CN113276824A - 用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质，发动机起动方法包括：根据车辆的实际运行参数信息，计算发动机的进气歧管目标压力、目标拖动转速、计算发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和电机的目标拖动扭矩；控制节气门开度，驱动发动机的进气歧管压力达到进气歧管目标压力；并根据目标拖动扭矩，电机驱动所述发动机的气路扭矩、火路扭矩和转速分别满足气路目标扭矩、火路目标扭矩和目标拖动转速后；控制发动机喷油点火，起动发动机。本发明在发动机起动过程中采用扭矩闭环、分缸回油等方式对喷油和点火控制，无需数据标定控制简单，而且通过回油控制实现了能量回收，提高了整车效率；无需增加任何硬件成本低。
Description
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域，尤其是涉及一种用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质。
背景技术
随着人们环保意识的不断提高和汽车技术的快速发展，混合动力车辆由于采用发动机和电机作为混合动力源，因此它既有燃料发动机动力性好、反应快和工作时间长的优点，又兼具电机无污染和低噪声的长处，得到了最为深入和广泛的发展。
混合动力车辆的驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。比如低车速时可通过大电机驱动车辆实现纯电行驶，高车速时切换至混动模式，先通过大电机行进间起动发动机，起动完成后电机和发动机共同驱动车辆。然而，由于有两套动力系统，再加上各自对应的管理控制系统，导致其结构复杂，发动机的起动过程控制不仅是混合动力汽车控制的关键技术点更是技术难点。这是因为既要保证发动机成功起动，又要兼顾起动过程的舒适性，尤其是降低NVH(Noise Vibration Harshness)等。现有技术中，对于混合动力汽车发动机的起动过程发动机管理系统EMS(Engine Management System)软件在油气火控制方面，主要有以下两种发动机起动方法：
其中一种是起动过程中基于标定参数(如基于发动机水温查表等方式)开环控制目标进气量、喷油量和点火角；在起动起始时刻整车控制器VCU(Vehicle Control Unit)发出允许喷油指令；待发动机转速传感器、相位传感器转速同步后，发动机控制单元ECU(Engine Control Unit)使能喷油、点火，发动机各缸依次顺序燃烧，待转速上冲到600～800rpm左右且喷油器喷油计数器大于一定阈值后，ECU判断发动机起动成功，完成起动过程。
另外一种是起动过程中基于标定参数(如基于发动机水温查表等方式)开环控制目标进气量、喷油量和点火角；发动机转速传感器、相位传感器转速同步后，；待VCU发出允许喷油指令后(此时，发动机转速一般在发动机怠速点附近)；ECU使能喷油、点火，发动机各缸依次顺序燃烧，待转速上冲到600～800rpm左右且喷油器喷油计数器大于一定阈值后，ECU判断起动成功，完成起动过程。
比较以上两种发动机起动过程的控制方案，能够发现第二种发动机起动方法相比第一种发动机起动方法的VCU允许喷油使能时刻不同，喷油加浓量上、气路控制等有所不同。但是，分析可知，这两种起动方法却都存在如下缺陷：
1.这两种方式由于目标进气量和点火角是基于环境参数标定获得，存在标定工作量大的问题。
2.效果上往往起动后转速相比怠速转速超调较大。
3.排放和NVH方面也要经过大量的标定优化才能满足要求。
因此，如何提供一种用于混合动力车辆的发动机起动方法，以克服现有技术中混合动力汽车发动机起动时存在的上述缺陷，日益成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中混合动力汽车发动机起动存在的上述缺陷，提供一种用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质，该方法通过起动过程中采用扭矩闭环、分缸回油等方式实现起动过程对喷油和点火的控制，在数据标定工作量、排放及NVH方面均有所改善，成本低且可实现性好，可以较好的优化微混/强混系统发动机起动过程控制。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于混合动力车辆的发动机起动方法，所述混合动力车辆包括发动机和至少一个电机，包括：
S1：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到所述发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速；
S2：利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩；
S3：控制节气门开度，驱动所述发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；并根据所述目标拖动扭矩，所述电机驱动所述发动机的气路扭矩、火路扭矩和转速分别满足所述气路目标扭矩、所述火路目标扭矩和所述目标拖动转速；
S4：控制所述发动机喷油点火，起动所述发动机。
可选地，在步骤S1之前，还包括：
判断起动需求类型是否为预设起动类型，若是，则执行步骤S1；若否，则采用发动机的传统起动方法。
可选地，所述预设起动类型包括：舒适起动类型和发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动；
所述舒适起动类型包括：系统零部件触发引起的起动或轻踩油门触发的起动。
可选地，步骤S1中，所述实际运行参数信息包括：所述发动机的当前水温、油轨压力、电池电量和当前车速；
