CN102555768B - 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。该控制方法包括如下步骤：步骤A，判断混合动力系统是否处于制动能量回收工作模式，如果是则前进至步骤B，如果否则结束控制；步骤B，判断是否具备进入纯电动怠速模式的条件，如果是则前进至步骤C，如果否则返回至步骤A；步骤C，混合动力系统进入纯电动怠速模式。本发明的控制方法的优点是使系统能够平顺地从制动能量回收模式过渡到纯电动怠速模式，保证了车辆驾驶性能，改善了燃油经济性和排放性能。

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，本发明涉及一种使混合动力系统从制动能量回收模式进入纯电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制动能量回收的功能，并且后续可以进入到汽车的纯电动怠速状态。

在公开号为CN101648523A的中国专利申请中公开了一种电动汽车制动能量回收系统及其控制方法。该电动汽车制动能量回收系统由整车控制器、电机及电机控制器、电池及电池管理系统、车速传感器、制动踏板传感器组成。在进行制动控制时，整车控制器控制采集来自车速传感器、制动踏板传感器的信息，并通过电机控制器控制电机的工作模式，通过电池管理系统对电池充放电进行管理，实现制动能量回收控制。

在公开号为CN101367381A的中国专利申请中公开了一种汽车制动能量回收发电模式。在这种汽车制动能量回收发电模式中，电机控制单元通过混合动力控制单元获取汽车制动信息，当发动机熄火时，由汽车传动系统通过轮系支架带动混合动力电机发电。

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，其中在满足一定条件时发动机从运行状态进入到发动机怠速停机状态。

从以上可以看出，虽然在现有技术中公开了一些制动能量回收系统以及进行制动能量回收的控制方法，也公开了控制发动机进入怠速停机的方法，但是还并没有涉及到从制动能量回收模式经过纯电动怠速实现发动机自动停机的方法；进一步地说，现有技术中也没有公开从制动能量回收模式进入纯电动怠速模式的控制方法，这导致系统不能平顺地从制动能量回收模式过渡到纯电动怠速模式。

另外，在现有技术中对制动能量回收的控制中没有涉及对驾驶员的驾驶意图的评价，对于控制系统是否合理可以进入纯电动怠速状态无法准确判定。不准确的判定可能会造成两种不合理的控制：如果不合理地判定为可以进入纯电动怠速控制，可能会造成系统状态的反复而引发车辆驾驶性能上的不足；如果不合理地判定为不可以进入纯电动怠速控制，则可能会造成系统在提高燃油经济性和排放性能上的限制。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种混合动力系统的控制方法，其使混合动力系统从制动能量回收模式进入纯电动怠速模式，该方法克服了现有技术中过渡不稳定并且燃油不经济的问题。

本发明的如上目的通过以下技术方案实现。

根据本发明提供了一种混合动力系统的控制方法，其中，所述方法包括如下步骤：

步骤A：判断混合动力系统是否处于制动能量回收工作模式，如果是则前进至步骤B，如果否则结束控制；

步骤B：判断是否具备进入纯电动怠速模式的条件，如果是则前进至步骤C，如果否则返回至步骤A；

步骤C：混合动力系统进入纯电动怠速模式。

可选地，在如前所述的控制方法中，在所述纯电动怠速模式中，对混合动力电机进行转速闭环控制。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤B中的条件包括：

条件I：驾驶员具有停机意图；

条件II：混合动力系统具备停机能力；

条件III：混合动力汽车满足进入纯电动怠速模式的条件。

可选地，在如前所述的控制方法中，在满足所有以下条件时判断为满足所述条件I：

驾驶员未踩下加速踏板；

驾驶员踩下制动踏板；

驾驶员未启动空调压缩机；

混合动力汽车的车速低于预定车速；以及

所述混合动力系统的发动机转速低于所述预定转速。

可选地，在如前所述的控制方法中，在满足所有以下条件时判断为满足所述条件II：

高压电池系统和混合动力电机满足执行发动机的自动停机的需求；

制动系统的真空助力系统正常工作；

所述混合动力系统的各个控制器确认它们所控制的子系统能够进入发动机停机模式；

系统负载用电量低于用电量预定限值；

混合动力系统控制单元接收到的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；并且

所述混合动力系统没有故障发生，并且未禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

可选地，在如前所述的控制方法中，在满足所有以下条件时判断为满足所述条件III：

自动变速箱的液力变矩器处于非锁止状态；

发动机已断油；

混动系统具备执行纯电动怠速的能力，包含判定高压电池荷电状态，高压电池可用功率，混动电机可用转矩具备执行纯电动怠速的能力。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤B中的判断通过以下步骤进行：

