CN111412098A - 混合动力车型发动机燃烧状态判定系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力车型发动机燃烧状态判定系统及方法，涉及新能源车技术领域，包括传感器单元，其用于采集燃烧状态判定信号，燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种；计算模块，其与传感器单元相连，用于接收采集的燃烧状态判定信号并计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种；同时，整车控制器，其与计算模块相连，用于接收排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。本发明可保证发动机燃烧状态的准确性，避免造成整车电量的快速消耗。

Description

混合动力车型发动机燃烧状态判定系统及方法
技术领域
本发明涉及新能源车技术领域，具体涉及一种混合动力车型发动机燃烧状态判定系统及方法。
背景技术
现阶段混合动力车型发动机的燃烧状态仅由发动机控制单元EMS接收发动机转速传感器信号，通过发动机飞轮转速判断，即当飞轮转速大于650r/min时判定发动机起动成功。而插电混动车型的发动机通过ISG电机拖动至起动转速，存在发动机并没有真实燃烧仍会判定为起动成功的可能。这对于插电混动车型的VCU扭矩管理系统是不能接受的，并且会造成整车电量的快速消耗。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面在于提供一种混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其可保证发动机燃烧状态的准确性，避免造成整车电量的快速消耗。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，包括：
传感器单元，其用于采集燃烧状态判定信号，所述燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种；
计算模块，其与所述传感器单元相连，用于接收采集的燃烧状态判定信号并计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种；同时，
整车控制器，其与所述计算模块相连，用于接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
一些实施例中，
所述传感器单元包括排温传感器、转速传感器和电流传感器中的至少两种；
所述排温传感器用于设置在发动机的排气管上，以采集所述排气温度信号；
所述转速传感器用于设置在发动机的凸轮轴上，以采集所述发动机转速信号；
所述电流传感器用于设置在ISG电机的绕组线路上，以采集所述ISG电机输出电流信号。
一些实施例中，
所述计算模块包括发动机控制单元和/或ISG电机控制单元；
所述发动机控制单元基于所述发动机转速信号和/或排气温度信号，对应计算所述发动机转速和/或排气温度；
所述ISG电机控制单元基于所述ISG电机输出电流信号，计算所述ISG电机扭矩。
一些实施例中，
所述转速传感器为霍尔式转速传感器，所述发动机转速信号为霍尔式转速传感器输出的脉冲信号，所述发动机控制单元基于脉冲信号确定单圈脉冲数P和脉冲周期T，并根据公式n＝60/PT计算发动机转速n。
一些实施例中，
所述排温传感器为电阻式排温传感器，所述排气温度信号为电压信号，所述发动机控制单元用于将电压信号转换为温度值，以计算排气温度。
一些实施例中，
所述ISG电机控制单元基于所述ISG电机输出电流信号确定电机输出电流I，并根据公式M＝KI，计算ISG电机扭矩M，其中K为ISG电机扭矩常数。
一些实施例中，
所述传感器单元用于采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号；
所述计算模块用于计算排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩；
所述整车控制器，其用于接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
一些实施例中，所述混合动力车型发动机燃烧状态判定系统还包括整车CAN网络模块，所述计算模块通过所述整车CAN网络模块将计算的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩输出至所述整车控制器。
本发明第二方面在于提供一种混合动力车型发动机燃烧状态判定方法，其可保证发动机燃烧状态的准确性，避免造成整车电量的快速消耗。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种利用上述混合动力车型发动机燃烧状态判定系统进行判定的方法，该方法包括以下步骤：
传感器单元采集燃烧状态判定信号，所述燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种；
计算模块根据采集的燃烧状态判定信号计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种；
整车控制器接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
一些实施例中，该方法包括以下步骤：
传感器单元采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号；
计算模块根据采集的排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号计算排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩；
整车控制器接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，由于综合考虑了排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中至少两者的实际情况，即考虑了发动机是否正常起动的多个衡量因素，和现有技术中仅判断发动机飞轮转速的方式相比，大大降低了误判的可能性，从而保证了发动机燃烧状态的准确性，避免造成整车电量的快速消耗。
附图说明
图1为本发明实施例中混合动力车型发动机燃烧状态判定系统的结构框图；
图2为现有技术中发动机未真实燃烧时，整车的扭矩和电量示意图；
图3为本发明实施例中发动机未真实燃烧时，整车的扭矩和电量示意图；
