CN104859634A

CN104859634A - 一种混合动力汽车发动机快速停机方法和混合动力系统

Info

Publication number: CN104859634A
Application number: CN201510230994.0A
Authority: CN
Inventors: 岳淑彪; 陈慧勇; 赵玉东; 苏常军; 许盛中; 杨学青
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2015-08-26

Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车发动机快速停机方法和混合动力系统。停机方法包括以下步骤：1)、切断发动机的燃油供给；2)、给发动机施加反作用电机转矩T，使发动机转速n降低；3)、当n＝n3时，逐渐减小T，经历时间t之后，T＝0，n>0。混合动力系统包括发动机、ISG电机和控制器，发动机与ISG电机机械传动连接，控制器控制连接发动机和ISG电机。使用本发明提供的方法在停机时，扭转减震器受到的冲击力较小，有效地保护了扭转减震器和发动机，增加了扭转减震器和发动机的使用寿命。

Description

一种混合动力汽车发动机快速停机方法和混合动力系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车发动机快速停机方法和混合动力系统，属于混合动力汽车技术领域。

背景技术

混合动力汽车定义为至少有一种储能器、能源或者能量转换器能够提供电能的车辆，由于混合动力汽车希望发动机在较高效率区工作，因此，在汽车运行过程中，发动机需要经常启动/停机。

现有技术中，人们常使用以下方法进行发动机停机：

(1)、发动机切断燃料供给。此方法的缺点是发动机在高转速停机时停机过程时间较长。

(2)、ISG电机以恒定的转矩快速将发动机拖至某一设定的较低转速后，ISG扭矩立刻撤为0Nm。此种方法存在的缺点是停机时发动机易出现反转，再次起机时造成发动机点火时序异常，进而导致发动机回火；另外，此方法在低转速时发动机和ISG之间的扭转减震器受到的冲击力大。

另外，一篇申请号为200510109862.9，发明名称为“用于混合电动车辆主动发动机停机的方法”的中国专利申请公开了一种混合动力汽车发动机停机的方法，该方法使用电机反作用与发动机并以可控的速率使发动机的旋转快速停止。但是该方法中需要确定发动机的转速减速速率，并且该速率为固定值，那么，在转速变小过程中，为了维持发动机有一个固定的转速减速速率，需要实时对转速进行闭环校准，并且还要计算发动机转矩曲线误差，根据该误差确定电机输出转矩的校正，等等。该申请公开的发动机停机方法虽然能够快速停机，但是方法步骤繁琐，而且需要实时计算，另外，为了使转速减速速率固定不变，需要对转速进行开环和闭环控制，整个过程十分复杂。而且该方法用于缩短发动机通过动力系共振速度的时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力汽车发动机快速停机方法，用以减少动力系统中的扭转减震器受到的冲击力。同时本发明同时提供一种混合动力系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种混合动力汽车发动机快速停机方法，所述方法包括以下步骤：

1)、切断发动机的燃油供给；

2)、给发动机施加反作用电机转矩T，使发动机转速n降低；

3)、当n＝n3时，n3为一设定转速，T逐渐减小，经历时间t之后，T＝0，n＞0。

当n＞n3时，T＝T1，T1是恒定值。

所述T逐渐减小到零的过程是线性的。

当发动机还为其他机械负载提供动力时：给发动机施加的反作用电机转矩T＝T2，发动机转速n降低；当n＝n3时，逐渐减小T，当T减少至0时，发动机的转速降低至n2，其中，n2＞0。

T1＞T2，n1＜n2。

一种混合动力系统，包括发动机、ISG电机和控制器，所述发动机通过扭转减震器与ISG电机机械传动连接，所述控制器控制连接发动机和ISG电机；所述控制器完成如下方法：1)、切断发动机的燃油供给；2)、给发动机施加反作用电机转矩T，使发动机转速n降低；3)、当n＝n3时，逐渐减小T，经历时间t之后，T＝0，n＞0。

所述混合动力系统还包括第一离合器、驱动电机、储能装置、第二离合器和空调压缩机，所述ISG电机通过所述第一离合器与驱动电机机械传动连接，所述驱动电机用于连接驱动桥，ISG电机和驱动电机与储能装置电连接，所述发动机通过第二离合器与空调压缩机机械传动连接。

