用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力汽车，尤其涉及一种用于串联式结构(电机位于发动机与变速箱之间)的混合动力汽车动力总成控制方法。

背景技术

串联式混合动力汽车，尤其是电机位于发动机与变速箱之间的串联式动力总成结构（简称P2结构），通常会在发动机1与变速箱4之间安装一套前端离合器3，以控制发动机的动力耦合或分离。通常电机输入轴12与前端离合器13的输出轴相连，电机输出轴13与变速箱4输入轴相连。变速箱4将电机2与发动机1传递过来的动力，并由换挡机构或换挡离合器5输出，从而驱动车辆行驶，参见图1。

通常P2结构车辆在动力电池电量较低时，需要进行怠速充电。根据当前技术，在进行怠速充电时，首先需要启动发动机，待发动机转速稳定后，再逐步结合前端离合器，以带动电机旋转。在此结合过程中，由于电机与前端离合器的转动惯量之和通常与发动机自身转动惯量量级相当或略低。因此结合过程中，如果结合速度过快，会造成发动机产生怠速不稳或严重的转速下跌情况，严重时甚至会造成发动机熄火。而另一方面，若结合速度过慢则会增加发动机空载怠速时长，并减少电机怠速充电概率，不利于燃油经济性。同时结合过慢也会导致前端离合器滑磨时间过长，缩短前端离合器寿命。

此外，如果在怠速充电时，驾驶员有挂档行车需求，当前技术通常会先分离前端离合器，等到电机转速缓慢降至零转速后再结合换挡机构或换挡离合器，以实现平稳的动力输出。但由于电机与前端离合器存在转动惯量，致使电机由原来的怠速充电转速完全降至零转速需要较长时间（一般需要2～5秒左右）导致存在动力输出滞后与延迟。如果在电机转速未完全降至零之前直接结合换挡机构或换挡离合器，则有可能在车辆起步时形成冲击，导致起步驾驶感受不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法，该控制方法能较大程度降低上述工况切换时的发动机转速波动，改善发动机的燃油经济性，同时能大幅缩短起步时的动力输出延迟，从而提高驾驶感受。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法，

当车辆静止，发动机由空载怠速工况进入到怠速充电工况；当车辆预备进入怠速充电模式时，发动机已经完成启动并处于空载怠速运转工况，此后进行如下操作：

S1、整车控制器要求电机进入转速控制模式，并输出此模式下电机目标转速，该转速可与发动机的空载怠速转速相同或接近；

S2、电机所属控制器接收到该指令后，切换至转速控制模式，并将电机的转速控制到上述目标转速；

S3、当发动机与电机的转速差为0或低于一阈值后，整车控制器要求前端离合器结合；

S4、待前端离合器结合完毕后，整车控制器要求电机进入扭矩控制模式；之后，整车控制器根据所需充电的功率计算得到电机的目标充电扭矩，并将其发送给电机所属控制器；

S5、电机所属控制器接到指令后，切换到扭矩控制模式，并将电机的实际扭矩控制到与目标充电扭矩相同，此时车辆进入怠速充电工况；

S6、整车控制器根据电机的实际控制扭矩，叠加以前端离合器的摩擦扭矩，作为怠速充电预控扭矩发送给发动机所属控制器；

S7、发动机所属控制器将空载怠速预控扭矩与怠速充电预控扭矩相加，作为总预控扭矩输出至发动机，并结合发动机的怠速控制进行闭环调节，从而保证发动机在怠速充电过程中平稳运行。

所述步骤S3中的阈值为正负50转。

所述步骤S2中，整车控制器输出的电机目标转速以渐变增加的方式输出。

一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法，

当车辆静止，发动机由怠速充电工况准备进入到车辆起步工况；在怠速充电工况下，当驾驶员有挂档行车的需求时，进行如下操作：

S1、整车控制器要求电机在扭矩控制模式下将其目标充电扭矩降低到零；

S2、电机达充电扭矩降至0或较低数值后，整车控制器发出前端离合器分离指令；

S3、当前端离合器分离完成后，整车控制器要求电机进入转速控制模式，并输出此模式下的目标转速，该目标转速为0或接近0值；

S4、电机所属控制器接收到该指令后，切换至转速控制模式，并将电机的转速控制到目标转速，即0或接近0转速；

S5、当电机的转速达到目标转速后，即0或接近0转速后，变速箱控制换挡机构或换挡离合器结合；同时整车控制器要求电机切换回扭矩控制模式；

S6、整车控制器按驾驶员需求向电机控制器输出电机目标扭矩；

S7、电机控制器控制电机实现整车控制器的目标扭矩指令。

所述步骤S3中，整车控制器输出的电机目标转速以渐变降低方式输出。

本发明用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法当车辆静止，如发动机由空载怠速工况进入到怠速充电工况的过程中，电机可通过转速控制方式快速工作到与发动机相近转速，之后再结合前端离合器，可以大幅避免发动机转速波动，改善发动机的燃油经济性，并降低前端离合器磨损。而当车辆静止，发动机由怠速充电工况进入到车辆起步工况过程中，则电机先降低充电扭矩至0，之后前端离合器脱开，电机通过转速控制方式快速工作到0转速，之后变速箱再结合换挡离合器，由此可以大幅缩短起步时的动力输出延迟，提高驾驶质量。本发明解决了串联式结构混合动力汽车前端离合器结合造成的发动机转速冲击以及分离时造成的动力传递延迟等问题。

