CN1986309A - 一种混合动力汽车发动机启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机自动启动控制方法，本发明包括混和动力控制器，混和动力控制器用于发动机怠速停机及快速启动的控制；执行发动机自动启停功能时，混和动力控制器需要车辆条件和驾驶员操作行为动作进行判断，并发送执行信号；发动机控制模块，用于车辆发动机的控制；混和动力控制器与发动机控制模块二者经过整车CAN网络通讯实现发动机的启停功能功能控制。本发明在发动机怠速停机后可以控制其快速地启动，使车辆实现快速、平稳、低噪音、低排放的启动。
Description
技术领域
本发明涉及混和动力汽车的控制。
技术背景
能源短缺和环境污染是目前汽车工业发展遇到的两大挑战。有关资料显示，城市大气中CO的82％、NOx的48％、HC的58％和微粒的8％均来自汽车排放的废气；按照国家环保中心预测，2010年汽车尾气排放量将占空气污染源的64％。从2000年起，我国已开始全面实施新的排放法规，如北京2005年底市场上销售的车辆必须达到欧三排放标准。随着时间的推移，国家排放法规将会越来越严格。另一方面，我国的石油资源相对较少，从1994年开始，我国就已经是石油进口国，因此节能就提上了日程；同时，实施燃油税后，提高汽车的燃油经济性成为用户的最大需求。因此，为解决能源短缺和环境污染这两大问题，开发新一代的清洁节能型汽车成为必然趋势。
目前，由于电池技术没有取得突破性进展，电动汽车具有续行里程短、成本高和电池循环使用寿命低等缺点，因而其发展受到限制。近年来燃料电池汽车发展十分迅速，但在成本和氢能源的制备等方面仍存在需要解决的问题。因此开发使发动机排放和油耗减少的混和动力车是符合我国现代国情的发展趋势。
发明内容
本发明的目的就是提供一种发动机自动启动控制方法，能够使发动机在车辆条件满足而且驾驶员请求自动停机时，发动机可以自动实现怠速停机，当车辆某一条件不满足持续停机或驾驶员请求发动机重启时混和动力控制器发送指令可以使专用的混和动力电机***拖动发动机曲轴达到一定转速，再由发动机开始喷油点火自己提供扭矩维持自身的转动以及作为车辆的动力源驱动车辆前进。
为实现上述目的，本发明提供的混和动力汽车发动机启动控制方法包括：
混和动力控制器，混和动力控制器用于发动机怠速停机及快速启动的控制；
执行发动机自动启停功能时，混和动力控制器需要车辆条件和驾驶员操作行为动作进行判断，并发送执行信号；
发动机控制模块，用于车辆发动机的控制；
混和动力控制器与发动机控制模块二者经过整车CAN网络通讯实现发动机的启停功能功能控制。
由上述技术方案可知，本发明在发动机怠速停机后可以控制其快速地启动，所具备此种功能的整车具有在车辆静止后发动机自动停机以及车辆起步时发动机被快速启动的功能。此种车辆所配置的电机可以快速启动发动机，实现快速、平稳、低噪音、低排放的启动，此种机构中发动机与装配电机采取带传动方式进行动力传输。
附图概述
图1是本发明中怠速停机使能状态判断的控制流程图；
图2是本发明中混合动力汽车发动机运行状态判定流程图；
图3是本发明中混合动力自动重新启动成功参数图；
图4是发动机自动重新启动不成功参数图；
图5是发动机自动重新启动失败参数图；
图6、7是发动机启动失败参数图。
具体实施方式
本发明提供的混和动力汽车发动机启动控制方法，本发明包括：
混和动力控制器，混和动力控制器用于发动机怠速停机及快速启动的控制；
执行发动机自动启停功能时，混和动力控制器需要车辆条件和驾驶员操作行为动作进行判断，并发送执行信号；
发动机控制模块，用于车辆发动机的控制；
混和动力控制器与发动机控制模块二者经过整车CAN网络通讯实现发动机的启停功能功能控制。
所述的混和动力控制器需要进行判断的车辆条件包括：电池功能状态、发动机暖机状态、混和动力电机启动功能状态、空调及除霜电气***状态、助力转向以及助力制动状态及车辆安全状态；所述的混和动力控制器需要进行判断的驾驶员操作行为动作包括：离合器踏板位置状态、制动踏板位置状态、油门踏板位置状态、变速箱档位状态以及发动机自动启停功能使能状态。
