专利名称：一种串联式混合动力车及其发动机启停控制方法、系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法和控制系统。此外，本发明还涉及一种包括上述发动机启停控制系统的串联式混合动力车。
背景技术：
混合动力汽车是指车上装有两个以上动力源(发动机和蓄电池)的汽车。混合动力汽车按照其动力传输路线可以分为串联式混合动力车、并联式混合动力车和混联式混合动力车三大类。串联式混合动力车的动力总成由发动机、发电机和电动机三部分动力组成，它们之间用串联方式连接，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机，再由电动机驱动车轮；大负荷时由发动机带动发电机发电，进而驱动电动机，再由电动机驱动车轮。串联式动力适用于城市内频繁起步和低速行驶的运行工况，例如常常用于城市公交车上。城市公交车的动力包括发动机和蓄电池，由于城市公交车启停频繁，其需要的动力也频繁变化，因此，如何控制发动机使其根据电池电量及车辆行驶工况实现自动启停，既保证发动机快速响应，又能起到节能减排的效果，是串联式混合动力车中至关重要的问题。请参考图1，图1为现有技术中的串联式混合动力车的发动机启停控制方法的流程框图；下面简要介绍这种控制方法的工作过程中存在的缺陷。如图1所示，该发动机启停控制方法主要包括如下步骤Si'实时获取电池的S0C(state of capacity，即残留容量状态)值，发动机的供油量和发动机工况参数；S2'判断发动机是否处于停机状态，若是，进入步骤S3'；若不是，进入步骤 S4'；S3'判断电池的SOC值是否小于最小预定值或者电池的SOC值是否小于当前车辆启动加速时需要的能量，若是，进入步骤S5'；若不是，进入步骤S7'；S4'判断电池的SOC值是否大于最大预定值且大于当前车辆正常行驶需要的能量，若是，进入步骤S6'；若不是，进入步骤S7'；S5':启动发动机；S6'停止发动机；S7'维持发动机的当前状态。采用这种方法，能够实现当电池的剩余电量不能满足当前车辆的运行需要时开启发动机，当电池的剩余电量能够满足当前车辆的运行需要时停止发动机，以达到节能减排的效果。然而，采用上述控制方法后，如图2所示，该图为图1所示的控制方法的启动模式的时间-转速图；发动机在启动时采用启动机拖动发动机启动，启动后保持低速转动，当需要提高发动机转速时，必须驾驶员向下踩动油门，经油门按比例将燃料分配后，才能将燃料喷出并进行燃烧，将发动机的转速由低速提升至工作转速，这使得发动机的响应较慢，不能达到快速响应的效果。除此之外，如图3所示，该图为图1所示的控制方法的停机模式的时间-转速图；上述控制方法往往在发动机高速转动时停止发动机，此时高速转动的发动机产生的大量热能无法散播，导致发动机的摩擦副经常过热受损、增压器涡轮轴端过热变色且积炭严重，发动机的工作可靠性较低。有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有的发动机启停控制方法做进一步优化设计，使发动机在启动过程中具有较好的快速响应性，又能在停止过程中较好的散热，提高发动机的工作可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法和控制系统，使得发动机在启动过程中具有较好的快速响应性，又能在停止过程中具有较好的散热性，提高发动机的工作可靠性。本发明要解决的另一个技术问题为提供一种包括上述发动机启停控制系统的串联式混合动力车。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，包括如下步骤1)实时检测所述串联式混合动力车的电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的当前运行参数；2)判断所述发动机是否处于停机状态，若是，进入步骤幻；若不是，进入步骤4)；3)判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量，若是，进入步骤5)； 若不是，进入步骤8)；4)判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量，若是，进入步骤6)； 若不是，进入步骤8)；5)启动发动机；6)将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持所述发动机怠速运转；7)停止发动机；8)维持发动机的当前状态。优选地，所述步骤幻之后还包括步骤9)采用CAN总线输出控制信号，增大所述发动机的转速，使所述发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。优选地，所述步骤幻具体为判断所述电池的SOC值是否小于最小预定值，若是，进入步骤幻；若不是，进入步骤8)。 优选地，所述步骤幻具体为判断所述电池的SOC值是否小于当前车辆启动加速需要的能量，若是，进入步骤 5)；若不是，进入步骤8)。优选地，所述步骤4)具体为判断所述电池的SOC值是否大于最大预定值，且大于车辆正常行驶需要的能量，若是，进入步骤6)；若不是，进入步骤8)。优选地，所述步骤1)中，通过检测所述串联式混合动力车的油门踏板的位置、刹车踏板的位置获取发动机的供油量。优选地，所述步骤1)中，所述发动机的当前运行参数具体包括发动机的转速、水
温、负荷率。采用上述启停控制方法，即在判断当前状态下发动机满足停机条件后，先将发动机的转速降至怠速，并且保持发动机怠速运转一段时间，在这段时间内发动机高速运转产生的热量能够得到散播，降低发动机摩擦副的温度，然后再进入步骤S7停止发动机。相比现有技术，这种发动机启停控制方法避免了发动机在停止过程中由于热量无法散播而导致发动机摩擦副过热而受损，或者增压器涡轮轴端由于过热而引起变色、积炭严重等现象，大大提高了发动机的工作可靠性。在另一种具体实施方式
