CN109915298A - 一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，先选定驾驶模式为ECO模式或SPORT模式，再发出启动发动机指令以进行启动，启动过程中，先对高压发电机启动力矩进行调整，直至发动机转速达到了期望转速区间，且发动机正常喷油时，再将高压发电机由电动模式切换至发电模式，同时触发电能补偿机制，以补偿快速启动过程中高压发电机消耗的电能，并规避电池过放故障，直至高压发电机进入正常发电工作状态，此时快速启动完成。本设计不仅能在有效识别驾驶员的驾驶意图与车辆实时工况的基础上实现发动机快速启动、能适应极限动力需求，而且能规避高压电***和机械动力部件的失效故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机的启动方法，属于混合动力汽车控制技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法。
背景技术
现有的纯电动汽车、插电式混合动力汽车受制于充电设施的完善程度不高，导致整车能量管理***无法有效控制高压电池电量，由此带来了续驶里程焦虑、高压动力电池亏电状态下车辆动力性明显衰减等问题。而将发动机作为增程设备的混合动力汽车将石油燃料作为整车能量源可以解决纯电动汽车续驶里程焦虑问题，并且可以根据车辆实时的运行工况控制发动机的工作状态以实现整车能量管理***对高压电池电量的有效控制，在保证车辆动力性的前提下避免高压动力电池亏电。
为了实现高效的整车能量管理策略，需要根据实时的车辆行驶工况、驾驶员意图、高压动力电池荷电状态等信息确定发动机的启动时机与期望工作区间。因此，混合动力汽车必须实现对发动机启动的主动控制，启动方法分为两种，一是使用低压起动机***实现发动机的自动启动功能，二是在启动过程中将与发动机机械连接的ISG高压发电机转换为电动机反拖发动机完成启动。
两种方法中的启动装置的能量源分别来自于12/24V低压电池和高压动力电池，其中使用高压动力电池作为能量源的启动方法得益于较大的起动机功率，可以明显缩短发动机的启动时间，但对于驾驶员输出大功率指令或激进驾驶模式等极限动力需求的场景，现有技术对发动机启动的瞬态响应性关注较少，没有考虑根据驾驶员的瞬态指令或驾驶意图对发动机启动过程进行优化。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不能在有效识别驾驶员的驾驶意图与车辆实时工况的基础上实现发动机快速启动、不能适应极限动力需求的缺陷与问题，提供一种能在有效识别驾驶员的驾驶意图与车辆实时工况的基础上实现发动机快速启动、能适应极限动力需求的混合动力汽车发动机快速启动的控制方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法；
所述混合动力汽车包括整车控制器、驱动电机控制器、驱动电机***、高压动力电池、高压发电机、发动机、驾驶模式选择单元与ECU，所述整车控制器与驱动电机控制器、高压动力电池、高压发电机、驾驶模式选择单元都进行信号连接，所述驱动电机控制器与驱动电机***进行电连接，驱动电机***与驱动轮31进行机械传动连接，所述高压动力电池与驱动电机控制器、高压发电机进行电连接，所述高压发电机与发动机进行机械传动连接；
所述控制方法包括下述步骤：先由驾驶员通过驾驶模式选择单元选定驾驶模式为ECO模式或SPORT模式，ECO模式、SPORT模式对应的发动机转速分别为经济转速区间、峰值功率转速区间，再由整车控制器发出启动发动机指令以进行启动，在启动过程中，先对高压发电机启动力矩进行调整，直至发动机转速达到了经济转速区间或峰值功率转速区间，且发动机正常喷油时，再将高压发电机由电动模式切换至发电模式，同时触发电能补偿机制，高压发电机根据实时的动力需求提高发电力矩，将处于放电工况的高压动力电池调整为充电工况以补偿快速启动过程中高压发电机消耗的电能，并规避电池过放故障，直至高压发电机进入正常发电工作状态，此时快速启动完成。
所述驱动电机***包括分布式电驱动***或集中式电驱动***。
所述驾驶模式为ECO模式时，通过功率闭环控制、最大启动力矩限制对高压发电机启动力矩进行调整；
所述驾驶模式为SPORT模式时，通过功率闭环控制、最大启动力矩限制、防止发动机飞车保护机制对高压发电机启动力矩进行调整。
所述发动机正常喷油是指发动机被成功激活，而发动机是否被成功激活则由发动机喷油***工作状态判断模块确定，该发动机喷油***工作状态判断模块的状态变量包括发动机实时转速、高压发电机实际输出力矩、发动机实时输出力矩。
所述电能补偿机制下，在电能补偿机制作用阶段，ECU提高循环喷油量以稳定发动机转速，喷油***完成高喷油压力的构建工作，直至高压发电机进入正常发电工作状态。
当整车控制器发出启动发动机指令以进行启动时，如果判断出发动机处于冷机状态，则触发冷机启动控制策略进行热机，反之，若发动机处于热机状态，则继续向下按步骤进行；其中，发动机处于冷机或热机状态依据下述公式判断：
式中TCoolant表示ECU实时监控的发动机冷却液温度值；PMachine-oil表示ECU实时监控的发动机机油压力大小；TThr表示整车控制器设置的触发启动指令的最低发动机冷却液温度阈值；PThr表示整车控制器设置的触发启动指令的最低发动机机油压力阈值；
State1表示当发动机冷却液温度较低或发动机机油压力较小则判断发动机处于冷机状态；State2表示当发动机冷却液温度较高且发动机机油压力较大则判断发动机处于热机状态。
