控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法和汽車電子控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)，特別涉及用于控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法以及基于該方法的汽車電子控制器。按照本發(fā)明實(shí)施例的控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法包括下列步驟：測(cè)量所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速；根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速確定所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于高燃油效率狀態(tài)；以及如果處于所述高燃油效率狀態(tài)，則使所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電。
【專利說(shuō)明】控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法和汽車電子控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)，特別涉及用于控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法以及基于該方法的汽車電子控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代社會(huì)中，汽車一直是石油消費(fèi)的主力。隨著化石燃料資源的日益減少以及全球氣候變暖趨勢(shì)的愈發(fā)明顯，世界各國(guó)都從法律和經(jīng)濟(jì)層面對(duì)汽車的油耗作出限定。
[0003]在汽車中，從動(dòng)力提供到負(fù)載用電，其能量都直接或間接地來(lái)自于汽油燃燒的熱能。圖1為示出了汽車中能量流動(dòng)的示意圖，圖中粗實(shí)線表示能量流，細(xì)實(shí)線表示控制信號(hào)流和檢測(cè)信號(hào)流。如圖1所示，在汽車電子控制器(ECU) 110的控制下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)120帶動(dòng)汽車發(fā)電機(jī)130發(fā)電，所產(chǎn)生的電力可以提供給蓄電池140，或者提供給用電負(fù)載150 ;另一方面，蓄電池140存儲(chǔ)的電能也可以提供給用電負(fù)載150和起動(dòng)機(jī)160?？梢?jiàn)，發(fā)電機(jī)是上述能量流動(dòng)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，因此如何改善其運(yùn)行控制是降低油耗的重要途徑。
[0004]業(yè)界已經(jīng)提出了多種基于用電負(fù)荷狀態(tài)的控制發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法，這些方法一般將蓄電池SOC狀態(tài)和/或用電負(fù)載狀態(tài)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，根據(jù)監(jiān)測(cè)的狀態(tài)和控制策略(例如啟動(dòng)優(yōu)先策略)確定是否由發(fā)電機(jī)向蓄電池充電和/或向用電負(fù)載供電。
[0005]但是需要指出的是，為了使發(fā)電機(jī)的運(yùn)行控制更為優(yōu)化，還需要考慮到更多的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法，其具有顯著降低油耗和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在一種控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法中，所述汽車發(fā)電機(jī)與蓄電池電氣耦合，并且在運(yùn)行時(shí)由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該方法包括下列步驟:
[0008]測(cè)量所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速；
[0009]根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速確定所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于高燃油效率狀態(tài)；以及
[0010]如果處于所述高燃油效率狀態(tài)，則使所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電。
[0011]按照本發(fā)明的實(shí)施例，汽車發(fā)電機(jī)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于高燃油效率狀態(tài)時(shí)向蓄電池充電，這大大提高了能源利用效率，從而達(dá)到省油的效果。
[0012]優(yōu)選地，在上述方法中，所述高燃油效率狀態(tài)在轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中表示為一個(gè)區(qū)域。利用轉(zhuǎn)速-扭矩參數(shù)對(duì)來(lái)表征燃油效率狀態(tài)在保證控制的有效性的前提下，能夠簡(jiǎn)化控制過(guò)程的復(fù)雜性。
[0013]優(yōu)選地，在上述中，當(dāng)扭矩和轉(zhuǎn)速位于該區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高于第一閾值的概率大于第二閾值。
[0014]優(yōu)選地，在上述方法中，所述區(qū)域按照下列方式生成:
[0015]確定發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合并以此發(fā)生頻率最高的組合為圓心生成第一區(qū)域；
[0016]生成第二區(qū)域，當(dāng)扭矩和轉(zhuǎn)速位于該第二區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高于第一閾值的概率大于第二閾值；以及
[0017]將所述第一和第二區(qū)域的交疊部分確定為所述區(qū)域。
[0018]由于在確定高燃油效率區(qū)時(shí)還將汽車行駛特點(diǎn)考慮在內(nèi)，因此能夠更有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)省油的目標(biāo)。
