CN101122262A - 混合动力汽车发动机暖机控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种混合动力汽车发动机暖机控制方法，在暖机时控制发动机驱动电机进行发电，混合动力系统包括混合动力电机及其相应的控制系统和驱动电路，混合动力控制器HCU等，在暖机过程中，如果混合动力控制器HCU检测到发动机状况、电池状况等车辆状况满足发电的要求时，则控制发动机在该工况下运行，驱动电机进行发电给动力电池充电，这样可以提高车辆的燃油经济性。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车发动机暖机的一种控制方法，更准确地说，是一种在暖机时控制发动机驱动电机进行发电的控制方法。
背景技术
在传统汽车上，车辆初次启动时，需要让发动机怠速空转一段时间，以升高发动机的温度，从而提高发动机的效率；同时也是为了让三元催化剂的温度升高，提高排放车辆的排放性能。传统汽车的暖机存在一些缺点，如暖机时间较长；由于怠速时发动机的转速和输出扭矩都较低，造成发动机效率很低，排放比较差；另外发动机的输出功率没有得到利用，完全被浪费。
发明内容
本发明公开一种混合动力汽车发动机暖机控制方法，在发动机暖机时，增大发动机的怠速转速和输出扭矩，以驱动电机进行发电，来给动力电池充电。
一种混合动力汽车发动机暖机控制方法，混合动力系统包括混合动力电机及其相应的控制系统和驱动电路，混合动力控制器HCU，逆变器，发动机控制系统EMS，动力电池及其控制器，其特征在于：在暖机过程中，如果混合动力控制器检测到发动机状况、电池状况以及车上其他系统的状况都满足发电的要求时，则根据电池SOC以及发动机冷却液温度等参数，计算出发动机的转速和扭矩，控制发动机在该工况下运行，驱动电机进行发电，给动力电池充电。
在暖机过程中，如果混合动力控制器检测到发动机状况，电池状况，以及车上其他系统的状况都满足发电的要求时，就根据电池SOC，发动机冷却液温度等参数，计算出发动机的转速和扭矩，并让发动机在该工况下运行，驱动电机进行发电，给动力电池充电。动力电池的电能可以在车辆后续的行驶过程中被电机用来辅助驱动车辆。
本发明提高了发动机在怠速过程中的转速和输出扭矩，从而可以提高发动机的效率，并可以缩短发动机暖机的时间。怠速过程中发动机的输出功率被用于发电，存储到蓄电池中，这样可以提高车辆的燃油经济性。
附图说明
图1是混合动力系统的机械结构原理框图；
图2是混合动力系统的电气结构原理框图；
图3是本发明的控制流程图。
具体实施方式
本发明所涉及的系统中，如图1所示，电机处于发动机和变速箱之间，电机的转子与发动机曲轴相连，另一端与变速箱的输入轴相连；电机的定子与发动机端面相连，另一端与变速箱壳体相连。
本发明所涉及的系统中，混合动力控制器HCU是整个动力系统的主控单元。混合动力控制器通过CAN通讯从发动机管理系统EMS处获取发动机相关的状态参数，发动机转速等，并通过CAN总线向EMS发出控制指令，如停机指令。
混合动力控制器通过CAN通讯与电池管理系统BMS进行通讯，获取电池的状态参数，如SOC，电池温度等，并且可以向电池管理系统BMS发出控制指令，如控制电池触头的断开和闭合等。
混合动力控制器通过CAN通讯与电机控制器MCU相连，获取电机的当前状态信息，并发出控制指令，如扭矩，转速等。
蓄电池可以向电机提供驱动电力，也可以将电机发出的电能存储起来，供以后使用。逆变器在电机和电池之间两相/三相，交流/直流转换的作用。当电池提供驱动电力的时候，逆变器将电池的两相直流电转换成电机所需的三相交流电；当电机进行发电的时候，逆变器将电机发出的三相交流电转换成两相直流电。
发电或驱动的相关参数由HCU计算；MCU在接收到这些参数之后，控制电机进行驱动或者发电。
在暖机过程中，三元催化剂的温度由发动机管理系统EMS进行监控，要让发动机在暖机过程中驱动电机进行发电，发动机状况必须同时满足下列条件：
1、发动处于怠速工况：若发动机不是在怠速工况，则此时已经不是暖机过程。本发明仅限于暖机过程。
2、发动机的冷却液温度低于某一阈值：以此判断发动机是否处于暖机过程。
3、发动机处于运行状况的时间已经超过某一阈值：这是为了让发动机系统变得稳定。若发动机一启动，电机就以较大的扭矩进行发电，则有可能会造成发动机熄火。
要让发动机在暖机过程中驱动电机进行发电，动力电池的SOC必须低于某一阈值，例如90％，以防止电池充电过度从而对电池造成损害。以下具体说明。