步骤A1：判断是否已经锁存了驾驶员停机意图及混合动力系统停机能力的判断结果，如果是则前进至步骤B1，如果否则前进至D1；

步骤B1：判断锁存的结果是否为驾驶员具有停机意图并且混合动力系统具有停机能力，如果是则前进至步骤C1，如果否则所述步骤B中的判断的输出为否；

步骤C1：判断混合动力汽车是否满足进入纯电动怠速模式的条件，如果是则所述步骤B中的判断的输出为是，如果否则所述步骤B中的判断的输出为否；

步骤D1：判断是否为驾驶员具有停机意图并且混合动力系统具有停机能力，如果是则前进至步骤E1，如果否则前进至步骤F1；

步骤E1：判断是否发动机维持断油并且发动机转速低于限值，如果是则锁存所述步骤D1中的判断结果并且返回至步骤C1，如果否则不锁存所述步骤D1中的判断结果并且返回至步骤C1；

步骤F1：判断是否发动机维持断油并且发动机转速低于限值，如果是则锁存所述步骤D1中的判断结果并且所述步骤B中的判断的输出为否，如果否则不锁存所述步骤D1中的判断结果并且所述步骤B中的判断的输出为否。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤C1中判断的依据是：自动变速箱的液力变矩器处于非锁止状态；

发动机已断油；

混动系统具备执行纯电动怠速的能力，包含判定高压电池荷电状态，高压电池可用功率，混动电机可用转矩具备执行纯电动怠速的能力。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤D1中对驾驶员的停机意图的判断的依据是：

驾驶员未踩下加速踏板；

驾驶员踩下制动踏板；

驾驶员未启动空调压缩机；

混合动力汽车的车速低于预定车速；以及

所述混合动力系统的发动机转速低于所述预定转速。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述步骤D1中对混合动力系统停机能力的判断的依据是：

高压电池系统和混合动力电机满足执行发动机的自动停机的需求；

制动系统的真空助力系统正常工作；

所述混合动力系统的各个控制器确认它们所控制的子系统能够进入发动机停机模式；

系统负载用电量低于用电量预定限值；

混合动力系统控制单元接收到的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；并且

所述混合动力系统没有故障发生，并且未禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述预定车速为0～50千米/小时。

可选地，在如前所述的控制方法中，所述预定转速为1000～2500转/分。

从以上可以看出，通过本发明的控制方法首次提出了从制动能量回收模式进入纯电动怠速模式的方法，这有利地使得系统能够平顺地从制动能量回收模式通过在满足条件时对发动机进行断油、转由混合动力电机维持混合动力系统的正常工作，进而过渡到纯电动怠速模式。

另外，在根据本发明的从制动能量回收模式到纯电动怠速模式的控制中引入了对驾驶员的驾驶意图的评价，并对于控制系统是否合理可以进入纯电动怠速状态进行了准确判定，从而避免了混合动力系统由于误入纯电动怠速控制模式而引发车辆驾驶性能上的不足；也不会不合理地判定为不可以进入纯电动怠速控制，有利地提高了系统的燃油经济性和排放性能。

【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制动能量回收模式至纯电动怠速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。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是根据本发明的混合动力系统的控制方法的控制原理图，该控制方法使混合动力系统从制动能量回收模式进入纯电动怠速模式。应当了解，在此所指的制动能量回收模式可以包括在驾驶员踩下制动踏板后，如果满足制动能量回收的条件，则混合动力汽车进行制动的同时混合动力汽车自身的动能(通过发动机100)带动混合动力电机30发电、向高压电池40充电的模式。纯电动怠速模式则可以包括发动机10断油、混合动力汽车由混合动力电机30驱动并处于怠速状态的模式。在本示例的纯电动怠速模式下，发动机10也可以在断油的状态下由混合动力电机30拖动至怠速转速，从而在需要时发动机10能够迅速点火启动。这时发动机断油、混合动力电机30怠速驱动混合动力汽车前进。

从图可以看出，图示实施方式中的混合动力系统的控制方法包括如下步骤：步骤A，判断混合动力系统是否处于制动能量回收工作模式，如果是则前进至步骤B，如果否则结束控制；步骤B，判断是否具备进入纯电动怠速模式的条件，如果是则前进至步骤C，如果否则返回至步骤A；步骤C，混合动力系统进入纯电动怠速模式。可以了解，该控制方法仅用于在确定处于制动能量回收工作模式下时才起作用，如果经检测当前模式不是制动能量回收工作模式则直接停止控制。在优选的实施方式中，在纯电动怠速模式中对混合动力电机进行转速闭环控制，从而使得电动怠速模式的过渡过程平稳。