所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到目标拖动转速的方法，包括：
若所述起动需求类型为舒适性起动类型，则根据所述当前水温、所述油轨压力和所述电池电量，检索第一预设关系表得出所述目标拖动转速；若所述起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，则根据所述当前车速计算得到传动链同步目标转速，并将所述传动链同步目标转速作为所述目标拖动转速。
可选地，步骤S1中，所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息中，所述实际运行参数信息包括所述发动机的转速超调量和NVH性能指标；
所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息中，计算所述发动机的进气歧管目标压力的方法，包括：
根据所述发动机的转速超调量和所述NVH性能指标，检索第二预设关系表得到所述进气岐管目标压力。
可选地，步骤S2中，所述利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和目标拖动扭矩的方法，包括：
根据所述进气岐管目标压力和进气歧管实际压力的差值，利用PID调节控制，计算得到所述气路目标扭矩；
和/或
在喷油使能之前，将所述发动机的阻力矩作为所述火路目标扭矩；
和/或
根据所述目标拖动转速和所述发动机的实际转速的差值，利用PID调节控制，计算得到所述目标拖动扭矩。
可选地，步骤S4中，所述控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括：
若所述起动需求类型为舒适起动类型，则采用第一控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机；若所述起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，则采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机。
可选地，所述采用第一控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括以下步骤：
整车控制器控制发动机喷油；
控制发动机转速和传动链同步，并计算所述发动机的火路第二需求扭矩、气路需求扭矩以及电机第一需求扭矩；
控制电机扭矩过渡至所述电机第一需求扭矩，并控制发动机火路扭矩过渡至所述火路第二需求扭矩、发动机气路扭矩过渡至所述气路需求扭矩，完成发动机起动。
可选地，所述整车控制器控制发动机喷油的方法，包括以下步骤：
使能发动机喷油；
根据恢复供油的火路第一需求扭矩，控制发动机火路扭矩过渡至气路基础扭矩；
控制单缸和/或多缸方式恢复喷油，直至所有气缸恢复喷油。
可选地，在所述根据恢复供油的火路第一需求扭矩，控制发动机火路扭矩逐步过渡至气路基础扭矩之前，还包括：根据断缸效率以及发动机的气缸数，计算所述火路第一需求扭矩。
可选地，所述计算所述火路第二需求扭矩、所述气路需求扭矩以及电机第一需求扭矩的方法，包括：
将当前进气量下的基础扭矩作为所述火路第二需求扭矩；
根据所述传动链给出的第一需求同步转速和发动机实际转速，检索第三预设关系表得到所述气路需求扭矩；
根据所述第一需求同步转速、所述发动机实际转速以及所述火路第二需求扭矩，计算得到所述电机第一需求扭矩。
可选地，采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括：
控制所述发动机处于断油状态，所述电机拖动所述发动机转速和传动链同步；
控制所述传动链和离合器结合，发动机保持overrun模式；
控制发动机扭矩过渡至驾驶员需求扭矩；
控制发动机喷油，完成所述发动机起动。
可选地，所述控制所述发动机处于断油状态的方法，包括：
根据所述发动机进入断油状态的预设条件和传动链给出的第二需求同步转速，计算得到所述发动机的断油转速；其中，所述断油状态的预设条件包括：发动机转速＞所述断油转速且发动机火路扭矩＜发动机的非断油最小扭矩；
请求所述发动机进入overrun模式；
所述电机拖动所述发动机转速超过所述断油转速，并拖动所述发动机转速过渡至所述第二需求同步转速；
使能发动机喷油；
根据所述断油状态的预设条件，控制发动机进入overrun模式。
可选地，所述控制发动机喷油，完成发动机起动的方法，还包括：
若判定发动机转速小于预设回油转速，则通过分缸回油方式恢复供油，完成发动机起动。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于混合动力车辆的动力控制系统，所述发动机起动控制系统包括：整车控制器，被配置为：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速；还用于根据利用PID算法，计算得到发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和电机的目标拖动扭矩；
电机控制器：根据所述目标拖动扭矩，电机驱动发动机达到所述气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述目标拖动转速；
发动机控制器：被配置为控制节气门开度，驱动发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；
所述整车控制器还用控制发动机喷油点火，起动发动机。
为了实现上述目的，本发明还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上存储有计算机可执行的指令，当所述计算机可执行的指令被执行时实现上述任一项所述的用于混合动力车辆的发动机起动方法的步骤。
