CN106596114A - 混动整车的起动标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混动整车的起动标定系统及方法，该系统包括：设置于测试室内的试验台架，用于放置待标定车辆；环境控制装置，用于调节所述测试室内的环境；管路控制装置，用于调节与待标定车辆相连的各管路的温度及压力；充电装置，用于给所述待标定车辆供电；宽域氧传感器，用于采集待标定车辆运行过程中排气管排出的废气信息；空燃比测量仪，与所述宽域氧传感器相连，用于根据宽域氧传感器采集的废气信息生成空燃比曲线；总控制台，分别与环境控制装置、管路控制装置、充电装置、空燃比测量仪、以及待标定车辆的发动机控制器相连，并控制与其相连各装置的工作，以完成对待标定车辆标定参数的测试。本发明可以大幅提高标定工作效率。

Description

混动整车的起动标定系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆起动标定领域，具体涉及一种混动整车的起动标定系统及方法。

背景技术

目前，为了满足日益严格的排放和油耗法规，发动机的电控技术得到了广泛的应用，随之而来的标定工作量也日渐增多，其中起动标定决定了车辆日常使用中的起动表现，其取决于空气量预设值、喷油量和起动点火角三个方面的因素，要在零下30度到120度的水温区间完成单次起动和高海拔地区起动的起动等标定开发工作，费时费力，开发效率低下。近年来，发动机的混合动力化成为汽车行业发展的明显趋势，其中BSG(Belt DrivenStarter Generator)混动系统由于具有较好的性价比而受到越来越多主机厂的关注。

在现有技术中，起动标定开发主要是由人工来完成，其步骤是：1、根据目标发动机的参数预设一版起动标定数据；2、在各个温度点进行标定开发和优化，其主要的参考信息是发动机转速上冲幅度和宽域氧传感器的信号反馈，如果转速上冲不够，则增加预设进气量，反之，减小预设进气量；如果空燃比过浓，则减少起动阶段喷油量，反之，则增加喷油量；3、在完成了单次起动标定后，还要进行高海拔地区的组合验证，即在各个典型海拔高度下，进行起动标定优化，主要通过调整与海拔修正系数相关的脉谱图实现。

排放法规国标18352中规定的I型(常温排放)和VI型(低温排放)试验中，起动阶段的排放物占整个测试循环的很大比例，而普通的起动标定测试无法实现起动阶段污染物的实时监控，也就无法同时完成排放标定的优化工作。

可以看到，基于现有的方法完成一款发动机的起动标定优化并实现标定固化是一个漫长、复杂且效率比较低下的工作过程，而且依赖工程师的经验，精度和质量不高。

发明内容

本发明提供一种混动整车的起动标定系统及方法，以提高标定工作效率。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种混动整车的起动标定系统，包括：

设置于测试室内的试验台架，用于放置待标定车辆；

环境控制装置，用于调节所述测试室内的环境；

管路控制装置，用于调节与待标定车辆相连的各管路的温度及压力；

充电装置，用于给所述待标定车辆供电；

宽域氧传感器，设置在待标定车辆排气总管出口处，用于采集待标定车辆运行过程中排气管排出的废气信息；

空燃比测量仪，与所述宽域氧传感器相连，用于根据所述宽域氧传感器采集的废气信息生成空燃比曲线；

总控制台，分别与所述环境控制装置、所述管路控制装置、所述充电装置、所述空燃比测量仪、以及待标定车辆的发动机控制器相连，并控制与其相连各装置的工作，以完成对待标定车辆标定参数的测试。

优选地，所述环境控制装置具体用于控制所述测试室内的大气压力。

优选地，所述管路控制装置包括：

冷却液温度调节单元，用于调节输入待标定车辆的冷却液温度；

油压调节单元，用于调节输入待标定车辆的低压油路燃油供给油压。

优选地，所述总控制台包括：存储单元及参数读取接口；

所述存储单元预先写入测试程序，所述测试程序用于控制发动机起动，并通过所述参数读取接口获取并记录发动机起动过程中的参数信息、发动机起动转速曲线、以及所述空燃比测量仪生成的空燃比曲线；将发动机起动转速曲线与预设的发动机起动转速曲线进行对比，将空燃比曲线与预设的空燃比曲线进行对比，根据对比结果修正相关参数，以完成修正系数标定。

