一种混合动力汽车怠速发电控制方法及系统与流程

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车怠速发电控制方法及系统。

背景技术：

随着传统能源的不断减少，环保意识的不断提高以及汽车排放相关法规要求的不断提高，新能源汽车得到了原来越多的关注。混合动力汽车因具有良好的动力性、燃油经济性和低排放等优点，得到了广泛的应用。

混合动力汽车在驻车状态时，发动机在无负荷的情况下运转，处于怠速状态，现有技术中大多在此时使用发动机进行发电，这样可以提高燃油经济性。在单电机混合动力/插电式混合动力汽车上，电机承担着驱动助力和发电两个任务，因此在车辆上高压状态且车辆静止的状态下，通常采用怠速发电的策略来补充电池电量。在现有技术中怠速发电的策略为：整车控制器发送怠速转速控制目标给发动机控制单元，发动机控制单元进行怠速转速控制；整车控制器给电机控制器发送发电目标扭矩，电机进行扭矩控制；即发动机在怠速转速闭环控制的同时，将发动机的一部分扭矩用于发电，这造成了有一部分燃油的燃烧的能量被浪费，降低发动机的发电效率。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种混合动力汽车怠速发电控制方法及系统，本发明使发动机在怠速工况下，进行发电，改变了发动机和电机的控制模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率。同时在进入怠速发电和退出怠速发电工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

本发明公开了一种混合动力汽车怠速发电控制方法包括以下步骤：

当车辆处于怠速工况时，控制发动机带动电机转动；

获取发动机的发电功率；

根据所述发动机的发电功率，计算电机的目标转速和发动机的目标扭矩；

控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩；

控制所述电机进入到转速控制模式，并将所述电机的当前转速调整至所述目标转速；

基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电。

进一步地，所述获取发动机的发电功率包括：

获取高压电池的剩余电量；

根据所述高压电池的剩余电量，获取发动机的发电功率；

从第一数据表中查询获得与所述高压电池的剩余电量对应的发动机的发电功率；其中，所述第一数据表用于记录所述高压电池的剩余电量与发动机的发电功率的映射关系。

进一步地，所述根据所述发动机的发电功率，计算电机的目标转速和发动机的目标扭矩包括：

获取所述发动机转速；

根据所述发动机的发电功率和所述发动机转速，计算所述发动机的目标扭矩；

根据所述发动机的发电功率，计算所述发动机与所述电机之间的怠速充电传动比；

根据所述发动机的目标扭矩和所述怠速充电传动比，计算所述电机的目标转速。

进一步地，所述方法还包括：

获取车辆的状态信息；

根据所述状态信息，判断所述车辆是否处于怠速工况。

进一步地，所述状态信息包括油门踏板开度、发动机转速和车速；

所述根据所述状态信息，判断所述车辆是否处于怠速工况包括：

判断所述油门踏板开度、所述发动机转速和所述车速是否符合预设条件，所述预设条件为车速为0km/h、发动机转速小于第一预设值且油门踏板开度大于第二预设值；

如果所述所述油门踏板开度、所述发动机转速和所述车速符合预设条件，判定所述车辆处于怠速工况；

如果所述所述油门踏板开度、所述发动机转速和所述车速不符合预设条件，判定所述车辆处于非怠速工况。

进一步地，所述控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩之前还包括：

实时获取发动机的最佳点火提前角，控制所述发动机以所述最佳点火提前角转动，所述最佳点火提前角为所述发动机从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，所述发动机的曲轴转过的角度。

进一步地，所述基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电之后还包括：

接收所述车辆的启动请求；

响应所述车辆的启动请求，控制所述车辆退出怠速发电工况，并控制所述车辆进入起步工况；其中，所述车辆的启动请求包括驾驶员的换挡信息。

进一步地，所述如果接收到所述车辆的启动请求，则控制所述车辆退出怠速发电工况包括：

控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并设定所述电机的目标扭矩为0，将所述电机的实际扭矩调整为0；

控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；

控制第一离合器断开；

控制所述电机由扭矩控制模式切换至转速控制模式，并设定所述电机的目标转速为0，将所述电机的当前转速调整为0，退出怠速发电工况。

进一步地，所述并控制所述车辆进入起步工况包括：

控制所述发动机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并控制同步器预挂一档；

控制所述第一离合器闭合，所述发动机的扭矩和所述电机的扭矩相加，作为起步扭矩输出至传动系统；

在所述车辆起步过程中，所述电机输出的扭矩小于第三预设值时，控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式；

