CN106114495A - 一种混合动力汽车及其发动机停机控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车及其发动机停机控制方法 Download PDF

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Abstract

一种混合动力汽车及其发动机停机控制方法。本发明提出一种更为完善的混合动力***的发动机停机控制策略，通过增加发动机水温、涡轮后排温等条件的判定确定发动机停机过程，在停机过程中使用BSG/ISG电机拖动发动机，发动机转速下降过程可控。本发明解决了混合动力***中发动机启停过于频繁导致发动机冷却水不能工作在正常范围，且急速停机使得发动机涡轮增压器润滑不良，导致增压器内部积碳严重，甚至拉缸划瓦，损失严重等问题，提高了发动机性能及使用寿命。

Description

一种混合动力汽车及其发动机停机控制方法
技术领域
本申请涉及一种混合动力汽车，尤其涉及其发动机的停机控制。
背景技术
目前世界汽车工业所面临的两大难题是环境污染、石油资源匮乏，因此，环保和节能是21世纪汽车技术的一个重要发展方向，同时各国的排放法规也日趋严格。混合动力汽车正是具有低污染、低油耗特点的新一代清洁能源汽车。混合动力汽车是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式。混合动力汽车的优点在于车辆起动停止时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低。混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。
混合动力汽车的启动电机一般来说分为两类，BSG和ISG。
BSG电机(Belt Starter and Generator)：在发动机前端用皮带传递机构将一体化起动发电机与发动机相连接,取代了发动机原有的发电机,从而实现了混合动力***的一体化。BSG混合动力***能实现怠速停机(发动机)、车辆起动时快速拖动发动机到怠速转速、制动回收能量的作用。
ISG电机(Integrated Starter and Generator)：汽车起动发电一体机，直接集成在发动机主轴上，就是直接以某种瞬态功率较大的电机替代传统的起动电机，在起步阶段短时替代发动机驱动汽车，并同时起到起动发动机的作用，减少发动机的怠速损耗和污染，正常行使时，发动机驱动车辆，该电机断开或者起到发电机的作用，刹车时，该电机还可以起到再生发电，回收制动能量的节能效果。
根据采集到的混合动力公交车实际行驶工况数据分析表明：发动机怠速时间占整个循环工况时间的30％～50％，发动机怠速时，造成了燃料的浪费。怠速停机是混合动力汽车节油的关键技术之一，怠速停机控制方法可以使混合动力汽车在车辆静止或滑行时关闭发动机，从而避免了发动机长时间运行在油耗及有害气体排放较高的怠速区。
公告号为102514570B的中国专利《一种串联式混合动力车及其发动机启停控制方法、***》针对串联式混合动力车，提出根据动力电池电量作为启停条件，控制发动机启动停机，停机过程加入一定时间怠速以保护发动机。这种发动机启停控制方法避免了发动机在停止过程中由于热量无法散播而导致发动机摩擦副过热而受损，或者增压器涡轮轴端由于过热而引起变色、积炭严重等现象，大大提高了发动机的工作可靠性。但是该方案中只是提出加入怠速保护发动机，并没有提出如何怠速，而且发动机怠速过程会增加***油耗，加重排放负担。
此外，在上述专利中，仍然存在以下问题：
1、混合动力***在实际运行过程中出现发动机停机过于频繁，导致发动机冷却水水温过高或过低；
2、发动机大负荷时快速停机也会导致涡轮增压器因排温过高、润滑不良，冷却不足，使得涡轮增压器内积碳严重、拉缸化瓦甚至着火，影响了发动机寿命。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺陷，本申请提出一种混合动力汽车及该汽车的发动机停机控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种混合动力***，包括发动机、电机、信息采集单元、混合动力控制器，混合动力控制器基于发动机水温进行发动机停机控制，还基于涡轮后排温进行发动机停机控制。
优选地，所述混合动力控制器基于发动机水温进行发动机停机控制具体是：根据发动机水温与发动机转速下降曲线，HCU控制电机拖动发动机转速按照曲线逐渐下降。
优选地，所述曲线是根据发动机当前水温及发动机当前转速，确定的发动机水温T_water随发动机转速n下降为0时整个过程发动机水温达到发动机正常工作范围的水温值(T1_water≤T_water≤T2_water)的曲线。
优选地，在发动机转速下降过程中，在每个发动机转速下必须确保涡轮后排温低于限值，若高于该限值则需HCU控制电机拖动发动机维持当前转速直至涡轮后排温低于限值。
此外，相应地，本发明还提供了一种发动机停机控制方法。当接收到发动机停机指令后，执行以下步骤：
A)判定发动机水温；
B)基于发动机转速-水温曲线控制发动机转速，直至发动机停机。
优选地，在步骤B)中，还考虑涡轮后排温。
优选地，所述基于发动机转速-水温曲线控制发动机转速是指，根据发动机水温与发动机转速下降曲线，HCU控制电机拖动发动机转速按照曲线逐渐下降。
本发明的优点在于：
