一种插电混动汽车的催化器起燃控制方法及控制系统与流程

1.本发明涉及汽车控制技术领域，具体地指一种插电混动汽车的催化器起燃控制方法及控制系统。


背景技术：

2.随着汽车技术的发展，新能源汽车逐渐进入了大众的视野。插电混合动力车型是一种拥有发动机和电机两种动力源同时配备外接插电充电的车型。两种不同特性的动力输出系统相互配合，能够有效的平衡动力性能和油耗性能，解决客户的里程焦虑。但是由于传统燃油动力系统的存在，参考传统车型的经验，插电混合动力车型同样需要激活排放后处理策略，才能够满足严苛的排放法规。同时由于插电混合动力车型具备另外一套纯电牵引动力系统，区别于传统的催化器后处理策略，需要对插电混合动力车型设计专门的催化器相关策略来保证混合气后处理效率，从而得到满足法规要求的排放水平。
3.目前，公开的资料中，有专利号为“cn201310243437.3”的名为“用于优化插电式混合动力汽车排放的催化器加热控制方法”的中国发明专利介绍了一种插电式混动汽车的催化器加热控制方法，该方法首先获取车辆运行参数，车辆运行参数包括环境温度、发动机冷却水温、停机时间；根据车辆运行参数判断是否需要加热催化器，如果确定需要加热催化器则通过控制装置发出指令来控制发动机工作在预设的转速点并且输出预设的扭矩，以使得催化器被迅速加热。采用该方法能有效识别何时需要加热催化器，并且及时、准确地控制发动机运行到设定的工况点后再启动催化器加热逻辑，以使得催化器能被迅速加热，从而可以显著减少插电式混合动力汽车的最终废气排放，有助于实现保护环境和节能减排。但该方法还是存在一些问题，该方法的设定催化器加热的条件是，发动机已启动、车载动力电池电量低于预设门槛值、发动机冷却水温、机油油温、环境温度均在其各自的预设范围内和驾驶员的当前功率请求低于预设值。也就是说，需要在发动机已经启动的情况下，才能够进行加热催化器的控制操作。但混动车辆在运行过程中，涉及到多种工况，如果是先纯电，待动力电池电量不足需要发动机介入驱动时，此时需要立马启动发动机运行，同时催化器也要开始同步运行，如果按照该方法的控制，此时催化器是无法完成加热工作的，只能在发动机启动后，才能够对催化器进行加热，这显然是不太合理的，因为有一段时间发动机启动了，但是催化器可能并没有很好的工作，这段时间内汽车的排放尾气没有得到催化处理，无疑会造成严重的空气污染。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种插电混动汽车的催化器起燃控制方法及控制系统。
5.本发明的技术方案为：一种插电混动汽车的催化器起燃控制方法，所述起燃控制方法包括以下步骤：获取车辆运行参数，所述车辆运行参数包括发动机运行状态、车辆上电状态、车速
和动力电池电量；根据所述车辆运行参数判断以下条件是否成立；若成立，则需要启动催化器行驶首次起燃控制策略；否则，无需启动；所述条件为：发动机未启动、车辆处于上电状态、车速不为零、动力电池电量低于设定电量阈值；所述催化器行驶首次起燃控制策略包括：维持动力电池为车辆唯一动力源，启动发动机对催化器进行加热。
6.进一步的所述催化器行驶首次起燃控制策略还包括：根据动力电池电量和发动机排气能量计算起燃加热时间，按照计算的起燃加热时间加热催化器，完成后切换发动机为车辆的动力源，停止动力电池的输出。
7.进一步的所述发动机在起燃加热时间内怠速运行。
8.进一步的所述设定电量阈值是动力电池无法驱动车辆的极限电量与动力电池在起燃加热时间内消耗电量的和值。
9.进一步的所述设定电量阈值为20%~25%。
10.一种包含插电式混合动力汽车的催化器起燃控制方法的控制系统，包括，车辆运行参数获取模块，用于获取发动机运行状态、车辆上电状态、车速和动力电池电量；车辆运行参数判断模块，根据获取的车辆运行参数判断车辆是否符合发动机未启动、车辆处于上电状态、车速不为零、动力电池电量低于设定电量阈值的催化器行驶起燃控制策略的启动条件；催化器行驶起燃控制模块，在车辆运行参数判断模块判断车辆符合催化器行驶起燃控制策略的启动条件时控制动力电池作为车辆唯一动力源、启动发动机对催化器进行加热。
11.进一步的还包括，起燃加热时间计算模块，用于根据动力电池电量和发动机排气能量计算起燃加热时间。
