CN108556836B - 功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，整车高压上电后，若判断车辆需要起动发动机，则控制第一制动器解锁，同时控制液压电动油泵对第二制动器加压直至第二制动器锁止并获得第二制动器锁止扭矩，之后整车控制器将第一电机需求扭矩、第二电机需求扭矩、预设的发动机需求扭矩分别发送至相对应的第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器中并相应执行，同时整车控制器控制第二制动器输出第二制动器锁止扭矩至双行星排的小太阳轮上，当发动机转速达到发动机点火转速阀值A时，发动机开始喷油点火至成功，此时发动机起动完成。本发明方法简单，可有效提高混合动力汽车运行时的整车驾驶平顺性、动力性。

Description

功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车的控制领域，尤其是涉及一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法。
背景技术
混合动力汽车作为多动力源***，可以根据不同的工况选择相应的工作模式，充分发挥各动力源的最优特性，车辆的驱动并不完全依赖于发动机。
混合动力汽车在低速、小负荷工况时使用电能和化学能，并将其转换为机械动力以驱动车辆；混合动力汽车在中高速或大负荷工况时使用车载燃料(汽油)及电能，将其转换为机械动力以驱动车辆。因此，在功率分流混合动力汽车中为了实现低排放、低能耗，不同工况下混合动力传动装置的工作模式切换频繁，内燃机起停随工况的不同随时发生。而内燃机起动过程中随其扭矩的突变往往伴随曲轴的震动，此震动通过传动装置传导进而引起整车的抖动、顿挫感，影响车辆驾乘舒适性。通常，混合动力内燃机起动控制方法不同于传统内燃机的起动，混合动力内燃机起动无需起动马达及联动机构，而是采用混合动力驱动电机及特定功能的离合器共同完成发动机的起动。不同的混合动力传动装置由于混合程度及组成结构的差异，控制方法相差较大。例如：通用GM双模***通过控制两个离合器开闭再结合相关控制来实现发动机起动，而重庆长安则通过限力矩离合器起动发动机。而针对不同的混合动力传动装置，采用不同的控制方法，以尽量保证混合动力汽车在工作模式切换过程中的驾驶平顺性、动力性，是当前的主要研究方向。
发明内容
针对现有技术缺陷，本发明旨在提供一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，简单可行，可有效提高混合动力汽车运行时的整车驾驶平顺性、动力性。
本发明通过以下方案实现：
一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，按以下步骤进行：
Ⅰ若整车控制器检测到高压起动请求信号，则整车控制器控制动力电池高压继电器闭合，由动力电池对整车进行高压上电；
Ⅱ整车高压上电后，整车控制器判断车辆是否需要起动发动机，若是则执行步骤Ⅲ，否则车辆进入纯电动模式；
Ⅲ整车控制器控制第一制动器B1解锁，同时控制液压电动油泵对第二制动器B2加压直至第二制动器锁止并获得第二制动器锁止扭矩，之后执行步骤Ⅳ；
Ⅳ整车扭矩分配模块计算第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩，之后整车控制器将第一电机需求扭矩、第二电机需求扭矩、预设的发动机需求扭矩分别发送至相对应的第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器中，第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器根据接收到的相应的需求扭矩分别控制相对应的第一电机、第二电机、发动机执行输出，同时整车控制器控制第二制动器输出第二制动器锁止扭矩至双行星排的小太阳轮上，当发动机转速达到发动机点火转速阀值A时，发动机开始喷油点火，同时整车控制器控制第二制动器解锁，发动机喷油点火成功后，此时发动机起动完成，发动机进入扭矩控制模式，车辆进入联合驱动模式。若发动机喷油点火失败，则车辆进入纯电动模式。
所述步骤Ⅳ中，第一电机需求扭矩TM1_req根据公式(1)计算获得，第二电机需求扭矩TM2_req根据公式(2)计算获得，
Figure BDA0001679036660000031
