CN102529947B - 一种混合动力系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力系统的控制方法；更具体地说涉及一种使所述混合动力系统从发动机停机模式进入发动机驱动模式的控制方法，所述控制方法包括对所述混合动力电机的闭环控制。通过所述控制方法使得从发动机启动到车辆怠速爬行的过程中控制平顺、发动机启动平稳，有利地提高了驾驶的舒适性，并且改善了整车的经济性能和排放性能。

Description

一种混合动力系统的控制方法

【技术领域】

概括地说，本发明涉及一种混合动力系统的控制方法；更具体地说，本发明涉及一种使所述混合动力系统从发动机停机模式进入发动机驱动怠速模式的控制方法。

【背景技术】

由于城市污染以及能源危机等问题，电动汽车与混合动力汽车等环境友好型交通工具正在成为本领域热衷于研究的课题，并且已经有了长足的发展。由于电池技术的限制，混合动力汽车技术更受人们的青睐。

目前，对于混合动力汽车的控制技术已经可以实现发动机的自动起动功能，例如使发动机从启动的状态下进入怠速状态。

在公开号为CN1986309A的中国专利申请中公开了一种混合动力汽车发动机的启动控制方法，其中当发动机转速达到所设定的转速时发动机开始喷油点火，这时减小供给电机的电流，直至终止电机扭矩的输出并且退出拖动发动机旋转。

在公开号为CN101367381A的中国专利申请中公开了一种弱混合混合动力汽车在发动机启动过程中电机的控制方法，其中当获取的发动机温度高于设定值时，电机进入怠速启动工作模式，利用混合动力电机带动发动机曲轴转动，当发动机转速达到400转每分时发动机点火启动。

在公开号为CN1986307A的中国专利申请中公开了一种用于混合动力汽车的发动机起停控制方法，其中通过混合动力控制单元、电机控制单元控制电机实现发动机快速启动，电机把发动机拖到一定的转速下，发动机开始喷油点火。

可以看出，在上述现有技术中发动机开始喷油点火的判断条件仅为发动机转速达到某一定设定值，没有存在对电机转速进行过渡过程控制。现有技术中的这种开环的控制方式虽然也能够实现发动机的自动起动功能，但是在电机拖动发动机启动的过程控制中容易出现控制不平顺的问题，使得发动机启动不平稳，影响了驾驶的舒适性。

另外，在上述现有技术中只要发动机转速达到设定值，发动机即开始恢复供油。由于没有保持发动机断油的过渡过程，所以在车辆处于频繁起停的工况中发动机的供/断油信号将出现反复，会造成整车的经济性能和排放性能的降低。

【发明内容】

本发明的目的是提供混合动力系统的控制方法，其克服了从发动机启动至车辆怠速爬行的过程中过渡不平稳、驾驶舒适差并且燃油经济性差的问题。

根据本发明的目的通过如下的技术方案实现。

根据本发明提供了一种混合动力系统的控制方法，其使所述混合动力系统从发动机停机模式进入发动机怠速爬行模式，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤A：利用混合动力电机将所述发动机从停机状态拖动至预定转速；

步骤B：判定驾驶员是否有意图进入所述发动机驱动怠速爬行状态，是则到步骤C，否则前进到步骤D；

步骤C：对所述混合动力系统进行过渡控制；

步骤D：恢复所述发动机的供油，结束所述混合动力电机的驱动，

其特征在于，

所述过渡控制包括对所述混合动力电机的闭环控制，维持所述混合动力系统的运转。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述预定转速为200转每分～1000转每分。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤B中的判定依据为是否满足所有以下条件：

所述混合动力系统的变速箱处于驱动档位；以及

所述混合动力电机启动所述发动机后驾驶员无加速请求。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述加速请求为通过踩踏加速踏板产生的加速请求。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述过渡控制包括以下步骤：