[0019]優(yōu)選地，在上述方法中，通過(guò)借助仿真實(shí)驗(yàn)建立扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與燃油效率之間的關(guān)系來(lái)生成所述區(qū)域。
[0020]優(yōu)選地，在上述方法中，當(dāng)處于所述高燃油效率狀態(tài)時(shí)，所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度按照下式確定:
[0021]I= a e_0L
[0022]其中，I為充電的電流強(qiáng)度，L為測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與所述區(qū)域的參考點(diǎn)之間的距離，α和β為大于O的常數(shù)。
[0023]優(yōu)選地，在上述方法中，當(dāng)處于所述高燃油效率狀態(tài)時(shí)，所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度按照下式確定:將所述區(qū)域內(nèi)的各點(diǎn)至區(qū)域的參考點(diǎn)之間的距離劃分為多段，每段對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
[0024]更好地，在上述方法中，所述參考點(diǎn)為所述區(qū)域的質(zhì)心或發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合。
[0025]將質(zhì)心或發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合作為在確定充電電流強(qiáng)度時(shí)的參考點(diǎn)可以很好地適應(yīng)扭矩和轉(zhuǎn)速的變化具有連續(xù)性和動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)。
[0026]本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種汽車電子控制器，其具有顯著降低能耗和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0027]按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種汽車電子控制器包括:輸入單元、輸出單元和與輸入單元和輸出單元耦合的處理器，其中，所述輸入單元被配置為從傳感器接收汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速的檢測(cè)信號(hào)，所述輸出單元被配置為向汽車發(fā)電機(jī)發(fā)送由所述處理器生成的指令，
[0028]其中，所述處理器被配置為根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速的檢測(cè)信號(hào)確定所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于高燃油效率狀態(tài)，并且如果處于所述高燃油效率狀態(tài)，則使所述汽車發(fā)電機(jī)向蓄電池充電。
[0029]從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為示出了汽車中能量流動(dòng)的示意圖。
[0031]圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法的流程圖。
[0032]圖3示例性地示出了燃油效率在轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中的表示形式，其中縱坐標(biāo)為扭矩，單位為牛頓米，橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速，單位為RPM。
[0033]圖4示例性地示出了考慮用戶駕駛特點(diǎn)的生成高燃油效率區(qū)的示意圖。[0034]圖5為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的汽車電子控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面通過(guò)參考附圖描述【具體實(shí)施方式】來(lái)闡述本發(fā)明。但是需要理解的是，這些【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示例性的，對(duì)于本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍并無(wú)限制作用。
[0036]在本說(shuō)明書(shū)中，“耦合”一詞應(yīng)當(dāng)理解為包括在兩個(gè)單元之間直接傳送能量或信號(hào)的情形，或者經(jīng)一個(gè)或多個(gè)第三單元間接傳送能量或信號(hào)的情形，而且這里所稱的信號(hào)包括但不限于以電、光和磁的形式存在的信號(hào)。另外，“包含”和“包括”之類的用語(yǔ)表示除了具有在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。再者，諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類的用語(yǔ)并不表示單元或數(shù)值在時(shí)間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元或數(shù)值之用。
[0037]還需要指出的是，為闡述方便，附圖中各單元并不一定按照它們實(shí)際的比例繪制，而且附圖中各單元的尺寸以及它們之間的比例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0038]圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法的流程圖。為闡述方便，以下的描述以圖1所示的汽車中能量流動(dòng)圖景為例，但是應(yīng)該理解的是，圖1所示的圖景僅僅是示意性的。
[0039]如圖2所示，在步驟S210中，汽車電子控制器110首先從傳感器接收其測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)120的扭矩信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)。這些信號(hào)可以是模擬信號(hào)形式，在汽車電子控制器110處轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。可選地，也可以將A/D轉(zhuǎn)換器集成在傳感器中，因此提供給汽車電子控制器110的將是數(shù)字信號(hào)形式的扭矩信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0040]隨后，在步驟S220中，汽車電子控制器110根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)120當(dāng)前的扭矩和轉(zhuǎn)速判斷其是否處于高燃油效率狀態(tài)，如果判斷處于高燃油效率狀態(tài)，則進(jìn)入步驟S230，否貝U，則進(jìn)入步驟S270。