优选地，所述总控制台还包括：

温度设置单元，用于向用户提供设置界面，以使用户设置不同的测试温度；

所述总控制台根据用户设置的测试温度控制所述冷却液温度调节单元运行，以调节输入待标定车辆的冷却液温度达到所述测试温度。

优选地，所述总控台还包括：

气压设置单元，用于向用户提供设置界面，以使用户设置不同的测试压力；

所述总控台根据用户设置的测试压力控制所述环境控制装置运行，以调节所述测试室内的气压达到所述测试压力。

优选地，所述测试程序还用于在所有温度点及压力点下的修正系数标定完成后，对标定数据进行汇总，生成标定数据表。

一种混动整车的起动标定方法，包括：

将待标定车辆放置到测试室内的试验台架上；

获取当前测试压力及测试温度；

调节测试室内的气压达到所述当前测试压力，并调节输入待标定车辆的冷却液温度达到所述当前测试温度；

控制发动机起动，获取并记录发动机起动过程中的参数信息、发动机起动转速曲线、以及空燃比曲线；

将发动机起动转速曲线与预设的发动机起动转速曲线进行对比，将空燃比曲线与预设的空燃比曲线进行对比，根据对比结果修正相关参数，以完成当前测试压力及测试温度下的修正系数标定。

优选地，所述方法还包括：

设置起动标定所需的各测试压力及各测试压力下的各测试温度；

依次获取各测试压力及各测试压力下的各测试温度作为当前测试压力及测试温度，完成当前测试压力及测试温度下的修正系数标定。

优选地，所述方法还包括：

通过设置在待标定车辆排气总管出口处的宽域氧传感器采集待标定车辆运行过程中排气管排出的废气信息，并通过与所述宽域氧传感器相连的空燃比测量仪获取空燃比曲线。

本发明实施例提供的混动整车的起动标定系统及方法，将待标定车辆置于测试室内，通过调节测试室内压力及待标定车辆的冷却液温度使其满足标定所需的温度及大气压力，并通过软件自动控制发动机起动，获取并记录发动机起动过程中的参数数据，根据预设的发动机起动转速曲线及空燃比曲线，完成相关参数的自动修正，从而完成修正系数的标定。与现有技术相比，本发明可以大幅提高标定工作效率，而且，无需依赖工程师的经验，有效地提高了标定精度和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明混动整车的起动标定系统的一种示意图；

图2是本发明系统在标定测试过程中各部分之间的控制关系示意图；

图3是本发明系统在标定测试过程中起动转速参考曲线；

图4是本发明系统在标定测试过程中起动空燃比参考曲线；

图5是本发明混动整车的起动标定方法中多温度点下标定过程的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，是本发明混动整车的起动标定系统的一种示意图。

在该实施例中，所述系统包括：

设置于测试室10内的试验台架11，用于放置待标定车辆；

环境控制装置12，用于调节所述测试室内10的环境；

管路控制装置13，用于调节与待标定车辆相连的各管路的温度及压力；

充电装置14，用于给所述待标定车辆供电；

宽域氧传感器15，设置在待标定车辆排气总管出口处，用于采集待标定车辆运行过程中排气管排出的废气信息；

空燃比测量仪16，与所述宽域氧传感器15相连，用于根据所述宽域氧传感器15采集的废气信息生成空燃比曲线；

总控制台17，分别与所述环境控制装置12、所述管路控制装置13、所述充电装置14、所述空燃比测量仪16、以及待标定车辆的发动机控制器相连，并控制与其相连各装置的工作，以完成对待标定车辆标定参数的测试。

上述管路控制装置13可以包括：冷却液温度调节单元和油压调节单元，其中，冷却液温度调节单元用于调节输入待标定车辆的冷却液温度；油压调节单元用于调节输入待标定车辆的低压油路燃油供给油压。

所述总控制台17包括：存储单元及参数读取接口。其中，所述存储单元预先写入测试程序，所述测试程序用于控制发动机起动，并通过所述参数读取接口获取并记录发动机起动过程中的参数信息、发动机起动转速曲线、以及所述空燃比测量仪生成的空燃比曲线；将发动机起动转速曲线与预设的发动机起动转速曲线进行对比，将空燃比曲线与预设的空燃比曲线进行对比，根据对比结果修正相关参数，以完成修正系数标定。

进一步地，所述总控制台17还可包括：温度设置单元和气压设置单元。其中，温度设置单元用于向用户提供设置界面，以使用户设置不同的测试温度；气压设置单元用于向用户提供设置界面，以使用户设置不同的测试压力。相应地，总控制台17可以根据用户设置的测试温度控制所述冷却液温度调节单元运行，以调节输入待标定车辆的冷却液温度达到所述测试温度，根据用户设置的测试压力控制所述环境控制装置运行，以调节所述测试室内的气压达到所述测试压力，从而可以减少人工干预，进一步提高测试效率。

