CN112519762A - 车辆发动机停机控制方法、电机控制器及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆发动机停机控制方法、电机控制器及可读存储介质，所述方法包括：所述电机控制器判断是否接收到停缸指令，以及判断所述发电机的转速是否小于或等于第一预设转速；所述电机控制器在接收到所述停缸指令且所述发电机的转速小于或等于第一预设转速时，获取发动机的状态信息，并根据所述发动机的状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置；所述电机控制器控制所述发电机运行，通过位置闭环控制将所述缸内活塞的实时位置调整至目标位置。本发明实施例通过直接将发动机的活塞位置为控制对象，从而大大提高了发动机停机位置控制精度。

Description

车辆发动机停机控制方法、电机控制器及可读存储介质
技术领域
本发明涉及混合动力车辆控制领域，更具体地说，涉及一种车辆发动机停机控制方法、电机控制器及可读存储介质。
背景技术
在混合动力车辆中，为提升动力性能、保证节油效果，车辆中有多个动力源，其中ICE(Internal Combustion Engine,内燃机，以下简称发动机)与GM(Generator Motor,发电机)通过非同轴连接。
为了使发动机的启动时间更短、噪音更低、成功率更高，常利用发电机在发动机前一次停机时，对其缸内的活塞的停机位置，进行控制。目前，发动机缸内的活塞停机位置一般采用以下两种方式：
(1)参考公开号为CN104149778A、名称为“基于ISG系统的汽车发动机停机位置控制方法”的中国专利申请，其揭露了以下方案：当进入活塞停机位置控制后，判断发动机转速是否低于角度控制最大转速，即当前发动机转速是否低于最小点火转速；若是，则进入角度控制环节，通过角度位置闭环使得发动机最终停在目标位置；若否，则通过控制发电机输出最大制动转矩，使得发动机低于角度控制最大转速，再进入角度位置控制环节。
(2)参考公开号为CN104029671A、名称为“汽车发动机停机位置控制方法”的中国专利申请，其揭露了以下方案：在发动机停止运行，即转速为零后，通过控制发电机，采用角度位置闭环最终实现发动机停在目标位置。
在上述方案(1)中，当判断出发动机转速高于角度控制最大转速时，需通过给定转矩指令使发电机输出最大制动转矩，使得发动机转速降低，以进入后续的角度位置控制环节；在方案(2)中，发动机停止喷油并自由停机，待其转速为零后，再进入角度位置控制环节。上述两个方案在进入角度位置控制环节前，发动机转速变化过程不可控，而转速不可控会给整车及机械结构带来震动损伤，给驾乘人员带来抖动、噪声增加等不良体验。
并且，在角度位置控制环节，上述方案(1)、(2)均根据发电机转速、角度和预存的发动机转矩表，通过角度位置闭环控制算法计算电机转矩而将发动机停止在目标位置。但对发电机转子与发动机非同轴连接系统，无法直接通过控制转子位置实现发动机位置控制。因此，对此类混合动力汽车，该角度位置控制算法并不适用。
此外，在现有技术中，通常以曲轴位置为控制对象。但采用曲轴位置作为控制对象时，需发动机的四缸完全对称平衡，从而一个周期中有四个最优位置，各相隔180°。而实际应用中，由于VVT(Variable Valve Timing，可变气门正时)技术应用及曲轴动平衡因素，无法做到四缸完全对称，最优位置可能并非是对称分布，因此以曲轴位置为控制对象仍存在缺陷。
发明内容
本发明实施例针对上述混合动力车辆在发动机的缸内活塞停机位置控制中，因转速不可控而导致整车及机械结构出现震动损伤，且现有方案不适用于非同轴连接系统，以及以曲轴位置为控制对象存在缺陷的问题，提供一种车辆发动机停机控制方法、电机控制器及可读存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种车辆发动机停机控制方法，所述车辆包括由电机控制器控制运行的发电机，所述方法包括：
所述电机控制器判断是否接收到停缸指令，以及判断所述发电机的转速是否小于或等于第一预设转速；
所述电机控制器在接收到所述停缸指令且所述发电机的转速小于或等于第一预设转速时，获取发动机的状态信息，并根据所述发动机的状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置；
所述电机控制器控制所述发电机运行，通过位置闭环控制将所述缸内活塞的实时位置调整至目标位置。
优选地，所述方法还包括：所述电机控制器在接收到停缸指令且所述发电机的转速大于所述第一预设转速并小于或等于第二预设转速时，所述电机控制器通过速度闭环控制所述发电机的转速降低到小于或等于所述第一预设转速。
优选地，所述发动机状态信息包括所述发动机的进气凸轮轴位置信息，所述根据发动机状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置，包括：
采集安装于所述发动机的进气凸轮轴上的第一传感器的输出信号，并根据所述第一传感器的输出信号生成进气凸轮轴位置信息。
