本发明涉及一种汽车起动发动机的控制方法，特别涉及一种深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法。
背景技术：
随着人口和经济的增长，能源和环境问题促使各国开发新能源汽车、节能环保型交通工具。混合动力汽车节能、环保，具有广阔的市场空间和良好的发展前景。
混合动力汽车具有发动机起停功能，而起动发动机的工况非常频繁，同时为了得到更好的油耗，会增加离合器和制动器，实现换挡功能，优化发动机的工作点。因此，起动发动机对动力性和经济性的影响至关重要。
深度混合动力合成箱的发动机起动过程中的冲击直接影响汽车的驾驶感受，如像专利号为200910194470.5的发明专利公开了一种双行星排四轴混合动力传动装置，该装置发动机起动过程中，会有两次起动冲击，一次是由发动机起动过程中的泵气损失引起的低速脉动阻力转矩，一次是由发动机喷油点火产生的爆发扭矩，对传动系产生转矩扰动，引起整车扭矩波动。在现有技术中，混联式混合动力系统，由于发动机曲轴直接与变速箱轴连接，从而不能屏蔽发动机喷油点火时由于发动机扭矩突变作用到变速箱输出轴上带来抖动问题，由于发动机进气量和喷油量尚处在开环控制阶段，产生的爆发转矩具有不确定性，导致整车平顺的一致性变差。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法，方法简单可行，通过控制第一离合器的接合过程，实现车辆从纯电动切换到混动工况，解决了发动机起动过程中的冲击问题，保证发动机起动过程的平顺性，防止车辆抖动。
本发明通过以下方案实现：
一种深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法，按以下步骤进行：
s1：起动需求判断模块获取当前的动力电池电量、轮边期望扭矩和车速并根据获取的信息判断是否满足发动机起动需求，若判断为是，则执行步骤s2；若判断为否，则车辆维持纯电动模式运行；
s2：整车控制器控制电磁阀电流以一恒定压力p1向第一离合器充油，直到第一离合器充油完成，并控制第一离合器压力为结合点压力p2，此时第一离合器扭矩控制为0；在第一离合器充油的同时，整车控制器控制第一行星架转速达到预设的第一行星架期望转速nvm_soll；当第一离合器充油完成且第一行星架转速达到预设的第一行星架期望转速nvm_soll时，执行步骤s3；其中，恒定压力p1为3～5bar，结合点压力p2可根据台架试验获得，结合点压力p2一般为0.8～1.5bar，预设的第一行星架期望转速nvm_soll为800～1500rpm。nvm_soll可通过lt1d(nho)获得，nho为变速箱输出轴转速；步骤s2可定义为第一离合器充油阶段；
s3：整车控制器控制第一离合器处于滑摩状态，此时第一离合器扭矩为发动机阻力矩与发动机惯性扭矩之和，同时以第一离合器扭矩为增量增大第一电机的扭矩，第一电机增大的扭矩通过第一离合器滑摩拖转发动机，当整车控制器检测到发动机转速大于预设的发动机喷油点火转速阀值n时，执行步骤s4；其中，预设的发动机喷油点火转速阀值n一般为400～500rpm；发动机阻力矩可根据台架试验获得，一般为－60～－14nm；发动机惯性扭矩的获得方法为：在预设时间t内将发动机转速从0上升至预设的发动机喷油点火转速阀值n，预设时间t一般为0.3～0.6s，从而计算得到该预设时间内发动机角加速度，发动机角加速度与发动机转动惯量相乘得到发动机惯性扭矩；步骤s3可定义为拖拽控制阶段；
s4：整车控制器通过控制电磁阀电流控制第一离合器的压力恢复至结合点压力p2，此时第一离合器扭矩控制为0，同时整车控制器发送喷油点火指令和预设的发动机第一目标扭矩tvm_1给发动机控制器，发动机控制器控制发动机在空载情况下迅速提升转速，当整车控制器检测到第一行星架与发动机转速差的绝对值大于50rpm且小于100rpm时，执行步骤s5；其中，预设的发动机第一目标扭矩tvm_1可根据试验数据获知，一般情况下，预设的发动机第一目标扭矩tvm_1为5～10nm。步骤s4可定义为发动机喷油控制阶段；
s5：整车控制器通过控制电磁阀电流控制第一离合器压力为p3，第一离合器的压力p3通过公式(3)计算获得的当前的第一离合器扭矩tclutch转换得到，同时整车控制器发送预设的发动机第一目标扭矩tvm_1给发动机控制器，发动机控制器控制预设的发动机第一目标扭矩tvm_1通过第一离合器滑摩调节第一行星架与发动机转速差，当第一行星架与发动机转速差的绝对值小于预设值d时，d为30～40rpm，执行步骤s6；步骤s5可定义为pi控制阶段；