由于标定测试需要在不同温度点及压力点下完成参数的修正测试，因此进一步地，所述测试程序还可以在所有温度点及压力点下的修正系数标定完成后，对标定数据进行汇总，生成标定数据表。当然，也可以由人工完成标定数据的汇总，对此本发明实施例不做限定。

如图1所示，所述测试室10可以设有台架窗口、人员进出口、车辆出入口。其中，所述台架窗口可让测试人员观察室内的车辆测试情况，比如可以采用透明的玻璃窗。人员进出口用于人员出入测试室，车辆出入口用于车辆出入测试室。人员进出口和车辆出入口可以安装相应的门，以便在进行标定测试时隔绝外部环境干扰，保证试验条件的可控和稳定。

需要说明的是，上述环境控制装置12可以设置一个或多个，比如可以在测试室内10的四个角落分别设置一个，以保证室内各处的环境相同。另外，根据需要也可以将空燃比测量仪置于测试室外。

图2示出了在标定测试过程中系统中各部分之间的大致控制关系，下面结合图2对混动整车标定测试与优化的过程进行详细说明。

在标定过程中，首先需要将待标定车辆放置到试验台架上，将各装置以及与待标定车辆之间的线路、管路等连接好，然后开始进行标定测试。完整的标定测试需要首先在预设的各个温度点下进行单次标定测试与参数优化，然后以此标定数据为基础，通过环境控制装置调节测试室内的气压，模拟各个海拔高度下的工况(比如，从海平面开始，以海拔升高每500米为步长)，依次进行不同气压及温度点下的标定测试。需要说明的是，这些不同温度点及气压情况下的测试可以由总控制台按照预先编写的控制程序全自动地完成，也可以是在每个温度点下的标定测试完成后，由人工辅助完成一些准备工作，然后再由总控制台控制相应装置完成测试过程，也就是说，半自动地完成。

另外，需要说明的是，测试室内的气压的调节由环境控制装置来完成，所述环境控制装置可以由人工来控制，也可以由总控制台根据预先设定的气压值自动控制，对此本发明实施例不做限定。当然，在气压调整过程中，还需要实时监测测试室内的气压值。

下面以单次测试为例进行说明。

开始测试时，需要由冷却液温度调节单元将冷却液温度控制在设定的温度，然后总控制台运行相应程序，控制发动机起动，并通过标定工具(主要有笔记本电脑、开发用的专用ECU、数据交换器、空燃比测量仪、温度测量仪和相关的数据线缆组成，能够实现发动机控制器内部数据的实时读写操作)获取发动机的运行参数信息，比如进气歧管压力、进气歧管温度、发动机冷却液温度、发动机转速、燃油自学习值、大气压力信号、系统电压信号、喷油脉宽信号、宽域氧传感器反馈的信号等。这些参数的获取可以采用现有技术，通过标定工具从整车控制器中获取、或者从相应的传感器直接获取，对此本发明实施例不做限定。根据这些运行参数可以得到发动机起动转速曲线和空燃比曲线，将其分别与预设的标准的起动转速曲线和空燃比曲线进行对比，通过识别二者间的偏差，控制发动机控制器进行标定数据的优化，自动修正预设进气量和喷油修正因子，形成闭环控制，从而实现标定的自动化。

需要说明的是，发动机的起动控制可以通过设置BSG电机的工作模式来实现，在操作人员手动按下起动按钮后，通过控制台控制程序设置混动系统进入AutoStart(自动重起动)工作模式，之后标定系统就会按照设定好的测试边界条件执行自动测试和标定优化的工作流程，直至标定优化完成。特别地，本发明系统可以结合尾气排放分析仪器读取污染物数值，实现起动阶段排放的精标定。

另外，由于BSG电机需要电池供电，然而起动标定阶段BSG电机对电池的充电效应不明显，因此总控制台程序可以通过采集混动系统控制器发送给发动机控制器的电量信息控制充电装置，保证起动标定的电压和电量处于合理的范围内。

下面对标定测试过程中对进气量和喷油修正因子的修正过程进行详细说明。

根据线性氧传感器测量得到的空燃比信号(14.7是理论空燃比，即此时空气和汽油的配比是最优的，能够实现完全燃烧)，该信号由标定工具中的空燃比测量仪采集得到并反馈到标定软件中，图3和图4分别示出了启动阶段理想的发动机转速变化趋势和空燃比的变化趋势。达到该理想的发动机转速变化趋势和空燃比的变化趋势，就需要对预设进气量和喷油修正因子进行综合优化。对起动上冲转速来说，其方法是：对图3所示的发动机转速曲线中的发动机最大上冲转速、转速回落速率进行对应的标定参数调整，使其满足设定的起动过程发动机转速曲线的要求；对空燃比控制来说，其方法是：对图4所示的空燃比曲线中的三个阶段分别进行标定参数的调整，空燃比的值和其上升下降的速率都有对应的脉谱图进行控制，系统基于读取的偏差，计算出调整后的标定数据下载到发动机控制器中，然后进行下一次起动标定进行验证，直至满足设定的空燃比曲线要求。