控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；

控制所述第一离合器断开且第二离合器闭合，所述车辆稳定进入起步工况。

本发明还提供一种混合动力汽车怠速发电控制系统，用于实现上述的混合动力汽车怠速发电控制方法，所述系统包括整车控制器、检测装置、电机和发动机；

所述检测装置与所述整车控制器电连接，所述检测装置用于检测所述发动机的发电功率并发送至所述整车控制器；

所述电机分别与所述整车控制器和所述发动机电连接；

所述整车控制器用于根据接收的发动机的发电功率，计算所述电机的目标转速和所述发动机的目标扭矩；根据所述发动机的目标扭矩和所述电机的目标转速，控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩；控制所述电机进入到转速控制模式，并将所述电机的当前转速调整至所述目标转速，基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1.本发明使发动机在怠速工况下，进行发电，改变了发动机和电机的控制模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率。

2.本发明在进入怠速发电和退出怠速发电工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。

图1是本发明实施例提供的一种混合动力汽车怠速发电控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种基于单电机p2.5架构的混合动力系统结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种混合动力汽车怠速发电控制系统结构示意图。

其中，图中附图标记对应为：

1-发动机；2-第一离合器；3-电机；4-传动系统；5-第二离合器。

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的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。

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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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它步骤或单元。

现有混合动力汽车怠速发电控制方法存在如下缺陷：发动机在怠速转速闭环控制时，有一部分扭矩能力作为储备，用于保证怠速转速的稳定或应对可能存在的起步工况所需要的负载变化。这样就造成了有一部分燃油的燃烧的能量，是被浪费掉的，使发电功率较低。

针对现有技术的缺陷，本发明的实施例提供一种混合动力汽车怠速发电控制方法及系统，使发动机在怠速工况下，进行发电，改变了发动机和电机的控制模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率；且在进入怠速发电和退出怠速发电工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

参见附图1-图3，本实施例提供了混合动力汽车怠速发电控制方法及系统，所述方法可以应用于基于p2.5架构的混合动力系统中，所述混合动力系统包括发动机1、第一离合器2、第二离合器5、电机3和车辆的传动系统4，具有所述混合动力系统的车辆在行驶过程中需要在怠速时进行发电，可以合理设计发动机和电机的扭矩控制模式和转速控制模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率。

本发明公开了一种混合动力汽车怠速发电控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：

s1、当车辆处于怠速工况时，控制发动机带动电机转动；

s2、获取发动机的发电功率；

s3、根据所述发动机的发电功率，计算电机的目标转速和发动机的目标扭矩；

s4、控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩；

s5、控制所述电机进入到转速控制模式，并将所述电机的当前转速调整至所述目标转速；

s6、基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电。

优选地，所述获取发动机的发电功率包括：

获取高压电池的剩余电量；

根据所述高压电池的剩余电量，获取发动机的发电功率；

从第一数据表中查询获得与所述高压电池的剩余电量对应的发动机的发电功率；其中，所述第一数据表用于记录所述高压电池的剩余电量与发动机的发电功率的映射关系。

优选地，所述根据所述发动机的发电功率，计算电机的目标转速和发动机的目标扭矩包括：

获取所述发动机转速；

根据所述发动机的发电功率和所述发动机转速，计算所述发动机的目标扭矩；

根据所述发动机的发电功率，计算所述发动机与所述电机之间的怠速充电传动比；

根据所述发动机的目标扭矩和所述怠速充电传动比，计算所述电机的目标转速。

优选地，所述方法还包括：

获取车辆的状态信息；

根据所述状态信息，判断所述车辆是否处于怠速工况。

优选地，所述状态信息包括油门踏板开度、发动机转速和车速；

所述根据所述状态信息，判断所述车辆是否处于怠速工况包括：

判断所述油门踏板开度、所述发动机转速和所述车速是否符合预设条件，所述预设条件为车速为0km/h、发动机转速小于第一预设值且油门踏板开度大于第二预设值；

如果所述所述油门踏板开度、所述发动机转速和所述车速符合预设条件，判定所述车辆处于怠速工况；

如果所述所述油门踏板开度、所述发动机转速和所述车速不符合预设条件，判定所述车辆处于非怠速工况。

具体地，如果不能同时满足所述车辆的车速为0km/h、所述发动机的转速小于第一预设值且所述油门踏板的开度大于第二预设值，则所述车辆处于非怠速工况，此时不能进行怠速发电。