12.进一步的所述催化器行驶起燃控制模块在起燃加热时间内控制发动机怠速运行。
13.进一步的所述车辆运行参数判断模块包括，设定电量阈值获取模块，用于根据动力电池无法驱动车辆的极限电量与动力电池在起燃加热时间内消耗电量的和值计算获得设定电量阈值。
14.进一步的所述催化器行驶起燃控制模块在车辆运行参数判断模块判断车辆符合催化器行驶起燃控制策略的启动条件时启动发动机并控制发动机与输出轴断开使动力电池作为车辆唯一动力源，在完成催化器起燃加热后连接发动机和输出轴并停止动力电池动力输出使发动机作为车辆唯一动力源。
15.本发明的优点有：1、本发明的催化器起燃控制方法，在车辆处于纯电运行过程中，当动力电池的电量不足需要发动机介入时，本发明通过提前启动发动机，使发动机在动力电池还能够驱动车辆时即开始对催化器进行加热，使催化器快速进入到最佳催化温度，然后在发动机驱动车辆的过程中达到最大的催化效率，大幅度减少了发动机在纯电驱动切换到发动机驱动后发动机运行初期的污染物排放量；
2、本发明通过动力电池电量和发动机排气能量计算起燃加热时间，根据起燃加热时间启动发动机对催化器进行起燃加热，即提前预设动力电池的电量和排气能量进行加热，确保刚好在催化器达到最佳催化温度时，车辆的动力源可以由动力电池切换到发动机，在确保最低污染物排放的同时，还能够节省大量的能量；3、本发明的发动机在起燃加热时间内一直处于怠速运行状态，发动机在怠速运行状态时污染物排放量小，此时可以集中排放能对催化器进行快速加热，使催化器快速进入到最佳催化温度，为发动机完全介入到车辆驱动后提供最佳的催化效果；4、本发明的设定电量阈值是根据动力电池无法驱动车辆的极限电量与动力电池在起燃加热时间内消耗电量的和值得到的，即本发明预留了足够的电量应对发动机加热催化器的时间和能量，使纯电切换至发动机驱动车辆前发动机能够集中对催化器进行加热，大幅度缩短了催化器进入到最佳温度的时间；5、本发明的起燃控制方法极为简单，针对车辆在行驶过程中，动力电池驱动车辆切换到发动机驱动车辆的过程中催化器的起燃加热提供了良好的处理措施，大幅度提高了催化器达到最佳催化温度的效率，缩短了起燃加热的时间，降低了污染物排放。
16.本发明在保障良好驾驶性的前提下，最大可能的让催化器更快更好地工作在最佳工作温度，高效转化排气，得到更好的排放性能，使得混动车型的排放控制更全面更精准，进一步减少了排放，有利于环保。
附图说明
17.图1：本发明的起燃控制策略图。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
22.如图1所示，本实施例涉及到一种插电混动汽车的催化器起燃控制方法和控制系统，本实施例的控制系统包括以下模块：用于获取发动机运行状态、车辆上电状态、车速和动力电池电量的车辆运行参数获取模块；根据获取的车辆运行参数判断车辆是否符合发动机未启动、车辆处于上电状态、车速不为零、动力电池电量低于设定电量阈值的催化器行驶
起燃控制策略的启动条件的车辆运行参数判断模块；在车辆运行参数判断模块判断车辆符合催化器行驶起燃控制策略的启动条件时控制动力电池作为车辆唯一动力源、启动发动机对催化器进行加热的催化器行驶起燃控制模块。
23.本实施例催化器行驶起燃控制模块在控制发动机启动后按照起燃加热时间进行启动，因此本实施例的控制系统还包括用于根据动力电池电量和发动机排气能量计算起燃加热时间的起燃加热时间计算模块。
24.车辆运行参数判断模块需要确定设定电量阈值，设定电量阈值需要通过设定电量阈值获取模块来获取，具体的设定电量阈值获取模块是根据动力电池无法驱动车辆的极限电量与动力电池在起燃加热时间内消耗电量的和值计算获得设定电量阈值。
25.本实施例的催化器行驶起燃控制模块控制发动机的启动，具体的在控制发动机启动时，是控制发动机怠速运行，断开发动机与输出轴的连接，使动力电池仍然作为车辆唯一的动力源；在催化器的起燃加热达到起燃加热时间后，连接发动机与输出轴使发动机作为车辆驱动的动力源，停止动力电池的输出。
