控制汽车发电机运行的方法和汽车电子控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及汽车电子技术，特别涉及用于控制汽车发电机运行的方法以及基于该方法的汽车电子控制器。按照本发明实施例的控制汽车发电机运行的方法包括下列步骤：测量所述汽车发动机的扭矩和转速；根据测得的扭矩和转速确定所述汽车发动机是否处于高燃油效率状态；以及如果处于所述高燃油效率状态，则使所述汽车发电机向所述蓄电池充电。
【专利说明】控制汽车发电机运行的方法和汽车电子控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车电子技术，特别涉及用于控制汽车发电机运行的方法以及基于该方法的汽车电子控制器。
【背景技术】
[0002]在现代社会中，汽车一直是石油消费的主力。随着化石燃料资源的日益减少以及全球气候变暖趋势的愈发明显，世界各国都从法律和经济层面对汽车的油耗作出限定。
[0003]在汽车中，从动力提供到负载用电，其能量都直接或间接地来自于汽油燃烧的热能。图1为示出了汽车中能量流动的示意图，图中粗实线表示能量流，细实线表示控制信号流和检测信号流。如图1所示，在汽车电子控制器(ECU) 110的控制下，汽车发动机120带动汽车发电机130发电，所产生的电力可以提供给蓄电池140，或者提供给用电负载150 ;另一方面，蓄电池140存储的电能也可以提供给用电负载150和起动机160。可见，发电机是上述能量流动过程中的重要环节，因此如何改善其运行控制是降低油耗的重要途径。
[0004]业界已经提出了多种基于用电负荷状态的控制发电机运行的方法，这些方法一般将蓄电池SOC状态和/或用电负载状态作为监测对象，根据监测的状态和控制策略(例如启动优先策略)确定是否由发电机向蓄电池充电和/或向用电负载供电。
[0005]但是需要指出的是，为了使发电机的运行控制更为优化，还需要考虑到更多的因素。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种控制汽车发电机运行的方法，其具有显著降低油耗和实现简单的优点。
[0007]按照本发明的一个实施例，在一种控制汽车发电机运行的方法中，所述汽车发电机与蓄电池电气耦合，并且在运行时由汽车发动机驱动旋转，该方法包括下列步骤:
[0008]测量所述汽车发动机的扭矩和转速；
[0009]根据测得的扭矩和转速确定所述汽车发动机是否处于高燃油效率状态；以及
[0010]如果处于所述高燃油效率状态，则使所述汽车发电机向所述蓄电池充电。
[0011]按照本发明的实施例，汽车发电机在汽车发动机处于高燃油效率状态时向蓄电池充电，这大大提高了能源利用效率，从而达到省油的效果。
[0012]优选地，在上述方法中，所述高燃油效率状态在转速-扭矩坐标图中表示为一个区域。利用转速-扭矩参数对来表征燃油效率状态在保证控制的有效性的前提下，能够简化控制过程的复杂性。
[0013]优选地，在上述中，当扭矩和转速位于该区域内时，所述汽车发动机的燃油效率高于第一阈值的概率大于第二阈值。
[0014]优选地，在上述方法中，所述区域按照下列方式生成:
[0015]确定发生频率最高的扭矩和转速的组合并以此发生频率最高的组合为圆心生成第一区域；
[0016]生成第二区域，当扭矩和转速位于该第二区域内时，所述汽车发动机的燃油效率高于第一阈值的概率大于第二阈值；以及
[0017]将所述第一和第二区域的交叠部分确定为所述区域。
[0018]由于在确定高燃油效率区时还将汽车行驶特点考虑在内，因此能够更有针对性地实现省油的目标。
[0019]优选地，在上述方法中，通过借助仿真实验建立扭矩和转速的组合与燃油效率之间的关系来生成所述区域。
[0020]优选地，在上述方法中，当处于所述高燃油效率状态时，所述汽车发电机向所述蓄电池充电的电流强度按照下式确定:
[0021]I= a e_0L
[0022]其中，I为充电的电流强度，L为测得的扭矩和转速的组合与所述区域的参考点之间的距离，α和β为大于O的常数。
[0023]优选地，在上述方法中，当处于所述高燃油效率状态时，所述汽车发电机向所述蓄电池充电的电流强度按照下式确定:将所述区域内的各点至区域的参考点之间的距离划分为多段，每段对应于一个充电电流强度，由此根据测得的扭矩和转速确定相应的充电电流强度。
[0024]更好地，在上述方法中，所述参考点为所述区域的质心或发生频率最高的扭矩和转速的组合。
[0025]将质心或发生频率最高的扭矩和转速的组合作为在确定充电电流强度时的参考点可以很好地适应扭矩和转速的变化具有连续性和动态范围大的特点。
[0026]本发明的还有一个目的是提供一种汽车电子控制器，其具有显著降低能耗和实现简单的优点。
