CN108482356A - 混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法 - Google Patents

混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，所述混合动力商用车包括发动机、离合器、驱动电机和变速器，所述发动机的输出轴通过离合器与驱动电机的转子连接，所述驱动电机的转子与变速器输入轴连接；其包括：变速器由当前挡位挂空挡；驱动电机起动发动机；变速器重新挂入当前挡位并且发动机驱动。本发明的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法相比于现有技术，不需要增加动力系统成本，在现有的单电机P2动力系统下，不需要增加任何硬件设备；而且本发明行车起动发动机的时机不受车速限制，动力中断时间短，起机过程平顺性好，可以在任意车速下起动发动机。

Description

混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力商用车动力系统控制技术领域，更确切地说，本发明涉及一种混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，属于混合动力汽车动力系统技术领域。
背景技术
混合动力商用车变速器多采用AMT，电机位于离合器与变速器之间，电机与变速器属于机械刚性连接，属于P2构型方案。商用车发动机一般采用柴油机和气体机，没有配备双质量飞轮。发动机在起动过程中会产生剧烈的振动，在纯电动过程中如果通过离合器滑摩起动发动机，由于中间没有缓冲机构，发动机的振动会直接传递到车轮端，因此无法采用离合器滑摩的方法起动发动机。如果采用起动机起动发动机，受设计寿命限制，传统的起动机无法满足频繁起动发动机的要求。如果无法实现行车起机功能，车辆就不具备纯电动功能，这会极大地降低混合动力汽车的节油率。
针对这一问题，公开号为CN101947915A《一种强混合动力汽车工作模式切换中发动机起停控制方法》中提出给发动机单独配一个高压电机，利用高压电机行车起动发动机的方式，此类解决方案，虽然控制简单，可靠性高，但增加了动力系统的成本，从而降低整车的竞争力。
公开号为CN205365587U《混合动力公交车的发动机起停系统》中提出给发动机单独配一个智能起动与发电集成的电机，利用智能起动机起动发动机的方式。此类解决方案虽然可以实现车起机功能，但同样会增加动力系统成本，从而降低整车的竞争力。
为了解决这个问题，在现有的混合动力商用车动力系统的基础上，有必要开发一种全新的行车起机控制方法，这种控制方法通过改进软件实现行车起机功能，可靠性高，可控性好，动力中断时间短，不会增加动力系统成本。
发明内容
为了实现混合动力商用车单电机P2构型的行车起机功能，在不增加动力系统成本的前提下，本发明提供了一种混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，其具有可靠性高，可控性好，动力中断时间短，过程平顺的特点，以达到混合动力商用车节油率的要求。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，所述混合动力商用车包括发动机、离合器、驱动电机和变速器，所述发动机的输出轴通过离合器与驱动电机的转子连接，所述驱动电机的转子与变速器输入轴连接；其包括：
S10、变速器由当前挡位挂空挡；
S20、驱动电机起动发动机；
S30、变速器重新挂入当前挡位并且发动机驱动。
可选的，S20具体为：驱动电机转速降至零，离合器结合起动发动机；或者通过离合器滑摩起动发动机。
可选的，S30具体为：分离离合器重新挂入当前挡位；或者不分离离合器重新挂入当前挡位。
可选的，S10具体为：
混合动力商用车工作在纯电动模式，离合器处于分离状态，发动机处于停机状态，由驱动电机通过变速器单独驱动车辆行驶；
当车速达到起机条件时，整车控制器控制所述驱动电机，将驱动电机的转矩降低到零，并进入随动状态；
整车控制器控制所述变速器从当前挡位退入到空挡。
可选的，驱动电机转速降至零，离合器结合起动发动机具体为：
当变速器进入空挡后，整车控制器控制所述的驱动电机采用转速控制模式，将转速迅速降低到零；
整车控制器控制所述的离合器，控制离合器接合；
当离合器结合完成后，整车控制器控制所述的驱动电机采用转速控制模式，拖动发动机达到怠速转速；
驱动电机拖动发动机到怠速转速后，电机从转速模式转入到转矩模式，进入随动状态；
整车控制器控制所述的发动机，发动机开始喷油，维持在怠速转速，发动机起动成功。
