环境友好型车辆的发动机操作控制系统及方法与流程

本发明涉及环境友好型车辆的发动机操作控制系统及方法，并且更具体地，涉及环境友好型车辆的发动机操作控制系统及方法，其通过基于电池充电状态(SOC)区域和驾驶员需要的扭矩，改变使用发动机操作点的区域，实现最佳的发动机操作效率。

背景技术：

混合车辆和插电式混合车辆是环境友好型车辆类型，其采用电动机以及发动机作为动力源以减少废气和增强燃料效率，并且包括安装在其中的动力传输系统，该动力传输系统分别将发动机或电动机动力传递至驱动轮，或将发动机或电动机动力一起传递至驱动轮。混合车辆的发动机系统还可以包括安装在其中的废气再循环(EGR)装置以减少废气和增强燃料效率。

混合车辆的驱动模式可以包括电动车辆(EV)，其中车辆是由电动机的驱动力驱动的，混合型电动车辆(HEV)模式，其中车辆是由发动机和电动机两者的驱动力驱动的，发动机独有模式，其中车辆是由发动机的驱动力驱动的。

混合车辆的发动机操作点可以基于驾驶员需要的扭矩和当前的车辆电池充电状态(SOC)变化，但是存在控制最佳发动机操作点(其中消耗最小的电池SOC放电量)的需要。此外，当EGR的操作是基于发动机扭 矩变化反复启动和停止时，可能降低减少废气的效率，并且同样可能降低燃料效率，因而存在在操作EGR时控制最佳的发动机操作点的需要。

本部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，且因此可包括不形成此国家中本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供环境友好型车辆的发动机操作控制系统及方法，其可以满足驾驶员需要的扭矩，并通过基于电池充电状态(SOC)和驾驶员需要的扭矩，将发动机操作点改变至可以最小化电池放电量并且可以最大化电池充电量的发动机操作点，实现保护电池充电状态(SOC)和最佳的发动机操作效率。

在一个示例性实施方式中，环境友好型车辆的发动机操作控制系统可以包括：配置以确定电池SOC状态的电池充电状态(SOC)确定单元，以及配置为基于确定的电池SOC状态和驾驶员需要的扭矩改变和调整发动机操作点的混合控制单元(HCU)。当电池的SOC状态处于正常状态时，可将混合控制单元(例如，控制器)配置为用发动机的最佳操作线(OOL)中的发动机操作点驱动操作车辆，并且当电池SOC状态等于或小于正常状态时，可将混合控制单元配置为基于驾驶员需要的扭矩和发动机的OOL的发动机扭矩之间的比较结果，改变并调整发动机操作点。

在另一个示例性实施方式中，环境友好型车辆的发动机操作控制方法可以包括：确定电池充电状态(SOC)的状态，确定驾驶员需要的扭矩，以及基于确定的电池SOC状态和驾驶员需要的扭矩改变和调整发动机操作点。当电池SOC状态处于正常状态时，可以用发动机的最佳操作线(OOL)中的发动机操作点驱动车辆，并且当电池SOC状态等于或小于正常状态时，可以基于驾驶员需要的扭矩以及发动机的OOL中的发动机扭矩之间的比较结果改变和调整发动机操作点。

附图说明

现在将参考附图所示出的示例性实施方式详细描述本发明的上述及其他特征，在下文中，附图仅通过示例的方式给出，因此并不是对本发明进行限制，其中：

图1是示出根据本发明示例性实施方式的混合车辆的发动机操作点的速度-扭矩图；

图2是示出根据本发明示例性实施方式根据电池充电状态(SOC)变化的发动机操作点中的发动机扭矩的图表；

图3是示出用于控制根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作点的程序的流程图；

图4是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在正常电池SOC状态下，发动机操作点和电动机工作状态控制程序的图表；

图5是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在低电池SOC状态下，发动机操作点和电动机操作状态控制程序的图表；

图6是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在非常低电池SOC状态下，发动机操作点和电动机操作状态控制程序的图表；以及

