CN108528430A - 一种用于hev电驱行驶过程中发动机的启动控制方法 - Google Patents

一种用于hev电驱行驶过程中发动机的启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，与现有技术相比解决了暂无针对HEV行驶过程中由电驱转换为油驱控制方法的缺陷。本发明包括以下步骤：发动机启动状态的开启；发动机启动过程中的扭矩预控制；接合分离离合器启动发动机；匹配转速同步；发动机与电机间的扭矩交替。本发明实现了在电驱动力状态下向发动机动力状态的良好转换，且保证了启动过程的平顺性。

Description

一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体来说是一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法。
背景技术
在新能源汽车产业快速发展的同时，纯电动汽车续驶里程短和充电慢的问题成为技术难点，HEV成为各大主机厂的关注点和发展点。HEV中的技术难点在于发动机启停的控制，尤其是行驶过程中从纯电驱动切换到发动机驱动的控制方法。
现有技术中虽有部分技术公开了针对MT的HEV行驶中启动发动机的控制方案，如其在发动机启动开始时，驾驶员拉动“电机-拉索”操纵机构，带动限力矩离合器开始接合，随后通过控制电机扭矩带动发动机启动。
但是这种方案，发动机启动开始时，需要驾驶员拉动“电机-拉索”操纵机构从而带动限力矩离合器接合，不具备高度的自动化、智能化。同时，也未给出匹配自动变速箱(如DCT)的HEV在行驶中启动发动机的控制方案。
因此，如何研发出HEV行驶中启动发动机的控制方法已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决暂无针对HEV行驶过程中由电驱转换为油驱控制方法的缺陷，提供一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其中，电机控制器对电机进行控制，发动机控制器对发动机进行控制，变速箱控制器对双离合变速箱进行控制，整车控制器对分离离合器进行控制且在发动机启停过程对电机控制器、发动机控制器、变速箱控制器进行协调控制，发动机的启动控制方法包括以下步骤：
发动机启动状态的开启，分离离合器处于分离状态，整车控制器通过加速踏板开度、加速踏板变化率获取驾驶意图，当判断驾驶意图的需求扭矩值大于标定的扭矩阈值时，认定为存在加速度需求，进入发动机启动过程；
发动机启动过程中的扭矩预控制，整车控制器对变速箱控制器发出扭矩预控指令，变速箱控制器控制双离合器处于滑摩状态并且只传递标定的扭矩值；
接合分离离合器启动发动机，整车控制器通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力，对分离离合器需要传递的扭矩进行精确调节；
匹配转速同步，分离离合器完全接合后，发动机与电机转速达到一致，整车控制器通过对电机控制器发出转速控制指令，电机控制器调节电机转速到与双离合变速箱输出轴转速一致；
发动机与电机间的扭矩交替，整车控制器对变速箱控制器发出退出扭矩预控指令，变速箱控制器控制双离合器扭矩梯度加载，整车控制器依据驾驶需求扭矩对发动机控制器发出梯度加载的扭矩指令，对电机控制器发出梯度卸载的扭矩指令，完成整车主动力源的切换。
所述的整车控制器通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力包括以下步骤：
确定常温下的PI和PT的基础曲线，
整车控制器对分离离合器作基础标定，其为PI-MAP标定和PT-MAP标定，PI-MAP标定为离合器压力与控制电磁阀电流之间的对应关系，PT-MAP标定为离合器压力与传递扭矩之间的对应关系；
获取低温、高温下的PI和PT曲线补偿；
PT的自适应，整车控制器记录分离离合器的异常滑摩点，其中，异常滑摩点为发动机运行过程中出现的滑摩点，
每次出现异常滑摩后会提升对应传递扭矩点的压力值，直到不再出现滑摩为止，将该压力值更新至PT曲线中；
分离离合器的扭矩控制，整车控制器根据分离离合器的需求扭矩查取PT-MAP，得到需求压力值，依据需求压力值查取PI-MAP得到电磁阀的需求电流值，达到通过控制电磁阀电流调节分离离合器传递扭矩。
所述的对分离离合器需要传递的扭矩进行精确调节包括以下步骤：
驱动电机蓄能，整车控制器对电机控制器发出目标转速指令，电机控制器控制电机扭矩提升电机转速，整车控制器控制分离离合器压力充油到标定的KissPoint点，进入刚开始传递扭矩状态；
