CN101898550B - 控制发动机再起动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合电动动力总成中的发动机再起动控制方法，包括使变速器档位接合、松开制动踏板、使车轮制动器中的液压力保持在所确定的适应性程度、开始发动机再起动、以及在发动机再起动时减少车轮制动器中的液压力。本发明使动力总成扭矩波动不会传送给车辆车轮，从而为车辆提供了平稳的起步过程。

Description

控制发动机再起动的方法
技术领域
本发明总体上涉及混合动力电动车辆(HEV)的动力总成和制动系统，更为具体地，涉及在发动机再起动期间的控制。 
背景技术
HEV是一种结合了常规驱动系统(包含内燃机和变速器)和可再充电能量存储系统(包含电动马达和蓄电池)的车辆相比于常规车辆可改进燃料经济性。 
机动车辆可设计成采用混合动力电动技术的一些方面，但不使用混合电动动力总成。一些具有常规动力总成但没有驱动车轮的电机的车辆称之为微HEV，其在怠速时使发动机停机从而在车辆停止时减少燃料消耗并减少排放。 
在车辆正常运行期间，有许多车辆必须停止的情况出现：交通信号、人行横道、停止信号灯等。在微HEV中当不需要动力时(例如当停车等待交通信号时)发动机停机。当需要动力时，发动机自动再起动。通过避免不必要的发动机怠速事件，改进了车辆的燃料经济性。出于此种目的，需要在满足特定发动机停止条件时使发动机功能尽可能多地停机。 
当变速器处在档位上且档位选择器处于“驾驶”位置时发生发动机再起动。在装配有自动变速器和变矩器的微HEV的发动机再起动期间，在发动机起动速度峰值阶段会发生扭矩急剧增加。 
在发动机自动停止期间，进气歧管压力从正常运行工况的节流真空增加至非常接近或等于大气压的更高压力。在发动机再起动时，歧管中的更高的大气压会导致对燃烧汽缸的大量空气充气。为达到排放要求，放送给催化器的合适的发动机排气“供给气体(feedgas)”不应当富含氧气或未充分燃烧的燃料副产物。这样，再起动的大量空气充气与大量成比例的化学计量燃料喷射质量相配比，从而导致在头几个再起动燃烧事件中出现较大扭矩波动。在由于节气门几 乎完全关闭且空气被泵抽走因而歧管压力降低至节流真空之后，所有的空气充气、燃料喷射、扭矩产生以及发动机转速退回至常规怠速状况。 
如果发动机再起动且变速器在档位上，在发动机再起动期间由发动机产生且由变矩器放大的扭矩波动将被传送至驱动轮。该扭矩波动会产生前向加速度跳动。这种令人不舒服的车辆抖动不利于驾驶员接受停止/起动功能。 
需要有一种技术能够解决微HEV动力总成中在发动机再起动事件期间扭矩的猛增。 
发明内容
本发明公开了一种用于控制混合电动动力总成中的发动机再起动的方法，包括使变速器中的档位接合，释放制动踏板，保持车轮制动中的液压，开始发动机再起动以及在发动机再起动时减少车轮制动中的液压。 
本发明还公开了一种用于控制混合电动动力总成中的再起动的系统，包括在档位上接合的变速器，制动踏板，以及控制器，其配置用于使车轮制动中的液压保持在所确定的适应性程度、在释放制动踏板之后开始发动机再起动、并在发动机再起动时减少车轮制动中的液压。 
轮胎扭矩扰动抑制(WTDS)控制不需要新的设备或硬件改动或改进，可仅仅利用软件改进在现有车辆制动系统中实施。该WTDS控制不需要消耗额外的能量，其使用来自车辆驾驶员或主动制动功能的制动线压力输入以实现对发动机停止/起动过程的再起动辅助以及动力总成扭矩扰动抑制。 
动力总成扭矩震荡和抖动不会传送给车辆车轮，从而为车辆提供了平稳的起步过程。该基于制动的技术在控制复杂程度和控制驱动方法上较基于发动机或基于变速器的控制方法更为简单，且得到的控制功效更为可靠和稳定。 
制动线压力能够提供制动反作用扭矩，其能够保持住车轮不因作用在停顿车辆上的发动机扭矩或其他扰动扭矩而移动。该制动作用将意外的动力总成扰动扭矩与车辆相隔离。当制动压力下降且动力总成扭矩增加时，车辆响应于驾驶员手动控制加速踏板而执行缓动或起步。 
本发明的优选实施例的应用范围在下列详细说明、权利要求以及附图中将 更为清楚。应理解的是，虽然说明书和具体的例子指出了本发明的优选实施例，但其仅出于说明的目的。对所描述的实施例和例子的各种变化和修改对于本领域的技术人员而言是显而易见的。 
本发明结合附图参考下列描述将更易于理解。 
附图说明
图1为微HEV动力总成的示意图； 
