CN104002797A - 一种用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，包括：当车辆速度达到换档速度，向换档执行机构电控单元发送换档命令；当换档拨叉刚刚脱离原先档位，向自动离合器执行机构电控单元发送结合命令；当离合器结合，由电机本身惯量带动发动机运行；当发动机未达到需求转速且电机转速低于设定转速，向电机控制器发送设定的电机正转力矩；当发动机达到需求转速，向自动离合器执行机构发送分离命令，并向电机控制器发送电机调速命令；当电机控制器控制电机达到换档转速，向换档执行机构电控单元发送进入下一档位的命令；进档完成后，若发动机转速呈下降趋势并降低到零，在下一次换档时重复上述过程；若发动机启动成功，进入混合动力驱动状态。

Description

一种用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法

技术领域

本发明属于汽车动力系统技术领域，具体涉及一种用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法。

背景技术

并联式混合动力系统采用发动机和电动机来共同驱动汽车，发动机和电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系统提供扭矩，在不同的路况既可以共同驱动也可以单独驱动。

图1为现有技术中一种典型的并联式混合动力系统的简化示意图。如图所示，该并联式混合动力系统用于公交车，其发动机1′与电机2′同轴串联连接，以机械叠加的方式来驱动汽车，可以组合成不同的动力模式。3′为变速箱

根据车辆的行驶路况，在车辆启动、低速、怠速工况，用电机2′代替传统车辆发动机1′，发动机不工作。在中、高速的行驶工况下则点燃发动机，仍由发动机1′提供动力，在加速或爬坡时可由发动机1′和电机2共同提供动力驱动车辆，在节油减排的同时大大提高了车辆的加速性能和爬坡性能。

电机的另一个用处是可以作为发动机的起动机来使用，考虑到发动机启动控制需要发动机上传统起动机的频繁工作，且发动机与电机同轴的情况下，可以将电机作为发动机的起动机来使用。

电机作为起动机有区别与其他启动方法，执行机构可根据当前车速、油门踏板、制动踏板、发动机和电机转速等参数，由整车控制器(VCU)控制电机启动发动机，完成发动机的启动过程。

同时，整车控制器根据控制策略进行发动机，电机，离合器，变速箱等部件的相互配合执行，满足发动机启动需求，实现发动机、电机、电池、传动系统和其他部件的优化匹配。所以通过VCU，可以实现对发动机启动的智能控制。

在现有发动机启动控制中，有起动机单独启动，以及单独匹配的两用电机来启动，两种启动方法。起动机单独启动的启动方法是由发动机本身匹配的起动机来进行启动，在一般的发动机启动需求下可以满足启动要求，但对于混合动力发动机频繁启动的工况下，此种启动方式的可靠性难以保证，由于起动机本身为直流有刷电机，在频繁启动发动机的过程中会大大损耗其电刷的电气性能，导致故障率直线上升。同时启动机的频繁工作会大大降低整车24V低压电池的使用寿命，一旦起动机故障，发动机无法启动，整个混合动力控制系统将无法工作。单独匹配两用电机来启动的系统中会配有两台高压电机，一台作为整车驱动电机使用，一台作为发电机使用，此种系统的启动方法是将混合动力系统中原本单独作为发电机的无刷高压电机作为起动机来使用，此种方法虽然解决了发动机频繁启动的可靠性问题，但是由于单独增加的电机及相关配套的变频器等部件大大增加了系统的成本。

在混合动力车辆启动控制中，如何有效的控制发动机的频繁启动，且在不增加相关设备，不损伤其它部件的情况下，增加发动机启动的可靠性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，在不增加相关设备、不损伤其它部件的情况下，增加发动机启动的可靠性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)采集车辆速度，当车辆速度达到换档速度后，判断此时电机转速是否位于换档转速区间，若是，则整车控制器向换档执行机构电控单元发送换档命令，由换档执行机构电控单元控制换挡汽缸电磁阀，从而控制换档拨叉运行；

2)采集当前档位状态信息，当换档拨叉刚刚脱离原先档位时，整车控制器向自动离合器执行机构电控单元发送结合命令，由自动离合器执行机构电控单元控制离合器电磁阀，从而控制气缸运行；采集离合器位置信息，当离合器结合后，由电机本身的惯量带动发动机运行；

