CN105966388A - 一种插电式混合动力汽车动力结构以及启动发动机控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种插电式混合动力汽车动力结构以及启动发动机控制方法，包括发动机，减速机构以及耦合机构，所述耦合机构设置于发动机和减速机构之间，其一端连接发动机，另一端连接减速机构，其中，所述耦合机构包括耦合机构离合器，耦合机构制动器以及驱动电机。车辆静止情况下，通过控制驱动电机转速和耦合机构离合器扭矩容量实现发动机快速平稳启动，且发动机启动过程中，电动油泵不工作；车辆纯电动行驶过程中，控制驱动电机扭矩、耦合机构离合器与制动器的扭矩容量、及发动机点火时刻实现发动机快速启动并平稳介入整车驱动；与目前现有技术相比，本发明具备传动效率高、成本低、驱动系统轴向尺寸小等优点。

Description

一种插电式混合动力汽车动力结构以及启动发动机控制方法
技术领域
本发明涉及新能源及混合动力汽车发动机启动控制领域，具体涉及一种插电式混合动力汽车动力结构以及启动发动机控制方法。
背景技术
能源危机、环境严厉及温室效应是制约全球发展的重要因素，研究节能、环保的新能源汽车是解决上述问题的有效手段之一。插电式混合动力汽车兼顾了内燃机和纯电动汽车的优点，具有低油耗、低排放及长行驶里程的优点，是当前切实可行的一种方案。
插电式混合动力汽车驱动系统结构主要有串联、并联、混联。串联结构的特征是发动机在机械上与传动系解耦，发动机直接驱动发电机对储能装置或驱动电机供电，串联结构的缺点是系统效率低，双电机系统导致整车成本高；混联结构的特征是发动机的动力可以实现分流，一部分用于整车驱动，一部分用于驱动发电机发电，混联系统的缺点是双电机系统导致整车成本高，系统控制复杂；并联结构的特征是发动机和驱动电机能够实现动力耦合，在发动机经济性和排放性差的工况下，可以实现纯电机动力驱动。其中，动力耦合是实现整车功能和性能目标的关键因素之一。动力耦合装置需要满足插电式混合动力汽车的功能要求，主要包括：纯电动运行、发动机启动、驱动电机辅助，怠速发电机及再生制动等功能。此外，还要考虑平台化、集成化、低成本等诸多因素。整个系统控制中，发动机启动控制尤其重要，发动机启动既不能对整车传动系统造成冲击，又不能出现动力中断，发动机启动时间也是整车性能关键指标，直接影响整车动力性和驾驶性。根据目前国内外的专利和文献，发动机启动控制仍然是并联式混合动力汽车控制系统中最为复杂的关键技术之一。
插电式混合动力汽车中发动机启动控制方式较多，根据驱动系统或动力耦合机构的结构不同而有差别。比如公开号为：CN 101456347A的中国专利“用于控制混合动力车辆中离合器结合的系统和方法”，介绍一种并联式混合动力驱动系统，该系统采用双电机，与发动机并轴连接的驱动电机能够实现车辆在不同工况下发动机启动需求。但该系统通过额外的驱动电机实现发动机启动，发动机启动成功后，需要对发动机进行速度控制，实现发动机曲轴转速与变速箱输入轴转速同步，然后实现发动机与驱动电机并联驱动。该发明发动机启动到介入整车需求所需的时间较长，另外整车因为配置双电机，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种插电式混合动力汽车动力结构以及启动发动机控制方法，具体为一种效率高、成本低、尺寸小、动力性好的行星轮动力耦合装置，有效解决前驱前置型插电式及非插电式混合动力汽车的前舱布置难题，同时实现了发动机快速，平稳启动，且整车驱动力未出现中断，保障了整车良好的驾驶性和动力性。具体技术方案如下：
一种插电式混合动力汽车动力结构，包括发动机，减速机构以及耦合机构，所述耦合机构设置于发动机和减速机构之间，其一端连接发动机，另一端连接减速机构，其中，所述耦合机构包括耦合机构离合器，耦合机构制动器以及驱动电机。
进一步地，所述驱动电机连接至减速机构并可向其输出动力。
进一步地，所述驱动电机为单驱动电机结构，用于纯电动驱动、行驶过程中起动发动机、辅助驱动及巡航发电，包括驱动电机定子和驱动电机转子，所述驱动电机定子固定在CVT壳体上。
进一步地，所述耦合机构为行星轮耦合机构，行星轮采用单排行星轮系。
进一步地，还包括飞轮，其设置于发动机和耦合机构之间。
进一步地，所述耦合机构离合器和耦合机构制动器均为湿式多片离合器。