图4为本发明实施例中混合动力车型发动机燃烧状态判定方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其包括传感器单元、计算模块和整车控制器。
其中，传感器单元，其用于采集燃烧状态判定信号，燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种。
具体而言，本实施例中的传感器单元包括排温传感器、转速传感器和电流传感器中的至少两种。排温传感器用于设置在发动机的排气管上，以采集排气温度信号；转速传感器用于设置在发动机的凸轮轴上，以采集发动机转速信号；电流传感器用于设置在电机的绕组线路上，以采集ISG电机输出电流信号，其中排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号是原始信号，用来供计算模块进行计算以得到排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩。
计算模块与传感器单元相连，用于接收采集的燃烧状态判定信号并计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种。
具体而言，本实施例中的计算模块包括发送机控制单元和/或电机控制单元。发送机控制单元基于发动机转速信号和/或排气温度信号，对应计算发动机转速和/或排气温度。电机控制单元基于ISG电机输出电流信号，计算ISG电机扭矩。
整车控制器(Vehicle control unit，VCU)与计算模块相连，用于接收排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
在本实施例中，通常来说只要采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中任意的两种，在满足阈值条件后，即可判定发动机起动成功，其中以采集发动机转速信号和ISG电机输出电流信号这一种组合的效果最佳。
作为一种较好地实施方式，可以采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号这三种信号来进行判定。
此时，传感器单元将用于采集排气温度、发动机转速和ISG电机输出电流信号。计算模块将用于计算排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩。整车控制器将用于接收排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，并与各自对应的预设阈值比较，根据计算结果确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
可以理解的是，若上述三种信号均采集，可以更好地保证判定结果的准确性。
作为一种较好地实施方式，本实施例中的转速传感器为霍尔式转速传感器，霍尔式转速传感器输出的脉冲信号即为发动机转速信号。发送机控制单元为发动机管理系统(Engine Management System，EMS)，发送机控制单元可识别出脉冲信号的单圈脉冲数P和脉冲周期T，根据公式n＝60/PT即可计算出发动机转速n。
进一步地，本实施例中的排温传感器为电阻式排温传感器，排气温度信号为电压信号，对于电阻式排温传感器，EMS可根据传感器电气特性将原始电压转换为温度值，以计算排气温度。
进一步地，电机控制单元为ISG(Integrated Starter Generator，集成起动/发电一体化电机)电机控制单元，ISG电机控制单元读取ISG电机绕组电流以确定电机输出电流I，并根据公式M＝KI，计算ISG电机扭矩M，其中K为ISG电机扭矩常数。
作为一个优选地实施方式，混合动力车型发动机燃烧状态判定系统还包括整车CAN网络模块，计算模块通过CAN收发模块和整车CAN网络模块将计算结果输出至整车控制器。在本实施例中，整车CAN网络模块负责发动机控制单元、电机控制单元和整车控制器之间的信号通讯，整车控制器从CAN网络上读取发动机转速n、排气温度和ISG电机扭矩M，以对三个信号进行阈值判断。
具体而言，若排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号这三种信号均采集，则当ISG电机扭矩M小于M0 Nm(具体数值可根据发动机类型进行标定)且飞轮转速大于650r/min(具体数值可根据发动机类型进行标定)且发动机排气温度大于120℃(具体数值可根据发动机类型进行标定)时，整车控制器输出发动机燃烧状态为“起动成功”；只要有任一条件未满足，则整车控制器输出发动机燃烧状态为“起动未成功”；然后整车控制器将发动机燃烧状态发送至整车CAN网络上，以便其他控制单元使用此信号。
参加图2所示，图中左边的纵坐标为转速(r/min)，右边的纵坐标为扭矩(Nm)，横坐标为时间(min)。其中，①为发动机转速曲线；②为VCU需求扭矩(驱动电机端)曲线；③为VCU需求扭矩(发动机端)曲线；④为驱动电机输出扭矩曲线(图中重叠部分深色波浪线为④，浅色直线段为②)；⑤为发动机燃烧状态曲线；⑥为发动机输出扭矩(测功机)曲线；⑦为电池电量曲线；⑧为ISG电机扭矩。在发动机转速1500r/min工况下，虽然此时发动机转速大于650r/min，但其实发动机并未成功起动，因为当发动机未成功起动时，发动机无法真实做功，而原判定逻辑下判断发动机已处于起动成功的状态，故发动机输出扭矩(测功机)无法响应VCU需求扭矩(发动机端)，ISG电机一直拖动发动机转动(图2中ISG电机扭矩维持在60Nm)，整车电池电量也将迅速消耗。
相同工况下，使用本发明的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，由于综合考虑了排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，故整车控制器可准确判断发动机的燃烧状态。如图3所示，其中，①为发动机转速曲线；②为VCU需求扭矩(驱动电机端)曲线；③为VCU需求扭矩(发动机端)曲线；④为驱动电机输出扭矩曲线(图中重叠部分深色波浪线为④，浅色直线段为②)；⑤为发动机燃烧状态曲线；⑥为发动机输出扭矩(测功机)曲线(图中重叠部分深色波浪线为⑥，深色直线段为③)；⑦为电池电量曲线；⑧为ISG电机扭矩。只要判断发动机起动成功，整车控制器对整车扭矩的控制就不会出现异常，ISG电机将退出拖动模式(图3中在发动机真实起动后ISG电机扭矩维持在0Nm左右)，整车电池电量也将维持平衡。
综上，本发明中的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，由于综合考虑了排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中至少两者的实际情况，即考虑了发动机是否正常起动的多个衡量因素，和现有技术中仅判断发动机飞轮转速的方式相比，大大降低了误判的可能性，从而保证了发动机燃烧状态的准确性，避免造成整车电量的快速消耗。