中，启动发动机之后，再采用CAN总线输出控制信号，增大发动机的转速，使发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。这样，使得发动机的转速快速地增大至工作转速，相比现有技术中采用脚踏油门来提速的方式，大大加快了发动机的响应，使得发动机在启动过程中具有较高的快速响应性。本发明还提供一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制系统，包括检测装置和控制器；所述检测装置，用于实时检测所述串联式混合动力车的电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的当前运行参数；所述控制器包括判断单元，设于所述检测装置的输出端，用于判断所述发动机是否处于停机状态； 并且，当所述发动机停机时，判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量；当所述发动机启动时，判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量；信号输出单元，设于所述判断单元的输出端，用于当所述发动机处于停机状态，且电池的SOC值小于当前车辆运行需要的最小能量时，输出控制信号启动发动机；当所述发动机处于启动状态，且当电池的SOC值大于当前车辆运行需要的最大能量时，输出控制信号，将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持所述发动机怠速运转，然后停止发动机。优选地，所述信号输出单元还用于在启动所述发动机后，采用CAN总线输出控制信号，增大所述发动机的转速，使所述发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。本发明还提供一种串联式混合动力车，包括电池和发动机；还包括如上所述的发动机启停控制系统。由于上述启停控制方法具有上述技术效果，因此，与该启停控制方法对应的启停控制系统，以及包括该启停控制系统的串联式混合动力车也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。
图1为现有技术中的串联式混合动力车的发动机启停控制方法的流程框图；图2为图1所示的控制方法的启动模式的时间-转速图3为图1所示的控制方法的停机模式的时间-转速图；图4为本发明所提供的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法的一种具体实施方式
的流程框图；图5为图4所示的控制方法的启动模式的时间-转速图；图6为图4所示的控制方法的停机模式的时间-转速图；图7为本发明所提供的用于串联式混合动力车的发动机启停控制系统的一种具体实施方式
的结构示意图。
具体实施例方式本发明的核心为提供一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法和控制系统，使得发动机在停止过程中具有较好的散热性，提高发动机的工作可靠性，并且在启动过程中具有较好的快速响应性。本发明的另一核心为提供一种包括上述发动机启停控制系统的串联式混合动力车。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请参考图4，图4为本发明所提供的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法的一种具体实施方式
的流程框图。在一种具体实施方式
中，如图4所示，本发明所提供一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，主要包括如下步骤Sl 实时检测串联式混合动力车的电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的当前运行参数；S2 判断发动机是否处于停机状态，若是，进入步骤S3 ；若不是，进入步骤S4 ；S3:判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量，若是，进入步骤
55；若不是，进入步骤S8 ；S4:判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量，若是，进入步骤
56；若不是，进入步骤S8 ；S5 启动发动机；S6 将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持发动机怠速运转；S7 停止发动机；S8 维持发动机的当前状态。采用上述启停控制方法，如图6所示，该图为图4所示的控制方法的停机模式的时间-转速图；步骤S6在判断当前状态下发动机满足停机条件后，先将发动机的转速降至怠速，并且保持发动机怠速运转一段时间，在这段时间内发动机高速运转产生的热量能够得到散播，降低发动机摩擦副的温度，然后再进入步骤S7停止发动机。相比现有技术中在发动机高速运转的情况下直接停机的控制方法，这种发动机启停控制方法避免了发动机在停止过程中由于热量无法散播而导致发动机摩擦副过热而受损，或者增压器涡轮轴端由于过热而引起变色、积炭严重等现象，大大提高了发动机的工作可靠性。还可以进一步设置上述启停控制方法的具体启动过程。在另一种具体实施方式
中，如图4所示，上述步骤S5之后还可以包括步骤
