一種混合動力汽車及該汽車的發動機起動控制方法
【專利摘要】本發明提出了一種混合動力汽車及其控制方法，主要用于發動機的起動控制。通過設置第一轉速和第二轉速，以及根據這兩個轉速對發動機是否噴油進行控制，優化了混合動力系統中發動機的起動控制方法，減少司機誤操作，提高BSG/ISG電機起動發動機可靠性。
【專利說明】
一種混合動力汽車及該汽車的發動機起動控制方法
技術領域
[0001 ]本申請涉及一種混合動力汽車，尤其涉及一種用于混合動力汽車的混合動力系統的發動機起動控制策略。
【背景技術】
[0002]目前世界汽車工業所面臨的兩大難題是環境污染、石油資源匱乏，因此，環保和節能是21世紀汽車技術的一個重要發展方向，同時各國的排放法規也日趨嚴格。混合動力汽車正是具有低污染、低油耗特點的新一代清潔能源汽車。混合動力汽車是指汽車使用燃油驅動和電力驅動兩種驅動方式。混合動力汽車的優點在于車輛起動停止時，只靠電機帶動，不達到一定速度，發動機就不工作，因此，便能使發動機一直保持在最佳工況狀態，動力性好，排放量很低。混合動力總成以動力傳輸路線分類，可分為串聯式、并聯式和混聯式等三種。
[0003 ]混合動力汽車的啟動電機一般來說分為兩類，BSG和I SG。
[0004]BSG電機(Belt Starter and Generator):在發動機前端用皮帶傳遞機構將一體化起動發電機與發動機相連接，取代了發動機原有的發電機，從而實現了混合動力系統的一體化。BSG混合動力系統能實現怠速停機(發動機)、車輛起動時快速拖動發動機到怠速轉速、制動回收能量的作用。
[0005]ISG電機(Integrated Starter and Generator):汽車起動發電一體機，直接集成在發動機主軸上，就是直接以某種瞬態功率較大的電機替代傳統的起動電機，在起步階段短時替代發動機驅動汽車，并同時起到起動發動機的作用，減少發動機的怠速損耗和污染，正常行使時，發動機驅動車輛，該電機斷開或者起到發電機的作用，剎車時，該電機還可以起到再生發電，回收制動能量的節能效果。
[0006]根據采集到的混合動力公交車實際行駛工況數據分析表明:發動機怠速時間占整個循環工況時間的30%?50%，發動機怠速時，造成了燃料的浪費。怠速停機是混合動力汽車節油的關鍵技術之一，怠速停機控制方法可以使混合動力汽車在車輛靜止或滑行時關閉發動機，從而避免了發動機長時間運行在油耗及有害氣體排放較高的怠速區。
[0007]目前涉及混合動力汽車的發動機起停控制的專利已經很多，如中國專利申請CN201110373451.6，涉及一種AMT并聯式混合動力車發動機起停控制方法，通過檢測系統檢測AMT并聯式混合動力車的整車運行模式、擋位狀態、離合器狀態、發動機轉速、電機轉速、儲能系統電壓、加速踏板參數，從而給出發動機啟動和停止命令，控制發動機啟停;所述發動機啟動方式為整車控制器控制ISG電機啟動從而帶動發動機啟動;在發動機控制器中引入熄火信號，停車需要發動機停機時，整車控制器向發動機控制器發送熄火信號。然而，該專利僅僅公開了發動機起動方式為通過ISG電機起動發動機。
[0008]中國專利申請CN200510016983.9，涉及混合動力汽車起動發動機的電機扭矩控制方法，該專利給出發動機起動過程中電機起動扭矩確定的方法，主要通過發動機水溫確定電機起動發動機扭矩。中國專利申請CN201210264602.9，涉及用于混合動力車的發動機起動控制方法。該專利給出也是給出了一種發動機起動過程中電機起動扭矩確定方法，根據冷卻水溫、發動機轉速確定摩擦扭矩，根據摩擦扭矩及發動機當前轉速確定電機起動扭矩。
[0009]然而，上述兩篇專利申請重點都是在于發動機達到預定值前如何確定電機起動扭矩。即在發動機轉速達到預定值后即進行發動機燃料噴射，預定值的設定及控制也沒有給出明確的說明；另外在發動機轉速達到預定值自行噴射燃料之后電機不再進行扭矩補償，不能完全保證發動機可靠的起動。
[0010]除以上專利技術外，現有的發動機啟動技術，均是使用起動機起動發動機到預定轉速后，發動機自行噴射燃料時比正常噴射燃料濃度高、噴射量大以克服發動機內摩擦，保證發動機起動成功。這一過程發動機噴射燃料消耗多，排放差。此外，BSG/ISG電機帶動發動機起動轉速為一定值，沒有根據實際工況確定倒拖發動機轉速值，使得發動機不能有效快速參與當前工況中。
【發明內容】
[0011]為克服現有技術中存在的缺陷，本申請提出一種混合動力汽車及該汽車的發動機起動控制方法。
