CN113525335A - 调节发动机转速的方法和装置、介质、车辆 - Google Patents

调节发动机转速的方法和装置、介质、车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种使用ISG电机调节发动机转速的方法和装置、介质、车辆。该方法包括：获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息；根据当前工况信息确定PI参数；根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动ISG电机，以调节发动机的转速。通过上述技术方案，根据PI控制算法来控制调节ISG电机的转速。其中，算法中的PI参数根据发动机的实时工况来确定，不同的工况下，可以应用不同的PI参数来控制调节ISG电机转速，进而调节发动机转速，使得在不同的工况下，发动机调速都具有较短的调速时间和较高的调速精度，提升了各工况下的发动机调速性能，方法可靠且实用性好。

Description

调节发动机转速的方法和装置、介质、车辆
技术领域
本公开涉及车辆控制领域，具体地，涉及一种使用ISG电机调节发动机转速的方法和装置、介质、车辆。
背景技术
随着人们对环境保护意识的逐渐增强，越来越多的人选择使用新能源汽车。混合动力车辆车作为新能源汽车的一种，一方面降低了车辆油耗，一方面弥补了纯电动汽车的里程小的缺陷，因此，越来越多的混合动力车辆上市销售。
发动机转速的调整时间对车辆的动力介入及时性有较大影响，发动机转速的控制精度对传动链结合的时间和成功与否也有很大影响，因此使用高压供电的ISG电机的发动机调速性能十分关键。
相关的发动机启动方案分两种，一种方案中，使用起动发电一体(IntegratedStarter and Generator，ISG)电机扭矩模式启动发动机，发动机点火后再控制ISG电机转换为转速模式进行发动机转速调整；另外一种方案中，使用一种转速模式启动发动机并进行点火后的转速调整。两种方案都面临调速时间过长和调速精度不高的问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种实用、可靠的使用ISG电机调节发动机转速的方法和装置、介质、车辆。
为了实现上述目的，本公开提供一种使用ISG电机调节发动机转速的方法，所述方法包括：
获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息；
根据所述当前工况信息确定PI参数；
根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动所述ISG电机，以调节所述发动机的转速。
可选地，所述根据所述当前工况信息确定PI参数，包括：
根据所述当前工况信息确定所述ISG电机的当前工作模式，所述ISG电机的工作模式包括：启动发动机模式、发动机不出扭矩模式和发动机出扭矩模式；
根据所述ISG电机的当前工作模式确定PI参数。
可选地，所述根据所述ISG电机的当前工作模式确定PI参数，包括：
若确定所述ISG电机的当前工作模式为所述启动发动机模式，获取当前环境温度；
根据所获取的当前环境温度确定PI参数。
可选地，所述根据所获取的当前环境温度确定PI参数，包括：
根据预定的环境温度和PI参数二者之间的对应关系、所获取的当前环境温度确定PI参数。
可选地，所述根据所述ISG电机的当前工作模式确定PI参数，包括：
若确定所述ISG电机的当前工作模式为所述发动机出扭矩模式，获取所述发动机的目标转速；
根据所获取的目标转速确定PI参数。
可选地，所述根据所获取的目标转速确定PI参数，包括：
根据预定的目标转速和PI参数二者之间的对应关系、所获取的目标转速确定PI参数。
可选地，所述根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动所述ISG电机，以调节所述发动机的转速，包括：
在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动所述ISG电机的过程中，若所述ISG电机的当前扭矩达到与当前工作模式对应的扭矩阈值，则控制所述ISG电机的当前扭矩不再增大；
和/或，
在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动所述ISG电机的过程中，若所述ISG电机的当前扭矩变化率达到与当前工作模式对应的扭矩变化率阈值，则控制所述ISG电机的当前扭矩变化率不再增大。
本公开还提供一种使用ISG电机调节发动机转速的装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息；
确定模块，用于根据所述当前工况信息确定PI参数；
调节模块，用于根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动所述ISG电机，以调节所述发动机的转速。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开提供的上述方法的步骤。
本公开还提供一种混合动力车辆，包括发动机和ISG电机，所述ISG电机用于执行本公开提供的上述方法的步骤。
通过上述技术方案，根据PI控制算法来控制调节ISG电机的转速。其中，算法中的PI参数根据发动机的实时工况来确定，不同的工况下，可以应用不同的PI参数来控制调节ISG电机转速，进而调节发动机转速，使得在不同的工况下，发动机调速都具有较短的调速时间和较高的调速精度，提升了各工况下的发动机调速性能，方法可靠且实用性好。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是一示例性实施例提供的使用ISG电机调节发动机转速的方法的流程图；
图2是另一示例性实施例提供的使用ISG电机调节发动机转速的方法的流程图；
图3是一示例性实施例提供的使用ISG电机调节发动机转速的装置的框图；