在判断是否具备进入纯电动怠速模式的条件的步骤中，在满足以下所有的条件时认为具备条件，包括：条件I，驾驶员具有停机意图；条件II，混合动力系统具备停机能力；条件III，混合动力汽车满足进入纯电动怠速模式的条件。在此通过这三个条件引入了对驾驶员的驾驶意图的评价，并对于控制系统是否合理可以进入纯电动怠速状态进行了准确判定，从而避免了混合动力系统由于误入纯电动怠速控制模式而引发车辆驾驶性能上的不足；也不会不合理地判定为不可以进入纯电动怠速控制，有利地提高了系统的燃油经济性和排放性能。

在满足所有以下条件时判断为满足条件I：驾驶员未踩下加速踏板；驾驶员踩下制动踏板；驾驶员未启动空调压缩机；混合动力汽车的车速低于预定车速；以及混合动力系统的发动机转速低于预定转速。例如，预定车速为0～50千米/小时，预定转速为1000～2500转/分。

在满足所有以下条件时判断为满足条件II：高压电池系统和混合动力电机满足执行发动机的自动停机的需求；制动系统的真空助力系统正常工作；混合动力系统的各个控制器确认它们所控制的子系统能够进入发动机停机模式；系统负载用电量低于用电量预定限值；混合动力系统控制单元接收到的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；并且混合动力系统没有故障发生，并且未因此而禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。例如，当混合动力系统有某些故障发生时，会禁止发动机的自动起停功能。

在满足所有以下条件时判断为满足条件III：自动变速箱的液力变矩器处于非锁止状态；发动机已断油；混动系统具备执行纯电动怠速的能力，包含判定高压电池荷电状态，高压电池可用功率，混动电机可用转矩具备执行纯电动怠速的能力。例如，在有的情况中，如果液力变矩器锁止，相当于手动变速箱的离合器结合状态，这时候不满足进入纯电动怠速的条件；换句话说，纯电动怠速相当于要求离合器在滑摩状态。此处与步骤II的区别在于是判断混动系统具备执行纯电动怠速能力；而步骤II是判断混动系统具备执行发动机起停能力。重点在于将步骤II引入到了转移条件的判断。

在当前本实施方式中，步骤B中的判断通过以下步骤进行：步骤A1，判断是否已经锁存了驾驶员停机意图及混合动力系统停机能力的判断结果，如果是则前进至步骤B1，如果否则前进至D1；步骤B1，判断锁存的结果是否为驾驶员具有停机意图并且混合动力系统具有停机能力，如果是则前进至步骤C1，如果否则步骤B中的判断的输出为否；步骤C1，判断混合动力汽车是否满足进入纯电动怠速模式的条件，如果是则步骤B中的判断的输出为是，如果否则步骤B中的判断的输出为否；步骤D1，判断是否为驾驶员具有停机意图并且混合动力系统具有停机能力，如果是则前进至步骤E1，如果否则前进至步骤F1；步骤E1，判断是否发动机维持断油并且发动机转速低于限值，如果是则锁存步骤D1中的判断结果并且返回至步骤C1，如果否则不锁存步骤D1中的判断结果并且返回至步骤C1；步骤F1，判断是否发动机维持断油并且发动机转速低于限值，如果是则锁存步骤D1中的判断结果并且步骤B中的判断的输出为否，如果否则不锁存步骤D1中的判断结果并且步骤B中的判断的输出为否。应当了解，所提及的预定转速并不相同，其通常低于前述的预定转速，范围为1000rpm～2000rpm。在这样的判断条件中可以看实现的有益效果是，经过在发动机转速低于限值并且维持发动机断油的情况下将判断得的驾驶员意图及混合动力系统的停机能力状态锁存，从而在发动机转速变低的情况下不会产生混合动力系统状态的反复，以提高混合动力系统状态转移条件的鲁棒性，提高系统稳定性。

步骤C1中判断的依据是：自动变速箱的液力变矩器处于非锁止状态；发动机已断油；混动系统具备执行纯电动怠速的能力，包含判定高压电池荷电状态，高压电池可用功率，混动电机可用转矩具备执行纯电动怠速的能力。

步骤D1中对驾驶员的停机意图的判断的依据是：驾驶员未踩下加速踏板；驾驶员踩下制动踏板；驾驶员未启动空调压缩机；混合动力汽车的车速低于预定车速；以及混合动力系统的发动机转速低于预定转速。例如，预定车速为0～50千米/小时，预定转速为1000～2500转/分。

步骤D1中对混合动力系统停机能力的判断的依据是：高压电池系统和混合动力电机满足执行发动机的自动停机的需求；制动系统的真空助力系统正常工作；混合动力系统的各个控制器确认它们所控制的子系统能够进入发动机停机模式；系统负载用电量低于用电量预定限值；混合动力系统控制单元接收到的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；并且混合动力系统没有故障发生，并且未禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