与现有技术相比，本发明提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质，具有如下有益效果：
本发明提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法，包括以下步骤：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到所述发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速；利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩；控制节气门开度，驱动所述发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；并根据所述目标拖动扭矩，所述电机驱动所述发动机的气路扭矩、火路扭矩和转速分别满足所述气路目标扭矩、所述火路目标扭矩和所述目标拖动转速；控制所述发动机喷油点火，起动所述发动机。如此配置，通过优化起动过程中发动机油、气、火的控制、电机的扭矩控制，从而实现起动过程对喷油和点火的控制。如此配置，本发明提供的发动机起动方法可实现性好，不仅在数据标定工作量、排放及NVH方面均有所改善；能够实现平顺性起动，同时改善起动过程中排放性能，对于配备P0(1)电机的拓扑结构上踩刹车时，进一步实现发动机断油传动链结合情形下能量回收，提高了整车效率。
进一步地，本发明提出的发动机起动方法不涉及任何硬件更改，只需对变速箱、液力变阻器以及发动机进行软件变更即可实现，成本低且可实现性好。
更进一步地，本发明提出的发动机起动方法，能够适用于混合动力车辆的动力系统的多种拓扑结构，例如：P0、P1、P2、P3、P0+P3、P0+P4和P1+P4。适用性强，能够作为微混/强混系统节能减排的手段。
由于本发明提供的用于混合动力车辆的动力控制系统和存储介质，与本发明提供的发动机起动的方法属于同一发明构思，因此，至少具有相同的有益效果，在此不再一一赘述。
附图说明
图1为现有的混合动力车辆的系统结构图；
图2为现有的混合动力车辆的混合动力控制系统的结构示意图；
图3为现有的混合动力车辆的动力系统不同拓扑结构的示意图；
图4为本发明一实施例提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法流程示意图；
图5为本发明一实施例提供的应用于舒适性场景的发动机起动方法流程示意图；
图6为本发明一实施例提供的应用于发动机停机滑行过程中，踩刹车触发的起动的发动机起动方法流程示意图；
图7为本发明一实施例提供的发动机控制系统的结构示意图；
其中，附图标记说明如下：
100-发动机、200-离合器、300-变速箱、400-电机、700-差速器、800-车轮；
500-整车控制器、电机控制器-600，900-发动机控制器。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。以及，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，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讨论。
在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
为了便于理解和描述，在具体介绍本发明提出的用于混合动力车辆的发动机起动方法之前，先对混合动力车辆予以简要说明。参见图1，图1为其中一种混合动力车辆的系统结构图。从图1可以看出，混合动力车辆包括发动机、电机、变速箱、高压电池和混合动力控制系统，其中混合动力控制系统包括：整车控制器(Vehicle Control Unit,VCU)、发动机控制器(Engine Management System,EMS)、电机控制器(Power Electronic Unit,PEU)、变速箱控制器(Transmission Control Unit,TCU，传动链)和高压电池控制器(BatteryManagement System,BMS)。如图2所示，图2为现有的混合动力车辆的混合动力控制系统的结构示意图。VCU是混合动力控制系统的核心控制器，在该控制器内有一套预设的控制规则，该控制规则会结合相关传感器的输入信息，计算发动机和电机的扭矩和转速分配，并向相应控制器发出控制命令，然后由混合动力系统的其他控制器来分别控制各自对应的动力部件，实现驱动车辆运行的目的。进一步地，根据发动机和电机之间连接形式的不同，混合动力系统可以分为：串联式、并联式、混联式三大类，根据电机布置的位置不同又可以分为P0、P1、P2、P3、P4和PS等几种形式。参见图3，图3为现有的混合动力车辆的动力系统不同拓扑结构的示意图。从图3可以看出，P0结构为电机置于变速箱之前，皮带驱动BSG(Beltdriven Starter Generator，皮带轮)；P1结构为电机置于变速箱之前，安装在发动机曲轴上，在离合器之前；P2结构为电机置于变速线的输入端，在离合器之后；P3为电机置于变速箱的输出端，与发动机分享同一根轴，同源输出；P4结构为电机置于变速箱之后，与发动机的输出轴分离，一般是驱动无动力的轮子；PS结构一般采用单排或多排行星齿轮系统，并配有两个电机。
接下来对本发明提出的用于混合动力车辆的发动机起动方法予以详细说明。首先需要特别说明的是，正如本领域的技术人员所能够理解地，下述实施例为了便于描述和理解，虽然以P1+P3强混拓扑结构或以P0或者P1微混拓扑结构为例进行说明，但这并非本发明的限制，本发明提出的发动机起动方法适用于多种拓扑结构，包括但不限于如P0(P1)+P3、P0(P1)+P4、P0(P1)等的混合动力车辆。