tclutch＝tclutch_lastvalue+kp[ep+(1/ti)×∫ep]………………………(3)，
其中，tclutch_lastvalue为上一时刻第一离合器扭矩；kp为比例系数，取值范围为30～60；ep为第一行星架与发动机转速差；ti为积分时间常数，取值范围为-1.5～2；
s6：整车控制器控制第一离合器闭合并通过控制电磁阀电流控制第一离合器的压力为p4，第一离合器压力p4通过max(tvm_2，tvm_actl)计算并转换得到，其中tvm_2为预设的发动机第二目标扭矩，tvm_2一般为100～220nm，tvm_actl为发动机实际扭矩。第一离合器闭合即发动机起动完成，步骤s6可定义为同步控制阶段。
进一步地，所述步骤s2中，整车控制器控制第一行星架转速达到预设的第一行星架期望转速的具体控制方法为：整车控制器计算第一电机和第二电机的目标扭矩，并将第一电机的目标扭矩、第二电机的目标扭矩分别发送至相对应的电机控制器中，电机控制器控制第一电机、第二电机的实际扭矩与相对应的第一电机、第二电机的目标扭矩相一致，使得第一行星架转速达到预设的第一行星架期望转速。
进一步地，所述第一电机的目标扭矩tem1根据公式(1)计算获得，所述第二电机的目标扭矩tem2根据公式(2)计算获得:
其中,tho为变速箱的输出齿圈扭矩；js1为第一太阳轮s1的转动惯量；js2为第二太阳轮s2的转动惯量；jst为第一行星架的转动惯量；jho为变速箱的输出齿圈转动惯量；i01为第一单行星排的传动比；i02为第二单行星排的传动比；αst为预设的第一行星架角加速度，αst通过lt1d(nvm_soll-nst)获得，nvm_soll为预设的第一行星架期望转速，nst为当前第一行星架转速；αho为变速箱的输出齿圈角加速度。
进一步地，为防止第一离合器超负荷工作，整车控制器可实时对发动机起动过程时间tes和第一离合器的单位面积滑摩功q进行监控，具体为：所述步骤s2的执行过程中，整车控制器对当前的发动机起动过程时间tes进行判断，若tes大于预设的发动机起动允许时间tlim，则跳转执行步骤s7；所述步骤s3～s5的执行过程中，整车控制器均对当前的第一离合器的单位面积滑摩功q和发动机起动过程时间tes进行判断，若q大于第一离合器的单位面积允许滑摩功qlim或tes大于预设的发动机起动允许时间tlim,则跳转执行步骤s7；其中tlim的取值范围为8～10s，发动机起动过程时间tes为第一离合器开始充油至第一离合器闭合成功过程的累计时间，由整车控制器计时并记录，例如：步骤s3某个工作时使用的发动机起动过程时间tes，即为第一离合器开始充油至步骤s3某个动作时的累计时间；第一离合器的单位面积允许滑摩功qlim与第一离合器中离合器片的材料相关，不同的材料其qlim不同；
s7：整车控制器控制停止当前步骤并记录失败次数，同时整车控制器判断累计的失败次数是否大于预设的失败次数阀值e，若是则车辆进入故障模式，否则当整车控制器检测到延迟时间即停止当前步骤后的累计时间达到预设的延迟时间阀值f时，重新执行步骤s1。其中，预设的失败次数阀值e的取值范围为2～3次，预设的延迟时间阀值f的取值范围为1.5～2s。在发动机起动各步骤中，在任意一个步骤停止，都作为发动机起动失败，每停止一次就记录一次。
进一步地，所述第一离合器的单位面积滑摩功q根据公式(4)计算获得：
其中，其中，p为压力传感器采集到的当前第一离合器压力；apiston为第一离合器中活塞面积；f为第一离合器中膜片弹簧预紧力；μ为第一离合器中离合器片摩擦系数；r为第一离合器中离合器片有效半径；ep为第一行星架与发动机转速差；aclutch为第一离合器中离器合片面积；z为第一离合器摩擦面数量；tq为当前离合器滑摩时间，tq为第一离合器充油完成后至第一离合器闭合成功过程的累计时间，例如：步骤s3某个工作时使用的离合器滑摩时间tq，即为第一离合器充油完成至步骤s3某个动作时的累计时间。
进一步地，所述步骤s1中，起动需求判断模块判断发动机起动需求为是的标准为：动力电池电量小于预设值a或同时满足轮边期望扭矩小于预设值b及车速大于预设值c，其中a为25％～30％，b为－50～－60nm，c为15～60km/h。