[0027]按照本发明的一个实施例，一种汽车电子控制器包括:输入单元、输出单元和与输入单元和输出单元耦合的处理器，其中，所述输入单元被配置为从传感器接收汽车发动机的扭矩和转速的检测信号，所述输出单元被配置为向汽车发电机发送由所述处理器生成的指令，
[0028]其中，所述处理器被配置为根据扭矩和转速的检测信号确定所述汽车发动机是否处于高燃油效率状态，并且如果处于所述高燃油效率状态，则使所述汽车发电机向蓄电池充电。
[0029]从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为示出了汽车中能量流动的示意图。
[0031]图2为按照本发明一个实施例的控制汽车发电机运行的方法的流程图。
[0032]图3示例性地示出了燃油效率在转速-扭矩坐标图中的表示形式，其中纵坐标为扭矩，单位为牛顿米，横坐标为转速，单位为RPM。
[0033]图4示例性地示出了考虑用户驾驶特点的生成高燃油效率区的示意图。[0034]图5为按照本发明一个实施例的汽车电子控制器的结构框图。
【具体实施方式】
[0035]下面通过参考附图描述【具体实施方式】来阐述本发明。但是需要理解的是，这些【具体实施方式】仅仅是示例性的，对于本发明的精神和保护范围并无限制作用。
[0036]在本说明书中，“耦合”一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。另外，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。
[0037]还需要指出的是，为阐述方便，附图中各单元并不一定按照它们实际的比例绘制，而且附图中各单元的尺寸以及它们之间的比例不构成对本发明保护范围的限定。
[0038]图2为按照本发明一个实施例的控制汽车发电机运行的方法的流程图。为阐述方便，以下的描述以图1所示的汽车中能量流动图景为例，但是应该理解的是，图1所示的图景仅仅是示意性的。
[0039]如图2所示，在步骤S210中，汽车电子控制器110首先从传感器接收其测得的发动机120的扭矩信号和转速信号。这些信号可以是模拟信号形式，在汽车电子控制器110处转换为数字信号。可选地，也可以将A/D转换器集成在传感器中，因此提供给汽车电子控制器110的将是数字信号形式的扭矩信号和转速信号。
[0040]随后，在步骤S220中，汽车电子控制器110根据汽车发动机120当前的扭矩和转速判断其是否处于高燃油效率状态，如果判断处于高燃油效率状态，则进入步骤S230，否贝U，则进入步骤S270。
[0041]汽车发动机的燃油效率一般可理解为平均油效，即汽车使用单位体积的汽油所行驶的距离。虽然可以根据发动机的扭矩和转速以及其它的参数估算出燃油效率，但是从下面的描述中将会看到，当进行发电机运行控制时，没有必要计算出燃油效率的具体数值。并且本发明的发明人经过深入研究后发现，在大部分情况下，每对扭矩与转速的组合所对应的燃油效率是唯一的并且变化不大。基于上述发现，在本实施例中，燃油效率被等价地表示为转速-扭矩坐标图中的一个坐标点。本发明的发明人经过深入研究后还发现，燃油效率随扭矩、转速的变化是连续的，高于一定水平的燃油效率在转速-扭矩坐标图中呈现为一个区域(以下又成为高燃油效率区)。
[0042]图3示例性地示出了燃油效率在转速-扭矩坐标图中的表示形式，其中纵坐标为扭矩，单位为牛顿米，横坐标为转速，单位为rpm。在图3中，曲线A所围成的区域为高燃油效率区，该区域内的坐标点所对应的燃油效率都高于某一水平。可以通过仿真实验确定扭矩和转速的组合与燃油效率之间的关系，由此绘制出图3所示的曲线A。
[0043]如上所述，在大部分情况下，扭矩与转速的组合所对应的燃油效率基本保持不变，但是由于系统的复杂性，扭矩与转速的组合所对应的燃油效率可能会发生较大的偏离，这是因为某些因素在有些工况下对燃油效率的影响不容忽视。尽管可以在确定燃油效率时将这些因素计入，但是为了保证控制的实时性和简便性，优选地可采用概率值来进行修正。具体而言，对于转速-扭矩坐标图中的每个点，只有同时满足下列两个条件时才被视为对应于高燃油效率:
[0044]条件I):该点所对应的燃油效率有可能超过一定水平(例如大于或等于150公里/升)；并且
[0045]条件2):条件I)发生的概率大于一个阈值(例如0.9)。
[0046]值得指出的是，在绘制上述高燃油效率区时还可以将用户的驾驶特点考虑进来。图4示例性地示出了以这种方式生成高燃油效率区的示意图，其中，纵坐标为扭矩，单位为牛顿米，横坐标为转速，单位为rpm。首先，可以生成图4中由曲线A所围成的区域，在该区域内，每个坐标点所对应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过某一阈值。接着，可以生成曲线B所围成的区域，该区域代表用户日常驾驶时出现频率较高的燃油效率区域。为了简化起见，曲线B可以是圆形，其圆心位置O对应于发生频率最高的扭矩和转速的组合。最后，将曲线A和曲线B所围成区域的交叠部分C确定为高燃油效率区。
