CN115596566A - Gpf主动再生方法及混合动力车辆管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统，包括：根据设定的第一条件判断当前车辆工况是否需要GPF主动再生，若是，则根据设定的第二条件判断当前车辆工况是否为城市工况，若是，则生成城市工况GPF主动再生请求，以触发根据设定的第三条件判断是否开始城市工况下的GPF主动再生，若是，则进入城市工况GPF主动再生，并在当满足设定的第四条件时结束城市工况GPF主动再生；其中，第一条件包括：若实际累碳量满足设定的载碳量要求，则需要GPF主动再生；第三条件包括：若发动机运行功率需求值满足设定的功率值要求，则进入GPF主动再生。通过本发明提供的GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统可避免混合动力汽车因长时间城市低速行驶而造成GPF堵塞。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统。
背景技术
随着法规对排放和油耗的要求越来越严格，汽车电动化得到了快速发展，兼顾成本以及续航里程两大优势的插电式混合动力汽车(Plug in hybrid-vehicle，PHEV)越来越受到各大厂商的青睐，图1是当前在PHEV上得到广泛应用的一种串并联(series-parallel,SP)拓扑结构，具有3种工作模式：
1、纯电模式，当电池SOC高、低速行车的时候多采用此模式；
2、串联增程模式，发动机不驱动车辆，只发电给电池充电或者直接供给电机驱动车辆；
3、并联直驱模式，车辆高速行驶且运行工况处于发动机最优燃油经济区域时采用此模式；
采用SP拓扑结构的车辆大多数工况下都是采用串联增程模式，该模式包含两种保电策略：
1、定功率发电，选取几个定转速功率点，使发动机工作在最优燃油区发电，除满足整车正常需求，多余的电用于给电池充电，常用于稳态工况，优点是控制简单、停机少、排放比较好，缺点是：发电会损失一部分燃油经济性、电池充发电频繁，影响电池寿命。
2、功率跟随，在各种工况下发动机发电直接驱动电机满足整车功率需求，不会对电池充电，常用于动态工况，优点是：燃油经济性高、电池寿命长，缺点是控制复杂、停机次数多，排放对催化器要求高。
为了满足法规要求，降低颗粒物排放，大多数车辆装载了汽油机颗粒物捕捉器(gasoline particulate filter，GPF)，随着颗粒物的累积，排气背压逐渐增大，会影响车辆动力性、燃油经济性，因此需要采用合适的方式清除GPF中的积碳，目前主要采用的再生方式有主动再生、被动再生、服务再生。
主动再生是ECU采用稀空燃比、推迟点火提前角的方式使GPF处于高温富氧烧掉积碳，被动再生主要是通过断油烧掉积碳，服务再生需要去服务站采用特殊的方式(如驻车再生)烧掉积碳。
插电式混动车发动机电池容量大，起停频繁，纯电行驶里程比较长，发动机运行时间较短，没有断油工况，且城市工况平均车速在40公里以下，发动机运行负荷小，GPF难以达到理想的再生温度(580C以上)，在这种工况下长时间行车，GPF得不到再生，会严重影响车辆的动力性、燃油经济性。
发明内容
本发明提供一种GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统，以解决现有混合动力汽车因长时间城市低速行驶造成的GPF堵塞问题。
为解决上述问题，本发明提供一种GPF主动再生方法，用于混合动力车辆城市工况下的GPF主动再生，所述GPF主动再生方法包括：
根据设定的第一条件判断当前车辆工况是否需要GPF主动再生，若是，则根据设定的第二条件判断当前车辆工况是否为城市工况，若是，则生成城市工况GPF主动再生请求，以触发根据设定的第三条件判断是否开始城市工况下的GPF主动再生，若是，则进入城市工况GPF主动再生，并在当满足设定的第四条件时结束城市工况GPF主动再生；
其中，所述第一条件包括：若实际累碳量满足设定的载碳量要求，则表示需要GPF主动再生；所述第三条件包括：若发动机运行功率需求值满足设定的功率值要求，则进入城市工况GPF主动再生。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，所述载碳量要求通过设定的正常工况GPF主动再生载碳量阈值M1、城市工况GPF主动再生载碳量阈值M2以及GPF特殊再生处理载碳量阈值M3来定义；
