一种增程式电动汽车发动机停机的控制方法、系统及车辆

技术领域

本发明属于新能源车用的增程技术领域，具体涉及一种增程式电动汽车发动机停机的控制方法和系统。

背景技术

增程式新能源汽车是指在纯电动汽车基础上，增加一个内燃机给动力电池充电或直接驱动电机增加续航里程，从而克服纯电动汽车行驶里程短的电动汽车。在电池电量充足时，动力电池驱动电机，提供整车驱动功率需求，此时发动机不参与工作。当电池电量消耗到一定程度时，发动机启动，发电机发电驱动电动机，多余功率为电池充电，当电量恢复到设定值，则关闭发动机，使用电池驱动电动机。

对于增程式新能源汽车，用户往往要求车辆振动小、噪音低，期望获得纯电车的体验。但增程式新能源车在电池电量不足时需要启动发动机发电，由此产生的噪音非常困扰用户，因此“无感”发电成为行业内函待解决的问题。

目前行业内已经一些解决方案提出，例如专利文献CN113619561A就提供了一种增程器的启机和停机优化方法，该方法是在启停过程中采用多次启停求取平均值，以平滑转速变化曲线，达到让振动减小的目的。但是，由于增程器的发动机启动时处于不同工作冲程，其振动是不稳定的，多次启动的振动感受不同。又如专利文献CN114810379A提出了一种增程式电动汽车发动机启停方法，该方法是由发电机拖动发动机使发动机曲柄连杆机构停止在最优起动位置，整车控制单元输出起停控制功能关闭指令信号给整车控制单元信号接收模块，退出起停控制功能。通过发动机起停控制功能，在发动机停机时利用发电机拖动使发动机每次的停机位置固定，从而使发动机的起动阻力矩固定，发电机可以根据发动机起动阻力矩稳定拖动发动机至拖动转速，解决发动机和发电机的转速抖动问题，从而解决在整车静止或行驶中起动发动机时的NVH问题。在该技术方案中，电机控制器包括滤波模块、发动机凸轮轴和曲轴位置传感器信号解析模块、电机旋转变压器信号解析模块、整车控制单元信号接收模块、逻辑判断模块和电机矢量控制模块。滤波、发动机凸轮轴和曲轴位置传感器信号解析、整车控制单元信号接收由电机控制器处理，但这些信号与发动机精密控制相关，这样电机控制器处理信号后，再与其他发动机控制单元交互，产生的延迟将导致发动机控制精度下降。电机矢量控制模块控制发电机的转子转速，由于发动机和电机拖曳阻力影响，仍难以实现精准停机。并且，由于停机位置缺少验证和退出机制，易造成增程器停机失败和重复启停。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种增程式电动汽车发动机停机的控制方法、系统及车辆，以更准确地让停机位置保持一致，且每次启动过程振动较小且感受一致，提升用户的“无感”体验。

为实现以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

在本发明的第一方面，提供一种增程式电动汽车发动机停机的控制方法，所述控制方法包括：

响应于用户操作车辆驻车，动力域控制器PDCU读取驻车信号，控制发动机熄火，向电机控制器PEU发出停机指令，并将发动机曲轴相位传递到CAN上；电机控制器PEU响应于动力域控制器PDCU发出停机指令，控制发电机拖动发动机到预设的停机工况，并读取CAN上发动机曲轴相位信息，建立与发电机相位的对应关系，然后计算发电机停机时刻，并控制发电机按停机时刻开始减速停机并计时，直至发动机停机至目标停机位置，完成停机。

以上所述预设的停机工况是指发电机转速控制死区的上限值。由于电机在低转速区会有控制死区（即转速精度差且不控制的区域，电机死区一般在100~200转），故该停机工况设定为略微高于死区的转速，便于停机开始前精准控制其波动在正负15转以内，后续利于计算停机时刻。

进一步，根据本发明的一实施例，所述计算发电机停机时刻的方式为：根据计算时刻的发电机转速和发电机相位，通过插值方式查询预设的电机停机降速曲线与停机时长的对应关系表，得到发电机停机时刻。

进一步，根据本发明的一实施例，所述控制方法还包括对查表得到的发电机停机时刻进行修正，即根据计算时刻的发电机温度和预设的发电机拖曳力矩，计算修正系数，得到经修正的停机时长，与发电机目标相位比较后，计算发电机停机时刻。

进一步，根据本发明的一实施例，所述控制方法在减速停机过程中，电机控制器PEU监控并识别发电机是否反向旋转：若发电机相位为负值并超过预设时长时，判断发电机反转，则电机控制器PEU快速将发电机转速和扭矩减小至零，上传CAN异常停机；若未识别发电机反转，则判断电机相位是否到达目标相位，以确定是否成功停机。

