CN102529949A - 混合动力系统的过程控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力系统的过程控制方法，包括以下步骤：A、当混合动力系统处于减速断油工作模式时，HCU确定该混合动力系统是否需要并且能够进行纯电动怠速过渡过程控制；如果需要并且能够，则进行步骤B，否则不进行纯电动怠速过渡过程控制；B、进入纯电动怠速过渡过程控制；C、HCU判断是否满足进入发动机自动停机模式的条件；如果满足，则退出该过渡过程控制并完成系统状态转换；否则进行步骤D；D、HCU判断混合动力系统是否满足退出纯电动怠速工作模式的条件，如果满足，则退出该过渡过程控制；否则，返回步骤B。本发明的方法能够有效地提高燃油经济性，同时使得混合动力系统可以更加平稳地过渡到发动机自动停机状态。

Description

混合动力系统的过程控制方法

技术领域

本发明属于汽车控制技术领域，尤其涉及一种混合动力系统的减速断油至发动机自动停机的过渡过程的控制方法。

背景技术

目前的混合动力技术可以实现减速断油的功能。

常规的减速断油控制由于无法预期后续工况，为了维持发动机稳定，会要求发动机在较高的转速恢复供油。这样不能够有效的提高发动机断油区间，影响了整车的燃油经济性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对减速断油状态至自动停机之间的过渡过程提出一种控制方法，通过在两个系统状态之间加入纯电动怠速的过渡过程。该过渡过程一方面进一步发挥混合动力汽车的节油减排能力，同时实现系统平顺地过渡到发动机自动停机状态。

本发明提供一种混合动力系统的过程控制方法，用于控制减速断油至发动机自动停机的过渡过程，所述混合动力系统包括混合动力系统控制单元HCU、发动机、发动机控制器ECU、变速箱、变速箱控制器TCU、混合动力电机、混合动力电机控制器MCU、高压电池、高压电池管理系统BMS，所述方法包括以下步骤：

A、当混合动力系统处于减速断油工作模式时，HCU确定该混合动力系统是否需要并且能够进行纯电动怠速过渡过程控制；如果需要并且能够，则进行步骤B，否则不进行纯电动怠速过渡过程控制；

B、进入纯电动怠速过渡过程控制；

C、HCU判断是否满足进入发动机自动停机模式的条件；如果满足，则退出该过渡过程控制并完成系统状态转换；否则进行步骤D；

D、HCU判断混合动力系统是否满足退出纯电动怠速工作模式的条件，如果满足，则退出该过渡过程控制；否则，返回步骤B。

优选地，在本发明的过程控制方法中，所述步骤A进一步包括以下步骤：

A1、确定驾驶员是否有停车意图，

A2、确认混合动力系统是否具备执行发动机自动停机的能力，

如果满足则进行步骤B。

优选地，在本发明的过程控制方法中，在所述步骤A1中，在满足所有如下条件时判定为驾驶员具有停机意图：

驾驶员没有踩下加速踏板

驾驶员踩下制动踏板；

驾驶员没有启动空调压缩机；

混合动力车辆车速低于预定车速；

混合动力系统发动机转速低于预定转速；

混合动力系统控制器继续发送发动机断油请求至发动机控制器并控制发动机维持断油状态。

优选地，在本发明的过程控制方法中，所述预定车速为0至50km/h之间。

优选地，在本发明的过程控制方法中，所述预定转速为1000rpm至2500rpm之间。

优选地，在本发明的过程控制方法中，在所述步骤A2中，在满足所有如下条件时判定为混合动力系统具备执行发动机自动停机能力：

A21、高压系统满足执行发动机自动停机的需求，其中所述高压系统包括高压电池和混合动力电机；

A22、制动系统、真空助力系统正常工作；

A23、ECU、TCU、MCU确认发动机、变速箱、混合动力电机符合发动机停机条件；

A24、混合动力系统的负载用电量是否低于一定限值；

A25、HCU在A21、A22、A23、A24中接收的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；