本实施例提出了一种用于混合动力车辆的发动机起动方法。参见图3，所述混合动力车辆包括发动机和至少一个电机。参见图4，图4为本实施例提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法流程图。从图4可以看出，所述发动机起动方法，包括以下步骤：
S1：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到所述发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速。
S2：利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩。
S3：控制节气门开度，驱动所述发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；并根据所述目标拖动扭矩，所述电机驱动所述发动机的气路扭矩、火路扭矩和转速分别满足所述气路目标扭矩、所述火路目标扭矩和所述目标拖动转速。
S4：控制所述发动机喷油点火，起动所述发动机。
本发明提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法，通过优化起动过程中发动机油、气、火的控制、电机的扭矩控制，从而实现起动过程对喷油和点火的控制。如此配置，可实现性好，不仅在数据标定工作量、排放及NVH方面均有所改善；能够实现平顺性起动，同时改善起动过程中排放性能，对于配备P0(1)电机的拓扑结构上踩刹车时，进一步实现发动机断油传动链结合情形下能量回收，提高了整车效率。
进一步地，本发明提出的发动机起动方法不涉及任何硬件更改，只需对变速箱、液力变阻器以及发动机进行软件变更即可实现，成本低且可实现性好。
更进一步地，本发明提出的发动机起动方法，能够适用于混合动力车辆的多种拓扑结构的动力系统，例如：P0、P1、P2、P3、P0+P3、P0+P4和P1+P4。适用性强，能够作为微混/强混系统节能减排的手段。
优选地，在其中一种示例性实施方式中，在步骤S1之前，还包括：
判断起动需求类型是否为预设起动类型，若是，则执行步骤S1；若否，则采用发动机的传统起动方法。具体地，所述预设起动类型包括：舒适起动类型和发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动；所述舒适起动类型包括：系统零部件触发引起的起动(比如电池电量过低时)或轻踩油门触发的起动。不同的起动需求类型，在步骤S4中，所述控制所述发动机喷油点火，起动所述发动机的控制方法略有不同。
为了便于理解，以下分别以P1+P3强混拓扑结构为例，介绍起动需求类型为舒适起动类型时的控制过程，再以P0(P1)微混拓扑结构为例，介绍起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动的控制过程。如前所述，以下仅是示例性描述，而非本发明的限制。
一、舒适起动类型的控制过程，以P1+P3强混拓扑结构为例
参见图5，图5为本实施例提供的应用于舒适性场景的发动机起动方法流程示意图。优选地，以电机P1拖动发动机起动为例予以说明。在其中一种示例性实施方式中，步骤S1中，所述实际运行参数信息包括：所述发动机的当前水温、油轨压力、电池电量和当前车速。具体地，所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到目标拖动转速的方法，包括：若所述起动需求类型为舒适性起动类型，则整车控制器(VCU)根据所述当前水温、所述油轨压力和所述电池电量，检索第一预设关系表得出所述目标拖动转速ndes。所述第一预设关系表包括水温、油轨压力和电池电量与发动机的拖动转速之间的对应关系信息。可以理解地，本发明不限定所述第一预设关系表的获取手段，可以由产商提供、根据经验积累得到和/或根据算法实时获取。
优选地，步骤S1中，所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息中，所述实际运行参数信息包括所述发动机的转速超调量和NVH性能指标。具体地，所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息中，计算所述发动机的进气歧管目标压力的方法，包括：根据所述发动机的转速超调量和所述NVH性能指标，检索第二预设关系表得到所述进气岐管目标压力。所述第二预设关系表包括发动机的转速超调量和所述NVH性能指标与进气岐管压力之间的对应关系信息。较佳地，所述进气岐管目标压力的计算是根据不同歧管压力下喷油、点火时刻发动机的转速超调量、NVH等性能指标最优的压力值作为目标值。可以理解地，本发明不限定所述第二预设关系表的获取手段，可以由产商提供、根据经验积累得到和/或根据算法实时获取。
优选地，在其中一种示例性实施方式中，步骤S2中，所述利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和目标拖动扭矩的方法。示例性地说明如下：
较佳地，所述气路目标扭矩的计算方法包括：根据所述进气岐管目标压力和进气歧管实际压力的差值，利用PID调节控制，计算得到所述气路目标扭矩。具体地，在其中一种实施方式中，通过下式获得：
MLeadDesxkp2(xsdes-psact)+ki2∫(psdes-psact)dt
式中，MLeadDes为所述进气歧管目标扭矩，psdes为所述进气岐管目标压力，psact为所述进气歧管实际压力，kp2、ki2均为常数，由车辆实际工况参数确定。
所述火路目标扭矩的计算方法包括：在喷油使能之前，将所述发动机的阻力矩作为所述火路目标扭矩。
MSetDes＝-EngTrqLos
式中，MSetDes为所述火路目标扭矩，-EngTrqLos为所述发动机的阻力矩。
较佳地，根据所述目标拖动转速和所述发动机的实际转速的差值，利用PID调节控制，计算得到电机P1的所述目标拖动扭矩。