具体地，所述第一预设值为所述发动机处于怠速时的最高转速，且所述第一预设值大于零；所述第二预设值为所述油门踏板对传动系统不起作用的最小开度值，所述第三预设值略大于零。

s1、当车辆处于怠速工况时，控制发动机带动电机转动；

具体地，当车辆处于怠速工况时，控制第一离合器闭合，使发动机带动电机转动，所述第一离合器设置在所述发动机和所述电机之间。

优选地，所述控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩之前还包括：

实时获取发动机的最佳点火提前角，控制所述发动机以所述最佳点火提前角转动，所述最佳点火提前角为所述发动机从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，所述发动机的曲轴转过的角度。

具体地，当所述发动机以所述最佳点火提前角进行工作时，工作效率最高，损耗最小，在一定程度上提高了发电效率。

优选地，所述基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电之后还包括：

接收所述车辆的启动请求；

响应所述车辆的启动请求，控制所述车辆退出怠速发电工况，并控制所述车辆进入起步工况；其中，所述车辆的启动请求包括驾驶员的换挡信息。

具体地，如果没有接收到所述车辆的启动请求，则控制所述车辆继续保持怠速发电工况；如果接收到所述车辆的停车请求，则控制所述车辆退出所述怠速发电工况，并控制所述车辆的发动机停止转动。

s4、控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩，通过切换所述发动机的工作模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率。

优选地，所述如果接收到所述车辆的启动请求，则控制所述车辆退出怠速发电工况包括：

控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并设定所述电机的目标扭矩为0，将所述电机的实际扭矩调整为0；

控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；

控制第一离合器断开；

控制所述电机由扭矩控制模式切换至转速控制模式，并设定所述电机的目标转速为0，将所述电机的当前转速调整为0，退出怠速发电工况。

具体地，当所述车辆退出所述怠速发电工况时，所述发动机处于转速控制模式，所述发动机与所述电机之间的所述第一离合器断开，所述电机的转速为零，此时所述车辆处于怠速工况。

具体地，当所述车辆处于怠速发电工况时，如果所述车辆想要进入其他工作模式，需要先从所述怠速发电工况下退出，即所述车辆怠速起步，需要先退出怠速发电工况。

优选地，所述并控制所述车辆进入起步工况包括：

控制所述发动机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并控制同步器预挂一档，保证所述发动机与传动系统更加平顺的接合，保证了传递扭矩的平顺性；

控制所述第一离合器闭合，所述发动机的扭矩和所述电机的扭矩相加，作为起步扭矩输出至传动系统，所述电机首先为传动系统提供扭矩，为所述发动机储备扭矩储备提供了时间，保证了工作过程的平顺；

在所述车辆起步过程中，所述电机输出的扭矩小于第三预设值时，控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式；

控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；

控制所述第一离合器断开且第二离合器闭合，所述车辆稳定进入起步工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，为传动系统提供扭矩，给所述发动机建立扭矩储备能力提供响应时间，保证了工作过程的平顺。

具体地，所述同步器根据摩擦原理实现同步，在换档时让不同步的一对齿轮先同步运转，然后再转换到一档，避免齿间冲击和噪音。

所述车辆从怠速工况进入到怠速发电工况的具体过程如下：

当所述车辆处于怠速工况时，控制第一离合器闭合，使发动机带动电机转动，控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的实际扭矩调节至与所述发动机的目标扭矩相等；同时控制所述电机进入到转速控制模式，并将所述电机的实际转速调整至与所述电机的目标转速相等，以稳定进行电机怠速发电，使发动机在怠速工况下，进行发电，改变了发动机和电机的控制模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率。

所述车辆退出所述怠速发电工况的具体过程如下：

当所述车辆处于怠速发电工况且需要所述车辆退出怠速工况时，控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并将所述电机的实际扭矩调整为0；

控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；再控制所述第一离合器断开；控制所述电机由扭矩控制模式切换至转速控制模式，并将所述电机的实际转速调整为0，退出怠速发电工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

所述车辆由怠速发电工况进入到所述车辆的起步工况的具体过程如下：

当所述车辆处于怠速发电工况时，接收到所述车辆的启动请求，首先控制所述车辆退出所述怠速发电工况，再进入到所述车辆的起步工况，具体步骤包括：控制所述发动机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并控制同步器预挂一档；控制所述第一离合器闭合；在所述车辆起步过程中，所述电机输出的扭矩小于第三预设值时，控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式；控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；控制所述第一离合器断开且第二离合器闭合，所述车辆稳定进入起步工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