参见图4所示，本发明实施例还提供利用上述混合动力车型发动机燃烧状态判定系统进行判定的方法，该方法包括以下步骤：
传感器单元采集燃烧状态判定信号，燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种；
计算模块根据采集的燃烧状态判定信号计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种；
整车控制器接收排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
作为一个较好地实施方式，为了能够更加准确地判断发动机是否起动成功，本实施例中将会采集排气温度、发动机转速和ISG电机输出电流信号这三种信号作为判断的依据。
具体而言，包括以下步骤：
传感器单元采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号；
计算模块根据采集的排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号计算排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩；
整车控制器接收排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于，包括：
传感器单元，其用于采集燃烧状态判定信号，所述燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种；
计算模块，其与所述传感器单元相连，用于接收采集的燃烧状态判定信号并计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种；同时，
整车控制器，其与所述计算模块相连，用于接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
2.如权利要求1所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：
所述传感器单元包括排温传感器、转速传感器和电流传感器中的至少两种；
所述排温传感器用于设置在发动机的排气管上，以采集所述排气温度信号；
所述转速传感器用于设置在发动机的凸轮轴上，以采集所述发动机转速信号；
所述电流传感器用于设置在ISG电机的绕组线路上，以采集所述ISG电机输出电流信号。
3.如权利要求2所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：
所述计算模块包括发动机控制单元和/或ISG电机控制单元；
所述发动机控制单元基于所述发动机转速信号和/或排气温度信号，对应计算所述发动机转速和/或排气温度；
所述ISG电机控制单元基于所述ISG电机输出电流信号，计算所述ISG电机扭矩。
4.如权利要求3所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：
所述转速传感器为霍尔式转速传感器，所述发动机转速信号为霍尔式转速传感器输出的脉冲信号，所述发动机控制单元基于脉冲信号确定单圈脉冲数P和脉冲周期T，并根据公式n＝60/PT计算发动机转速n。
5.如权利要求3所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：
所述排温传感器为电阻式排温传感器，所述排气温度信号为电压信号，所述发动机控制单元用于将电压信号转换为温度值，以计算排气温度。
6.如权利要求3所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：
所述ISG电机控制单元基于所述ISG电机输出电流信号确定电机输出电流I，并根据公式M＝KI，计算ISG电机扭矩M，其中K为ISG电机扭矩常数。
7.如权利要求3所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：
所述传感器单元用于采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号；
所述计算模块用于计算排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩；
所述整车控制器，其用于接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
8.如权利要求7所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统，其特征在于：所述混合动力车型发动机燃烧状态判定系统还包括整车CAN网络模块，所述计算模块通过所述整车CAN网络模块将计算的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩输出至所述整车控制器。
9.一种利用权利要求1所述的混合动力车型发动机燃烧状态判定系统进行判定的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
传感器单元采集燃烧状态判定信号，所述燃烧状态判定信号包括排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号中的至少两种；
计算模块根据采集的燃烧状态判定信号计算对应的排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种；
整车控制器接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩中的至少两种，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
传感器单元采集排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号；
计算模块根据采集的排气温度信号、发动机转速信号和ISG电机输出电流信号计算排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩；
整车控制器接收所述排气温度、发动机转速和ISG电机扭矩，并与各自对应的预设阈值比较，确定是否均满足预设阈值条件，以判定发动机是否起动成功。
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