[0041]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率一般可理解為平均油效，即汽車使用單位體積的汽油所行駛的距離。雖然可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速以及其它的參數(shù)估算出燃油效率，但是從下面的描述中將會(huì)看到，當(dāng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制時(shí)，沒(méi)有必要計(jì)算出燃油效率的具體數(shù)值。并且本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究后發(fā)現(xiàn)，在大部分情況下，每對(duì)扭矩與轉(zhuǎn)速的組合所對(duì)應(yīng)的燃油效率是唯一的并且變化不大?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，在本實(shí)施例中，燃油效率被等價(jià)地表示為轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究后還發(fā)現(xiàn)，燃油效率隨扭矩、轉(zhuǎn)速的變化是連續(xù)的，高于一定水平的燃油效率在轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中呈現(xiàn)為一個(gè)區(qū)域(以下又成為高燃油效率區(qū))。
[0042]圖3示例性地示出了燃油效率在轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中的表示形式，其中縱坐標(biāo)為扭矩，單位為牛頓米，橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速，單位為rpm。在圖3中，曲線A所圍成的區(qū)域?yàn)楦呷加托蕝^(qū)，該區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的燃油效率都高于某一水平?？梢酝ㄟ^(guò)仿真實(shí)驗(yàn)確定扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與燃油效率之間的關(guān)系，由此繪制出圖3所示的曲線A。
[0043]如上所述，在大部分情況下，扭矩與轉(zhuǎn)速的組合所對(duì)應(yīng)的燃油效率基本保持不變，但是由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，扭矩與轉(zhuǎn)速的組合所對(duì)應(yīng)的燃油效率可能會(huì)發(fā)生較大的偏離，這是因?yàn)槟承┮蛩卦谟行┕r下對(duì)燃油效率的影響不容忽視。盡管可以在確定燃油效率時(shí)將這些因素計(jì)入，但是為了保證控制的實(shí)時(shí)性和簡(jiǎn)便性，優(yōu)選地可采用概率值來(lái)進(jìn)行修正。具體而言，對(duì)于轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中的每個(gè)點(diǎn)，只有同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件時(shí)才被視為對(duì)應(yīng)于高燃油效率:
[0044]條件I):該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的燃油效率有可能超過(guò)一定水平(例如大于或等于150公里/升)；并且
[0045]條件2):條件I)發(fā)生的概率大于一個(gè)閾值(例如0.9)。
[0046]值得指出的是，在繪制上述高燃油效率區(qū)時(shí)還可以將用戶的駕駛特點(diǎn)考慮進(jìn)來(lái)。圖4示例性地示出了以這種方式生成高燃油效率區(qū)的示意圖，其中，縱坐標(biāo)為扭矩，單位為牛頓米，橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速，單位為rpm。首先，可以生成圖4中由曲線A所圍成的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的燃油效率高于一定的水平或者其高于一定水平的概率超過(guò)某一閾值。接著，可以生成曲線B所圍成的區(qū)域，該區(qū)域代表用戶日常駕駛時(shí)出現(xiàn)頻率較高的燃油效率區(qū)域。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，曲線B可以是圓形，其圓心位置O對(duì)應(yīng)于發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合。最后，將曲線A和曲線B所圍成區(qū)域的交疊部分C確定為高燃油效率區(qū)。
[0047]在步驟S230中，汽車電子控制器110進(jìn)一步計(jì)算汽車發(fā)電機(jī)130向蓄電池140充電的電流強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，可以采用下式計(jì)算得到電流強(qiáng)度:
【權(quán)利要求】
1.一種控制汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方法，所述汽車發(fā)電機(jī)與蓄電池電氣耦合，并且在運(yùn)行時(shí)由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其特征在于，包括下列步驟: 測(cè)量所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速； 根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速確定所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于高燃油效率狀態(tài)；以及 如果處于所述高燃油效率狀態(tài)，則使所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高燃油效率狀態(tài)在轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中表示為一個(gè)區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，當(dāng)扭矩和轉(zhuǎn)速位于該區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高于第一閾值的概率大于第二閾值。