[0012]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0013]一種混合動力汽車，包括發動機、電機、混合動力控制器、發動機控制器、電機控制器，以及信息采集單元，混合動力控制器根據信息采集單元采集的車輛信息，控制電機在發動機起動過程中的轉速及噴油。
[0014]優選地，當需要起動發動機時，混合動力控制器控制電機控制器，向電機發送扭矩控制命令，根據發動機轉速決定是否向發動機控制器發送停機指令。
[0015]優選地，當發動機轉速小于第一轉速時，混合動力控制器控制發動機控制器，向發動機發送停機指令。
[0016]優選地，當發動機轉速大于第一轉速時，混合動力控制器控制發動機控制器，停止向發動機發送停機指令，發動機開始噴油;混合動力控制器控制電機控制器，使電機進入增扭補償狀態。
[0017]優選地，當發動機轉速穩定在第二轉速時，使電機補償扭矩變為O。
[0018]以及相應地，一種混合動力汽車的發動機起動控制方法，包括如下步驟:
[0019]I)根據整車需求，當需要起動發動機時，選擇用電機起動發動機，使電機進入增扭狀態；
[0020]2)在發動機轉速小于第一轉速之前，控制發動機保持停機狀態，不進行燃料噴射。
[0021]優選地，當發動機轉速大于等于第一轉速時，使發動機開始噴油。
[0022]優選地，當發動機轉速穩定在第二轉速時，控制電機扭矩變為O。
[0023]本發明通過優化電機起動發動機起動控制策略，獲得了以下技術效果:
[0024]1、使發動機起動過程更節能；
[0025]2、發動機可以快速準確的進入正常需求工況中；
[0026]3、發動機起動可靠性更高。
【附圖說明】
[0027]通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0028]附圖1示出了根據本發明實施方式的混合動力汽車的發動機起動控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0030]根據本發明的實施方式，提出一種混合動力汽車，包括發動機、電機、混合動力控制器HCU、發動機控制器、電機控制器，以及信息采集單元。信息采集單元包括發動機轉速傳感器、車速傳感器等。信息采集單元通過采集各種傳感器信號，輸入到混合動力控制器，以作為控制依據。混合動力控制器根據采集輸入信號以及整車情況，控制電機控制器和發動機控制器，從而對發動機和電機進行控制。
[0031 ]具體來說，本發明中混合動力控制器對車輛的控制包括:
[0032]根據整車需求，當需要起動發動機時，選擇用電機起動發動機，使電機進入增扭狀態，電機扭矩逐漸增大克服發動機內部摩擦阻力，拖動發動機轉動；向發動機控制器發送停機指令，控制發動機保持停機狀態，不進行燃料噴射。信息采集不斷檢測發動機轉速，將轉速信息輸入混合動力控制器，當發動機轉速大于第一轉速nl時，控制電機進入增扭補償狀
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[0033]在電機增扭狀態時，停止向發動機控制器發送停機指令，使發動機開始噴射燃料。此時，混合動力控制器仍然控制電機以一定扭矩輔助發動機運轉，直至發動機轉速穩定在第二轉速η2，然后電機補償扭矩變為O。
[0034]其中，電機可以是ISG電機或BSG電機。
[0035]其中，第一轉速和第二轉速均為可標定值，第二轉速與第一轉速對應，二者均隨發動機啟動需求變化。其中，第一轉速的確定方式如下:
[0036]I)當發動機起動需求為滿足開空調、整車打氣、蓄電池充電等需求時，電機拖到發動機的轉速nl為接近發動機怠速值。
[0037]2)當發動機起動需求為滿足混聯系統串聯發電需要時，電機拖到發動機的轉速nl為接近發動機串聯發電轉速；
[0038]3)當發動機起動需求為滿足動力模式時，電機拖到發動機的轉速nl為接近當前車速對應的發動機轉速值。
[0039]其中，第二轉速的確定方式如下:
[0040]I)當發動機起動需求為滿足開空調、整車打氣、蓄電池充電等需求時，電機拖到發動機的轉速n2為發動機怠速值。
[0041 ] 2)當發動機起動需求為滿足混聯系統串聯發電需要時，電機拖到發動機的轉速n2為發動機串聯發電轉速；
[0042]3)當發動機起動需求為滿足動力模式時，電機拖到發動機的轉速n2為當前車速對應的發動機轉速值。