进一步地，还包括整车控制器HCU，其控制连接耦合机构并控制耦合机构离合器与制动器扭矩容量。
上述插电式混合动力汽车的发动机启动控制方法，包括如下步骤：
(a)车辆静止情况下，通过控制驱动电机转速和耦合机构离合器扭矩容量实现发动机快速平稳启动，且发动机启动过程中，电动油泵不工作；
(b)车辆纯电动行驶过程中，控制驱动电机扭矩、耦合机构离合器与制动器的扭矩容量、及发动机点火时刻实现发动机快速启动并平稳介入整车驱动；
(c)发动机启动过程中，驱动电机给整车提供驱动扭矩，同时驱动电机的惯量力矩为发动机启动提供一部分力矩，并通过驱动电机补偿发动机启动过程中所需的目标扭矩。
进一步地，步骤(a)中，当车辆钥匙上电后，整车进入可驾驶的READY状态，即骤a-1纯电动模式，并进一步包括控制方法：
步骤a-2：如果当前动力储能装置电量很低，HCU将激活发动机启动请求，进入步骤a-3,否则继续停留在步骤a-2；
步骤a-3：如果当前驾驶员换挡杆位于P档或者N档，则进入步骤a-5，否则进入步骤a-4；
步骤a-4：强制请求CVT控制器TCM控制CVT位于空档；
步骤a-5：控制驱动电机输出扭矩，使得电机达到预设的目标转速；
步骤a-6：控制耦合机构制动器扭矩容量为零，即打开耦合机构制动器；
步骤a-7：控制耦合机构离合器按照预设的梯度增加到最大值；
步骤a-8：控制发动机管理系统EMS，允许发动机启动；
步骤a-9：检测发动机与驱动电机转速已同步；
步骤a-10：判断发动机是否启动成功，如果启动成功，则进入步骤a-11，否则继续维持
在步骤a-9，保持驱动电机拖动发动机的状态；
步骤a-11：发动机启动成功，离合器锁止，发动机进入怠速状态。
进一步地，步骤(b)中的状态下，车辆处于纯电动行驶状态，当驾驶员有较大扭矩需求或其它因素需要启动发动机时，则进入步骤b-3，否则继续维持在步骤b-1，并进一步包括控制方法：
步骤b-3：控制耦合机构制动器扭矩容量为零；
步骤b-4：根据驱动电机扭矩和惯量扭矩，发动机阻力矩和发动机启动目标所需的惯量扭矩计算耦合机构离合器需要传递的扭矩容量，公式如下：
Tcl＝Tm+((Tej-Tmj/k)+Tdrag)*(1+k)
k＝(Zr+Zs)/Zs
其中：Tcl：离合器需求扭矩容量；Tm：驾驶员对驱动电机的需求扭矩；Tej：发动机启动目标惯量扭矩；Tmj：驱动电机当前的惯量扭矩；Tdrag：发动机阻力矩；k：本发明行星轮耦合机构的速比；Zr：齿圈齿数；Zs：太阳轮齿数；
控制离合器扭矩容量按照预设的梯度增加，直到达到该阶段设定的最大值；
步骤b-5：计算驾驶员对驱动电机所需的扭矩，公式如下：
Tm＝TactCl+(Tdr-TacCl)*(1+k)/k
其中：TactCl：发动机启动过程中，耦合机构离合器实际传递的扭矩；Tdr：驾驶员需求扭矩；
步骤b-6：判断发动机与驱动电机的转速差，如果小于预设值，则进入步骤b-7，否则继续停留在步骤b-5中；
步骤b-7：控制发动机管理系统EMS启动发动机；
步骤b-8：判断发动机在规定时间内是否启动成功，如果发动机启动成功，则进入步骤b-9，否则进入步骤b-11中；
步骤b-9：控制耦合机构离合器处于滑摩状态；
步骤b-10：判断发动机与驱动电机转速是否同步；
步骤b-11：控制耦合机构离合器扭矩容量按照预设梯度增加止最大值；
步骤b-12：发动机启动成功，离合器锁止，发动机和驱动电机共同参与整车驱动，即整车进入并联驱动模式。
与目前现有技术相比，本发明具备传动效率高、成本低、驱动系统轴向尺寸小等优点。有效解决前置前驱型插电式混合动力汽车前舱布置的难题，能够实现插电式混合动力汽车所有的功能要求，包括：纯电动行驶、发动机启停、发动机和驱动电机并联驱动、驱动电机辅助驱动和再生制动能量回收等。同时满足整车各项性能要求。本发明特别适用于插电式混合动力汽车及非插电式混合动力汽车。
本发明提出了一种基于行星轮耦合机构的插电式混合动力汽车配置，能够实现行驶过程中平稳启动发动机，整车驾驶性好。整车主要由发动机、行星轮耦合机构装置、CVT、驱动电机、电动油泵、高压电池及相关的控制单元组成。为了满足整车布置空间要求，本发明对传统CVT进行了适应性改造，包括取消了原有的液力变矩器装置，在原有液力变矩器的空置位置，集成了行星轮耦合机构、驱动电机、和耦合机构的离合器与制动器等。与目前国内外开发的典型双离合并联耦合机构装置相比，本发明机械集成度高，动力总成轴向尺寸上具有明显优势，且采用单驱动电机，不仅满足整车布置空间苛刻的要求，动力总成的平台化，成本和可移植性也更具优势，同样实现了插电式混合动力汽车具备的所有功能。
