一种混合动力汽车的起步控制方法和装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域,特别涉及一种混合动力汽车的起步控制方法和装置。
背景技术
混合动力汽车,通常指油电混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称HEV),即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源,是介于电动车和燃油车两者之间的一种新能源汽车。
混合动力汽车在行驶过程中,可以同时由电机和发动机提供动力来源,实现混合动力模式。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
在对混合动力汽车的控制中,混合动力汽车在混合动力模式下的起步控制尤其重要,但目前并没有相关技术实现。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制方法和装置。所述技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制方法,所述起步控制方法包括:
当发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,控制用于控制所述发动机输出的制动器处于打开状态,控制用于控制电机输出的离合器处于闭合状态,并控制电动油泵为所述变速器建立油压;
当所述档位为前进档或倒退档时,控制所述离合器处于滑磨状态,控制所述发动机和所述电机的输出扭矩为0Nm,将所述变速器与传动机构断开;
当所述发动机和所述电机的输出扭矩为0Nm、所述发动机转速不小于发动机目标转速时,控制所述离合器处于打开状态;
当所述离合器处于打开状态、建立油压的时间不小于设定时间时,控制所述变速器与所述传动机构闭合;
当所述离合器处于打开状态、所述档位为前进档或倒退档时,控制所述发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制所述电机的输出扭矩为第二扭矩,实现所述混合动力汽车的起步。
在本发明一种可能的实现方式中,第i个周期的所述第一扭矩由第i-1个周期的所述第一扭矩、驾驶员需求扭矩、发动机转动惯量、发动机实际转速、发动机目标转速、发动机允许最大扭矩、发动机允许最小扭矩、请求电机扭矩、电机扭矩限制值、所述混合动力汽车的车速、油门开度计算得到,i≥1且i为整数。
在本发明另一种可能的实现方式中,第i个周期的所述第二扭矩由第i-1个周期的所述第二扭矩、电机转动惯量、电机实际转速、电机目标转速、电机允许最大扭矩、电机允许最小扭矩、发动机目标转速、发动机响应滞后的补偿值、所述混合动力汽车的车速计算得到,i≥1且i为整数。
在本发明又一种可能的实现方式中,所述起步控制方法还包括:
获取车辆信息,所述车辆信息包括档位状态、发动机状态、电机状态、制动器状态、离合器状态中的一种或多种。
可选地,所述获取车辆信息,包括:
通过控制器局域网络CAN获取所述车辆信息。
另一方面,提供了一种混合动力汽车的起步控制装置,所述起步控制装置包括:
第一控制模块,用于当发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,控制用于控制所述发动机输出的制动器处于打开状态,控制用于控制电机输出的离合器处于闭合状态,并控制电动油泵为所述变速器建立油压;
第二控制模块,用于当所述档位为前进档或倒退档时,控制所述离合器处于滑磨状态,控制所述发动机和所述电机的输出扭矩为0Nm,将所述变速器与传动机构断开;
第三控制模块,用于当所述发动机和所述电机的输出扭矩为0Nm、所述发动机转速不小于发动机目标转速时,控制所述离合器处于打开状态;
第四控制模块,用于当所述离合器处于打开状态、建立油压的时间不小于设定时间时,控制所述变速器与所述传动机构闭合;
第五控制模块,用于当所述离合器处于打开状态、所述档位为前进档或倒退档时,控制所述发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制所述电机的输出扭矩为第二扭矩,实现所述混合动力汽车的起步。
在本发明一种可能的实现方式中,第i个周期的所述第一扭矩由第i-1个周期的所述第一扭矩、驾驶员需求扭矩、发动机转动惯量、发动机实际转速、发动机目标转速、发动机允许最大扭矩、发动机允许最小扭矩、请求电机扭矩、电机扭矩限制值、所述混合动力汽车的车速、油门开度计算得到,i≥1且i为整数。
在本发明另一种可能的实现方式中,第i个周期的所述第二扭矩由第i-1个周期的所述第二扭矩、电机转动惯量、电机实际转速、电机目标转速、电机允许最大扭矩、电机允许最小扭矩、发动机目标转速、发动机响应滞后的补偿值、所述混合动力汽车的车速计算得到,i≥1且i为整数。
在本发明又一种可能的实现方式中,所述起步控制装置还包括:
获取模块,用于获取车辆信息,所述车辆信息包括档位状态、发动机状态、电机状态、制动器状态、离合器状态中的一种或多种。
