用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置和方法與流程

本申請請求于2015年9月4日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2015-0125619的優先權和權益，其全部內容以參考方式并入本申請。

技術領域

本公開通常涉及用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置和方法。更具體地，本發明公開內容涉及用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置和方法，其確定發動機轉矩命令和電動機轉矩命令以滿足牽引力控制系統(TCS)的驅動轉矩限制的請求和電池的電荷狀態(SOC)。

背景技術：

混合車輛是使用兩種或更多不同類型的動力源的車輛，并且是通常由通過燃燒燃料獲得驅動轉矩的發動機和通過電池電源獲得驅動轉矩的電動機進行驅動的車輛。混合動力電動車輛可具有最佳輸出轉矩，取決于當車輛由兩種動力源(即，發動機和電動機)驅動時發動機和電動機怎樣被操作。

同時，牽引力控制系統(TCS)是用于通過在起動或加速期間控制制動器和發動機以防止車輪打滑和改善驅動穩定性的安全系統。TCS在混合動力電動車輛中通常被提供，且當在起動或加速期間車輪打滑發生時請求限制驅動轉矩。具體地，混合動力電動車輛具有兩種動力源，即，發動機和電動機，因此當TCS請求驅動轉矩限制時，發動機和電動機可被利用。

通常，當TCS請求轉矩降低時，如果產生TCS的驅動轉矩限制的請求，則混合動力電動車輛首先減少發動機轉矩。如果減少的發動機轉矩不能滿足TCS的驅動轉矩限制的請求量時，則混合動力電動車輛然后減少電動機轉矩以滿足TCS的驅動轉矩限制的請求量。

然而，在發動機轉矩變成0(即，發動機僅輸出轉矩以抵消發動機摩擦轉矩)以后通過使用電動機轉矩而使得滿足TCS的驅動轉矩限制的請求的情況下，由于持續使用電動機使得電池的電荷狀態(SOC)耗盡，因此電動機的動力性能被損壞。此外，當TCS持續操作時，不能滿足駕駛員的需要轉矩，因此混合動力電動車輛不能再次平穩啟動。

在本背景技術部分公開的以上信息僅是為了增強理解本公開內容的背景，且因此可包括并不形成對該國本領域技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本公開已致力提供用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置和方法，其具有確定發動機轉矩命令和電動機轉矩命令以滿足牽引力控制系統(TCS)的驅動轉矩限制的請求和電池電荷狀態(SOC)的優點。

本公開的實施例提供用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法，混合動力電動車輛包括作為動力源的電動機和發動機，該方法包括：確定是否產生牽引力控制系統(TCS)的驅動轉矩限制的請求；當產生TCS的驅動轉矩限制的請求時，計算電動機轉矩命令；基于所計算的電動機轉矩命令來計算發動機轉矩命令；根據混合動力電動車輛的電池的電荷狀態(SOC)來計算電動機充電的可用量；以及基于所計算的電動機充電的可用量來確定最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令。

該方法還可包括基于電動機充電限制轉矩和電池的SOC來計算電動機轉矩命令。

該方法還可包括基于驅動轉矩限制的請求量和電動機轉矩命令的量之間的差值來計算發動機轉矩命令。

該方法還可包括基于電動機充電的最大可用量及電動機充電最大可用量的調節因子(adjusting factor)來計算電動機充電的可用量。

該方法還可包括使用超越函數計算調節因子，在超越函數中最大值從1減小。

此外，根據本公開的實施例，用于控制包括作為動力源的電動機和發動機的混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置包括：驅動信息檢測器，其檢測混合動力電動車輛的行駛狀態及混合動力電動車輛的駕駛者的需求信息；牽引力控制系統(TCS)，其防止混合動力電動車輛的車輪打滑；控制器，其基于來自驅動信息檢測器的信號來控制發動機輸出轉矩和電動機輸出轉矩；當產生TCS的驅動轉矩限制請求時，計算電動機轉矩命令和發動機轉矩命令；根據混合動力電動車輛的電池的電荷狀態(SOC)來計算電動機充電的可用量，以及基于所計算的電動機充電的可用量來確定最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令。

