且因此特别是与传统内燃机车辆相比能够提高燃料消耗效率。此外，在某些时候，特别是在城市或拥挤区域中混合动力车可以在不运行发动机的状态下被驱动，使得废气排放可以得到减少。混合动力车通常包括BMS (电池管理系统)，其管理电池输出、预告充电、并检测当前电压来维持最佳电池状态。混合动力车还典型地包括:ECU(发动机控制单元)，其驱动发动机并通过对用于控制进气的ETC(电动节流阀控制器)进行控制来控制发动机的输出；MCU(电动机控制单元)，其输出用于电动机/发电机的转矩命令并控制电池的充电；TCU (转矩控制单元)，其控制换档模式和再生；以及HCU (混合动力控制单元)，其与各控制单元通信并控制所有控制单元的整体运行。同时，在对混合动力车进行转矩控制过程中，使发动机和电动机/发电机在最佳驱动条件下运行的约束或限制是变化的。例如，电池电力的约束会根据SOC(充电状态)、电池温度、电池电压等的变化而变化。发动机转矩的约束会根据大气温度、大气压力或发动机故障等的变化而变化。电动机/发电机转矩的约束会根据电动机/发电机温度、逆变器输入电压或电动机/发电机故障等的变化而变化。发动机和电动机/发电机速度的约束会根据发动机或电动机/发电机的故障等的变化而变化。在用于混合动力车的传统转矩控制方法中，根据发动机和电动机/发电机的约束的各种变化来分别单独地计算最佳修正或补偿，结果控制方法变得非常复杂。另外，把用于各状况的各最佳映射图数据(map data)输入到系统中，结果控制器的内存必须过度地增大，并且根据约束变化仍无法获得最佳修正或补偿。此外，对电池的管理要单独进行，因此无法同时执行对电池的管理。本背景技术部分中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景技术的理解，并且因此可能包含不构成对本领域普通技术人员而言在该国已知的现有技术的信息
发明内容
本发明致力于提供一种用于混合动力车的转矩控制方法及其系统，其具有提供简化的控制方法的优点。根据本发明的另一方面，用于混合动力车的转矩控制方法及其系统可以控制电池并同时进行转矩控制。包括作为驱动源的发动机和至少两个电动机/发电机、以及用于向电动机/发电机提供电力的电池的混合动力车用的转矩控制方法可以包括:由控制单元输入发动机的驱动点处的最佳转矩、发动机的稳定状态下的最大转矩、电动机/发电机的驱动点处的最佳转矩、以及电动机/发电机的稳定状态下的最大转矩；由控制单元计算发动机和电动机/发电机的各降低转矩比(reduction torque ratio);由控制单元基于发动机和电动机/发电机的降低转矩比来确定降低因数；由控制单元基于降低因数以及发动机和电动机/发电机的最佳转矩来计算各目标转矩；以及根据各目标转矩来控制发动机和电动机/发电机的各转矩。降低因数可以被确定为发动机和电动机/发电机的降低转矩比的最小值。可以基于发动机和电动机/发电机的降低转矩比的最小值来确定电池的功率。可以通过将驱动点处的发动机和电动机/发电机的最佳转矩乘以发动机和电动机/发电机的降低因数来确定发动机和电动机/发电机的目标转矩。根据本发明示例性实施例的用于混合动力车的转矩控制系统可以包括:配置为用于驱动车轮的驱动源的发动机，向发动机提供动力以起动发动机或者被配置为用于驱动车辆的一个或多个车轮的驱动源的第一电动机/发电机，配置为用于驱动车辆的一个或多个车轮的附加驱动源的第二电动机/发电机，配置成向第一电动机/发电机和第二电动机/发电机提供电力的电池，以及配置成控制发动机、第一电动机/发电机和第二电动机/发电机的转矩的控制部。控制部可以基于发动机的驱动点处的最佳转矩、发动机的稳定状态下的最大转矩、第一和第二电动机/发电机的驱动点处的最佳转矩、以及第一和第二电动机/发电机的稳定状态下的最大转矩来计算发动机以及第一和第二电动机/发电机的各降低转矩比，基于各降低转矩比来计算降低因数，基于降低因数以及发动机和第一、第二电动机/发电机的最佳转矩来计算各目标转矩，并且根据目标转矩来控制发动机以及第一和第二电动机/发电机。降低因数可以被确定为发动机以及第一和第二电动机/发电机的降低转矩比的最小值。可以通过将驱动点处的发动机以及第一和第二电动机/发电机的最佳转矩乘以发动机以及第一和第二电动机/发电机的降低因数来确定发动机以及第一和第二电动机/发电机的目标转矩。可以基于发动机以及第一和第二电动机/发电机的降低转矩比的最小值来确定电池的功率。如上所述，根据本发明的示例性实施例，可以应用一个转矩降低比来控制各驱动源的转矩，从而使电动机/发电机和发动机的转矩控制可以得到简化。通过使用该转矩比，电池的功率得以控制，从而可以进行对速度和电池充电或放电的稳定控制。
图1是根据本发明示例性实施例的用于混合动力车的转矩控制方法可以应用于的混合动力系统的不意图。
图2是根据本发明示例性实施例的用于混合动力车的转矩控制方法的流程图。〈附图标记的说明〉10:发动机20:第一电动机/发电机30:第二电动机/发电机40:行星齿轮组50:车轮60:电池70:逆变器80:减速齿轮90:控制部