S9 采用CAN总线输出控制信号，增大发动机的转速，使发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。采用这种控制方法，如图5所示，该图为图4所示的控制方法的启动模式的时间-转速图；即在启动机拖动发动机启动后，采用CAN总线发出电信号，使得发动机的转速快速地增大至工作转速，相比现有技术中采用脚踏油门来提速的方式，大大加快了发动机的响应，使得发动机在启动过程中具有较高的快速响应性。特别说明的是，上述“第一预定时间段”指的是能够将发动机高速运转产生的热量散发的时间段，上述“第二预定时间段”指的是小于踩油门提速的时间段；上述二者并非特指一定的时间，例如，上述“第一预定时间段”可以采用3分钟，上述“第二预定时间段”可以采用1分钟。当然，也可以采用其他的时间段，用户可以根据实际需要自行选择。需要说明的是，上述具体实施方式
中并未具体限定判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量的具体方法，也并未限定判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量的具体方法；事实上，凡是在发动机停机前先将发动机的转速降至怠速再停机，在发动机启动后采用CAN总线将发动机提速至工作转速的启停控制方法均属于本发明的保护范围内。还可以进一步设置上述控制方法中判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量的具体方法。在另一种具体实施方式
中，上述控制方法中的步骤S3可以具体为判断所述电池的SOC值是否小于最小预定值，若是，进入步骤S5 ；若不是，进入步骤S8。这样，通过电池的当前SOC值与最小预定值的简单比较，即可判断出发动机是否需要启动，从而方便发动机的启停控制，使得启停控制方法具有步骤简单、控制方便的特
点ο在另一种具体实施方式
中，上述控制方法中的步骤S3还可以具体为判断所述电池的SOC值是否小于当前车辆启动加速需要的能量，若是，进入步骤S5;若不是，进入步骤 S8。这样，先通过发动机的供油量、发动机的工况参数计算出当前车辆启动加速需要的能量，然后通过比较电池的SOC值与当前车辆启动加速需要的能量，从而获知发动机是否需要启动。这种判断方法使得上述启停控制方法具有准确性较高的特点。特别说明的是，上述“最小预定值”指的是电池不需要充电的最小预定值，例如可以将其设定为电池的总电量的40% ；上述“最大预定值”指的是不需要放电的最大预定值， 例如可以将其设定为电池的总电量的90% ；当然，上述“最小预定值”、“最大预定值”还可以取其他数值，用户可以根据实际工作情况自行选择。还可以进一步设置上述判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量的具体方式。在另一种具体实施方式
中，上述步骤S4可以具体为判断所述电池的SOC值是否大于最大预定值且大于车辆正常行驶需要的能量，若是，进入步骤S6 ；若不是，进入步骤S8。采用这种方法，即要求电池的当前SOC值不仅大于最大预定值，并且该电池的SOC 值还必须大于车辆正常行驶时需要的能量，充分保证了启停控制方法的准确性和安全性，进一步保证了发动机启停控制过程的工作可靠性。当然，除此之外，还可以通过其他方式来判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量。在进一步的方案中，上述步骤Sl中可以通过检测所述串联式混合动力车的油门踏板的位置、刹车踏板的位置获取发动机的供油量。通过这种方式，可以简单、直观地获知发动机的供油量，具体地，可以采用位移传感器检测油门踏板的位置、刹车踏板的位置，以便快速准确地获知发动机的供油量，当然，还可以通过其他方式获知发动机的供油量。另一种具体的方案中，上述发动机的当前运行参数可以具体包括发动机的转速、 水温、负荷率。通过检测发动机的转速、水温和负荷率准确地获知当前发动机的运行参数， 从而结合上述发动机的供油量，准确地计算出当前车辆运行需要的最大能量和最小能量， 以便判断电池的当前SOC值是否能够满足当前车辆运行需要，保证启停控制方法的准确性和精确度。当然，上述运行参数还可以包括其他具体参数。特别说明的是，上述发动机可以具体为柴油发动机，当然，也可以具体为汽油发动机。请参考图7，图7为本发明所提供的用于串联式混合动力车的发动机启停控制系统的一种具体实施方式
的结构示意图。如图7所示，本发明还提供一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制系统， 包括检测装置和控制器；所述检测装置，用于实时检测所述串联式混合动力车的电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的当前运行参数；所述控制器包括判断单元，设于所述检测装置的输出端，用于判断所述发动机是否处于停机状态； 并且，当所述发动机停机时，判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量；当所述发动机启动时，判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量；信号输出单元，设于所述判断单元的输出端，用于当所述发动机处于停机状态，且电池的SOC值小于当前车辆运行需要的最小能量时，输出控制信号启动发动机；当所述发动机处于启动状态，且当电池的SOC值大于当前车辆运行需要的最大能量时，输出控制信号，将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持所述发动机怠速运转，然后停止发动机。在另一种具体实施方式
