一种混合动力车辆、动力系统状态监测控制装置及其方法与流程

本发明涉及混合动力车辆的动力系统的控制方法，特别涉及一种混合动力车辆、动力系统状态监测控制装置及其方法。

背景技术：

串联增程插电式混合动力车辆是一条目前比较成熟、应用比较广泛的混合动力车辆技术路线，该技术路线最关键的技术之一就是其增程模块发电单元(发动机+发电机)的控制。

其中，应用最为广泛的控制方法即是将增程模块的目标发电功率分解为目标转速和目标扭矩，分别由发电机和发动机进行控制，发电机以目标转速作为控制对象进行电机转速闭环控制，发动机则以目标扭矩输出作为控制对象进行扭矩响应控制，发动机输出正向扭矩，发电机通过实时地调整输出的负向扭矩将发电单元平衡在某个需求的转速点，最终达到输出预期目标发电功率的效果。

但是，采用上述控制方法，存在发动机在运行过程中因故障或燃油耗尽出现异常熄火后无法有效诊断的问题，因为发电机是以目标转速作为控制对象，不论发动机是否真实输出扭矩，发电机均能够有效将发电单元维持在需求的转速点，在不额外增加传感器的前提下，现有的发动机管理系统是无法有效监控发动机的运行状态的，存在发电机持续消耗动力电池电量以维持(拖拽)发动机运转的现象，增程模块失效后动力电池电量也会被耗尽，最终只能采用拖车方式进行维修、救援，给用户造成不便并增加用车成本。

因此，如何提供一种方法能够对混合动力车辆的动力系统中的发动机进行有效的监测控制是本领域技术人员亟需去解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种混合动力车辆的动力系统的状态监测控制方法，本发明还提供一种运用上述方法的混合动力车辆的动力系统的状态监测控制装置，本发明还提供一种包括上述状态监测控制装置的混合动力车辆。