图7是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在极低电池SOC状态下，发动机操作点和电动机操作状态控制程序的图表。

具体实施方式

应理解的是，如在本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括电动车辆，例如，包括运动型多用途车辆(SUV)的载客汽车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种小船(boat)和海船(ship)的船舶、飞机等，并且包括混合车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，源自石油以外的资源的燃料)。在本文中涉及的混合车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力车辆和电动车辆。

尽管将示例性实施方式描述为利用多个单元来进行示例性过程，但是应当理解，还可由一个或者多个模块进行该示例性过程。此外，应理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置为存储模块并且处理器具体地配置为执行所述模块以进行下文中进一步描述的一个或多个过程。

此外，本发明的控制逻辑可体现为，在包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂存性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以及光数据存储装置。计算机可读记录介质还可分布在联接网络的计算机系统中，从而存储并以分布式方式执行计算机可读介质，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。

本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的并且并不旨在限制本发明。除非上下文另外明确地指示，否则本文使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。还应当理解，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、要素及/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、要素、组件及/或其组合。如本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个的相关所列项的任何以及所有的组合。

在下文中，现在将详细地描述本发明的各种示例性实施方式，在附图中示出以及以下描述的实施例。虽然将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，该描述并不旨在将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且还涵盖各种替代、改变、等价物和其它实施方式，它们可以包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

为了理解本发明，下文将描述混合车辆的发动机操作点。图1是示出混合车辆的引擎操作点的速度-扭矩图。图2是示出根据电池充电状态(SOC)变化的发动机操作点中的发动机扭矩的图表。

如图1中所示，包括安装在其中的废气再循环(EGR)的混合车辆的发动机操作点可以包括：构成发动机的最佳操作点的最佳操作线(OOL)，当开始EGR操作时，表示发动机最大扭矩线的EGR最大线，当以发动机λ<1驱动发动机时，表示发动机最大扭矩线的部分负荷(part-load)最大线，表示发动机的最大扭矩线的全负荷最大线。如图2中所示，当将电池SOC分为正常、低、非常低、和极低时，发动机操作点和该发动机操作点的发动机扭矩可以基于各电池SOC和驾驶员需要的扭矩变化，从而当电池SOC是低、非常低、和极低而非正常时，可能难以最佳地调整发动机扭矩。

根据本发明的示例性实施方式，发动机操作点可以基于电池SOC和驾驶员需要的扭矩变化，且可以变化至最小化基于电动机放电的电池放电量的水平，并且还可以将电动机充电操作引导至最大化电池充电量。具体地，下文将描述根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机驱动控制系统及方法。

图3是示出用于控制根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作点的程序的流程图。首先，可以配置电池SOC确定单元(例如，电池管理系统(BMS))以确定电池SOC并将确定的结果传送至混合 控制单元(例如，控制器)。具体地，可以配置控制器以基于电池SOC和驾驶员需要的扭矩改变发动机操作点。

响应于确定电池SOC大于正常SOC阈值(S101)，可将控制器配置为输出以最佳操作线(OOL)驱动的命令，在该最佳操作线中，发动机操作点构成最佳操作点，而不考虑驾驶员对发动机电控制单元(ECU)需要的扭矩(S102)。响应于确定电池SOC处于低状态(大于低SOC阈值)(S103)，可将控制器配置为比较基于加速踏板的踩踏度(例如，施加在踏板上的压力的量)确定的驾驶员需要的扭矩，以及发动机最佳操作线(OOL)中的发动机扭矩(S104)。

作为操作S104的比较结果，当驾驶员需要的扭矩大于OOL中的发动机扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用EGR最大线中的发动机操作点驱动车辆的命令(S105)，并且当OOL中的发动机扭矩大于驾驶员需要的扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用发动机的最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令(S106)。