[0043]通過第二轉速n2的靈活設置，可以使發動機啟動過程更適應整車需求，使得發動機快速的進入工作角色。
[0044]本發明的混合動力汽車的發動機起動控制方法包括:
[0045]若整車有發動機起動需求時，選擇使用電機起動發動機方式；
[0046]發動機起動控制方式為:HCU向電機控制器發送電機扭矩控制指令，電機進入增扭狀態，電機扭矩逐漸增大克服發動機內部摩擦阻力拖動發動機轉動；同時HCU—直給發動機發停機指令，發動機沒有燃料噴射，HCU控制電機一直拖動發動機到第一轉速nl。
[0047]其中發動機第一轉速nl，是可標定值。
[0048]發動機轉速ηI的確定根據發動機起動需求而定:
[0049]I)當發動機起動需求為滿足開空調、整車打氣、蓄電池充電等需求時，電機拖到發動機的轉速nl為接近發動機怠速值。
[0050]2)當發動機起動需求為滿足混聯系統串聯發電需要時，電機拖到發動機的轉速nl為接近發動機串聯發電轉速；
[0051 ] 3)當發動機起動需求為滿足動力模式時，電機拖到發動機的轉速nl為接近當前車速對應的發動機轉速值；
[0052]在電機增扭狀態檢測若發動機轉速多nl，則電機進入增扭補償狀態。
[0053]此時發動機控制方式:HCU停止向發動機發送停機指令，控制發動機開始噴射燃料；
[0054]電機增扭補償狀態，該狀態為隨發動機自行噴射燃料后，HCU仍控制電機以一定扭矩輔助發動機運轉，直至發動機轉速穩定在n2，電機補償扭矩變為O;
[0055]發動機第二轉速n2，為可標定值，與發動機轉速nl對應，隨發動機起動需求變化:
[0056]I)當發動機起動需求為滿足開空調、整車打氣、24蓄電池充電等需求時，電機拖到發動機的轉速n2為發動機怠速值。
[0057]2)當發動機起動需求為滿足混聯系統串聯發電需要時，電機拖到發動機的轉速n2為發動機串聯發電轉速；
[0058]3)當發動機起動需求為滿足動力模式時，電機拖到發動機的轉速n2為當前車速對應的發動機轉速值。
[0059]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種混合動力系統，包括發動機、電機、混合動力控制器、發動機控制器、電機控制器，以及信息采集單元，其特征在于，混合動力控制器根據信息采集單元采集的車輛信息，控制電機在發動機起動過程中的轉速及噴油。2.如權利要求1所述的混合動力系統，其特征在于，所述信息采集單元包括發動機轉速傳感器。3.如權利要求1所述的混合動力系統，其特征在于，所述信息采集單元包括車速傳感器。4.如權利要求1所述的混合動力系統，其特征在于，當需要起動發動機時，混合動力控制器控制電機控制器，向電機發送扭矩控制命令，根據發動機轉速決定是否向發動機控制器發送停機指令。5.如權利要求4所述的混合動力系統，其特征在于，當發動機轉速小于第一轉速時，混合動力控制器控制發動機控制器，向發動機發送停機指令。6.如權利要求5所述的混合動力系統，其特征在于，當發動機轉速大于第一轉速時，混合動力控制器控制發動機控制器，停止向發動機發送停機指令，發動機開始噴油;混合動力控制器控制電機控制器，使電機進入增扭補償狀態。7.—種發動機起動控制方法，包括如下步驟: 1)根據整車需求，當需要起動發動機時，選擇用電機起動發動機，使電機進入增扭狀態； 2)在發動機轉速小于第一轉速之前，控制發動機保持停機狀態，不進行燃料噴射。8.如權利要求7所述的發動機起動控制方法，其特征在于，當發動機轉速大于等于第一轉速時，使發動機開始噴油。9.一種混合動力汽車，其包含權利要求1-6任一項所述的混合動力系統。10.一種混合動力系統，包括發動機和電機，其中，發動機和電機能夠按照權利要求7-8任一項所述的方法被控制。
【文檔編號】B60W20/00GK106080581SQ201610680504
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月16日 公開號201610680504.1, CN 106080581 A, CN 106080581A, CN 201610680504, CN-A-106080581, CN106080581 A, CN106080581A, CN201610680504, CN201610680504.1
【發明人】戰東紅, 劉煥東, 臺述鵬, 孫立鵬, 張椿
【申請人】濰柴動力股份有限公司