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CN109532816B - 一种混合动力汽车发动机启动控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车发动机启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车发动机启动控制方法，行进间发动机接收到启动指令时，发动机转速若大于其最低启动转速，发动机喷油点火，并进入转速控制模式，目标转速为电机转速，耦合机构离合器保持分离状态，电机的目标扭矩为驾驶员需求扭矩。当电机与发动机的转速差低于第一预设值后，发动机继续保持转速控制模式，耦合机构离合器处于半接合状态。当电机与发动机的转速差低于第二预设值后，耦合机构离合器以一定的速率逐渐完全接合至锁止状态；同时发动机由转速控制模式切换为扭矩控制模式，其目标扭矩逐渐向驾驶员需求扭矩过渡。当耦合机构离合器的扭矩大于锁止预设值后，启动过程结束。不需要电机拖拽并启动发动机，在保证平顺性的同时缩短发动机启动时间。

Description

一种混合动力汽车发动机启动控制方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机的启动控制方法，具体涉及一种混合动力汽车发动机启动控制方法。
背景技术
混合动力汽车通常搭载发动机和电机两种动力装置，通过动力总成控制系统协调两者有序工作。当汽车动力需求较大或电池电量不足时，需要快速平稳地接入发动机，使其输出扭矩参与驱动。当汽车动力需求减小时，需要快速平稳地退出发动机，使其停止运行或保持怠速。因此，发动机的起停控制是混合动力汽车控制的重点和难点。
对于单电机的混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以把单电机混动方案分为五大类，分别以P0、P1、P2、P3、P4命名。P0是指将电机放在传统启动机的位置，P1是指将电机放在发动机后离合器前飞轮的位置，P2是指将电机放在离合器后、变速箱前的位置，P3是指将电机放在变速箱后面的位置，用于直接驱动主减速器，P4是指将电机放在后桥的位置。
对于单电机的混合动力汽车，一般在启动发动机时，需要借助电机将发动机拖至喷油点火所需要的转速，同时还需要电机驱动车辆前行。由于启动过程中发动机扭矩波动较大，有的技术方案使变速箱离合器保持滑磨状态，从而避免动力源的扭矩波动传递到车轮造成非预期的加减速，以提高启动过程的平顺性。
当发动机处于正在停机过程中且具有一定转速时，驾驶员或动力总成控制系统有可能会改变主意，例如松开油门后进入停机过程后突然重踩油门，这时需要发动机重新接入并提供动力。对于这种停机过程改变主意要重新启动的情况，如果仍采用上述电机拖发动机的控制方法，会造成不必要的拖拽能量浪费和不必要的离合器滑磨损耗，增加启动过程时间。
CN105128848B公开了一种行进间启动发动机的控制方法，其是在纯电动行驶工况下 ，当整车驱动需求增加或者动力电池的电量下降到一定程度后，使得电机不能再提供足够的动力以满足该需求的时候，系统对车速进行判断，当车速低于下限预设值的时候，系统控制动力总成进行滑磨启动，当车速高于上限预设值的时候，系统控制动力总成进行脉冲启动。如果当前车速处于下限预设值和上限预设值之间，则系统控制动力总成不启动发动机，直到车速低于下限预设值或者高于上限预设值后在进行启动发动机。根据车速的不同分为滑磨启动和脉冲启动两种启动方式，可以实现在不增加BSG电机的情况下，控制发动机平稳启动，保证驾驶平顺性。它采用了滑磨启动的技术方案。
CN107878439A公开了启发动机过程中车辆动力源扭矩的控制方法及装置，所述车辆动力源包括:发动机及电机，所述发动机与变速器的输入轴之间设置有离合器，所述方法包括:获取驾驶员需求扭矩、发动机轴端扭矩及电机扭矩修正值。其中:所述电机扭矩修正值与期望电机转速及实际电机转速有关，根据所述驾驶员需求扭矩、所述发动机轴端扭矩及所述电机扭矩修正值，计算得到电机的目标扭矩。控制所述电机按照所述电机的目标扭矩和输出扭矩。它可以提高单电机单离合器构型的混合动力车辆启发动机过程中的平顺性及降低启发动机过程中的响应时长。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车行进间发动机启动控制方法，不需要电机拖拽并启动发动机，在保证平顺性的同时缩短发动机启动时间。
本发明所述的一种混合动力汽车发动机启动控制方法，包括如下步聚：