本发明还提供一种混合动力汽车怠速发电控制系统，用于实现上述的混合动力汽车怠速发电控制方法，所述系统包括整车控制器、检测装置、电机和发动机；

所述检测装置与所述整车控制器电连接，所述检测装置用于检测所述发动机的发电功率并发送至所述整车控制器；

所述电机分别与所述整车控制器和所述发动机电连接；

所述整车控制器用于根据接收的发动机的发电功率，计算所述电机的目标转速和所述发动机的目标扭矩；根据所述发动机的目标扭矩和所述电机的目标转速，控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩；控制所述电机进入到转速控制模式，并将所述电机的当前转速调整至所述目标转速，基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电。

具体地，所述整车控制器还用于接收车辆的状态信息，并根据接收的状态信息判断所述车辆是否处于怠速工况，如果所述车辆处于怠速工况则控制所述第一离合器闭合，使所述发动机带动所述电机转动；

优选地，所述整车控制器用于对所述车辆的车速、油门踏板的开度和发动机的转速进行分析，当所述车辆的车速为0km/h、所述发动机的转速小于第一预设值且所述油门踏板的开度大于第二预设值时，控制所述发动机进入扭矩控制模式且所述电机进入到转速控制模式，以稳定进行所述电机怠速发电；

当所述车辆有启动请求、所述车辆的车速为0km/h、所述发动机的转速小于第一预设值且所述油门踏板的开度大于第二预设值时，控制所述车辆退出怠速发电工况，并控制所述车辆进入起步工况。

具体地，当所述车辆的车速为0km/h、所述发动机的转速小于第一预设值且所述油门踏板的开度大于第二预设值时，所述车辆处于怠速工况。

具体地，当所述整车控制器判断出所述车辆处于怠速工况时，则控制所述发动机进入到扭矩控制模式，并将所述发动机的当前扭矩调整至所述目标扭矩；同时控制所述电机进入到转速控制模式，并将所述电机的当前转速调整至所述目标转速，并基于调整后的所述发动机和所述电机进行怠速发电，使发动机在怠速工况下，进行发电，改变了发动机和电机的控制模式，消除了发动机怠速工况下为传动系统提供的扭矩储备，提高了发电效率。

具体地，当所述整车控制器判断出所述车辆处于怠速发电工况，且所述车辆有退出怠速发电工况的请求时，则控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并将所述电机的实际扭矩调整为0；控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；控制所述第一离合器断开；控制所述电机由扭矩控制模式切换至转速控制模式，并所述电机的实际转速调整为0，退出怠速发电工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

具体地，当所述整车控制器判断出所述车辆处于怠速发电工况时，且接收到所述车辆的启动请求时，首先控制所述车辆退出所述怠速发电工况，再进入到所述车辆的起步工况，具体步骤包括：控制所述发动机由转速控制模式切换至扭矩控制模式，并控制同步器预挂一档；控制所述第一离合器闭合；在所述车辆起步过程中，所述电机输出的扭矩小于第三预设值时，控制所述电机由转速控制模式切换至扭矩控制模式；控制所述发动机由扭矩控制模式切换至转速控制模式；控制所述第一离合器断开且第二离合器闭合，所述车辆稳定进入起步工况，合理的控制所述电机扭矩控制模式和转速控制模式切换，使电机扭矩快速响应，保证了工作过程的平顺。

优选地，所述检测装置包括车速传感器、发动机转速传感器和踏板开度传感器。

具体地，所述车速传感器用于获取所述车辆的车速，并将所述车辆的车速传递给所述整车控制器；所述发动机转速传感器用于获取所述发动机的转速，并将所述发动机的转速发送给所述整车控制器；所述踏板开度传感器用于获取所述踏板开度传感器，并将所述踏板开度传感器发送给所述整车控制器。

本发明实施例中，还包括警示器，所述警示器用于发出第一提示信息、第二提示信息和第三提示信息，所述第一提示信息用于提示驾驶员所述车辆处于怠速工况；所述第二提示信息用于提示驾驶员所述车辆处于怠速发电工况；所述第三提示信息用于提示驾驶员所述车辆要从所述怠速发电工况进入到起步工况；所述警示器可以包括显示屏或语音提示装置；所述第一提示信息、所述第二提示信息和所述第三提示信息可以为语音提示或者图像提示。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。