专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
申请号 | CN202110831422.3 | 申请日 | 2021-07-22 |
公开(公告)号 | CN113982767A | 公开(公告)日 | 2022-01-28 |
申请人 | 现代凯菲克株式会社; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 全永浩; 尹政旻; | 第一发明人 | 全永浩 |
权利人 | 现代凯菲克株式会社 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 现代凯菲克株式会社 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份: | 城市 | 当前专利权人所在城市: |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:韩国京畿道 | 邮编 | 当前专利权人邮编: |
主IPC国际分类 | F02D13/02 | 所有IPC国际分类 | F02D13/02 ; F02D45/00 ; F03G7/08 |
专利引用数量 | 8 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 11 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 北京康信知识产权代理有限责任公司 | 专利代理人 | 王红艳; |
摘要 | 本公开涉及车辆的 滑行 再生控制方法和装置。一种配备有连续可变气 门 持续时间(CVVD) 发动机 的车辆的滑行再生控制方法,方法包括: 发动机控制单元 (ECU)确定车辆的当前状态是否满足滑行再生条件;当车辆的当前状态满足滑行再生条件时,ECU进入滑行再生模式并进行 再生 制动 ,其中当进入滑行再生模式时,节气门完全开启,使发动机的进气量最大化,控制CVVD目标持续时间最大化,并使进气门的关闭时间延迟至压缩冲程的开始时间点之后,从而减少发动机的 泵 气损失。 | ||
权利要求 | 1.一种配备有连续可变气门持续时间发动机的车辆的滑行再生控制方法,其中发动机控制单元控制所述车辆中的再生制动,所述滑行再生控制方法包括以下步骤: |
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说明书全文 | 车辆的滑行再生控制方法和装置技术领域背景技术[0003] 满足提高的废气法规的几种技术之一是轻度混合动力电动汽车(MHEV)系统,其被配置为使得皮带驱动电动机(BDM)可以辅助发动机动力。与全混合动力系统不同,配备BDM的MHEV系统在成本方面具有优势。 [0004] 具体而言,通过使用带有BDM的MHEV系统,可以在不显著改变动力系统的情况下,例如,只需更换现有的带有BDM的内燃机的交流发电机(发电机),就可以实现混合动力系统的优势并提高动力系统的燃料效率。 [0005] 然而,根据传统的MHEV系统,由于电动机(即BDM)始终通过皮带与发动机的曲轴相连接,因此存在发动机在再生制动中就像电阻(即,包括发动机的摩擦阻力、负载等)一样的问题。因此,与其他混合动力车辆相比,存在再生制动效率降低的缺点。 [0006] 根据常见的混合动力系统,电动机与发动机分离,并通过发电控制独立执行再生制动。在这种情况下,由于发动机停止,发动机对驾驶没有任何影响。然而,由于MHEV中发动机的曲轴上连接了BDM,在再生制动时,发动机的摩擦扭矩和负载同时作用,因此提高再生制动效率是有限度的。 [0007] 此外,在滑行再生情况下(其中车辆在没有踩下加速踏板或制动踏板的情况下滑行,与此同时电机发电),BDM的发电扭矩和发动机的拖曳扭矩同时施加到动力轴上。因此,当BDM的发电扭矩增大时,由于与普通内燃机车辆相比相对较大的减速度,驾驶员会感觉到驾驶差异。 [0008] 此外,由于在如UNECE的WP29法规中规定,当车辆的减速度为1.3m/s2以上时应打开制动灯,因此增加再生制动情况中BDM的发电量是有限度的。因此,系统存在这样的问题,即在滑行再生情况下能量的回收率不可避免地低。发明内容 [0009] 本公开的目的是提供一种配备有连续可变气门持续时间(CVVD)发动机的车辆的滑行再生控制方法及装置,该方法和装置能够减少滑行再生时发动机的拖曳扭矩对车辆减速的影响,从而在不增加特定的机械装置的情况下,也能够增加电动机发电回收的能量。 [0010] 为了实现上述目的,根据本公开的一方面,配备有连续可变气门持续时间(CVVD)发动机的车辆的滑行再生控制方法,包括:(a)发动机控制单元(ECU)确定车辆的当前状态是否满足滑行再生条件;(b)当车辆的当前状态满足滑行再生条件时,ECU进入滑行再生模式并进行再生制动,其中当进入滑行再生模式时,节气门完全开启,使发动机的进气量最大化并且控制CVVD目标持续时间最大化,由此控制BDM(皮带驱动电动机)的发电扭矩增大。 [0011] 在步骤(a)中,当车辆的当前状态为超限状态(over‑run state)时,可以确定满足滑行再生条件。 [0012] 当未操作加速踏板和制动踏板时,油门位置传感器(APS)和制动位置传感器(BPS)的输出信号为零,车速和发动机转速(RPM)超过相应的设定车速和设定RPM,可以确定车辆的当前状态为超限状态。 [0013] 超限状态可以进一步包括换档杆处于D档的情况。 [0014] 在步骤(b)中,可以控制排气门和进气门都开启时的阀重叠在可控范围内最大化,进气门的关闭时间可以延迟至压缩冲程的开始时间点之后(进气门延迟关闭,LIVC),从而减少泵气损失并增大BDM的发电扭矩。 [0015] 该方法可以进一步包括:(c)当车辆以滑行再生模式行驶时,持续监测是否满足滑行再生条件;以及(d)当监测结果为滑行再生条件之一的超限状态时,结束滑行再生模式。 [0016] 为实现上述目的,根据本公开的另一方面,配备有连续可变气门持续时间(CVVD)发动机的车辆的滑行再生控制装置,包括:数据检测器,实时检测信息,用于确定是否进入滑行再生模式;ECU,通过分析数据检测器提供的信息来确定是否已经进入滑行再生模式;以及CVVD控制器,在ECU的控制下控制滑行再生模式下的气门持续时间,其中当分析数据检测器提供的信息的结果为车辆的当前状态满足滑行再生条件时,在ECU的控制下进入滑行再生模式,并且在滑行再生模式下,节气门完全开启,使发动机的进气量在ECU的控制下最大化,CVVD控制器控制CVVD目标持续时间最大化,由此控制皮带驱动电动机(BDM)的发电扭矩增大。 [0017] 数据检测器检测到的进入滑行再生模式的信息可以包括油门位置传感器(APS)信息、制动位置传感器(BPS)信息、车速信息、发动机转速(RPM)信息和换档信息中的至少一种。 [0018] 在未操作加速踏板和制动踏板的超限状态下,油门位置传感器(APS)和制动位置传感器(BPS)的输出信号为零,车速和发动机转速(RPM)超过相应的设定车速和设定RPM,ECU可以确定车辆的当前状态满足滑行再生条件。 [0019] 当进入滑行再生模式时,CVVD控制器可以控制排气门和进气门都开启时的气门重叠在可控范围内最大化,并且可以使进气门的关闭时间延迟至压缩冲程的开始时间点之后(进气门延迟关闭,LIVC),从而减少发动机的泵气损失并增大BDM的发电扭矩。 [0020] 在通过CVVD控制器控制CVVD目标持续时间最大化的同时,ECU还可以基于数据检测器实时提供的信息持续监测是否满足滑行再生条件,并且在监测结果是消除了作为滑行再生条件之一的超限状态时,CVVD控制器可以在ECU的控制下根据当前行驶状态控制进气门的气门持续时间遵循从映射数据输出的目标值。 [0021] 根据本公开的配备有CVVD发动机的MHEV的滑行再生控制方法及装置,通过控制滑行再生时的气门持续时间来减少泵气损失,从而能够减小发动机的拖曳扭矩,提高BDM的发电量。