发动机起动控制方法、机电耦合装置以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种发动机起动控制方法、一种机电耦合装置以及一种车辆。

背景技术

目前，随着全球能源危机和温室效应的日益严重，混合动力汽车的发展越来越受到重视。搭载新型机电耦合装置的混合动力汽车也应运而生，其可以根据工况选择工作模式，以实现高效节油。然而，当混合动力汽车从纯电动(Electric Vehicle，EV)模式到混合动力(Hybrid Electric Vehicle，HEV)模式的模式切换即发动机起动过程中，特别是原地起动发动机时，可能伴随前窜、抖动、顿挫等现象，影响用户的驾驶感受。

发明内容

针对现有技术中混合动力汽车从纯电动模式到混合动力模式的模式切换即发动机起动过程中，特别是原地起动发动机时，可能伴随前窜、抖动、顿挫等现象，影响用户的驾驶感受的问题，本发明提供了一种发动机起动控制方法、一种机电耦合装置以及一种车辆，从而避免原地起动发动机时的车辆前窜、抖动等平顺性问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种发动机起动控制方法，应用于搭载机电耦合装置的车辆上，其特征在于，所述机电耦合装置包括发动机、第一电机、第二电机以及行星齿轮机构，所述发动机与所述第一电机连接，所述发动机与所述第一电机通过所述行星齿轮机构进行动力输出；所述起动控制方法包括：

当所述发动机满足预设起动条件时，根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩；

基于所述第一电机转矩，所述整车控制器计算第二电机转矩；

所述整车控制器将所述第一电机转矩和所述第二电机转矩发送给电机控制器；以及

所述电机控制器控制所述第一电机输出所述第一电机转矩，以拖起所述发动机起动；同时控制所述第二电机输出所述第二电机转矩，以抵消所述第一电机拖起所述发动机的过程中在所述行星齿轮机构上产生的转矩。

在一些实施例中，所述根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩的步骤包括：

基于所述发动机温度，查表计算当前发动机温度下的发动机倒拖阻力矩；

基于所述机电耦合装置油温，计算当前的机电耦合装置倒拖阻力矩；

基于所述发动机温度查表，计算低温鲁棒性系数；以及

基于所述发动机倒拖阻力矩、所述机电耦合装置倒拖阻力矩以及所述低温鲁棒性系数，计算所述第一电机转矩。

在一些实施例中，所述机电耦合装置还包括有一输出端；所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架以及齿圈，所述齿圈与所述发动机以及所述第一电机连接，所述行星架连接所述输出端；所述基于所述第一电机转矩，计算第二电机转矩的步骤包括：

基于所述机电耦合装置油温，查表计算太阳轮阻力矩；

基于所述第一电机转矩和所述太阳轮阻力矩，计算行星架转矩；其中，所述第一电机转矩和所述太阳轮阻力矩通过行星排传递至行星架，在所述行星架上产生所述行星架转矩；以及

基于所述行星架转矩计算所述第二电机转矩。

在一些实施例中，所述预设起动条件包括：所述搭载机电耦合装置的车辆的车速在预设速度范围内且发动机起动请求信号为第一电平状态；其中，所述发动机起动请求信号具有第一电平状态和第二电平状态。

在一些实施例中，所述发动机起动控制方法还包括：当检测到发动机起动完成后，将所述发动机起动请求信号设置为第二电平状态。

在一些实施例中，在所述发动机满足预设起动条件时，根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩之前，还包括：

判断输出端锁止机构状态是否处于锁止状态；若所述输出端锁止机构处于锁止状态，则继续执行所述计算第一电机转矩的步骤；若所述输出端锁止机构不处于锁止状态，则提示用户进行操作以将所述输出端锁止机构置于锁止状态。

在一些实施例中，在所述发动机满足预设起动条件时，根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩之前，还包括：

判断输出端锁止机构状态是否处于锁止状态；若所述输出端锁止机构处于锁止状态，则继续执行所述计算第一电机转矩的步骤；若所述输出端锁止机构不处于锁止状态，则控制所述输出端锁止机构进入锁止状态，以继续执行所述计算第一电机转矩的步骤。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种机电耦合装置，其特征在于，包括发动机、第一电机、第二电机以及行星齿轮机构，所述发动机与所述第一电机连接，所述发动机与所述第一电机通过所述行星齿轮机构进行动力输出，所述第二电机与所述发动机以及所述第一电机经所述行星齿轮机构的动力进行耦合输出；

其中，当所述发动机满足预设起动条件时，所述第一电机输出第一电机转矩拖起所述发动机起动，所述第二电机同时输出第二电机转矩，以抵消所述发动机起动过程在所述行星齿轮机构上产生的转矩。