3)在发动机没有达到需求转速、且电机转速低于设定转速时，整车控制器向电机控制器发送设定的电机正转力矩的命令；

在发动机达到需求转速后，整车控制器向自动离合器执行机构发送分离命令，同时向电机控制器发送电机调速命令，控制电机调速；在电机控制器控制电机达到换档转速后，整车控制器向换档执行机构电控单元发送进入下一档位的命令；

4)进档完成后，若发动机转速呈下降趋势并降低到零，则在下一次换档时重复步骤1)-3)；若发动机启动成功，则进入混合动力驱动状态。

按上述方法，所述的换档转速区间是通过车辆速度和油门踏板开度计算所得的区间，其计算公式如下：

n＝3000-〔[32000+(400v-x)]/(x+8)〕，(V≥40，0<x<32000)，

n＝〔[32000+(400v-x)]/(x+8)〕-1000，(V<40，0<x<32000)，

其中n为电机转速，v为车辆速度，x为油门踏板对应的控制量，

得到的n值取(n±50)rpm作为换档转速区间。

按上述方法，步骤1)中换档执行机构电控单元控制换档气缸电磁阀，实现换档气缸气路的通断从而改变换档气缸的运动方向，以此来驱动换档拨叉的退空或进档。

按上述方法，步骤2)通过档位位置传感器监控当前档位状态并发送信号至自动离合器执行机构电控单元，以此来判断档位变化状态。

按上述方法，步骤2)中自动离合器执行机构电控单元控制离合器电磁阀，实现离合器气缸气路的通断从而改变离合器气缸的运动方向，以此来控制离合器的结合与分离。

按上述方法，步骤2)通过离合器位置传感器监控当前离合器位置状态并发送信号至离合器执行机构电控单元。

按上述方法，发动机启动成功是指发动机进入怠速状态，由发动机转速传感器监控发动机转速是否在怠速区。

本发明的有益效果为：本发明控制方法在变速箱进行换档的过程中，在自动离合器的配合下由电机来带动发动机启动，在不增加相关设备、不损伤其它部件的情况下，增加发动机启动的可靠性。

附图说明

图1为并联式混合动力系统的简化示意图。

图2为发动机启动控制流程图。

具体实施方式

图2为发动机启动控制流程图，它包括以下步骤：

1)采集车辆速度，当车辆速度达到换档速度后，判断此时电机转速是否位于换档转速区间，若是，则整车控制器向换档执行机构电控单元发送换档命令，由换档执行机构电控单元控制换挡汽缸电磁阀，从而控制换档拨叉运行。

所述的换档转速区间是通过车辆速度和油门踏板开度计算所得的区间，其计算公式如下：

n＝3000-〔[32000+(400v-x)]/(x+8)〕，(V≥40，0<x<32000)，

n＝〔[32000+(400v-x)]/(x+8)〕-1000，(V<40，0<x<32000)，

其中n为电机转速，v为车辆速度，x为油门踏板对应的控制量，得到的n值取(n±50)rpm作为换档转速区间。

本实施例中电机的换档转速区间为2000rpm到2500rpm之间，在不同档位下，相同的电机转速所对应的车速不一样。

换档执行机构电控单元控制换档气缸电磁阀，实现换档气缸气路的通断从而改变换档气缸的运动方向，以此来驱动换档拨叉的退空或进档。

2)采集当前档位状态信息，当换档拨叉刚刚脱离原先档位时，整车控制器向自动离合器执行机构电控单元发送结合命令，由自动离合器执行机构电控单元控制离合器电磁阀，从而控制气缸运行；采集离合器位置信息，当离合器结合后，由电机本身的惯量带动发动机运行。

采集当前档位状态信息时，通过档位位置传感器监控当前档位状态并发送信号至自动离合器执行机构电控单元，以此来判断档位变化状态。本实施例中通过判断档位位置传感器传递的位移量由26000(位移信号为模拟量无单位，区间为0～32000，其中0～8000为一档，12000～19000为空挡，22000～32000为二档)开始变小时退空，低于20000时则判定换档拨叉刚刚脱离原先档位。