首先，在发动机停机时，切断发动机的燃油供给，给发动机施加反作用电机转矩，并在转速下降到一定值时，逐渐减低给定的反作用电机转矩，并在一定时间内降为零。当转矩减少到零时，发动机还没有停止转动，其还有一个正向转速，该转速并不是接近于零的低转速，因此能够保证发动机不会反转，同时，逐渐减小给发动机的反作用转矩，动力系统中的扭转减震器受到的冲击力较小，这种方式能够有效地保护扭转减震器和发动机，增加扭转减震器和发动机的使用寿命，一定程度上增强混合动力系统的动力性和可靠性。

而且，发动机刚开始停机时，转速相对较大，此时给定的反作用转矩是恒定的，可以使发动机的转速较快地降低，降低了发动机停机的时间。发动机还可以带动其他机械负载，利用负载的功率消耗，进一步增加了发动机停机的速度。

另外，该方法的过程十分简单，中间不需要很大的计算和判断，只需要设定一个阈值即可，并且从始至终只需控制反作用电机转矩这一个参数，控制过程不但得到了大幅度的简化，而且停机的效果十分显著。

附图说明

图1是方法实施例1中的混联式混合动力系统的结构示意图；

图2是方法实施例2中的混联式混合动力系统的结构示意图；

图3是方法实施例2的发动机停机方法的流程图；

图4是发动机停机过程中ISG电机的转速-转矩图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

方法实施例1

本申请提供的混合动力汽车发动机快速停机方法，包括以下步骤：

1)、切断发动机的燃油供给；

2)、给发动机施加反作用电机转矩T，使发动机转速n降低；

为了详细表达上述技术方案，下面结合附图进行具体说明。

例如如图1所示的一种混联式混合动力系统，包括控制器、发动机1、扭转减震器2、ISG电机3、电控离合器4、驱动电机5、ISG电机控制器6、驱动电机控制器7、储能装置8。控制器未在图中画出，该控制器可以使用车辆原有的整车控制器，也可以单独额外加装。控制器控制连接发动机1和ISG电机3，发动机1直接或者通过扭转减震器2与ISG电机3机械传动连接，ISG电机3通过电控离合器4与驱动电机5机械传动连接，驱动电机5连接驱动桥，ISG电机3和驱动电机5通过各自的控制器6、7与储能装置8电连接。

开始时，控制器切断发动机的燃料供给，并控制ISG电机给发动机一个恒定的反作用电机转矩T1，来反拖发动机。发动机的转速逐渐降低，发动机的转速依次经过n3和n1两个点。当发动机转速满足：n1<发动机转速n<n3时，随着转速的减小逐渐降低ISG提供的反作用电机转矩，经过时间t1，T降为0Nm，此时发动机的转速为n1。该反作用电机转矩可以是线性降低，也可以为非线性降低，例如：抛物线，作为优化的方式，线性降低该反作用电机转矩。

发动机转速由n1继续降低时，即发动机转速n<n1时，该反作用电机转矩T一直为0Nm，即ISG电机不提供反作用转矩，发动机凭借自身的功率消耗来降低转速。

上述方法并不局限于上述混联式混合动力系统，也可以是并联式、串联式动力系统。

上述当发动机的转速n>n3时，给定的反作用电机转矩T＝T1，T1是恒定的，作为其他的实施方式，当发动机的转速n>n3时，给定的反作用电机转矩T可以是一个变化的值。

方法实施例2

本实施例中，发动机还额外带有机械负载，该机械负载以空调压缩机为例，比如如图2所示的一种混联式混合动力系统，包括控制器、发动机11、扭转减震器12、ISG电机13、电控离合器14、驱动电机15、ISG电机控制器16、驱动电机控制器17、储能装置18、空调电磁离合器19和空调压缩机20。控制器未在图中画出，该控制器可以使用车辆原有的整车控制器，也可以单独额外加装。控制器控制连接发动机11和ISG电机13，发动机11直接或者通过扭转减震器12与ISG电机13机械传动连接，ISG电机13通过电控离合器14与驱动电机15机械传动连接，驱动电机15连接驱动桥，ISG电机13和驱动电机15通过各自的控制器16、17与储能装置18电连接，发动机直接或者通过皮带传动或者齿轮传动与空调电磁离合器19传动连接，然后空调电磁离合器19与空调压缩机20机械传动连接。