所述第一条件包括：若实际累碳量M满足：
M<M1，则表示无需GPF主动再生；
M1<M<M2，且设定驾驶循环内未主动再生，则表示需要GPF主动再生；
M2<M<M3，则表示需要GPF主动再生。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，M1的取值为GPF最大载碳量的30～35％，M2的取值为GPF最大载碳量的50～60％，M3的取值为GPF最大载碳量的100～120％。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，所述第二条件包括：
若车辆运行时间、水温、当前速度及平均车速均在设定范围内，则判定当前车辆工况为城市工况。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，所述设定的功率值要求根据发动机当前转速下的最大充电功率Pcmax和设定的满足车辆功率需求的低功率值P1来进行定义；
所述第三条件包括：若发动机运行功率需求值P满足：
P+Pcmax＜P1，则不进行GPF主动再生。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，所述GPF主动再生方法还包括：设定进行GPF主动再生的发动机功率调整机制，所述发动机功率调整机制包括：
若P1<P<P2且P+Pcmax<P2，则以功率P进行主动再生，充电功率Pc＝0；
若P<P1且P1<P+Pcmax<P2，则以功率P1进行主动再生，Pc＝P1-P；
若P>P2，则以功率P进行主动再生，Pc＝0；
若P+Pcmax>P2，以功率P2进行主动再生，Pc＝P2-P；
其中，P2为设定的满足车辆功率需求的高功率值，P2>P1。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，Pcmax通过获取当前发动机转速下的电池温度及电池荷电状态而计算得到。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，所述GPF主动再生方法还包括：若车辆电池荷电状态大于设定的最高限值，则禁止充电形式的GPF主动再生。
可选的，在所述的GPF主动再生方法中，所述第四条件包括：当满足以下条件中的一者时，则结束城市工况GPF主动再生：
车辆从城市工况行驶速度切换至以大于城市工况行驶速度的速度行驶超过设定时间；
车辆电池荷电状态超出设定的最高限值；
车辆运行需求功率低于设定的最低限值。
本发明还提供一种混合动力车辆管理系统，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如前任一项所述的GPF主动再生方法。
综上所述，本发明提供的GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统，包括：根据设定的第一条件判断当前车辆工况是否需要GPF主动再生，若是，则根据设定的第二条件判断当前车辆工况是否为城市工况，若是，则生成城市工况GPF主动再生请求，以触发根据设定的第三条件判断是否开始城市工况下的GPF主动再生，若是，则进入城市工况GPF主动再生，并在当满足设定的第四条件时结束城市工况GPF主动再生；其中，所述第一条件包括：若实际累碳量满足设定的载碳量要求，则表示需要GPF主动再生；所述第三条件包括：若发动机运行功率需求值满足设定的功率值要求，则进入城市工况GPF主动再生。通过本发明提供的GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统可以实现城市工况下的GPF主动再生，因此可以避免混合动力汽车因长时间城市低速行驶而造成GPF堵塞。
附图说明
图1为当前在PHEV上得到广泛应用的一种串并联拓扑结构；
图2为本发明实施例提供的GPF主动再生方法的流程图；
图3为本发明实施例中ECU、VCU及BMS交互示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
请参见图2，本发明实施例提供一种GPF主动再生方法，用于混合动力车辆城市工况下的GPF主动再生，所述GPF主动再生方法包括如下步骤：
S11，根据设定的第一条件判断当前车辆工况是否需要GPF主动再生，若是，则执行步骤S12，若否，则车辆系统正常控制；所述第一条件为GPF主动再生的触发条件，包括：若实际累碳量满足设定的载碳量要求，则表示需要GPF主动再生；