因此,可以提高燃料效率。 [0022] 即,根据本公开,可以通过在滑行再生情况下控制气门方向来减少泵气损失,由此可以减少在滑行再生情况下发动机的拖曳扭矩对车辆减速的影响,也可以在不增加特定的机械装置的情况下,增加电动机发电回收的能量。即,在不增加特定的机械装置的情况下,也可以极大地提高车辆的燃料效率。附图说明 [0023] 本公开的上述和其他目的、特征以及其他优点将从以下结合附图的详细描述中得到更清楚的理解,其中: [0024] 图1是根据本公开实施例的配备有连续可变气门持续时间(CVVD)发动机的车辆的滑行再生控制装置的结构示意图; [0025] 图2是进入滑行再生模式时的进气门的变化的曲线图;并且 [0026] 图3是根据本公开实施例的配备有连续可变气门持续时间(CVVD)发动机的车辆的滑行再生控制方法的流程图。 具体实施方式[0027] 应当理解,本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括机动车辆,通常如乘用车,包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆、船只,包括各种船和轮船、飞机等,包括混合动力车辆、电动汽车、插电式混合动力汽车、氢动力汽车和其他替代燃料(例如源自石油以外的资源的燃料)汽车。如本文所指,混合动力车辆是具有两个以上个动力源的车辆,例如汽油动力车辆和电动车辆。 [0028] 本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制本公开。如本文所使用的,单数形式“一”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式,除非上下文另有明确指示。应进一步理解,术语“包括”和/或“包含”,当在本说明书中使用时,指定所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或组件的存在,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或它们的组合。如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。在整个说明书中,除非明确地做出相反的描述,否则词语“包括”和其变体诸如“包含”“涵盖”应理解为暗示包括所述要素但不排除任何其他要素。另外,说明书中所描述的“单元”、“‑器”、“‑仪”、“模块”是指处理至少一种功能和操作的单元,可以通过硬件组件或软件组件及其组合来实现。 [0029] 此外,本公开的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于:ROM、RAM、紧凑盘(CD‑ROM)、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中,使得计算机可读介质以分布式方式存储和执行,例如,通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。 [0030] 在下文中,将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。 [0031] 本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制本公开。除非上下文另有明确指示,否则单数形式旨在包括复数形式。 [0032] 说明书中使用的术语“第一”、“第二”等可用于描述各种组件,但这些组件不应被理解为限于这些术语。这些术语仅用于将一个组件与另一组件区分开来。 [0033] 在以下参照附图的描述中,相同的组件使用相同的附图标记并且不再重复描述。然而,在描述本公开时,将省略对公知技术的详细描述,以免本公开的描述被不必要的细节模糊。 [0034] 图1是根据本公开实施例的配备有连续可变气门持续时间(CVVD)发动机的车辆(例如,轻度混合动力电动汽车或MHEV)的滑行再生控制装置的结构示意图; [0035] 参照图1,根据本公开实施例的滑行再生控制装置应用于包括CVVD系统和与发动机输出轴相连接以能够传递动力并从发动机接收动力的皮带驱动电动机(BDM)的轻度混合动力电动车辆,该滑行再生控制装置包括数据检测器10、发动机控制单元(ECU)20和CVVD控制器30。 [0036] 数据检测器10实时检测信息,用于确定是否进入滑行再生模式。数据检测器10检测到的用以确定是否进入滑行再生模式的信息可以包括油门位置传感器(APS)信息、制动位置传感器(BPS)信息、车速信息、发动机转速(RPM)信息和换档信息中的至少一种。 [0037] 将数据检测器10检测到的信息提供给ECU 20,ECU 20分析数据检测器10提供的信息。具体而言,ECU 20通过分析数据检测器10提供的信息来确定是否进入滑行再生模式,当根据数据检测器10发送的信息确定的当前车辆状态是超限状态时,确定已经进入滑行再生模式。 [0038] “超限”是指车辆没有操作加速踏板和制动踏板而是仅利用惯性行驶的情况。具体而言,超限可以是滑行行驶情况,其中APS和BPS输出为零,并且车速和发动机转速(RPM)超过相应的车速和设定RPM。 [0039] 根据具体情况,超限状态可以包括换档杆处于D档的情况,但是用于确定是否进入滑行再生模式的条件不仅限于上述条件。根据车辆规格,可以将新条件添加到上述条件中,并且根据特定情况可以排除上述条件中的一些。 [0040] CVVD控制器30在ECU 20的控制下控制气门持续时间。CVVD控制器30可以由在ECU 20的控制下产生和输出用于控制气门持续时间的适当扭矩的驱动电动机、和操作以通过驱动电动机改变凸轮轴的旋转中心的可变控制器组成。CVVD控制器30在本领域中是众所周知的,因此省略其详细描述。 [0041] 作为参考,连续可变气门持续时间(CVVD)是一种通过自由控制进气门开启持续时间来提高总体性能的技术。换言之,当凸轮轴的旋转中心移动时,CVVD使用按压气门的凸轮的速度差,来控制气门开启的持续时间。 [0042] 如上所述,ECU 20基于数据检测器10提供的检测信息确定是否已经进入滑行再生模式。当车辆状态为上述超限状态时,ECU 20确定满足滑行再生条件,并确定已进入滑行再生模式并执行用于滑行再生的一系列控制。 [0043] 在滑行再生模式下由ECU 20执行的一系列控制,即用于增加BDM的发电扭矩的控制,包括通过CVVD控制器30进行的发动机节气门控制和气门持续时间控制。为此,在进入滑行再生的同时,ECU 20向发动机节气门和CVVD控制器30发送用于增大再生制动中BDM的发电扭矩的控制信号。 [0044] 具体而言,在进入滑行再生模式的同时,ECU 20完全开启节气门,使得发动机的进气量最大化。此外,ECU 20向CVVD控制器30的可变控制器输出在允许的持续时间范围内最大化CVVD的目标持续时间的指令。 [0045] 为此,ECU 20可配备有根据设定程序操作的一个或多个处理器。具体而言,ECU 20可以配备有由程序操作的一个或多个处理器,这些程序构建为执行将在下文进行描述的根据本公开实施例的配备有CVVD发动机的车辆(例如,MHEV)的滑行再生控制方法的步骤。 [0046] 当进入滑行再生模式时,CVVD控制器30根据ECU 20的指令使进气门的关闭时间延迟至压缩冲程的开始时间点之后(进气门延迟关闭,LIVC)。此外,控制排气门和进气门都开启时的气门重叠在可控范围内最大化(如图2中的曲线①那样控制)。 [0047] 这参照图2进行描述。 [0048] 图2是进入滑行再生模式时的进气门的变化的曲线图。 [0049] 如图2所示,在进入滑行再生模式的同时,CVVD控制器30根据ECU 20的指令控制排气门和进气门都开启时的气门重叠(椭圆表示的区域)在可控范围内最大化。