中，上述信号输出单元还用于在启动所述发动机后，采用 CAN总线输出控制信号，增大所述发动机的转速，使所述发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。此外，本发明还提供一种串联式混合动力车，包括电池和发动机；还包括如上所述的发动机启停控制系统。由于上述启停控制方法具有上述技术效果，因此，与该启停控制方法对应的启停控制系统，以及包括该启停控制系统的串联式混合动力车也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。以上对本发明所提供的一种串联式混合动力车及其发动机启停控制方法、系统进行了详细介绍。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。
权利要求
1.一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，包括如下步骤1)实时检测所述串联式混合动力车的电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的当前运行参数；2)判断所述发动机是否处于停机状态，若是，进入步骤3)；若不是，进入步骤4)；3)判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量，若是，进入步骤5)；若不是，进入步骤8)；4)判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量，若是，进入步骤6)；若不是，进入步骤8)；5)启动发动机；6)将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持所述发动机怠速运转；7)停止发动机；8)维持发动机的当前状态。
2.根据权利要求1所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，所述步骤幻之后还包括步骤9)采用CAN总线输出控制信号，增大所述发动机的转速，使所述发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。
3.根据权利要求2所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，所述步骤3)具体为判断所述电池的SOC值是否小于最小预定值，若是，进入步骤幻；若不是，进入步骤8)。
4.根据权利要求2所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，所述步骤3)具体为判断所述电池的SOC值是否小于当前车辆启动加速需要的能量，若是，进入步骤5)；若不是，进入步骤8)。
5.根据权利要求2所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，所述步骤4)具体为判断所述电池的SOC值是否大于最大预定值，且大于车辆正常行驶需要的能量，若是， 进入步骤6)；若不是，进入步骤8)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过检测所述串联式混合动力车的油门踏板的位置、刹车踏板的位置获取发动机的供油量。
7.根据权利要求1-5任一项所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述发动机的当前运行参数具体包括发动机的转速、水温、负荷率。
8.一种用于串联式混合动力车的发动机启停控制系统，其特征在于，包括检测装置和控制器；所述检测装置，用于实时检测所述串联式混合动力车的电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的当前运行参数；所述控制器包括判断单元，设于所述检测装置的输出端，用于判断所述发动机是否处于停机状态；并且，当所述发动机停机时，判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量；当所述发动机启动时，判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量；信号输出单元，设于所述判断单元的输出端，用于当所述发动机处于停机状态，且电池的SOC值小于当前车辆运行需要的最小能量时，输出控制信号启动发动机；当所述发动机处于启动状态，且当电池的SOC值大于当前车辆运行需要的最大能量时，输出控制信号，将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持所述发动机怠速运转，然后停止发动机。
9.根据权利要求8所述的用于串联式混合动力车的发动机启停控制系统，其特征在于，所述信号输出单元还用于在启动所述发动机后，采用CAN总线输出控制信号，增大所述发动机的转速，使所述发动机的转速在第二预定时间段内提升至工作转速。
10.一种串联式混合动力车，包括电池和发动机；其特征在于，还包括如权利要求8或9 所述的发动机启停控制系统。
全文摘要
本发明公开一种发动机启停控制方法，包括步骤1)实时检测电池的SOC值，发动机的供油量，以及发动机的运行参数；2)判断发动机是否处于停机状态，若是，进入步骤3)；若不是，进入步骤4)；3)判断电池的SOC值是否小于当前车辆运行需要的最小能量，若是，进入步骤5)；若不是，进入步骤8)；4)判断电池的SOC值是否大于当前车辆运行需要的最大能量，若是，进入步骤6)；若不是，进入步骤8)；5)启动发动机；6)将发动机的转速降至怠速，并在第一预定时间段内保持发动机怠速运转；7)停止发动机；8)维持发动机的当前状态。这种方法提高了发动机的工作可靠性。本发明还公开一种发动机启停控制系统、串联式混合动力车。
文档编号B60W30/18GK102514570SQ20111045540
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者任忠生, 冀丽琴, 张少杰, 张纪元, 黄万友 申请人:潍柴动力股份有限公司