所述对高压发电机启动力矩进行调整是指：选取整车控制器发送至高压发电机控制器的力矩指令、控制模式作为控制变量；选取发动机实时转速、高压发电机实际输出力矩、高压动力电池最大允许放电功率、高压动力电池实时输出功率作为功率闭环控制、最大启动力矩限制、防止发动机飞车保护机制的状态变量。
所述发动机喷油***工作状态判断模块依据下述公式运行：
上式中Fr表示发动机启动阻力，nEngine表示发动机的实时转速，表示发动机转速的离散微分值，TEngine表示ECU根据喷油量等信息计算得到的发动机输出力矩，Tmin表示发动机最小输出力矩，表征发动机未点火状态下仅由机械惯性影响的理论内阻变化率峰值；
上式中的State1表示若发动机启动阻力没有发生突降或ECU反馈的发动机输出力矩始终不大于0，则判断发动机未被激活；State2表示若发动机启动阻力发生了突降并ECU反馈的发动机输出力矩在发动机最小输出力矩波动，则判断发动机被激活，点火成功。
若nEngine已经超过发动机怠速转速，而整车控制器判断发动机依然处于State1状态，则判断发动机启动失败，整车控制器立即将高压发电机启动力矩指令置零使发动机降速进行二次点火，当发动机转速低于ECU最低喷油转速时，整车控制器再次通过功率闭环控制与最大启动力矩限制实时调节高压发电机启动力矩指令、提高发动机转速并激活发动机喷油点火***；若发动机二次点火过程中整车控制器依然判断发动机启动失败，整车控制器不再发出启动发动机指令并输出发动机启动故障信号。
所述电能补偿机制下，选取发动机实时转速、高压发电机实际输出力矩、发动机实时输出力矩、高压动力电池最大允许充电功率、高压动力电池实时输出功率作为电能补偿机制的状态变量；所述电能补偿机制依据下述公式进行运行：
上式中，nECOIni表示ECO模式下高压发电机的起始发电转速；nMinECO表示ECO模式下高压发电机的最低工作转速；noffset表示电能补偿过程中发动机转速的波动偏差；nVib表示发动机稳定状态下的允许转速偏差；PBMSAllowMaxC表示高压动力电池的最大允许充电功率；Kp、Ki、Kd为特征参数；
上式中，nEngineCMD表示整车控制器发送至ECU的发动机期望转速指令，当发动机转速超过nMinECO/SPORT并持续十个报文周期后，整车控制器确定发动机转速具备发电条件，立即向ECU发送转速指令并将高压发电机控制模式由驱动转换为发电，ECU根据nEngineCMD与受到发电负载影响的发动机实时转速主动调整喷油频率实现能量输出；
上式中TCompDes表示电能补偿过程中期望的发电力矩，该期望力矩的设定目标是在保证电池不过充的前提下尽量提高充电功率，同时整车控制器将通过TStartMax对该目标力矩进行限制；
上式中TComCMD表示电能补偿过程中整车控制器发出的发电力矩指令，该指令在发动机转速波动大小在合理范围内时以TCompDes为准，若发动机转速波动幅度超过合理范围，说明高压发电机发电力矩较大，发动机实时的喷油压力无法承受负载，此时整车控制器引入PID调节器，以noffset为控制目标，对TComCMD进行反馈调节，防止发动机转速进一步降低，使发动机转速达到稳定状态；
上式中Final State表示整个启动工作的完成状态，说明发动机高喷油压力的构建工作已经完成，高压发电机进入正常发电工作状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法中，依据驾驶员的驾驶意图将启动模式分为ECO模式、SPORT模式两种，且每种模式都配有相应的转速区间(经济转速区间、峰值功率转速区间)及对应的快速启动方法，以满足不同的启动需求。因而，本发明能在有效识别驾驶员的驾驶意图与车辆实时工况的基础上实现发动机快速启动、能适应极限动力需求。
2、本发明一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法中，在启动过程中，对高压发电机启动力矩进行调整，以使发动机转速达到经济转速区间或峰值功率转速区间，而调整的具体步骤包括通过功率闭环控制、最大启动力矩限制、防止发动机飞车保护机制，该设计既能实现转速调整，又能规避高压电***和机械动力部件的失效故障。因此，本发明既能顺利启动，又能降低故障。
3、本发明一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法中，一旦发动机转速达到经济转速区间或峰值功率转速区间，且发动机正常喷油时，就会将高压发电机由电动模式切换至发电模式，同时触发电能补偿机制，既能弥补快速启动过程中高压发电机消耗的电能，又能规避电池过放故障。因此，本发明的性价比较高，故障较少。
4、本发明一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法中，针对启动时的意外状况，如发动机是冷机或热机，第一次启动失败等都设计了对应的控制策略，以提高本发明实施的有效性与全面性。因此，本发明的适应范围较广，有效性较高。
附图说明
图1为本发明的硬件架构图。
图2为本发明中启动时遇到冷机、热机时的操作流程图。
图3为本发明中发动机激活状态判断及二次点火控制模块流程示意图。
图4为本发明中高压发电机启动功率限制与闭环控制模块流程示意图。
图5为本发明中SPORT模式下，防发动机飞车保护机制流程示意图。
图6为本发明中电能补偿-发动机喷油压力稳定控制模块流程示意图。
图7为本发明中实施例1中ECO模式下发动机转速、高压发电机力矩变化图。
图8为本发明中实施例1中ECO模式下高压动力电池电流、高压发电机力矩变化图。
图9为本发明中实施例1中SPORT模式下发动机转速、高压发电机力矩变化图。
图10为本发明中实施例1中SPORT模式下高压动力电池电流、高压发电机力矩变化图。
