CN108454618A - 混合动力汽车降低排放的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车降低排放的控制方法，整车控制器（1）与安装在排气管（4）上的电加热型三元催化器（5）的加热模块电连接；控制方法如下：整车控制器分别判断第一加热激活条件和第二加热激活条件是否满足，若第一加热激活条件和第二加热激活条件同时满足，整车控制器控制电加热型三元催化器激活加热；整车控制器判断电加热型三元催化器的温度是否上升到允许内燃机（2）启动的温度阈值，若温度达到或高于温度阈值，则请求内燃机启动；若温度未达到温度阈值，则整车控制器继续保持电加热型三元催化器加热，不请求内燃机启动。本发明避免了电加热型三元催化器加热导致低压蓄电池馈电，降低了内燃机的冷机启动排放物。

Description

混合动力汽车降低排放的控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车排放物的控制方法，尤其涉及一种混合动力汽车降低排放的控制方法。

背景技术

随着对车辆油耗的要求越来越高，传统内燃机已逐渐无法满足油耗要求，因此使用内燃机和电机共同驱动的混合动力汽车日益普及。

在混合动力驱动的汽车上，通常，具备一个整车控制器或是整车控制单元。该单元可结合当前的环境条件、驾驶员的驾驶意图以及诸如电池电量等诸多因素，请求内燃机启动或者请求内燃机停机。同时，整车控制器或是整车控制单元也会根据不同的工作模式（如纯电行驶，混动助力行驶、混动充电行驶）对内燃机与电机进行相应的扭矩分配。

随着国家对于汽车排放污染物的控制要求日益提高，一种可主动电加热型的三元催化器应运而生。众所周知，三元催化器的转化效率与其载体的温度密切相关。如果载体的温度低于100摄氏度，其转化效率几乎为零，如果载体的温度达到250至350度，通常转化效率能够达到最高转化效率的50%（即催化器起燃温度），如果载体的温度超过600度，则其最高转化效率可达到95%以上。在不具备主动电加热催化器的车辆上，通常是依靠内燃机的排气温度对载体和涂覆进行加热。这种方式的弊端是车辆及内燃机冷机启动的排放污染物要大大高于充分热机之后产生的排放污染物。而这种主动电加热催化器可以在冷机时帮助加快提升载体温升，同时，当内燃机处于低负荷运行时，可以辅助进行加热以弥补排气温度下降带来的载体温度下降，从而起到改善排放的作用。

但是这种主动电加热型三元催化器应用在传统内燃机汽车上会存在如下几个技术问题：

1）传统汽车的低压蓄电池（通常为12V蓄电池）电量较小，且低压蓄电池的发电是由内燃机工作时的旋转运动带动发电机实现的。因此在内燃机未开始工作前，无法对三元催化器进行主动通电加热，否则将导致低压蓄电池馈电。

2）虽然主动电加热催化器可以在内燃机启动后进行加热，从而帮助加快提升载体温度。但毕竟将催化器温度加热到起燃温度以上还是需要一定的时间，因此对降低内燃机冷启动排放物的作用相对有限。

基于上述原因，同时考虑到成本等其他因素，目前这种主动电加热型三元催化器在传统内燃机上的应用并不十分普遍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合动力汽车降低排放的控制方法，能有效避免电加热型三元催化器在加热过程中导致的低压蓄电池馈电，且大幅降低了内燃机的冷机启动排放物。

本发明是这样实现的：

一种混合动力汽车降低排放的控制方法，整车控制器与安装在排气管上的电加热型三元催化器的加热模块电连接；其控制方法如下：

步骤1：所述的整车控制器分别判断第一加热激活条件和第二加热激活条件是否满足，若第一加热激活条件和第二加热激活条件同时满足，则执行步骤2；

步骤2：整车控制器控制电加热型三元催化器激活加热；

步骤3：整车控制器判断电加热型三元催化器的温度是否上升到允许内燃机启动的温度阈值，若电加热型三元催化器的温度达到或高于允许内燃机启动的温度阈值，则执行步骤4；若电加热型三元催化器的温度未达到允许内燃机启动的温度阈值，则执行步骤5；