本发明在发动机怠速停机后可以控制其快速地启动，所具备此种功能的整车具有在车辆静止后发动机自动停机以及车辆起步时发动机被快速启动的功能。
在驾驶员欲用钥匙开关启动时，采取小电机启动发动机，这是为了确保在冷机情况下能够顺利的启动发动机达到怠速工况；当发动机暖机怠速停机后重新启动时使用混和动力匹配的电机快速启动发动机，当发动机转速达到某一转速时，发动机开始供油点火，电机不再拖动发动机转动。这样就弥补了常规汽油机启动时经济性低、排放差的缺点。为了节省燃料和降低排放，发动机在怠速停车时停止工作，在满足怠速停机时如果驾驶员请求启动或者车辆停机条件不再满足时发动机都会由混和动力电机迅速重新启动发动机以满足驾驶员请求或车辆安全及电气负载要求；而且此外此种混和动力车所匹配的电机象常规车辆匹配的发电机一样给车载电气***供电以及给混合动力蓄电池充电。在此结构中，发动机通过主传动轴与变速器相联，电机通过轮系结构及带传动与发动机曲轴相连，汽油机为车辆的动力源，电机作为启动发动机时的动力源，采用发动机—轮系—电机***实现发动机的怠速停机与快速启动功能。电机的工作状态可分为电动、发电以及怠速转动三种状态，因此电机既作为电动机又作为发电机使用。此种结构形式的混和动力***结构布置简单，不需要大的改变车辆动力驱动***结构，而且提高了电动/发电机的发电效率。因此在使车辆实现了怠速停机以及怠速停机后快速启动同时又可以提高电机的发电效率，这样就减少了整车停止时发动机怠速运转时的燃油消耗与排放，从而降低了整车使用时的油耗与排放。
本发明主要涉及到混和动力发动机、混和动力电机、轮系支架、电池组、混和动力控制器、DC-Link、混和动力发动机控制***以及inverter***。本发明所述的混和动力控制方法是为发动机怠速停机及快速启动所开发的控制方法，所述的发动机控制模块是在常规车辆发动机控制模块的基础上经过重新匹配的发动机控制模块。二者经过整车CAN网络的通讯可以实现发动机的启停功能的控制。执行发动机自动启停功能时混和动力控制器需要判断的车辆条件包括：电池功能状态、发动机暖机状态、混和动力电机启动功能状态、空调及除霜电气***状态、助力转向以及助力制动状态以及车辆安全状态；
需要判断的驾驶员操作行为动作包括：离合器踏板位置状态、制动踏板位置状态、油门踏板位置状态、变速箱档位状态、发动机自动启停以及功能使能状态。
此外车辆速度是判断发动机自动启停功能的条件之一，当车速大于所要求的门限值时，发动机自动启停功能是处于非使能的状态，这主要是因为安全方面的考虑，由于所开发的混和动力轿车的平台装配的只是液压助力转向，因此如果在车速较大时就停止发动机的运转就会带来丧失转向助力的功能，如果车辆又处于需要转向，那么就降低了车辆的安全性能，此外在车速较大时发动机处于停机状态或停机中状态而驾驶员又想重启或车辆状态不再满足停机时的重启就会具有一定困难，因为本文所叙述的混和动力轿车所装配的电池及电机还没有足够的能量在车辆行驶过程中快速的多次的重启发动机，所以当车速低于所设定的门限值时才可以自动停止发动机的转动，如果在发动机自动停机过程或停机状态中车辆速度超过某一门限值发动机应该自动重新启动。同样的安全保障的初衷制动***制动真空度的大小也需要发动机的运转来保障，所以如果制动***的制动真空度不能满足要求，发动机也是不能停机的，如果制动真空度满足了发动机自动停机的要求，发动机就可以停机了；如果在发动机自动停机状态，制动真空度降低到某一门限值不能助力制动的条件下发动机也应该自动重新启动以保证具有制动助力的功能。对于车载空调以及前除霜功能由于这两个汽车电气设备需要发动机的工作才能实现它们的功能，所以当有其中一条时，发动机均不能自动停机；如果在发动机自动停机状态二者其中之一被要求，发动机均需要重新启动；这是法律法规的要求所致，车辆舒适性是车辆性能的重要评定标准之一。车载电池是确保整车电气正常工作以及发动机顺利启动的动力源，所以当发动机运转而车载电池没有足够能量时，发动机自动启停功能是处于非使能状态；如果电池功能状态能够满足持续自动停机的一段时间，那么自动启停功能就可以处于使能状态；当发动机在自动停机状态电池能量由于维持汽车电气***的消耗而不足，那么发动机应该能够自动重新启动。在发动机处于自动停机状态，驾驶员请求发动机重新启动的所能采取的动作有：