图中：整车控制器1、驱动电机控制器2、驱动电机***3、驱动轮31、高压动力电池4、高压发电机5、发动机6、驾驶模式选择单元7。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明所应用的混合动力汽车包括整车控制器1、驱动电机控制器2、驱动电机***3、高压动力电池4、高压发电机5、发动机6、驾驶模式选择单元7与ECU，所述整车控制器1与驱动电机控制器2、高压动力电池4、高压发电机5、驾驶模式选择单元7都进行信号连接，所述驱动电机控制器2与驱动电机***3进行电连接，驱动电机***3与驱动轮31进行机械传动连接，所述高压动力电池4与驱动电机控制器2、高压发电机5进行电连接，所述高压发电机5与发动机6进行机械传动连接。
本发明的整体控制方法包括：先由驾驶员通过驾驶模式选择单元7选定驾驶模式为ECO模式或SPORT模式，ECO模式、SPORT模式对应的发动机转速分别为经济转速区间、峰值功率转速区间，再由整车控制器1发出启动发动机指令以进行启动，在启动过程中，先对高压发电机5启动力矩进行调整，直至发动机转速达到了经济转速区间或峰值功率转速区间，且发动机6正常喷油时，再将高压发电机5由电动模式切换至发电模式，同时触发电能补偿机制，高压发电机5根据实时的动力需求提高发电力矩，将处于放电工况的高压动力电池4调整为充电工况以补偿快速启动过程中高压发电机5消耗的电能，并规避电池过放故障，直至高压发电机5进入正常发电工作状态，此时快速启动完成。
一、参见图2，根据实时的发动机6状态监测信息，判断发动机6是否处于冷机状态，当整车控制器1发出启动发动机指令时，如果判断出发动机6处于冷机状态，则触发冷机启动控制策略进行热机，反之，若发动机6处于热机状态，则触发热机启动控制策略，按照启动——经济转速区间或峰值功率转速区间——正常发电的步骤控制高压发电机5与发动机6工作，具体步骤如下：
(1)、冷机、热机处理步骤：
当整车控制器1发出启动发动机指令以进行启动时，如果判断出发动机6处于冷机状态，则触发冷机启动控制策略进行热机，反之，若发动机6处于热机状态，则继续向下按步骤进行；其中，发动机6处于冷机或热机状态依据下述公式判断：
式中TCoolant表示ECU实时监控的发动机6冷却液温度值；PMachine-oil表示ECU实时监控的发动机6机油压力大小；TThr表示整车控制器1设置的触发启动指令的最低发动机6冷却液温度阈值；PThr表示整车控制器1设置的触发启动指令的最低发动机6机油压力阈值；
State1表示当发动机6冷却液温度较低或发动机6机油压力较小则判断发动机6处于冷机状态；State2表示当发动机6冷却液温度较高且发动机6机油压力较大则判断发动机6处于热机状态。
(2)、经济转速区间或峰值功率转速区间选择步骤：
式中nEngine表示发动机6的实际转速；nECO表示基于燃油经济性优化选定的发动机6经济性优化转速区间，当驾驶员选择经济模式行驶时，高压发电机5需要快速反拖发动机6至该经济性优化转速区间；nPowerMax表示基于发动机6输出功率最大化选定的发动机6动力性优化转速区间，当驾驶员选择运动模式行驶时，高压发电机5需要快速反拖发动机6至该动力性优化转速区间。
二、参见图3，在启动过程中，当ECU检测到发动机转速超过喷油/点火最低转速，电子喷油***开始工作，即发动机6被成功激活。发动机喷油***工作状态判断模块主要作用是对发动机6是否被成功激活迅速做出判断：
上式中Fr表示发动机6启动阻力，nEngine表示发动机6的实时转速，表示发动机转速的离散微分值，TEngine表示ECU根据喷油量等信息计算得到的发动机6输出力矩，Tmin表示发动机6最小输出力矩，表征发动机6未点火状态下仅由机械惯性影响的理论内阻变化率峰值；
上式中的State1表示若发动机6启动阻力没有发生突降或ECU反馈的发动机6输出力矩始终不大于0，则判断发动机6未被激活；State2表示若发动机6启动阻力发生了突降并ECU反馈的发动机6输出力矩在发动机6最小输出力矩波动，则判断发动机6被激活，点火成功。
若nEngine已经超过发动机6怠速转速，而整车控制器1判断发动机6依然处于State1状态，则判断发动机6启动失败，整车控制器1立即将高压发电机5启动力矩指令置零使发动机6降速进行二次点火，当发动机转速低于ECU最低喷油转速时，整车控制器1再次通过功率闭环控制与最大启动力矩限制实时调节高压发电机5启动力矩指令、提高发动机转速并激活发动机6喷油点火***；若发动机6二次点火过程中整车控制器1依然判断发动机6启动失败，整车控制器1不再发出启动发动机指令并输出发动机6启动故障信号。
三、参见图4，功率闭环控制与最大启动力矩限制具体实施方案见图4：
按图4所示，功率闭环控制与最大启动力矩限制主要作用是在高压发电机5作为电动机激活发动机6并提升其转速过程中尽可能地缩短启动时间并对高压发电机5功率进行闭环控制以规避高压动力电池4过放故障：
上式中，nGCU表示高压发电机5的实时转速；PGCUECO表示ECO模式下高压发电机5的峰值启动功率；PGCUSPORT表示SPORT模式下高压发电机5的峰值启动功率；TStartMax表示由高压发电机5峰值启动力矩与发动机6最大允许启动力矩计算得到的启动力矩峰值；PBMS表示高压动力电池4的实时充放电功率；PBMSAllowMaxDC表示高压动力电池4的最大允许放电功率；TGCU表示高压发电机5控制器反馈的高压发电机5实时力矩；TStartCMD表示VCU发出的启动力矩指令值；a、b为特征常数。