图2为WTDS控制系统一部分的示意图； 
图3为说明了处于倒车档且发动机再起动控制状态下动力总成某些变量的变化的图表。 
图4显示了用于控制发动机再起动的算法步骤的逻辑流程图。 
具体实施方式
现在参考附图，图1中的微HEV动力总成10包括动力源12(例如内燃发动机)、增强发动机起动马达14、自动变速器16(其输出轴17通过变矩器连接至发动机)、变速器输出22、连接至输出22的主减速器装置23、电动辅助压力泵(EAUX)24(其输出对变速器的液压系统加压)、蓄电池26(其向泵24提供电能)、ABS模块27、以及可驱动地连接至驱动轮30、31的传动轴28、29。 
变速器控制模块(TCM)42接受并发送信号至泵24和变速器26，并从电池26和换档杆44(其在自动档模式槽46内在P、R、N、D、L位置之间移动以及在手动档模式槽48的加档(+)和减档(-)位置之间移动)接收输入信号。通过CAN与制动控制模块27相通讯的发动机控制模块(ECM)50接收并发送信号至起动机14和发动机12，并从电池26和加速踏板52接收输入信号。代表制动踏板54的移动的信号通过制动驱动器55传送至制动控制模块27，其控制制动线76、77和车轮制动器78、79的液压。 
虽然微HEV处于停止，至少一个车轮制动器在传动轴28和29上的车轮30、31和非驱动轮34、35中的至少一个上保持制动。在车辆驾驶者释放行车制动器之后，车轮扭矩扰动抑制(WTDS)控制使制动系统中的制动压力保持在动力总 成扰动扭矩抑制所需的程度。一旦发动机速度达到且超过预定速度时WTDS控制配合发动机扭矩输出释放制动线压力。 
当发动机起动标志设定后制动器释放是动态的，该发动机起动标志设定是在1)已经出现了某一发动机参考速度且已经检测到发动机再起动速度峰值时，或2)已经超过某一较高发动机速度阈值某一校准时段且出现了某一程度的校准发动机速度变化时确定。 
除了常规的制动压力释放条件之外，制动压力在1)再次踏下制动踏板、或2)松开加速踏板、或3)WTDS计时器期满时释放。 
WTDS仅仅在发动机再起动期间WTDS计时器测量的预定时期内作用。如果发动机未能适当地再起动，WTDS在WTDS计时器期满后保持不作用。在发动机再起动事件期间，制动力既没有过早地减小(这种情况下动力总成扭矩猛增将传送至驱动轮)，也没有过晚地减小(这种情况下会导致驱动力损失并降低性能，因为制动器会阻碍并阻止车辆从停止状态加速)。当发动机熄火且发动机试图再起动时，WTDS会使其计时器延期并等待发动机再起动。如果发动机停止且未再起动，或者如果发动机未能试图再起动，WTDS将在其计时器期满后放弃并退出而不再进一步延期。 
图2显示了WTDS控制系统的一部分的示意图。优选地在微HEV处于停顿时、发动机16处于停止时、加速踏板52释放时、制动踏板54应用时、驻车制动器释放时、PRNDL档位选择器44处于驾驶档或低速档时、以及激活WTDS控制时，进入WTDS控制。 
包括WTDS制动驱动器62的制动系统控制器60从制动驱动器和传感器64接收输入信号并传送指令给制动驱动器和传感器64。ECM 50包括起动-停止规划器(SSAT)66，其将发动机起动/停止需求以及激活起动器14的需求传送至底盘和动力总成调节器(CPTC)68，其可集成有TCM42并包含WTDS算法70。基于发动机和变速器控制状态和作用力以及制动器状态在CPTC中适应性地确定最终的WTDS制动压力/扭矩程度。制动系统控制62和CPTC68通过高速控制器局域网(HS-CAN)72通讯。 
当驾驶者释放制动踏板54准备加速车辆时，当主缸压力P_MC降到CPTC 所确定的适应性程度P_WTDS时，自动保持连接至制动器78、79的制动线76、77中的压力。该压力程度会使得行车制动器78、79能够抑制由动力总成产生的不良扭矩波动。总体而言，P_WTDS可通过经验基于动力总成配置而确定，或者其可参考其他的传动系统和车辆信息(例如车辆将要加速到的传动比、发动机再起动策略、行车制动工况、车辆惯量、动力总成惯量、公差因数等)适当地计算而成。 
图3包含了图表，显示了在发动机再起动的WTDS控制期间某些动力总成变量的变化。在A阶段，在80处发动机再起动指令开始发动机再起动之前，车辆停止且发动机最初停止。在阶段B，发动机开始燃烧且保持不变。在阶段C随着车辆速度增加车辆向前缓行并发动。 