在一些实施例中，所述机电耦合装置还包括有一输出端；所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架以及齿圈，所述发动机与所述齿圈连接，所述行星架连接所述输出端。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种车辆，其特征在于，包括整车控制器、轮端以及如上所述的机电耦合装置；

其中，所述整车控制器控制所述机电耦合装置进行动力输出；所述机电耦合装置与所述轮端连接，以输出动力驱动所述轮端。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本发明所提供的一种发动起动控制方法以及机电耦合装置中，在发动机原地起动过程中，整车控制系统计算第一电机转矩、太阳轮阻力矩通过行星排传递在行星架上产生的行星架转矩，并使用第二电机输出转矩抵消前述行星架转矩，从而避免前述行星架转矩造成车辆前窜、抖动等平顺性问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例中的一种发动起动控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例中的机构耦合装置处于发动机起动过程的杠杆图。

图3是本发明一实施例中的一种发动起动控制方法的流程示意图。

图4是本发明另一实施例中的一种发动起动控制方法的流程示意图。

图5是本发明实施例中的一种机电耦合装置的示意图。

图6是本发明实施例中的一种机电耦合装置的控制系统的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便此处描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

请参阅图1，图1是本发明一实施例中的一种发动机起动控制方法的流程示意图。本发明的实施例提供了一种发动机起动控制方法，应用于汽车混合动力系统的机电耦合装置上。具体地，前述机电耦合装置包括有发动机、第一电机、第二电机以及行星齿轮机构，发动机与第一电机连接，然后连接行星齿轮机构的一端，并通过行星齿轮机构输出动力转矩至机电耦合装置的输出端。第二电机通过一齿轮组件与机电耦合装置的输出端连接。具体地，该发动机起动控制方法包括以下步骤。

步骤S100，当所述发动机满足预设起动条件时，根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩；其中，所述第一电机转矩用于拖起所述发动机起动。具体地，在一些实施例中，计算第一电机转矩包括以下步骤。

步骤S101，基于所述发动机温度，查表计算当前发动机温度下的发动机倒拖阻力矩T

表1－发动机倒拖阻力矩T

如上表1所示，在不同发动机温度和发动机转速的情况下，发动机倒拖阻力矩T

步骤S102，基于所述机电耦合装置油温，计算当前的机电耦合装置倒拖阻力矩T

表2－机电耦合装置倒拖阻力矩T

如上表2所示，在不同的机电耦合装置油温和机电耦合装置输入轴转速的条件下，机电耦合装置倒拖阻力矩T

步骤S103，整基于所述发动机温度查表，计算低温鲁棒性系数。具体地，前述低温鲁棒性系数cff的数值与发动机温度相关，因此，可通过试验建立低温鲁棒性系数cff与发动机温度的对应关系表，具体如下所示。

表3－低温鲁棒性系数cff与发动机温度的对应关系

如上表3所示，低温鲁棒性系数cff在具体发动车温度的数值已经通过预先试验测得，并且该对应关系表保存于整车控制器的存储器中，当整车控制器实时检测得到车辆的发动车温度后，通过查表可以计算当前低温鲁棒性系数cff。

步骤S104，基于发动机倒拖阻力矩T

在公式(1)中，i

前述步骤S101-S104给出了整车控制器计算第一电机转矩的一个实施例，应当理解的是，计算第一电机转矩的步骤不局限于前述步骤的方法。在另一实施例中，也可整合表1-3的对应关系，即将发动机倒拖阻力矩T

步骤S200，基于所述第一电机转矩，计算第二电机转矩。具体地，在一些实施例中，计算第二电机转矩具体包括如下步骤。

步骤S201，基于所述机电耦合装置油温，查表计算太阳轮阻力矩T

图2是本发明实施例中的机构耦合装置处于发动机起动过程的杠杆图。如图2所示，当发动机原地起动过程中，由于制动器的阻力趋于使制动器两端转速差为0，而此时太阳轮转速为负值，因此制动器阻力矩表现为一个方向为正的力矩。另一方面，离合器阻力倾向于使离合器两端转速差为0，而此时太阳轮转速为负值，因此此时离合器阻力矩表现为一个方向为正的力矩。制动器及离合器阻力矩之和也即太阳轮阻力矩也表现为方向为正的力矩。

因此可知，太阳轮阻力矩T

表4－太阳轮阻力矩与机电耦合装置油温的对应关系

步骤S202，基于所述第一电机转矩T

公式(2)中，i为行星排传动比，J

步骤S203，基于所述行星架转矩T

公式(3)中，T

步骤S300，将第一电机转矩和第二电机转矩发送给电机控制器。具体地，采用整车控制器计算第一电机转矩和第二电机转矩，整车控制器和电机控制器通讯连接，并实时地将当前第一电机转矩和第二电机转矩发送至电机控制器，以对第一电机和第二电机进行精确控制。