上式中，TStartDes表示高压发电机5作为电动机提升发动机转速过程中的目标输出力矩，该目标力矩是由两个控制方程决定，其一是f()，即表示由PGCUECO/SPORT、TStartMax决定的高压发电机5目标输出力矩跟随转速变化的外特性曲线，另一个控制方程是g()，其主要作用是根据PBMS和PBMSAllowMaxDC对高压发电机5启动功率进行限制以规避高压动力电池4过放故障。
上式中，Terror表示高压发电机5实际启动力矩和启动力矩指令之间的误差；VCU采用二阶滑模控制器搭建反馈回路，以启动力矩误差为控制目标对TStartcMD进行闭环调整。
四、参见图5，SPORT模式下防止发动机6飞车保护机制的具体实施方案见图5：
按图5所示，由于SPORT模式下，发动机6的期望转速区间较高且高压发电机5启动功率较大，在快速启动过程中若无法精确控制启动力矩，则容易出现发动机6飞车问题。因此，VCU在SPORT模式下提升发动机转速的过程中引入了防止飞车的保护机制如下：
上式中，nSPORTIni表示SPORT模式下高压发电机5的起始发电转速；nMinSPORT表示SPORT模式下高压发电机5的最低工作转速；其中，nSPORTIni＞nMinSPORT。
上式中的State1表示发动机转速已经被提升至nSPORT转速区间内，且功率闭环控制的转速超调量在5％以下；State2表示发动机转速过大，功率闭环控制的转速超调量已经超过5％。
当发动机转速处于State1中时，VCU将高压发电机5的峰值启动功率减半，迅速降低启动力矩；若发动机转速变化率衰减幅度较小，发动机转速由State1迅速提升至State2时，启动力矩立即清零并持续十个报文周期，使发动机转速降低。
防止发动机6飞车保护机制采用双级滑模控制，通过设置两组滑模面、分级降低高压发电机5启动力矩，利用滑模控制响应迅速的特点对发动机转速超调量进行有效控制、规避飞车故障。需要说明的是当高压发电机5控制模式切换为发电模式后，该保护机制即自行退出。
五、参见图6，电能补偿与发动机6喷油压力稳定控制的具体实施方案见图6：
按图6所示，当发动机6被成功激活，且转速已经提升至期望转速区间内之后，电能补偿机制开始工作，其主要作用是补偿快速启动过程中高压发电机5消耗的电能并通过施加适当的发电负载使发动机6喷油***完成高喷油压力的构建工作：
上式中，nECOIni表示ECO模式下高压发电机5的起始发电转速；nMinECO表示ECO模式下高压发电机5的最低工作转速；noffset表示电能补偿过程中发动机转速的波动偏差；nVib表示发动机6稳定状态下的允许转速偏差；PBMSAllowMaxC表示高压动力电池4的最大允许充电功率；Kp、Ki、Kd为特征参数；
上式中，nEngineCMD表示整车控制器1发送至ECU的发动机6期望转速指令，当发动机转速超过nMinECO/SPORT并持续十个报文周期后，整车控制器1确定发动机转速具备发电条件，立即向ECU发送转速指令并将高压发电机5控制模式由驱动转换为发电，ECU根据nEngineCMD与受到发电负载影响的发动机6实时转速主动调整喷油频率实现能量输出；
上式中TCompDes表示电能补偿过程中期望的发电力矩，该期望力矩的设定目标是在保证电池不过充的前提下尽量提高充电功率，同时整车控制器1将通过TStartMax对该目标力矩进行限制；
上式中TComCMD表示电能补偿过程中整车控制器1发出的发电力矩指令，该指令在发动机转速波动大小在合理范围内时以TCompDes为准，若发动机转速波动幅度超过合理范围，说明高压发电机5发电力矩较大，发动机6实时的喷油压力无法承受负载，此时整车控制器1引入PID调节器，以noffset为控制目标，对TComCMD进行反馈调节，防止发动机转速进一步降低，使发动机转速达到稳定状态；
上式中Final State表示整个启动工作的完成状态，说明发动机6高喷油压力的构建工作已经完成，高压发电机5进入正常发电工作状态。
本发明的原理说明如下：
为了提高发动机对极限动力需求场景的适应性，本发明运用电驱动部件优化机械部件的响应性以实现极端动力请求、高压动力电池能量消耗较大等工况下车辆动力***的瞬态响应性能，属于机电耦合控制范畴。
在电驱动、电驱动迅速过渡为机械驱动等瞬态控制中既要充分发挥电能的强响应性以适应驾驶员动力请求与车辆实时状态，更需要保证机械***和高压电***有较大的安全裕度，实现对高压动力电池过充过放、发动机飞车、发动机负载率过大等失效故障进行实时的故障预测与有效控制。因此，制定容错率高、适用范围大的快速启动保护机制是实现快速启动的必要条件。
进一步的，通过制定合理高效的能量管理策略与发动机实时状态监测，可以灵活调整发动机的启动时机、工作区间，实现发动机启动与驾驶员驾驶意图识别、高压动力电池亏电规避的耦合控制，提高ISG启动发动机的运用场景覆盖率，针对响应性和安全性特别优化了在极限动力需求场景下发动机的响应性能与输出功率控制方法。
本发明中，在电能补偿机制作用阶段，由于发动机负载的提高，转速会有一定幅度的波动，ECU通过提高循环喷油量稳定发动机转速，喷油***完成高喷油压力的构建工作。
实施例1：
参见图1―图10，按上述方法步骤，在装备峰值转速为3000rpm的柴油发动机6的混合动力汽车上实施了本发明。需要特别说明的是，在发动机台架实验中测得运用自动启停***(峰值启动功率20KW)启动发动机至怠速800rpm耗时6.2秒左右。而按本发明，在ECO模式和SPORT模式下启动成功，实现了快速启动，多个保护机制的控制效果得到了验证如下(参见图7―图10)：