曲线82表示当车辆停止时应用制动踏板54并逐步释放。曲线84表示应用加速踏板52。 
曲线86表示制动线76、77中的压力。制动压力可保持在制动线压力之上。其也可以保持为每个车轮上的单个制动气室/制动钳(压力)水平。线88表示足够高的制动压力水平。 
线90表示所确定的适应性制动压力水平P_WTDS，其为预定制动压力加上制动压力校正值(考虑到动力总成状态、预测的剩余动力总成车轮扭矩、道路倾斜负载扭矩补偿以及公差补偿)的组合(动力总成。 
曲线92表示主缸压力P_MC。如果尚无发动机停机发生，或变速器16在发动机再起动事件期间并未在档时不能使用WTDS控制。 
曲线94显示了在发动机12停机后且变速器16在档时能够使用WTDS控制。曲线96表示释放制动踏板54且制动系统压力降低至参考压力P_WTDS后激活WTDS控制。曲线98表示激活的WTDS控制在发动机12再起动后或WTDS计时器100期满后不再激活。曲线102显示通过设置发动机运行标志来停用WTDS控制。 
该方法在车轮制动器中释放液压力以使得发动机能够响应于踩下加速踏板52来加速车辆。在曲线104处阐释了用于产生这种效果的技术，其显示了当80处出现发动机12再起动的指令时WTDS计时器100重新设置为大约500ms。在重新设置后计时器100开始递减计数106。在发动机再起动于80处开始之后制动系统压力86立即开始减少，而无论计时器100是否已经期满。如果在发动机再起动之前计时器100期满，制动系统压力86立即开始减少。
曲线108表示在发动机于98处开始持续燃烧之后车辆速度从零开始增加。 
曲线110表示当释放制动踏板54时且档位转换器44处于“驾驶”档或“低速”档时来自SSAT66的发动机再起动指令67。 
代表发动机速度的曲线112显示了发动机速度增加开始于当起动器14起动发动机12时开始发动机再起动80。发动机速度在第一次发动机燃烧之后持续增加(如114所示)，在发动机燃烧稳定的期间保持相对稳定怠速(如116所示)，且在发动机扭矩增大时进一步增加(如118所示)。 
曲线120表示车轮扭矩TWHL，其为当前档位下车轮30、31处的发动机曲轴扭矩TCRANK_WHL、制动扭矩TBRK和车轮上的道路负载TRL(在本例中其在再起动事件期间保持为零)之和。曲线122表示在当前档位下车轮30、31处的发动机曲轴扭矩TCRANK_WHL，曲线125表示制动扭矩TBRK。在时段B内，车轮30、31处的发动机曲轴扭矩TCRANK_WHL的正向扭矩峰值与反向的制动扭矩TBRK相抵消，车轮扭矩TWHL基本上保持恒定。时段B之后，取决于发动机12再起动有多迅速，车轮扭矩延迟于再起动指令110之后最多300-500ms。 
发动机再起动标志在停止130、起动132、超过发动机速度峰值、和发动机运行134。 
无论何时加速踏板行驶超过一定距离或当驾驶者再次应用制动踏板超过一定程度，WTDS控制都将取消，从而推迟WTDS控制。在此之后，车辆在缓行扭矩下加速或由驾驶者加速指令来加速。 
图4显示了控制发动机再起动的算法70的各个步骤的逻辑流程图。在步骤140处做测试以确定制动系统控制60以及发动机停机-起动控制是否启用。如果测试140的结果逻辑上为否，则在步骤142处禁用(即关闭)WTDS控制。 
如果测试140的结果逻辑上为是，在步骤144处做测试以确定是否已出现ADS发动机自动停机。如果测试结果144逻辑上为否，控制程序返回至步骤144。 
如果测试144的结果为是，在步骤146处进一步做出测试以确定变速器16是否在档位上。如果测试146的结果为否，则控制程序返回至步骤142。 
如果测试146的结果为是，在步骤148处启用WTDS控制。 
在步骤150处估算适用负载并确定WTDS压力P_WTDS。 
在步骤152处做测试以确定是否所确定的适应性WTDS压力P_WTDS是否等于或大于主缸压力P_MC。如果测试152的结果为否，控制程序返回至步骤148。 
如果测试152的结果为是，在步骤154处激活WTDS控制并将制动压力保持在P_WTDS程度。 
在步骤156处，通过车辆操作者或者通过WTDS控制开始发动机再起动。 
在步骤158处做测试以确定是否已经开始发动机再起动。如果测试158的结果为否，在步骤160处做测试以确定是否重新踩下制动踏板54。 
如果测试160的结果为否，控制程序返回至步骤154。如果测试160的结果为是，在步骤162处解除WTDS控制，释放制动压力且程序返回至步骤152。 