附图说明

图1为用于串联式结构的混合动力汽车动力总成结构示意图；

图2为本发明的发动机由空载怠速工况进入到怠速充电工况的控制方法流程图；

图3为本发明的发动机由怠速充电工况进入到车辆起步工况的控制方法流程图。

图中：1发动机，2电机，3前端离合器，4变速箱，5换挡机构或抵挡离合器，6变速箱输出轴，7差速器，8驱动轮，9从动轮，10启动电机，11发动机输出轴，12电机输入轴，13电机输出轴，14整车控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1、图2和图3，一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成，在发动机1与变速箱4之间安装一套前端离合器3，以控制发动机的动力耦合或分离；发动机输出轴11接前端离合器3，电机输入轴12与前端离合器13的输出轴相连，电机输出轴13与变速箱4输入轴相连。变速箱4将电机2与发动机1传递过来的动力，并由换挡机构或换挡离合器5输出，变速箱输出轴6经差速器7驱动驱动轮8，从而驱动车辆行驶，参见图1。整车控制器14控制汽车运行。

一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法，

当车辆静止，发动机1由空载怠速工况进入到怠速充电工况的过程中，电机2可通过转速控制方式快速工作到与发动机1相近转速，之后再结合前端离合器3，可以大幅避免发动机转速波动，改善发动机的燃油经济性。

当车辆预备进入怠速充电模式时，发动机1已经完成启动并处于空载怠速运转工况，例如950转/分钟，此后进行如下操作：

S1、整车控制器14要求电机2进入转速控制模式，并输出此模式下电机2目标转速，该转速与发动机1的空载怠速转速相同或接近，如950转/分钟。整车控制器14输出的电机目标转速以渐变增加方式输出，而不应以阶跃方式输出，从而保护电机及相应部件。

S2、电机2所属控制器接收到该指令后，切换至转速控制模式，并将电机2的实际转速控制到上述目标转速；

S3、当发动机1与电机2的转速差为0或低于一阈值后，整车控制器14要求前端离合器3结合；该阈值典型地为正负50转左右，并可确保在该阈值范围内的转速差在结合过程中仅产生十分轻微的冲击。

S4、待前端离合器3结合完毕后，整车控制器14要求电机2进入扭矩控制模式；之后，整车控制器14根据所需充电的功率计算得到电机2的目标充电扭矩，并将其发送给电机2所属控制器；

S5、电机2所属控制器接到指令后，切换到扭矩控制模式，并将电机2的实际扭矩控制到与上述目标充电扭矩相同，此时车辆进入怠速充电工况；

S6、整车控制器14根据电机2的实际控制扭矩，叠加以前端离合器3的摩擦扭矩，作为怠速充电预控扭矩发送给发动机1所属控制器；

S7、发动机1所属控制器将空载怠速控制扭矩与怠速充电预控扭矩相加，作为总预控扭矩输出至发动机1，并结合发动机的怠速控制进行闭环调节，从而保证发动机在怠速充电过程中平稳运行。

一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法，

当车辆静止，发动机1由怠速充电工况准备进入到车辆起步工况过程中，则电机2先降低充电扭矩至0，之后前端离合器3脱开，电机2通过转速控制方式快速工作到0转速，之后变速箱结合换挡离合器。由此可以大幅缩短起步时的动力输出延迟，提高驾驶感受。

在怠速充电工况下，当驾驶员有挂档行车的需求时，进行如下操作：

S1、整车控制器14要求电机2在扭矩控制模式下将其目标充电扭矩降低到零；

S2、电机2达充电扭矩降至0或较低数值后，整车控制器14发出前端离合器3分离指令；

S3、当前端离合器3分离完成后，整车控制器14要求电机2进入转速控制模式，并输出此模式下的目标转速，该目标转速通常为0或接近0值；整车控制器14输出的电机目标转速以渐变降低方式输出，而不应以阶跃方式输出，从而保护电机及相应部件。

S4、电机2所属控制器接收到该指令后，切换至转速控制模式，并将电机2的转速控制到目标转速，即0或接近0转速；S5、当电机2的转速达到目标转速后，即0或接近0转速后，变速箱4控制换挡机构或换挡离合器5结合；同时整车控制器14要求电机2切换回扭矩控制模式；

S6、整车控制器14按驾驶员需求（如油门踏板的开度）向电机控制器输出电机目标扭矩。

S7、电机控制器14控制电机实现整车控制器的目标扭矩指令。

相比现有技术，上述过程可将驾驶员挂档行车指令发出至车辆正常行驶的延时缩短到0.5S以内，大幅改善了驾驶感受

本发明一种用于串联式结构的混合动力汽车动力总成控制方法可以较大程度避免发动机转速波动，改善发动机的燃油经济性；可以大幅缩短起步时的动力输出延迟，提高驾驶感受。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。