CN110341686A - 增程器停机控制方法和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种增程器停机控制方法和车辆，涉及车辆停机控制技术领域。该增程器停机控制方法包括判断增程器的发动机是否满足停机条件，若发动机满足停机条件则先控制发动机降低扭矩，再控制发电机降低转速至零转速。在发电机扭矩控制过程中，当检测到增程器的扭矩为零时，对发电机的扭矩斜率进行控制，以使增程器平顺地通过零扭矩点。在发电机转速控制的过程中，若增程器转速处于共振区，对发电机目标转速进行控制，使增程器快速通过共振区，实现增程器快速停机的同时，缓解发动机停机过程中产生的振动和噪音问题，提高驾驶舒适度。

Description

增程器停机控制方法和车辆
技术领域
本发明涉及车辆停机控制技术领域，具体而言，涉及一种增程器停机控制方法和车辆。
背景技术
现有发动机辅助停机技术，为利用驱动电机对传统发动机的停机过程进行辅助，在停机过程中，车辆往往伴随着严重的振动以及噪音的问题。而且，现有的发动机停机技术仅针对怠速(一种低速低负荷工况)停机，而不涉及在其它工况下的停机。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种增程器停机控制方法和车辆，其能够在停机过程中，在发电机扭矩控制过程中，当检测到增程器扭矩为零时，对发电机扭矩斜率进行控制，从而使增程器平顺的通过零扭矩点。在发电机转速控制的过程中，若增程器转速处于共振区，对发电机目标转速进行控制，使增程器快速通过共振区，缓解发动机停机过程中产生的振动和噪音问题，提高驾驶舒适度。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种增程器停机控制方法，包括以下步骤：
整车控制器判断增程器是否满足停机条件；
若所述增程器满足停机条件，则所述整车控制器控制所述增程器的发电机维持当前转速，并且，所述整车控制器控制所述增程器的发动机降低扭矩；
当所述整车控制器控制所述发动机的扭矩降至预设扭矩值，所述整车控制器控制所述发电机降低转速至零转速；
所述整车控制器实时接收所述发动机的实际扭矩和所述发电机的实际扭矩；当所述整车控制器检测到所述发动机的实际扭矩和所述发电机的实际扭矩之和为零，对所述发电机的扭矩斜率进行控制，以使所述增程器平顺通过零扭矩点；
若所述发动机不满足停机条件，则所述整车控制器控制所述增程器维持当前模式继续运行。
在可选的实施方式中，所述所述整车控制器控制所述增程器的发动机降低扭矩的步骤中包括：
所述整车控制器向发动机控制器发送目标扭矩信号，所述发动机控制器根据接收到的所述目标扭矩信号控制所述发动机，使所述发动机按照预设扭矩斜率降低至所述预设扭矩；
并且，所述发动机控制器实时监测所述发动机的实际扭矩、并将所述实际扭矩反馈至所述整车控制器。
在可选的实施方式中，所述所述发动机控制器实时监测所述发动机的实际扭矩、并将所述实际扭矩反馈至所述整车控制器的步骤中包括：
所述整车控制器接收所述发动机的实际扭矩，当所述发动机的实际扭矩小于预设扭矩时，所述整车控制器向所述发动机控制器发送停机指令；所述发动机控制器接收所述停机指令后，控制所述发动机断油。
在可选的实施方式中，所述发动机断油后，所述发动机控制器实时检测所述发动机的转速，当所述发动机的实际转速小于预设转速，所述发动机控制器向所述整车控制器发送停机完成信号。
在可选的实施方式中，所述发动机断油后，所述整车控制器向所述发电机控制器发送目标转速信号；
所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至所述目标转速。
在可选的实施方式中，所述所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至目标转速的步骤包括：
所述发电机控制器实时检测所述发电机的实际转速和实际扭矩，若所述发电机的实际转速不等于目标转速时，则所述发电机控制器调节所述发电机的扭矩，实现对所述发电机的转速的调节。
在可选的实施方式中，所述若所述发电机的实际转速不等于目标转速时，则所述发电机控制器调节所述发电机的扭矩，实现对所述发电机的转速的调节的步骤包括：
当所述发电机的实际转速和目标转速之间的差值为正时，表示所述发电机的实际转速高于目标转速，所述发电机控制器控制所述发电机自身扭矩降低；
