一种混合动力汽车及该汽车的发动机起动控制方法
【专利摘要】本发明提出了一种混合动力汽车及其控制方法，主要用于发动机的起动控制。通过设置第一转速和第二转速，以及根据这两个转速对发动机是否喷油进行控制，优化了混合动力系统中发动机的起动控制方法，减少司机误操作，提高BSG/ISG电机起动发动机可靠性。
【专利说明】
一种混合动力汽车及该汽车的发动机起动控制方法
技术领域
[0001 ]本申请涉及一种混合动力汽车，尤其涉及一种用于混合动力汽车的混合动力系统的发动机起动控制策略。
【背景技术】
[0002]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。
[0003 ]混合动力汽车的启动电机一般来说分为两类，BSG和I SG。
[0004]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系统的一体化。BSG混合动力系统能实现怠速停机(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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]目前涉及混合动力汽车的发动机起停控制的专利已经很多，如中国专利申请CN201110373451.6，涉及一种AMT并联式混合动力车发动机起停控制方法，通过检测系统检测AMT并联式混合动力车的整车运行模式、挡位状态、离合器状态、发动机转速、电机转速、储能系统电压、加速踏板参数，从而给出发动机启动和停止命令，控制发动机启停;所述发动机启动方式为整车控制器控制ISG电机启动从而带动发动机启动;在发动机控制器中引入熄火信号，停车需要发动机停机时，整车控制器向发动机控制器发送熄火信号。然而，该专利仅仅公开了发动机起动方式为通过ISG电机起动发动机。
[0008]中国专利申请CN200510016983.9，涉及混合动力汽车起动发动机的电机扭矩控制方法，该专利给出发动机起动过程中电机起动扭矩确定的方法，主要通过发动机水温确定电机起动发动机扭矩。中国专利申请CN201210264602.9，涉及用于混合动力车的发动机起动控制方法。该专利给出也是给出了一种发动机起动过程中电机起动扭矩确定方法，根据冷却水温、发动机转速确定摩擦扭矩，根据摩擦扭矩及发动机当前转速确定电机起动扭矩。
[0009]然而，上述两篇专利申请重点都是在于发动机达到预定值前如何确定电机起动扭矩。即在发动机转速达到预定值后即进行发动机燃料喷射，预定值的设定及控制也没有给出明确的说明；另外在发动机转速达到预定值自行喷射燃料之后电机不再进行扭矩补偿，不能完全保证发动机可靠的起动。
[0010]除以上专利技术外，现有的发动机启动技术，均是使用起动机起动发动机到预定转速后，发动机自行喷射燃料时比正常喷射燃料浓度高、喷射量大以克服发动机内摩擦，保证发动机起动成功。这一过程发动机喷射燃料消耗多，排放差。此外，BSG/ISG电机带动发动机起动转速为一定值，没有根据实际工况确定倒拖发动机转速值，使得发动机不能有效快速参与当前工况中。
【发明内容】
[0011]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起动控制方法。
[0012]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0013]一种混合动力汽车，包括发动机、电机、混合动力控制器、发动机控制器、电机控制器，以及信息采集单元，混合动力控制器根据信息采集单元采集的车辆信息，控制电机在发动机起动过程中的转速及喷油。
[0014]优选地，当需要起动发动机时，混合动力控制器控制电机控制器，向电机发送扭矩控制命令，根据发动机转速决定是否向发动机控制器发送停机指令。
[0015]优选地，当发动机转速小于第一转速时，混合动力控制器控制发动机控制器，向发动机发送停机指令。
[0016]优选地，当发动机转速大于第一转速时，混合动力控制器控制发动机控制器，停止向发动机发送停机指令，发动机开始喷油;混合动力控制器控制电机控制器，使电机进入增扭补偿状态。
[0017]优选地，当发动机转速稳定在第二转速时，使电机补偿扭矩变为O。
[0018]以及相应地，一种混合动力汽车的发动机起动控制方法，包括如下步骤:
[0019]I)根据整车需求，当需要起动发动机时，选择用电机起动发动机，使电机进入增扭状态；
[0020]2)在发动机转速小于第一转速之前，控制发动机保持停机状态，不进行燃料喷射。
[0021]优选地，当发动机转速大于等于第一转速时，使发动机开始喷油。
[0022]优选地，当发动机转速稳定在第二转速时，控制电机扭矩变为O。
[0023]本发明通过优化电机起动发动机起动控制策略，获得了以下技术效果:
[0024]1、使发动机起动过程更节能；
[0025]2、发动机可以快速准确的进入正常需求工况中；
[0026]3、发动机起动可靠性更高。
【附图说明】
[0027]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:
[0028]附图1示出了根据本发明实施方式的混合动力汽车的发动机起动控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0029]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。
[0030]根据本发明的实施方式，提出一种混合动力汽车，包括发动机、电机、混合动力控制器HCU、发动机控制器、电机控制器，以及信息采集单元。信息采集单元包括发动机转速传感器、车速传感器等。信息采集单元通过采集各种传感器信号，输入到混合动力控制器，以作为控制依据。混合动力控制器根据采集输入信号以及整车情况，控制电机控制器和发动机控制器，从而对发动机和电机进行控制。
[0031 ]具体来说，本发明中混合动力控制器对车辆的控制包括:
[0032]根据整车需求，当需要起动发动机时，选择用电机起动发动机，使电机进入增扭状态，电机扭矩逐渐增大克服发动机内部摩擦阻力，拖动发动机转动；向发动机控制器发送停机指令，控制发动机保持停机状态，不进行燃料喷射。信息采集不断检测发动机转速，将转速信息输入混合动力控制器，当发动机转速大于第一转速nl时，控制电机进入增扭补偿状