步骤S400，电机控制器控制第一电机输出所述第一电机转矩，以拖起发动机起动，同时控制第二电机输出第二电机转矩，以抵消第一电机拖起发动机的过程中在行星齿轮机构上产生的转矩。具体地，在发动机原地起动过程中，电机控制器基于当前第一电机转矩的计算值控制第一电机输出第一电机转矩，并基于当前第二电机转矩的计算值控制第二电机输出第二电机转矩。其中，第一电机转矩用于拖起发动机起动，第二电机转矩用于抵消发动机起动过程中产生的行星架转矩，从而实现发动机平稳起动。

区别于相关技术，在本发明实施例所提供的一种发动机起动控制方法中，在发动机原地起动过程中，整车控制系统计算第一电机转矩、太阳轮阻力矩通过行星排传递在行星架上产生的行星架转矩，并使用第二电机输出转矩抵消前述行星架转矩，从而避免前述行星架转矩造成车辆前窜、抖动等平顺性问题，适用于非插电式油电混合动力汽车、插电混合动力汽车、增程式汽车的原地停车发动机起动控制。

在一些实施例中，在本发明实施例所提供的发动机起动控制方法中，预设起动条件包括：搭载机电耦合装置的车辆的车速在预设速度范围内且发动机起动请求信号为第一电平状态。其中，发动机起动请求信号具有第一电平状态和第二电平状态。具体地，第一电平为高电平，以1表示；第二电平为低电平，以0表示。前述预设速度范围设定为小于等于1km/h。因此，在具体实施例中，当且仅当车速小于等于1km/h且发动机起动请求信号为1(即高电平)时，执行如前所述的发动机起动控制方法的步骤。

在上述实施例中，在执行完成如前所述的发动机起动控制方法的步骤，当整车控制器检测到发动机起动完成后，将发动机起动请求信号置于第二电平状态。具体地，整车控制器通过检测当前发动机转速等信号判断发动机起动是否完成。若发动机转速满足预设速度时，则判断该发动机起动完成，此时整车控制器将发动机起动请求信号信号清零(即，置于低电平状态)。

参阅图2，图2是本发明一实施例中的一种发动机起动控制方法的流程示意图。在本实施例中，在发动机满足预设起动条件时，根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩之前，还包括如下步骤。

判断输出端锁止机构状态是否处于锁止状态；若输出端锁止机构处于锁止状态，则继续执行计算第一电机转矩的步骤。若输出端锁止机构不处于锁止状态，则提示用户进行操作以将输出端锁止机构置于锁止状态。

具体地，输出端锁止结构既可以是锁止机电耦合装置输出端的机构，如P档锁；也可以是锁止车轮的机构，如电子手刹等。

具体地，若当前输出端锁止机构状态为锁止，则整车控制器允许发动机起动；若当前输出端锁止机构状态不为锁止，则整车控制器不允许发动机起动。在人机交互界面提示用户挂入P挡或拉手刹等，提示司机操作从而使得输出端锁止机构状态为锁止，并在检测到输出端锁止机构状态为锁止之后再执行起动发动机的步骤。

具体地，在本实施例中，执行发动机起动控制方法的步骤可参照前述实施例所述，在此不再赘述。

参阅图3，图3是本发明另一实施例中的一种发动机起动控制方法的流程示意图。在本实施例中，在发动机满足预设起动条件时，根据发动机温度以及机电耦合装置油温，计算第一电机转矩之前，还包括如下步骤。

判断输出端锁止机构状态是否处于锁止状态；若输出端锁止机构处于锁止状态，则继续执行计算第一电机转矩的步骤。若输出端锁止机构不处于锁止状态，则控制输出端锁止机构进入锁止状态，以继续执行计算第一电机转矩的步骤。

具体地，与图2所示的实施例相比，本实施例中，若输出端锁止机构不处于锁止状态，整车控制器控制输出端锁止结构进入锁止状态，以允许发动机起动。在发动机起动完成后，整车控制器控制锁止机构恢复至发动机起动前的状态(即，不处于锁止状态)。因此，本实施例可在输出端锁止结构不处于锁止状态的情况下起动发动机，提高了本发明实施例所提供的发动机起动控制方法的适用情况。

