CN104842997A - 一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，包括以下步骤：步骤1.在发动机停机状态以及变速箱未置于空档状态下，电机驱动车辆达到设定车速后，离合器开始逐渐接合；步骤2.离合器逐渐接合至半接合点，发动机开始运转；步骤3.离合器继续由半接合点逐渐接合，以使发动机的转速与电机的转速达到同步，此时离合器的位置作为同步点；步骤4.离合器继续由同步点逐渐接合至完全接合，同时发动机与电机进行转矩切换，由发动机驱动车辆行使。解决了混合动力车辆动力系统的发动机启动过程中，采用挂空档的方式会使车辆在启动过程中处于无动力驱动状态，从而直接造成动力性能下降的技术问题。

Description

一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法

技术领域

本发明涉及混合动力车辆的动力系统技术领域，尤其涉及一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法。

背景技术

改进车辆燃油效率的多种有前景的技术之一就是，将常规车辆动力系统用由一个或多个电机和高压电池组成的电力驱动系统混合。汽车工业正投注资金研发这种混合的动力系统概念和结构，来加速车辆的电气化并最终转向充电式混合动力汽车或电动汽车。这些混合动力系统结构可以分为三种类型，即串联式混合动力系统、并联式混合动力系统和混联式混合动力系统。

图1示出了一种混合动力车辆并联式混合动力系统的结构，发动机、离合器、电机及变速箱通过传动轴同轴联接，组成混合动力系统。离合器分离时，可实现发动机与动力系统的分离，发动机不参与动力系统的驱动；离合器接合时，可实现发动机与动力系统的接合，发动机参与动力系统的驱动。该系统采用发动机怠速停机工作方式，在停车及车速较低时，发动机停机。车辆起步时，保持发动机停机及离合器分离状态，通过电机单独驱动的方式拖动车辆行驶。当车辆达到一定行驶速度后，启动发动机，并接合离合器，使发动机参与驱动。

上述从电机单独驱动到发动机驱动的过渡过程中，离合器的接合控制、电机的转矩控制及发动机的转矩建立过程控制必须相互协调，这直接影响混合动力系统的动态响应性能和平顺性。过程控制不良，或者会使发动机启动及提供驱动的时间延迟，降低系统的动力性能，或者会带来较大的冲击，降低系统的工作平顺性。

针对该过程控制，通常在发动机启动前，将变速箱置于空档，发动机启动后重新挂档。采用启动过程中挂空档的方式会使车辆在启动过程中处于无动力驱动状态，从而直接造成动力性能下降。特别是在坡路起步行驶过程中，会造成车辆起步迟缓甚至溜坡的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的混合动力车辆动力系统的发动机启动过程中，采用挂空档的方式会使车辆在启动过程中处于无动力驱动状态，从而直接造成动力性能下降，特别是在坡路起步行驶过程中，会造成车辆起步迟缓甚至溜坡的问题，从而提出一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法来解决该问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，包括以下步骤：步骤1、在发动机停机状态以及变速箱未置于空档状态下，电机驱动车辆达到设定车速后，离合器开始逐渐接合；步骤2、离合器逐渐接合至半接合点，发动机开始运转；步骤3、离合器继续由半接合点逐渐接合，以使发动机的转速与电机的转速达到同步，此时离合器的位置作为同步点；步骤4、离合器继续由同步点逐渐接合至完全接合，同时发动机与电机进行转矩切换，由发动机驱动车辆行使。

作为本发明的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法的进一步改进，离合器继续由半接合点逐渐接合至同步点的过程中，增加电机转矩以平衡离合器的摩擦转矩和保持发动机启动过程中整车驱动转矩平稳。

作为本发明的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法的进一步改进，所述“离合器逐渐接合至半接合点”的过程为快速过程，所述“离离合器继续由半接合点逐渐接合，以使发动机的转速与电机的转速达到同步”的过程为慢速过程，所述“离合器继续由同步点逐渐接合至完全接合”的过程为快速过程。

作为本发明的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法的进一步改进，所述“发动机与电机进行转矩切换”的过程为：电机转矩逐渐降低至零，同时发动机转矩逐渐增加至所述“发动机的转速与电机的转速达到同步”时的电机转矩值。