S01：行进间发动机接收到启动指令时，判断发动机转速是否大于其最低启动转速，如果判断为“是”，进入步骤S02，否则进入步骤S08；
S02：发动机喷油点火，并进入转速控制模式，目标转速为电机转速；耦合机构离合器保持分离状态；电机的目标扭矩为驾驶员需求扭矩；
S03：判断电机与发动机的转速差是否低于第一预设值，如果判断为“是”，进入步骤S04，否则返回步骤S02；
S04：发动机继续保持转速控制模式，目标转速为电机转速；耦合机构离合器处于半接合状态，目的是为了消除空行程，在发动机与电机的转速同步后能够快速响应及传递扭矩；电机扭矩仍为驾驶员需求扭矩；
S05：判断电机与发动机的转速差是否低于第二预设值，如果判断为“是”，则认为两者转速已同步，进入步骤S06，否则返回步骤S04；
S06：耦合机构离合器以一定的速率逐渐完全接合至锁止状态；同时发动机由转速控制模式切换为扭矩控制模式，其目标扭矩逐渐向驾驶员需求扭矩过渡；电机目标扭矩为驾驶员需求扭矩减去发动机有效扭矩；
该步骤中，发动机的目标扭矩与耦合机构离合器扭矩以及驾驶员需求扭矩有关，具体计算方法是当耦合机构离合器的扭矩小于其接合预设值时，发动机目标扭矩为0；当耦合机构离合器的扭矩大于其接合预设值时，发动机目标扭矩为耦合机构离合器的扭矩与驾驶员需求扭矩两者中的较小值；
S07：判断耦合机构离合器的扭矩是否大于锁止预设值，如果判断为“是”，则视为耦合机构离合器已锁止，启动过程结束，否则返回步骤S06；
S08：行进间电机拖发动机的启动方式，变速箱离合器进入滑磨状态，然后电机通过滑磨耦合机构离合器将发动机拖至喷油点火所需转速；点火成功后进行转速同步，转速同步后逐渐闭合耦合机构离合器，发动机与电机进行扭矩过渡；耦合机构离合器闭合后，变速箱离合器退出滑磨状态。
优选地，步聚S06中的计算方法结果通过变化率限制和滤波处理，再传递到EMS。
优选地，所述第一预设值为500 rpm，所述第二预设值为80 rpm。
优选地，所述耦合机构离合器的扭矩接合预设值为40 Nm，锁止预设值为200 Nm。
本发明的有益效果是：
由于汽车行进间在发动机停机过程中尚有一定转速，可以利用发动机自身残余的旋转能量重新进行喷油点火。发动机喷油点火成功后自行追踪电机转速，两者转速同步后平稳有序地接合。整个过程在保证平顺性的前提下，避免了不必要的耦合机构离合器滑磨损耗和变速箱离合器滑磨损耗。
当电机与发动机的转速差低于第一预设值后，发动机继续保持转速控制模式，耦合机构离合器处于半接合状态。当电机与发动机的转速差低于第二预设值后，耦合机构离合器以一定的速率逐渐完全接合至锁止状态。同时发动机由转速控制模式切换为扭矩控制模式，其目标扭矩逐渐向驾驶员需求扭矩过渡。当耦合机构离合器的扭矩大于锁止预设值后，启动过程结束。在此过程中不需要电机拖拽并启动发动机，在保证平顺性的同时缩短发动机启动时间。
附图说明
图1为实现本方法的汽车动力系统的结构示意图；
图2为本发明的流程示意图。
图1中：
1-发动机；
2-耦合机构离合器；
3-电机；
4-变速箱，40-变速箱离合器；
5-主减速器；
6-车轮。
具体实施方式
下面结合具体实施方式及附图对本技术方案作进一步说明。
参见图1，所示的一种混合动力汽车为P2结构，包括发动机1、耦合机构离合器2、电机3、变速箱4、主减速器5和车轮6。
所述耦合机构离合器2控制所述发动机1与所述电机3的连接与断开。当所述耦合机构离合器2结合时，所述发动机1同所述电机3共同驱动汽车行驶，动力通过主减速器5传递到车轮6。当所述耦合机构离合器2断开时，所述电机3单独驱动汽车行驶即纯电动行驶。所述电机3除通过变速箱离合器40驱动变速箱4外，还可通过所述耦合机构离合器2拖动并启动所述发动机1。
参见图2，所示的一种混合动力汽车发动机启动控制方法，包括如下步骤：
S01：行进间发动机接收到启动指令时，判断发动机转速是否大于其最低启动转速，如果判断为“是”，进入步骤S02，否则进入步骤S08；
S02：发动机喷油点火，并进入转速控制模式，目标转速为电机转速；耦合机构离合器保持分离状态；电机的目标扭矩为驾驶员需求扭矩；
S03：判断电机与发动机的转速差是否低于第一预设值，如果判断为“是”，进入步骤S04，否则返回步骤S02；
S04：发动机继续保持转速控制模式，目标转速为电机转速；耦合机构离合器处于半接合状态，目的是为了消除空行程，在发动机与电机的转速同步后能够快速响应及传递扭矩；电机扭矩仍为驾驶员需求扭矩；