进一步，根据本发明的一实施例，所述控制方法当判断电机相位已到达目标相位，则上传CAN成功停机，若判断为未到达目标相位，电机控制器PEU判断计时是否超过预设时长，若超过，则上传CAN超时停机，若未超过，则重新执行停机。

进一步，根据本发明的一实施例，所述控制方法在发电机每一个停机周期结束时，均比对停机后相位差值和停机时刻，根据结对比果增减停机时刻，对发电机停机进行自学习。

进一步，根据本发明的一实施例，所述控制方法中，所述发动机的目标停机位置为90°曲轴转角或270°曲轴转角。

本发明在第二方面，还提供一种增程式电动汽车发动机停机的控制系统，所述控制系统包括发动机、发电机、整车控制器VCU、动力域控制器PDCU和电机控制器PEU。其中，

所述整车控制器VCU，用于在用户操作车辆驻车后，获取驻车信号后传递到CAN上。

所述动力域控制器PDCU，用于读取驻车信号，控制发动机熄火，向电机控制器PEU发出停机指令，并将发动机曲轴相位传递到CAN上。

所述电机控制器PEU，用于控制发电机转速和扭矩并传递电机相位信号，包括计算模块和存储模块；电机控制器PEU响应PDCU发出停机指令，控制发电机拖动发动机到预设的停机工况，读取CAN上发动机曲轴相位信息，并建立与发电机相位的对应关系，调用计算模块计算发电机停机时刻，存放于存储模块，并控制发电机按停机时刻开始减速停机并计时，直至发动机停机至目标停机位置，完成停机。

进一步，根据本发明的一实施例，所述电机控制器PEU的计算模块计算发电机停机时刻的方式为：根据计算时刻的发电机转速和发电机相位，通过插值方式查询预设的电机停机降速曲线与停机时长的对应关系表，得到发电机停机时刻。

进一步，根据本发明的一实施例，所述计算模块还对查表得到的发电机停机时刻进行修正，即根据计算时刻的发电机温度和预设的增程器拖曳力矩，计算修正系数，得到经修正的停机时长，与发电机目标相位比较后，计算发电机停机时刻。

进一步，根据本发明的一实施例，所述电机控制器PEU在减速停机过程中，还监控并识别发电机是否反向旋转：若发电机相位为负值并超过预设时长时，判断发电机反转，则电机控制器PEU快速将发电机转速和扭矩减小至零，上传CAN异常停机；若未识别发电机反转，则判断电机相位是否到达目标相位，以确定是否成功停机。

进一步，根据本发明的一实施例，所述电机控制器PEU在判断电机相位已到达目标相位时，则上传CAN成功停机，若判断为未到达目标相位，进一步判断计时是否超过预设时长，若超过，则上传CAN超时停机，若未超过，则重新执行停机。

进一步，根据本发明的一实施例，所述电机控制器PEU在发电机每一个停机周期结束时，比对停机后相位差值和停机时刻，根据结对比果增减停机时刻，对发电机停机进行自学习。

本发明在第三方面，还提供一种车辆，所述车辆配置有本发明在以上第二方面所述的增程式电动汽车发动机停机的控制系统。

采用本发明以上的增程式电动汽车发动机停机的控制方法、系统及测量图，至少具有如下有益效果：

1、由于本发明的控制方法及系统中预设了停机前运转工况，在电机控制器PEU响应动力域控制器PDCU发出的停机指令后，控制发电机拖动发动机到预设的停机工况，同时读取CAN上发动机曲轴相位信息，并建立与发电机相位的对应关系，调用计算模块计算发电机停机时刻，存放于存储模块，并控制发电机按停机时刻开始减速停机并计时，直至发动机停机至目标停机位置，完成停机。由此使得整个停机过程的电机降速变化曲线标定的更加精准，能将发动机的活塞停在指定位置，减少了在下次启动时的点火冲击，降低了每次启动时的振动，从而提升了增程器的可靠性和使用寿命，增加用户的“无感”体验。

2、由于本发明的控制方法及系统设置了所述动力域控制器PDCU，通过动力域控制器PDCU处理滤波、发动机凸轮轴和曲轴位置传感器信号解析、整车控制单元信号接收，这样动力域控制器PDCU无需与电机控制器PEU通讯交互即可精密控制发动机，电机控制器也无需处理发动机信号，专用于控制电机，减少了通讯和算力占用。

3、本发明的控制方法及系统在车辆停机后，按照自学习方式修正，从而避免了实际运行时与标定的差距，减少降速曲线不准确带来的停机位置偏差，保证了停机位置的准确性。

4、本发明的控制方法及系统在计算发电机停机时刻时考虑了电机温度和转子旋转阻力的影响，避免了停机降速曲线不能多种环境适用的问题。

5、本发明的控制方法及系统通过PEU在停机后进行超时验证，制定了合理的退出机制，避免增程器停机失败后重复启停等问题。

6、本发明的控制方法及系统设置了在停机过程监控并识别发电机相位，发现增程发动机反转情况后，做出适当的降扭处理，可以避免发动机反转产生的严重故障。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1示出了根据本申请的实施方式的增程式电动汽车发动机停机的控制系统的示意图。