A26、没有系统故障发生，并禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

优选地，在本发明的过程控制方法中，在满足所有如下条件时判定高压系统满足执行发动机自动停机的需求：

高压电池可用功率满足发动机自动停机模式的要求；

高压电池荷电状态满足发动机自动停机模式的要求；

混动电机可用转矩满足发动机自动停机模式的要求。

优选地，在本发明的过程控制方法中，所述步骤B中的混合动力系统进入纯电动怠速过渡过程控制的步骤进一步包括以下步骤：

混合动力系统控制器继续发送发动机断油请求至发动机控制器并控制发动机维持断油状态；

混合动力系统控制器通过高压发电/电动机控制器控制高压发电/电动机进行转速闭环控制，以输出响应的转矩维持系统状态。

优选地，在本发明的过程控制方法中，在步骤C中，在满足所有以下条件时判定混合动力系统满足进入发动机自动停机模式的条件：

所述混合动力系统具备发动机自动停机能力；

车速为零；

变速箱挡位处于1挡；

两次发动机自动停机之间的间隔时间超过一定限值；

低车速下连续停机次数低于一定限值；

车辆所处道路坡道低于一定限值。

本发明的有益效果在于：应用本发明所提供的混合动力系统的减速断油至发动机自动停机的过渡过程的控制方法，不仅能够有效地提高发动机断油区间，从而提高整车的燃油经济性。同时使得系统可以更加平稳地过渡到发动机自动停机状态。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的混合动力车的动力系统结构的示意图；

图2为根据本发明的实施例的过渡过程中混合动力控制单元所执行的控制方法的流程图；

图3为应用本发明所述方法实施对该过渡过程控制和应用其它控制方法的控制效果对比示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的优选实施例，在附图中相同的参考标号表示相同的元件。

图1是一种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HCU1、发动机10、发动机控制器11、变速器20及变速器控制器TCU21、混和动力电机30及混合动力电机控制器MCU31、高压电池40及高压电池控制系统BMS41、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1通过整车CAN总线70与发动机控制器11、变速器控制器21、混合动力电机控制器31以及高压电池控制系统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、混合动力电机控制器31以及高压电池控制系统41分别能够根据混合动力系统控制单元1的指令对发动机10、变速器20、混和动力电机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之间通过传动系统机械连接。应当了解，此处的传动系统可以选为带传动、齿转传动等各种传动方式，从而起到不同的传动效果。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。在需要节油的情况下，则可以使用混合动力电机30作为动力装置驱动混合动力汽车行驶，同时混合动力电机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为根据本发明的实施例的过渡过程中混合动力控制单元所执行的控制方法的流程图。如图2所示，当混合动力系统需要从减速断油模式过渡至发动机自动停机工作模式时，混合动力系统的控制方法包括如下步骤：

A、当混合动力系统处于减速断油工作模式时，HCU1确定该混合动力系统是否需要并且能够进行纯电动怠速过渡过程控制。具体而言，混合动力系统控制器1判定系统需驾驶员有停车意图，并且确认系统具备执行发动机自动停机的能力，则进行步骤B。否则不进行纯电动怠速过渡过程控制

其中系统依据下述条件确定驾驶员具有停机意图：

1)驾驶员没有踩下加速踏板；

2)驾驶员踩下制动踏板；

3)驾驶员没有启动空调压缩机；

4)混合动力车辆车速低于预定车速，该预定车速优选为0至50km/h之间；

5)混合动力系统发动机转速低于预定转速，该预定转速优选为1000rpm至2500rpm之间。

如果上述条件全部满足确定驾驶员有停机意图，否则判定驾驶员没有停机意图。

系统按照下述条件确定是否具备执行发动机自动停机的能力：

1)高压系统(包含高压电池40和混合动力电机控制器31)满足执行发动机自动停机的需求，具体为高压电池可用功率满足发动机自动停机模式的需求；高压电池荷电状态发动机自动停机模式的需求；混动电机可用转矩发动机自动停机模式的需求；