优选地，所述发动机状态信息包括所述发动机的排气凸轮轴位置信息，所述根据发动机状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置，包括：
采集安装于所述发动机的排气凸轮轴上的第二传感器的输出信号，并根据所述第二传感器的输出信号生成排气凸轮轴位置信息。
优选地，所述发动机状态信息包括所述发动机的曲轴位置信息，所述根据发动机状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置，包括：
采集安装于所述发动机的曲轴上的第三传感器的输出信号，并根据所述第三传感器的输出信号生成曲轴位置信息。
优选地，所述方法包括：所述电机控制器在接收到停缸指令且所述发电机的转速大于第二预设转速时，保持原运行方式不变，直到所述发电机的转速小于或等于第二预设转速。
优选地，所述电机控制器通过速度闭环控制所述发电机的转速降低到小于或等于所述第一预设转速，包括：所述电机控制器根据预设的速度曲线，通过速度闭环方式控制所述发电机的转速降低到小于或等于所述第一预设转速。
优选地，所述预设的速度曲线根据所述第一预设转速、所述第二预设转速、减速时间生成。
本发明实施例还提供一种电机控制器，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的车辆发动机停机控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上任一项所述的车辆发动机停机控制方法的步骤。
本发明实施例的车辆发动机停机控制方法、电机控制器及可读存储介质，通过直接将发动机的活塞位置为控制对象，改善了通过发电机的转子角度间接控制停机位置造成的位置偏差，从而提高了发动机停机位置控制精度。并且，以活塞位置为直接控制对象，有助于解决曲轴不平衡所带来的停机位置偏差，进一步提升控制精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的车辆发动机停机控制方法的流程示意图；
图2是本发明另一实施例提供的车辆发动机停机控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的车辆发动机停机控制方法中，发电机转速变化的示意图；
图4是本发明实施例提供的电机控制器的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明实施例提供的车辆停机控制方法的示意图，该方法可应用于混合动力车辆控制，特别地，该混合动力车辆中发电机与发动机非同轴连接，其中发电机由电机控制器控制运行，且电机控制器与整车控制单元(Vehicle control unit,VCU)连接，并根据整车控制单元的指令控制发电机运行。在实际应用中，上述混合动力车辆的动力系统还可包括牵引电机等。具体地，本实施例的方法可由电机控制器执行，且该方法包括以下步骤：
步骤S11：在车辆运行过程中，电机控制器根据来自整车控制单元的指令控制发电机运行，例如加速、减速等。同时，该车辆的发动机也根据来自整车控制单元的指令运行。
步骤S12：电机控制器判断是否接收到来自整车控制单元的停缸指令，且电机控制器在确认接收到来自整车控制单元的停缸指令时执行步骤S13，否则继续执行步骤S11。
步骤S13：电机控制器判断发电机的转速是否小于或等于第一预设转速，且电机控制器在确认发电机的转速小于或等于第一预设转速时，执行步骤S14，否则返回步骤S11。其中，发电机的转速可通过采集发电机转轴的编码器、或发电机的速度环输出值等确定，第一预设转速则可根据整车状况等设置，例如根据经验值或试验值设置。
在实际应用中，该步骤还可通过采集发动机的转速，并根据发动机的转速生成发电机的转速。从而即使在发电机的转轴没有编码器或编码器失效时，仍然能实现发动机停机控制。
步骤S14：电机控制器获取发动机的状态信息，并根据发动机状态信息计算发动机的缸内活塞的实时位置。上述发动机状态是指发动机的硬件状态，并通过发动机的硬件状态的参数获取活塞的实时位置。
在本发明的一个实施例中，上述发动机状态包括发动机的进气凸轮轴位置信息，相应地，步骤S14通过采集安装于发动机的进气凸轮轴上的第一传感器的输出信号，并根据第一传感器的输出信号生成进气凸轮轴位置信息。
发动机状态信息还可包括发动机的排气凸轮轴位置信息，此时，步骤S14通过采集安装于发动机的排气凸轮轴上的第二传感器的输出信号，并根据第二传感器的输出信号生成排气凸轮轴位置信息。此外，发动机状态信息还可包括所述发动机的曲轴位置信息，此时，步骤S14通过采集安装于发动机的曲轴上的第三传感器的输出信号，并根据第三传感器的输出信号生成曲轴位置信息。
为提高活塞位置的准确性，可同时采集第一传感器、第二传感器以及第三传感器的信号，从而同时获得进气凸轮轴位置信息、排气凸轮轴位置信息以及曲轴位置信息，并根据进气凸轮轴位置信息、排气凸轮轴位置信息以及曲轴位置信息计算发动机的缸内活塞的实时位置。根据进气凸轮轴位置信息、排气凸轮轴位置信息以及曲轴位置信息计算发动机的缸内活塞的实时位置是本领域的通用技术，在此不再赘述。