本发明其次提出了一种基于该系统的插电式混合动力汽车发动机启动控制方法。车辆静止情况下，通过控制驱动电机转速和耦合机构离合器扭矩容量实现发动机快速，平稳启动，发动机启动过程中，电动油泵一直未工作，本发明充分利用CVT变速箱机械油泵工作所产生的压力，满足行星轮耦合机构离合器的扭矩矩容量控制需求，提高整车的经济性；车辆纯电动行驶过程中，以发动机启动时间作为目标，控制驱动电机扭矩、耦合机构离合器与制动器的扭矩容量、及发动机点火时刻实现发动机快速启动并平稳介入整车驱动，解决了发动机启动过程对驱动系统造成冲击的难题。
发动机启动过程中，驱动电机一方面给整车提供驱动扭矩，满足驾驶员对整车动力需求，同时本发明充分利用驱动电机的惯量力矩，为发动机启动提供了一部分力矩，最后通过驱动电机补偿发动机启动过程中所需的目标扭矩。从而实现在发动机快速，平稳启动，同时整车驱动力未出现中断，保障了整车良好的驾驶性和动力性。本发明基于行星轮耦合机构的插电式混合动力汽车及发动机启动控制方法具有以下优点：
-整车动力总成采用单电机结构，实现插电式混合动力及非插电式混合动力汽车所具备的功能，整车成本相对较低；
-行星轮耦合机构装置与变速箱集成，其中离合器与制动器与驱动电机在空间上实现了集成，动力总成结构紧凑，机械集成度高，轴向尺寸小，便于前舱空间布置，尤其适用于前置前驱的车辆；
-该驱动系统动力总成具备移植性好，便于向不同平台车型扩展；
-取消原有CVT液力变矩器，沿用原有系统液压系统，通过行星轮耦合机构实现整车无滑摩起步，系统传动效率高，经济性好；
-通过控制驱动电机，耦合机构离合器和制动扭矩容量，能够实现纯电动行驶功能、发动机快速，平稳启动、再生制动能量回收功能等；
-发动机启动过程中，充分利用驱动电机的惯量扭矩补偿发动机启动所需扭矩，减少了驱动电机用于启动发动机的储备扭矩，提高了整车的动力性和驾驶性。
附图说明
图1本发明提出的行星轮耦合机构装置结构示意图
图2本发明提出的插电式混合动力汽车整车控制系统示意图
图3本发明提出的车辆静止状态下发动机启动过程控制逻辑示意图
图4本发明提出的车辆车辆行驶中发动机启动过程控制逻辑示意图
1：发动机；2：飞轮；3：耦合机构离合器；4：驱动电机定子；5：驱动电机转子；6：CVT减速机构含主减；7：电动油泵；8：驱动电机控制器；9：高压储能装置；10：耦合机构制动器。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
图1是本发明提出的行星轮耦合装置结构示意图：行星轮耦合位于原有CVT液力变矩器位置。在不改变CVT壳体尺寸的前提下，动力耦合集成了驱动电机，离合器和制动器。动力总成结构非常紧凑，集成度高，满足整车前舱布置空间需求。本发明行星轮采用单排行星轮系，单驱动电机结构，正常情况下，纯电动驱动、行驶过程中起动发动机、辅助驱动及巡航发电都是通过该电机完成。发动机和动力耦合之间装有飞轮，启动减震作用，消除部分发动机启动过程中产生的冲击。驱动电机定子固定在CVT壳体上，转速采用旋转支撑的方式。离合器和制动器都是采用湿式多片离合器，可以实现精确控制传动扭矩，完成发动机启动及行驶过程中启动发动机功能。液压系统采用机械液压油泵和电动液压油泵结合的方式，在整车起步阶段，整车控制器控制电动油泵工作，建立CVT油压，实现车辆平稳起步功能。CVT保留原有前进倒档离合器结构，实现整车前进、倒档功能。
图2是本发明提出的插电式混合动力汽车整车控制系统示意图：基于本发明的行星轮耦合机构，整车控制系统主要由发动机、CVT、电动油泵、驱动电机，再生制动系统及高压储能装置对应的控制单元组成。简称如下：
EMS：发动机管理系统；
IPU：驱动电机控制器
HCU：整车控制器
BMS：高压储能装置管理单元；
ESP：车身稳定系统(包括再生制动液压控制功能)；
TCM：CVT控制器
POD：电动油泵控制器
