CN103183022A - 混合动力汽车电怠速的扭矩控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制方法。该方法包括判断电机是否进入怠速运行模式；在电机进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由自动启动模式进入电机怠速运行模式；以及在电机由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩，在电机不是由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为行车模式时的前向反馈力矩。本发明还提供相应的系统。本发明的方法或系统可有效控制电机怠速运行时的力矩。

Description

混合动力汽车电怠速的扭矩控制方法及系统

技术领域

本发明属于混合动力汽车控制技术领域，尤其涉及混合动力汽车进入电机怠速运行时的力矩控制。

背景技术

带自动变速箱并具有电机怠速运行的混合动力汽车，在发动机没有功率输出的情况下切换档位、电池SOC（荷电状态）低或电池功率低时会触发自动启动。在该自动启动时如符合进入电机怠速运行的条件，汽车便会进入电机怠速运行模式。如何对电机怠速运行模式下的力矩进行控制，是业界正在研究的课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制方法。该方法包括判断电机是否进入怠速运行模式；在电机进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由自动启动模式进入电机怠速运行模式；以及在电机由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩，在电机不是由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为行车模式时的前向反馈力矩，其中行车模式所对应的档位为D档。

优选地，本发明所述方法还包括获得前向反馈力矩修正值。优选地，获得前向反馈力矩修正值包括根据预先设定的条件判断是否由混合动力控制器命令发动机控制器开始喷油点火，在进行喷油点火之后，根据油门是否被踩踏以及发动机的不同输出力矩设定不同的系数，以及将该系数乘以发动机的输出力矩从而获得前向反馈力矩修正值。

优选地，所述方法还包括根据预先设定的电机怠速运行的目标转速与实际的电机转速之差获得PID控制力矩。

优选地，所述方法进一步包括根据所设置的前向反馈力矩，所述前向反馈力矩修正值以及PID控制力矩获得电机怠速运行的控制输出力矩。

优选地，所述根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩包括判断电机是否由R档触发进入怠速运行模式，在电机是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为R档的前向反馈力矩，在电机不是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由P档或N档触发进入怠速运行模式，在电机是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为P档或N档的前向反馈力矩，以及在电机不是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为D档的前向反馈力矩。

本发明还提供一种混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制系统，所述系统包括用于判断电机是否进入怠速运行模式的第一判断模块，用于在第一判断模块的判断结果为电机进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由自动启动模式进入电机怠速运行模式的第二判断模块，用于在第二判断模块的结果为电机由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩，在第二判断模块的结果为电机不是由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为行车模式时的前向反馈力矩的力矩设置模块。

优选地，本发明所述的系统还包括用于根据预先设定的条件判断是否由混合动力控制器命令发动机控制器开始喷油点火，在进行喷油点火之后，根据油门是否被踩踏以及发动机的不同输出力矩设定不同的系数，以及将该系数乘以发动机的输出力矩从而获得前向反馈力矩修正值的修正值计算单元。

优选地，本发明所述的系统还包括根据预先设定的电机怠速运行的目标转速与实际的电机转速之差获得PID控制力矩的控制力矩获得模块。

优选地，本发明所述的系统还包括根据修正值计算单元所计算的修正值，控制力矩获得模块所获得PID控制力矩，以及力矩设置模块所设置的前向反馈力矩获得电机怠速运行的控制输出力矩的控制输出力矩获取模块。

优选地，本发明所述的系统中，所述力矩设置模块包括判断电机是否由R档触发进入怠速运行模式的第一判断单元，在所述第一判断单元的判断结果为电机由R档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为R档前向反馈力矩的第一力矩设置单元，在电机不是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由P档或N档触发进入怠速运行模式的第二判断单元，以及在第二判断单元的判断结果为电机是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为P档或N档的前向反馈力矩，以及在第二判断单元的判断结果为以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为D档的前向反馈力矩的第二力矩设置单元。

根据本发明所述的方法和/或系统，可有效地控制电机怠速运行时的力矩。

附图说明

图1是本发明所述混合动力汽车电怠速的扭矩控制方法的流程图。

图2是根据开关选择力矩输出的示意图。

图3是根据本发明的混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制系统的示意图。

图4进一步给出了力矩设置模块34的示意图。

图5是根据本发明所述的电机的输出力矩、发动机输出力矩、发动机转速、以及混合动力控制状态的相对关系图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明所述的电机怠速运行模式下的扭矩控制方法。

