CN204821551U - 一种控制混合动力车扭矩输出的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种控制混合动力车扭矩输出的装置，包括电子增压器(3)、空滤器(1)、节气门(4)、发动机(5)、带驱动起动发电机BSG(6)、电池(8)、控制器(7)、以及与所述控制器(7)相连的加速踏板(9)；所述电子增压器(3)的出气口管路经过节气门(4)与发动机(5)进气管连通；所述控制器(7)分别与所述电子增压器(3)信号端和BSG(6)信号端连接，以控制电子增压器(3)与BSG(6)的启停；所述控制器(7)分别与所述节气门(4)和电池(8)连接，以控制所述节气门(4)开度与所述电池(8)的充/放电。本实用新型可以改善发动机的动力性、减少整车油耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种控制混合动力车扭矩输出的装置。
背景技术
随着油耗法规越来越严格，混合动力汽车越来越普遍。混合动力汽车是指汽车采用汽油驱动和电力驱动两种方式。其中，汽油驱动的动力源是发动机，电力驱动的动力源是电机。从对电能的依赖程度，混合动力汽车可以分为弱混合动力、轻度混合动力、中度混合动力、重度混合动力以及插电式混合动力。
弱混合动力系统通常采用带传动的发电起动一体式电机(BSG)。该电机用来控制发动机快速起停，因此可以取消发动机的怠速过程，降低了油耗和排放，它在城市循环工况下节油率一般为5％～10％。弱混合动力系统搭载的电机功率比较小，仅靠电机无法使车辆起步，起步过程仍需要发动机介入，是一种初级的混合动力系统，对汽车发动机的动力性改善较小。
发动机是靠燃料在气缸内燃烧做功来产生动力性，由于输入的燃料受到吸入气缸内空气量的限制，因此发动机的动力性也会受到限制。目前发动机采用涡轮增压器和/或电子增压器来提高发动机的动力输出，增压器可以提高发动机的进气压力，从而提高发动机的进气量，增加动力输出。采用涡轮增压器的汽车需要发动机达到一定转速才能介入，存在迟滞现象；采用电子增压器的汽车虽然可以解决迟滞问题，但是电子增压器需要消耗电能，会对油耗产生不利影响。
发明内容
本实用新型提供了一种控制混合动力车扭矩输出的装置，以改善发动机的动力性，并提高混合动力车燃油经济性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，包括电子增压器3、与电子增压器3进气口管路连接的空滤器1、节气门4、发动机5、带驱动起动发电机BSG6、与所述电子增压器3和BSG6电连接的电池8、控制器7、以及与所述控制器7相连的加速踏板9；所述电子增压器3的出气口管路经过节气门4与发动机5进气管连通；所述控制器7分别与所述电子增压器3信号端和BSG6信号端连接，以控制电子增压器3与BSG(6)的启停；所述控制器7分别与所述节气门4和电池8连接，以控制所述节气门4开度与所述电池8的充/放电。
优选地，所述发动机5为带涡轮增压器的发动机，电子增压器3安装于所述发动机5的涡轮增压器之前，电子增压器3增压后的空气进入所述涡轮增压器，经所述涡轮增压器增压后进入发动机5。
优选地，所述控制器7与加速踏板9相连，以获取所述加速踏板9的踏板开度。
优选地，所述控制器7通过查表方式得到与所述踏板开度相对应的扭矩需求值。
优选地，所述控制器7根据扭矩需求值确定扭矩需求的变化率。
优选地，所述控制器7还用于获取电池8的电池电量值、节气门4的开度值，根据所述扭矩需求变化率、所述电池电量值与所述节气门4开度值，控制所述电子增压器3与所述BSG6工作于以下任意一种情况：
A.所述控制器7在所述电池电量值小于电量阈值时，控制所述BSG6工作于发电机模式，所述BSG6电能存储在电池8中；
B.所述控制器7在所述电池电量值大于电量阈值、所述扭矩需求变化率大于变化率阈值、所述节气门4开度值小于100％时，控制所述BSG6工作于电机模式；
C.所述控制器7在所述电池电量值大于电量阈值、所述扭矩需求变化率大于变化率阈值、所述节气门4开度值等于100％时，控制所述电子增压器3进行增压，并控制所述BSG6工作于发电机模式，所述BSG6发出的电能流向增压器3。
其中，所述BSG6的电机模式是指BSG输出扭矩，通过皮带为发动机5提供扭矩；所述BSG6的发电机模式是指将发动机5提供的机械能转化为电能。
优选地，增压器旁通阀2，安装于所述空滤器1与所述节气门4进气口管路之间；
所述控制器7还用于在所述电子增压器3不工作时，打开所述增压器旁通阀2，使空气通过所述增压器旁通阀2进入所述发动机5。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的控制混合动力车扭矩输出的装置，包括电子增压器3、与电子增压器3进气口管路连接的空滤器1、节气门4、带涡轮增压器的发动机5、带驱动起动发电机BSG6、电池8、控制器7、以及与控制器7相连的加速踏板9，控制器7根据由加速踏板9的踏板开度得到的扭矩需求变化率、电池8的电池电量值、节气门4开度值三个参数，控制电子增压器3的启停、BSG6工作于不同工作模式，改善了发动机5的响应性与输出扭矩，从而提高混合动力车燃油经济性。
附图说明
图1是本实用新型实施例控制混合动力车扭矩输出的装置的一种示意图。