作为本发明的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法的进一步改进，所述“电机转矩逐渐降低”以及所述“发动机转矩逐渐增加”的过程中保持整车驱动转矩平稳。

作为本发明的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法的进一步改进，所述“发动机停机状态”为车辆处于停车状态。

作为本发明的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法的进一步改进，所述“发动机停机状态”为发动机处于怠速停机状态。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明的一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，变速箱未置于空档状态即挂档状态下，这样可以实现混合动力车辆并联式混合动力系统行车过程中无动力中断的发动机启动控制。解决了采用挂空档的方式会使车辆在启动过程中处于无动力驱动状态，从而直接造成动力性能下降。特别是在坡路起步行驶过程中，会造成车辆起步迟缓甚至溜坡的技术问题。

2、本发明的一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，离合器半接合点后采用慢接合过程，这样可以保证离合器足够摩擦时间，从而保证系统接合过程的平顺性。在该过程中适度地增加电机转矩，以平衡离合器的摩擦转矩，从而达到保持发动机启动过程中整车驱动转矩平稳的效果。适度增加的电机转矩也同时为发动机提供了启动转矩。

3、本发明的一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，在接合离合器及电机拖动发动机启动过程中，离合器接合过程是在半接合点前行程速度快，半接合点至转速同步点间接合速度慢，同步后接合速度快，即采用“快慢快”接合方式。这种方式可实现较快速的接合过程，保证接合的响应速度，同时可保证足够的滑摩时间，保证系统接合过程的平顺性。

4、本发明的一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，电机与发动机转速同步后，进行电机转矩与发动机转矩的切换，该过程中电机转矩逐渐降低至零，同时发动机转矩逐渐增加至发动机的转速与电机的转速达到同步时的电机转矩值，能够保持整车驱动转矩平稳。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术的一种混合动力车辆并联式混合动力系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的一种混合动力车辆并联式混合动力系统的发动机启动方法的流程图；

图3是本发明一个实施例的一种混合动力车辆并联式混合动力系统的发动机启动方法的系统动态过程图。

具体实施方式

实施例1

本发明一个实施例的一种混合动力车辆并联式混合动力系统的发动机启动方法，包括以下步骤：

步骤1、在发动机停机状态，并且变速箱未置于空档状态下，由电机单独驱动车辆起步，使车辆行使速度达到设定车速。车辆行使速度达到设定车速时，离合器开始逐渐接合。这里所述的发动机停机状态，通常为车辆处于停车状态，或者发动机处于怠速停机状态。所述的变速箱未置于空档状态，即变速箱不挂空档，例如，变速箱可以设置为1档位或2档位或3档位，具体档位设置可依照车辆行驶需要进行调整。

变速箱带档可以实现混合动力车辆并联式混合动力系统行车过程中无动力中断的发动机启动控制。解决采用挂空档的方式会使车辆在启动过程中处于无动力驱动状态，从而直接造成动力性能下降。特别是在坡路起步行驶过程中，会造成车辆起步迟缓甚至溜坡的技术问题。

步骤2、离合器逐渐接合至半接合点。离合器在半接合点前将不传递电机的转矩，发动机转速为零；当离合器达到半接合点后，离合器开始传递电机的转矩，此时，电机一边驱动车辆行驶，一边拖动发送机，发动机从零转速开始运转。所述的离合器逐渐接合至半接合点的过程为快速接合过程，这样可以实现较快速的接合过程，保证接合的响应速度。

步骤3、离合器继续由半接合点逐渐接合，以使发动机的转速与电机的转速达到同步，将此时离合器的位置作为同步点。所述离合器继续由半接合点逐渐接合至同步点的过程为慢速接合过程，这样可以保证离合器足够摩擦时间，从而保证系统接合过程的平顺性。在该过程中适度地增加电机转矩，以平衡离合器的摩擦转矩，从而达到保持发动机启动过程中整车驱动转矩平稳的效果。适度增加的电机转矩也同时为发动机提供了启动转矩。

步骤4、离合器继续由同步点逐渐接合至完全接合，该过程为快速接合过程，这样有利于实现快速的接合过程，保证接合的相应速度。同时发动机与电机进行转矩切换，在该过程中，电机转矩逐渐降低至零，发动机转矩逐渐增加至发动机的转速与电机的转速达到同步时的电机转矩值，整个过程实现由电机单独驱动车辆行驶或者电机、发动机共同驱动车辆行驶，过渡为由发动机单独驱动车辆行使。需要注意的是，电机转矩逐渐降低和发动机转矩逐渐增加过程，要保持整车驱动转矩的平稳。