为实现上述目的，本发明提供一种混合动力车辆的动力系统的状态监测控制方法，包括：

获取发动机与发电机启动后所述发电机的实际输出扭矩；

根据所述实际输出扭矩判断是否大于预设扭矩，若是，则执行下一步；

对所述实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间进行计时；

根据所述持续时间判断是否大于预设时间，若是，则执行下一步；

控制所述发动机停止运行。

优选地，所述根据实际输出扭矩判断是否大于预设扭矩的步骤之后，还包括：

当所述实际输出扭矩小于等于预设扭矩时，则执行所述获取发动机与发电机启动后所述发电机的实际输出扭矩的步骤。

优选地，所述根据所述持续时间判断是否大于预设时间的步骤之后，还包括：

当所述持续时间小于等于预设时间时，则执行所述获取发动机与发电机启动后所述发电机的实际输出扭矩的步骤。

优选地，所述当持续时间小于等于预设时间时，则执行所述获取发动机与发电机启动后所述发电机的实际输出扭矩的步骤具体为：

当所述持续时间小于等于预设时间时，则将所述持续时间的计时清零并执行所述获取发动机与发电机启动后所述发电机的实际输出扭矩的步骤。

优选地，所述控制发动机停止运行的步骤之后，还包括：

判断所述发动机是否完成停机，若否则执行所述控制发动机停止运行的步骤。

优选地，所述控制发动机停止运行的步骤之后，还包括：

判断所述发动机是否完成停机，若是则关闭所述发动机并禁止再次启动。

优选地，所述根据实际输出扭矩判断是否大于预设扭矩的步骤之前，还包括：

根据所述发动机的转速和冷却液温度在动力总成台架试验测试获取得到所述预设扭矩。

本发明还提供一种混合动力车辆的动力系统的状态监测控制装置，包括：

用于获取发动机与发电机启动后所述发电机的实际输出扭矩的获取模块；

用于根据所述实际输出扭矩判断是否大于预设扭矩的扭矩判断模块；

用于监测所述实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间的计时模块；

用于判断所述持续时间是否大于预设时间的时间判断模块；

用于控制所述发动机停止运行的停机模块。

优选地，还包括：

用于判断所述发动机是否完成停机的停机判断模块；和/或，

用于关闭所述发动机并禁止再次启动的锁机模块；和/或，

用于根据所述发动机的冷却液温度和转速在动力总成台架试验测试获取得到所述预设扭矩的扭矩计算模块。

本发明还提供一种混合动力车辆，包括任一项所述的混合动力车辆的动力系统的状态监测控制装置

相对于上述背景技术，本发明提供的混合动力车辆的动力系统的状态监测控制方法，根据获取发电机的实际输出扭矩，判断发电机的实际输出扭矩是否大于预设扭矩、以及是否持续大于预设时间，间接监测到发动机的运行状态、并控制发动机停止运行以实现对混合动力车辆的动力系统的保护。上述状态监测控制方法通过监测发电机的运行状态，间接监测发动机的运行状态，解决了现有技术不能对发动机实施有效监测的问题；通过判断发电机的实际输出扭矩是否持续大于预设扭矩，间接判断发动机是否符合停机的先决条件，即是否存在因故障或燃油耗尽而出现异常熄火的预兆；通过对发电机的实际输出扭矩持续大于预设扭矩的持续时间进行计时监测并判断是否大于预设时间，间接判断发动机是否符合停机的最终条件，即当上述持续时间大于预设时间，间接判定发动机因故障或燃油耗尽而出现异常熄火，因此控制发动机停止运行以实现对混合动力车辆的动力系统的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的混合动力车辆的动力系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的混合动力车辆的运行状态监测控制方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的混合动力车辆的运行状态监测控制系统的示意图。

其中：

图1：1-发电机、2-变速箱、3-发动机、4-驱动电机/发电机集成式逆变器、5-驱动电机、6-动力电池、7-驱动轴、8-驱动轮；

图3：10-获取模块、20-扭矩判断模块、30-计时模块、40-时间判断模块、50-停机模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的混合动力车辆的动力系统的结构示意图，图2为本发明实施例所提供的混合动力车辆的运行状态监测控制方法的流程图，图3为本发明实施例所提供的混合动力车辆的运行状态监测控制系统的示意图。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的混合动力车辆的动力系统的结构示意图，

如图1所示本实施例的混合动力车辆的动力系统包括驱动单元、动力电池6以及控制驱动单元的整车控制器，对于整车控制器的布置没有在图中示出，但是作为混合动力车辆的动力系统，理应让人想到设有整车控制器对驱动单元进行控制，至于以何种方式设置在现有技术中都有相关介绍，在本发明中不再赘述。

其中，驱动单元主要包括发电机1、变速箱2、发动机3和驱动电机5，变速箱2连接并负责所述驱动单元各动力源的动力耦合及传动变速，驱动电机5通过变速箱2始终与驱动轴7以及驱动轮8保持连接，发动机3与发电机1也通过变速箱2始终保持连接。驱动电机5和发电机1均为isg电机，驱动电机5和发电机1通过驱动电机/发电机集成式逆变器4与动力电池6实现电连接。

另外，整车控制器还与整车的加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器相连，并与发动机管理系统、变速箱控制单元、电池管理系统、驱动电机/发电机集成式逆变器、电子稳定程序等车载电子管理系统通过can网络进行信息的交互(未在图中画出)。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的混合动力车辆的运行状态监测控制方法的流程图。

在第一种实施方式中，本实施例所公开的混合动力车辆的动力系统的状态监测控制方法包括以下步骤：

s10、获取发动机3与发电机1启动后发电机1的实际输出扭矩；

s20、根据所述实际输出扭矩判断是否大于预设扭矩；

s30、对实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间进行计时；

s40、根据持续时间判断是否大于预设时间；

s50、控制所述发动机3停止运行。

首先，启动车辆并使得增程模块发电单元进入工作状态，即发动机3与发电机1同时进行工作，发电机1以目标转速作为控制对象进行电机转速闭环控制，发动机3则以目标扭矩输出作为控制对象进行扭矩响应控制。

在步骤s10中当发动机3处于运行状态即以目标扭矩输出作为控制对象进行扭矩响应控制时，监测并实时获取发电机1的实际输出扭矩。当完成s10对发电机1的实际输出扭矩的监测与获取后，进行s20判断获取得到的发电机1的实际输出扭矩与预设扭矩的大小关系，需要说明的是，这里的预设扭矩是指人为或机器测量给定的定值，用于标量发电机1的实际输出扭矩的大小。在本发明中，预设扭矩是通过冷却液温度和发动机3的转速在动力总成台架实验测试获取得到的，值得一提的是，对于预设扭矩的其他界定方式以及其他获取方式都应属于本发明的保护范围，因为本发明保护的是一种监测控制方法，对于其中个别参数或变量的设置不属于本方法的核心但仍属于本方法的常规或简单变化设置，因此，本领域技术人员基本本发明给出的方法和思路能够轻易得到其他的相关设置。

因为发电机1的电机转速闭环控制与发动机3的扭矩响应控制的关系，不论发动机3是否真实输出扭矩，发电机1均能够有效将发电单元维持在需求的转速点，可以理解为当发电机1的扭矩大于某一规定数值则间接判断发动机3出现故障。因此，当s20的步骤中判断得到发电机1的实际输出扭矩大于预设扭矩，则进行s30对发电机1的实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间进行计时。