1、通过监测发动机水温、发动机转速、涡轮后排温确定发动机转速随水温及涡轮后排温下降的曲线，即确定发动机停机过程；一是确保发动机停机时发动机水温不会过高或过低，二是保证停机过程中涡轮增压器润滑及冷却良好，三是一定程度避免了发动机停机过于频繁问题。
2、发动机停机过程由BSG/ISG电机拖动，使发动机转速下降可控，同时减少发动机怠速过程，降低排放。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1示出了根据本发明实施方式的混合动力汽车发动机停机流程图。
附图2示出了示例性的发动机停机控制温度曲线。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出一种混合动力***，其包括发动机、电机、信息采集单元、混合动力控制器。其中，混合动力控制器进行发动机水温判定，并进行发动机停机控制。此外，混合动力控制器还根据涡轮后排温判定进行发动机控制。
发动机水温判定条件如下：根据发动机当前水温及发动机当前转速，确定一条发动机水温T_water随发动机转速n下降为0时整个过程发动机水温达到发动机正常工作范围的水温值(T1_water≤T_water≤T2_water)的曲线。其中，T1_water及T2_water为发动机水温工作上下限值。
其中，涡轮后排温判定为根据发动机要求涡轮后排温必须低于涡轮最高排温值T3_涡轮。停机过程中涡轮后排温不得超过该限值。
具体的控制过程为：根据发动机水温与发动机转速下降曲线，HCU控制BSG/ISG电机拖动发动机转速按照曲线逐渐下降。在发动机转速下降过程中，在每个发动机转速下必须确保涡轮后排温低于限值，若高于该限值则需HCU控制BSG/ISG电机拖动发动机维持当前转速直至涡轮后排温低于限值后，HCU控制BSG/ISG电机拖动发动机转速继续下降，直至发动机停机。
参见图1，本发明还提供了一种发动机控制方法，发动机处于运转状态时，当整车控制器(HCU)发出发动机停机指令时，首先进行发动机水温及涡轮后排温判定，然后再根据判定情况决定具体控制措施。如果发动机水温和涡轮后排温符合预定条件，则控制发动机停机。
其中，发动机水温判定条件如下：根据发动机当前水温及发动机当前转速，确定一条发动机水温T_water随发动机转速n下降为0时整个过程发动机水温达到发动机正常工作范围的水温值(T1_water≤T_water≤T2_water)的曲线。其中，T1_water及T2_water为发动机水温工作上下限值。
其中，涡轮后排温判定为根据发动机要求涡轮后排温必须低于涡轮最高排温值T3_涡轮。停机过程中涡轮后排温不得超过该限值。
具体的控制过程为：根据发动机水温与发动机转速下降曲线，HCU控制BSG/ISG电机拖动发动机转速按照曲线逐渐下降。在发动机转速下降过程中，在每个发动机转速下必须确保涡轮后排温低于限值，若高于该限值则需HCU控制BSG/ISG电机拖动发动机维持当前转速直至涡轮后排温低于限值后，HCU控制BSG/ISG电机拖动发动机转速继续下降，直至发动机停机。
现结合图2对上述控制过程做示例性说明：
参见图2，假定发动机水温正常工作范围在85℃-95℃，停机过程发动机当前转速下发动机水温为98℃；假定涡轮后排温限制要求为760℃。根据发动机转速水温的二维曲线，BSG/ISG带发动机在当前转速n1下需要维持的水温为98℃,若此时发动机水温已≤98℃，整车控制器(HCU)判断当前发动机涡轮后排温是否高于760℃，若排温高于限制温度则需BSG/ISG电机带发动机维持当前转速，防止发动机转速下降过快造成涡轮后排温高于设定值；若排温低于限制温度则BSG/ISG电机带发动机转速继续下降。重复上述过程，直至发动机转速为0，发动机停机过程结束。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混合动力***，包括发动机、电机、信息采集单元、混合动力控制器，其特征在于，混合动力控制器基于发动机水温进行发动机停机控制。
2.如权利要求1所述的混合动力***，其特征在于：混合动力控制器还基于涡轮后排温进行发动机停机控制。
3.如权利要求1所述的混合动力***，其特征在于：所述混合动力控制器基于发动机水温进行发动机停机控制具体是：根据发动机水温与发动机转速下降曲线，HCU控制电机拖动发动机转速按照曲线逐渐下降。
4.如权利要求3所述的混合动力***，其特征在于：在发动机转速下降过程中，在每个发动机转速下必须确保涡轮后排温低于限值，若高于该限值则需HCU控制电机拖动发动机维持当前转速直至涡轮后排温低于限值。
5.一种发动机控制方法，其特征在于，当接收到发动机停机指令后，执行以下步骤：
A)判定发动机水温；
B)基于发动机转速-水温曲线控制发动机转速，直至发动机停机。
6.如权利要求5所述的发动机控制方法，其特征在于：在步骤B)中，还考虑涡轮后排温。
7.如权利要求5所述的发动机控制方法，其特征在于：所述基于发动机转速-水温曲线控制发动机转速是指，根据发动机水温与发动机转速下降曲线，HCU控制电机拖动发动机转速按照曲线逐渐下降。
8.如权利要求7所述的发动机控制方法，其特征在于：在发动机转速下降过程中，在每个发动机转速下必须确保涡轮后排温低于限值，若高于该限值则需HCU控制电机拖动发动机维持当前转速直至涡轮后排温低于限值。
9.一种混合动力汽车，其包括如权利要求1-4其中之一所述的混合动力***。
10.一种发动机控制***，其包括控制器，该控制器能够执行权利要求5-8所述的控制方法。
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