图4是一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
当前发动机转速调节的相关方案中，ISG电机应用PI(比例积分)算法控制发动机转速，并且ISG电机只有一个转速模式，使用一套PI参数，并没有区分不同工况，因此难以在各种工况下都满足较好的调速时间和调速精度。发明人想到，可以区分不同的工况来使用不同的PI参数，从而控制发动机转速的调节具有较好的调速时间和调速精度。
本公开提供一种使用ISG电机调节发动机转速的方法。图1是一示例性实施例提供的使用ISG电机调节发动机转速的方法的流程图。如图1所示，所述方法可以包括以下步骤：
步骤S11，获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息。
步骤S12，根据当前工况信息确定PI参数。
步骤S13，根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动ISG电机，以调节发动机的转速。
其中，发动机的工况信息可以包括转速、是否点火成功、是否出扭矩等。在不同的工况下，确定对应的PI参数，将对应的PI参数带入到用于控制ISG电机转速的PI控制算法中。所确定的PI参数，能够使得发动机调速具有较短的调速时间和较高的调速精度。
PI控制算法以及其中的PI参数是本领域技术人员公知的用于控制ISG电机转速的算法和参数，故此处不再详述。
本公开的方法可以通过混合动力整车控制器(Hybrid Control Unit，HCU)、发动机管理系统(Engine Management System，EMS)、以及电机控制单元(Motor Control Unit，MCU)来执行。
通过上述技术方案，根据PI控制算法来控制调节ISG电机的转速。其中，算法中的PI参数根据发动机的实时工况来确定，不同的工况下，可以应用不同的PI参数来控制调节ISG电机，进而调节发动机转速，使得在不同的工况下，发动机调速都具有较短的调速时间和较高的调速精度，提升了各工况下的发动机调速性能，方法可靠且实用性好。
在另一实施例中，根据当前工况信息确定PI参数的步骤(步骤S11)可以包括以下步骤：
根据当前工况信息确定ISG电机的当前工作模式；根据ISG电机的当前工作模式确定PI参数。
其中，ISG电机的工作模式可以包括：启动发动机模式、发动机不出扭矩模式和发动机出扭矩模式等。
在启动发动机模式中，发动机尚未启动，ISG电机用于控制发动机启动。例如，当发动机目标转速大于点火转速时，可以认为当前工作模式为启动发动机模式。
在发动机不出扭矩模式中，发动机仅发电不出扭矩，在发动机出扭矩模式中，发动机点火后输出扭矩，或者发动机扭矩有变化。
同一工作模式下可以有相同的PI参数。由于不同的工作模式中工况差异较大，因此，根据工作模式确定PI参数更加易于实现较短的调速时间和较高的调速精度。
在又一实施例中，在同一工作模式下也可以有不同的PI参数。在该实施例中，上述根据ISG电机的当前工作模式确定PI参数的步骤可以包括：
若确定ISG电机的当前工作模式为启动发动机模式，获取当前环境温度；根据所获取的当前环境温度确定PI参数。
在发动机启动时，环境温度对发动机负载的影响较大，因此可以根据不同的环境温度确定不同的PI参数。在又一实施例中，上述的根据所获取的当前环境温度确定PI参数的步骤可以包括：
根据预定的环境温度和PI参数二者之间的对应关系、所获取的当前环境温度确定PI参数。
其中，预定的环境温度和PI参数二者之间的对应关系可以是在台架预先进行标定的。标定时，可以使得利用标定的PI参数能够使得发动机调速都具有较短的调速时间(例如，小于0.5s)和较高的调速精度(例如，转速调整偏差范围在±0.5％之内)。
环境温度可以是预先标定的几个温度。下表1示出了一实施例中环境温度和PI参数二者之间的对应关系。
表1
环境温度 T1 T2 T3 T4 T5
PI参数 K<sub>i11</sub>，K<sub>P11</sub> K<sub>i12</sub>，K<sub>P12</sub> K<sub>i13</sub>，K<sub>P13</sub> K<sub>i14</sub>，K<sub>P14</sub> K<sub>i15</sub>，K<sub>P15</sub>
其中，Ki11,Kp11表示环境温度为T1时的一组PI参数，Ki12,Kp12表示环境温度为T2时的一组PI参数，以此类推。当标定该对应关系后，将标定的数据进行存储，根据所获取的当前环境温度，查找到对应的PI参数，或者用插值法计算得到对应的PI参数。
该实施例中，不同的环境温度对应有不同的PI参数，使得发动机在不同的环境温度下启动时的调速都能够具有较短的调速时间和较高的调速精度。
由于在发动机只发电不出扭矩时，设置一组PI参数就可以满足调速性能的要求，因此，若确定ISG电机的当前工作模式为发动机不出扭矩模式，可以采用预先确定的一组对应的PI参数进行PI控制。
在又一实施例中，上述根据ISG电机的当前工作模式确定PI参数的步骤可以包括：
若确定ISG电机的当前工作模式为发动机出扭矩模式，获取发动机的目标转速；根据所获取的目标转速确定PI参数。
在发动机出扭矩时，目标转速对发动机调速控制的影响较大，因此可以根据不同的目标转速确定不同的PI参数。在又一实施例中，上述的根据所获取的目标转速确定PI参数的步骤可以包括：
根据预定的目标转速和PI参数二者之间的对应关系、所获取的目标转速确定PI参数。
其中，预定的目标转速和PI参数二者之间的对应关系可以是在台架预先进行标定的。标定时，可以使得利用标定的PI参数能够使得发动机调速都具有较短的调速时间(例如，小于0.5s)和较高的调速精度(例如，转速调整偏差范围在±0.5％之内)。
目标转速可以是预先标定的几个转速。下表2示出了一实施例中目标转速和PI参数二者之间的对应关系。
表2
目标转速 S1 S2 S3 S4 S5
