CN102069797B - 一种混合动力汽车冷启动的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善混合动力汽车冷启动时发动机排放的方法，根据三元催化器的起燃信号以及发动机水温信号来调整冷启动时的发电扭矩，尽可能的降低冷启动时的发电扭矩，减小发动机的工作负荷，从而达到改善冷启动时排放效果的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油电混合动力汽车的控制方法，特别涉及油电混合动力汽车在停车后进行冷启动的控制方法，通过本方法可以有效改善混合动力汽车冷启动时发动机的排放。
背景技术
混合动力汽车是一种节能环保汽车，其节能和环保的特性是混合动力汽车受到顾客及政府欢迎的重要因素，因此在设计混合动力汽车时要重点考虑这些因素。
目前，油电混合动力汽车中发动机与电机一般采用并联式，并联式的混合动力汽车的主要控制系统的结构框图如图1所示，发动机控制系统8(EMS)主要控制汽油发动机1的工作，电机控制单元7(MCU)是用来控制电机2(ISG)的工作的，电池管理系统5(BMS)的主要任务是管理动力电池4的，而EMS、MCU和BMS又是统一由混合动力汽车整车控制单元6(HCU)协调控制的，HCU、EMS、MCU和BMS一般都是通过CAN总线进行联系的。总的控制过程是在HCU的统一控制下，BMS控制动力电池4经过由MCU控制的逆变器3为ISG提供电力，与由EMS控制的发动机1一起带动汽车运行，如图所示，本系统是一种并联式动力系统，发动机1与电机2或同时或分别为汽车系统提供动力(力矩)，当发动机1在高效使用时，如果所需要力矩超过发动机所提供的力矩时，HCU通过MCU控制逆变器将电池的直流电逆变为电机所需要的三相交流电，电机为发动机提供辅助力矩，当发动机1在高效使用时，所产生的动力力矩大于汽车所需要的力矩时，HCU又通过MCU控制ISG吸收多余的力矩产生电能通为动力电池充电。特别是在要停车或者怠速时，HCU通过EMS控制发动机停机。
在混合动力车辆冷启动时，三元催化器的起燃需要一定时间，这里三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的工种主要有害物质转化为无害物质。随着环境保护要求的日益苛刻，越来越多的汽车安装了废气催化转化器以及氧传感器装置。它安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，二氧化碳和氮气，故又称之为三元(效)催化转化器。三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H2O)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。在三元催化器没有起燃之前以及发动机水温过低的情况，如果进行大扭矩的发电，不仅会造成发动机工作不稳定，而且会造成排放的恶劣，因此有必要根据三元催化器的起燃信号以及发动机水温来控制发电扭矩，减小发动机负荷，达到改善排放的目的。另一方面在混合动力汽车进行冷启动时，动力电池的容量也是一个重要参数，若动力电池的容量较高，则在冷启动的同时，可以不需要通过电机发电，但在电池容量太低时，冷启动的同时，由于汽车电器等需要低压直流电，而该部分负载所需要动力电池也不能提供，因此，在冷启动的同时，发动机要带动电机发电，其发电功率与汽车电器所需要的功率相当即可。因此，对在冷启动时，HCU如何控制EMS和MCU两个工作，使发动机工作在较好的排放状态下是非常重要的。
发明内容
本发明提供了一种改善混合动力汽车冷启动时发动机排放的方法，根据三元催化器的起燃信号以及发动机水温信号来调整冷启动时的发电扭矩，尽可能的降低冷启动时的发电扭矩，减小发动机的工作负荷，从而达到改善冷启动时排放效果的目的。
本发明为实现其目的而采用的技术方案是：一种混合动力汽车冷启动的控制方法，混合动力汽车整车控制单元根据三元催化器的起燃信号以及发动机水温信号来调整冷启动时的发电扭矩，包括以下步骤：
A、混合动力汽车整车控制单元接收由发动机控制系统发出的三元催化器的起燃信号和检测水温；
B、若三元催化器的起燃信号有效和水温高于35度，则通过电机控制单元控制电机发电，直到完成冷启动过程，电机发电包括为汽车电器供电和为动力电池充电两个部分，否则转入步骤C；