电机目标转速由整车控制器计算获得，其计算公式如下：
其中，NEmTar为电机目标转速，NSync为变速箱输出轴转速，J1为电机端转动惯量，J2为发动机端转动惯量；
NSync＝V×r×R
其中，V为车速，r为车辆滚动半径，R为速比；
整车控制器依据电机转速和发动机转速的差值大小，控制选取不同的分离离合器扭矩值并完成加载梯度的控制。
所述的发动机启动过程中的扭矩预控制包括以下步骤：
整车控制器对变速箱预控扭矩的计算；
整车控制器依据当前电机转速对电机扭矩进行分配，分为启动发动机扭矩及变速箱预控的扭矩值，变速箱预控扭矩值由整车控制器依据电机转速对标定MAP在实车中标定所得，标定依据为启动平顺性及动力性；整车控制器依据电池可用最大功率及整车附件的功耗对电机可用的最大扭矩进行限制；
双离合变速箱对整车控制器发出扭矩预控的响应；
在整车蠕行过程中，变速箱控制器接收到整车控制器扭矩预控指令后，判断预控扭矩小于当前离合器扭矩某一标定值时直接进入扭矩预控；其余工况下，变速箱控制器控制双离合变速箱扭矩按照标定的梯度值降低到预控扭矩值后进入扭矩预控；双离合变速箱进入扭矩预控后向整车控制器发出扭矩预控状态。
所述的匹配转速同步包括以下步骤：
整车控制器对电机转速的控制；
整车控制器对电机控制器发出同步转速指令，同步转速值为NSync；
整车控制器对发动机的控制；
整车控制器判断电机转速与同步转速之间的差值，当差值大于标定值时，整车控制器控制发动机工作在转速模式，转速指令大小为同步转速NSync；否则，整车控制器控制发动机工作在扭矩模式，扭矩指令大小为驾驶员请求扭矩。
所述的发动机与电机间的扭矩交替包括以下步骤：
整车控制器对变速箱控制器发出退出扭矩预控指令，同时发出驾驶员请求扭矩值，变速箱控制器接收到指令并延迟标定的时间后，反馈退出扭矩预控标志位，同时梯度加载双离合器扭矩；
整车控制器对发动机扭矩的控制；
整车控制器依据变速箱控制器反馈的车辆状态，选用不同的扭矩梯度加载MAP控制发动机扭矩的加载；
整车控制器对电机扭矩的控制；
整车控制器对电机扭矩需求的计算依据驾驶员需求扭矩及发动机实际扭矩的差值。
有益效果
本发明的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，与现有技术相比实现了在电驱动力状态下向发动机动力状态的良好转换，且保证了启动过程的平顺性。
附图说明
图1为本发明的方法顺序图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1所示，本发明所述的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其中，按现有技术中HEV的常规结构控制，电机控制器对电机进行控制，发动机控制器对发动机进行控制，变速箱控制器对双离合变速箱进行控制，整车控制器对分离离合器进行控制且在发动机启停过程对电机控制器、发动机控制器、变速箱控制器进行协调控制。
发动机的启动控制方法包括以下步骤：
第一步，发动机启动状态的开启。
分离离合器处于分离状态，整车控制器通过加速踏板开度、加速踏板变化率获取驾驶意图，当判断驾驶意图(在某加速踏板开度下)的需求扭矩值大于标定的扭矩阈值时，认定为存在加速度需求，进入发动机启动过程，准备将电驱动转换为燃油驱动。
第二步，发动机启动过程中的扭矩预控制，整车控制器对变速箱控制器发出扭矩预控指令，变速箱控制器控制双离合器处于滑摩状态并且只传递标定的扭矩值。其具体包括以下步骤：
(1)整车控制器对变速箱预控扭矩的计算。
整车控制器依据当前电机转速对电机扭矩进行分配，分为启动发动机扭矩及变速箱预控的扭矩值(提供整车行驶的扭矩)，变速箱预控扭矩值由整车控制器依据电机转速对标定MAP在实车中标定所得，标定依据为启动平顺性及动力性。同时，为保证动力电池不过放，整车控制器依据电池可用最大功率及整车附件的功耗对电机可用的最大扭矩进行限制。
(2)双离合变速箱对整车控制器发出扭矩预控的响应。
在整车蠕行过程中，变速箱控制器接收到整车控制器扭矩预控指令后，判断预控扭矩小于当前离合器扭矩某一标定值时直接进入扭矩预控；其余工况下，变速箱控制器控制双离合变速箱扭矩按照标定的梯度值降低到预控扭矩值后进入扭矩预控；双离合变速箱进入扭矩预控后向整车控制器发出扭矩预控状态。
第三步，接合分离离合器启动发动机，整车控制器通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力，对分离离合器需要传递的扭矩进行精确调节。