此外，响应于确定电池SOC处于非常低状态(例如，大于非常低SOC阈值)(S107)，可将控制器配置为比较基于加速踏板的踩踏度确定的驾驶员需要的扭矩以及发动机最佳操作线(OOL)中的发动机扭矩(S108)。作为操作S108的比较结果，当驾驶员需要的扭矩大于OOL中的发动机扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用部分负荷最大线中的发动机操作点驱动车辆的命令(S109)，并且当OOL中的发动机扭矩大于驾驶员需要的扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用发动机的最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令(S110)。

响应于确定电池SOC达到极低(S111)，可将控制器配置为比较基于加速踏板的踩踏度确定的驾驶员需要的扭矩以及发动机的OOL中的发动机扭矩(S112)。作为操作S112的比较结果，当驾驶员需要的扭矩大于OOL中的发动机扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用全负荷 最大线中的发动机操作点驱动车辆的命令(S113)，并且当OOL中的发动机扭矩大于驾驶员需要的扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用发动机的最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令(S114)。

将基于电池SOC状态详细描述上述发动机操作点控制程序。

正常电池SOC状态下的发动机操作点和电动机操作状态控制

图4是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在正常电池SOC状态下，发动机操作点和电动机操作状态控制程序的图表。当由电池SOC确定单元确定的电池SOC状态是正常状态时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用发动机最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令。因此，可将发动机ECU配置为选择和调整正常电池SOC状态下的发动机操作点作为OOL，并且因此可以将发动机扭矩输出为OOL中的扭矩而不考虑驾驶员需要的扭矩。

当需要大于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，由于发动机扭矩输出为OOL中的扭矩，因此可能满足不了驾驶员需要的扭矩，但是当将电动机操作扭矩加至发动机扭矩时，就可以满足驾驶员需要的扭矩。换言之，电池SOC状态处于足够的正常状态时，即电池SOC状态处于对基于电动机驱动的平稳放电足够的状态中，从而即使当需要比OOL中的扭矩更大的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机驱动(例如，电池放电状态)扭矩加至OOL中的发动机扭矩以满足驾驶员需要的扭矩。

具体地，混合车辆的驱动模式可以是混合电动车辆(HEV)模式，其中车辆是由发动机和电动机两者的驱动力驱动的。当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，由于发动机扭矩输出为OOL中的扭矩，可以足以满足驾驶员需要的扭矩，并且可以驱动电动机发电用于电池 充电。因此，可以选择并调整正常电池SOC状态下的发动机操作点作为OOL而不考虑驾驶员需要的扭矩，以达到最佳的发动机操作效率。

当需要大于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机操作扭矩加至发动机扭矩并可以满足驾驶员需要的扭矩。此外，当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以驱动电动机发电用于电池充电，并且因此可以保护电池SOC。

低电池SOC状态下的发动机操作点和电动机操作状态

图5是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在低电池SOC状态下，发动机操作点和电动机工作状态控制程序的图表。当由电池SOC确定单元确定的电池SOC状态是低状态时(例如，大于低SOC阈值)，可将控制器配置为比较驾驶员需要的扭矩和发动机OOL中的发动机扭矩。

作为比较结果，当驾驶员需要的扭矩大于OOL中的发动机扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用EGR最大线中的发动机操作点驱动车辆的命令。具体地，由于根据废气再循环发动机燃烧效率增加，EGR最大线中的发动机扭矩可以大于OOL中的发动机扭矩。因此，可将发动机ECU配置为选择和调整低电池SOC状态下的发动机操作点作为EGR最大线，并且因此可以将发动机扭矩输出为EGR最大线中的扭矩。

当需要大于EGR最大线中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，由于发动机扭矩输出为EGR最大线中的扭矩，因此可能满足不了驾驶员需要的扭矩，但是当将电动机操作扭矩加至发动机扭矩时，可以满足驾驶员需要的扭矩。换言之，电池SOC状态为低状态，但即使当需要大于EGR最大线中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机驱动(例如，电池放电状态)的扭矩加至EGR最大线中的扭矩以满足驾驶员需要的扭矩。