具体实施例方式在下文中将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非短暂计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(⑶)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布于网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过服务器或网络)被存储和执行。另外，尽管示例性实施例被描述为使用一个控制单元来执行上述处理，但应理解的是，上述处理也可以由多个控制单元、控制器、处理器等来执行。图1是根据本发明示例性实施例的用于混合动力车的转矩控制方法可以应用于的混合动力系统的示意图。如图1所示，根据本发明示例性实施例的用于混合动力车的转矩控制方法可以应用于的混合动力系统包括动力传递装置I和控制部90。动力传递装置I包括发动机10、第一电动机/发电机20、第二电动机/发电机30、行星齿轮组40和电池60。动力传递装置I的发动机10、第一电动机/发电机20和第二电动机/发电机30被单独地或者一起地作为驱动源使用。发动机10的驱动轴可以直接与行星齿轮组40的支架连接。第一电动机/发电机20可以是向发动机10提供动力以起动发动机10的起动电动机/发电机。第一电动机/发电机20的驱动轴可以直接与行星齿轮组40的中心齿轮连接。第二电动机/发电机30可以是驱动一个或多个车轮50的驱动电动机/发电机。减速齿轮80被置于第二电动机/发电机30和车轮50之间,用于将第二电动机/发电机30的旋转传递给车轮50。第二电动机/发电机30的驱动轴可以与行星齿轮组40的环形齿轮连接。当第二电动机/发电机30被停止并且第一电动机/发电机20被驱动时，行星齿轮组40的环形齿轮停止并且中心齿轮旋转。因此，来自支架的转矩起动/旋转发动机10的
回祁ο在发动机10起动后，发动机10和第一电动机/发电机20的转速决定环形齿轮的转速，并且环形齿轮的旋转被传递到第二电动机/发电机30的驱动轴。包括三个驱动源10、20和30并且决定被传递到车轮50的输出值的动力传递装置I的整体方案对于本领域技术人员来说是很好理解的，因此在说明书中将省略其详细描述。此外，在图1中，绘出一个行星齿轮组40。然而，本发明并不局限于此，相反，动力传递装置I可以包括一个或多于一个行星齿轮组。电池60向第一电动机/发动机20和第二电动机/发电机30提供电力。电池60的电力通过逆变器70被提供给第一电动机/发动机20和第二电动机/发电机30。逆变器70可以将直流(DC)电力转换成交流(AC)电力。同样，用于混合动力车的动力传递装置I中的逆变器70的功能对于本领域普通技术人员来说是很好理解的，因此在说明书中将省略其详细描述。控制部90被配置成控制发动机10、第一电动机/发动机20和第二电动机/发电机30的转矩，并同时控制从电池60提供的电力。例如，控制部90可以是例如控制发动机10、第一电动机/发动机20和第二电动机/发电机30的转矩的TCU(转矩控制单元)。下面将描述表示根据本发明示例性实施例的动力传递装置I处于稳定状态下的速度、转矩和功率之间关系的等式。在这种情况下，处于稳定状态的系统具有许多恒定的特性。这意味着对于系统的任何特性，相对于时间的偏导数是零。
权利要求
1.一种用于混合动力车的转矩控制方法，所述混合动力车包括作为驱动源的发动机和至少两个电动机/发电机、以及用于向所述电动机/发电机提供电力的电池，所述转矩控制方法包括: 由控制单元输入所述发动机的驱动点处的最佳转矩、所述发动机的稳定状态下的最大转矩、所述两个电动机/发电机的驱动点处的最佳转矩、以及所述两个电动机/发电机的稳定状态下的最大转矩； 由所述控制单元计算所述发动机和所述两个电动机/发电机的各降低转矩比； 由所述控制单元基于所述发动机和所述电动机/发电机的降低转矩比来确定降低因数； 由所述控制单元基于所述降低因数以及所述发动机和所述两个电动机/发电机的最佳转矩来计算各目标转矩；以及 由所述控制单元根据各目标转矩来控制所述发动机和所述两个电动机/发电机的各转矩。
2.如权利要求1所述的转矩控制方法，其中所述降低因数被确定为所述发动机和所述两个电动机/发电机的降低转矩比的最小值。
3.如权利要求1所述的转矩控制方法，其中基于所述发动机和所述电动机/发电机的降低转矩比的最小值来确定来自所述电池的功率。
4.如权利要求1所述的转矩控制方法，其中通过将驱动点处的所述发动机和所述两个电动机/发电机的最佳转矩乘以所述发动机和所述电动机/发电机的降低因数来确定所述发动机和所述电动机/发电机的目`标转矩。