整车采用CAN总线通讯，HCU作为整车控制器，负责高压电池连接状态控制，负责驾驶员扭矩解析，扭矩分解与平滑处理，分别控制驱动电机和发动机输出扭矩，同时负责发动机起停逻辑控制、CVT目标控制。为实现发动机在车辆静止和行驶中快速，平稳启动，HCU还将控制耦合机构离合器与制动器扭矩容量。HCU根据动力电池电量，及驾驶员扭矩请求，自动控制发动机启停，实现整车不同的工作模式。如在车辆静止状态下，如果高压储能装置电量很低，HCU将控制发动机启动，进入怠速发电状态，给高压储能装置充电，以维持电量平衡。如果在车辆行驶过程中，驾驶员需求扭矩大于一定阀值，HCU将快速控制发动机启动，实现发动机与驱动电机并联驱动，满足驾驶员对整车动力需求。
图3是本发明提出的车辆静止状态下发动机启动过程控制逻辑示意图：该状态下，车辆处于静止状态，当车辆钥匙上电后，整车高压系统整车，整车进入可驾驶的READY状态，即纯电动模式，即步骤301。下面将分别介绍每个步骤具体的控制方法：
步骤302：如果当前动力储能装置电量很低，HCU将激活发动机启动请求，进入步骤303,否则继续停留在步骤302；
步骤303：如果当前驾驶员换挡杆位于P档或者N档，则进入步骤305，否则进入步骤304；
步骤304：强制请求TCM控制CVT位于空档；
步骤305：控制驱动电机输出扭矩，使得电机达到预设的目标转速；
步骤306：控制耦合机构制动器扭矩容量为零，即打开耦合机构制动器；
步骤307：控制耦合机构离合器按照预设的梯度增加到最大值；
步骤308：控制EMS，允许发动机启动；
步骤309：检测发动机与驱动电机转速已同步；
步骤310：判断发动机是否启动成功，如果启动成功，则进入步骤311，否则继续维持在
步骤309，保持驱动电机拖动发动机的状态；
步骤311：发动机启动成功，离合器锁止，发动机进入怠速状态。
图4是本发明提出的车辆车辆行驶中发动机启动过程控制逻辑示意图：该状态下，车辆处于纯电动行驶状态。当驾驶员有较大扭矩需求或其它因素需要启动发动机时，则进入步骤403。否则继续维持在步骤401，下面分别介绍每个步骤具体控制方法：
步骤403：控制耦合机构制动器扭矩容量为零；
步骤404：根据驱动电机扭矩和惯量扭矩，发动机阻力矩和发动机启动目标所需的惯量扭
矩计算耦合机构离合器需要传递的扭矩容量，公式如下：
Tcl＝Tm+((Tej-Tmj/k)+Tdrag)*(1+k)
k＝(Zr+Zs)/Zs
其中：
Tcl：离合器需求扭矩容量；
Tm：驾驶员对驱动电机的需求扭矩；
Tej：发动机启动目标惯量扭矩；
Tmj：驱动电机当前的惯量扭矩；
Tdrag：发动机阻力矩；
k：本发明行星轮耦合机构的速比；
Zr：齿圈齿数；
Zs：太阳轮齿数。
控制离合器扭矩容量按照预设的梯度增加，直到达到该阶段设定的最大值。
步骤405：计算驾驶员对驱动电机所需的扭矩，公式如下：
Tm＝TactCl+(Tdr-TacCl)*(1+k)/k
其中：
TactCl：发动机启动过程中，耦合机构离合器实际传递的扭矩；
Tdr：驾驶员需求扭矩。
步骤406：判断发动机与驱动电机的转速差，如果小于预设值，则进入步骤407，否则继续停留在步骤405中；
步骤407：控制EMS启动发动机；
步骤408：判断发动机在规定时间内是否启动成功，如果发动机启动成功，则进入步骤409，否则进入步骤411中；
步骤409：控制耦合机构离合器处于滑摩状态；
步骤410：判断发动机与驱动电机转速是否同步；
步骤411：控制耦合机构离合器扭矩容量按照预设梯度增加止最大值；
步骤412：发动机启动成功，离合器锁止，发动机和驱动电机共同参与整车驱动，即整车进入并联驱动模式。
本发明系统采用单电机，实现混合动力汽车功能，整车成本低；行星轮动力耦合装置与变速箱集成，离合器与制动器与电机集成，结构紧凑，轴向尺寸小，便于布置；发动机启动过程中，充分利用驱动电机的惯量扭矩补偿发动机启动所需扭矩，减少了驱动电机用于启动发动机的储备扭矩，提高了整车的动力性和驾驶性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，包括发动机，减速机构以及耦合机构，所述耦合机构设置于发动机和减速机构之间，其一端连接发动机，另一端连接减速机构，其中，所述耦合机构包括耦合机构离合器，耦合机构制动器以及驱动电机。
2.如权利要求1所述的插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，所述驱动电机连接至减速机构并可向其输出动力。