可选的，通过离合器滑摩起动发动机具体为：
当变速器进入空挡后，整车控制器控制所述的驱动电机采用转速控制模式，转速维持在怠速转速；
整车控制器控制所述的离合器，首先将离合器部分接合，接合度控制在半接合点，通过滑动摩擦拖动发动机旋转，当发动机开始转动后，整车控制器控制所述离合器再进一步接合，一直到完全接合，通过离合器的滑动摩擦将发动机与电机转速同步；
整车控制器控制所述驱动电机，驱动电机采用转矩控制模式，进入随动状态；
整车控制器控制所述的发动机，发动机开始喷油，维持在怠速转速，发动机起动成功。
可选的，分离离合器重新挂入当前挡位具体为：
发动机起动成功后，整车控制器控制所述的离合器，控制离合器迅速分离；
整车控制器控制所述的驱动电机，驱动电机采用转速控制模式，控制驱动电机调速到电机目标转速；
整车控制器控制所述的驱动电机，驱动电机采用转矩控制模式，处于随动状态；
整车控制器控制所述的变速器，当变速器的输入轴转速与变速器的输出轴转速乘以当前挡位速比的转速差小于某一值，将变速器从空挡挂入到当前挡位；
整车控制器控制所述的驱动电机，驱动车辆行驶；
在所述驱动电机调速到电机目标转速到所述变速器挂入当前挡位的过程中，整车控制器控制所述的发动机采用调速模式，控制发动机调速到发动机目标转速；
当发动机转速达到发动机目标转速后，整车控制器控制所述的离合器再次接合；
整车控制器控制所述发动机，发动机采用转矩控制模式，根据驾驶员需求恢复到目标负荷，实现行车起机功能。
可选的，不分离离合器重新挂入当前挡位具体为：
发动机起动成功后整车控制器控制所述的驱动电机，驱动电机采用转速控制模式，控制驱动电机调速到电机目标转速；
整车控制器控制所述驱动电机和发动机，驱动电机采用转矩控制模式，处于随动状态，发动机采用转矩控制模式，处于随动状态；
整车控制器控制所述的变速器，当变速器的输入轴转速与变速器的输出轴转速乘以当前挡位速比的转速差小于某一值，将变速器从空挡挂入到当前挡位；
整车控制器控制所述发动机，发动机采用转矩控制模式，根据驾驶员需求恢复到目标负荷，实现行车起机功能。
可选的，所述电机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，再加上降速值；所述发动机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，再加上降速值。
可选的，所述电机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，再加上降速值。
本发明具有如下有益效果：本发明的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法相比于现有技术，不需要增加动力系统成本，在现有的单电机P2动力系统下，不需要增加任何硬件设备；而且本发明行车起动发动机的时机不受车速限制，动力中断时间短，起机过程平顺性好，可以在任意车速下起动发动机。
附图说明
图1为本发明的混合动力商用车的结构示意图(动力系统部分)；
图2为本发明的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法的流程图；
图中标记示意为：101-发动机；102-离合器；103-驱动电机；104-变速器。
D表示当前挡位；N表示空挡；Tm表示驱动电机转矩；Te表示发动机转矩；“→”表示驱动力方向；nm表示驱动电机转速；ne表示发动机转速。
C1-C14是行车起机流程切换条件
C1：车辆达到起机条件
C2：电机降负荷到零，进入随动状态
C3：变速器进入空挡
C4：电机转速为零
C5：离合器完全接合
C6：电机转速达到怠速转速
C7：发动机开始旋转
C8：发动机起动成功，处于怠速状态，电机处于随动状态
C9：离合器完全分离
C10：电机转速达到目标转速后处于随动状态
C11：变速器重新进入当前挡位
C12：离合器完全接合
C13：电机转速达到目标转速后处于随动状态
C14：变速器重新进入当前挡位。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，所述混合动力商用车为P2构型，即发动机101的输出轴通过离合器102与驱动电机103的转子连接，所述驱动电机103的转子与变速器104输入轴连接，所述变速器104用于驱动商用车的车轮，所述行车起机控制方法包括：
S10、变速器由当前挡位挂空挡。
混合动力商用车工作在纯电动模式，离合器102处于分离状态，发动机101处于停机状态，发动机的转速为零，变速器104处于当前挡位D1，驱动电机103通过变速器104驱动车辆纯电动行驶，驱动转矩为Tm。