2)制动系统、真空助力系统正常工作；

3)ECU、TCU、MCU确认发动机、变速箱、混合动力电机符合发动机停机条件；

4)系统的负载用电量低于一定限值；

5)混合动力系统控制单元接收的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效，其中相关变量的信号指的是在条件1)至4)中的接收的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号，例如对于条件1而言，该信号为表示高压电池可用功率、需求电量的信号。

6)没有系统故障发生，并禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式；

如果上述条件均满足，则判定混合动力系统具备执行发动机自动停机能力；否则判定混合动力系统不具备执行发动机自动停机能力。

B、混合动力系统控制器1控制混合动力系统进入该纯电动怠速过渡过程。具体而言，纯电动怠速过渡过程控制包括以下步骤：1)混合动力系统控制器1继续发送发动机断油请求至发动机控制器11并控制发动机10维持断油状态；2)混合动力系统控制器1通过混合动力电机控制器31控制混合动力电机30进行转速闭环控制，以输出响应的转矩维持系统状态。

C、混合动力系统控制器1判断是否满足进入发动机自动停机模式的条件；如果满足，则退出该过渡过程控制并完成系统状态转换；否则进行步骤D。具体而言，退出该过渡过程控制并完成系统状态转换包括以下步骤：混合动力系统控制器1持续发送发动机断油请求至发动机控制器11，并通过混合动力电机控制器31控制混合动力电机30结束转速闭环控制并响应发动机自动停机模式下的电机转矩需求，退出该过渡过程控制并完成系统状态转换。

其中系统依据下述条件确定是否满足发动机自动停机条件：

1)具备发动机自动停机能力

2)车速为零

3)变速箱挡位处于1挡

4)两次发动机自动停机之间的间隔时间超过一定限值，其中该限值可以由用户设定

5)低车速下连续停机次数低于一定限值，其中该限值可以由用户设定

6)车辆所处道路坡道低于一定限值，其中该限值可以由用户设定

如果上述条件全部满足则确定满足，否则判定为不满足发动机自动停机条件。

D、混合动力系统控制器1判断混合动力系统是否满足退出纯电动怠速工作模式的条件，如果满足，则退出该过渡过程控制；否则，返回步骤B。

判断混合动力系统是否满足退出纯电动怠速工作模式的条件的工作原理如下：对于前述的根据通过CAN总线70从发动机控制器ECU11、变速箱控制器TCU21、混合动力电机控制器MCU31、和/或高压电池管理系统BMS41获取的信号，而由混合动力系统控制单元HCU1判定出需要退出纯电动怠速模式的具体条件，其可以包括以下所列出的条件中的一个或多个：

由于例如驾驶停车、加速、空调请求、换挡请求等的驾驶者操作而需要退出纯电动怠速模式；

诸如混合动力电机驱动能力状态、高压电池荷电状态(SOC)等的混合动力系统状态已经不能满足纯电动怠速模式的要求；

混合动力系统处于纯电动怠速模式下的时间已经超时；

控制混合动力系统处于纯电动怠速模式下的诸如油门踏板信号、高压电池可用放电功率信号、高压电池荷电状态(SOC)信号、混合动力电机实际转矩信号等变量信号无效；

因为混合动力系统发生故障而需要禁止纯电动怠速模式。

图3为应用本发明所述方法实施对该过渡过程控制和应用其它控制方法的控制效果对比示意图。如图3所示，通过使用本发明的控制方法，在纯电动怠速过渡过程中，发动机没有供油。相反地，现有技术中，在该纯电动怠速过渡过程中，发动机供油。因此，通过利用本发明的控制方法，可以进一步使得混合动力汽车节油减排。同时由于在整个控制过程中，发动机一直保持断油状态，使得系统可以更加平稳地过渡到发动机自动停机状态。