当然点火提前角也是一个影响因素，但是在实践中一般都是根据水温进行开环控制，不进行过多的修正。

对于发动机转速来说，希望发动机启动时有合理的上冲(1200rpm～1300rpm)以保证启动安全。为了实现这个目标，需要对启动时的预设空气量和阶段1的喷油修正因子进行优化；从上冲的最高点回落时不能有转速的下超调，即不能低于图3中红色虚线所示的目标转速，为了实现这个目标，需要对阶段2和3的喷油修正因子进行优化，以保证空燃比不要偏稀而导致转速抖动。

基于上述特点，对于预设进气量来说，以25℃下的启动为例，此时的理想上冲转速是1200rpm，查表1和表3可得此时的预设进气量和预设喷油因子。如果系统监测到的发动机上冲转速是1000rpm，则：

第一步，对转速的连续信号进行采样实现离散化，计算期望转速和实际转速的差ΔN(本例中该值为正值，反之，如果实际转速大于期望转速，则ΔN为负值)；

起动曲线的离散化，以1kHz的采样频率对参考起动转速曲线和空燃比曲线进行离散化，分别生成两个表格，存储在总控制台系统程序中。每次起动时采集到的实际发动机转速曲线和空燃比曲线同样以1kHz的频率进行采样操作，得到的数据点与参考表格中存储的值的偏差作为自动标定优化的自校正的输入变量，系统进行对应的标定数据优化，以达到偏差值在±2％以内的优化目标。

第二步，对基础标定MAP进行优化，具体来讲，根据ΔN的大小采用不同的策略以提升优化效率，本例中是200rpm，说明预设的进气量偏小过多，此时应该基于表2预设进气量MAP图对应温度点的标定值，以1kg的步长增加，看每一个进气量对应启动转速的上冲是否满足要求；如果上冲转速超过了1200rpm，再以0.2kg的步长减少进气量，直至上冲转速满足开发要求(ΔN的可接受公差范围是±20rpm)；

第三步，根据空燃比的值优化喷油修正因子MAP图。对于本例来说，上冲转速不足，空燃比需要往稀的方向调整，和第二步中描述的内容类似，假设读取的空燃比信号是10.7(偏浓)，查表4的步长修正值(Δλ等于期望空燃比减去实测空燃比，此处是4.0)，以此为步长进行启动空燃比的优化。

阶段2和阶段3的喷油因子修正参考阶段1的进行。所不同的是阶段1和阶段2的目标空燃比都是偏浓的(小于14.7，一般比较优的值是11.0)，而阶段3的目标空燃比则是理论空燃比14.7，这主要是考虑到启动安全性和排放。

因此，可以计算得到：

预设进气量A_des＝A_base+K_air

其中A_base由表1得到，K_air由表2得到；

阶段1的喷油修正因子F_des＝F_base*K_lambda

其中F_base由表3得到，K_lambda由表4得到；

同理，阶段2和3的喷油修正因子分别由表5、6和表7、8计算所得。

表1预设进气量MAP

表2进气量MAP步长修正

表3第一阶段喷油修正因子MAP

表4第一阶段喷油修正因子MAP步长修正

表5第二阶段喷油修正因子MAP

表6第二阶段喷油修正因子MAP步长修正

表7第三阶段喷油修正因子MAP

表8第三阶段喷油修正因子MAP步长修正

一般来说，起动标定的空燃比精调到图4的要求后，此时的排放污染物的量也会达到比较好的状态，为了达到最优的状态，可以结合排放分析仪读取的HC、CO和NOx的量对起动标定再做优化。

本发明实施例提供的混动整车的起动标定系统，将待标定车辆置于测试室内，通过调节测试室内压力及待标定车辆的冷却液温度使其满足标定所需的温度及大气压力，并通过软件自动控制发动机起动，获取并记录发动机起动过程中的参数数据，根据预设的发动机起动转速曲线及空燃比曲线，完成相关参数的自动修正，从而完成修正系数的标定。与现有技术相比，本发明可以大幅提高标定工作效率，而且，无需依赖工程师的经验，有效地提高了标定精度和质量。

