CN115030806B - 一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，包括以下步骤：S1、根据大气压力、大气温度、从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔以及本次发动机启动后的燃烧次数得到预设时间；根据获取的预设时间、发动机转速、当前发动机冷却水温度与报警水温限值的比值、火路扭矩与气路扭矩的比值、空燃比以及EGR率获得发动机冷却水高温特征值；S2、根据发动机冷却水高温特征值、发动机负荷、车速变化率、轮端总扭矩请求变化率以及在每次驾驶循环中进行学习更新的学习值，得到发动机冷却水高温保护修正系数；S3、根据发动机冷却水高温特征值和发动机冷却水高温保护修正系数对动力电池的允许充电速率进行修正。

Description

一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法

技术领域

本发明涉及混动车辆发动机保护领域，具体涉及一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法。

背景技术

发动机冷却水温度过高会导致供油系统、点火系统不正常，机油变质以及爆震等，给发动机带来极大的危害。结合混动车型的特点，更智能合理设计发动机水温保护控制。

现有技术中提出一种发动机水温高温保护方法，通过控制扭矩电磁阀的电流来减小输出功率，进而降低水温。然而该技术方案并未结合混动车型特点根据工况实时获取水温和发动机水温上升的趋势来计算出水温高温特征值，兼顾车辆动力性进行动力电池允许充电速率进行修正，无法做到权衡发动机高温保护和动力性要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，以避免发动机水温过高而导致发动机损坏。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，包括以下步骤，

S1、根据大气压力、大气温度、从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔以及本次发动机启动后的燃烧次数得到预设时间；根据获取的预设时间、发动机转速、当前发动机冷却水温度与报警水温限值的比值、火路扭矩与气路扭矩的比值、空燃比以及EGR率获得发动机冷却水高温特征值；

S2、根据发动机冷却水高温特征值、发动机负荷、车速变化率、轮端总扭矩请求变化率以及在每次驾驶循环中进行学习更新的学习值，得到发动机冷却水高温保护修正系数；

S3、根据发动机冷却水高温特征值和发动机冷却水高温保护修正系数对动力电池的允许充电速率进行修正。

按上述方案，S1具体为，设置发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh；

其中，发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的计算方式如下，

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S101、设置预设时间t₀；t₀含义为，当发动机冷却水温度高于报警水温限值时，应在t₀内降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下；t₀计算方式如下，

t₀＝f(P_Amb，T_Amb)×[1+f(t_EngOffTime，Cnt_Comb)]

上式中，P_Amb为大气压力，T_Amb为大气温度，t_EngOffTime为从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔，Cnt_Comb为本次发动机启动后的燃烧次数；

S102、

为当前发动机冷却水温度T_Coolant与报警水温限值T_{CoolantAlarmLim}的比值；

S103、

为火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq的比值和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定EGR率r_EGR为0、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和

的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为

S104、f(n，r_EGR)为EGR率r_EGR和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和r_EGR的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n，r_EGR)；

S105、f(n，r_AFRatio)为空燃比r_AFRatio和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、r_EGR为0，在不同的n和r_AFRatio的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n，r_AFRatio)。

按上述方案，S2具体为，设置发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}，使初始的动力电池的允许充电速率dpct_{ChargeRateNormMax}修正为dpct_{ChargeRateNormMax}×K_{EngiCoolantProCoeff}；

其中，发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}计算方式如下，

K_{EngiCoolantProCoeff}

＝f(rho，r_CoolantHigh)×f(dv，dM_WheelTrqReq)×(1+k_Adptation)

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S201、T(rho，r_CoolantHigh)为发动机冷却水高温保护修正系数基本值，其由发动机负荷rho和发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh决定；

S202、T(dv，dM_WheelTrqReq)为发动机冷却水高温保护修正因子，其由车速变化率dv和轮端总扭矩请求变化率dM_WheelTrqReq决定；

S203、(1+k_Adptation)为发动机冷却水高温保护修正系数动态学习系数；其中学习值k_Adptation的计算过程如下，

S2031、进行学习条件判断，

a)车辆动力系统驱动模式未发生变化；

b)车辆不处于倒退方向；

c)发动机转速波动在预设范围内；

d)发动机负荷波动在预设范围内；

e)EGR率波动在预设范围内；

f)发动机气路扭矩波动在预设范围内；

g)发动机火路扭矩波动在预设范围内；

h)发动机空燃比波动在预设范围内；

i)水温传感器未检测出故障；

j)动力电池和电机未检测出故障；

当以上条件均满足时，进入学习过程；否则k_Adptation取上一次成功进行学习后的值，若从未成功进行学习，则k_Adptation取0；

S2032、获取发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh，当该值超过其预设值时，记录超过其预设值的持续时间t₁，以及在t₁内的发动机冷却水高温特征值的平均值