控制器可基于電動機充電限制轉矩和電池的SOC計算電動機轉矩命令。

控制器可基于驅動轉矩限制的請求量和電動機轉矩命令的量之間的差值來計算發動機轉矩命令。

控制器可基于電動機充電的最大可用量及電動機充電最大可用量的調節因子來計算電動機充電的可用量。

控制器可使用超越函數計算調節因子，在超越函數中最大值從1減小。

此外，根據本公開的實施例，用于控制包括作為動力源的電動機和發動機的混合動力電動車輛的轉矩降低的非瞬時計算機可讀介質包括：確定是否產生牽引力控制系統(TCS)的驅動轉矩限制的請求的程序命令；當產生TCS的驅動轉矩限制的請求時計算電動機轉矩命令的程序命令；基于所計算出的電動機轉矩命令計算發動機轉矩命令的程序命令；根據混合動力電動車輛的電池的電荷狀態(SOC)計算電動機充電可用量的程序命令；以及基于所計算的電動機充電可用量確定最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令的程序命令。

計算機可讀介質還可包括基于電動機充電限制轉矩和電池的SOC計算電動機轉矩命令的程序命令。

計算機可讀介質還可包括基于驅動轉矩限制的請求量和電動機轉矩命令的量之間的差值來計算發動機轉矩命令的程序命令。

計算機可讀介質還可包括基于電動機充電的最大可用量及電動機 充電最大可用量的調節因子計算電動機充電的可用量的程序命令。

計算機可讀介質還可包括使用超越函數計算調節因子的程序命令，在超越函數中最大值從1減小。

如上所述，根據本公開的實施例，電動機的充電限制轉矩和電池的SOC被考慮以確定電動機命令轉矩，因此可防止缺少電池的SOC和保證電動機的動力性能。此外，由于電池SOC的消耗，不能滿足駕駛者的需求轉矩的問題可被防止，并且混合動力電動車輛的燃料效率和轉矩響應性能可被提高。

附圖說明

圖1是根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法適用的混合動力系統的示意圖。

圖2是根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置的方框圖。

圖3是根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法的流程圖。

具體實施方式

在以下詳細的描述中，本公開的某些實施例僅通過示例的方式已經被示出和描述。本領域技術人員可認識到，描述的實施例可以以各種不同的方式進行修改，所有這些修改都不偏離本公開的精神或范圍。貫穿整個說明書，相同的附圖標記指代相同的要素。

本文所用的術語僅是為了描述特定實施例而并不旨在限制本公開。本說明書及其以下權利要求中，除非上下文另外明確指出，單數形式“一個”、“一種”、“該”也旨在包括復數形式。進一步，除了明確地相反描述，詞語“包括”及其變形諸如“包含”或“具有”將理解為意味著包括所述要素而不排除任何其他的要素。

可以理解，本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其他類似術語包括機動車輛，其通常包括混合車輛、插電式混合動力電動車輛和其他可選的燃料車輛(例如，從非石油資源衍生的燃料)。如本文所提及的，混合動力電動車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如同 時具有汽油動力和電動力的車輛。

此外，應當理解一個或多個以下方法或其方面可以通過至少一個控制器執行。術語“控制器”可以指代包括存儲器和處理器的硬件設備。存儲器配置成存儲程序指令，而處理器具體配置成執行程序指令以執行將在以下進一步描述的一個或更多進程。而且，應當理解，正如本領域普通技術人員將意識到的，以下方法可以通過包括控制單元的裝置并結合一個或多個其他部件來執行。

此外，本發明的控制邏輯可被實施為計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀介質，該計算機可讀介質包含由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令。計算機可讀介質的例子包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光學數據存儲設備。計算機可讀記錄介質也可以分布在網絡耦接的計算機系統上，這樣可以通過分布式方式例如通過遠程服務器或控制器局域網絡(CAN)存儲和執行計算機可讀介質。