当在变速箱处于空档时离合器被踩下；
离合器被踩到底的状态；
当离合器踩到底或者变速箱处于空档时，油门踏板被踩下；
以上以条件均可使发动机在自动停机状态或停机过程中使发动机得以重新启动。当发动机处于自动停机状态时，上述任何一个重新启动的信号从混和动力控制器发出时，发动机都应该由电机拖动发动机曲轴旋转，当转速到达所设定的第一转速时，发动机开始喷油点火，这时电机的减小电池电流的消耗，直至中止扭矩的输出退出拖动发动机旋转的过程。发动机启动控制模块将发送启动请求信号到电机控制模式控制器模块以达到启动发动机的目的。电机控制模式控制器子模块控制MCU速度控制功能。电机控制模式控制器控制混和动力电机转子的预磁控制。当发动机启动控制模块从发动机怠速自动启停模块获得发动机重新启动的信号时，它必须立即向电机控制模式控制器子模快发送发动机启动的信号。发动机启动模块是从发动机停机启动模块获得发动机启动请求信号的。如果发动机自动停机启动子模块切断发动机启动请求时，发送到电机控制模式控制器子模块的请求信号也应该立即切断。如果发动机启动经过判断被认为是启动不成功，发送到电机控制模式控制器子模块的请求信号应该立即切断。当发动机速度已经超过某一个门限值并且超过一定门限时间时，发送到电机控制模式控制器子模块启动信号应该被切断。在这时，发动机的启动还被认为是没有成功的。当发送的发动机启动信号持续超过某一门限值时，不管发动机的转速在什么范围内发送到电机控制模式控制器子模块发动机启动信号都要被切断，这一点上发动机的启动被认为是不成功的。发动机启动控制模块必须决策发动机的启动是否成功与失败，并且发送成功和失败这两个状态量的赋值到发动机自动停机启动子模块。在发动机启动请求确定以后一段时间内，发动机启动成功状态量是不确定的，因为虽然发动机开始启动了但是还没有到一个可以诊断出是否成功还是失败的时间点。诊断混和动力电机具有拖动发动机到一定转速的能力的策略是，如果在发动机启动请求信号被确定后发动机速度低于某一门限转速而且持续一门限时间，这样就认为发动机启动是失败的。诊断发动机喷油点火后的启动情况是：在发动机请求启动信号发送到混和动力电机控制子模块后某一门限时间内如果启动信号被切断了，而且发动机转速又低于所设定的门限转速，那么就认为本次启动是失败的，如果在所设定的时间门限结束时还没有断定本次启动是失败的话，那么就认为本次启动是成功的。当从发动机自动停机启动子模块发送的启动信号被切断以后，发动机启动成功与否的诊断结果应该被重置。启动速度的请求控制，这个子模块是负责控制电机目标控制转速的。发动机启动子模块应该设置电机速度控制子模块目标速度值的，这个速度值是由发动机控制***通过CAN网络发送到混和动力控制器的。这个目标速度值将传送到电机模式控制器。而且这个目标转速值是可以通过标定设置的。
附图中，N1＝发动机拖动门限值，T1＝发动机拖动时间，N2＝发动机启动门限值，T2＝发动机启动最大时间，N3＝发动机转动门限值，T3＝发动机转动最大时间门限，T4＝发动机转动最大时间门限，TPM＝预磁时间。
Claims (10)
1、一种混和动力汽车发动机启动控制方法，本发明包括：
混和动力控制器，混和动力控制器用于发动机怠速停机及快速启动的控制；
执行发动机自动启停功能时，混和动力控制器需要车辆条件和驾驶员操作行为动作进行判断，并发送执行信号；
发动机控制模块，用于车辆发动机的控制；
混和动力控制器与发动机控制模块二者经过整车CAN网络通讯实现发动机的启停功能功能控制。
