专利名称：混合动力汽车发动机快速启停系统及其控制方法
技术领域：
本发明属于混合动力汽车控制技术领域，涉及一种混合动力汽车发动机快速启停系统及其控制方法。
背景技术：
全球性的石油危机以及环境污染再加上当前愈演愈烈的金融危机使节能和环保成为汽车工业发展的两大主题。在世界汽车保有量接近10亿辆的今天，研制更节能的汽车是大势所趋。由于这巨量的世界汽车保有量，在城市人口不断增长、汽车数量水涨船高的情况下，汽车尾气排放使得城市空气质量不断下降，已经成为空气质量的头号“杀手”，因此研制更环保的汽车也是汽车业的当务之急。新能源汽车在近几十年得到了迅速的发展，其中混合动力汽车已经成功实现了大规模生产并且技术日趋成熟，而如何降低混合动力汽车油耗和排放的成为混合动力汽车技术主要目标。现有混合动力汽车发动机怠速启停控制系统主要是在车速为零时使发动机停机， 在减速制动和减速滑行以及起步低速运行阶段发动机都需要启动，并在非高效区工作，此时的燃油消耗率高，污染物排放严重。而随着纯电驱动技术的发展，可以实现发动机在减速制动、减速滑行和起步阶段发动机停机，进一步降低发动机燃油消耗和污染物排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车发动机快速启停系统及其控制方法，以减少发动机低效区工作时间，降低燃油消耗和污染物排放量。为实现上述目的，本发明的混合动力汽车发动机快速启停系统，包括整车控制器及与其分别控制连接的发动机和发动机控制器、发电机和发电机控制器、储能装置和储能装置控制器、驱动电机和电机控制器，所述发动机控制器包括
发动机停机判断逻辑模块，用于根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压来判断发动机是否要停机；
发动机停机逻辑模块，用于根据发动机停机判断逻辑模块发送的停机信号控制发动机快速停机；
发动机启动判断逻辑模块，用于根据储能装置电压和驱动电机转速来判断是保持停机状态还是启动发动机；
发动机启动逻辑模块，用于根据发动机启动判断逻辑模块发送的启动信号控制发动机快速启动。进一步的，所述发动机停机判断逻辑模块，用于根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压来判断发动机是否满足在怠速、起步、制动和滑行工况的停机条件。进一步的，所述发动机停机逻辑模块根据发送机停机判断逻辑模块发送的停机信号分为完全停机、发动机断油且由发电机反拖、发动机断油且惯性反拖三种停机模式。
进一步的，所述发动机启动判断逻辑模块，用于根据储能装置电压、驱动电机转速和发动机状态条件来判断是保持停机状态还是启动发动机。本发明的混合动力汽车发动机快速启停控制方法包括以下步骤
A.发动机停机判断逻辑模块根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压判断发动机是否满足在怠速、起步、制动或滑行工况的停机条件；
B.发动机停机逻辑模块根据发动机停机判断逻辑模块发送的停机信号控制发动机快速停机；
C.发动机启动判断逻辑模块根据储能装置电压和驱动电机转速来判断是保持停机状态还是启动发动机；
D.发动机启动逻辑模块根据发动机启动判断逻辑模块发送的启动信号控制发动机快速启动。进一步的，所述步骤B中发动机停机逻辑模块根据发送机停机判断逻辑模块发送的停机信号分为完全停机、发动机断油且由发电机反拖、发动机断油且惯性反拖三种停机信号。进一步的，所述步骤C中发动机启动判断逻辑模块根据储能装置电压、驱动电机转速和发动机状态条件来判断是保持停机状态还是启动发动机。进一步的，所述步骤D中发动机启动逻辑模块收到启动信号后，发电机拖动发动机，当发电机转速大于设定的发动机启动转速K时，整车控制器发送喷油信号给发动机控制器，发动机喷油启动。本发明的混合动力汽车发动机快速启停系统及其控制方法中发动机控制器能够根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压来实时判断发动机是否要停机，并实现快速停机；能够根据储能装置电压和驱动电机转速来判断是保持停机状态还是启动发动机，并能实现快速启动。这样就能够实现发动机高效工作，降低发动机燃油消耗， 降低大气污染。
图1是混合动力汽车发动机快速启停系统结构示意图； 图2是判断发动机快速启停控制逻辑示意图3是发动机快速停机模块逻辑示意图； 图4是发动机快速启动模块逻辑示意图。
具体实施例方式如图1所示，混合动力汽车发动机快速启停系统结构，包括整车控制器、发动机、 发动机控制器、发电机、发电机控制器、皮带传动、电磁离合器、驱动电机、电机控制器、储能装置、储能装置控制器和电附件(至少包括电动转向、电动空压机、电空调、电除霜)。发动机控制器包括发动机停机判断逻辑模块、发动机停机逻辑模块、发动机启动判断逻辑模块和发动机启动逻辑模块。发动机停机判断逻辑模块是根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压等条件来判断发动机是否满足在怠速、起步、制动和滑行工况停机的要求。