PI参数 K<sub>i31</sub>，K<sub>P31</sub> K<sub>i32</sub>，K<sub>P32</sub> K<sub>i33</sub>，K<sub>P33</sub> K<sub>i34</sub>，K<sub>P34</sub> K<sub>i35</sub>，K<sub>P35</sub>
其中，Ki31,Kp31表示目标转速为S1时的一组PI参数，Ki32,Kp32表示目标转速为S2时的一组PI参数，以此类推。当标定该对应关系后，将标定的数据进行存储，根据所获取的目标转速，查找到对应的PI参数，或者用插值法计算得到对应的PI参数。
该实施例中，不同的发动机目标转速对应有不同的PI参数，使得发动机在不同的目标转速下的调速都能够具有较短的调速时间和较高的调速精度。其中，如何获取目标转速是本领域技术人员所公知的，此处不再详述。
在又一实施例中，可以对各个模式下ISG电机的扭矩和扭矩变化率设置最大值，也就是在控制过程中，ISG电机的扭矩和扭矩变化率都不能够超过各自对应的阈值。在该实施例中，根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动ISG电机，以调节发动机的转速的步骤(步骤S13)还可以包括：
在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动ISG电机的过程中，若ISG电机的当前扭矩达到与当前工作模式对应的扭矩阈值，则控制ISG电机的扭矩不再增大；
或者包括：在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动ISG电机的过程中，若ISG电机的当前扭矩变化率达到与当前工作模式对应的扭矩变化率阈值，则控制ISG电机的当前扭矩变化率不再增大。
其中，各个工作模式对应的扭矩阈值和扭矩变化率阈值可以根据试验和经验得出。扭矩阈值和扭矩变化率阈值可以是使得ISG电机不过流的阈值。
例如，若根据PI控制算法使得ISG电机的当前扭矩达到扭矩阈值，可以暂时先控制使ISG电机的当前扭矩维持在该扭矩阈值，而不继续增大，直至根据PI控制算法使得ISG电机的当前扭矩减小时，再根据PI控制算法进行控制。
若根据PI控制算法使得ISG电机的当前扭矩变化率达到扭矩变化率阈值，可以暂时先控制使ISG电机的当前扭矩变化率维持在该扭矩变化率阈值，而不继续增大，直至根据PI控制算法使得ISG电机的当前扭矩变化率减小时，再根据PI控制算法进行控制。
这样，将ISG电机的扭矩和扭矩变化率控制在一定的阈值之内，使得在增强各模式下的调速性能的同时，保证ISG电机不过流。
图2是另一示例性实施例提供的使用ISG电机调节发动机转速的方法的流程图。图2中的实施例包括了上述多个实施例中的技术特征，此处不再详述。
本公开还提供一种使用ISG电机调节发动机转速的装置。图3是一示例性实施例提供的使用ISG电机调节发动机转速的装置的框图。如图3所示，使用ISG电机调节发动机转速的装置10可以包括获取模块11、确定模块12和调节模块13。
获取模块11用于获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息。
确定模块12用于根据当前工况信息确定PI参数。
调节模块13用于根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动ISG电机，以调节发动机的转速。
可选地，确定模块12可以包括第一确定子模块和第二确定子模块。
第一确定子模块用于根据当前工况信息确定ISG电机的当前工作模式，ISG电机的工作模式包括：启动发动机模式、发动机不出扭矩模式和发动机出扭矩模式；
第二确定子模块用于根据ISG电机的当前工作模式确定PI参数。
可选地，第二确定子模块可以包括第一获取子模块和第三确定子模块。
第一获取子模块用于若确定ISG电机的当前工作模式为启动发动机模式，获取当前环境温度。
第三确定子模块用于根据所获取的当前环境温度确定PI参数。
可选地，第三确定子模块可以包括第四确定子模块。
第四确定子模块用于根据预定的环境温度和PI参数二者之间的对应关系、所获取的当前环境温度确定PI参数。
可选地，第二确定子模块可以包括第二获取子模块和第五确定子模块。
第二获取子模块用于若确定ISG电机的当前工作模式为发动机出扭矩模式，获取发动机的目标转速。
第五确定子模块用于根据所获取的目标转速确定PI参数。
可选地，第五确定子模块可以包括第六确定子模块。
第六确定子模块用于根据预定的目标转速和PI参数二者之间的对应关系、所获取的目标转速确定PI参数。
可选地，调节模块13包括第一控制子模块和/或第二控制子模块。
第一控制子模块用于在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动ISG电机的过程中，若ISG电机的当前扭矩达到与当前工作模式对应的扭矩阈值，则控制ISG电机的当前扭矩不再增大。
第二控制子模块用于在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动ISG电机的过程中，若ISG电机的当前扭矩变化率达到与当前工作模式对应的扭矩变化率阈值，则控制ISG电机的当前扭矩变化率不再增大。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
通过上述技术方案，根据PI控制算法来控制调节ISG电机的转速。其中，算法中的PI参数根据发动机的实时工况来确定，不同的工况下，可以应用不同的PI参数来控制调节ISG电机转速，进而调节发动机转速，使得在不同的工况下，发动机调速都具有较短的调速时间和较高的调速精度，提升了各工况下的发动机调速性能，方法可靠且实用性好。
本公开还提供一种电子设备，包括存储器和处理器。
存储器上存储有计算机程序。处理器用于执行存储器中的计算机程序，以实现本公开提供的上述方法的步骤。
图4是一示例性实施例示出的一种电子设备400的框图。如图4所示，该电子设备400可以包括：处理器401，存储器402。该电子设备400还可以包括多媒体组件403，输入/输出(I/O)接口404，以及通信组件405中的一者或多者。