2、根据权利要求1所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：所述的混和动力控制器需要进行判断的车辆条件包括：电池功能状态、发动机暖机状态、混和动力电机启动功能状态、空调及除霜电气***状态、助力转向以及助力制动状态及车辆安全状态；所述的混和动力控制器需要进行判断的驾驶员操作行为动作包括：离合器踏板位置状态、制动踏板位置状态、油门踏板位置状态、变速箱档位状态以及发动机自动启停功能使能状态。
3、根据权利要求1所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：混和动力控制器需要对车辆速度进行判断，当车速大于所要求的门限值时，发动机自动启停命令处于非使能的状态。
4、根据权利要求1或3所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：所述的混和动力控制器需要对车辆速度进行判断，当车速低于所设定的门限值时则发出自动停止发动机转动的控制信号；如果在发动机自动停机过程或停机状态中车辆速度超过某一门限值则发出发动机自动重新启动的控制信号。
5、根据权利要求1或3所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：所述的混和动力控制器需要对车辆制动***的制动真空度的大小进行判断，如果制动***的制动真空度不能满足要求，发动机则处在运行状态；如果制动真空度满足了发动机自动停机的要求，发动机则可以选择停机；如果在发动机自动停机状态，制动真空度降低到某一门限值不能助力制动的条件下，所述的混和动力控制器发出自动重新启动发动机的控制信号。
6、根据权利要求2所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：所述的电池功能状态判断的步骤时是当发动机运转而车载电池没有足够能量时，发动机自动启停功能是处于非使能状态；如果电池功能状态能够满足持续自动停机的一段时间，那么自动启停功能就可以处于使能状态；当发动机在自动停机状态电池能量由于维持汽车电气***的消耗而不足，那么发动机自动重新启动。
7、根据权利要求1所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：所述的混和动力控制器在满足以下条件之一时发出自动重新启动发动机的控制信号，
A、当在变速箱处于空档时离合器被踩下；
B、离合器被踩到底的状态；
C、当离合器踩到底或者变速箱处于空档时，油门踏板被踩下。
8、根据权利要求1所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：发动机启动控制模块接收混和动力控制器的启动信号并发送启动请求信号到电机控制模式控制器模块启动发动机，当发动机处于自动停机状态时，上述任何一个重新启动的信号从混和动力控制器发出时，发动机由电机拖动发动机曲轴旋转，当转速到达所设定的第一转速时，发动机开始喷油点火，这时电机减小电池电流的消耗，直至中止扭矩的输出退出拖动发动机旋转。
9、根据权利要求8所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：当发动机启动控制模块从发动机怠速自动启停模块获得发动机重新启动的信号时，向电机控制模式控制器子模快发送发动机启动的信号；发动机启动控制模块从发动机停机启动子模块获得发动机启动请求信号；如果发动机自动停机启动子模块切断发动机启动请求时，发送到电机控制模式控制器子模块的请求信号立即切断。
10、根据权利要求9所述的混和动力汽车发动机启动控制方法，其特征在于：所述的发动机启动请求信号切断判定为发动机启动失败，
当发送的发动机启动信号持续超过某一门限值时，不管发动机的转速在什么范围内发送到电机控制模式控制器子模块发动机启动信号都要被切断。
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