在步骤164处将WTDS计时器100设置为参考时长且在步骤166处开始递减计数106。 
在步骤168处做测试以确定是否已经踩下加速踏板52或是否重新踩下制动踏板54。 
在步骤170处检测发动机速度以确定发动机速度是否出现峰值。 
如果测试168的结果为否，在步骤172处做测试以确定WTDS计时器100是否已期满或扭矩波动是否已经结束(其由发动机速度出现峰值指示)。 
如果测试172的结果为否，在步骤174处做测试以确定发动机是否熄火或是否已经开始发动机再起动。如果测试174的结果为是，控制程序返回至步骤164。如果测试174的结果为否，则控制程序返回至步骤166。 
在步骤176处解除WTDS控制并停用，释放制动压力，且控制程序返回至步骤140。 
所公开的制动压力控制并不排除使用单独的制动回路压力，或使用车轮(制动)气室压力而非制动主缸压力来决定控制动作。 
本发明已经公开了优选实施例。然而，应注意除了具体说明和描述的内容外还可以采用替代的实施例。 

Claims (10)

1.控制混合电动动力总成中的发动机再起动的方法，包含步骤：
(a)使通过变矩器连接至发动机的变速器档位结合；
(b)释放制动踏板；
(c)在释放制动踏板之后，保持车轮制动器中的液压力，其中，液压力被保持在抑制动力总成扰动扭矩的程度；
(d)开始发动机再起动并且在开始发动机再起动时开启计时器；以及
(e)如果在再起动之后计时器期满或检测到发动机速度峰值，则减少所述车轮制动器中的液压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)进一步包含：
确定预定制动压力；
通过将所述预定制动压力加上对应于动力总成状态、预测剩余动力总成车轮扭矩、道路倾斜负载扭矩补偿以及公差补偿的制动压力适应性校正，来确定适应性制动压力；以及
在所述车轮制动器中保持所述适应性制动压力。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含响应于踩下加速踏板而释放所述车轮制动器中的液压力以使得所述发动机能够加速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含：
在开始所述步骤(d)时将计时器设置成预定时间长度；
如果在所述发动机再起动之前时间期满减少所述车轮制动器中的液压力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含：
在开始所述步骤(d)时将计时器设置成预定时间长度；
如果所述发动机在所述时间长度期满之前再起动则减少所述车轮制动器中的液压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含：
在开始所述步骤(d)时将计时器设置成预定时间长度；
如果发动机自动再起动失败则延长所述时间长度；以及
如果所述发动机在所述时间长度期满之前再起动则减少所述车轮制动器中的液压力。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(e)进一步包含：
监测发动机速度以确定发动机速度已经出现峰值；和
在出现所述发动机速度峰值之后减少所述车轮制动器中的液压力。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(e)进一步包含：
使用发动机速度峰值、传感器和基于估算的发动机扭矩中的一个代表动力总成扭矩出现猛增波动；和
在动力总成扭矩出现所述猛增波动后减少所述车轮制动器中的液压力。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(e)进一步包含：
监测发动机速度以确定发动机速度已经出现峰值；和
在出现所述发动机速度峰值之后或发动机速度高于参考速度达到预定时间，则减少所述车轮制动器中的液压力。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含：
使用车辆车轮中的制动扭矩至少部分地抑制所述发动机再起动时传送至所述车轮的发动机曲轴扭矩中的波动。
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