Figure BDA0001679036660000032
其中，i1为前行星排传动比；i2为后行星排传动比；TEng_resi为发动机阻力矩；JEng为发动机转动惯量；JS1为小太阳轮转动惯量；JS2为大太阳轮转动惯量；aEng为小太阳轮加速度；Tr_opt为轮边驱动扭矩，其根据公式(3)取值，
Tr_opt＝fmid(Tr_opt_APS，Tr_opt_M1_lim，Tr_opt_M2_lim，Tr_opt_Bat_lim)………(3)，
公式(3)中的fmid为中间值逻辑计算函数，Tr_opt_APS为根据驾驶员油门踏板开度解析得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_M1_lim为根据当前第一电机M1能力折算得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_M2_lim为根据当前第二电机M2能力折算得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_Bat_lim为根据当前动力电池最大放电能力折算得到的轮边需求扭矩。
所述根据当前第一电机M1能力折算得到的轮边需求扭矩Tr_opt_M1_lim按公式(4)计算获得，根据当前第二电机M2能力折算得到的轮边需求扭矩Tr_opt_M2_lim按公式(5)计算获得，根据当前动力电池最大放电能力折算得到的轮边需求扭矩Tr_opt_Bat_lim按公式(6)计算获得：
Figure BDA0001679036660000033
Figure BDA0001679036660000034
Figure BDA0001679036660000035
其中，TM1为第一电机的实际扭矩；TM2为第二电机的实际扭矩；Tr_opt_mem为上一时刻的轮边执行扭矩；PBat_dchg_max为电池允许的最大放电功率；PBat_dchg_actl为电池实际放电功率；ωr为齿圈角速度。
预设的发动机需求扭矩TEng_req是根据发动机万有特性曲线并结合实车具体工况下的车速、扭矩而标定获得的，该数据是考量了发动机能力、发动机最优控制及车辆需求后而给出的期望值。
所述步骤Ⅳ中，发动机点火转速阀值A为800～1000r/min。
若整车控制器检测到车辆有急加速请求或动力电池SOC低于纯电动阈值B或车辆有大功率温控调节请求，纯电动阈值B为25％～30％，则整车控制器判断车辆需要起动发动机。一般情况下，油门踏板开度在短时间内从0增加到100％时，则判定为车辆有急加速请求；车辆开启空调时，则判定为车辆有大功率温控调节请求。
本发明中，高压起动请求是指功率分流混合动力汽车的发动机起动是高电压发动机起动(使用高压永磁电机)，而不是使用车载12伏电池供电的起动马达。高压起动请求信号一般是由驾驶员操作发出的一个信号要求。
与现有技术相比，本发明的功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，具有以下优点：
1、方法简单可行，有效降低混合动力汽车从纯电动到发动机起动工况转换过程中的发动机起动失效率；
2、本发明完全采用软件控制的方式实现对发动机起动过程中由于扭转冲击所导致的车辆抖动、顿挫感的抑止；通过使用电机的实际扭矩取代原有的开环锁止力参数，使***具备自适应调节参数的功能，改善整车驾驶平顺性的同时无需修改任何硬件设备或其他相关的硬件部分，成本非常低；
3、本发明通过整车扭矩分配模块依据当前电机、电池能力自动进行轮边驱动扭矩Tr_opt的求取，再结合传动装置结构固有的扭矩方程实现整车扭矩解耦计算，从而得到各动力部件的需求扭矩，具有自动高效的优点，有效提高混合动力汽车的驾驶动力性。
附图说明
图1为本发明使用的混合动力传动装置的结构示意图；
图2为实施例1中功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法的控制流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
