混合动力汽车起动发动机的控制方法与装置与流程

1.本技术涉及混合动力汽车技术领域，具体涉及一种混合动力汽车起动发动机的控制方法与装置。


背景技术：

2.混合动力汽车的动力系统包括主离合器和换挡离合器，发动机与电机之间由主离合器连接，电机与动力系统输出轴之间由换挡离合器连接，该类混合动力汽车能够单独通过发动机或电机驱动，也能够通过发动机和电机共同驱动。混合动力汽车的动力系统控制中的一个重要问题，就是从发动机不工作的纯电模式切换至发动机参与工作的混动模式之间的切换过程控制，亦即混动系统起动发动机过程控制。
3.发动机起动过程容易产生抖动，一方面是由于起动转速相对正常工作转速明显较低、进气过程稳定性较差、缸内温度和气流等燃烧环境较差，导致发动机起动过程相比正常工作过程稳定性差，扭矩和转速波动大；另一方面是由于发动机在被拖起的过程中经历由静至动、低转速至高转速的转速快速变化过程，由于发动机摩擦扭矩与其转速呈非线性变化，这种摩擦扭矩的快速非线性变化导致外部很难给出一个精确的拖动扭矩来刚好克服发动机的摩擦扭矩，加之发动机喷油点火后还会引入其自身快速变化(非稳定工作)的起动扭矩，使得整个过程更容易产生轴系扭矩、转速的波动。传统汽车在起动发动机过程中，由于车辆处在静止状态且离合器处于分离状态，完全将发动机与轮端隔开，因此起动发动机不会影响轮端扭矩平顺性，而混合动力车辆由于需在行车中从纯电模式切换至混动模式，因而需要克服行车中起动发动机的扭矩平顺性问题，对混合动力车辆的驾驶性提出了新的需求。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本技术提供一种混合动力汽车起动发动机的控制方法与装置，可以提高混动系统输出扭矩的平顺性，在车辆模式切换时保证良好的驾驶性。
5.为解决上述技术问题，本技术提供一种混合动力汽车起动发动机的控制方法，包括：
6.将换挡离合器切换至滑磨状态并保持；
7.在所述换挡离合器保持滑磨状态期间，控制发动机在主离合器处于半结合点时点火起动后，锁止所述主离合器；
8.调节所述换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止所述换挡离合器。
9.其中，所述将换挡离合器切换至滑磨状态并保持，包括：
10.根据所述换挡离合器的滑磨点下调所述换挡离合器的油压直至所述换挡离合器连接电机的主动端的转速上升到第一转速；
11.保持所述换挡离合器的油压,并对所述电机进行调速以将所述第一转速提升至第二转速，使所述换挡离合器保持滑磨状态。
12.其中，所述根据所述换挡离合器的滑磨点下调所述换挡离合器的油压直至所述换挡离合器连接电机的主动端的转速上升到第一转速，包括：
13.将所述换挡离合器的油压下调至滑摩点；
14.在所述滑磨点持续以第一预设速率下调油压，直至所述换挡离合器的主动端的转速上升到第一转速。
15.其中，所述方法，还包括：
16.将所述换挡离合器切换至滑磨状态的过程中，将所述主离合器的油压提升至所述半结合点。
17.其中，所述在所述换挡离合器保持滑磨状态期间，控制发动机在主离合器处于半结合点时点火起动后，锁止所述主离合器，包括：
18.当所述换挡离合器的主动端的转速达到第三转速时，从所述半结合点提升所述主离合器的油压以拉起所述发动机的转速，所述第三转速大于所述第一转速且小于或等于所述第二转速；
19.在所述发动机达到点火转速后将所述主离合器的油压下调至所述半结合点；
20.控制所述发动机点火起动，并根据所述第三转速对应的目标转速对所述发动机进行闭环扭矩控制；
21.当所述发动机的转速提升至所述目标转速后，锁止所述主离合器。
22.其中，所述从所述半结合点提升所述主离合器的油压以拉起所述发动机的转速，包括：
23.通过开环标定前馈油压参考曲线从所述半结合点提升所述主离合器的油压，将所述发动机的转速提升至所述点火转速；
24.抑制所述发动机点火，直至所述主离合器的油压下调至所述半结合点。
25.其中，所述锁止所述主离合器，包括：
26.提升所述主离合器的油压；
27.当所述主离合器的速差小于或等于设定阈值时，根据第二预设斜率提升所述主离合器的油压以锁止所述主离合器。
28.其中，所述调节所述换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止所述换挡离合器，包括：