若动力电池与其他电路尚未接通，则应当禁止发电功能。因为电机在发电工况下却不能形成有效的输出电流，很容易在电机的输出端上形成过高的电压，造成危险。
若ABS系统正起作用，则应当禁止发电功能。ABS是安全相关的系统，应当尽可能避免电机的发电对其功能造成妨碍。
混合动力控制器根据需要向发动机管理系统发出新的怠速转速指令，提高发动机在暖机过程中进行发电时的怠速转速。
混合动力控制器根据发动机的冷却液温度等参数来计算发动机的怠速转速。即engine_idle_speed＝f(engine_coolan_temperature)
发电时的发动机怠速转速不应当低于传统情况下的怠速转速。若低于原来的怠速转速，则有可能发动机的运行不稳定，造成发动机熄火。计算出来的发动机怠速转速有一个上限，避免发动机在暖机完成之前功率太大，造成燃料浪费。
混合动力控制器根据需要向发动机管理系统发出新的扭矩指令，提高发动机在暖机过程中的输出扭矩。
混合动力控制器根据电池的SOC和发动机冷却液温度来计算发动机应当用于驱动电机进行发电的扭矩，
generation_torque＝f(engine_coolan_temperature，SOC)
用于驱动电机进行发电的扭矩不能低于某一个阈值，以避免电机在太低的发电力矩驱动下效率过低。发电力矩存在一个上限，避免发动机在暖机完成之前功率太大。毕竟发电只是暖机的一个辅助功能，不是主要目的。
发动机的输出扭矩应当包括克服发动机阻力、驱动电气负载和驱动电机进行发电的扭矩，即
发动机应输出的扭矩＝发动机原有输出扭矩+驱动电机的扭矩
若系统条件不再满足暖机过程中进行发电的要求，系统应当立即停止发电，并将发动机的转速和输出扭矩恢复到发电之前的状况。
Claims (8)
1.一种混合动力汽车发动机暖机控制方法，混合动力系统包括混合动力电机及其相应的控制系统和驱动电路，混合动力控制器HCU，逆变器，发动机控制系统EMS，动力电池及其控制器，其特征在于：在暖机过程中，如果混合动力控制器检测到发动机状况、电池状况以及车上其他系统的状况都满足发电的要求时，则根据电池SOC以及发动机冷却液温度等参数，计算出发动机的转速和扭矩，控制发动机在该工况下运行，驱动电机进行发电，给动力电池充电。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：混合动力控制器HCU是整个动力系统的主控单元，混合动力控制器HCU通过CAN通讯从发动机控制系统EMS处获取发动机转速等发动机相关的状态参数，通过CAN总线向EMS发出控制指令，如停机指令；在暖机过程中，发动机管理系统EMS监控三元催化剂的温度。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：混合动力控制器HCU通过CAN通讯与动力电池管理系统BMS进行通讯，获取SOC、电池温度等电池的状态参数，向电池管理系统BMS发出控制指令，控制电池触头的断开和闭合。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：混合动力控制器HCU通过CAN通讯与电机控制器MCU相连，获取电机的当前状态信息。
5.根据权利要求2所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：发动机在暖机过程中驱动电机进行发电，发动机状况必须同时满足下列条件：发动机处于怠速工况；发动机的冷却液温度低于某一阈值；发动机处于运行状况的时间已经超过某一阈值。
6.根据权利要求3所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：要让发动机在暖机过程中驱动电机进行发电，动力电池的SOC必须低于某一阈值；若动力电池与其他电路尚未接通，则应当禁止发电功能；若ABS系统正起作用，则应当禁止发电功能。
7.根据权利要求5所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：发电时的发动机怠速转速高于传统情况下的怠速转速；用于驱动电机进行发电的扭矩高某安全阈值。
8.根据权利要求6所述的混合动力汽车发动机暖机控制方法，其特征在于：若系统条件不再满足暖机过程中进行发电的要求，立即停止发电，并将发动机的转速和输出扭矩恢复到发电之前的状况。
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