S12，根据设定的第二条件判断当前车辆工况是否为城市工况；若是，则执行步骤S13，若否，则正常主动再生；所述第二条件为城市工况判定条件；
S13，生成城市工况GPF主动再生请求，以触发根据设定的第三条件判断是否开始GPF主动再生，若是，则执行步骤S14，若否，不触发主动再生；所述第三条件为城市工况GPF主动再生进入条件，包括：若发动机运行功率需求值满足设定的功率值要求，则进入GPF主动再生。
S14，进入城市工况GPF主动再生；
S15，判断当前城市工况是否满足设定的第四条件，若是，则执行步骤S16，若否，则继续GPF主动再生；所述第四条件为城市工况GPF主动再生结束条件；
S16，结束GPF主动再生。
步骤S11中，所述第一条件的设置可通过引入3个碳载量阈值。3个碳载量阈值分别为：正常工况GPF主动再生载碳量阈值M1、城市工况GPF主动再生载碳量阈值M2和GPF特殊再生处理载碳量阈值M3。
其中，M1推荐取GPF最大载碳量的30～35％，所述正常工况一般指发动机采用推迟点火提前角、目标空燃比后能够稳定运行且GPF温度能够维持500℃以上的工况，实际行车速度为80km/h以上的高速行驶速度；M2推荐取GPF最大载碳量的50～60％，M3可取驻车再生的载碳量阈值，一般可取GPF最大载碳量的100～120％。
在引入3个碳载量阈值的基础上，所述第一条件进一步包括：若实际累碳量M满足：
1.1M<M1，则无需GPF主动再生；
1.2M1<M<M2，且设定驾驶循环内未主动再生，则需要GPF主动再生；
1.3M2<M<M3，则需要GPF主动再生。
条件1.2中，所述设定驾驶循环可为3～5个驾驶循环，一个低温驾驶循环下大概积碳量为0.3～0.8g，3～5个驾驶循环累碳量增加2～3g，通过增加该限定条件，可避免过早触发没有必要的城市工况GPF主动再生。
步骤S12中，所述第二条件的设置可参照一般城市工况下车辆的运行状态，利用能够表征车辆城市工况的一些参数来进行定义。所述第二条件包括：
2.1若车辆运行时间t、水温T、当前速度V及平均车速Vav均在设定范围内，则判定当前车辆工况为城市工况。所述第一条件具体可为：车辆运行时间t>600s，水温>60℃，当前车速0<V<60km/h，平均车速Vav<40km/h。
步骤S13中，所述第三条件的设置主要考虑在当前发动机功率是否满足达到GPF再生温度。考虑到城市工况车辆动力需求不大，本实施例中，可设定油耗、NHV、再生速率三者均比较好的两个功率值：低功率值P1和高功率值P2，P2>P1，作为是否开始GPF再生的判断依据，以及作为发动机功率调整机制的设置依据。
较佳的，低功率值P1对应的：GPF温度t1＝550～600℃(以实际再生清碳效果确认)，目标空燃比1.08～1.10(以目标空燃比以发动机燃烧表现确认)，目标点火角Z1，转速N1；高功率值P2对应的：GPF温度t2＝650～700℃(以实际再生清碳效果确认)，目标空燃比1.08～1.10(以目标空燃比以发动机燃烧表现确认)，目标点火角Z2，转速N2。
另外，表1体现出某转速下动力电池的最大发电扭矩与电池温度及电池SOC之间的关系，从表1可以看出，充电扭矩随温度由低到高逐渐增大、随SOC由低到高逐渐减小，为避免电池过充过放，延长电池寿命，PHEV的保电策略需要避免充放电扭矩超过最大限值。
有鉴于此，所述第三条件进一步包括：若发动机运行功率需求值P满足：P+Pcmax＜P1，则不进行GPF主动再生；亦即，若发动机运行功率需求值P满足：
3.1 P+Pcmax≥P1，则进行GPF主动再生；其中，Pcmax为发动机当前转速下的最大充电功率，Pcmax可通过获取当前发动机转速下的电池温度及电池荷电状态(SOC)而计算得到。具体而言，可根据电池温度及电池SOC获取最大充电扭矩，进而以计算得到Pcmax。
更进一步的，所述GPF主动再生方法还包括：设定进行GPF主动再生的发动机功率调整机制，所述发动机功率调整机制包括：
3.2若P1<P<P2且P+Pcmax<P2，则以功率P进行主动再生，充电功率Pc＝0；
3.3若P<P1且P1<P+Pcmax<P2，则以功率P1进行主动再生，Pc＝P1-P；
3.4若P>P2，则以功率P进行主动再生，Pc＝0；
3.5若P+Pcmax>P2，以功率P2进行主动再生，Pc＝P2-P。