图2示出了根据本申请的实施方式的增程式电动汽车发动机停机的控制方法流程图。

图3示出了根据本申请的实施方式的增程式电动汽车发动机停机位置控制过程的曲线图。

附图标记说明如下：

1、发动机，11、曲轴位置；2、发电机，21、电机相位； 3、整车控制器VCU，4、控制器局域网络CAN ，5、动力域控制器PDCU ，6、电机控制器PEU ，61、存储模块 ，62、计算模块 。

具体实施方式：

为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，以下将参照附图和优选实施例来说明本发明技术方案的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。并且应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。

实施例1:

如图1所示，本实施例是增程式电动汽车发动机停机的控制系统的一种实施方式，其包括发动机1、发电机2、整车控制器VCU 3、CAN 4、动力域控制器PDCU 5和电机控制器PEU6。控制系统中，各部分的功能如下：

所述发动机1将油气与空气混合燃烧产生并输出机械能，并读取并输出曲轴位置信号11，该信号能指示发动机活塞位置，1缸活塞上止点是0°曲轴转角。

所述发电机2与发动机1直接连接，发电机2将发动机1输入的机械能转化为电能，并读取并输出旋变位置信号，该信号能指示电机相位21，从而识别电机相位21与曲轴位置11的转角差关系，即将活塞上止点映射为电机相位21的数值。

所述整车控制器VCU 3，用于传递驻车信号31等信息到CAN 4上。具体在在控制方法中，是在用户操作车辆驻车后，获取驻车信号后传递到CAN上。

所述CAN 4是车辆内信号传输线路，在本实例中传递上述零部件的信息。

所述动力域控制器PDCU 5，用于控制发动机1、电机控制器PEU 6并传递信号信息。在本控制方法中，其读取驻车信号，控制发动机熄火，向电机控制器PEU发出停机指令，并将发动机曲轴相位传递到CAN上。

所述电机控制器PEU6，用于控制发电机2的转速和扭矩并传递电机相位21，内置了存储模块 61和计算模块 62。电机控制器PEU响应动力域控制器PDCU发出停机指令，控制发电机拖动发动机到预设的停机工况，预设的停机工况为每分钟100-500转，扭矩为10-20牛米。然后读取CAN上发动机曲轴相位信息，并建立与发电机相位的对应关系，调用计算模块计算发电机停机时刻，存放于存储模块，并控制发电机按停机时刻开始减速停机并计时，直至发动机停机至目标停机位置，完成停机。

实施例2:

如图2所示，本实施例是增程式电动汽车发动机停机的控制方法的一种实施方式，具体步骤如下：

步骤S210：当用户操作车辆驻车后，整车控制器VCU 3获取驻车信号31后传递到CAN 4。

步骤S220：动力域控制器PDCU 5读取到驻车信号31，控制发动机1熄火，向电机控制器PEU 6发出停机指令，并将发动机曲轴相位11传递到CAN 4上。这里由动力域控制器PDCU 5处理滤波、发动机凸轮轴和曲轴位置传感器信号解析、整车控制单元信号接收，动力域控制器PDCU 5无需再与PEU 6通讯交互，即可精密控制发动机1动作，电机控制器PEU 6也无需处理发动机1的信息，专用于控制发电机2，减少了通讯用时和算力占用。

步骤S230：电机控制器PEU 6控制发电机2拖动发动机1到预设的停机工况转速每分钟300转和扭矩20牛米，读取CAN 5上发动机曲轴相位11，计算出对应于曲轴位置11 90°CA的电机相位21，调用计算模块62计算发电机停机时刻，存入存储模块61中。按停机时刻开始减速停机并计时。

上述步骤S230中，电机控制器PEU 6停机前制定了的预设工况，范围固定且处于极低速和低扭工况，在标定时可以精确的制定电机停机降速变化曲线，并按照自学习方式修正，从而避免了标定和降速曲线不准确，与实际有偏差的问题，保证了停机位置的准确性。