具体地，在本实施例中，执行发动机起动控制方法的步骤可参照前述实施例所述，在此不再赘述。

前述实施例具体介绍了本发明实施例所提供的发动机起动控制方法，以下实施例对本发明实施例所提供的机电耦合装置进行详细介绍。

图4是本发明实施例中的一种机电耦合装置的示意图。本发明的实施例提供了一种机电耦合装置，应用于车辆的混合动力系统中。具体地，如图4所示，前述机电耦合装置包括有发动机1、第一电机9、第二电机13以及行星齿轮机构。发动机1与第一电机9连接，发动机1与第一电机9连接的一端再与行星齿轮机构的一端连接，并通过该行星齿轮机构进行动力输出，第二电机13与发动机1以及第一电机9经行星齿轮机构的动力进行耦合输出。

其中，当发动机1被允许起动时，第一电机9输出第一电机转矩拖起发动机1起动，第二电机13输出第二电机转矩以以抵消发动机起动过程在前述第一电机转矩作用在行星齿轮机构上产生的转矩。

因此，相比于相关技术，在本发明实施例所提供的机电耦合装置中，在发动机起动过程中，在第一电机9输出第一电机转矩拖起发动机1起动，使用第二电机13输出第二电机转矩以抵消前述行星架转矩，从而避免在发动机起动过程中车辆前窜、抖动等平顺性问题。

在一些实施例中，前述行星齿轮机构包括太阳轮4、行星架5以及齿圈6。其中，太阳轮4、行星架5以及齿圈6均可进行旋转运动，从而实现速度比可调，实现不同档位的运行模式。

其中，齿圈6与发动机1以及第一电机9连接，行星架5连接机电耦合装置的输出端。具体地，如图4所示，机电耦合装置还包含有制动器7和离合器8，分别与太阳轮4连接。其中，制动器7用于制动太阳轮4，制动器7和离合器8通过结合行星齿轮机构可以实现发动机的两个档位的运行模式。

具体地，如图4所示，发动机和第一电机的输出动力通过齿圈6传递至行星架5，然后传递至第一齿轮11，传递至中间轴10，并通过第二齿轮12传递至第四齿轮15，最后传递至机电耦合装置的输出端，即差速器16和车轮端。

其中，当制动器7与行星齿轮机构结合时，制动器7制动太阳轮4，故发动机1的动力通过齿圈6传递至行星架，并传递至机电耦合装置的输出端，从而实现并联混动一档(HEV1)。当离合器8与行星齿轮机构结合时，此时行星排的太阳轮4、行星架5以及齿圈6整体旋转，固连一体，速比为1，并通过行星架传递发动机1的动力，并最终传递至机电耦合装置的输出端，从而实现并联混动二档(HEV2)。

具体地，如图4所示，第二电机13通过第三齿轮14，将动力传递至第一齿轮11，传递至中间轴10，并通过第二齿轮12传递至第四齿轮15，最后传递至机电耦合装置的输出端，即差速器16和车轮端。

在汽车从EV到HEV的模式切换即发动机起动过程中，特别是原地起动发动机过程中，第一电机9输出相应转矩拖起发动机1起动，此时第一电机9的转矩通过齿圈6传递至行星架5，以及太阳轮处由于制动器7和离合器8的作用产生太阳轮阻力矩，并传递至行星架5上，从而产生行星架转矩。

为了避免行星架转矩造成车辆纵向窜动，第二电机同时输出相应转矩以抵消行星架转矩，从而保证发动机原地起动过程中车辆能够平稳起动，提高用户的驾驶体验。

另外，本实施例的机电耦合装置具有纯电动(EV)、串联混动(SHEV)、并联混动一挡(HEV1)以及并联混动二挡(HEV2)，可根据电池荷电情况(State of Charge，SOC)及车速等主动切换工作模式，从而实现在全车速段都有较好的动力性经济性。

图5是本发明实施例中的一种机电耦合装置的控制系统的架构示意图。如图5所示，本实施例的机电耦合装置的控制系统包括彼此相互连接的整车控制器(VCU)、电机控制器(PCU)、发动机管理系统(EMS)以及电子手刹系统(EPB)，前述整车控制器可对电机控制器、发动机管理系统以及电子手刹系统进行通讯并控制执行对应功能。在本实施例中，整车控制器是汽车的核心控制部件，用于计算第一电机和第二电机的输出转矩值。电机控制器用于直接控制电机输出相应转矩。

另一方面，本发明另一实施例还提供了一种车辆，包括上述的控制系统、轮端以及上述的机电耦合装置。其中，控制系统的整车控制器控制机电耦合装置进行动力输出。机电耦合装置与轮端连接，以输出动力驱动所述轮端。

相比于相关技术，在本发明实施例所提供的车辆中配置有机电耦合装置中。因此，在发动机起动过程中，在第一电机输出第一电机转矩拖起发动机起动，使用第二电机输出第二电机转矩以抵消前述行星架转矩，从而避免在发动机起动过程中车辆前窜、抖动等平顺性问题。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。