29.对所述电机进行调速，以使所述换挡离合器的主动端的转速从所述第二转速降低到与轮端同步的第四转速；
30.在所述换挡离合器的主动端的转速降低到第五转速时，提升所述换挡离合器的油压以锁止所述换挡离合器，所述第五转速小于所述第四转速。
31.其中，所述调节所述换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止所述换挡离合器之后，包括：
32.停止对所述电机进行调速并进行扭矩控制，响应下一稳态模式扭矩分配。
33.本技术还提供一种混合动力汽车起动发动机的控制装置，包括存储器与处理器，所述存储器用于存储至少一条程序指令，所述处理器用于通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现如上所述的混合动力汽车起动发动机的控制方法。
34.如上所述，本技术的混合动力汽车起动发动机的控制方法与装置，混合动力汽车
起动发动机的控制方法包括：将换挡离合器切换至滑磨状态并保持，在换挡离合器保持滑磨状态期间，控制发动机在主离合器处于半结合点时点火起动后，锁止主离合器，调节换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止换挡离合器。本技术在主离合器处于半结合点时起动发动机，最大程度减小了起动发动机过程中的轴系扭矩抖动，并通过换挡离合器的滑摩控制有效隔绝了抖动，从而保证了混动系统输出扭矩的平顺性，保障了车辆模式切换时良好的驾驶性。
附图说明
35.图1是根据第一实施例示出的混合动力汽车起动发动机的控制方法的流程示意图；
36.图2是根据第一实施例示出的混合动力汽车的动力系统的结构示意图；
37.图3是根据第一实施例示出的混合动力汽车的控制系统的结构示意图；
38.图4是根据第一实施例示出的起动发动机的关键参数时序图；
39.图5是根据第二实施例示出的混合动力汽车起动发动机的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
40.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
41.在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本技术的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。
42.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。
43.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
44.第一实施例
45.图1是根据第一实施例示出的混合动力汽车起动发动机的控制方法的流程示意图。请参考图1，本实施例的混合动力汽车起动发动机的控制方法，包括：
46.步骤110，将换挡离合器切换至滑磨状态并保持；
47.步骤120，在换挡离合器保持滑磨状态期间，控制发动机在主离合器处于半结合点时点火起动后，锁止主离合器；
48.步骤130，调节换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止换挡离合器。
49.请结合图2，混合动力汽车的动力系统配备了发动机21、电机22、主离合器23、换挡离合器24，发动机21与电机22之间由主离合器23连接，电机22与动力系统的输出轴25之间由换挡离合器24连接，该类混合动力汽车能够单独通过发动机21或电机22驱动，也能够通过发动机21和电机22共同驱动。具体地，行星齿轮的齿圈27(ring gear)与主离合器23的一端及电机22连接，主离合器21的另一端与发动机21连接，行星齿轮的太阳轮26(sun gear)与换挡离合器24的主动端连接，换挡离合器24的主动端的转速也即太阳轮26的转速，齿圈27与太阳轮26分别与行星轮28(planet gear)啮合，行星轮28与行星架(planet carrier)连接而连接动力系统的输出轴25。
50.当换挡离合器24处于滑磨状态时，太阳轮26以固定的转速转动，动力系统的输出轴25的输出可以保持相对稳定的状态，从而有效隔绝发动机21起动时的抖动。同时，在换挡离合器24保持滑磨状态期间，控制发动机21在主离合器23处于半结合点(kiss point，kp)时点火起动，可以最大程度减小起动发动机21过程中的轴系扭矩抖动。