当所述发电机的实际转速和目标转速之间的差值为负时，表示所述发电机的实际转速低于目标转速，所述发电机控制器控制所述发电机自身扭矩增加。
在可选的实施方式中，所述所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至目标转速的步骤包括：
所述发电机控制器实时检测所述发电机的实际扭矩，并发送至所述整车控制器；
所述发动机控制器实时检测所述发动机的实际扭矩，并发送至所述整车控制器；
当所述整车控制器检测到所述发电机的实际扭矩与所述发动机的实际扭矩之和为零时，所述整车控制向所述发电机控制器发送扭矩斜率改变指令，所述发电机控制器控制所述发电机的扭矩斜率，平顺通过所述增程器的零扭矩点。
在可选的实施方式中，所述所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至目标转速的步骤包括：
所述发电机控制器实时检测所述发电机的实际转速，并发送至所述整车控制器；
当所述整车控制器检测到所述发电机的实际转速为零，并且所述整车控制器接收到所述发动机控制器发送的所述发动机的停机完成信号，所述增程器停机完成；所述整车控制器撤销所述停机指令。
第二方面，本发明实施例提供一种车辆，采用了前述实施方式中任一项所述的增程器停机控制方法，包括整车控制器和增程器，所述增程器包括发动机、发电机、发动机控制器和发电机控制器；所述发动机和所述发电机同轴连接，所述发动机控制器用于控制所述发动机，所述发电机控制器用于控制所述发电机，所述整车控制器分别与所述发动机控制器和所述发电机控制器通信连接。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
当整车控制器检测到增程器的扭矩为零时，改变发电机的扭矩斜率，以使发动机的转速呈非线性下降趋势，实现增程器的转速和扭矩在可控状态下降为零。该增程器停机控制方法能够控制增程器在停机过程中，实现转速和扭矩的非线性控制，从而使增程器平顺通过零扭矩点，快速通过共振区。在实现增程器快速停机的同时，缓解发动机停机过程中产生的振动和噪音问题，提高驾驶舒适度。
本申请实施例提供的车辆，包括整车控制器和增程器，增程器包括同轴直连的发动机和发电机，这样能够在发动机停机过程中，通过对发电机的扭矩控制，实现整个增程器的扭矩和转速在停机过程为非线性控制，平顺穿过增程器的零扭矩点，快速通过共振区。在实现增程器快速停机的同时，缓解发动机停机过程中产生的振动和噪音问题，提高驾驶舒适度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明具体实施例提供的车辆的组成框图；
图2为本发明具体实施例提供的增程器的停机控制方法示意图。
图标：110-整车控制器；130-发动机控制器；131-发动机；150-发电机控制器；151-发电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
经长期研究发现，增程器在停机过程中，发动机转速呈线性下降，下降过程中，发动机在不同转速下会有不同的振动频率，该振动频率可能与增程器悬置状态下的固有频率一致而引发共振，从而使得车辆出现严重振动以及噪音的问题。又例如增程器扭矩穿过0Nm点时，由于增程器悬置状态(拉伸或压缩)变化会带来严重振动。
因此，为了克服上述缺陷，本申请提出了一种增程器停机控制方法，能够在停机过程中，实现对增程器的转速和扭矩的非线性控制，当增程器扭矩穿过零扭矩点(0Nm)时，通过改变扭矩变化率，从而减少悬置带来的震动，降低噪音，提高驾驶舒适度。
请参照图1，本实施例提供的车辆，包括增程器和整车控制器110(VehicleController Unit，VCU)。增程器包括发动机131、发电机151、发动机控制器130(EnergyManagement System，EMS)和发电机控制器150(Generator Controller Unit，GCU)。其中，发动机131和车轮为解耦状态，驱动车轮的动力完全来自于主驱动电机。发动机131和发电机151同轴直连，具体的，发动机131和发电机151的转子同轴连接。发动机控制器130用于控制发动机131，发电机控制器150用于控制发电机151，整车控制器110分别与发动机控制器130和发电机控制器150通信连接。可选地，整车控制器110与发动机控制器130之间、整车控制器110与发电机控制器150之间分别采用CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线连接，实现通信。