在ECO模式启动过程中，高压动力电池4最大放电功率为28.8KW，低于PBMSAllowMaxDC(153.6KW)，功率闭环控制有效限制了高压发电机5启动功率；高压发电机5最大启动力矩不超过TstartMax(400N*m)，最大启动力矩限制工作有效；发动机转速首次超过nECOIni(1550rpm)耗时1.72秒，与自动启停***相比，大幅降低了发动机6启动时间；发动机转速稳定过程中，高压动力电池4最大充电功率为23.2KW，低于PBMSAllowMaxC(102.4KW)，电能补偿-发动机6喷油压力稳定控制模块工作有效；
在SPORT模式启动过程中，高压动力电池4最大放电功率为65.8KW，低于PBMSAllowMaxDC(153.6KW)，功率闭环控制有效限制了高压发电机5启动功率；高压发电机5最大启动力矩不超过TstartMax(400N*m)，最大启动力矩限制工作有效；发动机转速首次超过nSPORTIni(2500rpm)耗时2.42秒，与自动启停***相比，大幅降低了发动机6启动时间；发动机6最高转速、转速超调量分别为2652rpm和6％，虽然超调量超过了二级滑模控制器的门限值5％，但没有继续提高的趋势，即防止发动机6飞车保护机制有效；发动机转速稳定过程中，高压动力电池4最大充电功率为52.7KW，低于PBMSAllowMaxC(102.4KW)，电能补偿-发动机6喷油压力稳定控制模块工作有效。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：
所述混合动力汽车包括整车控制器(1)、驱动电机控制器(2)、驱动电机***(3)、高压动力电池(4)、高压发电机(5)、发动机(6)、驾驶模式选择单元(7)与ECU，所述整车控制器(1)与驱动电机控制器(2)、高压动力电池(4)、高压发电机(5)、驾驶模式选择单元(7)都进行信号连接，所述驱动电机控制器(2)与驱动电机***(3)进行电连接，驱动电机***(3)与驱动轮31进行机械传动连接，所述高压动力电池(4)与驱动电机控制器(2)、高压发电机(5)进行电连接，所述高压发电机(5)与发动机(6)进行机械传动连接；
所述控制方法包括下述步骤：先由驾驶员通过驾驶模式选择单元(7)选定驾驶模式为ECO模式或SPORT模式，ECO模式、SPORT模式对应的发动机转速分别为经济转速区间、峰值功率转速区间，再由整车控制器(1)发出启动发动机指令以进行启动，在启动过程中，先对高压发电机(5)启动力矩进行调整，直至发动机转速达到了经济转速区间或峰值功率转速区间，且发动机(6)正常喷油时，再将高压发电机(5)由电动模式切换至发电模式，同时触发电能补偿机制，高压发电机(5)根据实时的动力需求提高发电力矩，将处于放电工况的高压动力电池(4)调整为充电工况以补偿快速启动过程中高压发电机(5)消耗的电能，并规避电池过放故障，直至高压发电机(5)进入正常发电工作状态，此时快速启动完成。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述驱动电机***(3)包括分布式电驱动***或集中式电驱动***。
3.根据权利要求1或2所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述驾驶模式为ECO模式时，通过功率闭环控制、最大启动力矩限制对高压发电机(5)启动力矩进行调整；
所述驾驶模式为SPORT模式时，通过功率闭环控制、最大启动力矩限制、防止发动机飞车保护机制对高压发电机(5)启动力矩进行调整。
4.根据权利要求1或2所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述发动机正常喷油是指发动机(6)被成功激活，而发动机(6)是否被成功激活则由发动机喷油***工作状态判断模块确定，该发动机喷油***工作状态判断模块的状态变量包括发动机实时转速、高压发电机实际输出力矩、发动机实时输出力矩。
5.根据权利要求1或2所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述电能补偿机制下，在电能补偿机制作用阶段，ECU提高循环喷油量以稳定发动机转速，喷油***完成高喷油压力的构建工作，直至高压发电机(5)进入正常发电工作状态。
6.根据权利要求1或2所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：当整车控制器(1)发出启动发动机指令以进行启动时，如果判断出发动机处于冷机状态，则触发冷机启动控制策略进行热机，反之，若发动机处于热机状态，则继续向下按步骤进行；其中，发动机处于冷机或热机状态依据下述公式判断：
式中TCoolant表示ECU实时监控的发动机冷却液温度值；PMachine-oil表示ECU实时监控的发动机机油压力大小；TThr表示整车控制器(1)设置的触发启动指令的最低发动机冷却液温度阈值；PThr表示整车控制器(1)设置的触发启动指令的最低发动机机油压力阈值；
State1表示当发动机冷却液温度较低或发动机机油压力较小则判断发动机处于冷机状态；State2表示当发动机冷却液温度较高且发动机机油压力较大则判断发动机处于热机状态。
7.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述对高压发电机(5)启动力矩进行调整是指：选取整车控制器(1)发送至高压发电机(5)控制器的力矩指令、控制模式作为控制变量；选取发动机实时转速、高压发电机(5)实际输出力矩、高压动力电池(4)最大允许放电功率、高压动力电池(4)实时输出功率作为功率闭环控制、最大启动力矩限制、防止发动机飞车保护机制的状态变量。