51.请结合图3，电机22的转速信号和发动机21的转速信号分别通过电机控制器32(mcu)和发动机控制器33(ems)发送至混动系统控制器31(vcu)，主离合器23和换挡离合器24的油压信号分别通过主离合器油压传感器34和换挡离合器油压传感器35采集并由混动系统控制器31读取，通过混动系统控制器31控制电机22和发动机21的转速以及主离合器23和换挡离合器24的油压，实现发动机21起动。
52.如图4所示，在起动发动机21的过程中，发动机21和主离合器23按t1、t2、t3、t4、t5五个过程进行动作控制，其中，t1阶段为充油阶段(fill)，t2阶段为转速拉升阶段(spdpullup)，t3阶段为退至半结合点阶段(kp)，t4阶段为转速同步阶段(sync)，t5阶段为锁止阶段(lockup)。电机22和换挡离合器24按t1、t2、t3,三个过程进行微滑摩动作控制以彻底隔绝起机抖动，其中，t1阶段为泄油阶段(filldown)，t2阶段为微滑摩阶段(slip)，t3阶段为油压回升阶段(rampup)。从而，通过发动机21、电机22、主离合器23、换挡离合器24的转速和扭矩协调控制，对混合动力汽车从纯电模式进入混动模式的起动发动机21过程进行精确控制，达到保证混动系统输出扭矩的平顺性，保障车辆模式切换时良好的驾驶性的目的。
53.接下来对起动发动机21的详细过程进行说明。
54.在步骤110中，将换挡离合器切换至滑磨状态并保持，包括：
55.根据换挡离合器的滑磨点下调换挡离合器的油压直至换挡离合器连接电机的主动端的转速上升到第一转速；
56.保持换挡离合器的油压,并对电机进行调速以将第一转速提升至第二转速，使换挡离合器保持滑磨状态。
57.其中，根据换挡离合器的滑磨点下调换挡离合器的油压直至换挡离合器连接电机的主动端的转速上升到第一转速，包括：
58.将换挡离合器的油压下调至滑摩点；
59.在滑磨点持续以第一预设速率下调油压，直至换挡离合器的主动端的转速上升到第一转速。
60.请结合图2与图4，在步骤110中，对电机22及换挡离合器24进行t1阶段和t2阶段的控制，其中，在t1阶段，将换挡离合器24的油压降至滑摩点p1，然后继续按速率下降，直至换
挡离合器24的主动端的转速(也即太阳轮26的转速)上升到第一转速n1，此时换挡离合器24的主动端转速高于与轮端耦合的被动端，换挡离合器24出现滑摩，进入t2阶段。换挡离合器24进入t2阶段后，将油压锁存,电机22进入调速模式以第二转速n3为目标进行调速且在换挡离合器24的主动端达到n3后维持，从而实现换挡离合器24稳定微滑摩，此后换挡离合器24和电机22一直处在t2阶段等待发动机21起动成功及主离合器23锁止结合。
61.在对电机22及换挡离合器24进行t1阶段和t2阶段的控制的过程中，也即，在将换挡离合器24切换至滑磨状态的过程中，先对主离合器23和发动机21进行t1阶段的控制，将主离合器23的油压提升至半结合点，并给发动机21发送起动请求等待发动机21转速被拖起。之后进入步骤120。
62.在步骤120中，在换挡离合器保持滑磨状态期间，控制发动机在主离合器处于半结合点时点火起动后，锁止主离合器，包括：
63.当换挡离合器的主动端的转速达到第三转速时，从半结合点提升主离合器的油压以拉起发动机的转速，第三转速大于第一转速且小于或等于第二转速；
64.在发动机达到点火转速后将主离合器的油压下调至半结合点；
65.控制发动机点火起动，并根据第三转速对应的目标转速对发动机进行闭环扭矩控制；
66.当发动机的转速提升至目标转速后，锁止主离合器。
67.其中，从半结合点提升主离合器的油压以拉起发动机的转速，包括：
68.通过开环标定前馈油压参考曲线从半结合点提升主离合器的油压，将发动机的转速提升至点火转速；
69.抑制发动机点火，直至主离合器的油压下调至半结合点。
70.其中，锁止主离合器，包括：
71.提升主离合器的油压；
72.当主离合器的速差小于或等于设定阈值时，根据第二预设斜率提升主离合器的油压以锁止主离合器。