如图5中所示，OOL中的发动机扭矩和驾驶员需要的扭矩(例如，高扭矩)之间的偏差是较大的，但是EGR最大线中的发动机扭矩和驾驶员需要的扭矩(例如，高扭矩)之间的偏差可以减少。因此，在用于补偿驾驶员需要的扭矩和正常电池状态中的OOL中的发动机扭矩之间的偏差扭矩的电动机驱动过程中的电池放电量可能是较大的，但是用于补偿驾驶员需要的扭矩和低电池SOC状态中的EGR最大线中的发动机扭矩之间的偏差扭矩的电动机驱动过程中的电池放电量可以减少。

即使当电池SOC状态是低状态时，可以进行基于电动机驱动的电池放电，但是与正常电池SOC状态相比，可以减少放电量，从而可以保护电池SOC并可以同时满足驾驶员需要的扭矩。此外，作为在低电池SOC下OOL中的发动机扭矩和驾驶员需要的扭矩之间的比较结果，当OOL中的发动机扭矩大于驾驶员需要的扭矩时，可以向发动机ECU输出用发动机最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令。

具体地，当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，发动机扭矩输出为OOL中的扭矩，从而可以足以满足驾驶员需要的扭矩，并且可以驱动电动机发电用于电池充电。因此，可以选择和调整低电池SOC状态下的发动机操作点作为EGR最大线或基于驾驶员需要的扭矩的OOL，以达到最佳的发动机操作效率。

当需要大于EGR最大线中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机操作扭矩加至发动机扭矩并可以满足驾驶员需要的扭矩。此外，当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以驱动电动机发电用于电池充电，因此可以保护电池SOC。

非常低电池SOC状态下的发动机操作点和电动机操作状态控制

图6是示出在根据本发明的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在非常低电池SOC状态下，发动机操作点和电动机工作状态控制程序的图表。

当由电池SOC确定单元确定的电池SOC状态是非常低状态时(例如，大于非常低SOC阈值)，可将控制器配置为比较驾驶员需要的扭矩和发动机OOL中的发动机扭矩。作为比较结果，当驾驶员需要的扭矩大于OOL中的发动机扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用部分负荷最大线中的发动机操作点驱动车辆的命令。

具体地，部分负荷最大线中的发动机扭矩可以大于EGR最大线中的发动机扭矩。因此，可将发动机ECU配置为选择和调整非常低电池SOC状态下的发动机操作点作为部分负荷最大线，并且因此可以将发动机扭矩输出为部分负荷最大线中的扭矩。

当需要大于部分负荷最大线中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，由于发动机扭矩输出为部分负荷最大线中的扭矩，可能满足不了驾驶员需要的扭矩，但是当将电动机操作扭矩加至发动机扭矩时，可以满足驾驶员需要的扭矩。换言之，电池SOC状态为非常低状态，但即使当需要大于部分负荷最大线中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机驱动(例如，电池放电状态)的扭矩加至部分负荷最大线中的发动机扭矩以满足驾驶员需要的扭矩。

如图6中所示，驾驶员需要的扭矩(例如，高扭矩)与OOL和EGR最大线中的发动机扭矩之间的偏差是较大的，但是可以进一步减少部分负荷最大线中的发动机扭矩和驾驶员需要的扭矩之间的偏差。

因此，与用于补偿驾驶员需要的扭矩和在低电池SOC下EGR最大线中的发动机扭矩之间的偏差扭矩的电动机驱动过程中的电池放电量，以及与用于补偿驾驶员需要的扭矩和在正常电池状态下OOL中的发动机扭矩 之间的偏差扭矩的电动机驱动过程中的电池放电量相比，可以进一步减少用于补偿驾驶员需要的扭矩和部分负荷最大线中的发动机扭矩之间的偏差扭矩的电动机驱动过程中的电池放电量。

即使当电池SOC状态是非常低状态，可以进行基于电动机驱动的电池放电，但是与正常和低电池SOC状态相比可以减少放电量，并且从而可以保护电池SOC并可以同时满足驾驶员需要的扭矩。作为发动机OOL中的发动机扭矩和在非常低状态下驾驶员需要的扭矩之间的比较结果，当OOL中的发动机扭矩大于驾驶员需要的扭矩时，可以向发动机ECU输出用发动机最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令。