8.根据权利要求4所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述发动机喷油***工作状态判断模块依据下述公式运行：
上式中Fr表示发动机启动阻力，nEngine表示发动机的实时转速，表示发动机转速的离散微分值，TEngine表示ECU根据喷油量等信息计算得到的发动机输出力矩，Tmin表示发动机最小输出力矩，表征发动机未点火状态下仅由机械惯性影响的理论内阻变化率峰值；
上式中的State1表示若发动机启动阻力没有发生突降或ECU反馈的发动机输出力矩始终不大于0，则判断发动机未被激活；State2表示若发动机启动阻力发生了突降并ECU反馈的发动机输出力矩在发动机最小输出力矩波动，则判断发动机被激活，点火成功。
9.根据权利要求8所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：若nEngine已经超过发动机怠速转速，而整车控制器(1)判断发动机依然处于State1状态，则判断发动机(6)启动失败，整车控制器(1)立即将高压发电机(5)启动力矩指令置零使发动机(6)降速进行二次点火，当发动机转速低于ECU最低喷油转速时，整车控制器(1)再次通过功率闭环控制与最大启动力矩限制实时调节高压发电机(5)启动力矩指令、提高发动机转速并激活发动机喷油点火***；若发动机二次点火过程中整车控制器(1)依然判断发动机(6)启动失败，整车控制器(1)不再发出启动发动机指令并输出发动机启动故障信号。
10.根据权利要求5所述的一种混合动力汽车发动机快速启动的控制方法，其特征在于：所述电能补偿机制下，选取发动机实时转速、高压发电机(5)实际输出力矩、发动机实时输出力矩、高压动力电池(4)最大允许充电功率、高压动力电池(4)实时输出功率作为电能补偿机制的状态变量；所述电能补偿机制依据下述公式进行运行：
nEngineCMD＝nECO/SPORTIni
noffset＝nECO/SPORTIni-nEngine
上式中，nECOIni表示ECO模式下高压发电机(5)的起始发电转速；nMinECO表示ECO模式下高压发电机(5)的最低工作转速；noffset表示电能补偿过程中发动机转速的波动偏差；nVib表示发动机稳定状态下的允许转速偏差；PBMSAllowMaxC表示高压动力电池(4)的最大允许充电功率；Kp、Ki、Kd为特征参数；
上式中，nEngineCMD表示整车控制器(1)发送至ECU的发动机期望转速指令，当发动机转速超过nMinECO/SPORT并持续十个报文周期后，整车控制器(1)确定发动机转速具备发电条件，立即向ECU发送转速指令并将高压发电机(5)控制模式由驱动转换为发电，ECU根据nEngineCMD与受到发电负载影响的发动机实时转速主动调整喷油频率实现能量输出；
上式中TCompDes表示电能补偿过程中期望的发电力矩，该期望力矩的设定目标是在保证电池不过充的前提下尽量提高充电功率，同时整车控制器(1)将通过TStartMax对该目标力矩进行限制；
上式中TComCMD表示电能补偿过程中整车控制器(1)发出的发电力矩指令，该指令在发动机转速波动大小在合理范围内时以TCompDes为准，若发动机转速波动幅度超过合理范围，说明高压发电机(5)发电力矩较大，发动机实时的喷油压力无法承受负载，此时整车控制器(1)引入PID调节器，以noffset为控制目标，对TComCMD进行反馈调节，防止发动机转速进一步降低，使发动机转速达到稳定状态；
上式中Final State表示整个启动工作的完成状态，说明发动机高喷油压力的构建工作已经完成，高压发电机(5)进入正常发电工作状态。
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|---|---|
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110277806A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-09-24 | 潍柴西港新能源动力有限公司 | 基于功率信号实现机组稳定并网带载的方法 |
| CN111024410A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 华人运通(江苏)技术有限公司 | 车辆的功率超限故障检测方法、装置、车辆及存储介质 |
| CN111852670A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 上海元城汽车技术有限公司 | 一种车辆启动方法、设备及介质 |
| CN112622643A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种燃料电池氢能汽车四驱驱动*** |
| CN112977391A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-18 | 奇瑞新能源汽车股份有限公司 | 一种增程器***的控制方法 |
| CN113715801A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 广州汽车集团股份有限公司 | 具有混合动力耦合***的车辆的控制器、控制方法和车辆 |
| CN113715804A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 广州汽车集团股份有限公司 | 具有混合动力耦合***的车辆的控制器、控制方法和车辆 |