73.请结合图2与图4，换挡离合器24在t2阶段中，当其主动端被调速至第三转速n2(尚未达到n3)时，触发主离合器23进入其t2阶段的控制，也即进入转速拉升阶段。在t2阶段，主离合器23开始加压拉起发动机21，通过开环标定前馈油压参考曲线控制主离合器23油压pc0(先快后慢)将发动机21拖起到点火转速，此时，vcu先抑制发动机21点火，等待主离合器23在下一阶段(t3阶段)油压回落到一定范围才允许点火，该范围可以是半结合点或在半结合点附近。当发动机21转速达到点火转速后，主离合器23进入t3阶段(kp阶段)，该阶段主离合器23油压快速退回kp点附近并维持，此时发动机21点火起动，并以当前换挡离合器24的主动端的转速n2对应的目标转速(ring offset)为目标对发动机21进行闭环扭矩控制。当发动机21的转速攀升到目标转速时，进入t4阶段也即转速同步阶段，此阶段对发动机21进行0扭矩控制，同时主离合器23闭环控制油压逐渐压紧主离合器23，从而将发动机21逐渐与轮端同步，当主离合器23速差小于或等于设定阈值后进入t4阶段(lockup阶段)，按斜率增加主离合器23油压快速锁止。至此完成发动机21点火并锁止主离合器23，进入步骤130。
74.在步骤130中，调节换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止换挡离合器，包括：
75.对电机进行调速，以使换挡离合器的主动端的转速从第二转速降低到与轮端同步的第四转速；
76.在换挡离合器的主动端的转速降低到第五转速时，提升换挡离合器的油压以锁止换挡离合器，第五转速小于第四转速。
77.请结合图2与图4，当主离合器23锁止接合后，电机22改变调速目标，以使换挡离合器24的主动端的转速从第二转速n3降低到可以与轮端同步的第四转速n5(ring offset)，从而将换挡离合器24的主动端往回调速试图与轮端同步，当达到第五转速n4(尚未达到n5)时，换挡离合器24和电机22由t2阶段进入t3阶段(油压回升阶段)，换挡离合器24进入t3阶段后，快速升压锁止。同时，电机22退出调速进入扭矩控制，响应下一稳态模式扭矩分配，发动机21起动过程全部完成。
78.在上述过程中，主离合器在的t1阶段kp点油压由充油试验测得，在t2阶段的开环标定前馈油压参考曲线pc0通过优化标定得到，发动机请求扭矩由混合动力汽车控制器计算并发送至发动机控制器，发动机点火转速及控制中使用的各转速阈值均由实车试验优化标定得到。
79.通过以上过程，当车辆检测到需要从纯电模式切换至混动模式时，主离合器按fill(充油)-spdpullup(转速拉升)-kp(退至半结合点)-sync(转速同步)-lockup(锁止)五个过程进行动作控制，换挡离合器按filldown(泄油)-slip(微滑摩)-rampup(油压回升)三个过程进行微滑摩配合以隔绝起发动机抖动，在主离合器和换挡离合器的动作控制阶段中，发动机和电机进行相应的扭矩/转速协调配合，从而在主离合器处于半结合点时起动发动机，最大程度减小了起动发动机过程中的轴系扭矩抖动，并通过换挡离合器的滑摩控制有效隔绝了抖动，从而实现平稳、快速的模式切换。
80.如上所述，本技术的混合动力汽车起动发动机的控制方法，将换挡离合器切换至滑磨状态并保持，在换挡离合器保持滑磨状态期间，控制发动机在主离合器处于半结合点时点火起动后，锁止主离合器，调节换挡离合器的主动端转速与轮端同步并锁止换挡离合器。本技术在主离合器处于半结合点时起动发动机，最大程度减小了起动发动机过程中的轴系扭矩抖动，并通过换挡离合器的滑摩控制有效隔绝了抖动，从而保证了混动系统输出扭矩的平顺性，保障了车辆模式切换时良好的驾驶性。
81.第二实施例
82.图5是根据第二实施例示出的混合动力汽车起动发动机的控制装置的结构示意图。如图5所示，本实施例的混合动力汽车起动发动机的控制装置包括存储器510与处理器520，存储器510用于存储至少一条程序指令，处理器520用于通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现如第一实施例所述的混合动力汽车起动发动机的控制方法。
83.本实施例的变速器冷却润滑流量控制装置包括但不限于混合动力汽车控制器vcu，处理器520的具体工作过程详见第一实施例的描述，在此不再赘述。
84.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。