图3所示为发动机停机的流程图，其中，当发动机不带动空调压缩机工作时，即发动机与空调压缩机之间的离合器分离时，控制过程与方法实施例1中的一样，这里不做赘述。当发动机带动空调压缩机工作时，即发动机与空调压缩机之间的离合器结合时，停机控制过程如下：

当发动机需要停机时，首先确定发动机满足停机条件，比如发动机与驱动电机之间的离合器要处于分离状态，控制器切断发动机的燃料供给，同时，控制ISG电机给发动机一个恒定的反作用电机转矩T2，来反拖发动机。发动机的转速逐渐降低，发动机的转速依次经过n3和n2两个点。当发动机转速满足：n2<发动机转速n<n3时，随着转速的减小逐渐降低ISG提供的反作用电机转矩，经过时间t2，T降为0Nm，此时发动机的转速为n2。该反作用电机转矩可以是线性降低，也可以为非线性降低，例如：抛物线，作为优化的方式，线性降低该反作用电机转矩。

发动机转速由n2继续降低时，即发动机转速n<n2时，该反作用电机转矩T一直为0Nm，即ISG电机不提供反作用转矩，发动机凭借自身的功率消耗和空调压缩机的功率消耗来降低转速。

发动机带动空调压缩机工作时，发动机的一部分动力被空调压缩机消耗，这有利于发动机的停机，所以，当发动机带动空调压缩机工作时，为其提供的反作用电机转矩要小于发动机不带动空调压缩机工作时为其提供的反作用电机转矩，即T1与T2的关系为T1>T2。

n1、n2、n3是根据具体情况设定的，其关系为:0<n1<n2<n3。图4中，横坐标为发动机转速，纵坐标为ISG提供的反作用电机转矩，曲线1表示空调不工作时，曲线2表示空调工作时。

上述当发动机的转速n>n3时，给定的反作用电机转矩T＝T2，T2是恒定的，作为其他的实施方式，当发动机的转速n>n3时，给定的反作用电机转矩T也可以是一个变化的值。

空调压缩机工作和不工作两种状态下提供给发动机的反作用电机力矩不一样，而通过对具体参数的设定可以使发动机停机时间基本相同。发动机降至一转速阈值时，逐渐减小ISG提供的反作用电机转矩，能够减小对扭转减震器2(发动机和ISG电机之间)的冲击；另外，在转速小于另一定值时撤掉该反作用电机转矩，避免了发动机出现反转的情况。这些在一定程度上保证了混合动力系统的动力性和可靠性。

混合动力系统实施例

混合动力系统在方法实施例1和2中均有详细的描述，在此不做赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种混合动力汽车发动机快速停机方法，所述方法包括以下步骤：

1)、切断发动机的燃油供给；

2)、给发动机施加反作用电机转矩T，使发动机转速n降低；

其特征在于，所述方法还包括步骤3)：当n＝n3时，n3为一设定转速，T逐渐减小，经历时间t之后，T＝0，n＞0。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机快速停机方法，其特征在于，当n＞n3时，T＝T1，T1是恒定值。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车发动机快速停机方法，其特征在于，所述T逐渐减小到零的过程是线性的。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车发动机快速停机方法，其特征在于，当发动机还为其他机械负载提供动力时：给发动机施加的反作用电机转矩T＝T2，发动机转速n降低；当n＝n3时，逐渐减小T，当T减少至0时，发动机的转速降低至n2，其中，n2＞0。

5.根据权利要求4所述的混合动力汽车发动机快速停机方法，其特征在于，T1＞T2，n1＜n2。

6.一种混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统包括发动机、ISG电机和控制器，所述发动机通过扭转减震器与ISG电机机械传动连接，所述控制器控制连接发动机和ISG电机；所述控制器完成如下方法：1)、切断发动机的燃油供给；2)、给发动机施加反作用电机转矩T，使发动机转速n降低；3)、当n＝n3时，逐渐减小T，经历时间t之后，T＝0，n＞0。

7.根据权利要求6所述的混合动力系统，其特征在于，所述混合动力系统还包括第一离合器、驱动电机、储能装置、第二离合器和空调压缩机，所述ISG电机通过所述第一离合器与驱动电机机械传动连接，所述驱动电机用于连接驱动桥，ISG电机和驱动电机与储能装置电连接，所述发动机通过第二离合器与空调压缩机机械传动连接。