MEMDes＝kp1(ndes-nact)+ki1∫(ndes-nact)dt
式中，MEMDes为所述目标拖动扭矩，ndes为所述目标拖动转速，nact为所述发动机的实际转速，kp1、ki1均为常数，由车辆实际工况参数确定。
由此可见，本发明提供的发动机起动控制方法，在整个起动过程中，发动机扭矩控制采用扭矩闭环方式实现，不再基于标定参数开环控制进气量、喷油量和点火角，而是直接响应气路目标扭矩、火路目标扭矩方式实现。如此配置，本发明提供的发动机起动方法，通过扭矩闭环控制，从而具有以下优势：节气门、点火角的控制从起动开始时刻就完全基于扭矩需求控制，ECU可以准确响应VCU的扭矩需求，与常规的开环控制相比，在overshoot和动力性响应方面都具有明显的改善。
优选地，在其中一种示例性实施方式中，步骤S4中，所述控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括：采用第一控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机。具体地，请继续参见图5，所述采用第一控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括以下步骤：
S411：整车控制器控制发动机喷油。
即通过步骤S3之后，在发动机的转速被拖动到所述目标拖动转速以及所述进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力后，正常控制器允许发动机喷油。
优选地，在其中一种示例性实施方式中，所述整车控制器控制发动机喷油的方法，包括以下步骤：
S411-1：使能发动机喷油。
S411-2：根据恢复供油的火路第一需求扭矩，控制发动机火路扭矩过渡至气路基础扭矩。
较佳地，在所述根据恢复供油的火路第一需求扭矩，控制发动机火路扭矩逐步过渡至气路基础扭矩之前，还包括：根据断缸效率以及发动机的气缸数，计算所述火路第一需求扭矩。
具体地，VCU控制发动机火路扭矩从发动机最小扭矩逐渐ramp到气路基础扭矩。为保证喷油时NVH性能。以4缸机为例，可通过对单缸恢复供油、2缸恢复供油、3缸恢复供油或所有缸全部恢复供油的方式保障，恢复供油时的火路需求扭矩是根据断缸效率计算得到。以使用2缸恢复供油为例，通过下式获得所述第一需求扭矩：
MSetDes＝0.5×Mbase
式中，MSetDes为所述第一需求扭矩，Mbase为所述气缸基础扭矩，φRed为所述断缸效率。
S411-3：控制单缸和/或多缸方式恢复喷油，直至所有气缸恢复喷油。
S412：控制发动机转速和传动链同步，并计算所述发动机的火路第二需求扭矩、气路需求扭矩以及电机P1的电机第一需求扭矩。即在所述有气缸恢复喷油后，进入转速同步过程。
优选地，在其中一种示例性实施方式中，所述计算所述火路第二需求扭矩、所述气路需求扭矩以及电机P1的电机第一需求扭矩的方法，包括以下步骤：
S412-1：将当前进气量下发动机的基础扭矩作为分配基础分配给所述火路第二需求扭矩。比如，通过下式获得所述火路第二需求扭矩：
MSetDes＝Mbase
式中，MSetDes为所述火路第二需求扭矩，Mbase为所述发动机的基础扭矩。
S412-2：根据所述传动链给出的第一需求同步转速和发动机实际转速，检索第三预设关系表得到所述气路需求扭矩。其中，所述第三预设关系表包括传动链需求同步转速和发动机转速与气路扭矩之间的对应关系信息。在其中一种实施方式中，所述第三预设关系表为传动链需求同步转速和发动机转速的转速差与气路扭矩之间的对应关系。可以理解地，本发明不限定所述第三预设关系表的获取手段，可以由产商提供、根据经验积累得到和/或根据算法实时获取。比如，所述气路需求扭矩通过下式获得：
MLeadDes＝kp3(ntcudes-nact)
式中，MLeadDes为所述气路需求扭矩，ntcudes为所述第一需求同步转速，nact为所述发动机实际转速，kp3为一常数，由车辆实际工况参数确定。
S412-3：根据所述第一需求同步转速、所述发动机实际转速以及所述火路第二需求扭矩，计算得到电机P1的所述电机第一需求扭矩。
MEMDes＝kp3(ntcudes-nact)+ki3∫(ntcudes-nact)dt-Mbase
式中，MEMDes为电机P1的所述电机第一需求扭矩，ntcudes为所述第一需求同步转速，nact为所述发动机实际转速，Mbase为所述火路第二需求扭矩，kp3、ki3均为常数，由车辆实际工况参数确定。
S413：控制电机P1扭矩过渡(ramp)至所述电机第一需求扭矩，并控制发动机火路扭矩过渡至所述火路第二需求扭矩、发动机气路扭矩过渡至所述气路需求扭矩，完成发动机起动。即VCU控制发动机扭矩和电机P1扭矩ramp到各自的需求扭矩后，完成起动过程。待步骤S412中转速同步完成后，发动机气路和火路及电机P1的目标扭矩逐渐ramp到整车车辆层计算分配出的扭矩上，完成本次起动过程。
综上所述，舒适起动类型的发动机起动方法的核心思想在于尽可能优化起动过程的排放和NVH性能，为了实现该思想，该起动方法在喷油使能时刻的发动机转速相比于传动项目有所提高，如此配置，喷油加浓量上不需要过多加浓，减少了喷油湿壁风险，同时燃油喷射雾化质量改善，排放性能有所改善，进一步地，根据进气歧管压力降低到较小的预标定的目标压力上，开始采用分缸喷油策略恢复供油，保证了发动机燃烧瞬间的离合器端扭矩不会有过高的上冲，NVH有所改善。起动发动机采用电机P1，电机P3可以在起动过程中响应驾驶员扭矩需求，不受起动过程影响。
二、发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，以P0(P1)微混拓扑结构为例