步骤4：整车控制器请求内燃机启动，并对加热功率进行控制；

步骤5：整车控制器继续保持电加热型三元催化器加热，不请求内燃机启动；

在所述的步骤1中，第一加热激活条件包括：

（i）、高压蓄电池已经处于工作状态，且能够提供足够的放电功率；

（ii）、高压直流转低压直流转换装置已经处于工作状态；

（iii）、低压蓄电池的电压高于阈值；

同时满足（i）、（ii）和（iii）的条件，则满足第一加热激活条件；

在所述的步骤1中，第二加热激活条件包括：

（i）、内燃机的启动条件已满足，且内燃机已做好启动准备；

（ii）、内燃机即将满足启动条件，且内燃机已做好启动准备；

满足（i）或（ii）的条件，则满足第二加热激活条件。

在所述的步骤3中，电加热型三元催化器上设有温度传感器，所述的温度传感器与整车控制器电连接，整车控制器通过温度传感器采集电加热型三元催化器的温度。

备选地，在所述的步骤3中，整车控制器也可通过模型计算获得电加热型三元催化器的温度。

在所述的步骤4中，加热功率采用PWM占空比方式进行控制，内燃机冷启动之前的电加热为全功率方式加热；当内燃机处于热机停机-重复启动时，根据当前电加热型三元催化器的温度进行加热或保温控制。

本发明能将主动电加热型三元催化器与混合动力汽车的控制相结合，通过合理的控制逻辑，确保主动电加热型三元催化器在加热过程中不会导致低压蓄电池馈电，大幅降低内燃机的冷机启动排放物，达到了改善排放的目的。

本发明能有效避免电加热型三元催化器在加热过程中导致的低压蓄电池馈电，且大幅降低了内燃机的冷机启动排放物。

附图说明

图1是本发明混合动力汽车降低排放的控制方法的硬件连接图；

图2是本发明混合动力汽车降低排放的控制方法中第一加热激活条件的判断流程图；

图3是本发明混合动力汽车降低排放的控制方法中第二加热激活条件的判断流程图。

图中，1整车控制器，2内燃机，3发动机控制器，4排气管，41排气系统，5电加热型三元催化器，51温度传感器，6高压蓄电池，7电机控制器，8低压蓄电池，9高压直流转低压直流转换装置（DCDC发电机），10电机，11离合器，12变速箱，13变速箱输出轴，14差速器，15驱动轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，混合动力汽车的排气管4通过排气系统41连接在内燃机2上，高压蓄电池6与电机控制器7连接，电机控制器7连接并控制电机10，电机10与内燃机2、离合器11、变速箱12等构成混合动力汽车的发动机，混合动力汽车的发动机通过变速箱输出轴13经差速器14与两个驱动轮15连接，发动机控制器3与混合动力汽车的发动机连接；高压直流转低压直流转换装置9（DCDC发电机）的一端与电机控制器7和高压蓄电池6连接，高压直流转低压直流转换装置9（DCDC发电机）的另一端与低压蓄电池8连接；电加热型三元催化器5安装在排气管4上。

一种混合动力汽车降低排放的控制方法，整车控制器1直接与安装在排气管4上的电加热型三元催化器5的加热模块电连接；其控制方法如下：

步骤1：所述的整车控制器1分别判断第一加热激活条件和第二加热激活条件是否满足，若第一加热激活条件和第二加热激活条件同时满足，则执行步骤2；

步骤2：整车控制器1控制电加热型三元催化器5激活加热；

步骤3：整车控制器1判断电加热型三元催化器5的温度是否上升到允许内燃机2启动的温度阈值，若电加热型三元催化器5的温度达到或高于允许内燃机2启动的温度阈值，则执行步骤4；若电加热型三元催化器5的温度未达到允许内燃机2启动的温度阈值，则执行步骤5；