步骤A1：判定所述混合动力系统是否具备进入纯电动怠速爬行状态的能力，如果是则前进至步骤B1，如果否前进至步骤D1；

步骤B1：维持所述发动机的断油，对所述混合动力电机进行转速闭环控制从而使所述混合动力系统进入所述纯电动怠速爬行状态；

步骤C1：判定是否满足退出所述纯电动怠速爬行状态的条件，是则前进至步骤D1，否则返回至步骤B1；

步骤D1：恢复所述发动机的供油，并且对所述混合动力电机进转速闭环控制；

步骤E1：确认发动机已经恢复正常工作后，结束转速闭环控制。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤A1中的判定依据为是否满足所有以下条件：

高压电池的可用放电功率满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；

高压电池的荷电状态满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；混合动力电机可用转矩满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；以及

用于判定所述混合动力系统是否具有进入所述纯电动怠速爬行状态的能力的相关变量信号有效。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤C1中的判定依据为持续转速闭环控制时间达到预定时间。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述预定时间选自1至15秒。

在根据本发明的前述控制方法中，实现了混合动力系统从混合动力电机拖动发动机运转的模式进入到发动机驱动怠速爬行模式的控制方法及从发动机停机模式进入到发动机驱动模式的控制方法，采用了包括转速闭环控制混合动力电机的过渡过程。

在本发明的技术方案中，通过采用对混合动力电机的转速闭环控制，使得过渡过程中现控制平顺、发动机启动平稳，有利地提高了驾驶的舒适性。另外，在本发明的技术方案中恢复给发动机供油之前保持了发动机断油的过渡过程，所以即使车辆处于频繁起停的工况中，也不会出现发动机的供油信号将出现反复、喷油和断油状态出现反复的情况，改善了整车的经济性能和排放性能。

【附图说明】

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示意性地示出了一种能够执行根据本发明的控制方法的混合动力汽车的混合动力系统的结构框图；

图2示意性地示出了根据本发明的混合动力系统的控制方法的控制原理图；以及

图3示意性地示出了根据本发明的混合动力系统的控制方法的从发电机启动至车辆怠速爬行的控制效果与其它控制方法的对比图。

部件及标号列表

01	混合动力系统控制单元
		10	发动机
11	发动机控制器
		20	变速器
21	变速器控制器
		30	混合动力电机
31	电机控制器

40	高压电池
		41	高压电池控制器
50	高低压直流逆变器
		60	低压电池
70	整车CAN总线

【具体实施方式】

下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。附图中相似的附图标记用于标记相似的技术特征。如下的描述仅是说明性、示例性的，虽然其中根据本发明的具体实施方式进行了说明，但是应当了解，在这实施方式的等同变型也将落入在本发明的保护范围内。

图1示意性地示出了一种能够执行根据本发明的控制方法的混合动力汽车的混合动力系统的结构框图。从图中可以看出，该混合动力系统包括混合动力系统控制单元01、发动机10及发动机控制器11、变速器20及变速器控制器21、混合动力电机30及电机控制器31、高压电池40及高压电池控制器41、高低压逆变器50、低压电池60以及整车CAN总线70。易于理解，为了实现该技术方案完整的需要，混合动力系统中还存在其它常规的装置，鉴于这些装置的设置为本领域的公知性常识，所以在此不进行赘述。

在图1中，前述各个部件之间的虚线表示了通信线路的连接，用于传递控制信号。从图中还可以看出，混合动力系统控制单元01通过整车CAN总线70与发动机控制器11、变速器控制器21、电机控制器31以及高压电池控制器41进行通信，从而从它们接收相应的系统信号以及向它们发送控制信号。发动机控制器11、变速器控制器21、电机控制器31以及高压电池控制器41分别能够根据混合动力系统控制单元01的指令下对发动机10、变速器20、混合动力电机30以及高压电池40进行控制。