具体地，当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，发动机扭矩可以输出为OOL中的扭矩，从而可以足以满足驾驶员需要的扭矩，并且可以驱动电动机发电用于电池充电。因此，可以选择和调整非常低电池SOC状态下的发动机操作点作为部分负荷最大线或基于驾驶员需要的扭矩的OOL，以达到最佳的发动机操作效率。

当需要大于部分负荷最大线中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机操作扭矩加至发动机扭矩并可以满足驾驶员需要的扭矩。此外，当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以驱动电动机发电用于电池充电，并且因此可以保护电池SOC。

极低电池SOC状态下的发动机操作点和电动机工作状态

图7是示出在根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的发动机操作控制过程中，在极低电池SOC状态下，发动机操作点和电动机操作状态控制程序的图表。

当由电池SOC确定单元确定的电池SOC状态达到极低水平时，可将控制器配置为比较基于加速踏板的踩踏度确定的驾驶员需要的扭矩和发 动机OOL中的发动机扭矩。作为比较结果，当驾驶员需要的扭矩大于OOL中的发动机扭矩时，可将控制器配置为向发动机ECU输出用全负荷最大线中的发动机操作点驱动车辆的命令。

具体地，全负荷最大线中的发动机扭矩可以大于部分负荷最大线中的发动机扭矩。因此，可将发动机ECU配置为选择和调整极低电池SOC下的发动机操作点作为全负荷最大线，并且因此可以将发动机扭矩输出为全负荷最大线中的扭矩，并且全负荷最大线中的扭矩可以满足需要的最大扭矩。

因此，在极低电池SOC状态中，即使当将大于部分负荷最大线中扭矩的扭矩(例如，驾驶员需要的最大扭矩)作为驾驶员需要的扭矩时，可以输出全负荷最大线中的扭矩以满足驾驶员需要的最大扭矩，从而可以更容易地满足驾驶员需要的扭矩。当输出全负荷最大线中的发动机扭矩以满足驾驶员需要的最大扭矩时，可以驱动电动机发电用于电池充电，而不考虑驾驶员需要的扭矩。

此外，作为发动机OOL中的发动机扭矩和在极低电池SOC下驾驶员需要的扭矩之间的比较结果，当OOL中的发动机扭矩大于极低电池SOC中驾驶员需要的扭矩时，可以向发动机ECU输出用发动机最佳操作点的OOL中的发动机操作点驱动车辆的命令。具体地，当需要小于OOL中扭矩的扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，发动机扭矩输出为OOL中的扭矩，从而可以足以满足驾驶员需要的扭矩，并且可以驱动电动机发电用于电池充电。

因此，可以选择和调整极低电池SOC状态下的发动机操作点作为全负荷最大线或基于驾驶员需要的扭矩的OOL，以达到最佳的发动机操作效率。可以输出全负荷最大线中的发动机扭矩以满足驾驶员需要的最大扭矩，以满足驾驶员需要的扭矩。此外，可以驱动电动机发电用于电池充电而不考虑驾驶员需要的扭矩，并且因此可以保护电池SOC。

通过本发明的上述特征，本发明可以提供以下优点。

首先，可以基于电池SOC和驾驶员需要的扭矩改变和调整发动机操作点，以达到最佳的发动机操作效率。

第二，当电池SOC低或非常低而需要高扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以将电动机操作扭矩加至发动机扭矩以满足驾驶员需要的扭矩。

第三，当电池SOC低或非常低而需要高扭矩作为驾驶员需要的扭矩时，可以最小化基于电动机放电的电池放电量，并且还可以引导电动机放电操作以造成电池充电，并且因此，可以适当地处理电池SOC。

第四，即使当电池SOC处于极低状态中时，可以驱动电动机发电用于电池充电而不考虑驾驶员需要的扭矩，并且因此可以保护电池SOC。