C、混合动力汽车整车控制单元通过电池管理系统检测动力电池的容量，若容量高于设定值，则通过电机控制单元控制电机空转，不发电，否则，混合动力汽车整车控制单元通过电机控制单元控制电机发电，此时，电机发电只包括为汽车电器供电的电量。
本发明中冷启动阶段的发电扭矩由三元催化起燃信号和发动机冷却水的温度来确定，提供了一种改善混合动力汽车冷启动时排放的控制方法，能够根据三元催化器起燃信号以及发动机冷却水温度来调整发电扭矩，达到改善发动机冷启动阶段工作稳定性及排放的目的。
下面通过结合具体实施例与附图对本发明的技术方案进行较为详细的描述。
附图说明
附图1是混合动力汽车的控制系统框图。
附图2是本发明实施例控制流程图。
具体实施方式
实施例1：如图2所示，本实施例是一种如图1所示的油电混合动力汽车进行的冷启动的控制方法，该混合动力汽车为并联式混合动力汽车，HCU、BMS、MCU以及EMS都是通过CAN进行通信。该方法中，混合动力汽车整车控制单元根据三元催化器的起燃信号以及发动机水温信号来调整冷启动时的发电扭矩，包括以下步骤：
A、混合动力汽车整车控制单元接收由发动机控制系统发出的三元催化器的起燃信号和检测水温；
B、若三元催化器的起燃信号有效和水温高于35度，则通过电机控制单元控制电机发电，直到完成冷启动过程，电机发电包括为汽车电器供电和为动力电池充电两个部分，否则转入步骤C；
C、混合动力汽车整车控制单元通过电池管理系统检测动力电池的容量，若容量高于设定值，则通过电机控制单元控制电机空转，不发电，否则，混合动力汽车整车控制单元通过电机控制单元控制电机发电，此时，电机发电只包括为汽车电器供电的电量。
具体流程如图2所示：发动机冷启动后，根据发动机控制器EMS发出的三元催化器起燃信号Flgcatalyst是否为True以及发动机冷却水温Tengine是否大于35℃，决定发电扭矩的大小：
当Flgcatalyst＝True并且Tengine＞35℃时，即三元催化器已经起燃，已经正常工作，且发动机水温也不太低，进行正常发电，发电扭矩＝DC-DC负载扭矩+动力电池所需扭矩；
当Flgcatalyst＝Fal se或者Tengine≤35℃时，即三元催化器尚未起燃或者发动机水温过低时，则进行限制扭矩的发电：此时，如果动力电池的SOC＞A％，发电扭矩＝0Nm，即当动力电池电量较高时，用动力电池电量来满足DC-DC负载的用电，不需要发动机进行发电，如果SOC≤A％时这里A是一个范围，可以进行标定，30≤A≤40，一般为35％，发电扭矩＝DC-DC负载扭矩，即当动力电池电量不是很高时，就用发动机发电来满足DC-DC负载用电，但是不会给动力电池充电，从而限制了发电扭矩。
Claims (5)
1.一种混合动力汽车冷启动的控制方法，混合动力汽车整车控制单元根据三元催化器的起燃信号以及发动机水温信号来调整冷启动时的发电扭矩，其特征在于：包括以下步骤：
A、混合动力汽车整车控制单元接收由发动机控制系统发出的三元催化器的起燃信号和检测水温；
B、若三元催化器的起燃信号有效和水温高于设定温度，则通过电机控制单元控制电机发电，直到完成冷启动过程，电机发电包括为汽车电器供电和为动力电池充电两个部分，否则转入步骤C；
C、混合动力汽车整车控制单元通过电池管理系统检测动力电池的容量，若容量高于电池容量设定范围，则通过电机控制单元控制电机空转，不发电，否则，混合动力汽车整车控制单元通过电机控制单元控制电机发电，此时，电机发电只包括为汽车电器供电的电量。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车冷启动的控制方法，其特征在于：所述的步骤B中，设定温度为35度。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车冷启动的控制方法，其特征在于：所述的步骤C中，动力电池容量设定范围为30％到40％之间。
4.根据权利要求1至3中任一所述的一种混合动力汽车冷启动的控制方法，其特征在于：所述的混合动力汽车为并联式混合动力汽车。
5.根据权利要求1至3中任一所述的一种混合动力汽车冷启动的控制方法，混合动力汽车整车控制单元、电池管理系统、电机控制单元、发动机控制系统通过CAN总线通信。
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