5.一种用于混合动力车的转矩控制系统，包括: 发动机，其被配置为用于驱动一个或多个车轮的驱动源； 第一电动机/发电机，其被配置成向所述发动机提供动力以起动所述发动机，或者被配置为向所述一个或多个车轮提供附加动力的驱动源； 第二电动机/发电机，其被配置为向所述车轮提供附加动力的驱动源； 电池，其被配置成向所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机提供电力；以及 控制部，其被配置成控制所述发动机、所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机的转矩， 所述控制部基于所述发动机的驱动点处的最佳转矩、所述发动机的稳定状态下的最大转矩、所述第一和第二电动机/发电机的驱动点处的最佳转矩、以及所述第一和第二电动机/发电机的稳定状态下的最大转矩来计算所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的各降低转矩比， 基于各降低转矩比来计算降低因数， 基于降低因数以及所述发动机和所述第一、第二电动机/发电机的最佳转矩来计算各目标转矩，并且 根据目标转矩来控制所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机。
6.如权利要求5所述的转矩控制系统，其中所述降低因数被确定为所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的降低转矩比的最小值。
7.如权利要求5所述的转矩控制系统，其中通过将驱动点处的所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的最佳转矩乘以所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的所述降低因数来确定所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的所述目标转矩。
8.如权利要求5所述的转矩控制系统，其中基于所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的降低转矩比的最小值来确定所述电池的功率。
9.一种包含由混合动力车中的处理器或控制器执行的程序指令的非短暂计算机可读介质，所述计算机可读介质包括: 基于发动机的驱动点处的最佳转矩、所述发动机的稳定状态下的最大转矩、第一和第二电动机/发电机的驱动点处的最佳转矩、以及所述第一和第二电动机/发电机的稳定状态下的最大转矩来计算所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的各降低转矩比的程序指令， 基于各降低转矩比来计算降低因数的程序指令， 基于降低因数以及所述发动机和所述第一、第二电动机/发电机的最佳转矩来计算各目标转矩的程序指令，以及 根据目标转矩来控制所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的转矩的程序指令。
10.如权利要求9所述的非短暂计算机可读介质，其中所述降低因数被确定为所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的降低转矩比的最小值。
11.如权利要求9所述的非短暂计算机可读介质，其中通过将驱动点处的所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的最佳转矩乘以所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的所述降低因数来确定所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的所述目标转矩。
12.如权利要求9所述的非短暂计算机可读介质，其中基于所述发动机以及所述第一和第二电动机/发电机的降低转矩比的最小值来确定所述电池的功率。
全文摘要
本发明提供了一种用于混合动力车的转矩控制方法及其系统。所述转矩控制方法包括由控制单元输入发动机的驱动点处的最佳转矩、发动机的稳定状态下的最大转矩、至少两个电动机/发电机的驱动点处的最佳转矩、以及至少两个电动机/发电机的稳定状态下的最大转矩；由控制单元计算发动机和至少两个电动机/发电机的各降低转矩比；由控制单元基于发动机和至少电动机/发电机的降低转矩比来确定降低因数；由控制单元基于降低因数以及发动机和至少两个电动机/发电机的最佳转矩来计算各目标转矩；以及由控制单元根据各目标转矩来控制发动机和至少两个电动机/发电机的各转矩。
文档编号B60W20/00GK103158711SQ20121032573
公开日2013年6月19日 申请日期2012年7月27日 优先权日2011年12月8日
发明者朴俊泳 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社