其中，处理器401用于控制该电子设备400的整体操作，以完成上述的使用ISG电机调节发动机转速的方法中的全部或部分步骤。存储器402用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备400的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备400上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器402可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件403可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器402或通过通信组件405发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口404为处理器401和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件405用于该电子设备400与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(NearField Communication，简称NFC)，2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件405可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。
在一示例性实施例中，电子设备400可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的使用ISG电机调节发动机转速的方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的使用ISG电机调节发动机转速的方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器402，上述程序指令可由电子设备400的处理器401执行以完成上述的使用ISG电机调节发动机转速的方法。
本公开还提供一种混合动力车辆，包括发动机和ISG电机，ISG电机用于执行本公开提供的上述方法的步骤。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种使用ISG电机调节发动机转速的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息；
根据所述当前工况信息确定PI参数；
根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动所述ISG电机，以调节所述发动机的转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前工况信息确定PI参数，包括：
根据所述当前工况信息确定所述ISG电机的当前工作模式，所述ISG电机的工作模式包括：启动发动机模式、发动机不出扭矩模式和发动机出扭矩模式；
根据所述ISG电机的当前工作模式确定PI参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述ISG电机的当前工作模式确定PI参数，包括：
若确定所述ISG电机的当前工作模式为所述启动发动机模式，获取当前环境温度；
根据所获取的当前环境温度确定PI参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所获取的当前环境温度确定PI参数，包括：
根据预定的环境温度和PI参数二者之间的对应关系、所获取的当前环境温度确定PI参数。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述ISG电机的当前工作模式确定PI参数，包括：
若确定所述ISG电机的当前工作模式为所述发动机出扭矩模式，获取所述发动机的目标转速；
根据所获取的目标转速确定PI参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所获取的目标转速确定PI参数，包括：
根据预定的目标转速和PI参数二者之间的对应关系、所获取的目标转速确定PI参数。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动所述ISG电机，以调节所述发动机的转速，包括：
在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动所述ISG电机的过程中，若所述ISG电机的当前扭矩达到与当前工作模式对应的扭矩阈值，则控制所述ISG电机的当前扭矩不再增大；
和/或，
在根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法驱动所述ISG电机的过程中，若所述ISG电机的当前扭矩变化率达到与当前工作模式对应的扭矩变化率阈值，则控制所述ISG电机的当前扭矩变化率不再增大。
8.一种使用ISG电机调节发动机转速的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取混合动力车辆的发动机的当前工况信息；
确定模块，用于根据所述当前工况信息确定PI参数；
调节模块，用于根据所确定的PI参数和预定的PI控制算法，驱动所述ISG电机，以调节所述发动机的转速。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种混合动力车辆，其特征在于，包括发动机和ISG电机，所述ISG电机用于执行权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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