由上述步骤可知，在接合离合器及电机拖动发动机启动过程中，离合器接合过程是在半接合点前行程速度快，半接合点至转速同步点间接合速度慢，同步后接合速度快，即采用“快慢快”接合方式。这种方式可实现较快速的接合过程，保证接合的响应速度，同时可保证足够的滑摩时间，保证系统接合过程的平顺性。

实施例2

图2示出了本发明一个实施例的一种混合动力车辆并联式混合动力系统的发动机启动方法的流程。开始时，车辆的发动机处于怠速停机状态，变速箱不挂空档，由电机单独驱动车辆起步。当车辆行使速度达到设定车速V0后，离合器开始逐渐接合，进入发动机启动工作模式。

离合器快速接合至半接合点。离合器在半接合点前，由于不传递电机的转矩，因而发动机转速为零；当离合器达到半接合点后，离合器开始传递电机的转矩，发动机由零转速开始运转。

当发动机转速大于零后，离合器继续由半接合点逐渐接合，该过程为慢速接合过程。在该过程中适度地增加电机转矩，以平衡离合器的摩擦转矩，从而保持发动机启动过程中整车驱动转矩平稳。适度增加的电机转矩同时为发动机提供启动转矩。

当电机与发动机实现转速同步后，即当离合器由半接合点慢速接合至使发动机的转速与电机的转速达到同步的接合点后，离合器开始快速接合至完全接合，同时电机转矩逐渐降低至零，发动机转矩逐渐增加至发动机的转速与电机的转速达到同步时的电机转矩的值，由发动机单独驱动车辆行使，实现发动机与电机进行转矩切换。

图3示出了本实施例的混合动力车辆并联式混合动力系统的发动机启动方法的系统动态过程。图中曲线1表示电机转矩与时间变化的关系，曲线2表示发动机转矩与时间变化的关系；曲线3表示电机转速与时间变化的关系，即车辆行驶速度与时间变化的关系，曲线4表示发动机转速与时间变化的关系；曲线5表示离合器行程与时间变化的关系。从图中可以看出，在车辆起步行驶过程中，电机驱动车辆的同时，通过离合器的接合拖动发动机，直至发动机转速与电机同步。其中，发动机建立转速的工作点a为离合器半接合点，也是电机增加转矩的起始点，工作点b为发动机转速与电机转速的同步点，也是发动机与电机进行转矩切换的起始点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、在发动机停机状态以及变速箱未置于空档状态下，电机驱动车辆达到设定车速后，离合器开始逐渐接合；

步骤2、离合器逐渐接合至半接合点，发动机开始运转；

步骤3、离合器继续由半接合点逐渐接合，以使发动机的转速与电机的转速达到同步，此时离合器的位置作为同步点；

步骤4、离合器继续由同步点逐渐接合至完全接合，同时发动机与电机进行转矩切换，由发动机驱动车辆行使。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于，离合器继续由半接合点逐渐接合至同步点的过程中，增加电机转矩以平衡离合器的摩擦转矩和保持发动机启动过程中整车驱动转矩平稳。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于，所述“离合器逐渐接合至半接合点”的过程为快速过程，所述“离离合器继续由半接合点逐渐接合，以使发动机的转速与电机的转速达到同步”的过程为慢速过程，所述“离合器继续由同步点逐渐接合至完全接合”的过程为快速过程。

4.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于，所述“发动机与电机进行转矩切换”的过程为：电机转矩逐渐降低至零，同时发动机转矩逐渐增加至所述“发动机的转速与电机的转速达到同步”时的电机转矩值。

5.根据权利要求4所述的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于，所述“电机转矩逐渐降低”以及所述“发动机转矩逐渐增加”的过程中保持整车驱动转矩平稳。

6.根据权利要求1-5任一所述的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于，所述“发动机停机状态”为车辆处于停车状态。

7.根据权利要求1-5任一所述的混合动力车辆动力系统的发动机启动方法，其特征在于，所述“发动机停机状态”为发动机处于怠速停机状态。