3.如权利要求1和2所述的插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，所述驱动电机为单驱动电机结构，用于纯电动驱动、行驶过程中起动发动机、辅助驱动及巡航发电，包括驱动电机定子和驱动电机转子，所述驱动电机定子固定在CVT壳体上。
4.如权利要求1-3所述的插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，所述耦合机构为行星轮耦合机构，行星轮采用单排行星轮系。
5.如权利要求1-4所述的插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，还包括飞轮，其设置于发动机和耦合机构之间。
6.如权利要求1-5所述的插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，所述耦合机构离合器和耦合机构制动器均为湿式多片离合器。
7.如权利要求1-6所述的插电式混合动力汽车动力结构，其特征在于，还包括整车控制器HCU，其控制连接耦合机构并控制耦合机构离合器与制动器扭矩容量。
8.如权利要求1-7所述插电式混合动力汽车的发动机启动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)车辆静止情况下，通过控制驱动电机转速和耦合机构离合器扭矩容量实现发动机快速平稳启动，且发动机启动过程中，电动油泵不工作；
(b)车辆纯电动行驶过程中，控制驱动电机扭矩、耦合机构离合器与制动器的扭矩容量、及发动机点火时刻实现发动机快速启动并平稳介入整车驱动；
(c)发动机启动过程中，驱动电机给整车提供驱动扭矩，同时驱动电机的惯量力矩为发动机启动提供一部分力矩，并通过驱动电机补偿发动机启动过程中所需的目标扭矩。
9.如权利要求8所述插电式混合动力汽车的发动机启动控制方法，其特征在于，步骤(a)中，当车辆钥匙上电后，整车进入可驾驶的READY状态，即骤a-1纯电动模式，并进一步包括控制方法：
步骤a-2：如果当前动力储能装置电量很低，HCU将激活发动机启动请求，进入步骤a-3,否则继续停留在步骤a-2；
步骤a-3：如果当前驾驶员换挡杆位于P档或者N档，则进入步骤a-5，否则进入步骤a-4；
步骤a-4：强制请求CVT控制器TCM控制CVT位于空档；
步骤a-5：控制驱动电机输出扭矩，使得电机达到预设的目标转速；
步骤a-6：控制耦合机构制动器扭矩容量为零，即打开耦合机构制动器；
步骤a-7：控制耦合机构离合器按照预设的梯度增加到最大值；
步骤a-8：控制发动机管理系统EMS，允许发动机启动；
步骤a-9：检测发动机与驱动电机转速已同步；
步骤a-10：判断发动机是否启动成功，如果启动成功，则进入步骤a-11，否则继续维持在步骤a-9，保持驱动电机拖动发动机的状态；
步骤a-11：发动机启动成功，离合器锁止，发动机进入怠速状态。
10.如权利要求8和9所述插电式混合动力汽车的发动机启动控制方法，其特征在于，步骤(b)中的状态下，车辆处于纯电动行驶状态，当驾驶员有较大扭矩需求或其它因素需要启动发动机时，则进入步骤b-3，否则继续维持在步骤b-1，并进一步包括控制方法：
步骤b-3：控制耦合机构制动器扭矩容量为零；
步骤b-4：根据驱动电机扭矩和惯量扭矩，发动机阻力矩和发动机启动目标所需的惯量扭矩计算耦合机构离合器需要传递的扭矩容量，公式如下：
Tcl＝Tm+((Tej-Tmj/k)+Tdrag)*(1+k)
k＝(Zr+Zs)/Zs
其中：Tcl：离合器需求扭矩容量；Tm：驾驶员对驱动电机的需求扭矩；Tej：发动机启动目标惯量扭矩；Tmj：驱动电机当前的惯量扭矩；Tdrag：发动机阻力矩；k：本发明行星轮耦合机构的速比；Zr：齿圈齿数；Zs：太阳轮齿数；
控制离合器扭矩容量按照预设的梯度增加，直到达到该阶段设定的最大值；
步骤b-5：计算驾驶员对驱动电机所需的扭矩，公式如下：
Tm＝TactCl+(Tdr-TacCl)*(1+k)/k
其中：TactCl：发动机启动过程中，耦合机构离合器实际传递的扭矩；Tdr：驾驶员需求扭矩；
步骤b-6：判断发动机与驱动电机的转速差，如果小于预设值，则进入步骤b-7，否则继续停留在步骤b-5中；
步骤b-7：控制发动机管理系统EMS启动发动机；