此外,进气门的关闭时间延迟至压缩冲程的开始时间点(通常对应于BDC)之后。 [0050] 作为参考,气门重叠是指排气门和进气门都开启以提高发动机高速旋转区域的进气/排气效率,从而可以防止发动机故障的状态。即,由于气门重叠,发动机可以在没有任何问题的情况下在高速旋转区域运行并输出高功率。 [0051] 当进气门的关闭时间延迟至压缩冲程的开始时间点之后时,如图2所示,在进气冲程中流入燃烧室的部分进气在压缩冲程中被强制排出燃烧室,因此轻微的输出降低在所难免,但有效压缩起始点也相应延迟。因此,膨胀比与压缩比增加,燃烧热做更多功。此外,由于压缩冲程中的负功减少,因此泵气损失减少。 [0052] 在滑行再生情况下(其中随着车辆在没有踩下加速踏板和制动踏板的情况下滑行,BDM发电)施加到动力轴的制动扭矩,是BDM的发电扭矩和发动机的拖曳扭矩之和。因此,当发动机的拖曳扭矩减小时,即使BDM的发电扭矩由于减小的扭矩而增大,也可以保持车辆减速。 [0053] 发动机的拖曳扭矩由发动机的摩擦扭矩和泵气损失组成。泵气损失(pump loss)是由于发动机进气歧管中产生的负压造成的压力损失,可以如上所述通过控制进气门的持续时间来减少,例如,通过增加排气门和进气门都开启的时间段和进气门的开启量。 [0054] 当排气门和进气门都开启的时间段和进气门的开启量增加时,更多的空气流入气缸,因此气缸的内部压力增大。此外,进气歧管和排气歧管之间的压差减小,因此泵气损失减少。结果,可以主动减小发动机的拖曳扭矩(施加到发动机的负载)。 [0055] 本公开已经考虑到可以通过CVVD控制来控制发动机的拖曳扭矩,其中当进入滑行再生模式时,ECU 20控制CVVD控制器30使得进气门的持续时间增加,由此泵气损失减少,发动机的拖曳扭矩减小,从而提高BDM的发电量。 [0056] 如上所述,当进气门的持续时间增加,更多的空气流入气缸时,即使发动机的节气门关闭一点,进气门也无法顺畅流动,因此可能影响气门持续时间控制。因此,在进入滑行再生模式的同时,节气门完全关闭以防止进气影响气门持续时间控制。 [0057] 作为参考,图2所示的曲线①是本公开提出的进入滑行再生模式时进气门变化的示例曲线,其他曲线(进气门的曲线)是可根据车辆的行驶状态示出的各类进气值变化的示例曲线。每条曲线的起点和终点之间的宽度(图2中的左右宽度)越大,阀门打开的时间越长。 [0058] 在通过CVVD控制器30控制CVVD目标持续时间最大化(进气门的持续时间增加)的同时,ECU 20还基于数据检测器10实时提供的信息持续监测是否满足滑行再生条件,并且在确定监测结果是消除了作为滑行再生条件之一的超限状态时,将CVVD改变为正常控制模式。 [0059] 例如,当车辆在滑行再生模式下行驶(节气门完全开启或控制CVVD目标持续时间最大化)检测到加速踏板或制动踏板的操作时(当APS或BPS的输出信号不为0时),ECU 20向被控制的CVVD发出指令以进入正常的CVVD控制模式,在该模式中,根据车辆当前行驶状态使进气门的气门持续时间遵循从映射数据输出的目标值。 [0060] 然而,当确定保持作为滑行再生条件之一的超限状态时,通过控制使CVVD目标持续时间最大化来减少泵气损失,从而保持提高BDM的发电量的滑行再生模式。 [0061] 参照图3描述由上述根据本公开实施例的具有CVVD发动机的MHEV的滑行再生控制装置执行的再生控制方法。 [0062] 图3是根据本公开实施例的配备有CVVD发动机的车辆的滑行再生控制方法的流程图。 [0063] 参照图3,根据本公开实施例的具有CVVD发动机的MHEV的滑行再生控制方法,在广义上,可以包括确定车辆的当前状态是否满足滑行再生条件(S100),以及当车辆的当前状态满足滑行再生条件时(S200),进入滑行再生模式并进行再生制动。 [0064] 在步骤S100中,当车辆的当前状态为超限状态时,可以确定满足滑行再生条件。