可选地,所述获取模块用于,
通过控制器局域网络CAN获取所述车辆信息。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
通过先由电动油泵为变速器建立油压,再渐进式调整变速器转速,然后将发动机和电机的扭矩调整为所需值,实现了混合汽车的平顺起步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-图1c是本发明实施例提供的混合动力汽车的结构示意图;
图2是本发明实施例一提供的一种混合动力汽车的起步控制方法的流程图;
图3是本发明实施例二提供的一种混合动力汽车的起步控制方法的流程图;
图4是本发明实施例三提供的一种混合动力汽车的起步控制方法的流程图;
图5是本发明实施例三提供的一种混合动力汽车的起步控制装置的结构示意图;
图6是本发明实施例四提供的一种混合动力汽车的起步控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供的混合动力汽车的起步控制方法尤其适用于基于行星轮耦合机构的混合动力汽车。下面先结合图1a-图1c简单介绍一下基于行星轮耦合机构的混合动力汽车的结构。图1a为混合动力汽车部分部件的结构示意图,如图1a所示,混合动力汽车包括发动机1、电机2、变速器3、行星轮耦合机构4、用于控制发动机1输出的制动器5、用于控制电机2输出的离合器6、以及电动油泵7。
在本实施例中,参见图1b,行星轮耦合机构4包括太阳轮41、行星齿轮42、齿圈43、以及行星架44(见图1c)。太阳轮41和齿圈43同轴设置,行星齿轮42和行星架44中可转动的Z型杆44a的一端同轴设置,行星齿轮42分别与太阳轮41的外齿和齿圈43的内齿啮合。发动机1通过制动器5与太阳轮41连接,电机2通过离合器6与齿圈43连接,变速器3与Z型杆44a的另一端连接,电动油泵7与电机2连接,电动油泵7与离合器6连通。
在实际应用中,电机2、变速器3、行星轮耦合机构4、制动器5、离合器6集成在一起,结构紧凑,集成度高,可满足车辆前舱的空间布置要求。
可选地,变速器3可以为无极变速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT)。
可选地,离合器6可以为湿式多片离合器,可以精确传动扭矩。
可选地,制动器5可以为湿式多片离合器,可以精确传动扭矩。
具体地,该混合动力汽车还可以包括飞轮8,飞轮8设置在发动机1的输出端,以达到减震效果,消除发动机启动过程中产生的冲击,使混合动力汽车运行更加平稳。
该混合动力汽车还包括储能装置9,储能装置9与电机2的输入端连接。
该混合动力汽车还包括传动机构10和车轮11,车轮11通过传动机构10与变速器3连接。
实施例一
本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制方法,可以由整车控制单元执行,参加图2,该起步控制方法包括:
步骤101:当发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,控制制动器处于打开状态,控制离合器处于闭合状态,并控制电动油泵为变速器建立油压。
在本实施例中,制动器用于控制发动机输出,离合器用于控制电机输出。
可以理解地,发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,打开制动器,并闭合离合器,发动机产生的机械能通过变速器传递到电机,电机驱动电动油泵为变速器建立油压。
步骤102:当档位为前进档或倒退档时,控制离合器处于滑磨状态,控制发动机和电机的输出扭矩为0Nm,将变速器与传动机构断开。
可以理解地,离合器处于滑磨状态,发动机和电机的输出扭矩为0Nm,变速器与传动机构断开,渐进式调整变速器的转速。
步骤103:当发动机和电机的输出扭矩为0Nm、发动机转速不小于发动机目标转速时,控制离合器处于打开状态。
可以理解地,当发动机转速不小于发动机目标转速时,打开离合器,将变速器转速与发动机转速相匹配。
步骤104:当离合器处于打开状态、建立油压的时间不小于设定时间时,控制变速器与传动机构闭合。
可以理解地,当建立油压的时间不小于设定时间时,将变速器与传动机构闭合,发动机通过变速器驱动传动机构连接的车轮。
步骤105:当离合器处于打开状态、档位为前进档或倒退档时,控制发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制电机的输出扭矩为第二扭矩,实现混合动力汽车的起步。
可以理解地,由于之前已经将变速器与发动机匹配,因此可以平稳实现控制发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制电机的输出扭矩为第二扭矩,混合动力汽车的起步平顺。
本发明实施例通过先由电动油泵为变速器建立油压,再渐进式调整变速器转速,然后将发动机和电机的扭矩调整为所需值,实现了混合汽车的平顺起步。
实施例二