高低压逆变器50连接高压电池40及低压电池60，高压电池40连接混合动力电机30。在混合动力电机30驱动混合动力车辆的情况下，高压电池40向混合动力电机30供电，混合动力电机30用作为电动机从而驱动车辆行驶。在制动能量回收模式以及其它充电模式下，混合动力电机30用作为发电机，向高压电机40充电，并且进一步地，高压电机40能够通过高低压逆变器50向低压电池60充电。在此，低压电池60用于为车辆用负载供电，而不再需要其它的充电装置。

另外，从图1还可以看出，在该混合动力系统中，发动机10与混合动力电机30之间通过传动系统(该传动系统优选为带传动)机械连接。在高压电池管理系统41检测到高压电池40的电力不足时，通过发动机10带动混合动力电机30、此时混合动力电机30起到发电机的作用发电并将电能存储在高压电池40内。混合动力电机30还能够作为动力装置驱动混合动力汽车行驶，从而达到节油的目的，例如，在发动机从自动停机至重新启动的工作过程中，混合动力电机30可以将发动机30的拖动到一定的转速之后再将发动机30点火使其进入工作状态。

图2示意性地示出了根据本发明的混合动力系统的控制方法的控制原理图。从图2中可以看出，混合动力系统的这种控制方法使混合动力系统从发动机停机状态开始，由混合动力电机将发动机拖动到一定的预定转速，然后通过转速闭环控制所述混合动力电机的过渡控制进入到发动机驱动怠速爬行模式，进而再进入发动机怠速爬行模式。优选地，这里所述的预定转速为200转每分～1000转每分。

从图中可以看出，在执行混合动力系统的过渡之前，首先利用混合动力电机将发动机从停机状态拖动至上述预定转速，并且判定驾驶员是否意图进行怠速慢行。如果混合动力系统控制器判定驾驶员没有进行怠速爬行的意图，则系统不执行过渡控制，而是在混合动力电机将发动机拖动到预定转速后直接给发动机供油，转由发动机提供动力进行驱动，混合动力电机逐渐退出驱动。

然而，如果混合动力系统控制器判定驾驶员意图进行怠速爬行，则开始执行过渡控制。在此，判定驾驶员是否具有怠速爬行的意图的依据为是否满足所有以下条件：所述混合动力系统的变速箱处于驱动档位；以及所述混合动力电机启动所述发动机后驾驶员无加速请求。例如，加速请求可以通过踩踏加速踏板产生。根据图2中的控制原理图可以看出，该过渡控制包括以下步骤：

步骤A1：判定所述混合动力系统是否具备进入纯电动怠速爬行状态的能力，如果是则前进至步骤B1，如果否前进至步骤D1；

步骤B1：维持所述发动机的断油，对所述混合动力电机进行转速闭环控制从而使所述混合动力系统进入所述纯电动怠速爬行状态；

步骤C1：判定是否满足退出所述纯电动怠速爬行状态的条件，是则前进至步骤D1，否则返回至步骤B1；

步骤D1：恢复所述发动机的供油，并且对所述混合动力电机进转速闭环控制；

步骤E1：确认发动机已经恢复正常工作后，结束转速闭环控制。

从以上的步骤可以看出，根据本发明的控制方法中的过渡控制步骤是在混合动力电机驱动发动机至预定转速后经由纯电动怠速运行状态过渡到发动机驱动的怠速运行状态，所以在确定驾驶员具有怠速爬行的意图后，首先判定混合动力系统是否具备纯电动怠速爬行的能力，如果具备则维持发动机断油、同时对混合动力电机进行转速闭环控制；如果不具备则立即恢复对混合动力电机的供油，同时也要对混合动力电机进行转速闭环控制，其原因是使此过渡过程混合动力系统运转平稳。