在本发明的描述中，术语“电机怠速运行（下文称电怠速）”指的是由电机输出力矩以驱动汽车且发动机没有喷油点火；或者主要由电机输出力矩以驱动汽车，但此时发动机已开始喷油点火且有力矩输出同时发动机还没有向混合动力控制器（HCU）发送发动机已稳定工作的信号。

主要由电机输出力矩驱动汽车，发动机已经开始喷油点火有力矩输出，但还向混合动力控制器HCU反馈的发动机已经稳定工作的信号。术语“电怠速目标转速”可以根据汽车自由哪种模式进入电怠速而分别设定。本发明中，汽车可以由自动启动模式进入电怠速，或者由在D档行车模式进入电怠速。术语“自动启动模式”指的是电机将发动机从转速为零拖动到怠速转速。术语“行车模式”指的是汽车以高于一定值（比如30公里/米）的速度运行的模式。

简单地讲，本发明所述的混合动力系统电怠速的扭矩控制方法首先控制电怠速模式下力矩的选择，进而对所选择的力矩进行修正。

图1是本发明所述混合动力汽车电怠速的扭矩控制方法的流程图。在开始步骤之后，进入步骤10，判断电机是否进入了电机怠速运行模式，如果是则进入步骤12，否则结束。在步骤12，判断电机是否从自动启动模式进入电机怠速运行模式，如果是则进入步骤14，否则进入步骤46。在本发明中，如果汽车不是从自动启动模式进入电机怠速运行模式，便是从行车模式进入电机怠速运行模式。在汽车从行车模式进入电机怠速运行模式的情况下，如步骤46所示，设置前向力矩选择开关，以使力矩输出被设置在按照行车模式输出前向反馈力矩；随后汽车以行车模式的前向反馈力矩运行，如步骤48所示。在汽车从自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，进一步在步骤14判断是否是切换到R档以触发自动启动模式而进入电机怠速运行模式；如果是，则进入步骤16，否则进入步骤15。在以R档触发自动启动模式而进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向力矩选择开关，使得力矩输出回路被设置在按照R档输出前向反馈力矩；随后汽车以R档的前向反馈力矩运行，如步骤18所示。如果不是以R档触发自动启动模式而进入电机怠速运行模式，则判断是否是以P档或N档触发发动机从而进入电机怠速运行模式，如果是，则进入步骤26，否则进入步骤36。在步骤26，设置前向力矩选择开关，使得力矩输出回路被设置以按照P档或N档输出前向反馈力矩；随后汽车以P档或N档的前向反馈力矩运行，如步骤28所示。在步骤36，设置前向力矩选择开关，使得力矩输出回路被设置以按照D档输出前向反馈力矩；随后汽车以D档的前向反馈力矩运行，如步骤38所示。如上所述，在判断了汽车是如何进入电机怠速运行模式之后，便依据该判断结果来输出相应的力矩，从而有效地达成了电机怠速运行状态下的力矩控制。

在如上的描述中，步骤14中所示意的切换到R档以触发自动启动模式而进入电怠速模式指的是在自动停机模式（即，发动机转速为零，无输出功率的模式），驾驶人员切换档位到R档从而触发自动启动模式。在自动启动模式之后，电机便进入怠速运行状态。步骤15中所示意的切换到P档或N档以触发自动启动模式而进入电怠速模式指的是在自动停机模式时，驾驶人员切换档位到P档或N档从而触发了自动启动模式。同样，自动启动模式完成之后，便进入电怠速模式。

根据本发明，各实施例中的前向反馈力矩可根据预先设置的电机输入转速表得到。电机转速表给出了输入的电机转速与前向反馈力矩的对应关系，需要说明是，相同的电机转速可能对应不同的前向反馈力矩，如本领域技术人员所理解的，输入的电机转速与前向反馈力矩的对应关系还取决于不同的档位。