| CN113715823A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-11-30 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种轻混商用车发动机启动控制方法 |
| WO2022166364A1 (zh) * | 2021-02-07 | 2022-08-11 | 中国第一汽车股份有限公司 | 配电***、配电***的控制方法及新能源汽车 |
| CN114954474A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车辆控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN115370499A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混动汽车发动机起动控制方法、***、电子设备及车辆 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101428614A (zh) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车及其控制方法 |
| CN101578212A (zh) * | 2007-01-12 | 2009-11-11 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆及其控制方法 |
| JP2012091563A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド車両の制御装置 |
| CN104245460A (zh) * | 2012-03-26 | 2014-12-24 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆的驱动控制装置 |
| CN104421089A (zh) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 上海汽车集团股份有限公司 | 混合动力汽车的发动机启动***及方法 |
| CN104417346A (zh) * | 2013-09-09 | 2015-03-18 | 比亚迪股份有限公司 | 混合动力汽车的控制***和控制方法 |
| CN104773159A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-15 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 混合动力汽车发动机启动控制方法及*** |
| CN104890667A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-09-09 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种混合动力汽车发动机快速起动方法 |
| JP2017137033A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | いすゞ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の発進加速時制御システム、ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の発進加速時制御方法 |
-
2019
- 2019-02-28 CN CN201910151141.6A patent/CN109915298B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101578212A (zh) * | 2007-01-12 | 2009-11-11 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆及其控制方法 |
| CN101428614A (zh) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车及其控制方法 |
| JP2012091563A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド車両の制御装置 |
| CN104245460A (zh) * | 2012-03-26 | 2014-12-24 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆的驱动控制装置 |
| CN104417346A (zh) * | 2013-09-09 | 2015-03-18 | 比亚迪股份有限公司 | 混合动力汽车的控制***和控制方法 |
| CN104421089A (zh) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 上海汽车集团股份有限公司 | 混合动力汽车的发动机启动***及方法 |
| CN104773159A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-15 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 混合动力汽车发动机启动控制方法及*** |