[0047]在步骤S230中，汽车电子控制器110进一步计算汽车发电机130向蓄电池140充电的电流强度。在本实施例中，可以采用下式计算得到电流强度:
【权利要求】
1.一种控制汽车发电机运行的方法，所述汽车发电机与蓄电池电气耦合，并且在运行时由汽车发动机驱动旋转，其特征在于，包括下列步骤: 测量所述汽车发动机的扭矩和转速； 根据测得的扭矩和转速确定所述汽车发动机是否处于高燃油效率状态；以及 如果处于所述高燃油效率状态，则使所述汽车发电机向所述蓄电池充电。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述高燃油效率状态在转速-扭矩坐标图中表示为一个区域。
3.如权利要求2所述的方法，其中，当扭矩和转速位于该区域内时，所述汽车发动机的燃油效率高于第一阈值的概率大于第二阈值。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述区域按照下列方式生成: 确定发生频率最高的扭矩和转速的组合并以此发生频率最高的组合为圆心生成第一区域； 生成第二区域，当扭矩和转速位于该第二区域内时，所述汽车发动机的燃油效率高于第一阈值的概率大于第二阈值；以及 将所述第一和第二区域的交叠部分确定为所述区域。
5.如权利要求2所述的方法，其中，通过借助仿真实验建立扭矩和转速的组合与燃油效率之间的关系来生成所述区域。
6.如权利要求4所述的方法，其中，当处于所述高燃油效率状态时，所述汽车发电机向所述蓄电池充电的电流强度按照下式确定: I = a ,L 其中，I为充电的电流强度，L为测得的扭矩和转速的组合与所述区域内参考点之间的距离，α和β为常数。
7.如权利要求4所述的方法，其中，当处于所述高燃油效率状态时，所述汽车发电机向所述蓄电池充电的电流强度按照下式确定:将所述区域内的各点至区域内参考点之间的距离划分为多段，每段对应于一个充电电流强度，由此根据测得的扭矩和转速确定相应的充电电流强度。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中，所述参考点为所述区域的质心或发生频率最高的扭矩和转速的组合。
9.一种汽车电子控制器，包括:输入单元、输出单元和与输入单元和输出单元耦合的处理器，其中，所述输入单元被配置为从传感器接收汽车发动机的扭矩和转速的检测信号，所述输出单元被配置为向汽车发电机发送由所述处理器生成的指令， 其中，所述处理器被配置为根据扭矩和转速的检测信号确定所述汽车发动机是否处于高燃油效率状态，并且如果处于所述高燃油效率状态，则使所述汽车发电机向蓄电池充电。
10.如权利要求9所述的汽车电子传感器，其中，所述高燃油效率状态在转速-扭矩坐标图中表示为一个区域。
11.如权利要求10所述的汽车电子传感器，其中，当扭矩和转速位于该区域内时，所述汽车发动机的燃油效率高于第一阈值的概率大于第二阈值。
12.如权利要求10所述的汽车电子传感器，其中，所述区域按照下列方式生成: 确定发生频率最高的扭矩和转速的组合并以此发生频率最高的组合为圆心生成第一区域； 生成第二区域，当扭矩和转速位于该第二区域内时，所述汽车发动机的燃油效率高于第一阈值的概率大于第二阈值；以及 将所述第一和第二区域的交叠部分确定为所述区域。
13.如权利要求10所述的汽车电子传感器，其中，通过借助仿真实验建立扭矩和转速的组合与燃油效率之间的关系来生成所述区域。
14.如权利要求12所述的汽车电子传感器，其中，当处于所述高燃油效率状态时，所述汽车发电机向所述蓄电池充电的电流强度按照下式确定:
I = a e-0L 其中，I为充电的电流强度，L为测得的扭矩和转速的组合与所述区域的参考点之间的距离，α和β为常数。
15.如权利要求12所述的汽车电子传感器，其中，当处于所述高燃油效率状态时，所述汽车发电机向所述蓄电池充电的电流强度按照下式确定:将所述区域内的各点至区域的参考点之间的距离划分为多段，每段对应于一个充电电流强度，由此根据测得的扭矩和转速确定相应的充电电流强度。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中，所述参考点为所述区域的质心或发生频率最高的扭矩和转 速的组合。
【文档编号】B60L15/20GK103879304SQ201210558278
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】邓恒, 孟艳, 吴春建, 张崇生 申请人:上海汽车集团股份有限公司