并根据t₁和

对k_Adptation的初始值进行标定；

S2033、学习过程中，对k_Adptation进行更新，使在k_Adptation更新后、车辆行驶里程增长第一预设里程的时期内，r_CoolantHigh不超过其预设值；

具体地，若在k_Adptation设置完成后的驾驶循环中、在行驶里程增长第一预设里程的时期内，仍然出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象，则使k_Adptation减小C₁；

若在k_Adptation设置完成后的驾驶循环中、在行驶里程增长第一预设里程且未超过第二预设里程的时期内，未出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象，则使k_Adptation增加C₂，且C₂满足C₂＞C₁；

每次进行学习的驾驶循环中仅进行一次上述k_Adptation的减小或增加。

按上述方案，r_CoolantHigh的取值范围为0～1。

按上述方案，S103、S104中所述的最佳空燃比为14.33。

按上述方案，K_{EngiCoolantProCoeff}取值为0.56～1。

按上述方案，S2031中，发动机转速波动的预设范围为±20rpm，发动机负荷波动的预设范围为±15mgpl，EGR率波动的预设范围为±0.1％，发动机气路扭矩波动的预设范围为±5％，发动机火路扭矩波动的预设范围为±5％，发动机空燃比波动的预设范围为±1％。

按上述方案，S2032中所述发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的预设值为0.985。

按上述方案，S2033中所述C₁由车辆在最近两次出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象之间行驶的里程数决定，C₂由车辆从上次出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象至今行驶的里程数决定。

按上述方案，S2033中所述C₁、C₂均为固定值；C₁＝0.002，C₂＝0.0023。

本发明的有益效果：根据工况实时获取水温和发动机水温上升的趋势来计算出发动机冷却水高温特征值，兼顾车辆动力性和发动机水温保护进行动力电池允许充电速率进行修正，修正系数可根据车辆生命周期的零部件老化进行更新学习，从而车辆整个生命周期均实时进行发动机水温保护。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

参见图1，一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，包括以下步骤，

S1、设置发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh，其取值范围为0～1；

其中，发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的计算方式如下，

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S101、设置预设时间t₀；t₀含义为，当发动机冷却水温度高于报警水温限值时，应在t₀内降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下；t₀计算方式如下，

t₀＝T(P_Amb，T_Amb)×[1+T(t_EngOffTime，Cnt_Comb)]

上式中，P_Amb为大气压力，T_Amb为大气温度，t_EngOffTime为从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔，Cnt_Comb为本次发动机启动后的燃烧次数；其从发动机保护角度考虑设定，在大气压力越低，空气越稀薄时，水温上升的速率越低，时间t₀越大；在大气温度越低时，发动机散热能力越强，水温上升的速率越低。在从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔非常长时，由于发动机再次起动时暖机等原因，水温上升的速率低，t₀趋于稳定；在发动机起动燃烧次数(本次发动机起动后的燃烧次数)非常少时，由于发动机再次起动时暖机等原因，水温上升的速率低，在发动机燃烧次数达到一定后，t₀趋于稳定；

本实施例中f(P_Amb，T_Amb)与f(t_EngOffTime，Cnt_Comb)的标定具体如下，

S102、

为当前发动机冷却水温度T_Coolant与报警水温限值T_{CoolantAlarmLim}的比值；

S103、

为火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq的比值和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定EGR率r_EGR为0、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比(本实施例取14.33)，在不同的n和

的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为

考虑火路扭矩与气路扭矩比的原因是如果相同工况(相同EGR率，相同发动机转速，相同空燃比)下，气路扭矩相对火路扭矩过大，说明发动机当前气量相对产生的扭矩越大，发动机燃烧做功越多，发动机散热量越大，水温越容易升高；r_EGR为EGR率，相同工况(相同火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq之比，相同发动机转速，相同空燃比)下，EGR率越大，气缸废气量越多，废气量比热容较大从而会降低发动机产生的温升；r_AFRatio为空燃比，相同工况(相同火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq之比，相同发动机转速，相同EGR率)下，空燃比r_AFRatio越大，燃油相对空气越少，发动机产生散热越少，降低发动机产生的温升；

S104、f(n，r_EGR)为EGR率r_EGR和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和r_EGR的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n，r_EGR)；

S105、f(n，r_AFRatio)为空燃比r_AFRatio和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、r_EGR为0，在不同的n和r_AFRatio的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀(本实施例中取值为3s)后的

变化情况作为f(n，r_AFRatio)；

S2、设置发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}，使初始的动力电池的允许充电速率dpct_{ChargeRateNormMax}修正为dpct_{ChargeRateNormMax}×K_{EngiCoolantProCoeff}；本实例中对冷却水高温保护的修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}限制在0.56和1范围内，避免对原有车辆动力经济性控制造成较大影响；