这种起动方式主要是用在发动机停机滑行过程中，传动链脱开时，在驾驶员踩刹车后，触发的发动机起动。即：发动机处于停机，车辆滑行过程中，VCU判断驾驶员踩刹车动作，触发发动机起动过程控制。其核心思想在于实现P0(P1)电机对整车的制动能量回收，回收的电能可以用于后续加速工况的助力或对发动机的工况点的协调上，达到节能减排目的。
为了实现上述思想，发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，其控制过程参见图6，图6为本发明一实施例提供的应用于发动机停机滑行过程中，踩刹车触发的起动的发动机起动方法流程示意图，从图6可以看出，其控制流程如下：
采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括：
步骤S1中，所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到所述发动机的进气歧管目标压力以及步骤S2中，利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩的方法，与舒适起动类型的控制过程中，所述发动机的进气歧管目标压力、气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩的方法的计算方法相同，在此，不再赘述。
与舒适起动类型不同的是，当所述起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，则根据所述当前车速计算得到传动链同步目标转速，并将所述传动链同步目标转速作为所述目标拖动转速。
较佳地，在其中一种示例性实施方式中，步骤S4中，所述控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，具体包括：若所述起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，则采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机。
优选地，所述采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括以下步骤：
S421：控制所述发动机处于断油状态，所述电机拖动所述发动机转速和传动链同步。
较佳地，所述控制所述发动机处于断油状态的方法，包括：
S421-1：计算断油转速：根据所述发动机进入断油状态的预设条件和传动链给出的第二需求同步转速，计算得到所述发动机的断油转速；其中，所述断油状态的预设条件包括：发动机转速＞所述断油转速且发动机火路扭矩＜发动机的非断油最小扭矩。作为其中一种优选实施方式，计算该起动场景下的断油转速，VCU根据传动链的第二需求同步转速，协调计算得出保证：nred≤ntcudes，式中，nred为所述断油转速，ntcudes为所述第二需求同步转速。
S421-2：整车控制器请求所述发动机进入overrun模式。
所述电机拖动所述发动机转速超过所述断油转速，并拖动所述发动机转速过渡至所述第二需求同步转速。
S421-3：整车控制器使能发动机喷油。
S421-4：根据所述断油状态的预设条件，控制发动机进入overrun模式。
S422：控制所述传动链和离合器结合，发动机保持overrun模式。在步骤S421-2完成发动机转速和TCU第二需求同步转速同步后，TCU控制传动链离合器结合，发动机处于被整车传动链倒拖状态，继续保持在overrun模式。
S423：控制发动机扭矩过渡至驾驶员需求扭矩。
在传动链结合后，电机退出对发动机的转速控制，转为制动能量回收模式，发动机的需求扭矩则逐渐ramp到驾驶员需求扭矩上。
S424：控制发动机喷油，完成所述发动机起动。
优选地，在其中一种示例性实施方式中，所述控制发动机喷油，完成发动机起动的方法，还包括：
若判定发动机转速小于预设回油转速，则通过分缸回油方式恢复供油，完成发动机起动。可以理解地，在车辆制动过程中，车速不断降低，当发动机转速随之降低到回油转速时(发动机静态怠速点基础上有一定的offset余量)，通过分缸回油方式恢复供油，完成起动过程。
由此可见，本发明提供的发动机起动方法通过优化起动过程中发动机油、气、火的控制、电机的扭矩控制，可以实现平顺性起动，同时改善起动过程中排放性能，对于配备P0(1)电机的拓扑结构上踩刹车时，可实现发动机断油传动链结合情形下能量回收，能够提高整车效率。
本发明的再一实施例还提供了一种用于混合动力车辆的动力控制系统，参见图7，图7为本实施例提供的发动机控制系统及其与混合动力车辆的连接示意图。从图7可以看出，混合动力车辆包括发动机100、离合器200、变速箱300、电机400、差速器700以及车轮800。其中，电机400与发动机100之间通过传动机构(图中未示出)耦合，发动机100与电机400的转矩通过离合器200与变速箱300输出给动力输出轴(图中未示出)，动力输出轴连接差速器700，将扭矩传递给车轮800。
所述动力控制系统包括对应发动机100设置的发动机控制器900、对应电机设置的电机控制器600、对应变速箱300设置的变速箱控制器(图中未示出)、以及整车控制器500，所述发动机控制器900、所述变速箱控制器以及所述整车控制器500均通信连接。
其中，所述整车控制器500，被配置为根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到发动机100的进气歧管目标压力和目标拖动转速；还用于根据利用PID算法，计算得到发动机100的气路目标扭矩、火路目标扭矩和电机400的目标拖动扭矩。所述电机控制器600，被配置为根据所述目标拖动扭矩，电机400驱动发动机100达到所述气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述目标拖动转速；所述发动机控制器900被配置为控制节气门开度，驱动发动机100的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力。