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[0033]在电机增扭状态时，停止向发动机控制器发送停机指令，使发动机开始喷射燃料。此时，混合动力控制器仍然控制电机以一定扭矩辅助发动机运转，直至发动机转速稳定在第二转速η2，然后电机补偿扭矩变为O。
[0034]其中，电机可以是ISG电机或BSG电机。
[0035]其中，第一转速和第二转速均为可标定值，第二转速与第一转速对应，二者均随发动机启动需求变化。其中，第一转速的确定方式如下:
[0036]I)当发动机起动需求为满足开空调、整车打气、蓄电池充电等需求时，电机拖到发动机的转速nl为接近发动机怠速值。
[0037]2)当发动机起动需求为满足混联系统串联发电需要时，电机拖到发动机的转速nl为接近发动机串联发电转速；
[0038]3)当发动机起动需求为满足动力模式时，电机拖到发动机的转速nl为接近当前车速对应的发动机转速值。
[0039]其中，第二转速的确定方式如下:
[0040]I)当发动机起动需求为满足开空调、整车打气、蓄电池充电等需求时，电机拖到发动机的转速n2为发动机怠速值。
[0041 ] 2)当发动机起动需求为满足混联系统串联发电需要时，电机拖到发动机的转速n2为发动机串联发电转速；
[0042]3)当发动机起动需求为满足动力模式时，电机拖到发动机的转速n2为当前车速对应的发动机转速值。
[0043]通过第二转速n2的灵活设置，可以使发动机启动过程更适应整车需求，使得发动机快速的进入工作角色。
[0044]本发明的混合动力汽车的发动机起动控制方法包括:
[0045]若整车有发动机起动需求时，选择使用电机起动发动机方式；
[0046]发动机起动控制方式为:HCU向电机控制器发送电机扭矩控制指令，电机进入增扭状态，电机扭矩逐渐增大克服发动机内部摩擦阻力拖动发动机转动；同时HCU—直给发动机发停机指令，发动机没有燃料喷射，HCU控制电机一直拖动发动机到第一转速nl。
[0047]其中发动机第一转速nl，是可标定值。
[0048]发动机转速ηI的确定根据发动机起动需求而定:
[0049]I)当发动机起动需求为满足开空调、整车打气、蓄电池充电等需求时，电机拖到发动机的转速nl为接近发动机怠速值。
[0050]2)当发动机起动需求为满足混联系统串联发电需要时，电机拖到发动机的转速nl为接近发动机串联发电转速；
[0051 ] 3)当发动机起动需求为满足动力模式时，电机拖到发动机的转速nl为接近当前车速对应的发动机转速值；
[0052]在电机增扭状态检测若发动机转速多nl，则电机进入增扭补偿状态。
[0053]此时发动机控制方式:HCU停止向发动机发送停机指令，控制发动机开始喷射燃料；
[0054]电机增扭补偿状态，该状态为随发动机自行喷射燃料后，HCU仍控制电机以一定扭矩辅助发动机运转，直至发动机转速稳定在n2，电机补偿扭矩变为O;
[0055]发动机第二转速n2，为可标定值，与发动机转速nl对应，随发动机起动需求变化:
[0056]I)当发动机起动需求为满足开空调、整车打气、24蓄电池充电等需求时，电机拖到发动机的转速n2为发动机怠速值。
[0057]2)当发动机起动需求为满足混联系统串联发电需要时，电机拖到发动机的转速n2为发动机串联发电转速；
[0058]3)当发动机起动需求为满足动力模式时，电机拖到发动机的转速n2为当前车速对应的发动机转速值。
[0059]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。
【主权项】
1.一种混合动力系统，包括发动机、电机、混合动力控制器、发动机控制器、电机控制器，以及信息采集单元，其特征在于，混合动力控制器根据信息采集单元采集的车辆信息，控制电机在发动机起动过程中的转速及喷油。2.如权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述信息采集单元包括发动机转速传感器。3.如权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述信息采集单元包括车速传感器。4.如权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，当需要起动发动机时，混合动力控制器控制电机控制器，向电机发送扭矩控制命令，根据发动机转速决定是否向发动机控制器发送停机指令。5.如权利要求4所述的混合动力系统，其特征在于，当发动机转速小于第一转速时，混合动力控制器控制发动机控制器，向发动机发送停机指令。6.如权利要求5所述的混合动力系统，其特征在于，当发动机转速大于第一转速时，混合动力控制器控制发动机控制器，停止向发动机发送停机指令，发动机开始喷油;混合动力控制器控制电机控制器，使电机进入增扭补偿状态。7.—种发动机起动控制方法，包括如下步骤: 1)根据整车需求，当需要起动发动机时，选择用电机起动发动机，使电机进入增扭状态； 2)在发动机转速小于第一转速之前，控制发动机保持停机状态，不进行燃料喷射。8.如权利要求7所述的发动机起动控制方法，其特征在于，当发动机转速大于等于第一转速时，使发动机开始喷油。9.一种混合动力汽车，其包含权利要求1-6任一项所述的混合动力系统。10.一种混合动力系统，包括发动机和电机，其中，发动机和电机能够按照权利要求7-8任一项所述的方法被控制。
【文档编号】B60W20/00GK106080581SQ201610680504
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月16日 公开号201610680504.1, CN 106080581 A, CN 106080581A, CN 201610680504, CN-A-106080581, CN106080581 A, CN106080581A, CN201610680504, CN201610680504.1
【发明人】战东红, 刘焕东, 台述鹏, 孙立鹏, 张椿
【申请人】潍柴动力股份有限公司