当然，在上述步骤S14中，也可采用任意计算发动机的缸内活塞的实时位置的方案，并根据该方案采集发动机对应的硬件状态。
步骤S15：电机控制器控制发电机运行，通过位置闭环控制将缸内活塞的实时位置调整至目标位置。即电机控制器根据缸内活塞的目标位置和步骤S14获得的实时位置，采用位置闭环控制方式控制发电机运行，直到发动机停机，并使得发动机的活塞停机在目标位置。具体地，在位置闭环控制中，电机控制器以目标位置为指令位置，以步骤S14获得的实时位置为反馈位置，生成活塞位置控制量，从而使得活塞停机在目标位置。
在该步骤中，缸内活塞的目标位置为使发动机启动时间相对较短、启动噪音相对较低、启动成功率相对较高的位置，具体可根据发动机的规格参数、工作参数、负载参数等设置，或者根据试验结果进行设置。
上述车辆发动机停机控制方法，根据发动机的硬件状态解算出缸内活塞的实时位置，并利用位置闭环控制的高精度、高实时性特点，将气缸活塞停到目标位置，由于直接以活塞位置为控制对象，解决了非同轴连接系统中，间接控制电机转子角度无法精准控制停机位置的问题。此外，以活塞位置为直接控制对象，有助于解决曲轴不平衡所带来的停机位置偏差，进一步提升控制精度。同时，通过硬件采集进气凸轮、排气凸轮及曲轴位置信号解算出缸内活塞实时位置，利用位置闭环控制的高精度、高实时性特点，将气缸活塞停到最优位置，大大提高了控制精度。
如图2所示，是本发明另一实施例提供的车辆停机控制方法的示意图，该方法同样可应用于混合动力车辆控制。具体地，本实施例的方法可由电机控制器执行，且该方法包括以下步骤：
步骤S21：在车辆运行过程中，电机控制器根据来自整车控制单元的指令控制发电机运行，例如加速、减速等。同时，该车辆的发动机也根据来自整车控制单元的指令运行。
步骤S22：电机控制器判断是否接收到来自整车控制单元的停缸指令，且电机控制器在确认接收到来自整车控制单元的停缸指令时执行步骤S23，否则继续执行步骤S21。
步骤S23：电机控制器判断发电机的转速是否小于或等于第二预设转速，且电机控制器在确认发电机的转速小于或等于第二预设转速时执行步骤S24，否则返回步骤S21。其中，发电机的转速可通过采集发电机转轴的编码器、或发电机的速度环输出值等确定，第二预设转速则可根据整车状况等设置，例如根据经验值或试验值设置。
结合图3所示，上述步骤S21-S23对应于图3中的A点左侧的部分，即等待发电机的转速降至转速N0(即第二预设转速)的等待阶段。
步骤S24：电机控制器通过速度闭环控制发电机降低转速。
在该步骤中，电机控制器可通过控制发电机以预设的速度曲线减速，从而使发电机的转速降低。由于发电机通过速度控制闭环可实现极高的速度跟随，因此速度调整的轨迹也可设置。在具体实现时，预设的速度曲线可以是直线，例如从A点倾斜下降至B点的直线。当然，也可根据第一预设转速、第二预设转速、减速时间，并结合整车情况，比如抖动、调速快慢等因素设置调整速度曲线(即预设的速度曲线)。
步骤S25：电机控制器判断发电机的转速是否小于或等于第一预设转速，且电机控制器在确认发电机的转速小于或等于第一预设转速时执行步骤S26，否则返回步骤S24。其中，发电机的转速可通过采集发电机转轴的编码器、或发电机的速度环输出值等确定。
结合图3所示，上述步骤S24-S25对应于图3中发电机的转速从A点(对应转速N0)调整变化至B点(对应转速Naim)的转速控制阶段。该阶段的终点B处对应转速Naim(即第一预设转速)、转速控制持续时间Taim0均可提前设定，例如根据经验值或试验值设置。
当然，在实际应用中，由于A点(对应转速N0)为整车控制单元能够实时获取得到，因此，可以由整车控制单元提供相应的信号至电机控制器；另外，整车控制单元还可以提供其他整车状况至电机控制器，例如当前的车速、刹车踏板行程等，电机控制器可以根据以下信息实时生成预设的速度曲线，这部分信息至少包括A点(对应转速N0)信息、转速控制持续时间Taim0，以及电机控制器根据整车控制单元提供的信息标定的B点处对应转速Naim(即第一预设转速)信息。
步骤S26：电机控制器获取发动机的状态信息，并根据发动机状态信息计算发动机的缸内活塞的实时位置。上述发动机状态是指发动机的硬件状态，并通过发动机的硬件状态的参数获取活塞的实时位置。该步骤与图1所示实施例的步骤S14类似，在此不再赘述。
步骤S27：电机控制器控制发电机运行，通过位置闭环控制将缸内活塞的实时位置调整至目标位置。即电机控制器根据缸内活塞的目标位置和步骤S26获得的实时位置，采用位置闭环控制方式控制发电机运行，直到发动机停机，使得发动机的活塞停机在目标位置。
上述步骤S26和步骤S27为位置控制阶段，结合图3所示，其通过控制发电机从B点至C点，在C点处发动机停机，转速为零。上述步骤S26和S27可同时执行，即步骤S27通过步骤S26获得的活塞实时位置，并结合目标位置Paim，利用发电机的高精度控制特点，采用位置闭环控制算法，使得发动机最终停到最优位置，即活塞停机在目标位置Paim。该阶段中活塞的目标位置Paim、控制持续时间Taim1均可提前设定。