当满足条件C1：车速达到起机条件时，整车控制器控制驱动电机103开始降负荷(转矩)。
当满足条件C2：驱动电机103转矩Tm降为零，进入随动状态后，整车控制器控制变速器104从当前挡位D挂入空挡N。
S20、驱动电机起动发动机。
在S20中，可以通过以下方式之一实现：
方式一(电机降速到零起动发动机)：
当满足条件C3：变速器104进入空挡N后，驱动电机103处于转速模式，开始降速。
当满足条件C4：驱动电机103转速nm降速到零后，离合器102开始接合，因为与离合器输入部分连接的发动机转速是零，与离合器输出部分连接的驱动电机转速也降低到零，没有转速差，离合器主动部分与从动部分不存在滑摩，因此离合器可以迅速完全接合。
当满足条件C5：离合器102完全接合后，驱动电机103处于转速模式，通过离合器102驱动发动机101起动，当发动机转速达到怠速转速600-800rpm后，发动机开始喷油，起机成功，电机103从转速模式转入到转矩模式，并进入随动状态。
方式二(离合器滑摩起动发动机)：
当满足条件C3：变速器104进入空挡N后，驱动电机103处于转速模式，调速并维持到怠速转速600-800rpm。
当满足条件C6：离合器102开始接合并达到半接合点，通过滑摩使发动机101开始旋转。
当满足条件C7：发动机101开始旋转后，再进一步接合离合器102，一直到完全接合，通过滑动摩擦将发动机101与电机103转速同步，当发动机转速达到怠速转速600-800rpm后，发动机开始喷油，起机成功，电机103从转速模式转入到转矩模式，并进入随动状态。
S30、变速器重新挂入当前挡位并且发动机驱动
在S30中，可以通过以下方式之一实现：
方式一(分离离合器重新挂入当前挡位)：
当满足条件C8：离合器102开始分离，发动机101维持在怠速转速600-800rpm。
当满足条件C9：离合器102完全分离后，驱动电机103转速nm从当前转速调速到变速器D挡对应的电机目标转速，考虑到进入D挡前驱动电机还有一段时间处于随动状态，驱动电机会有一定降速，因此，电机目标转速等于变速器输出轴转速乘以D挡速比，还要在此基础上加上一个降速值(例如100rpm)。
发动机101转速ne也从当前转速调速到变速器D挡对应的发动机目标转速，同时，所述发动机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，加上一个降速值(例如100rpm)。
当满足条件C10：驱动电机103转速nm调速到电机目标转速，进入随动状态后，当变速器的输入轴转速与变速器的输出轴转速乘以当前挡位速比的转速差小于50rpm，变速器104从N挡挂入挡位D。
当满足条件C11：变速器104进入挡位D后，驱动电机103通过变速器104驱动车辆行驶，发动机101转速ne维持在挂入D挡对应的发动机目标转速，同时离合器102开始接合。
当满足条件C12：离合器102完全接合后，发动机101参与驱动，完成全部行车起机过程。
方式二(不分离离合器重新挂入当前挡位)：
当满足条件C8：离合器102处于接合状态，驱动电机103转速nm从当前转速调速到挂入D挡对应的电机目标转速，所述电机目标转速等于变速器输出轴转速乘以D挡速比，此数值再加上100。
当满足条件C13：驱动电机103转速nm调速到电机目标转速，进入随动状态后，当变速器的输入轴转速与变速器的输出轴转速乘以当前挡位速比的转速差小于50rpm，变速器104从N挡挂入D挡。
当满足条件C14：变速器104重新挂入当前挡位成功后，发动机101参与驱动，完成全部行车起机过程。
本发明的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法相比于现有技术，不需要增加动力系统成本，在现有的单电机P2动力系统下，不需要增加任何硬件设备；而且本发明行车起动发动机的时机不受车速限制，动力中断时间短，起机过程平顺性好，可以在任意车速下起动发动机。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，所述混合动力商用车包括发动机、离合器、驱动电机和变速器，所述发动机的输出轴通过离合器与驱动电机的转子连接，所述驱动电机的转子与变速器输入轴连接；其特征在于，包括：
S10、变速器由当前挡位挂空挡；
S20、驱动电机起动发动机；
S30、变速器重新挂入当前挡位并且发动机驱动。
2.根据权利要求1所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，S20具体为：驱动电机转速降至零，离合器结合起动发动机；或者通过离合器滑摩起动发动机。
