CN110194144A - 混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于混合动力乘用车整车控制技术领域，涉及一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法及装置。所述方法包含以下步骤：①计算分离离合器接合状态的表征量；②根据分离离合器的接合状态和发动机起动的状态，计算起动发动机所需的电机扭矩；③对起动发动机所需的电机扭矩变化率进行限制；④由整车控制器将起动发动机所需的电机扭矩发给电机控制器，通过电机控制器控制电机实现扭矩的输出。所述装置包含数据采集模块、扭矩计算模块、需求扭矩输出模块。本发明可以消除分离离合器实际接合压力响应差异和电机扭矩响应迟滞对发动机起动过程电机扭矩控制的影响，提高混合动力汽车发动机起动过程的平顺性，提升整车的驾驶性水平。

Description

混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法及装置

技术领域

本发明属于混合动力乘用车整车控制技术领域，具体涉及一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法及装置。

背景技术

能源与环境问题日益突出，蓄电池技术和充电技术设施的不足，使混合动力汽车的研究和应用日益广泛。混合动力汽车存在多种工作模式，在模式切换过程中，由于存在不同动力源扭矩的切换和变化，控制不好就会出现整车输出扭矩和车速的波动，导致整车产生冲击，整车平顺性变差。因此，需要对工作模式切换过程中的扭矩协调进行精确控制。

现有技术中采用混合动力汽车的动力总成主要包括电机、分离离合器、发动机、变速器等，如图1所示。电机和发动机之间的扭矩通过分离离合器来传递。当混合动力汽车由纯电动驱动切换为联合驱动的过程中，电机的扭矩需求由两部分组成，一部分为驱动车辆所需要的扭矩；另一部分为起动发动机所需要的扭矩。精确计算起动发动机所需的电机扭矩的大小和时机至关重要，如果电机提供的扭矩过早、过大，车辆就会产生额外的加速；如果电机提供的扭矩过晚、过小，车辆就会产生顿挫。因此，亟需提供一种精确计算起动发动机的电机扭矩的方法及装置。

专利文献1(CN102490718A)公开了一种双离合器式混合动力电机起动发动机的控制方法。着重于用模糊控制理论来控制限力离合器的油压，对于起动电机扭矩的计算仅仅是取电机最大扭矩和限力离合器扭矩中的最小值，未涉及到对起动用离合器压力补偿相关内容；

专利文献2(CN1896492A)公开了一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，公开的方法的核心通过发动机冷却液温度信息来计算起动发动机所需的扭矩,没有提及发动机起动时，起动所用分离离合器相关信息。

专利文献3(CN102951141A)公开了一种混合动力车的发动机起动控制方法，公开的方法关于起动电机扭矩的计算主要是参考设定的发动机目标转速，未涉及到对起动用离合器压力补偿相关的内容。

发明内容

分离离合器传递的扭矩是由其实际接合压力决定的。但在相同的分离离合器接合压力命令下，分离离合器实际接合压力的响应受分离离合器半接合点的设定以及液压油的温度影响较大，如图2所示，这就导致用于起动发动机的电机扭矩无法准确可靠地通过分离离合器传递至发动机。另外，由于信号传递和控制命令计算需消耗时间的原因，电机扭矩从需求到实现存在一定的时间迟滞，这就会导致电机提供实际电机扭矩过晚而出现电机转速被拖低的问题。针对上述问题，本发明提出一种基于分离离合器和发动机的相关信息精确计算起动发动机所需的电机扭矩的方法及装置，用于解决混合动力汽车行车过程中起动发动机的整车平顺性问题。