所述第四条件的设置考虑是否由城市工况切换为其他工况，或者当前车辆状态是否不适合再生等等，具体而言，所述第四条件包括：当满足以下条件中的一者时，则结束城市工况GPF主动再生：
4.1车辆从城市工况行驶速度切换至以大于城市工况行驶速度的速度行驶超过设定时间，如V>60km/h，t>120s；
4.2车辆电池荷电状态超出设定的最高限值；
4.3车辆运行需求功率低于设定的最低限值。
从上述描述可知，在城市工况下，GPF主动再生的具体判断逻辑如下：先判断车辆运行工况是否满足上述条件1.2及2.1，或者满足上述条件1.3及2.1，若满足，则生成城市工况CPF主动再生请求，此时再判断车辆运行工况是否满足条件3.1，若满足，则进入城市工况GPF主动再生，在进城市工况入GPF主动再生阶段后，实时进行上述条件4.1～4.3的判断，若满足其中一者，则结束城市工况GPF主动再生。
另外，优选的，本实施例提供的GPF主动再生方法还包括：若车辆电池荷电状态大于设定的最高限值，则禁止以充电形式进行GPF主动再生。具体可设置若SOC>80％～90％时，，通过该条件的限定，可以对电池进行保护，延长电池寿命。该步骤可发生在是否生成城市工况GPF主动再生请求之前、之后或同时进行，根据对于电池SOC的判断，可以进一步细化城市工况GPF主动再生请求的内容，如该GPF主动再生请求为以非充电形式进行城市工况GPF主动再生，还是以充电或非充电均可的形式进行城市工况GP主动再生。
根据上述描述可知，本发明实施例提供的GPF主动再生方法，可借助混合动力汽车多个控制器的信号交互来实现。请参见图3，电池温度、电池SOC以及最大充电扭矩由BMS(电池管理系统)来进行反馈，是否需要GPF主动再生由车辆ECU(电子控制单元)来进行判断，对于是否进入GPF主动再生的判断以及对于发动机功率的调整可由车辆VCU(整车控制器)来实现。具体而言，ECU在获取相关参数(如累碳量、车速、电池SOC等)后，基于获取的参数判断是否需要进行GPF主动再生，若需要，则向车辆VCU(整车控制器)发送GPF主动再生请求，而后VCU判断当前发动机功率是否满足开始GPF主动再生，若满足，则向ECU反馈可以开启GPF主动再生的信号，从而ECU控制GPF主动再生开启。
本发明实施例还提供一种混合动力车辆管理系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如本实施例中所述的GPF主动再生方法。
所述存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离所述处理器的存储装置。
所述处理器可包括ECU、VCU和BMS等。所述处理器是所述混合动力车辆管理系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分。
综上所述，本发明提供的GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统，包括：根据设定的第一条件判断当前车辆工况是否需要GPF主动再生，若是，则根据设定的第二条件判断当前车辆工况是否为城市工况，若是，则生成城市工况GPF主动再生请求，以触发根据设定的第三条件判断是否开始城市工况下的GPF主动再生，若是，则进入城市工况GPF主动再生，并在当满足设定的第四条件时结束城市工况GPF主动再生；其中，所述第一条件包括：若实际累碳量满足设定的载碳量要求，则表示需要GPF主动再生；所述第三条件包括：若发动机运行功率需求值满足设定的功率值要求，则进入城市工况GPF主动再生。通过本发明提供的GPF主动再生方法及混合动力车辆管理系统可以实现城市工况下的GPF主动再生，因此可以避免混合动力汽车因长时间城市低速行驶而造成GPF堵塞。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (10)
1.一种GPF主动再生方法，用于混合动力车辆城市工况下的GPF主动再生，其特征在于，所述GPF主动再生方法包括：
根据设定的第一条件判断当前车辆工况是否需要GPF主动再生，若是，则根据设定的第二条件判断当前车辆工况是否为城市工况，若是，则生成城市工况GPF主动再生请求，以触发根据设定的第三条件判断是否开始城市工况下的GPF主动再生，若是，则进入城市工况GPF主动再生，并在当满足设定的第四条件时结束城市工况GPF主动再生；
其中，所述第一条件包括：若实际累碳量满足设定的载碳量要求，则表示需要GPF主动再生；所述第三条件包括：若发动机运行功率需求值满足设定的功率值要求，则进入城市工况GPF主动再生。