其中，整车控制器通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力包括以下步骤：
(1)确定常温下的PI和PT的基础曲线，
整车控制器对分离离合器作基础标定，其为PI-MAP标定和PT-MAP标定，PI-MAP标定为离合器压力与控制电磁阀电流之间的对应关系，PT-MAP标定为离合器压力与传递扭矩之间的对应关系。
(2)获取低温、高温下的PI和PT曲线补偿。
(3)PT的自适应，整车控制器记录分离离合器的异常滑摩点，其中，异常滑摩点为发动机运行过程中出现的滑摩点，
每次出现异常滑摩后会提升对应传递扭矩点的压力值，直到不再出现滑摩为止，将该压力值更新至PT曲线中。
(4)分离离合器的扭矩控制，整车控制器根据分离离合器的需求扭矩查取PT-MAP，得到需求压力值，依据需求压力值查取PI-MAP得到电磁阀的需求电流值，达到通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力。
其中，对分离离合器需要传递的扭矩进行精确调节包括以下步骤：
(1)驱动电机蓄能，整车控制器对电机控制器发出目标转速指令，电机控制器控制电机扭矩提升电机转速，整车控制器控制分离离合器压力充油到标定的KissPoint点，进入刚开始传递扭矩状态；
电机目标转速由整车控制器计算获得，其计算公式如下：
其中，NEmTar为电机目标转速，NSync为变速箱输出轴转速，J1为电机端转动惯量，J2为发动机端转动惯量；
NSync＝V×r×R
其中，V为车速，r为车辆滚动半径，R为速比。
(2)整车控制器依据电机转速和发动机转速的差值大小，控制选取不同的分离离合器扭矩值并完成加载梯度的控制。
第四步，匹配转速同步。分离离合器完全接合后，发动机与电机转速达到一致，整车控制器通过对电机控制器发出转速控制指令，电机控制器调节电机转速到与双离合变速箱输出轴转速一致。其具体步骤如下：
(1)整车控制器对电机转速的控制；
整车控制器对电机控制器发出同步转速指令，同步转速值为NSync。
(2)整车控制器对发动机的控制；
整车控制器判断电机转速与同步转速之间的差值，当差值大于标定值时，整车控制器控制发动机工作在转速模式，转速指令大小为同步转速NSync；否则，整车控制器控制发动机工作在扭矩模式，扭矩指令大小为驾驶员请求扭矩。
第五步，发动机与电机间的扭矩交替。整车控制器对变速箱控制器发出退出扭矩预控指令，变速箱控制器控制双离合器扭矩梯度加载，整车控制器依据驾驶需求扭矩对发动机控制器发出梯度加载的扭矩指令，对电机控制器发出梯度卸载的扭矩指令，完成整车主动力源的切换，至此，发动机启动整个过程控制完成。其具体步骤如下：
(1)整车控制器对变速箱控制器发出退出扭矩预控指令，同时发出驾驶员请求扭矩值，变速箱控制器接收到指令并延迟标定的时间后，反馈退出扭矩预控标志位，同时梯度加载双离合器扭矩。
(2)整车控制器对发动机扭矩的控制；
整车控制器依据变速箱控制器反馈的车辆状态，选用不同的扭矩梯度加载MAP控制发动机扭矩的加载；
(3)整车控制器对电机扭矩的控制；
整车控制器对电机扭矩需求的计算依据驾驶员需求扭矩及发动机实际扭矩的差值。最终实现在燃油发动机驱动状态下，发动机占大扭矩输出、电机占小扭矩输出，两者扭矩值和等于驾驶员需求扭矩的状态，完成发动机的启动过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其中，电机控制器对电机进行控制，发动机控制器对发动机进行控制，变速箱控制器对双离合变速箱进行控制，整车控制器对分离离合器进行控制且在发动机启停过程对电机控制器、发动机控制器、变速箱控制器进行协调控制，其特征在于，发动机的启动控制方法包括以下步骤：
11)发动机启动状态的开启，分离离合器处于分离状态，整车控制器通过加速踏板开度、加速踏板变化率获取驾驶意图，当判断驾驶意图的需求扭矩值大于标定的扭矩阈值时，认定为存在加速度需求，进入发动机启动过程；
12)发动机启动过程中的扭矩预控制，整车控制器对变速箱控制器发出扭矩预控指令，变速箱控制器控制双离合器处于滑摩状态并且只传递标定的扭矩值；
13)接合分离离合器启动发动机，整车控制器通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力，对分离离合器需要传递的扭矩进行精确调节；
14)匹配转速同步，分离离合器完全接合后，发动机与电机转速达到一致，整车控制器通过对电机控制器发出转速控制指令，电机控制器调节电机转速到与双离合变速箱输出轴转速一致；