根據附圖以下將詳細描述本公開的實施例。

圖1是根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法適用的混合動力系統的示意圖。

圖1中示出的混合動力系統被說明僅為了更好的理解和方便描述。因此，根據本公開實施例的當混合動力電動車輛換擋時用于控制發動機啟動的方法不僅可適用于圖1示出的混合動力系統中，而且還適用于所有其它的混合動力系統中。

如圖1中所示，根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法適用的混合動力系統包括：混合動力控制單元(HCU)10、電子控制單元(ECU)12、電動機控制單元(MCU)14、變速器控制單元(TCU)16、發動機20、發動機離合器22、電動機24、變速器26及電池28。

HCU10控制在混合動力電動車輛的全部操作中互相交換信息的其他控制器的操作，因此HCU10通過與其他控制器的合作來控制發動機20和電動機24的輸出轉矩。

ECU12根據發動機20的條件來控制發動機20的全部操作，例如，駕駛者的需求轉矩、冷卻劑溫度及發動機轉矩。

MCU14根據駕駛者的需求轉矩、混合動力電動車輛的驅動模式及電池28的SOC條件來控制電動機24的全部操作。

TCU16根據發動機20和電動機24的輸出轉矩及再生制動量來控制變速器26的全部操作，例如變速器26的速率比。

發動機20當啟動時輸出動力作為動力源。

發動機離合器22設置在發動機20和電動機24之間以接收HCU10的控制信號，且根據混合動力電動車輛的驅動模式可選地連接發動機20和電動機24。

電動機24由來自電池28通過逆變器施加的三相AC電壓進行操作以產生轉矩，并且操作為電力發電機及在滑行模式中供應再生能源給電池28。

變速器26供應通過連接和釋放發動機離合器22確定出的發動機20的輸出轉矩和電動機24的輸出轉矩的總和作為輸入轉矩，并根據車輛速度和驅動條件來選擇任何換擋齒輪以輸出驅動力至驅動輪且維持驅動。

電池28由多個單元電池組成，且存儲用于供給電壓給電動機24的高電壓，例如，400V或450V DC。

以上描述的混合動力系統對于本領域技術人員是顯而易見的，因此將省略其詳細的解釋。

圖2是根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的裝置的方框圖。

如圖2所示，根據本公開的實施例用于控制混合動力電動車輛轉矩降低的裝置包括驅動信息檢測器30、牽引力控制系統(TCS)35、控制器11、發動機20和電動機24。

在根據本公開的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法中以下被描述的過程由于每一個控制器可通過整合或細分被執行。因此，為了方便描述，在本說明書和權利要求中，在混合動力電動車輛中提供的許多控制器都被稱為控制器11。

本公開的實施例所適用的混合動力電動車輛包括至少一個發動機20和至少一個電動機24。此外，混合動力電動車輛提供發動機20和電動機24分別或同時作為動力源操作的驅動模式。為了這個目的，在 發動機20和電動機24之間設置發動機離合器以可選地連接發動機20和電動機24。

驅動信息檢測器30檢測混合動力電動車輛的行駛狀態和駕駛者的需求信息，并且包括車輛速度傳感器31、電動機速度傳感器32、發動機速度傳感器33和加速踏板位置傳感器(APS)34。

車輛速度傳感器31檢測車輛的速度，并給控制器11發送相應的信號。

電動機速度傳感器32檢測電動機24的旋轉速度，并給控制器11發送相應的信號。

發動機速度傳感器33檢測發動機20的旋轉速度，并給控制器11發送相應的信號。

加速踏板位置傳感器34連續檢測加速踏板的位置值并給控制器11發送監測信號。當加速踏板被完全壓下時，加速踏板的位置值可以是100％，且當加速踏板一點都沒被壓下時，加速踏板的位置值可以是0％。

安裝在進氣管上的節氣門位置傳感器(TPS)可用于代替加速踏板位置傳感器34。因此，在本說明書和所附權利要求的范圍中，加速踏板位置傳感器34應該包括節氣門位置傳感器，且加速踏板的位置值應該理解為節氣門的開度值。

TCS35是配置成當車輛在多雪和結冰的道路上啟動或加速時用于防止車輪打滑而控制驅動轉矩的安全系統。因此，當因為混合動力電動車輛在滑的道路上啟動或加速而發生車輪打滑時，TCS35需要通過輸出需求轉矩來請求限制驅動轉矩。