超限状态是未操作加速踏板和制动踏板的状态,因此油门位置传感器(APS)和制动位置传感器(BPS)的输出信号为零,车速和发动机转速(RPM)超过相应的设定车速和设定RPM。 [0065] 根据具体情况,超限状态可以包括换档杆处于D档的情况,但是用于确定是否进入滑行再生模式的条件不仅限于上述条件。根据车辆规格,可以将新条件添加到上述条件中,并且根据特定情况可以排除上述条件中的一些。 [0066] 在步骤S200中,当车辆的当前状态满足滑行再生条件,进入滑行再生模式时,节气门完全开启,使发动机进气量变为最大并且控制CVVD目标持续时间最大化,由此控制皮带驱动电动机(BDM)的发电扭矩增大。 [0067] 控制CVVD目标持续时间最大化是指控制排气门和进气门都开启时的气门重叠在可控范围内最大化,使进气门的关闭时间延迟至压缩冲程的开始时间点之后(进气门延迟关闭,LIVC),从而减少泵气损失。 [0068] 如上所述,在滑行再生情况下(其中随着车辆在没有踩下加速踏板和制动踏板的情况下滑行,BDM发电)施加到动力轴的制动扭矩是BDM的发电扭矩和发动机的拖曳扭矩之和。因此,当发动机的拖曳扭矩减小时,即使BDM的发电扭矩由于减小的扭矩而增大,也可以保持车辆减速。 [0069] 发动机的拖曳扭矩由发动机的摩擦扭矩和泵气损失组成。泵气损失是由于发动机的进气歧管中产生的负压造成的压力损失,可以如上所述通过控制进气门的持续时间来减少(通过增加排气门和进气门都开启的时间段和进气门的开启量)。 [0070] 当排气门和进气门都开启的时间段和进气门的开启量增加时,更多的空气流入气缸,因此气缸的内部压力增大。此外,进气歧管和排气歧管之间的压差减小,因此泵气损失减少。因此,可以主动减小发动机的拖曳扭矩(施加到发动机的负载)。 [0071] 本公开已经考虑到可以通过CVVD控制来控制发动机的拖曳扭矩,其中当进入滑行再生模式时,ECU 20控制CVVD控制器30使得进气门的持续时间增加,由此泵气损失减少,发动机的拖曳扭矩减小,从而提高BDM的发电量。 [0072] 如上所述,当进气门的持续时间增加,更多的空气流入气缸时,即使发动机的节气门关闭一点,进气门也无法顺畅流动,因此可能影响气门持续时间的控制。因此,在进入滑行再生模式的同时,节气门完全关闭以防止进气影响气门持续时间控制。 [0073] 同时,本公开的控制方法在车辆以滑行再生模式行驶时,持续监测是否满足滑行再生条件(S300)。当确定监测结果是消除了作为滑行再生条件之一的超限状态时,结束滑行再生模式并将CVVD控制模式改变为正常控制模式(S400)。 [0074] 例如,当车辆在滑行再生模式下行驶(节气门完全开启或控制CVVD目标持续时间最大化)检测到加速踏板或制动踏板的操作时(当APS或BPS的输出信号不为0时),开始正常的CVVD控制模式,在该模式中,根据车辆的当前行驶状态使进气门的气门持续时间遵循从映射数据输出的目标值。 [0075] 然而,当确定保持作为滑行再生条件之一的超限状态时,通过控制使CVVD目标持续时间最大化来减少泵气损失,从而保持提高BDM的发电量的滑行再生模式。 [0076] 一般而言,根据MHEV系统,电机通过皮带与发动机的曲轴相连接,因此在滑行发电时,电动机的动力轴不能与发动机分离。因此,电动机的发电扭矩和发动机的拖曳扭矩都施加到动力轴上,因此当电动机的发电扭矩增大时,减速量也相应增大,由此驾驶者会感觉到驾驶差异。 [0077] 因此,在相关技术的MHEV系统中的滑行再生中,电动机的发电量不可避免地受到限制。然而,根据本公开,在滑行再生中,通过控制气门持续时间来减少泵气损失,由此可以减小发动机的拖曳扭矩。此外,可以通过减小的拖曳扭矩来提高BDM的发电量,因此可以提高燃料效率。 [0078] 即,根据本公开,可以通过在滑行再生情况下控制气门方向来减少泵气损失,由此可以减少在滑行再生情况下发动机的拖曳扭矩对车辆减速的影响,也可以在不增加特定的机械装置的情况下,增加电动机的发电回收的能量。即,在不增加特定的机械装置的情况下,也可以极大地提高车辆的燃料效率。 |