26.本实施例针对插电式混合动力汽车的催化器起燃控制，具体的插电式混合动力汽车的催化器起燃控制涉及到两种状况，一种状况是催化器静态首次起燃，第二种状况时催化器行驶首次起燃。催化器静态首次起燃是指，车辆在刚启动时的催化器起燃加热，此时通过监测发动机运行状态、车辆上电状态和车速，当发动机处于未启动、车辆首次唤醒处于刚上电状态、车速为零时，检测电驱动单元是否能够单独驱动车辆，在电驱动单元无法满足车辆驱动命令的前提下，冷启动由起动机拖动发动机作为主动力源驱动车辆。此时激活催化器静态首次起燃加热策略，如图1所示，点火角退角，通过后燃的方式，将热量尽可能聚集在排气端，怠速升高，产生更多的排气能量，将热量传递到催化器端，在减少原排的情况下尽可能让催化器快速达到起燃温度。整个过程中，需要发动机持续运转，并且通过排气能量的积分估算模型结合催化器模型温度监控加热的效果和时长，根据时长确定加热时间，达到时长即完成催化器静态首次起燃加热策略。
27.当监测到车辆的发动机处于未启动、车辆处于上电状态、车速不为零时，即可判断目前车辆处于行驶状态，且发动机未启动，即车辆的驱动完全由动力电池来进行，再检测动力电池的电量。当动力电池的电量过低，需要发动机介入到车辆驱动时，就要激活催化器行驶首次起燃加热策略。本实施例的催化器行驶首次起燃加热策略是维持动力电池为车辆唯一动力源，启动发动机对催化器进行加热，为了不影响扭矩估算和驾驶平顺性，尽可能对电驱系统产生较小的负担，通过离合器的控制，将发动机与传动输出轴断开，让发动机怠速产生的能量全部用于加热催化器。这样可以无需再考虑发动机传动效率和扭矩输出的平顺性，有更大的空间去调整最佳怠速转速和点火角退角角度。启动发动机怠速运转至起燃加热时间即可完成对催化器的加热，本实施例的起燃加热时间是根据动力电池电量和发动机排气能量计算得到的（加热时长的判定，区别于传统的车型，通过排气的能量估算加热时间以外，还要考虑电池soc的变化来设计计时器倒数时长。起燃加热时间跟传统车型一致，同样是根据发动机排气能量计算得到的，但是动力电池电量的下降情况会限制整体的加热时长），按照计算的起燃加热时间加热催化器，完成后切换发动机为车辆的动力源，停止动力电池的输出。本实施例的起燃时间与动力电池电量有关，具体的是当前电量与设定电量阈值的差值有关，本实施例的设定电量差值是动力电池无法驱动车辆的极限电量与动力电池
在起燃加热时间内消耗电量的和值（本实施例的动力电池无法驱动车辆的极限电量为21.5%，动力电池在起燃加热时间内消耗电量为3%，所以本实施例的起燃加热开始时间就是车辆soc下降到24.5%的时候），本实施例在动力电池无法驱动车辆的极限情况下设定了一个补偿值，补偿值就是发动机加热催化器至最佳催化温度过程中动力电池的消耗量，这样的设置能够最大程度的节省能量，预设的补偿值能够确保发动机一直怠速运行加热催化器。本实施例的设定电量阈值为20%~25%，具体设定电量阈值可以根据电池、车辆进行相应的调节设置。
28.具体的控制过程按照以下步骤进行：1、首先对初始条件进行确认，获取车辆运行参数，车辆运行参数包括发动机运行状态、车辆上电状态、车速和动力电池电量，初始条件的确认根据车辆运行参数分为两种情况，一种是发动机未启动、车辆处于首次唤醒的状态且车速为零，证明此时车辆刚刚启动，催化器的起燃策略为催化器静态首次起燃加热策略；另一种是发动机未启动、车辆已经唤醒、车速不为零，证明此时车辆处于行驶状态，催化器的起燃策略为催化器行驶首次起燃加热策略；2、确定好催化器起燃加热策略后，就开始按照激活设定的催化器起燃加热策略，如果激活的是催化器静态首次起燃加热策略，那就是启动发动机、点火角退角、发动机的怠速升高，发动机排放气体加热催化器，加热时长通过排气能量积分估算，按照估算时长设定时长计数器，发动机一直启动，直至催化器的温度加热至最佳催化温度；如果激活的是催化器行驶首次起燃加热策略，就开始采集动力电池的电量，此时车辆由动力电池单独驱动，电量持续下降，当电量下降到设定电量阈值时，开始启动发动机，控制系统断开发动机与输出轴的连接，使发动机怠速运转不参与到车辆的驱动，点火角退角、怠速升高，发动机排气加热催化器，根据动力电池电量和发动机排气能量计算起燃加热时间，按照计算的起燃加热时间加热催化器，完成后切换发动机为车辆的动力源，停止动力电池的输出，整个加热过程中，发动机一直怠速运转。
29.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。