3.根据权利要求1所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，S30具体为：分离离合器重新挂入当前挡位；或者不分离离合器重新挂入当前挡位。
4.根据权利要求1所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，S10具体为：
混合动力商用车工作在纯电动模式，离合器处于分离状态，发动机处于停机状态，由驱动电机通过变速器单独驱动车辆行驶；
当车速达到起机条件时，整车控制器控制所述驱动电机，将驱动电机的转矩降低到零，并进入随动状态；
整车控制器控制所述变速器从当前挡位退入到空挡。
5.根据权利要求2所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，驱动电机转速降至零，离合器结合起动发动机具体为：
当变速器进入空挡后，整车控制器控制所述的驱动电机采用转速控制模式，将转速迅速降低到零；
整车控制器控制所述的离合器，控制离合器接合；
当离合器结合完成后，整车控制器控制所述的驱动电机采用转速控制模式，拖动发动机达到怠速转速；
驱动电机拖动发动机到怠速转速后，电机从转速模式转入到转矩模式，进入随动状态；
整车控制器控制所述的发动机，发动机开始喷油，维持在怠速转速，发动机起动成功。
6.根据权利要求2所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，通过离合器滑摩起动发动机具体为：
当变速器进入空挡后，整车控制器控制所述的驱动电机采用转速控制模式，转速维持在怠速转速；
整车控制器控制所述的离合器，首先将离合器部分接合，接合度控制在半接合点，通过滑动摩擦拖动发动机旋转，当发动机开始转动后，整车控制器控制所述离合器再进一步接合，一直到完全接合，通过离合器的滑动摩擦将发动机与电机转速同步；
整车控制器控制所述驱动电机，驱动电机采用转矩控制模式，进入随动状态；
整车控制器控制所述的发动机，发动机开始喷油，维持在怠速转速，发动机起动成功。
7.根据权利要求3所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，分离离合器重新挂入当前挡位具体为：
发动机起动成功后，整车控制器控制所述的离合器，控制离合器迅速分离；
整车控制器控制所述的驱动电机，驱动电机采用转速控制模式，控制驱动电机调速到电机目标转速；
整车控制器控制所述的驱动电机，驱动电机采用转矩控制模式，处于随动状态；
整车控制器控制所述的变速器，当变速器的输入轴转速与变速器的输出轴转速乘以当前挡位速比的转速差小于某一值，将变速器从空挡挂入到当前挡位；
整车控制器控制所述的驱动电机，驱动车辆行驶；
在所述驱动电机调速到电机目标转速到所述变速器挂入当前挡位的过程中，整车控制器控制所述的发动机采用调速模式，控制发动机调速到发动机目标转速；
当发动机转速达到发动机目标转速后，整车控制器控制所述的离合器再次接合；
整车控制器控制所述发动机，发动机采用转矩控制模式，根据驾驶员需求恢复到目标负荷，实现行车起机功能。
8.根据权利要求3所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，不分离离合器重新挂入当前挡位具体为：
发动机起动成功后整车控制器控制所述的驱动电机，驱动电机采用转速控制模式，控制驱动电机调速到电机目标转速；
整车控制器控制所述驱动电机和发动机，驱动电机采用转矩控制模式，处于随动状态，发动机采用转矩控制模式，处于随动状态；
整车控制器控制所述的变速器，当变速器的输入轴转速与变速器的输出轴转速乘以当前挡位速比的转速差小于某一值，将变速器从空挡挂入到当前挡位；
整车控制器控制所述发动机，发动机采用转矩控制模式，根据驾驶员需求恢复到目标负荷，实现行车起机功能。
9.根据权利要求7或8所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，所述电机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，再加上降速值；所述发动机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，再加上降速值。
10.根据权利要求8所述的混合动力商用车行驶过程中起动发动机的控制方法，所述电机目标转速等于变速器输出轴转速乘以当前挡位速比，再加上降速值。
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