图2是本实用新型实施例中第一种能量流向的示意图。
图3是本实用新型实施例中第二种能量流向的示意图。
图4是本实用新型实施例中第三种能量流向的示意图。
图5是本实用新型实施例中第四种能量流向的示意图。
附图中标记：
1、空滤器2、增压器旁通阀3、电子增压器4、节气门5、发动机6、带驱动起动发电机BSG7、控制器8、电池9、加速踏板
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。
针对目前涡轮增压器存在迟滞、电子增压器对油耗有不利影响以及采用带驱动起动发电机BSG方案对发动机动力性改善小等问题，本实用新型提供了一种控制混合动力车扭矩输出的装置，以改善发动机的动力性，并减少油耗。
如图1所示，是本实用新型实施例控制混合动力车扭矩输出的装置的一种示意图。
该装置包括：电子增压器3、与电子增压器3进气口管路连接的空滤器1、节气门4、发动机5、带驱动起动发电机BSG6、与所述电子增压器3和BSG6电连接的电池8、控制器7、以及与所述控制器7相连的加速踏板9；所述电子增压器3的出气口管路经过节气门4与发动机5进气管连通；所述控制器7分别与所述电子增压器3信号端和BSG6信号端连接，以控制电子增压器3与BSG6的启停；所述控制器7分别与所述节气门4和电池8连接，以控制所述节气门4开度与所述电池8的充/放电。
本实施例中，增压器旁通阀2安装于空滤器1与节气门4进气口管路之间。
在电子增压器3工作时，控制器7关闭增压器旁通阀2，使空气通过电子增压器3进入发动机5，以提高发动机进气压力；而在电子增压器3不工作时，控制器7打开增压器旁通阀2，使空气通过增压器旁通阀2进入所述发动机5，以减少泵气损失。
在本实施例中，发动机5可以为带涡轮增压器的发动机，电子增压器3安装于发动机5的涡轮增压器之前，电子增压器3增压后的空气进入涡轮增压器，经涡轮增压器增压后进入发动机5，采用涡轮增压器可以提高发动机5的进气压力，从而提高发送机5的动力输出。
进一步地，涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成，而同轴联接的涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内；涡轮增压器利用发动机5排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压缩进气管中的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸。
本实施例中，与控制器7相连的加速踏板9，为控制器7提供加速踏板9的踏板开度，控制器7可以通过查表方式得到与所述踏板开度相对应的扭矩需求值。
在此，通过混合动力车型试验，根据燃油消耗等因素可以获得如表1所示反映加速踏板开度(百分比)、发动机转速(单位为转每分)、扭矩需求(百分比)三者之间对应关系的表格，例如，根据表1可知，在加速踏板开度为10％、发动机转速为1200转每分时，确定扭矩需求为16％。而扭矩需求值的计算通过以下方式得到：
扭矩需求值＝当前加速踏板开度对应的扭矩需求*当前转速对应的最大扭矩值；其中，当前加速踏板开度对应的扭矩需求单位为百分比，当前转速对应的最大扭矩值单位为Nm，汽车发动机型号不同，得到不同的转速和最大扭矩的对应关系表，如表2所示，是一种发动机的转速与最大扭矩的对应关系表。
表1
表2
| 转速 | 1000 | 1200 | 1500 | 2000 | 2400 | 2800 | 3200 | 3600 | 4000 | 4400 | 4800 | 5200 | 5600 |
| 最大扭矩 | 150 | 185 | 251 | 251 | 251 | 251 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
需要说明的是，在表2中，当发动机转速小于1000转每分时，发动机的最大扭矩按照150Nm计算；当发动机转速大于5600转每分时，发送机的最大扭矩按照300Nm计算。
进一步地，控制器7根据扭矩需求值确定扭矩需求的变化率，扭矩需求的变化率是在控制器7的每一个运算周期中，对扭矩需求值进行微分计算；计算方式如下：
扭矩需求的变化率＝(当前扭矩需求值—上周期中扭矩需求值)/控制器7运算周期。
比如，控制器7以10ms为一个运算周期，得到扭矩需求的变化率为120Nm/s。
具体的，本实施例控制混合动力车扭矩输出的装置的工作模式如下：
控制器7获取电池8的电池电量值、节气门4的开度值，根据上述扭矩需求变化率、电池电量值与节气门4开度值，控制电子增压器3与BSG6工作于以下任意一种情况：
A.控制器7在电池电量值小于电量阈值时，控制BSG6工作于发电机模式，所述BSG6电能存储在电池8中。
需要说明的是，电量阈值可以根据电池的特性标定确定，如设置为SOC的30％，其中，SOC标志为车辆蓄电池的电荷状态，SOC为100％时标识电量的充满状态。
B.控制器7在电池电量值大于电量阈值、扭矩需求变化率大于变化率阈值、节气门4开度值小于100％时，控制BSG6工作于电机模式，电池电能流向如图2所示。
其中，所述BSG6的电机模式是指BSG输出扭矩，通过皮带为发动机(5)提供扭矩。