发动机停机逻辑模块为由发动机停机判断逻辑发送停机信号，根据不同停机信号分为三种停机模式，一种为整车控制器发送给发动机控制器发动机断油信号，发动机断油， 发电机制动拖停发动机，实现快速停机；一种为整车控制器发送给发动机控制器发动机断油信号，发动机断油，发电机驱动发动机；一种为整车控制器发送给发动机控制器发动机断油信号，发动机断油，惯性反拖发动机，即分为发动机完全停机、发动机断油且由发电机反拖、发动机断油且惯性反拖三种不同形态来适应怠速、起步、制动和滑行等不同工况。发动机启动判断逻辑模块用于根据储能装置电压和驱动电机转速来判断是保持停机状态还是启动发动机；判断逻辑中加入发动机状态条件，由发动机控制器反馈信息来确定发动机是否已停机，防止发动机频繁启停。发动机启动逻辑模块用于根据发动机启动判断逻辑模块发送的启动信号控制发动机快速启动。为发动机启动判断逻辑发送启动信号，发电机拖动发动机，当发电机转速大于K (设定的发动机启动转速)时，整车控制器发送喷油信号给发动机控制器，发动机喷油启动。整车控制器具有CAN通信功能，可通过CAN通信接口来进行数据标定、故障诊断。图2所示为判断发动机快速启停控制逻辑示意图。如图2所示，混合动力汽车发动机快速启停控制方法，具体步骤包括 步骤1 车辆正常运行；
步骤2 判断驱动电机转速η是否为0，是则执行步骤3，否则执行步骤12 ； 步骤3 判断油门开度信号是否大于0，是则执行步骤12，否则执行步骤4 ； 步骤4 到此阶段开始计时，判断持续时间tl是否大于k (k为选择值，可选2- )，是则执行步骤5，否则发动机正常运行；
步骤5 判断储能装置电压U是否大于Ul (Ul为储能装置正常驱动上限)，是则执行步骤6，否则执行步骤35;
步骤6 开启电附件，以保证整车行驶安全性和舒适性； 步骤7 判断发动机是否已停机，是则执行步骤9，否则执行步骤8 ； 步骤8 执行发动机完全停机模式； 步骤9 保持发动机停机；
步骤10 判断储能装置电压U是否小于U2 (U2为储能装置正常驱动下限)，是则执行步骤35，否则执行步骤11 ；
步骤11 判断驱动电机转速η是否小于发动机启动转速(即发电机反拖启动时转速)， 是则执行步骤32，否则执行步骤9 ；
步骤12:判断驱动电机转速η是否小于离合器闭合时电机转速，是则执行步骤13，否则执行步骤25 ；
步骤13 判断储能装置电压U是否大于Ul (Ul为储能装置正常驱动上限)，是则执行步骤14，否则执行步骤35;
步骤14 判断制动信号是否大于0，是则执行步骤Μ，否则执行步骤15 ； 步骤15 计算目前加速下到达离合器闭合转速的时间为t2，判断t2是否大于k，是则执行步骤16，否则执行步骤35 ；
步骤16 开启电附件，以保证整车行驶安全性和舒适性；步骤17 判断t2是否大于10s，是则执行步骤19，否则执行步骤18 ； 步骤18 执行发动机断油停机模式，由发电机反拖； 步骤19 判断发动机是否已停机，是则执行步骤21，否则执行步骤20 ； 步骤20 执行发动机完全停机模式； 步骤21 保持发动机停机；
步骤22 判断储能装置电压U是否小于U2 (U2为储能装置正常驱动下限)，是则执行步骤35，否则执行步骤23 ；
步骤23 判断t2是否小于2s，是则执行步骤35，否则执行步骤21 ； 步骤M 执行发动机断油停机模式，由发电机反拖，后执行步骤四； 步骤25 判断储能装置电压U是否大于Ul (Ul为储能装置正常驱动上限)，是则执行步骤沈，否则执行步骤35;
步骤沈判断制动信号是否大于0，是则执行步骤观，否则执行步骤27 ； 步骤27 判断油门信号是否小于a(设定的低油门滑行值)，是则执行步骤观，否则执行步骤35 ；
步骤28 执行发动机断油停机模式，由惯性反拖，后执行步骤四； 步骤四开启电附件，以保证整车行驶安全性和舒适性； 步骤30 保持发动机停机；
步骤31 判断油门信号是否小于a，是则执行步骤观，否则执行步骤35 ； 步骤32 判断储能装置电压U是否小于U2 (U2为储能装置正常驱动下限)，是则执行步骤35，否则执行步骤31 ；
步骤33 判断制动信号是否大于0，是则执行步骤30，否则执行步骤35 ； 步骤34 执行发动机启动模式；
步骤35 判断发动机是否在运转，是则执行步骤36，否则执行步骤34 ； 步骤36 发动机正常运行。
图3为发动机快速停机模块逻辑示意图。如图3所示，发动机快速停机控制方法， 包括
步骤37 发动机停机判断逻辑发送发动机停机信号，根据不同信号分为完全停机模式和断油停机模式，分别执行步骤38和步骤42 ； 步骤38 执行发动机完全停机模式；