步骤4：整车控制器1请求内燃机2启动，并对加热功率进行控制；

步骤5：整车控制器1继续保持电加热型三元催化器5加热，不请求内燃机2启动。

请参见附图2，在所述的步骤1中，第一加热激活条件包括：

（i）高压蓄电池6已经处于工作状态，且能够提供足够的放电功率；

（ii）高压直流转低压直流转换装置9（DCDC发电机）已经处于工作状态；

（iii）低压蓄电池8的电压高于阈值。

同时满足（i）、（ii）和（iii）的条件，则满足第一加热激活条件。

请参见附图3，在所述的步骤1中，第二加热激活条件包括：

（i）内燃机2的启动条件已满足，且内燃机2已做好启动准备；

（ii）内燃机2即将满足启动条件，且内燃机2已做好启动准备。

满足（i）或（ii）的条件，则满足第二加热激活条件。

在所述的步骤3中，电加热型三元催化器5上设有温度传感器51，所述的温度传感器51与整车控制器1电连接，整车控制器1通过温度传感器51采集电加热型三元催化器5的温度。

在所述的步骤3中，整车控制器1通过模型计算获得电加热型三元催化器5的温度。

在所述的步骤4中，加热功率可采用PWM占空比方式进行控制，通常针对内燃机2冷启动之前的电加热可使用全功率方式加热，而当内燃机2处于热机停机-重复启动时，则可根据当前电加热型三元催化器5的温度，用一定的占空比，以某个特定功率进行加热，从而起到对催化器进行持续加热或保温的效果。

PWM（Pulse-Width Modulation）是指脉冲宽度调制，PWM是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM占空比就是一个脉冲周期内高电平的所整个周期占的比例。

当加热激活时，整车控制器1根据电加热型三元催化器5上所安装的温度传感器51或模型计算得到的温度判断是否三元催化温度已经上升到允许内燃机2启动的温度阈值。如已经高于该阈值，则请求内燃机2启动，如未达到该阈值，则继续保持加热，同时不请求内燃机2启动。通常该温度阈值为一个与电加热型三元催化器5的起燃温度相同或相似的温度值。同时该温度值的选取也应该在加热时间与降低排放物之间进行平衡，最终数值应由试验确定。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车降低排放的控制方法，其特征是：整车控制器（1）与安装在排气管（4）上的电加热型三元催化器（5）的加热模块电连接；其控制方法如下：

步骤1：所述的整车控制器（1）分别判断第一加热激活条件和第二加热激活条件是否满足，若第一加热激活条件和第二加热激活条件同时满足，则执行步骤2；

步骤2：整车控制器（1）控制电加热型三元催化器（5）激活加热；

步骤3：整车控制器（1）判断电加热型三元催化器（5）的温度是否上升到允许内燃机（2）启动的温度阈值，若电加热型三元催化器（5）的温度达到或高于允许内燃机（2）启动的温度阈值，则执行步骤4；若电加热型三元催化器（5）的温度未达到允许内燃机（2）启动的温度阈值，则执行步骤5；

步骤4：整车控制器（1）请求内燃机（2）启动，并对加热功率进行控制；

步骤5：整车控制器（1）继续保持电加热型三元催化器（5）加热，不请求内燃机（2）启动；

在所述的步骤1中，第一加热激活条件包括：

（i）、高压蓄电池（6）已经处于工作状态，且能够提供足够的放电功率；

（ii）、高压直流转低压直流转换装置（9）已经处于工作状态；

（iii）、低压蓄电池（8）的电压高于阈值；

同时满足（i）、（ii）和（iii）的条件，则满足第一加热激活条件；

在所述的步骤1中，第二加热激活条件包括：

（i）、内燃机（2）的启动条件已满足，且内燃机（2）已做好启动准备；

（ii）、内燃机（2）即将满足启动条件，且内燃机（2）已做好启动准备；

满足（i）或（ii）的条件，则满足第二加热激活条件。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车降低排放的控制方法，其特征是：在所述的步骤3中，电加热型三元催化器（5）上设有温度传感器（51），所述的温度传感器（51）与整车控制器（1）电连接，整车控制器（1）通过温度传感器（51）采集电加热型三元催化器（5）的温度。

3.根据权利要求1所述的混合动力汽车降低排放的控制方法，其特征是：在所述的步骤3中，整车控制器（1）通过模型计算获得电加热型三元催化器（5）的温度。

4.根据权利要求1所述的混合动力汽车降低排放的控制方法，其特征是：在所述的步骤4中，加热功率采用PWM占空比方式进行控制，内燃机（2）冷启动之前的电加热为全功率方式加热；当内燃机（2）处于热机停机-重复启动时，根据当前电加热型三元催化器（5）的温度进行加热或保温控制。