需要说明的是，变化率阈值可以根据车型通过标定确定，如变化率阈值为100Nm/s。
C.控制器7在电池电量值大于电量阈值、扭矩需求变化率大于变化率阈值、节气门4开度值等于100％时，控制电子增压器3进行增压，并控制BSG6工作于发电机模式，BSG6发出的电能流向增压器3，电能流向如图3所示。
其中，所述BSG6的发电机模式是指将发动机5提供的机械能转化为电能。
需要说明的是，控制器7在电池电量值小于电量阈值，扭矩需求变化率小于变化率阈值，控制BSG6工作于发电机模式，所述BSG6电能存储在电池8中，BSG6电能量流向如图4所示。
控制器7在电池电量值小于电量阈值，扭矩需求变化率大于变化率阈值，控制BSG6工作于发电机模式，并且电子增压器3进行增压，所述BSG6电能存储在电池8中，BSG6电能量流向如图5所示。
值得说明的是，控制器7在电池电量大于电量阈值，并且扭矩变化率小于变化率阈值时，不论节气门是否小于等于100％，均不对BSG6与电子增压器进行控制。
进一步地，控制器7在加速踏板完全松开，即加速踏板开度为0时，电池电量小于电量阈值，控制BSG6工作于发电机模式，此时BSG6输出的电能大于加速踏板开度大于0时的电能，BSG6对发出的电能进行回收，将回收的电能存储到电池8中。
更进一步地，电池8的电压、BSG6的额定电压以及电子增压器的工作电压三者相同，它们的值可以是12V也可以是48V。
综上所述，本实用新型实施例控制混合动力车扭矩输出的装置，通过控制器7获取加速踏板开度，计算得到扭矩需求变化率，并根据获取电池8的电池电量值、节气门4的开度值，对电子增压器3进行控制，并使BSG6工作于电机模式或发电机模式，本装置提高了发动机5的输出扭矩，改善了发动机5的动力性，并减少了整车的油耗。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，包括电子增压器(3)、与电子增压器(3)进气口管路连接的空滤器(1)、节气门(4)、发动机(5)、带驱动起动发电机BSG(6)、与所述电子增压器(3)和BSG(6)电连接的电池(8)、控制器(7)、以及与所述控制器(7)相连的加速踏板(9)；所述电子增压器(3)的出气口管路经过节气门(4)与发动机(5)进气管连通；所述控制器(7)分别与所述电子增压器(3)信号端和BSG(6)信号端连接，以控制电子增压器(3)与BSG(6)的启停；所述控制器(7)分别与所述节气门(4)和电池(8)连接，以控制所述节气门(4)开度与所述电池(8)的充/放电。
2.根据权利要求1所述控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，所述发动机(5)为带涡轮增压器的发动机，电子增压器(3)安装于所述发动机(5)的涡轮增压器之前，电子增压器(3)增压后的空气进入所述涡轮增压器，经所述涡轮增压器增压后进入发动机(5)。
3.根据权利要求1所述控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，所述控制器(7)与加速踏板(9)相连，以获取所述加速踏板(9)的踏板开度。
4.根据权利要求3所述控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，所述控制器(7)通过查表方式得到与所述踏板开度相对应的扭矩需求值。
5.根据权利要求4所述控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，所述控制器(7)根据扭矩需求值确定扭矩需求的变化率。
6.根据权利要求5所述控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，所述控制器(7)还用于获取电池(8)的电池电量值、节气门(4)的开度值，根据所述扭矩需求变化率、所述电池电量值与所述节气门(4)开度值，控制所述电子增压器(3)与所述BSG(6)工作于以下任意一种情况：
A.所述控制器(7)在所述电池电量值小于电量阈值时，控制所述BSG(6)工作于发电机模式，所述BSG(6)电能存储在电池(8)中；
B.所述控制器(7)在所述电池电量值大于电量阈值、所述扭矩需求变化率大于变化率阈值、所述节气门(4)开度值小于100％时，控制所述BSG(6)工作于电机模式；
C.所述控制器(7)在所述电池电量值大于电量阈值、所述扭矩需求变化率大于变化率阈值、所述节气门(4)开度值等于100％时，控制所述电子增压器(3)进行增压，并控制所述BSG(6)工作于发电机模式，所述BSG(6)发出的电能流向增压器(3)；
其中，所述BSG(6)的电机模式是指BSG输出扭矩，通过皮带为发动机(5)提供扭矩；所述BSG(6)的发电机模式是指将发动机(5)提供的机械能转化为电能。
7.根据权利要求1至6任一项所述控制混合动力车扭矩输出的装置，其特征在于，还包括：
增压器旁通阀(2)，安装于所述空滤器(1)与所述节气门(4)进气口管路之间；
所述控制器(7)还用于在所述电子增压器(3)不工作时，打开所述增压器旁通阀(2)，使空气通过所述增压器旁通阀(2)进入所述发动机(5)。
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