根据本发明的一个示例，可设置力矩选择开关以根据不同的判断结果选择相应的力矩回路。图2给出了根据开关选择力矩输出的示意。当开关设置在不同位置时，不同的力矩输出被选择。如所示的，当根据步骤12的判断进入到步骤46时，便通过接通开关204来设置前向力矩，亦即按照行车模式输出前向反馈力矩，当根据步骤14的判断结果进入步骤16时，便通过接通开关201来设置前向力矩，亦即按照R档输出前向反馈力矩，当根据步骤15的判断结果进入步骤26时，便通过接通开关202来设置前向力矩，亦即按照R档或者N档输出前向反馈力矩，当根据步骤15的判断结果进入步骤36时，便通过接通开关203来设置前向力矩，亦即按照D档输出前向反馈力矩。

进一步，根据本发明所述的混合动力汽车电怠速的扭矩控制方法还包括将对所选择的力矩进行修正。对力矩的修正包括获得力矩修正值以及根据该值对发动机输出力矩进行修正。

在此以示例的形式说明如何获得力矩修正值：在电机怠速运行模式，判断是否由混合动力控制器HCU命令发动机控制器开时喷油点火。在发动机开始喷油点火后，分别根据驾驶员是否踩油门及发动机的不同输出力矩设定不同的系数，将该系数乘以发动机的输出力矩，便得到前向反馈力矩修正值。在本例中，判断是否由混合动力控制器HCU命令发动机控制器开时喷油点火可以根据荷电状态SOC是否低于设定的标定值、电池可用放电功率是否低于设定的标定值、或者在电怠速模式运行的时间已大于设定的标定值等条件。

此外，根据目标电机怠速运行的转速与实际的电机转速之差进行PID控制，以计算出PID控制力矩。在此，PID控制指的是比例、积分、微分控制。PID控制力矩是目标电怠速的转速与实际的电机转速之差分别与PID控制中的比例项、积分项、微分项乘积的和。

依据所获得的前向力矩反馈、前向力矩修正值以及PID控制力矩之和便可得出电机怠速运行的控制输出力矩。

图3示出了根据本发明的混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制系统的示意图。如图所示，该系统包括第一判断模块30，第二判断模块32，以及力矩设置模块34。第一判断模块30判断电机是否进入怠速运行模式，第二判断模块32在第一判断模块30的判断结果为电机进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由自动启动模式进入电机怠速运行模式，而力矩设置模块34在第二判断模块32的判断结果为电机由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩，在第二判断模块的判断结果为电机不是由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为行车模式时的前向反馈力矩。可选地，该系统还包括修正值计算单元36，以根据预先设定的条件判断是否由混合动力控制器命令发动机控制器开始喷油点火，在进行喷油点火之后，根据油门是否被踩踏以及发动机的不同输出力矩设定不同的系数，及将该系数乘以发动机的输出力矩从而获得前向反馈力矩修正值。所述系统还可包括根据预先设定的电机怠速运行的目标转速与实际的电机转速之差获得PID控制力矩的控制力矩获得模块38。所述系统还包括控制输出力矩获取模块40，其根据修正值计算单元36计算的修正值，控制力矩获得模块38所获得的控制力矩，以及力矩设置模块34所设置的控制输出力矩来获得电机怠速运行时的控制输出力矩。

图4进一步给出了力矩设置模块34的示意图。如图所示，力矩设置模块34包括第一判断单元340，第一力矩设置单元342，第二判断单元344，以及第二力矩设置单元346。第一判断单元340判断电机是否由R档触发进入怠速运行模式，在其判断结果为为电机由R档触发进入怠速运行模式的情况下，第一力矩设置单元342设置前向反馈力矩为R档前向反馈力矩；在所述第一判断单元340的判断结果为电机不是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，第二判断单元344判断电机是否由P档或N档触发进入怠速运行模式，在其判断结果为电机是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，第二力矩设置单元346设置前向反馈力矩为P档或N档的前向反馈力矩，以及在第二判断单元344的判断结果为以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，第二力矩设置单元346设置前向反馈力矩为D档的前向反馈力矩。