2.如权利要求1所述的GPF主动再生方法，其特征在于，所述载碳量要求通过设定的正常工况GPF主动再生载碳量阈值M1、城市工况GPF主动再生载碳量阈值M2以及GPF特殊再生处理载碳量阈值M3来定义；
所述第一条件包括：若实际累碳量M满足：
M<M1，则表示无需GPF主动再生；
M1<M<M2，且设定驾驶循环内未主动再生，则表示需要GPF主动再生；
M2<M<M3，则表示需要GPF主动再生。
3.如权利要求2所述的GPF主动再生方法，其特征在于，M1的取值为GPF最大载碳量的30～35％，M2的取值为GPF最大载碳量的50～60％，M3的取值为GPF最大载碳量的100～120％。
4.如权利要求1所述的GPF主动再生方法，其特征在于，所述第二条件包括：
若车辆运行时间、水温、当前速度及平均车速均在设定范围内，则判定当前车辆工况为城市工况。
5.如权利要求1所述的GPF主动再生方法，其特征在于，所述设定的功率值要求根据发动机当前转速下的最大充电功率Pcmax和设定的满足车辆功率需求的低功率值P1来进行定义；
所述第三条件包括：若发动机运行功率需求值P满足：
P+Pcmax＜P1，则不进行GPF主动再生。
6.如权利要求5所述的GPF主动再生方法，其特征在于，所述GPF主动再生方法还包括：设定进行GPF主动再生的发动机功率调整机制，所述发动机功率调整机制包括：
若P1<P<P2且P+Pcmax<P2，则以功率P进行主动再生，充电功率Pc＝0；
若P<P1且P1<P+Pcmax<P2，则以功率P1进行主动再生，Pc＝P1-P；
若P>P2，则以功率P进行主动再生，Pc＝0；
若P+Pcmax>P2，以功率P2进行主动再生，Pc＝P2-P；
其中，P2为设定的满足车辆功率需求的高功率值，P2>P1。
7.如权利要求5或6所述的GPF主动再生方法，其特征在于，Pcmax通过获取当前发动机转速下的电池温度及电池荷电状态而计算得到。
8.如权利要求1所述的GPF主动再生方法，其特征在于，所述GPF主动再生方法还包括：若车辆电池荷电状态大于设定的最高限值，则禁止充电形式的GPF主动再生。
9.如权利要求1所述的GPF主动再生方法，其特征在于，所述第四条件包括：当满足以下条件中的一者时，则结束城市工况GPF主动再生：
车辆从城市工况行驶速度切换至以大于城市工况行驶速度的速度行驶超过设定时间；
车辆电池荷电状态超出设定的最高限值；
车辆运行需求功率低于设定的最低限值。
10.一种混合动力车辆管理系统，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1～9任一项所述的GPF主动再生方法。
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| CN202211188916.5A CN115596566A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | Gpf主动再生方法及混合动力车辆管理系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN116181460A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-05-30 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种增程器gpf行车再生控制方法及装置 |
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| CN116181460A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-05-30 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种增程器gpf行车再生控制方法及装置 |
| CN116181460B (zh) * | 2023-02-02 | 2024-04-19 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种增程器gpf行车再生控制方法及装置 |
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