在该过渡控制过程中首先判定混合动力系统是否具备纯电动怠速爬行的能力，其判定依据包括：高压电池的可用放电功率满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；高压电池的荷电状态满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；混合动力电机可用转矩满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；以及用于判定所述混合动力系统是否具有进入所述纯电动怠速爬行状态的能力的相关变量信号有效。仅当上述条件全部满足时方判定为混合动力系统具备纯电动怠速爬行的能力。

在具体的实施方式中，步骤C1中的判定依据为持续转速闭环控制时间达到预定时间。优选地，该预定时间选自1至15秒。

图3示意性地示出了根据本发明的混合动力系统的控制方法的从发动机启动至车辆怠速爬行控制效果与其它控制方法的对比图。图3中的横坐标表示时间(秒)，而相对于发动机断油信号来说纵坐标指示出高电平和低电平；相对于发动机转速来说纵坐标指的是转速(转每分)；相对于系统模式来说纵坐标指示混合动力系统不同的工作模式。从图3中可以看出，在驾驶员意图怠速爬行并且系统具备纯电动怠速条件之后，本发明的控制效果与其它方法的控制效果相比具有如下的优点：

1.发动机转速稳定：从图中可以看出，在本发明的纯电动怠速过渡过程中能够维持系统发动机转速的稳定，而其它方法的控制中出现了发动机转速的波动；

2.节省燃油：从图中可以看出，在本发明的控制中，在纯电动怠速过渡过程中维持断油；而在其它方法的控制中并未断油，燃油经济性差。

如上所述，参照附图对本发明的具体实施方式的示例进行了详细说明。在不背离根据本发明的精神和范围的情况下，所属领域的技术人员可对这些实施方式进行改型和变型，例如，所属领域的技术人员可以将不同实施方式中的不同的技术特征进行重新组合从而构成新的技术方案，但是应当了解，这些新的技术方案无疑也等同于直接记载在了本说明书中而不再赘述，并且它们也落入在由所附的权利要求书所确定的保护范围内。本申请并非意在使用说明书中这些实施方式的具体细节来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种混合动力系统的控制方法，其使所述混合动力系统从发动机停机模式进入发动机怠速爬行模式，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A：利用混合动力电机将所述发动机从停机状态拖动至预定转速；

步骤B：判定驾驶员是否有意图进入所述发动机驱动怠速爬行状态，是则到步骤C，否则前进到步骤D；

步骤C：对所述混合动力系统进行过渡控制；

步骤D：恢复所述发动机的供油，结束所述混合动力电机的驱动，

其特征在于，

所述过渡控制包括对所述混合动力电机的闭环控制，维持所述混合动力系统的运转，

所述过渡控制包括以下步骤：

步骤A1：判定所述混合动力系统是否具备进入纯电动怠速爬行状态的能力，如果是则前进至步骤B1，如果否前进至步骤D1；

步骤B1：维持所述发动机的断油，对所述混合动力电机进行转速闭环控制从而使所述混合动力系统进入所述纯电动怠速爬行状态；

步骤C1：判定是否满足退出所述纯电动怠速爬行状态的条件，是则前进至步骤D1，否则返回至步骤B1；

步骤D1：恢复所述发动机的供油，并且对所述混合动力电机进转速闭环控制；

步骤E1：确认发动机已经恢复正常工作后，结束转速闭环控制。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预定转速为200转每分~1000转每分。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤B中的判定依据为是否满足所有以下条件：

所述混合动力系统的变速箱处于驱动档位；以及

所述混合动力电机启动所述发动机后驾驶员无加速请求。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述加速请求为通过踩踏加速踏板产生的加速请求。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A1中的判定依据为是否满足所有以下条件：

高压电池的可用放电功率满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；

高压电池的荷电状态满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；

混合动力电机可用转矩满足进入所述纯电动怠速爬行状态的需求；以及

用于判定所述混合动力系统是否具有进入所述纯电动怠速爬行状态的能力的相关变量信号有效。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C1中的判定依据为持续转速闭环控制时间达到预定时间。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预定时间选自1至15秒。