本发明的目的通过以下技术方案和装置实现：

一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，包括以下步骤：

①以整车控制器采集到分离离合器实际接合压力传感器的信号作为输入，通过信号处理计算出分离离合器的实际接合压力信号，计算分离离合器的实际接合压力变化率并进行滤波；

②根据分离离合器的接合状态和发动机起动的状态，确定起动发动机所需的电机扭矩；

③对步骤②中计算出的起动发动机所需的电机扭矩进行变化率的限制，避免电机扭矩变化过快；

④由整车控制器将步骤③中计算出的起动发动机所需的电机扭矩发给电机控制器，通过电机控制器控制电机实现起动发动机所需的扭矩的输出。

在步骤①中，分离离合器的实际接合压力变化率需要进行滤波处理，以防止分离离合器的实际接合压力变化率波动。

在步骤②中，分离离合器的接合状态的表征是通过滤波后分离离合器实际接合压力的变化率来实现的。

在步骤②中，发动机起动的状态的表征是通过发动机转速来实现的。

本发明还提供一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，所述装置包括：

数据采集模块，用于获取计算起动发动机所需的电机扭矩的各类参数；

扭矩计算模块，用于根据所述的数据采集模块采集到的参数信息，计算起动发动机所需的电机扭矩；

需求扭矩输出模块，用于将起动发动机所需的电机扭矩通过整车控制器发送给电机控制器。

所述的数据采集模块包括：

第一采集子模块，用于采集传感器信号，采集分离离合器实际接合压力传感器的信号；

第二采集子模块，用于采集发动机控制器传输的发动机转速信号。

所述的扭矩计算模块包括：

第一计算子模块，用于计算分离离合器实际接合压力变化率并进行滤波处理；

第二计算子模块，用于计算以发动机转速和分离离合器实际接合压力变化率作为表征的起动发动机所需的电机扭矩；

第三计算子模块，用于对起动发动机所需的电机扭矩变化率进行限制，已达到防止电机扭矩变化过快的目的。

所述的需求扭矩输出模块用于将所述的扭矩计算模块中计算出的起动发动机所需的电机扭矩由整车控制器发送给电机控制器。

本发明与现有技术相比有益技术效果：

本发明提供的控制方法及装置可以根据分离离合器的接合状态和发动机起动状态对电机扭矩进行调整，从而消除分离离合器实际接合压力响应差异和电机扭矩响应迟滞对发动机起动过程电机扭矩控制的影响，提高混合动力汽车发动机起动过程的平顺性，提升整车的驾驶性水平。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1所示为本发明中所述的混合动力汽车的动力总成结构简图；

图2所示为本发明中所述的分离离合器实际接合压力受分离离合器半接合点的设定以及液压油的温度影响变化图；

图3所示为本发明中所述的混合动力汽车起动发动机所需的电机扭矩计算逻辑图；

图4所示为本发明中所述的分离离合器实际接合压力变化率计算逻辑图；

图5所示为本发明中所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法流程图；

图6所示为本发明中所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置的基本组成示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供的控制方法的逻辑简图如图3所示，控制方法流程图如图5所示，主要是用分离离合器实际接合压力变化率表征分离离合器的接合状态，用发动机转速表征发动机起动的状态，根据两者的状态来确定起动发动机所需的电机扭矩，消除分离离合器实际接合压力响应差异和电机扭矩响应迟滞对发动机起动过程中整车平顺性的影响。

一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，参阅图5，步骤如下：

a.以整车控制器采集到分离离合器实际接合压力传感器的信号作为输入，通过信号处理计算出分离离合器的实际接合压力信号，用单位时间内分离离合器的实际接合压力的变化量除以单位时间，计算出分离离合器实际接合压力的变化率；

b.将a中计算出的分离离合器实际接合压力变化率进行滤波，避免分离离合器实际接合压力变化率波动；

c.用b中计算出的滤波后的分离离合器实际接合压力变化率表征分离离合器的接合状态，用发动机转速表征发动机起动的状态，根据分离离合器的接合状态和发动机起动的状态，确定起动发动机所需的电机扭矩；

d.将c中计算出的起动发动机所需的电机扭矩进行变化率的限制，避免电机扭矩变化过快；

e.由整车控制器将d中计算出的起动发动机所需的电机扭矩发给电机控制器，通过电机控制器控制电机实现起动发动机所需的电机扭矩的输出。

实施例1：

a.以整车控制器采集到分离离合器实际接合压力传感器的信号作为输入，通过信号处理计算出分离离合器的实际接合压力信号P_C0；

b.用计算步长时间time_step内a中得到的分离离合器的实际接合压力P_C0的变化量除以计算步长的时间time_step，计算出分离离合器实际接合压力的变化率RP_C0，如图4所示。计算步长的选择根据如下原则确定：当分离离合器命令接合压力变化率为正时，能保证计算的分离离合器实际接合压力变化率RP_C0不小于零的最小计算步长为最佳的计算步长。一般来说，a中得到的分离离合器实际接合压力信号越稳定，所需的计算步长越小；

c.用如下滤波公式将b中计算出的分离离合器实际接合压力变化率RP_C0进行滤波，避免分离离合器实际接合压力变化率波动：

RP_{C0_}flt(i)＝RP_{C0_}flt(i-1)+(RP_C0－RP_{C0_}flt(i-1))×滤波系数；

其中：i为当前采样周期；i-1为上一采样周期；

d.用c中计算出的滤波后的分离离合器实际接合压力变化率RP_{C0_}flt表征分离离合器的接合状态，用发动机转速Spd_engine表征发动机起动的状态，根据分离离合器的接合状态和发动机起动的状态，通过查表计算起动发动机所需的电机扭矩Trq_EM。一般来说，分离离合器实际接合压力变化率越大，起动发动机所需的电机扭矩越大；发动机转速越大，起动发动机所需的电机扭矩越小；

e.将d中计算出的起动发动机所需的电机扭矩Trq_EM减去上一时刻的起动发动机所需的电机扭矩Trq_{EM_Output}，得到单位时间内的起动发动机所需的电机扭矩变化量⊿Trq。如果单位时间内的起动发动机所需的电机扭矩变化量⊿Trq比设定的最大起动发动机所需电机扭矩变化率⊿Trq_{Set_max}大，则电机扭矩需求计算公式如下：