上述步骤S230中，计算模块62计算发电机停机时刻tn的方式为：

参见图 上述的发电机停机时刻tn，根据计时时刻t0的发电机转速和发电机相位，通过插值方式查询电机停机降速曲线-停机时长表，得到发电机停机时刻。

进一步，考虑到电机温度会造成发电机内油液粘度变化，因此在计算发电机停机时刻时还需要考虑电机温度和转子旋转阻力的影响，避免了停机降速曲线不能多种环境适用的问题。

因此，再根据计算时刻的电机温度T和预设的发电机阻力矩M计算修正系数，增减时长，从而得到停机时长Δt，与发电机相位和目标相位比较，可计算出发电机停机时刻tn。

其中，T为t0时刻的传感器采集的发电机油温，根据标定的-30度、20度和80度三档环境温度，其他温度插值的油温-增减时长表增减时长。当油温低时停机阻力大，停机时刻后移，反之，停机时刻前移。阻力矩M为预设的发电机拖曳力矩，该力矩在每台发电机下线时测试后输入PEU，根据与标定阻力距的差值，查询拖曳力矩-增减时长表增减时长。当输入值小于标定阻力距时电机阻力损失小，停机时刻后移，反之，停机时刻前移。电机停机降速曲线-停机时长表为通过标定方式得到的电机停机降速曲线与时长的对应关系表。

以上计算是PEU软件功能实现，效果如图3所示，在停机位置控制处，正常是靠上的黑线部分，即基本在目标位置附近，靠下的黑线则是刚才停机失败的情况，不在停机目标位置上。

可见，本步骤中，由于电机温度造成发电机内油液粘度变化，因此在计算时包含转子旋转阻力的影响，由此就避免了停机降速曲线受到温度、转动阻力的影响。

步骤S240为在减速停机过程中，电机控制器PEU 6监控并识别发电机2是否反向旋转。

在步骤240的停机过程中，若发电机相位21为负值并持续超过预设时长30毫秒时，判断发电机反转，执行步骤S270，电机控制器PEU 6快速将发电机2的转速和扭矩减小至零，上传CAN 4，原因为异常停机。发现发电机反转情况后，即发动机可能由于异常原因反向旋转时，立即做出适当的降扭处理，避免发动机1反转产生的严重故障。

在步骤240中，若未识别发电机2反转，则按照停机后自学习方式，以发电机2每转为一个计算周期，每个周期结束，比对电机相位21和此周期结束时的电机目标相位并修正发电机停机时刻。执行步骤S250，判断电机相位是否目标相位。

在步骤250中，若比对结果为是，执行步骤S260，上传CAN，成功停机。这样将发动机1的活塞停在90°曲轴转角位置，即各活塞处于中间位置，减少了在下次启动时的点火冲击，降低了每次启动时的振动，从而提升了增程发动机的可靠性和使用寿命，增加用户的“无感”体验。

在步骤250中，若比对结果为否，执行步骤S280，PEU 6判断计时是否超过预设时长1s。

在步骤280中，若比对结果为是，执行步骤S290，上传CAN，原因为超时停机。该步骤S290超时验证是合理的退出机制，避免增程发动机停机失败后重复启停等问题。

在步骤280中，若比对结果为否，执行步骤S230，重新执行停机步骤。

由以上实施例的详细说明可见，本发明的控制方法及系统中通过预设停机前运转工况，在电机控制器PEU响应动力域控制器PDCU发出的停机指令后，控制发电机拖动发动机到预设的停机工况，同时读取CAN上发动机曲轴相位信息，并建立与发电机相位的对应关系，调用计算模块计算发电机停机时刻，存放于存储模块，并控制发电机按停机时刻开始减速停机并计时，直至发动机停机至目标停机位置，完成停机。由此使得整个停机过程的电机降速变化曲线标定的更加精准，能将发动机的活塞停在指定位置，减少了在下次启动时的点火冲击，降低了每次启动时的振动，从而提升了增程器的可靠性和使用寿命，增加用户的“无感”体验。

并且，由于本发明的控制方法及系统设置了所述动力域控制器PDCU，通过动力域控制器PDCU处理滤波、发动机凸轮轴和曲轴位置传感器信号解析、整车控制单元信号接收，这样动力域控制器PDCU无需与电机控制器PEU通讯交互即可精密控制发动机，电机控制器也无需处理发动机信号，专用于控制电机，减少了通讯和算力占用。

另外，本发明的控制方法及系统在车辆停机后，按照自学习方式修正，从而避免了实际运行时与标定的差距，减少降速曲线不准确带来的停机位置偏差，保证了停机位置的准确性。

优选地，本发明的控制方法及系统在计算发电机停机时刻时还考虑了电机温度和转子旋转阻力的影响，避免了停机降速曲线不能多种环境适用的问题。

进一步地，本发明的控制方法及系统通过PEU在停机后进行超时验证，制定了合理的退出机制，避免增程器停机失败后重复启停等问题。

进一步地，本发明的控制方法及系统设置了在停机过程监控并识别发电机相位，发现增程式发动机反转情况后，做出适当的降扭处理，可以避免发动机反转产生的严重故障。

以上结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。

本申请实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

应该理解，对于本领域普通技术人员，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本申请在此不进行限制。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。