15)发动机与电机间的扭矩交替，整车控制器对变速箱控制器发出退出扭矩预控指令，变速箱控制器控制双离合器扭矩梯度加载，整车控制器依据驾驶需求扭矩对发动机控制器发出梯度加载的扭矩指令，对电机控制器发出梯度卸载的扭矩指令，完成整车主动力源的切换。
2.根据权利要求1所述的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其特征在于，所述的整车控制器通过控制电磁阀电流调节分离离合器压力包括以下步骤：
21)确定常温下的PI和PT的基础曲线，
整车控制器对分离离合器作基础标定，其为PI-MAP标定和PT-MAP标定，PI-MAP标定为离合器压力与控制电磁阀电流之间的对应关系，PT-MAP标定为离合器压力与传递扭矩之间的对应关系；
22)获取低温、高温下的PI和PT曲线补偿；
23)PT的自适应，整车控制器记录分离离合器的异常滑摩点，其中，异常滑摩点为发动机运行过程中出现的滑摩点，
每次出现异常滑摩后会提升对应传递扭矩点的压力值，直到不再出现滑摩为止，将该压力值更新至PT曲线中；
24)分离离合器的扭矩控制，整车控制器根据分离离合器的需求扭矩查取PT-MAP，得到需求压力值，依据需求压力值查取PI-MAP得到电磁阀的需求电流值，达到通过控制电磁阀电流调节分离离合器传递扭矩。
3.根据权利要求1所述的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其特征在于，所述的对分离离合器需要传递的扭矩进行精确调节包括以下步骤：
31)驱动电机蓄能，整车控制器对电机控制器发出目标转速指令，电机控制器控制电机扭矩提升电机转速，整车控制器控制分离离合器压力充油到标定的KissPoint点，进入刚开始传递扭矩状态；
电机目标转速由整车控制器计算获得，其计算公式如下：
其中，NEmTar为电机目标转速，NSync为变速箱输出轴转速，J1为电机端转动惯量，J2为发动机端转动惯量；
NSync＝V×r×R
其中，V为车速，r为车辆滚动半径，R为速比；
32)整车控制器依据电机转速和发动机转速的差值大小，控制选取不同的分离离合器扭矩值并完成加载梯度的控制。
4.根据权利要求1所述的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其特征在于，所述的发动机启动过程中的扭矩预控制包括以下步骤：
41)整车控制器对变速箱预控扭矩的计算；
整车控制器依据当前电机转速对电机扭矩进行分配，分为启动发动机扭矩及变速箱预控的扭矩值，变速箱预控扭矩值由整车控制器依据电机转速对标定MAP在实车中标定所得，标定依据为启动平顺性及动力性；整车控制器依据电池可用最大功率及整车附件的功耗对电机可用的最大扭矩进行限制；
42)双离合变速箱对整车控制器发出扭矩预控的响应；
在整车蠕行过程中，变速箱控制器接收到整车控制器扭矩预控指令后，判断预控扭矩小于当前离合器扭矩某一标定值时直接进入扭矩预控；其余工况下，变速箱控制器控制双离合变速箱扭矩按照标定的梯度值降低到预控扭矩值后进入扭矩预控；双离合变速箱进入扭矩预控后向整车控制器发出扭矩预控状态。
5.根据权利要求1所述的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其特征在于，所述的匹配转速同步包括以下步骤：
51)整车控制器对电机转速的控制；
整车控制器对电机控制器发出同步转速指令，同步转速值为NSync；
52)整车控制器对发动机的控制；
整车控制器判断电机转速与同步转速之间的差值，当差值大于标定值时，整车控制器控制发动机工作在转速模式，转速指令大小为同步转速NSync；否则，整车控制器控制发动机工作在扭矩模式，扭矩指令大小为驾驶员请求扭矩。
6.根据权利要求1所述的一种用于HEV电驱行驶过程中发动机的启动控制方法，其特征在于，所述的发动机与电机间的扭矩交替包括以下步骤：
61)整车控制器对变速箱控制器发出退出扭矩预控指令，同时发出驾驶员请求扭矩值，变速箱控制器接收到指令并延迟标定的时间后，反馈退出扭矩预控标志位，同时梯度加载双离合器扭矩；
62)整车控制器对发动机扭矩的控制；
整车控制器依据变速箱控制器反馈的车辆状态，选用不同的扭矩梯度加载MAP控制发动机扭矩的加载；
63)整车控制器对电机扭矩的控制；
整车控制器对电机扭矩需求的计算依据驾驶员需求扭矩及发动机实际扭矩的差值。
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