| CN104890667A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-09-09 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种混合动力汽车发动机快速起动方法 |
| JP2017137033A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | いすゞ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の発進加速時制御システム、ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の発進加速時制御方法 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110277806B (zh) * | 2019-07-15 | 2020-10-30 | 潍柴西港新能源动力有限公司 | 基于功率信号实现机组稳定并网带载的方法 |
| CN110277806A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-09-24 | 潍柴西港新能源动力有限公司 | 基于功率信号实现机组稳定并网带载的方法 |
| CN111024410A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 华人运通(江苏)技术有限公司 | 车辆的功率超限故障检测方法、装置、车辆及存储介质 |
| CN111024410B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-08-03 | 华人运通(江苏)技术有限公司 | 车辆的功率超限故障检测方法、装置、车辆及存储介质 |
| CN113715804B (zh) * | 2020-05-22 | 2024-04-12 | 广汽埃安新能源汽车有限公司 | 具有混合动力耦合***的车辆的控制器、控制方法和车辆 |
| CN113715801B (zh) * | 2020-05-22 | 2024-05-10 | 广州汽车集团股份有限公司 | 具有混合动力耦合***的车辆的控制器、控制方法和车辆 |
| CN113715801A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 广州汽车集团股份有限公司 | 具有混合动力耦合***的车辆的控制器、控制方法和车辆 |
| CN113715804A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 广州汽车集团股份有限公司 | 具有混合动力耦合***的车辆的控制器、控制方法和车辆 |
| CN111852670A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 上海元城汽车技术有限公司 | 一种车辆启动方法、设备及介质 |
| CN112622643A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种燃料电池氢能汽车四驱驱动*** |
| WO2022166364A1 (zh) * | 2021-02-07 | 2022-08-11 | 中国第一汽车股份有限公司 | 配电***、配电***的控制方法及新能源汽车 |
| CN112977391B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-04-12 | 奇瑞新能源汽车股份有限公司 | 一种增程器***的控制方法 |
| CN112977391A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-18 | 奇瑞新能源汽车股份有限公司 | 一种增程器***的控制方法 |
| CN113715823A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-11-30 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种轻混商用车发动机启动控制方法 |
| CN113715823B (zh) * | 2021-09-26 | 2024-04-26 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种轻混商用车发动机启动控制方法 |
| CN114954474A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车辆控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN115370499A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混动汽车发动机起动控制方法、***、电子设备及车辆 |
| CN115370499B (zh) * | 2022-09-29 | 2023-09-01 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混动汽车发动机起动控制方法、***、电子设备及车辆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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