EMS能够实时检测发动机131的实际扭矩和实际转速，并将发动机131的实际扭矩实时反馈至VCU；GCU能够实时检测发电机151的实际扭矩和实际转速，并将发电机151的实际扭矩和实际转速实时反馈至VCU；VCU能够接收EMS和GCU反馈的信息，并根据接收到的信息以及VCU内部预存信息进行判断，向EMS和GCU发送指令信号。在增程器停机过程中，EMS和GCU都接受VCU的控制指令，VCU协同EMS和GCU实现对增程器转速和扭矩的非线性控制，缓减发动机131停机过程中产生的振动和噪音问题，提高驾驶舒适度。
由于发动机131和发电机151直连，发动机131和发电机151会同步转动，即发电机151的转速等于发动机131的转速，该转速也是增程器的转速。增程器的扭矩为发动机131的扭矩与发电机151的扭矩之和。
请参考图2，本实施例提供了一种增程器停机控制方法，具体步骤如下：
S10：整车控制器110判断增程器是否满足停机条件。
若增程器满足停机条件，则执行步骤S20。若增程器不满足停机条件，则执行步骤S100。
S20：整车控制器110控制发动机131降低扭矩。并且，整车控制器110控制增程器的发电机151维持当前转速。当整车控制器110控制发动机131的扭矩降低至预设扭矩后，整车控制器110再控制发电机151的转速降至零转速。
具体的，步骤S20包括：整车控制器110向发动机控制器130发送目标扭矩信号，发动机控制器130根据接收到的目标扭矩信号控制发动机131，使发动机131按照预设的发动机131扭矩斜率降低扭矩，直至降低至预设扭矩。同时，发动机控制器130会实时监测发动机131的实际扭矩、并将发动机131的实际扭矩反馈至整车控制器110。
S30：整车控制器110判断发动机131的实际扭矩是否小于预设扭矩。
整车控制器110实时接收发动机131的实际扭矩，当发动机131的实际扭矩小于预设扭矩时，则执行步骤S40。
S40：整车控制器110向发动机控制器130发送停机指令。
S50：控制发动机131断油。
发动机控制器130接收停机指令后，控制发动机131断油。EMS控制发动机131断油的具体方式包括但不限于控制所有气缸的喷油器关闭。
需要说明的是，本实施例中，发动机131预设扭矩为5Nm，即当发动机131的实际扭矩小于5Nm时，整车控制器110向发动机控制器130发送停机指令。当然，并不仅限于此，该预设扭矩也可以根据实际情况进行适当调整，比如3Nm、6Nm、8Nm或10Nm等，这里不作具体限定。
S60：EMS检测发动机131的实际转速是否小于预设转速。
发动机131断油后，发动机控制器130实时检测发动机131的转速，当发动机131的实际转速小于预设转速，则执行步骤S70。
S70：发动机控制器130向整车控制器110发送停机完成信号。
本实施例中，发动机131的预设转速为60转/分，当然，并不仅限于此，该预设扭矩也可以根据实际情况进行适当调整，比如40转/分、50转/分或80转/分等，这里不作具体限定。
发动机131断油后，发动机131的扭矩会从当前发动机131的预设扭矩(本实施例中为5Nm)阶跃至摩擦扭矩，摩擦扭矩为负值，大约是-10Nm至-40Nm之间，并且随发动机131的转速实时变化。
S80：GCU调节发电机151的实际转速至目标转速零。当整车控制器110先控制发动机131的扭矩降低至预设扭矩后，整车控制器110再控制发电机151的转速降至零转速。
发动机131断油后，增程器的扭矩和转速通过发电机151来调控。具体地，整车控制器110向发电机控制器150发送发电机151的目标转速信号；发电机控制器150根据接收到的目标转速信号，控制发电机151的转速，以使发电机151的实际转速调节至目标转速。发电机151转速调节的具体方式包括但不限于：
发电机控制器150实时检测发电机151的实际转速和实际扭矩，利用发电机151的实际转速和目标转速的差值进行闭环控制。若发电机151的实际转速不等于目标转速时，则发电机控制器150调节发电机151的扭矩，实现对发电机151的转速的调节。具体的，当发电机151的实际转速和目标转速之间的差值为正时，表示发电机151的实际转速高于目标转速，发电机控制器150控制发电机151自身扭矩降低。当发电机151的实际转速和目标转速之间的差值为负时，表示发电机151的实际转速低于目标转速，发电机控制器150控制发电机151自身扭矩增加。以此来实现将发电机151转速调控至目标转速。