本发明使用的混合动力传动装置的结构示意图如图1所示，其主要部件包括：发动机1、扭转减振器2、第一电机M1、第二电机M2、功率分流齿轮机构即双行星排3、第一制动器B1、第二制动器B2，发动机1通过扭转减振器2与双行星排3的行星架相连，双行星排3的小太阳轮S1和第一电机M1相连，双行星排3的大太阳轮S2和第二电机M2相连，第一制动器B1和双行星排3的行星架相连，第二制动器B2和第一电机M1的转子同轴，双行星排3的齿圈和主减速器齿轮4啮合，双行星排3在这里起功率分流以及动力输出功能。本发明使用的混合动力传动装置，其结构已在专利名称为混合动力输出功率平衡装置及其控制方法(专利号200910195901.X)中公开。本发明使用的混合动力传动装置，其工作模式主要有：纯电动模式、发动机起动模式、联合驱动模式和发动机熄火模式。
实施例1
一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，其控制流程图如图2所示，按以下步骤进行：
Ⅰ若整车控制器检测到高压起动请求信号，则整车控制器控制动力电池高压继电器闭合，由动力电池对整车进行高压上电；
Ⅱ整车高压上电后，整车控制器判断车辆是否需要起动发动机，若整车控制器检测到车辆有急加速请求或动力电池SOC低于纯电动阈值B或车辆有大功率温控调节请求，纯电动阈值B取值为25％，则整车控制器判断车辆需要起动发动机。则执行步骤Ⅲ，否则车辆进入纯电动模式；
Ⅲ整车控制器控制第一制动器B1解锁，同时控制液压电动油泵对第二制动器B2加压直至第二制动器锁止并获得第二制动器锁止扭矩，之后执行步骤Ⅳ；
Ⅳ整车扭矩分配模块计算第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩，之后整车控制器将第一电机需求扭矩、第二电机需求扭矩、预设的发动机需求扭矩分别发送至相对应的第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器中，第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器根据接收到的相应的需求扭矩分别控制相对应的第一电机、第二电机、发动机执行输出，同时整车控制器控制第二制动器输出第二制动器锁止扭矩至双行星排的小太阳轮上，当发动机转速达到发动机点火转速阀值A时，发动机点火转速阀值A取值为800r/min，发动机开始喷油点火，同时整车控制器控制第二制动器解锁，发动机喷油点火成功后，此时发动机起动完成，发动机进入扭矩控制模式，车辆进入联合驱动模式。若发动机喷油点火失败，则车辆进入纯电动模式。
步骤Ⅳ中，第一电机需求扭矩TM1_req根据公式(1)计算获得，第二电机需求扭矩TM2_req根据公式(2)计算获得，
Figure BDA0001679036660000071
Figure BDA0001679036660000072
公式(1)、(2)中的Tr_opt为轮边驱动扭矩，其根据公式(3)取值，
Tr_opt＝fmid(Tr_opt_APS，Tr_opt_M1_lim，Tr_opt_M2_lim，Tr_opt_Bat_lim)………(3)，
公式(3)中的fmid为中间值逻辑计算函数，Tr_opt_APS为根据驾驶员油门踏板开度解析得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_M1_lim为根据当前第一电机M1能力折算得到的轮边需求扭矩，按公式(4)计算获得；Tr_opt_M2_lim为根据当前第二电机M2能力折算得到的轮边需求扭矩，按公式(5)计算获得；Tr_opt_Bat_lim为根据当前动力电池最大放电能力折算得到的轮边需求扭矩，按公式(6)计算获得：
Figure BDA0001679036660000073
Figure BDA0001679036660000074
Figure BDA0001679036660000075
公式(1)、(2)、(4)、(5)中，i1为前行星排传动比；i2为后行星排传动比；TEng_resi为发动机阻力矩；JEng为发动机转动惯量；JS1为小太阳轮转动惯量；JS2为大太阳轮转动惯量；aEng为小太阳轮加速度；TM1为第一电机的实际扭矩；TM2为第二电机的实际扭矩；公式(6)中，Tr_opt_mem为上一时刻的轮边执行扭矩；PBat_dchg_max为电池允许的最大放电功率；PBat_dchg_actl为电池实际放电功率；ωr为齿圈角速度。
实施例2
一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，其步骤与实施例1中的功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法的步骤基本相同，其不同之处在于：纯电动阈值B取值为30％，发动机点火转速阀值A取值为1000r/min。