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述區(qū)域按照下列方式生成: 確定發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合并以此發(fā)生頻率最高的組合為圓心生成第一區(qū)域； 生成第二區(qū)域，當(dāng)扭矩和轉(zhuǎn)速位于該第二區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高于第一閾值的概率大于第二閾值；以及 將所述第一和第二區(qū)域的交疊部分確定為所述區(qū)域。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過(guò)借助仿真實(shí)驗(yàn)建立扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與燃油效率之間的關(guān)系來(lái)生成所述區(qū)域。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，當(dāng)處于所述高燃油效率狀態(tài)時(shí)，所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度按照下式確定: I = a ,L 其中，I為充電的電流強(qiáng)度，L為測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與所述區(qū)域內(nèi)參考點(diǎn)之間的距離，α和β為常數(shù)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，當(dāng)處于所述高燃油效率狀態(tài)時(shí)，所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度按照下式確定:將所述區(qū)域內(nèi)的各點(diǎn)至區(qū)域內(nèi)參考點(diǎn)之間的距離劃分為多段，每段對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，所述參考點(diǎn)為所述區(qū)域的質(zhì)心或發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合。
9.一種汽車電子控制器，包括:輸入單元、輸出單元和與輸入單元和輸出單元耦合的處理器，其中，所述輸入單元被配置為從傳感器接收汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速的檢測(cè)信號(hào)，所述輸出單元被配置為向汽車發(fā)電機(jī)發(fā)送由所述處理器生成的指令， 其中，所述處理器被配置為根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速的檢測(cè)信號(hào)確定所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于高燃油效率狀態(tài)，并且如果處于所述高燃油效率狀態(tài)，則使所述汽車發(fā)電機(jī)向蓄電池充電。
10.如權(quán)利要求9所述的汽車電子傳感器，其中，所述高燃油效率狀態(tài)在轉(zhuǎn)速-扭矩坐標(biāo)圖中表示為一個(gè)區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的汽車電子傳感器，其中，當(dāng)扭矩和轉(zhuǎn)速位于該區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高于第一閾值的概率大于第二閾值。
12.如權(quán)利要求10所述的汽車電子傳感器，其中，所述區(qū)域按照下列方式生成: 確定發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合并以此發(fā)生頻率最高的組合為圓心生成第一區(qū)域； 生成第二區(qū)域，當(dāng)扭矩和轉(zhuǎn)速位于該第二區(qū)域內(nèi)時(shí)，所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率高于第一閾值的概率大于第二閾值；以及 將所述第一和第二區(qū)域的交疊部分確定為所述區(qū)域。
13.如權(quán)利要求10所述的汽車電子傳感器，其中，通過(guò)借助仿真實(shí)驗(yàn)建立扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與燃油效率之間的關(guān)系來(lái)生成所述區(qū)域。
14.如權(quán)利要求12所述的汽車電子傳感器，其中，當(dāng)處于所述高燃油效率狀態(tài)時(shí)，所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度按照下式確定:
I = a e-0L 其中，I為充電的電流強(qiáng)度，L為測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速的組合與所述區(qū)域的參考點(diǎn)之間的距離，α和β為常數(shù)。
15.如權(quán)利要求12所述的汽車電子傳感器，其中，當(dāng)處于所述高燃油效率狀態(tài)時(shí)，所述汽車發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度按照下式確定:將所述區(qū)域內(nèi)的各點(diǎn)至區(qū)域的參考點(diǎn)之間的距離劃分為多段，每段對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)測(cè)得的扭矩和轉(zhuǎn)速確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，所述參考點(diǎn)為所述區(qū)域的質(zhì)心或發(fā)生頻率最高的扭矩和轉(zhuǎn) 速的組合。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK103879304SQ201210558278
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】鄧恒, 孟艷, 吳春建, 張崇生 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司