Trq_{EM_Output}(i)＝Trq_{EM_Output}(i-1)+⊿Trq_{Set_max}；

其中：i为当前采样周期；i-1为上一采样周期；

如果单位时间内的起动发动机所需的电机扭矩变化量⊿Trq比设定的最小起动发动机所需电机扭矩变化率⊿Trq_{Set_min}小，则电机扭矩需求计算公式如下：

Trq_{EM_Output}(i)＝Trq_{EM_Output}(i-1)+⊿Trq_{Set_min}；

其中：i为当前采样周期；i-1为上一采样周期；

如果单位时间内的起动发动机所需的电机扭矩变化量⊿Trq处于设定的最大起动发动机所需电机扭矩变化率⊿Trq_{Set_max}和设定的最小起动发动机所需电机扭矩变化率⊿Trq_{Set_min}之间，则电机扭矩需求计算公式如下：

Trq_{EM_Output}(i)＝Trq_{EM_Output}(i-1)+⊿Trq；

其中：i为当前采样周期；i-1为上一采样周期；

f.由整车控制器将e中计算的起动发动机所需的电机扭矩Trq_{EM_Output}发给电机控制器，通过电机控制器控制电机实现扭矩的输出。

本发明的实施例还提供一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，参阅图6，所述装置包括：

数据采集模块，用于获取计算起动发动机所需的电机扭矩的各类参数；

扭矩计算模块，根据所述的数据采集模块采集到的参数信息，计算起动发动机所需的电机扭矩；

需求扭矩输出模块，用于将起动发动机所需的电机扭矩通过整车控制器发送给电机控制器。

本发明实施例的所述混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，所述的数据采集模块包括：

第一采集子模块，用于采集传感器信号，采集分离离合器实际接合压力传感器的信号；

第二采集子模块，用于采集发动机控制器传输的发动机转速信号。

本发明实施例的所述混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，所述的扭矩计算模块包括：

第一计算子模块，用于计算分离离合器实际接合压力的变化率并进行滤波处理；

第二计算子模块，用于计算以发动机转速和分离离合器实际接合压力变化率表征的起动发动机所需的电机扭矩；

第三计算子模块，用于对起动发动机所需的电机扭矩变化率进行限制，已达到防止电机扭矩变化过快的目的。

发明实施例的所述混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，所述的需求扭矩输出模块用于将所述的扭矩计算模块中计算出的起动发动机所需的电机扭矩由整车控制器发送给电机控制器。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

①以整车控制器采集到分离离合器实际接合压力传感器的信号作为输入，通过信号处理计算出分离离合器的实际接合压力信号，计算分离离合器的实际接合压力变化率并进行滤波；

②根据分离离合器的接合状态和发动机起动的状态，确定起动发动机所需的电机扭矩；

③对步骤②中计算出的起动发动机所需的电机扭矩进行变化率的限制，避免电机扭矩变化过快；

④由整车控制器将步骤③中计算出的起动发动机所需的电机扭矩发给电机控制器，通过电机控制器控制电机实现起动发动机所需的扭矩的输出。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，其特征在于：

在步骤①中，分离离合器的实际接合压力变化率需要进行滤波处理，以防止分离离合器的实际接合压力变化率波动。

3.根据权利要求1所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，其特征在于：

在步骤②中，分离离合器的接合状态的表征是通过滤波后分离离合器实际接合压力的变化率来实现的。

4.根据权利要求1所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，其特征在于：

在步骤②中，发动机起动的状态的表征是通过发动机转速来实现的。

5.一种混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于获取计算起动发动机所需的电机扭矩的各类参数；

扭矩计算模块，用于根据所述的数据采集模块采集到的参数信息，计算起动发动机所需的电机扭矩；

需求扭矩输出模块，用于将起动发动机所需的电机扭矩通过整车控制器发送给电机控制器。

6.根据权利要求5所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，其特征在于：

所述的数据采集模块包括：

第一采集子模块，用于采集传感器信号，采集分离离合器实际接合压力传感器的信号；

第二采集子模块，用于采集发动机控制器传输的发动机转速信号。

7.根据权利要求5所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，其特征在于：

所述的扭矩计算模块包括：

第一计算子模块，用于计算分离离合器实际接合压力变化率并进行滤波处理；

第二计算子模块，用于计算以发动机转速和分离离合器实际接合压力变化率作为表征的起动发动机所需的电机扭矩；

第三计算子模块，用于对起动发动机所需的电机扭矩变化率进行限制，已达到防止电机扭矩变化过快的目的。

8.根据权利要求5所述的混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制装置，其特征在于：

所述的需求扭矩输出模块用于将所述的扭矩计算模块中计算出的起动发动机所需的电机扭矩由整车控制器发送给电机控制器。