Claims (4)

1.一种功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，其特征在于：按以下步骤进行：
Ⅰ若整车控制器检测到高压起动请求信号，则整车控制器控制动力电池高压继电器闭合，由动力电池对整车进行高压上电；
Ⅱ整车高压上电后，整车控制器判断车辆是否需要起动发动机，若是则执行步骤Ⅲ，否则车辆进入纯电动模式；
Ⅲ整车控制器控制第一制动器(B1)解锁，同时控制液压电动油泵对第二制动器(B2)加压直至第二制动器锁止并获得第二制动器锁止扭矩，之后执行步骤Ⅳ；
Ⅳ整车扭矩分配模块计算第一电机需求扭矩和第二电机需求扭矩，之后整车控制器将第一电机需求扭矩、第二电机需求扭矩、预设的发动机需求扭矩分别发送至相对应的第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器中，第一电机控制器、第二电机控制器、发动机控制器根据接收到的相应的需求扭矩分别控制相对应的第一电机、第二电机、发动机执行输出，同时整车控制器控制第二制动器输出第二制动器锁止扭矩至双行星排的小太阳轮上，当发动机转速达到发动机点火转速阀值A时，发动机开始喷油点火，同时整车控制器控制第二制动器解锁，发动机喷油点火成功后，此时发动机起动完成，发动机进入扭矩控制模式，车辆进入联合驱动模式；
所述步骤Ⅳ中，第一电机需求扭矩TM1_req根据公式(1)计算获得，第二电机需求扭矩TM2_req根据公式(2)计算获得，
Figure FDA0002415600510000011
Figure FDA0002415600510000021
其中，i1为前行星排传动比；i2为后行星排传动比；TEng_resi为发动机阻力矩；JEng为发动机转动惯量；JS1为小太阳轮转动惯量；JS2为大太阳轮转动惯量；aEng为小太阳轮加速度；Tr_opt为轮边驱动扭矩，其根据公式(3)取值，
Tr_opt＝fmid(Tr_opt_APS，Tr_opt_M1_lim，Tr_opt_M2_lim，Tr_opt_Bat_lim)………(3)，
公式(3)中的fmid为中间值逻辑计算函数，Tr_opt_APS为根据驾驶员油门踏板开度解析得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_M1_lim为根据当前第一电机能力折算得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_M2_lim为根据当前第二电机能力折算得到的轮边需求扭矩；Tr_opt_Bat_lim为根据当前动力电池最大放电能力折算得到的轮边需求扭矩。
2.如权利要求1所述的功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，其特征在于：所述根据当前第一电机能力折算得到的轮边需求扭矩Tr_opt_M1_lim按公式(4)计算获得，根据当前第二电机能力折算得到的轮边需求扭矩Tr_opt_M2_lim按公式(5)计算获得，根据当前动力电池最大放电能力折算得到的轮边需求扭矩Tr_opt_Bat_lim按公式(6)计算获得：
Figure FDA0002415600510000022
Figure FDA0002415600510000023
Figure FDA0002415600510000024
其中，TM1为第一电机的实际扭矩；TM2为第二电机的实际扭矩；Tr_opt_mem为上一时刻的轮边执行扭矩；PBat_dchg_max为电池允许的最大放电功率；PBat_dchg_actl为电池实际放电功率；ωr为齿圈角速度。
3.如权利要求1所述的功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，其特征在于：所述步骤Ⅳ中，发动机点火转速阀值A为800～1000r/min。
4.如权利要求1～3任一所述的功率分流混合动力汽车制动器辅助起动发动机的控制方法，其特征在于：若整车控制器检测到车辆有急加速请求或动力电池SOC低于纯电动阈值B或车辆有大功率温控调节请求，纯电动阈值B为25％～30％，则整车控制器判断车辆需要起动发动机。
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