所述整车控制器500还用于控制发动机100喷油点火，起动发动机100。
由于本发明提供的混合动力车辆的动力控制系统，与本发明提供的一种用于混合动力车辆的发动机起动方法属于同一发明构思，因此，至少具有相同的有益效果，在此，不再一一赘述。
应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的方法和装置，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
本发明的再一实施方式还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上存储有计算机可执行的指令，当所述计算机可执行的指令被执行时实现如上述任一实施方式所述的用于混合动力车辆的发动机起动方法的步骤。由于本发明提供的计算机可读存储介质，与上述各实施方式提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法属于同一发明构思，因此，至少具有与其相同的有益效果，在此，不再一一赘述。
本实施方式的可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机硬盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其组合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述，本发明提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质，具有如下有益效果：
本发明提供的用于混合动力车辆的发动机起动方法，包括以下步骤：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到所述发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速；利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩；控制节气门开度，驱动所述发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；并根据所述目标拖动扭矩，所述电机驱动所述发动机的气路扭矩、火路扭矩和转速分别满足所述气路目标扭矩、所述火路目标扭矩和所述目标拖动转速；控制所述发动机喷油点火，起动所述发动机。如此配置，通过优化起动过程中发动机油、气、火的控制、电机的扭矩控制，从而实现起动过程对喷油和点火的控制。如此配置，本发明提供的发动机起动方法可实现性好，不仅在数据标定工作量、排放及NVH方面均有所改善；能够实现平顺性起动，同时改善起动过程中排放性能，对于配备P0(1)电机的拓扑结构上踩刹车时，进一步实现发动机断油传动链结合情形下能量回收，提高了整车效率。
进一步地，本发明提出的发动机起动方法不涉及任何硬件更改，只需对变速箱、液力变阻器以及发动机进行软件变更即可实现，成本低且可实现性好。
更进一步地，本发明提出的发动机起动方法，能够适用于混合动力车辆的动力系统的多种拓扑结构，包括但不限于P0、P1、P2、P3、P0+P3、P0+P4和P1+P4。适用性强，能够作为微混/强混系统节能减排的手段。
由于本发明提供的用于混合动力车辆的动力控制系统和存储介质，与本发明提供的发动机起动的方法属于同一发明构思，因此，至少具有相同的有益效果，在此不再一一赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
综上，上述实施例对本发明提出的用于混合动力车辆的发动机起动方法、系统及存储介质的不同构型进行了详细说明，当然，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (16)
1.一种用于混合动力车辆的发动机起动方法，所述混合动力车辆包括发动机和至少一个电机，其特征在于，包括：
S1：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到所述发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速；
S2：利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述电机的目标拖动扭矩；
S3：控制节气门开度，驱动所述发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；并根据所述目标拖动扭矩，所述电机驱动所述发动机的气路扭矩、火路扭矩和转速分别满足所述气路目标扭矩、所述火路目标扭矩和所述目标拖动转速；
S4：控制所述发动机喷油点火，起动所述发动机。
2.根据权利要求1所述的发动机起动方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括：
判断起动需求类型是否为预设起动类型，若是，则执行步骤S1；若否，则采用发动机的传统起动方法。
3.根据权利要求2所述的发动机起动方法，其特征在于，所述预设起动类型包括：舒适起动类型和发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动；
所述舒适起动类型包括：系统零部件触发引起的起动或轻踩油门触发的起动。
4.根据权利要求3所述的发动机起动方法，其特征在于，步骤S1中，所述实际运行参数信息包括：所述发动机的当前水温、油轨压力、电池电量和当前车速；
所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到目标拖动转速的方法，包括：