S05：判断电机与发动机的转速差是否低于第二预设值，如果判断为“是”，则视为两者转速已同步，进入步骤S06，否则返回步骤S04；
S06：耦合机构离合器以一定的速率逐渐完全接合至锁止状态；同时发动机由转速控制模式切换为扭矩控制模式，其目标扭矩逐渐向驾驶员需求扭矩过渡；电机目标扭矩为驾驶员需求扭矩减去发动机有效扭矩；
该步骤中，发动机的目标扭矩与耦合机构离合器扭矩以及驾驶员需求扭矩有关，具体计算方法是当耦合机构离合器的扭矩小于其接合预设值时，发动机目标扭矩为0；当耦合机构离合器的扭矩大于其接合预设值时，发动机目标扭矩为耦合机构离合器的扭矩与驾驶员需求扭矩两者中的较小值；
S07：判断耦合机构离合器的扭矩是否大于锁止预设值，如果判断为“是”，则视为耦合机构离合器已锁止，启动过程结束，否则返回步骤S06；
S08：行进间电机拖发动机的启动方式，变速箱离合器进入滑磨状态，然后电机通过滑磨耦合机构离合器将发动机拖至喷油点火所需转速；点火成功后进行转速同步，转速同步后逐渐闭合耦合机构离合器，发动机与电机进行扭矩过渡；耦合机构离合器闭合后，变速箱离合器退出滑磨状态。
所述发动机转速通过转速表测得。
所述第一预设值优选但不限定为500 rpm，所述第二预设值优选但不限定为80rpm。
步聚S06中的计算方法结果通过变化率限制和滤波处理，再传递到EMS（发动机管理系统，Engine Management System)。发动机有效扭矩的正负与EMS反馈的飞轮实际扭矩的正负相同；发动机有效扭矩的大小与飞轮实际扭矩绝对值和耦合机构离合器扭矩绝对值有关，取两者中的较小值。
所述耦合机构离合器的扭矩接合预设值优选但不限定为40 Nm，扭矩锁止预设值优选但不限定为200 Nm。
以上所述仅是本技术方案的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术方案原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于，包括如下步聚：
S01：行进间发动机接收到启动指令时，判断发动机转速是否大于其最低启动转速，如果判断为“是”，进入步骤S02，否则进入步骤S08；
S02：发动机喷油点火，并进入转速控制模式，目标转速为电机转速；耦合机构离合器保持分离状态；电机的目标扭矩为驾驶员需求扭矩；
S03：判断电机与发动机的转速差是否低于第一预设值，如果判断为“是”，进入步骤S04，否则返回步骤S02；
S04：发动机继续保持转速控制模式，目标转速为电机转速；耦合机构离合器处于半接合状态，目的是为了消除空行程，在发动机与电机的转速同步后能够快速响应及传递扭矩；电机扭矩仍为驾驶员需求扭矩；
S05：判断电机与发动机的转速差是否低于第二预设值，如果判断为“是”，则认为两者转速已同步，进入步骤S06，否则返回步骤S04；
S06：耦合机构离合器以一定的速率逐渐完全接合至锁止状态；同时发动机由转速控制模式切换为扭矩控制模式，其目标扭矩逐渐向驾驶员需求扭矩过渡；电机目标扭矩为驾驶员需求扭矩减去发动机有效扭矩；
该步骤中，发动机的目标扭矩与耦合机构离合器扭矩以及驾驶员需求扭矩有关，具体计算方法是当耦合机构离合器的扭矩小于其接合预设值时，发动机目标扭矩为0；当耦合机构离合器的扭矩大于其接合预设值时，发动机目标扭矩为耦合机构离合器的扭矩与驾驶员需求扭矩两者中的较小值；
S07：判断耦合机构离合器的扭矩是否大于锁止预设值，如果判断为“是”，则视为耦合机构离合器已锁止，启动过程结束，否则返回步骤S06；
S08：行进间电机拖发动机的启动方式，变速箱离合器进入滑磨状态，然后电机通过滑磨耦合机构离合器将发动机拖至喷油点火所需转速；点火成功后进行转速同步，转速同步后逐渐闭合耦合机构离合器，发动机与电机进行扭矩过渡；耦合机构离合器闭合后，变速箱离合器退出滑磨状态。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于，步聚S06中的计算方法结果通过变化率限制和滤波处理，再传递到发动机管理系统EMS。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于，所述第一预设值为500 rpm，所述第二预设值为80 rpm。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于，所述耦合机构离合器的扭矩接合预设值为40 Nm，锁止预设值为200 Nm。
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