當產生TCS35的驅動轉矩限制請求時，控制器11計算電動機轉矩命令和發動機轉矩命令，根據電池SOC計算電動機24充電的可用量，并通過反映電動機24充電的可用量確定最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令。此外，根據最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令，控制器11通過控制發動機的輸出轉矩和電動機的輸出轉矩來執行轉矩降低。

為了這些目的，控制器11可實施為被預定程序操作的至少一個處理器，且根據本公開的實施例，預定程序可被編程以便執行用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低方法的每一個步驟。

本文描述的各種實施例可通過使用例如軟件、硬件或其組合在由計算機或相似設備讀取的記錄介質內實施。根據硬件實施，本文描述的實施例可通過使用專用集成電路(ASIC)、數字信號處理器(DSP)、數字信號處理設備(DSPD)、可編程邏輯設備(PLD)、現場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器以及被設計以執行任何其他功能的電部件中的至少一個來實施。根據軟件實施，在本實施例中描述的諸如程序和功能的實施例可通過單獨的軟件模塊實施。軟件模塊中的每一個都可執行一個或多個功能和在本公開中描述的操作。軟件編碼可通過以適當的程序語言寫入的軟件應用程序來實施。

以下，根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法將參考圖3被詳細描述。

圖3是根據本公開實施例的用于控制混合動力電動車輛的轉矩降低的方法的流程圖。

如圖3所示，根據本公開示例性實施例的用于控制混合動力電動車輛轉矩降低的方法在步驟S100中開始確定是否產生TCS35的驅動轉矩限制的請求。

當在步驟S100中產生TCS35的驅動轉矩限制的請求時，在步驟S110中控制器11計算電動機轉矩命令。

電動機轉矩命令可通過電動機24的充電限制轉矩乘以電池SOC并且除以100來進行計算。如果電動機24的充電限制轉矩是足夠的，則需要積極使用電動機24以便提高混合動力電動車輛的燃料效率和響應性能。然而，電動機24的充電限制轉矩受車輛速度的影響，因此很難通過使用電動機24的充電限制轉矩來維持電池SOC。因此，控制器11可通過電動機24的充電限制轉矩乘以電池SOC并且除以100來計算電動機轉矩命令。

當在步驟S110中計算出電動機24的充電限制轉矩時，在步驟S120中控制器11計算發動機轉矩命令。

發動機轉矩命令可通過從TCS35的驅動轉矩限制的請求量中減去步驟S110中計算出的電動機轉矩命令來進行計算。

之后，在步驟S130中控制器11根據電池SOC來計算電動機24 充電的可用量。根據電池SOC的電動機24充電的可用量可通過電動機24充電的最大可用量乘以充電量的調節因子來進行計算。當電池SOC的比率低時，控制器11可控制以增加電動機24的充電量，當通過使用充電量的調節因子使得電池SOC的比率高時，減小電動機24的充電量。

充電量的調節因子可通過使用超越函數被計算，在超越函數中最大值從1減小。例如，最大值為1的雙曲正割函數、三角函數，和指數函數被使用。

當在步驟S130中電動機24充電的可用量被計算時，在步驟S140中控制器11通過反映電動機24充電的可用量來確定最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令。之后，根據最終的電動機轉矩命令和最終的發動機轉矩命令，控制器11通過控制發動機的輸出轉矩和電動機的輸出轉矩來執行轉矩降低。

如上所述，根據本公開的實施例，考慮電動機的充電限制轉矩和電池SOC以確定電動機命令轉矩，因此可防止缺少電池SOC且保證電動機的動力性能。此外，由于電池SOC的消耗而不能滿足駕駛者的需求轉矩的問題可被防止，且混合動力電動車輛的燃料效率和轉矩響應性能可被提高。

雖然已經結合目前被認為是可實踐的實施例對本公開進行了描述，但是應該理解本公開并不限于公開的實施例。相反，本公開旨在覆蓋包擴在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效配置。