其中，发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}计算方式如下，

K_{EngiCoolantProCoeff}

＝f(rho，r_CoolantHigh)×f(dv，dM_WheelTrqReq)×(1+k_Adptation)

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S201、f(rho，r_CoolantHigh)为发动机冷却水高温保护修正系数基本值，其由发动机负荷rho和发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh决定；进入气缸的进气密度，进气密度越大，发动机每次燃烧进气量越大，发动机燃烧散热量越大，冷却水温度上升越快，发动机冷却水高温保护的修正系数越大；

本实施例中的T(rho，r_CoolantHigh)标定过程为：

S202、T(dv，dM_WheelTrqReq)为发动机冷却水高温保护修正因子，其由车速变化率dv和轮端总扭矩请求变化率dM_WheelTrqReq决定；进入气缸的进气密度，进气密度越大，发动机每次燃烧进气量越大，发动机燃烧散热量越大，冷却水温度上升越快，发动机冷却水高温保护的修正系数越大；

本实施例中T(dv，dM_WheelTrqReq)的标定过程为：

S203、(1+k_Adptation)为发动机冷却水高温保护修正系数动态学习系数；其中学习值k_Adptation的计算过程如下，

S2031、进行学习条件判断，

a)车辆动力系统驱动模式未发生变化；

b)车辆不处于倒退方向；

c)发动机转速波动在预设范围内，本实例取±20rpm；

d)发动机负荷波动在预设范围内，本实例取±15mgpl；

e)EGR率波动在预设范围内，本实例EGR率偏差取±0.1％；

f)发动机气路扭矩波动在预设范围内，本实例取±5％；

g)发动机火路扭矩波动在预设范围内，本实例取±5％；

h)发动机空燃比波动在预设范围内，本实例取±1％；

i)水温传感器未检测出故障；

j)动力电池和电机未检测出故障；

当以上条件均满足时，进入学习过程；否则k_Adptation取上一次成功进行学习后的值，若从未成功进行学习，则k_Adptation取0；

S2032、获取发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh，当该值超过其预设值(本实施例取0.985)时，记录超过其预设值的持续时间t₁(一旦不超过预设限值时，时间t₁复位为0)，以及在t₁内的发动机冷却水高温特征值的平均值

并根据t₁和

对k_Adptation的初始值进行标定；

本实施例中k_Adptation的标定过程具体为，

S2033、学习过程中，对k_Adptation进行更新，使在k_Adptation更新后、车辆行驶里程增长第一预设里程(本实施例取5000km，该里程数过大会造成学习值更新过于激进而影响车辆动力性，该里程数过小会造成水温短期内超限的发生)的时期内，r_CoolantHigh不超过其预设值；

具体地，若在k_Adptation设置完成后的驾驶循环中、在行驶里程增长第一预设里程的时期内，仍然出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象，则使k_Adptation减小C₁；

若在k_Adptation设置完成后的驾驶循环中、在行驶里程增长第一预设里程且未超过第二预设里程(本实施例取7000km)的时期内，未出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象，则使k_Adptation增加C₂，且C₂满足C₂＞C₁；

其中，C₁由车辆在最近两次出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象之间行驶的里程数决定，C₂由车辆从上次出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象至今行驶的里程数决定；或者C₁、C₂取固定值，C₁＝0.002，C₂＝0.0023。

每次进行学习的驾驶循环中仅进行一次上述k_Adptation的减小或增加；

S3、根据设置的发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}对动力电池的允许充电速率dpct_{ChargeRateNormMax}进行修正。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、根据大气压力、大气温度、从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔以及本次发动机启动后的燃烧次数得到预设时间；根据获取的预设时间、发动机转速、当前发动机冷却水温度与报警水温限值的比值、火路扭矩与气路扭矩的比值、空燃比以及EGR率获得发动机冷却水高温特征值；

S2、根据发动机冷却水高温特征值、发动机负荷、车速变化率、轮端总扭矩请求变化率以及在每次驾驶循环中进行学习更新的学习值，得到发动机冷却水高温保护修正系数；

S3、根据发动机冷却水高温特征值和发动机冷却水高温保护修正系数对动力电池的允许充电速率进行修正。

2.根据权利要求1所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S1具体为，设置发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh；

其中，发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh的计算方式如下，

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S101、设置预设时间t₀；t₀含义为，当发动机冷却水温度高于报警水温限值时，应在t₀内降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下；t₀计算方式如下，

t₀＝f(P_Amb,T_Amb)×[1+f(t_ENgOffTime,Cnt_Comb)]