本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制方法,参加图3,该起步控制方法包括:
步骤200:获取车辆信息。
在本实施例中,车辆信息包括变速器状态(空档、前进档、后退档、建立油压的时间)、发动机状态(开启、关闭、发动机转速、输出扭矩)、电机状态(开启、关闭、电机转速、输出扭矩)、制动器状态(打开、锁止)、离合器状态(打开、关闭)中的一种或多种。
可以理解地,获取车辆信息,使控制器可以根据车辆信息对混合动力汽车进行相应控制,实现混合动力汽车的起步控制。
可选地,该步骤200可以包括:
通过控制器局域网络(Controller Area Network,简称CAN)获取车辆信息。
在实际应用中,各个部件通常对应有控制器,如电机有电机控制器,发动机有发动机控制器。这些控制器可以获取到对应部件的情况(如对部件的控制状态,或与部件的状态测量装置连接),可以通过CAN将对应部件的情况发送给整车控制器。
步骤201:当发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,控制制动器处于打开状态,控制离合器处于闭合状态,并控制电动油泵为变速器建立油压。
在本实施例中,制动器用于控制发动机输出,离合器用于控制电机输出。
可以理解地,发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,打开制动器,并闭合离合器,发动机产生的机械能通过变速器传递到电机,电机驱动电动油泵为变速器建立油压。
步骤202:当档位为前进档或倒退档时,控制离合器处于滑磨状态,控制发动机和电机的输出扭矩为0Nm,将变速器与传动机构断开。
可以理解地,离合器处于滑磨状态(离合器的压板与摩擦片是滑动摩擦状态,传递部分动力),发动机和电机的输出扭矩为0Nm,变速器与传动机构断开,渐进式调整变速器的转速。
步骤203:当发动机和电机的输出扭矩为0Nm、发动机转速不小于发动机目标转速时,控制离合器处于打开状态。
可以理解地,当发动机转速不小于发动机目标转速时,打开离合器,将变速器转速与发动机转速相匹配。
步骤204:当离合器处于打开状态、建立油压的时间不小于设定时间时,控制变速器与传动机构闭合。
可以理解地,当建立油压的时间不小于设定时间时,将变速器与传动机构闭合,发动机通过变速器驱动传动机构连接的车轮。
步骤205:当离合器处于打开状态、档位为前进档或倒退档时,控制发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制电机的输出扭矩为第二扭矩,实现混合动力汽车的起步。
可以理解地,由于之前已经将变速器与发动机匹配,因此可以平稳实现控制发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制电机的输出扭矩为第二扭矩,混合动力汽车的起步平顺。
可选地,第i个周期的第一扭矩可以由第i-1个周期的第一扭矩、驾驶员需求扭矩、发动机转动惯量、发动机实际转速、发动机目标转速、发动机允许最大扭矩、发动机允许最小扭矩、电机扭矩、电机扭矩限制值、混合动力汽车的车速、油门开度计算得到,i≥1且i为整数,从而在电机扭矩不能满足需求时由发动机进行补偿。发动机扭矩需求=驾驶员需求扭矩+发动机转动惯量产生的扭矩+(电机扭矩-电机扭矩限制值)+PID(发动机实际转速,发动机目标转速,油门开度),然后滤波后的发动机扭矩需求=滤波处理(发动机需求扭矩),最后对滤波后的发动机扭矩需求进行上下限处理,得到第一扭矩。
可选地,第i个周期的第二扭矩由第i-1个周期的第二扭矩、电机转动惯量、电机实际转速、电机目标转速、电机允许最大扭矩、电机允许最小扭矩、发动机目标转速、发动机响应滞后的补偿值、混合动力汽车的车速计算得到,i≥1且i为整数,从而利用电机扭矩响应快速的特征补偿发动机扭矩。电机扭矩需求=驾驶员需求扭矩+电机转动惯量产生的扭矩+发动机响应滞后的补偿值+PID(电机实际转速,电机目标转速,发动机目标转速),然后滤波后的电机扭矩需求=滤波处理(电机扭矩需求),最后对滤波后的电机扭矩需求进行上下限处理,得到第二扭矩。
本发明实施例通过先由电动油泵为变速器建立油压,再渐进式调整变速器转速,然后将发动机和电机的扭矩调整为所需值,实现了混合汽车的平顺起步。
实施例三
本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制方法,参加图4,该起步控制方法包括:
步骤301:判断发动机是否处于启动状态、档位是否在空档。当发动机处于启动状态,且档位在空档时,执行步骤302;当发动机不在启动状态,或者档位不在空档时,执行步骤301。
步骤302:控制离合器处于闭合状态,控制制动器处于打开状态。
步骤303:判断档位是否挂入前进档或倒退档。当档位挂入前进挡或倒退档时,执行步骤304;当档位挂在空挡时,执行步骤303。
步骤304:控制离合器处于滑磨状态,控制电机和发动机的输出扭矩为0Nm,控制变速器与传动机构断开。