自动离合器执行机构电控单元控制离合器电磁阀，实现离合器气缸气路的通断从而改变离合器气缸的运动方向，以此来控制离合器的结合与分离。

采集离合器位置信息时，通过离合器位置传感器监控当前离合器位置状态并发送信号至离合器执行机构电控单元。本实施例判断当离合器位置传感器的位移量大于17000(位移信号为模拟量无单位，区间为0～32000，其中0～13000为离合器分离，17000～32000为离合器结合)时，离合器为结合状态。

3)在发动机没有达到需求转速、且电机转速低于设定转速(本实施例中为1600rpm)时，整车控制器向电机控制器发送设定的电机正转力矩(力矩信号为模拟量无单位，区间为0～32000，0为给定最小力矩，32000为给定最大力矩。本实施例中为5000)的命令；

在发动机达到需求转速(本实施例中为650rpm)后，整车控制器向自动离合器执行机构发送分离命令，同时向电机控制器发送电机调速命令，控制电机调速；在电机控制器控制电机达到换档转速后，整车控制器向换档执行机构电控单元发送进入下一档位的命令；

4)进档完成后，若发动机转速呈下降趋势并降低到零，则在下一次换档时重复步骤1)-3)；若发动机启动成功，则进入混合动力驱动状态。发动机启动成功是指发动机进入怠速状态，由发动机转速传感器监控发动机转速是否在怠速区。

本实施例中电机转速范围为0～3000rpm；档位位置传感器的位移量范围为2000～30000；发动机转速范围为0～3000rpm；离合器位置传感器的位移量范围为6000～28000。

本发明控制方法包括：变速箱进入空档后离合器执行结合命令；结合完成后带动发动机启动，控制电机转速；发动机转速达到设定值时离合器分离；变速箱进档完成后判断发动机启动是否成功。其中变速箱空档后离合器执行结合命令、结合完成后控制电机转速、及发动机转速达到设定值时离合器分离是本发明控制方法的核心部分。在本发明控制方法中不考虑离合器结合的快慢。

Claims (7)

1.一种用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)采集车辆速度，当车辆速度达到换档速度后，判断此时电机转速是否位于换档转速区间，若是，则整车控制器向换档执行机构电控单元发送换档命令，由换档执行机构电控单元控制换挡汽缸电磁阀，从而控制换档拨叉运行；

2)采集当前档位状态信息，当换档拨叉刚刚脱离原先档位时，整车控制器向自动离合器执行机构电控单元发送结合命令，由自动离合器执行机构电控单元控制离合器电磁阀，从而控制气缸运行；采集离合器位置信息，当离合器结合后，由电机本身的惯量带动发动机运行；

3)在发动机没有达到需求转速、且电机转速低于设定转速时，整车控制器向电机控制器发送设定的电机正转力矩的命令；

在发动机达到需求转速后，整车控制器向自动离合器执行机构发送分离命令，同时向电机控制器发送电机调速命令，控制电机调速；在电机控制器控制电机达到换档转速后，整车控制器向换档执行机构电控单元发送进入下一档位的命令；

4)进档完成后，若发动机转速呈下降趋势并降低到零，则在下一次换档时重复步骤1)-3)；若发动机启动成功，则进入混合动力驱动状态。

2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：所述的换档转速区间是通过车辆速度和油门踏板开度计算所得的区间，其计算公式如下：

n＝3000-〔[32000+(400v-x)]/(x+8)〕，(V≥40，0<x<32000)，

n＝〔[32000+(400v-x)]/(x+8)〕-1000，(V<40，0<x<32000)，

其中n为电机转速，v为车辆速度，x为油门踏板对应的控制量，

得到的n值取(n±50)rpm作为换档转速区间。

3.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：步骤1)中换档执行机构电控单元控制换档气缸电磁阀，实现换档气缸气路的通断从而改变换档气缸的运动方向，以此来驱动换档拨叉的退空或进档。

4.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：步骤2)通过档位位置传感器监控当前档位状态并发送信号至自动离合器执行机构电控单元，以此来判断档位变化状态。

5.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：步骤2)中自动离合器执行机构电控单元控制离合器电磁阀，实现离合器气缸气路的通断从而改变离合器气缸的运动方向，以此来控制离合器的结合与分离。

6.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：步骤2)通过离合器位置传感器监控当前离合器位置状态并发送信号至离合器执行机构电控单元。

7.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车发动机自动启动的控制方法，其特征在于：发动机启动成功是指发动机进入怠速状态，由发动机转速传感器监控发动机转速是否在怠速区。