步骤39 整车控制器发送给发动机控制器断油信号，发动机断油； 步骤40 发电机制动能量，拖停发动机； 步骤41:发动机完全停机； 步骤42 执行发动机断油停机模式；
步骤43 整车控制器发送给发动机控制器断油信号，发动机断油，随后的反拖发动机有发电机和惯性反拖模式，分别对应步骤44和步骤45 ； 步骤44 发电机正向扭矩，反拖发动机； 步骤45 惯性反拖发动机； 步骤46:发动机断油停机； 步骤47 结束发动机停机逻辑。
图4为发动机快速启动模块逻辑示意图。如图4所示，发动机快速启动控制方法， 包括
步骤48 发动机启动判断逻辑发送发动机启动信号； 步骤49:发电机反拖发动机；
步骤50 判断发电机转速是否大于K(设定的发动机启动转速)，是则执行步骤51，否则执行步骤49 ；
步骤51 整车控制器发送给发动机控制器喷油信号，发动机喷油启动； 步骤52 结束发动机启动逻辑。
权利要求
1.一种混合动力汽车发动机快速启停系统，包括整车控制器及与其分别控制连接的发动机和发动机控制器、发电机和发电机控制器、储能装置和储能装置控制器、驱动电机和电机控制器，其特征在于，所述发动机控制器包括发动机停机判断逻辑模块，用于根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压来判断发动机是否要停机；发动机停机逻辑模块，用于根据发动机停机判断逻辑模块发送的停机信号控制发动机快速停机；发动机启动判断逻辑模块，用于根据储能装置电压和驱动电机转速来判断是保持停机状态还是启动发动机；发动机启动逻辑模块，用于根据发动机启动判断逻辑模块发送的启动信号控制发动机快速启动。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机快速启停系统，其特征在于所述发动机停机判断逻辑模块，用于根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压来判断发动机是否满足在怠速、起步、制动和滑行工况的停机条件。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机快速启停系统，其特征在于所述发动机停机逻辑模块根据发送机停机判断逻辑模块发送的停机信号分为完全停机、发动机断油且由发电机反拖、发动机断油且惯性反拖三种停机模式。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的混合动力汽车发动机快速启停系统，其特征在于所述发动机启动判断逻辑模块，用于根据储能装置电压、驱动电机转速和发动机状态条件来判断是保持停机状态还是启动发动机。
5.一种混合动力汽车发动机快速启停控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤A.发动机停机判断逻辑模块根据驱动电机转速、油门开度信号、制动信号和储能装置电压判断发动机是否满足在怠速、起步、制动或滑行工况的停机条件；B.发动机停机逻辑模块根据发动机停机判断逻辑模块发送的停机信号控制发动机快速停机；C.发动机启动判断逻辑模块根据储能装置电压和驱动电机转速来判断是保持停机状态还是启动发动机；D.发动机启动逻辑模块根据发动机启动判断逻辑模块发送的启动信号控制发动机快速启动。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车发动机快速启停控制方法，其特征在于所述步骤B中发动机停机逻辑模块根据发送机停机判断逻辑模块发送的停机信号分为完全停机、发动机断油且由发电机反拖、发动机断油且惯性反拖三种停机信号。
7.根据权利要求5或6所述的混合动力汽车发动机快速启停控制方法，其特征在于 所述步骤C中发动机启动判断逻辑模块根据储能装置电压、驱动电机转速和发动机状态条件来判断是保持停机状态还是启动发动机。
8.根据权利要求7所述的混合动力汽车发动机快速启停控制方法，其特征在于所述步骤D中发动机启动逻辑模块收到启动信号后，发电机拖动发动机，当发电机转速大于设定的发动机启动转速K时，整车控制器发送喷油信号给发动机控制器，发动机喷油启动。
全文摘要
本发明涉及混合动力汽车发动机快速启停系统及其控制方法，系统包括整车控制器及与其分别控制连接的发动机和发动机控制器、发电机和发电机控制器、储能装置和储能装置控制器、驱动电机和电机控制器，所述发动机控制器包括发动机停机判断逻辑模块、发动机停机逻辑模块、发动机启动判断逻辑模块和发动机启动逻辑模块；本发明能够实现发动机高效工作，降低发动机燃油消耗，降低大气污染。
文档编号B60W20/00GK102490719SQ20111039841
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者朱光海, 李晓林, 李飞强, 李高鹏 申请人:郑州宇通客车股份有限公司