步骤305:判断电机和发动机的输出扭矩是否为0Nm、发动机转速是否不小于发动机目标转速。当电机和发动机的输出扭矩为0Nm,且发动机转速不小于发动机目标转速时,执行步骤306;当电机和发动机的输出扭矩不为0Nm,或者发动机转速小于发动机目标转速时,执行步骤305。
步骤306:控制离合器处于打开状态,控制电机和发送机的输出扭矩为0Nm,控制变速器与传动机构断开。
步骤307:判断离合器是否处于打开状态、为变速器建立油压的时间是否不小于设定时间。当离合器处于打开状态,且为变速器建立油压的时间不小于设定时间时,执行步骤308;的那个离合器没有处于打开状态,或者为变速器建立油压的时间小于设定时间时,执行步骤307。
步骤308:控制离合器处于打开状态,控制电机和发送机的输出扭矩为0Nm,控制变速器与传动机构闭合。
步骤309:判断变速器与传动机构是否闭合。当变速器与传动机构闭合时,执行步骤310;当变速器与传动机构没有闭合时,执行步骤310。
步骤310:控制离合器处于打开状态,控制电机和发送机的输出扭矩为0Nm,控制变速器与传动机构闭合。
步骤311:判断离合器是否处于打开状态、档位是否处于前进挡或倒退档。当离合器处于打开状态,且档位处于前进挡或倒退档时,执行步骤312;当离合器没有处于打开状态,或者档位没有处于前进挡或倒退档时,执行组后311。
步骤312:根据驾驶员输入的发动机扭矩和电机扭矩,请求扭矩到电机控制单元和发动机控制单元。
本发明实施例通过上述步骤逐步调整混合动力汽车的各部件的状态,实现了混合汽车的平顺起步。
实施例四
本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制装置,参加图5,该起步控制装置包括:
第一控制模块401,用于当发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,控制用于控制发动机输出的制动器处于打开状态,控制用于控制电机输出的离合器处于闭合状态,并控制电动油泵为变速器建立油压;
第二控制模块402,用于当档位为前进档或倒退档时,控制离合器处于滑磨状态,控制发动机和电机的输出扭矩为0Nm,将变速器与传动机构断开;
第三控制模块403,用于当发动机和电机的输出扭矩为0Nm、发动机转速不小于发动机目标转速时,控制离合器处于打开状态;
第四控制模块404,用于当离合器处于打开状态、建立油压的时间不小于设定时间时,控制变速器与传动机构闭合;
第五控制模块405,用于当离合器处于打开状态、档位为前进档或倒退档时,控制发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制电机的输出扭矩为第二扭矩,实现混合动力汽车的起步。
本发明实施例通过先由电动油泵为变速器建立油压,再渐进式调整变速器转速,然后将发动机和电机的扭矩调整为所需值,实现了混合汽车的平顺起步。
实施例五
本发明实施例提供了一种混合动力汽车的起步控制装置,参加图6,该起步控制装置包括:
第一控制模块501,用于当发动机处于启动状态、变速器的档位为空档时,控制用于控制发动机输出的制动器处于打开状态,控制用于控制电机输出的离合器处于闭合状态,并控制电动油泵为变速器建立油压;
第二控制模块502,用于当档位为前进档或倒退档时,控制离合器处于滑磨状态,控制发动机和电机的输出扭矩为0Nm,将变速器与传动机构断开;
第三控制模块503,用于当发动机和电机的输出扭矩为0Nm、发动机转速不小于发动机目标转速时,控制离合器处于打开状态;
第四控制模块504,用于当离合器处于打开状态、建立油压的时间不小于设定时间时,控制变速器与传动机构闭合;
第五控制模块505,用于当离合器处于打开状态、档位为前进档或倒退档时,控制发动机的输出扭矩为第一扭矩,控制电机的输出扭矩为第二扭矩,实现混合动力汽车的起步。
可选地,第i个周期的第一扭矩可以由第i-1个周期的第一扭矩、驾驶员需求扭矩、发动机转动惯量、发动机实际转速、发动机目标转速、发动机允许最大扭矩、发动机允许最小扭矩、请求电机扭矩、电机扭矩限制值、混合动力汽车的车速、油门开度计算得到,i≥1且i为整数,从而在电机扭矩不能满足需求时由发动机进行补偿。
可选地,第i个周期的第二扭矩由第i-1个周期的第二扭矩、电机转动惯量、电机实际转速、电机目标转速、电机允许最大扭矩、电机允许最小扭矩、发动机目标转速、发动机响应滞后的补偿值、混合动力汽车的车速计算得到,i≥1且i为整数,从而利用电机扭矩响应快速的特征补偿发动机扭矩。
在本实施例的一种实现方式中,该起步控制装置还可以包括:
获取模块506,用于获取车辆信息,车辆信息包括档位状态、发动机状态、电机状态、制动器状态、离合器状态中的一种或多种。
可选地,获取模块506可以用于,
通过CAN获取车辆信息。
本发明实施例通过先由电动油泵为变速器建立油压,再渐进式调整变速器转速,然后将发动机和电机的扭矩调整为所需值,实现了混合汽车的平顺起步。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。