相应地，本发明还提供一种混动整车的起动标定方法，包括以下步骤：

1)将待标定车辆放置到测试室内的试验台架上；

2)获取当前测试压力及测试温度；

3)调节测试室内的气压达到所述当前测试压力，并调节输入待标定车辆的冷却液温度达到所述当前测试温度；

4)控制发动机起动，获取并记录发动机起动过程中的参数信息、发动机起动转速曲线、以及空燃比曲线；

5)将发动机起动转速曲线与预设的发动机起动转速曲线进行对比，将空燃比曲线与预设的空燃比曲线进行对比，根据对比结果修正相关参数，以完成当前测试压力及测试温度下的修正系数标定。

图5示出了在设定的气压条件下多个测试温度点的标定过程的工作流程图。需要说明的是，在实际应用中，需要测试的各温度点及气压可以预先设定并存储在测试程序中，在测试中，总控制台依次获取各测试压力及各测试压力下的各测试温度作为当前测试压力及测试温度，完成当前测试压力及测试温度下的修正系数标定，从而可以实现标定过程的全自动化。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种混动整车的起动标定系统，其特征在于，包括：

设置于测试室内的试验台架，用于放置待标定车辆；

环境控制装置，用于调节所述测试室内的环境；

管路控制装置，用于调节与待标定车辆相连的各管路的温度及压力；

充电装置，用于给所述待标定车辆供电；

宽域氧传感器，设置在待标定车辆排气总管出口处，用于采集待标定车辆运行过程中排气管排出的废气信息；

空燃比测量仪，与所述宽域氧传感器相连，用于根据所述宽域氧传感器采集的废气信息生成空燃比曲线；

总控制台，分别与所述环境控制装置、所述管路控制装置、所述充电装置、所述空燃比测量仪、以及待标定车辆的发动机控制器相连，并控制与其相连各装置的工作，以完成对待标定车辆标定参数的测试。

2.根据权利要1所述的系统，其特征在于，所述环境控制装置具体用于控制所述测试室内的大气压力。

3.根据权利要1所述的系统，其特征在于，所述管路控制装置包括：

冷却液温度调节单元，用于调节输入待标定车辆的冷却液温度；

油压调节单元，用于调节输入待标定车辆的低压油路燃油供给油压。

4.根据权利要3所述的系统，其特征在于，所述总控制台包括：存储单元及参数读取接口；

所述存储单元预先写入测试程序，所述测试程序用于控制发动机起动，并通过所述参数读取接口获取并记录发动机起动过程中的参数信息、发动机起动转速曲线、以及所述空燃比测量仪生成的空燃比曲线；将发动机起动转速曲线与预设的发动机起动转速曲线进行对比，将空燃比曲线与预设的空燃比曲线进行对比，根据对比结果修正相关参数，以完成修正系数标定。

5.根据权利要4所述的系统，其特征在于，所述总控制台还包括：

温度设置单元，用于向用户提供设置界面，以使用户设置不同的测试温度；

所述总控制台根据用户设置的测试温度控制所述冷却液温度调节单元运行，以调节输入待标定车辆的冷却液温度达到所述测试温度。

6.根据权利要4所述的系统，其特征在于，所述总控台还包括：

气压设置单元，用于向用户提供设置界面，以使用户设置不同的测试压力；

所述总控台根据用户设置的测试压力控制所述环境控制装置运行，以调节所述测试室内的气压达到所述测试压力。

7.根据权利要6所述的系统，其特征在于，所述测试程序还用于在所有温度点及压力点下的修正系数标定完成后，对标定数据进行汇总，生成标定数据表。

8.一种混动整车的起动标定方法，其特征在于，包括：

将待标定车辆放置到测试室内的试验台架上；

获取当前测试压力及测试温度；

调节测试室内的气压达到所述当前测试压力，并调节输入待标定车辆的冷却液温度达到所述当前测试温度；

控制发动机起动，获取并记录发动机起动过程中的参数信息、发动机起动转速曲线、以及空燃比曲线；

将发动机起动转速曲线与预设的发动机起动转速曲线进行对比，将空燃比曲线与预设的空燃比曲线进行对比，根据对比结果修正相关参数，以完成当前测试压力及测试温度下的修正系数标定。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

设置起动标定所需的各测试压力及各测试压力下的各测试温度；

依次获取各测试压力及各测试压力下的各测试温度作为当前测试压力及测试温度，完成当前测试压力及测试温度下的修正系数标定。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

通过设置在待标定车辆排气总管出口处的宽域氧传感器采集待标定车辆运行过程中排气管排出的废气信息，并通过与所述宽域氧传感器相连的空燃比测量仪获取空燃比曲线。