上述车辆发动机停机控制方法，在接收到整车控制单元发送的停缸指令后，由电机控制器控制发电机按照一定的转速变化曲线将发动机转速调节至一定值；随后进入发动机位置闭环控制环节，依据硬件电路采集的进气或排气凸轮及曲轴信号解算出缸内活塞位置，结合目标活塞位置，通过位置闭环控制算法将发动机停止在目标位置。
与现有方法相比，解决了发动机调速过程的不可控性，避免了给整车带来抖动问题。且发动机转速可根据标定曲线进行跟随，为整车发动机控制提供了一定的自由度。
本发明实施例还提供一种电机控制器，该电机控制器可位于混合动力车辆，并控制混合动力车辆中发电机的运行。本实施例的电机控制器4包括存储器41和处理器42，其中存储器41中存储有可在处理器42中执行的计算机程序，且处理器42执行所述计算机程序时实现如图1-3实施例所述的车辆发动机停机控制方法的步骤。
本实施例中的电机控制器与上述图1-3对应实施例中的车辆发动机停机控制方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的车辆发动机停机控制方法。
本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1-3对应实施例中的车辆发动机停机控制方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的车辆发动机停机控制方法、电机控制器及设备，可以通过其它的方式实现。
本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种车辆发动机停机控制方法，所述车辆包括由电机控制器控制运行的发电机，其特征在于，所述方法包括：
所述电机控制器判断是否接收到停缸指令，以及判断所述发电机的转速是否小于或等于第一预设转速；
所述电机控制器在接收到所述停缸指令且所述发电机的转速小于或等于第一预设转速时，获取发动机的状态信息，并根据所述发动机的状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置；
所述电机控制器控制所述发电机运行，通过位置闭环控制将所述缸内活塞的实时位置调整至目标位置。
2.根据权利要求1所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述方法还包括：所述电机控制器在接收到停缸指令且所述发电机的转速大于所述第一预设转速并小于或等于第二预设转速时，所述电机控制器通过速度闭环控制所述发电机的转速降低到小于或等于所述第一预设转速。
3.根据权利要求1或2所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述发动机状态信息包括所述发动机的进气凸轮轴位置信息，所述根据发动机状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置，包括：
采集安装于所述发动机的进气凸轮轴上的第一传感器的输出信号，并根据所述第一传感器的输出信号生成进气凸轮轴位置信息。
4.根据权利要求1或2所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述发动机状态信息包括所述发动机的排气凸轮轴位置信息，所述根据发动机状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置，包括：
采集安装于所述发动机的排气凸轮轴上的第二传感器的输出信号，并根据所述第二传感器的输出信号生成排气凸轮轴位置信息。
5.根据权利要求1或2所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述发动机状态信息包括所述发动机的曲轴位置信息，所述根据发动机状态信息计算所述发动机的缸内活塞的实时位置，包括：
采集安装于所述发动机的曲轴上的第三传感器的输出信号，并根据所述第三传感器的输出信号生成曲轴位置信息。
6.根据权利要求2所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述方法包括：所述电机控制器在接收到停缸指令且所述发电机的转速大于第二预设转速时，保持原运行方式不变，直到所述发电机的转速小于或等于第二预设转速。
7.根据权利要求2所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述电机控制器通过速度闭环控制所述发电机的转速降低到小于或等于所述第一预设转速，包括：所述电机控制器根据预设的速度曲线，通过速度闭环方式控制所述发电机的转速降低到小于或等于所述第一预设转速。
8.根据权利要求7所述的车辆发动机停机控制方法，其特征在于，所述预设的速度曲线根据所述第一预设转速、第二预设转速、减速时间生成。
9.一种电机控制器，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的车辆发动机停机控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至8任一项所述的车辆发动机停机控制方法的步骤。
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