需要说明的是，停机过程中，发动机131断油后，VCU向GCU发送的目标转速为零，GCU控制发电机151的实际转速值至零，即可实现停机。停机过程中，发电机控制器150实时检测发电机151的实际扭矩，并发送至整车控制器110；并且，发动机控制器130实时检测发动机131的实际扭矩，并发送至整车控制器110。当整车控制器110检测到发电机151的实际扭矩与发动机131的实际扭矩之和为零时，即增程器的扭矩为零时，整车控制向发电机控制器150发送扭矩斜率改变指令，发电机控制器150控制发电机151的扭矩斜率，以使增程器实现扭矩和转速的非线性控制，平顺通过增程器的零扭矩点。
容易理解，增程器的扭矩为正值时，转速会升高；增程器的扭矩为负值时，转速会下降。GCU增加发电机151的扭矩斜率，会使扭矩增加变快或下降变快；GCU减小发电机151的扭矩斜率，会使扭矩增加变慢或下降变慢。GCU增加发电机151的扭矩，会使增程器的转速下降变慢或升高变快；降低发电机151的扭矩，会使增程器的转速下降变快或升高变慢，从而能够实现快速停机并在停机过程中对扭矩和转速的非线性控制，使增程器平顺穿过增程器的零扭矩点，同时，快速通过共振区，缓减振动和噪音。
在增程器的整个停机过程中，转速从停机指令发出时直至转速降为零，期间可能会经过不止一次扭矩为零的点，当VCU检测到扭矩为零时，都会向GCU发送扭矩斜率改变指令，通过改变发电机151的扭矩斜率，进而实现转速的非线性下降，平顺穿过增程器的零扭矩点，快速通过共振区，缓减振动和噪音。
S90：增程器停机过程完成，整车控制器110撤销停机指令。
只有当整车控制器110检测到发电机151的实际转速为零，并且整车控制器110已接收到发动机控制器130发送的发动机131的停机完成信号，增程器停机过程才完成；随后，整车控制器110撤销停机指令。
S100：整车控制器110控制增程器维持当前模式继续运行。
若VCU判断发动机131不满足停机条件，则整车控制器110控制增程器维持当前模式继续运行。转速模式是增程器的正常运行模式，转速模式下，增程器的目标转速由VCU发给GCU，GCU进行转速控制并实时向VCU反馈发电机151的实际转速和发电机151的实际扭矩；同时，增程器的目标扭矩由VCU发给EMS，EMS进行扭矩控制，并实时向VCU反馈发动机131的实际扭矩。
本实施例提供的一种增程器停机控制方法和车辆至少具有以下优点：
整车控制器110实时接收发动机131的实际扭矩和发电机151的实际扭矩；当整车控制器110检测到发动机131的实际扭矩和发电机151的实际扭矩之和为零，即增程器的扭矩为零，VCU向GCU发送指令，以使GCU对发电机151的扭矩斜率进行控制，通过改变发电机151扭矩斜率以使增程器平顺通过零扭矩点，快速通过共振区，减少振动，降低噪音，提高驾驶舒适度。
该增程器停机控制方法适用于在任何工况(包括任何转速、任何扭矩)下停止增程器的工作，使增程器的转速、扭矩降为零。并且整个停机过程，可对增程器的扭矩、转速进行非线性控制，实现快速停机，并有效缓解增程器停机过程中产生的振动和噪音。并且，该增程器停机控制方法除了适用于车辆外，也可以用于其他类似的增程器系统，如飞机、船舶等，这里不作具体限定。
本实施例提供的车辆，其中，发动机131和车轮为解耦状态，驱动车轮的动力完全来自于主驱动电机，增程器在停机时，无论处于任何工况下，都能实现在停机过程中对增程器的扭矩、转速进行非线性控制，平顺通过增程器的零扭矩点，快速通过共振区，缓解振动和噪音，提高驾驶舒适度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增程器停机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
整车控制器判断增程器是否满足停机条件；
若所述增程器满足停机条件，则所述整车控制器控制所述增程器的发电机维持当前转速，并且，所述整车控制器控制所述增程器的发动机降低扭矩；
当所述整车控制器控制所述发动机的扭矩降至预设扭矩，所述整车控制器控制所述发电机降低转速至零转速；
所述整车控制器实时接收所述发动机的实际扭矩和所述发电机的实际扭矩；当所述整车控制器检测到所述发动机的实际扭矩和所述发电机的实际扭矩之和为零，对所述发电机的扭矩斜率进行控制，以使所述增程器平顺通过零扭矩点；