若所述起动需求类型为舒适性起动类型，则根据所述当前水温、所述油轨压力和所述电池电量，检索第一预设关系表得出所述目标拖动转速；若所述起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，则根据所述当前车速计算得到传动链同步目标转速，并将所述传动链同步目标转速作为所述目标拖动转速。
5.根据权利要求3所述的发动机起动方法，其特征在于，步骤S1中，所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息中，所述实际运行参数信息包括所述发动机的转速超调量和NVH性能指标；
所述根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算所述发动机的进气歧管目标压力的方法，包括：
根据所述发动机的转速超调量和所述NVH性能指标，检索第二预设关系表得到所述进气岐管目标压力。
6.根据权利要求3所述的发动机起动方法，其特征在于，步骤S2中，所述利用PID算法，计算得到所述发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和目标拖动扭矩的方法，包括：
根据所述进气岐管目标压力和进气歧管实际压力的差值，利用PID调节控制，计算得到所述气路目标扭矩；
和/或
在喷油使能之前，将所述发动机的阻力矩作为所述火路目标扭矩；
和/或
根据所述目标拖动转速和所述发动机的实际转速的差值，利用PID调节控制，计算得到所述目标拖动扭矩。
7.根据权利要求3所述的发动机起动方法，其特征在于，步骤S4中，所述控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括：
若所述起动需求类型为舒适起动类型，则采用第一控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机；若所述起动需求类型为发动机停机滑行过程中踩刹车触发的起动，则采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机。
8.根据权利要求7所述的发动机起动方法，其特征在于，所述采用第一控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括以下步骤：
整车控制器控制发动机喷油；
控制发动机转速和传动链同步，并计算所述发动机的火路第二需求扭矩、气路需求扭矩以及电机第一需求扭矩；
控制电机扭矩过渡至所述电机第一需求扭矩，并控制发动机火路扭矩过渡至所述火路第二需求扭矩、发动机气路扭矩过渡至所述气路需求扭矩，完成发动机起动。
9.根据权利要求8所述的发动机起动方法，其特征在于，所述整车控制器控制发动机喷油的方法，包括以下步骤：
使能发动机喷油；
根据恢复供油的火路第一需求扭矩，控制发动机火路扭矩过渡至气路基础扭矩；
控制单缸和/或多缸方式恢复喷油，直至所有气缸恢复喷油。
10.根据权利要求9所述的发动机起动方法，其特征在于，在所述根据恢复供油的火路第一需求扭矩，控制发动机火路扭矩逐步过渡至气路基础扭矩之前，还包括：根据断缸效率以及发动机的气缸数，计算所述火路第一需求扭矩。
11.根据权利要求8所述的发动机起动方法，其特征在于，所述计算所述火路第二需求扭矩、所述气路需求扭矩以及电机第一需求扭矩的方法，包括：
将当前进气量下的基础扭矩作为所述火路第二需求扭矩；
根据所述传动链给出的第一需求同步转速和发动机实际转速，检索第三预设关系表得到所述气路需求扭矩；
根据所述第一需求同步转速、所述发动机实际转速以及所述火路第二需求扭矩，计算得到所述电机第一需求扭矩。
12.根据权利要求7所述的发动机起动方法，其特征在于，所述采用第二控制策略控制发动机喷油点火，起动所述发动机的方法，包括：
控制所述发动机处于断油状态，所述电机拖动所述发动机转速和传动链同步；
控制所述传动链和离合器结合，发动机保持overrun模式；
控制发动机扭矩过渡至驾驶员需求扭矩；
控制发动机喷油，完成所述发动机起动。
13.根据权利要求12所述的发动机起动方法，其特征在于，所述控制所述发动机处于断油状态的方法，包括：
根据所述发动机进入断油状态的预设条件和传动链给出的第二需求同步转速，计算得到所述发动机的断油转速；其中，所述断油状态的预设条件包括：发动机转速＞所述断油转速且发动机火路扭矩＜发动机的非断油最小扭矩；
请求所述发动机进入overrun模式；
所述电机拖动所述发动机转速超过所述断油转速，并拖动所述发动机转速过渡至所述第二需求同步转速；
使能发动机喷油；
根据所述断油状态的预设条件，控制发动机进入overrun模式。
14.根据权利要求11所述的发动机起动方法，其特征在于，所述控制发动机喷油，完成发动机起动的方法，还包括：
若判定发动机转速小于预设回油转速，则通过分缸回油方式恢复供油，完成发动机起动。
15.一种用于混合动力车辆的动力控制系统，其特征在于，包括：整车控制器，被配置为：根据所述混合动力车辆的实际运行参数信息，计算得到发动机的进气歧管目标压力和目标拖动转速；还用于根据利用PID算法，计算得到发动机的气路目标扭矩、火路目标扭矩和电机的目标拖动扭矩；
电机控制器：根据所述目标拖动扭矩，电机驱动发动机达到所述气路目标扭矩、火路目标扭矩和所述目标拖动转速；
发动机控制器：被配置为控制节气门开度，驱动发动机的进气歧管压力达到所述进气歧管目标压力；
所述整车控制器还用控制发动机喷油点火，起动发动机。
16.一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上存储有计算机可执行的指令，当所述计算机可执行的指令被执行时实现如权利要求1至14任一项所述的用于混合动力车辆的发动机起动方法的步骤。
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