在步骤s40中，判断发电机1的实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间是否大于预设时间，当上述持续时间大于预设时间，则进行s50控制发动机3停止运行。需要说明的是，这里所说的发电机1的实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间是连续且不间断的时间段，具体而言，在本步骤中为了间接判断发动机3是否处于故障状态因而监测发电机1的实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间是否大于预设时间，该持续时间应连续不间断，即该时间尺度应是一连续时间段，不能是若干存有间隔的时间段的总和或者集合，且于该时间段内发电机1的实际输出扭矩应自始至终均大于预设扭矩。当满足上述条件计时得到的持续时间大于预设时间，则应在步骤s50中控制发动机3停止运动，以此停止处于故障状态的发动机3继续运转，与此对应的，发电机1也应停止运转，以保护车辆的驱动单元。

在本实施例，当发电机1的实际输出扭矩不大于预设扭矩，即s20的判断为否，则返回执行s10获取发动机3与发电机1启动后发电机1的实际输出扭矩，具体而言，此时发动机3与发电机1均处于已启动的状态，所以仅需获取发电机1的实际输出扭矩即可，不需要重复启动发动机3与发电机1。

除此以外，当发电机1的实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间不大于预设时间，即s40的判断为否，则返回执行s10获取发动机3与发电机1启动后发电机1的实际输出扭矩，同样的，此时发动机3与发电机1均处于已启动的状态，所以仅需获取发电机1的实际输出扭矩即可。

为了更好的技术效果，当步骤s40的判断为否，返回执行s10时，即当持续时间不大于预设时间，则返回执行获取发动机3与发电机1启动后发电机1的实际输出扭矩的步骤具体为：当持续时间小于等于预设时间，则将持续时间的计时清零并返回执行获取发动机3与发电机1启动后发电机1的实际输出扭矩。简单而言，在步骤s40的判断中采用的是先于步骤s40发生的s30对持续时间进行计时，当s40的判断为否时，理应将对持续时间的计时进行清零，以便于返回执行s10后的相关计时措施。具体采用何种计时手段以及如何对计时进行清零请参考现有技术，本文将不再赘述。

在另一种实施方式中，步骤s50控制发动机3停止运行之后，还包括步骤s60判断发动机3是否完成停机，当步骤s60的结果为否即发动机3没有完成停机，则返回执行步骤s50控制发动机3停止运行。需要说明的是，步骤s60的作用在于确认发动机3是否完成停机，作为一种保险手段进一步的确认处于故障状态的发动机3是否已经处于暂时排除隐患(发动机3停机)的状态，如若没有排除隐患，则返回执行步骤s50继续控制发动机3停机，直到排除隐患。

当步骤s60的判断结果为是即发动机3完成停机，则进行下一步s70，即关闭发动机3并禁止再次启动。需要说明的是，在步骤s70之前已经判定发动机3处于异常状态需要进行关闭，如果发动机3关闭后重新开启或者重新开启并关闭等反复起停，会消耗动力电池6的电量，因此在s60已经判断发动机3完成停机后，增加步骤s70关闭发动机3并禁止再次启动可以杜绝上述情况的发生。

为了更好的技术效果，在步骤s70关闭发动机3并禁止再次启动的步骤中，可以通过仪表将发动机3异常的状态信息反馈给驾驶员，即在本控制循环中发动机3已经禁止再次启动，只有驾驶员重新上电并确认才能重新启动发动机3，以确保异常状态的发动机3经由处理后才能重新启动。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的混合动力车辆的运行状态监测控制系统的示意图。

在本实施例所提供的混合动力车辆的动力系统的状态监测控制装置中，包括：用于获取发动机3与发电机1启动后发电机1的实际输出扭矩的获取模块10，用于根据实际输出扭矩判断是否大于预设扭矩的扭矩判断模块20，用于监测实际输出扭矩大于预设扭矩的持续时间的计时模块30，用于判断持续时间是否大于预设时间的时间判断模块40，用于控制发动机3停止运行的停机模块50。

为了更好的技术效果，还包括用于判断发动机3是否完成停机的停机判断模块，用于关闭发动机3并禁止再次启动的锁机模块，用于根据发动机3的冷却液温度和转速在动力总成台架试验测试获取得到预设扭矩的扭矩计算模块。

本实施所提供的混合动力车辆的动力系统的状态监测控制装置具有与混合动力车辆的动力系统的状态监测控制方法同样的有益技术效果，因此不再赘述。

本发明还提供了一种混合动力车辆，包括上述混合动力车辆的动力系统的状态监测控制装置的全部有益效果，因此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的混合动力车辆、运行状态监测控制系统及其方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。