若所述发动机不满足停机条件，则所述整车控制器控制所述增程器维持当前模式继续运行。
2.根据权利要求1所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述所述整车控制器控制所述增程器的发动机降低扭矩的步骤中包括：
所述整车控制器向发动机控制器发送目标扭矩信号，所述发动机控制器根据接收到的所述目标扭矩信号控制所述发动机，使所述发动机按照预设扭矩斜率降低至所述预设扭矩；
并且，所述发动机控制器实时监测所述发动机的实际扭矩、并将所述实际扭矩反馈至所述整车控制器。
3.根据权利要求2所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述所述发动机控制器实时监测所述发动机的实际扭矩、并将所述实际扭矩反馈至所述整车控制器的步骤中包括：
所述整车控制器接收所述发动机的实际扭矩，当所述发动机的实际扭矩小于预设扭矩时，所述整车控制器向所述发动机控制器发送停机指令；所述发动机控制器接收所述停机指令后，控制所述发动机断油。
4.根据权利要求3所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述发动机断油后，所述发动机控制器实时检测所述发动机的转速，当所述发动机的实际转速小于预设转速，所述发动机控制器向所述整车控制器发送停机完成信号。
5.根据权利要求3所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述发动机断油后，所述整车控制器向所述发电机控制器发送目标转速信号；
所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至所述目标转速。
6.根据权利要求5所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至目标转速的步骤包括：
所述发电机控制器实时检测所述发电机的实际转速和实际扭矩，若所述发电机的实际转速不等于目标转速时，则所述发电机控制器调节所述发电机的扭矩，实现对所述发电机的转速的调节。
7.根据权利要求6所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述若所述发电机的实际转速不等于目标转速时，则所述发电机控制器调节所述发电机的扭矩，实现对所述发电机的转速的调节的步骤包括：
当所述发电机的实际转速和目标转速之间的差值为正时，表示所述发电机的实际转速高于目标转速，所述发电机控制器控制所述发电机自身扭矩降低；
当所述发电机的实际转速和目标转速之间的差值为负时，表示所述发电机的实际转速低于目标转速，所述发电机控制器控制所述发电机自身扭矩增加。
8.根据权利要求5所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至目标转速的步骤包括：
所述发电机控制器实时检测所述发电机的实际扭矩，并发送至所述整车控制器；
所述发动机控制器实时检测所述发动机的实际扭矩，并发送至所述整车控制器；
当所述整车控制器检测到所述发电机的实际扭矩与所述发动机的实际扭矩之和为零时，所述整车控制向所述发电机控制器发送扭矩斜率改变指令，所述发电机控制器控制所述发电机的扭矩斜率，平顺通过所述增程器的零扭矩点。
9.根据权利要求5所述的增程器停机控制方法，其特征在于，所述所述发电机控制器根据接收到的所述目标转速信号，控制所述发电机的转速，以使所述发电机的实际转速调节至目标转速的步骤包括：
所述发电机控制器实时检测所述发电机的实际转速，并发送至所述整车控制器；
当所述整车控制器检测到所述发电机的实际转速为零，并且所述整车控制器接收到所述发动机控制器发送的所述发动机的停机完成信号，所述增程器停机完成；所述整车控制器撤销所述停机指令。
10.一种车辆，其特征在于，采用了权利要求1至9中任一项所述的增程器停机控制方法，包括整车控制器和增程器，所述增程器包括发动机、发电机、发动机控制器和发电机控制器；所述发动机和所述发电机同轴连接，所述发动机控制器用于控制所述发动机，所述发电机控制器用于控制所述发电机，所述整车控制器分别与所述发动机控制器和所述发电机控制器通信连接。
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