上述实例在所有方面都应当被视为是示例性的而非限制性的。在不脱离本发明主要特征的范围和设计思想的前提下，可作多种改变、变化和替换。因次，在权利要求书的等同性的含义和范围内的任何改变都应当被涵盖在本发明中。

鉴于这些教导，熟悉本领域的技术人员将容易想到本发明的其它实施例、组合和修改。因此，当结合上述说明和附图进行阅读时，本发明仅仅由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种混合动力系统的过程控制方法，用于控制减速断油至发动机自动停机的过渡过程，所述混合动力系统包括混合动力系统控制单元HCU、发动机、发动机控制器ECU、变速箱、变速箱控制器TCU、混合动力电机、混合动力电机控制器MCU、高压电池、高压电池管理系统BMS，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、当混合动力系统处于减速断油工作模式时，HCU确定该混合动力系统是否需要并且能够进行纯电动怠速过渡过程控制；如果需要并且能够，则进行步骤B，否则不进行纯电动怠速过渡过程控制；

B、进入纯电动怠速过渡过程控制；

C、HCU判断是否满足进入发动机自动停机模式的条件；如果满足，则退出该过渡过程控制并完成系统状态转换；否则进行步骤D；

D、HCU判断混合动力系统是否满足退出纯电动怠速工作模式的条件，如果满足，则退出该过渡过程控制；否则，返回步骤B。

2.如权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括以下步骤：

A1、确定驾驶员是否有停车意图，

A2、确认混合动力系统是否具备执行发动机自动停机的能力，

如果满足则进行步骤B。

3.如权利要求2所述的过程控制方法，其特征在于，在所述步骤A1中，在满足所有如下条件时判定为驾驶员具有停机意图：

驾驶员没有踩下加速踏板

驾驶员踩下制动踏板；

驾驶员没有启动空调压缩机；

混合动力车辆车速低于预定车速；

混合动力系统发动机转速低于预定转速；

混合动力系统控制器继续发送发动机断油请求至发动机控制器并控制发动机维持断油状态。

4.如权利要求2所述的过程控制方法，其特征在于，所述预定车速为0至50km/h之间。

5.如权利要求2所述的过程控制方法，其特征在于，所述预定转速为1000rpm至2500rpm之间。

6.如权利要求2所述的过程控制方法，其特征在于，在所述步骤A2中，在满足所有如下条件时判定为混合动力系统具备执行发动机自动停机能力：

A21、高压系统满足执行发动机自动停机的需求，其中所述高压系统包括高压电池和混合动力电机；

A22、制动系统、真空助力系统正常工作；

A23、ECU、TCU、MCU确认发动机、变速箱、混合动力电机符合发动机停机条件；

A24、混合动力系统的负载用电量是否低于一定限值；

A25、HCU在A21、A22、A23、A24中接收的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；

A26、没有系统故障发生，并禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

7.如权利要求6所述的过程控制方法，其特征在于，在满足所有如下条件时判定高压系统满足执行发动机自动停机的需求：

高压电池可用功率满足发动机停机模式的要求；

高压电池荷电状态满足发动机停机模式的要求；

混动电机可用转矩满足发动机停机模式的要求。

8.如权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于，所述步骤B中的混合动力系统进入纯电动怠速过渡过程控制的步骤进一步包括以下步骤：

混合动力系统控制器继续发送发动机断油请求至发动机控制器并控制发动机维持断油状态；

混合动力系统控制器通过高压发电/电动机控制器控制高压发电/电动机进行转速闭环控制，以输出响应的转矩维持系统状态。

9.如权利要求1所述的过程控制方法，其特征在于，在步骤C中，在满足所有以下条件时判定混合动力系统满足进入发动机自动停机模式的条件：

所述混合动力系统具备发动机自动停机能力；

车速为零；

变速箱挡位处于1挡；

两次发动机自动停机之间的间隔时间超过一定限值；

低车速下连续停机次数低于一定限值；

车辆所处道路坡道低于一定限值。

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