上式中，P_Amb为大气压力，T_Amb为大气温度，t_EngOffTime为从发动机上一次熄火时间到发动机启动前的时间间隔，Cnt_Comb为本次发动机启动后的燃烧次数；

S102、

为当前发动机冷却水温度T_Coolant与报警水温限值T_{CoolantAlarmLim}的比值；

S103、

为火路扭矩M_SparkTrq与气路扭矩M_AirTrq的比值和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定EGR率r_EGR为0、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和

的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为

S104、f(n,r_EGR)为EGR率r_EGR和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、空燃比r_AFRatio为最佳空燃比，在不同的n和r_EGR的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n,r_EGR)；

S105、f(n,r_AFRatio)为空燃比r_AFRatio和发动机转速n的修正因子；其确定方法为，固定

为1、r_EGR为0，在不同的n和r_AFRatio的情况下，将降低发动机冷却水温度至报警水温限值以下的t₀后的

变化情况作为f(n,r_AFRatio)。

3.根据权利要求1所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S2具体为，设置发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}，使初始的动力电池的允许充电速率dpct_{ChargeRateNormMax}修正为dpct_{ChargeRateNormMax}×K_{EngiCoolantProCoeff}；

其中，发动机冷却水高温保护修正系数K_{EngiCoolantProCoeff}计算方式如下，

K_{EngiCoolantProCoeff}

＝f(rho,r_CoolantHigh)×f(dv,dM_WheelTrqReq)×(1+k_Adptation)

上式中相乘的各项的计算方式如下，

S201、f(rho,r_CoolantHigh)为发动机冷却水高温保护修正系数基本值，其由发动机负荷rho和发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh决定；

S202、f(dv,dM_WheelTrqReq)为发动机冷却水高温保护修正因子，其由车速变化率dv和轮端总扭矩请求变化率dM_WheelTrqReq决定；

S203、(1+k_Adptation)为发动机冷却水高温保护修正系数动态学习系数；其中学习值k_Adptation的计算过程如下，

S2031、进行学习条件判断，

a)车辆动力系统驱动模式未发生变化；

b)车辆不处于倒退方向；

c)发动机转速波动在预设范围内；

d)发动机负荷波动在预设范围内；

e)EGR率波动在预设范围内；

f)发动机气路扭矩波动在预设范围内；

g)发动机火路扭矩波动在预设范围内；

h)发动机空燃比波动在预设范围内；

i)水温传感器未检测出故障；

j)动力电池和电机未检测出故障；

当以上条件均满足时，进入学习过程；否则k_Adptation取上一次成功进行学习后的值，若从未成功进行学习，则k_Adptation取0；

S2032、获取发动机冷却水高温特征值r_CoolantHigh，当该值超过其预设值时，记录超过其预设值的持续时间t₁，以及在t₁内的发动机冷却水高温特征值的平均值

并根据t₁和

对k_Adptation的初始值进行标定；

S2033、学习过程中，对k_Adptation进行更新，使在k_Adptation更新后、车辆行驶里程增长第一预设里程的时期内，r_CoolantHigh不超过其预设值；

具体地，若在k_Adptation设置完成后的驾驶循环中、在行驶里程增长第一预设里程的时期内，仍然出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象，则使k_Adptation减小C₁；

若在k_Adptation设置完成后的驾驶循环中、在行驶里程增长第一预设里程且未超过第二预设里程的时期内，未出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象，则使k_Adptation增加C₂，且C₂满足C₂>C₁；

每次进行学习的驾驶循环中仅进行一次上述k_Adptation的减小或增加。

4.根据权利要求2或3所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：r_CoolantHigh的取值范围为0～1。

5.根据权利要求2所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S103、S104中所述的最佳空燃比为14.33。

6.根据权利要求3所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：K_{EngiCoolantProCoeff}取值为0.56～1。

7.根据权利要求3所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S2031中，发动机转速波动的预设范围为±20rpm，发动机负荷波动的预设范围为±15mgpl，EGR率波动的预设范围为±0.1％，发动机气路扭矩波动的预设范围为±5％，发动机火路扭矩波动的预设范围为±5％，发动机空燃比波动的预设范围为±1％。

8.根据权利要求3所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S2032中所述发动机冷却水高温特征值r_COolantHigh的预设值为0.985。

9.根据权利要求3所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S2033中所述C₁由车辆在最近两次出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象之间行驶的里程数决定，C₂由车辆从上次出现r_CoolantHigh超过其预设值的现象至今行驶的里程数决定。

10.根据权利要求3所述的混动车型中发动机冷却水高温动态保护方法，其特征在于：S2033中所述C₁、C₂均为固定值；C₁＝0.002，C₂＝0.0023。

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