步骤b-8：判断发动机在规定时间内是否启动成功，如果发动机启动成功，则进入步骤b-9，否则进入步骤b-11中；
步骤b-9：控制耦合机构离合器处于滑摩状态；
步骤b-10：判断发动机与驱动电机转速是否同步；
步骤b-11：控制耦合机构离合器扭矩容量按照预设梯度增加止最大值；
步骤b-12：发动机启动成功，离合器锁止，发动机和驱动电机共同参与整车驱动，即整车进入并联驱动模式。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107878439A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 上海汽车集团股份有限公司 一种启发动机过程中车辆动力源扭矩的控制方法及装置
CN111516670A (zh) * 2020-05-08 2020-08-11 南昌工程学院 一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法
WO2022117025A1 (zh) * 2020-12-02 2022-06-09 长城汽车股份有限公司 发动机启动控制方法、装置、介质、整车控制器及车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214750A1 (de) * 2013-07-29 2015-01-29 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug
CN104816624A (zh) * 2015-04-27 2015-08-05 奇瑞汽车股份有限公司 一种混合动力汽车驱动系统及驱动方法
CN105059104A (zh) * 2015-07-31 2015-11-18 奇瑞汽车股份有限公司 混合动力汽车驱动系统及其发动机启动控制方法
CN105398324A (zh) * 2015-12-03 2016-03-16 奇瑞汽车股份有限公司 用于机动车辆的混合动力变速箱

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214750A1 (de) * 2013-07-29 2015-01-29 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug
CN104816624A (zh) * 2015-04-27 2015-08-05 奇瑞汽车股份有限公司 一种混合动力汽车驱动系统及驱动方法
CN105059104A (zh) * 2015-07-31 2015-11-18 奇瑞汽车股份有限公司 混合动力汽车驱动系统及其发动机启动控制方法
CN105398324A (zh) * 2015-12-03 2016-03-16 奇瑞汽车股份有限公司 用于机动车辆的混合动力变速箱

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107878439A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 上海汽车集团股份有限公司 一种启发动机过程中车辆动力源扭矩的控制方法及装置
CN107878439B (zh) * 2016-09-30 2019-11-26 上海汽车集团股份有限公司 一种启发动机过程中车辆动力源扭矩的控制方法及装置
CN111516670A (zh) * 2020-05-08 2020-08-11 南昌工程学院 一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法
CN111516670B (zh) * 2020-05-08 2020-12-15 南昌工程学院 一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法
WO2022117025A1 (zh) * 2020-12-02 2022-06-09 长城汽车股份有限公司 发动机启动控制方法、装置、介质、整车控制器及车辆

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