图5是根据本发明所述的电机的输出力矩、发动机输出力矩、发动机转速、以及混合动力控制状态的相对关系图。图5的纵轴示意的是电机转速，需要说明的是，图5的纵轴同时也代表了电机的输出力矩，只是未以具体数值的形式显示出来。图5中，第一区域42对应电机转速闭环控制区域，在该区域，发动机断油或发动机开始喷油但还没有向混合动力控制器反馈发动机已经稳定工作的信号。在第一区域42，电机输出为所选择的前向反馈力矩、力矩修正值以及PID控制力矩之和（如曲线420所示）。第二区域44对应发动机进入力矩闭环区域，在该区域，已经退出了电怠速运行模式，亦即在发动机喷油点火并向混合动力控制器反馈发动机已经稳定工作的信号，汽车退出了电怠速运行模式。

在本发明中，向混合动力控制器HCU发送的发动机已稳定工作的信号均是指：发动机控制器已完成发动机开环的起动控制并进入力矩结构控制模式，所述发动机开环的起动控制是指发动机按预设的进气量、电火角、喷油来开环地控制发动机的力矩，所述进入力矩结构控制模式是指开始了发动机闭环的进气量、点火角、喷油控制来满足需求的发动机力矩。

根据本发明所述的电机怠速运行的扭矩控制方法及相应的系统，可有效地控制电机怠速运行时的力矩。

Claims (11)

1.一种混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制方法，其特征在于，所述方法包括：

    判断电机是否进入怠速运行模式； 

    在电机进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由自动启动模式进入电机怠速运行模式；以及

    在电机由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩，在电机不是由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为行车模式时的前向反馈力矩。

2.根据权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述方法还包括获得前向反馈力矩修正值。

3.根据权利要求2所述的扭矩控制方法，其特征在于，获得所述前向反馈力矩修正值包括：

根据预先设定的条件判断是否由混合动力控制器命令发动机控制器开始喷油点火，

在进行喷油点火之后，根据油门是否被踩踏以及发动机的不同输出力矩设定不同的系数，以及

将该系数乘以发动机的输出力矩从而获得前向反馈力矩修正值。

4.根据权利要求2所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述方法还包括根据预先设定的电机怠速运行的目标转速与实际的电机转速之差获得PID控制力矩。

5.根据权利要求4所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括根据所设置的前向反馈力矩、所述前向反馈力矩修正值以及PID控制力矩获得电机怠速运行的控制输出力矩。

6.根据权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩包括：

判断电机是否由R档触发进入怠速运行模式，

在电机是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为R档的前向反馈力矩，

在电机不是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由P档或N档触发进入怠速运行模式，

在电机是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为P档或N档的前向反馈力矩，以及

在电机不是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为D档的前向反馈力矩。

7.一种混合动力汽车电机怠速运行的扭矩控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

第一判断模块，用于判断电机是否进入怠速运行模式，

第二判断模块，用于在第一判断模块的判断结果为电机进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由自动启动模式进入电机怠速运行模式，

力矩设置模块，用于在第二判断模块的判断结果为电机由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，根据进入自动启动模式的档位设置前向反馈力矩，在第二判断模块的判断结果为电机不是由自动启动模式进入电机怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为行车模式时的前向反馈力矩。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于根据预先设定的条件判断是否由混合动力控制器命令发动机控制器开始喷油点火，在进行喷油点火之后，根据油门是否被踩踏以及发动机的不同输出力矩设定不同的系数，以及将该系数乘以发动机的输出力矩从而获得前向反馈力矩修正值的修正值计算单元。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括根据预先设定的电机怠速运行的目标转速与实际的电机转速之差获得PID控制力矩的控制力矩获得模块。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括根据修正值计算单元所计算的修正值，控制力矩获得模块所获得PID控制力矩，以及力矩设置模块所设置的前向反馈力矩获得电机怠速运行的控制输出力矩的控制输出力矩获取模块。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述力矩设置模块包括：

判断电机是否由R档触发进入怠速运行模式的第一判断单元，

在所述第一判断单元的判断结果为电机由R档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为R档前向反馈力矩的第一力矩设置单元，

在所述第一判断单元的判断结果为电机不是以R档触发进入怠速运行模式的情况下，判断电机是否由P档或N档触发进入怠速运行模式的第二判断单元，以及

在第二判断单元的判断结果为电机是以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为P档或N档的前向反馈力矩，以及在第二判断单元的判断结果为以P档或N档触发进入怠速运行模式的情况下，设置前向反馈力矩为D档的前向反馈力矩的第二力矩设置单元。

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