图3是根据本发明的混合动力系统的控制方法的从制动能量回收模式至纯电动怠速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，在驾驶员意图停机并且系统具备执行停机之后，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，即使存在系统不满足减速断油条件的情况，也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停止了燃油的供给，避免了不必要的恢复供油，而在其它方法的控制中并未断油；

3.系统工作稳定：从图中可以看出，在系统满足停机条件之后，在本发明的控制中系统进入发动机停机模式，而在其它方法的控制中易于发生发动机的意外熄火导致混合动力系统关闭。

如上所述，参照附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明。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 (10)

1.一种混合动力系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤A：判断混合动力系统是否处于制动能量回收工作模式，如果是则前进至步骤B，如果否则结束控制；

步骤B：判断是否具备进入纯电动怠速模式的条件，如果是则前进至步骤C，如果否则返回至步骤A；

步骤C：混合动力系统进入纯电动怠速模式，

其中，所述步骤B中的条件包括：

条件I：驾驶员具有停机意图；

条件II：混合动力系统具备停机能力；

条件III：混合动力汽车满足进入纯电动怠速模式的条件，

其中，在满足所有以下条件时判断为满足所述条件II：

高压电池系统和混合动力电机满足执行发动机的自动停机的需求；

制动系统的真空助力系统正常工作；

所述混合动力系统的各个控制器确认它们所控制的子系统能够进入发动机停机模式；

系统负载用电量低于用电量预定限值；

混合动力系统控制单元接收到的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；并且

所述混合动力系统没有故障发生，并且未禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述纯电动怠速模式中，对混合动力电机进行转速闭环控制。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在满足所有以下条件时判断为满足所述条件I：

驾驶员未踩下加速踏板；

驾驶员踩下制动踏板；

驾驶员未启动空调压缩机；

混合动力汽车的车速低于预定车速；以及

所述混合动力系统的发动机转速低于预定转速。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在满足所有以下条件时判断为满足所述条件III：

自动变速箱的液力变矩器处于非锁止状态；

发动机已断油；

混动系统具备执行纯电动怠速的能力，包含判定高压电池荷电状态，高压电池可用功率，混动电机可用转矩是否具备执行纯电动怠速的能力。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤B中的判断通过以下步骤进行：

步骤A1：判断是否已经锁存了驾驶员停机意图及混合动力系统停机能力的判断结果，如果是则前进至步骤B1，如果否则前进至D1；

步骤B1：判断锁存的结果是否为驾驶员具有停机意图并且混合动力系统具有停机能力，如果是则前进至步骤C1，如果否则所述步骤B中的判断的输出为否；

步骤C1：判断混合动力汽车是否满足进入纯电动怠速模式的条件，如果是则所述步骤B中的判断的输出为是，如果否则所述步骤B中的判断的输出为否；

步骤D1：判断是否为驾驶员具有停机意图并且混合动力系统具有停机能力，如果是则前进至步骤E1，如果否则前进至步骤F1；

步骤E1：判断是否发动机维持断油并且发动机转速低于限值，如果是则锁存所述步骤D1中的判断结果并且返回至步骤C1，如果否则不锁存所述步骤D1中的判断结果并且返回至步骤C1；

步骤F1：判断是否发动机维持断油并且发动机转速低于限值，如果是则锁存所述步骤D1中的判断结果并且所述步骤B中的判断的输出为否，如果否则不锁存所述步骤D1中的判断结果并且所述步骤B中的判断的输出为否。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C1中判断的依据是：

自动变速箱的液力变矩器处于非锁止状态；

发动机已断油；

混动系统具备执行纯电动怠速的能力，包含判定高压电池荷电状态，高压电池可用功率，混动电机可用转矩具备执行纯电动怠速的能力。

7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤D1中对驾驶员的停机意图的判断的依据是：

驾驶员未踩下加速踏板；

驾驶员踩下制动踏板；

驾驶员未启动空调压缩机；

混合动力汽车的车速低于预定车速；以及

所述混合动力系统的发动机转速低于预定转速。

8.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤D1中对混合动力系统停机能力的判断的依据是：

高压电池系统和混合动力电机满足执行发动机的自动停机的需求；

制动系统的真空助力系统正常工作；

所述混合动力系统的各个控制器确认它们所控制的子系统能够进入发动机停机模式；

系统负载用电量低于用电量预定限值；

混合动力系统控制单元接收到的用于发动机自动停机控制的相关变量的信号有效；并且

所述混合动力系统没有故障发生，并且未禁止混合动力系统进入发动机自动停机模式。

9.如权利要求3或7所述的控制方法，其特征在于，所述预定车速为0~50千米/小时。

10.如权利要求3或7所述的控制方法，其特征在于，所述预定转速为1000~2500转/分。