本发明的深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法，简单可行，具有以下优点：
1、根据第一离合器的滑摩功能，通过控制第一离合器的接合过程，实现车辆从纯电动模式向混动模式平稳过渡，并可通过调节第一电机、第二电机的转速和扭矩，实现了对发动机转速解耦，从而保证发动机工作在最经济区域，解决了发动机起动过程中的冲击问题，保证发动机起动过程的平顺性，防止车辆抖动，提高车辆驾驶舒适性；
2、本发明具有第一离合器保护功能，可实时监测第一离合器的单位面积滑摩功，从而实现第一离合器热量平衡，防止出现第一离合器中离合器片过热现象；
3、本发明中，发动机起动覆盖车速范围更广，可调节空间更大，具有起动时间短和平顺性好优势。
4、不需增加额外硬件，软件调整少，可节省成本，对电机扭矩的响应时间要求较低，对发动机和液压系统没有特别要求，可直接应用于传统发动机做混动系统的项目中，适用多种采用离合器滑摩起动发动机、具备自动换挡功能的混合动力汽车，适用广泛；
5、可屏蔽发动机喷油点火时抖动带来的影响，具有良好的驾驶舒适性。
附图说明
图1为实施例1中深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
本发明中的深度混合动力汽车上使用的动力系统为专利名称“一种用于纵置后驱混合动力车辆的传动装置”上公开的传动装置，该专利的专利号为201610964123.6，公开号为cn106627117a，公开日为2017年5月10日。
实施例1
一种深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法，其控制流程图如图1所示，按以下步骤进行：
s1：起动需求判断模块获取当前的动力电池电量、轮边期望扭矩和车速，若动力电池电量小于预设值a或同时满足轮边期望扭矩小于预设值b及车速大于预设值c，其中a为30％，b为－50nm，c为30km/h，则起动需求判断模块判断发动机起动需求为是，执行步骤s2；否则车辆维持纯电动模式运行；
s2：整车控制器控制电磁阀电流以一恒定压力p1向第一离合器充油，p1为3.5bar，直到第一离合器c1充油完成，并控制第一离合器压力为结合点压力p2，p2为1.5bar，此时第一离合器扭矩控制为0；在第一离合器c1充油的同时，整车控制器计算第一电机em1和第二电机em2的目标扭矩，并将第一电机的目标扭矩、第二电机的目标扭矩分别发送至相对应的电机控制器中，电机控制器控制第一电机、第二电机的实际扭矩与相对应的第一电机、第二电机的目标扭矩相一致，使得第一行星架转速达到预设的第一行星架期望转速nvm_soll，nvm_soll为1000rpm；当第一离合器充油完成且第一行星架转速达到预设的第一行星架期望转速nvm_soll时，执行步骤s3；步骤s2的执行过程中，整车控制器对当前的发动机起动过程时间tes进行判断，若tes大于预设的发动机起动允许时间tlim，tlim为10s，则跳转执行步骤s7；
第一电机的目标扭矩tem1根据公式(1)计算获得，第二电机的目标扭矩tem2根据公式(2)计算获得:
其中,tho为变速箱的输出齿圈扭矩；js1为第一太阳轮s1的转动惯量；js2为第二太阳轮s2的转动惯量；jst为第一行星架的转动惯量；jho为变速箱的输出齿圈转动惯量；i01为第一单行星排的传动比；i02为第二单行星排的传动比；αst为预设的第一行星架角加速度，αst通过lt1d(nvm_soll-nst)获得，nvm_soll为预设的第一行星架期望转速，nst为当前第一行星架转速；αho为变速箱的输出齿圈角加速度；
s3：整车控制器控制第一离合器处于滑摩状态，此时第一离合器扭矩为发动机阻力矩与发动机惯性扭矩之和，发动机阻力矩为－15nm,发动机惯性扭矩计算得到为－100nm，同时以第一离合器扭矩为增量增大第一电机的扭矩，第一电机增大的扭矩通过第一离合器滑摩拖转发动机，当整车控制器检测到发动机转速大于预设的发动机喷油点火转速阀值n时，n为400rpm，执行步骤s4；步骤s3的执行过程中，整车控制器对当前的第一离合器的单位面积滑摩功q和发动机起动过程时间tes进行判断，若q大于第一离合器的单位面积允许滑摩功qlim或tes大于预设的发动机起动允许时间tlim,qlim为0.9j/m2，tlim为10s，则跳转执行步骤s7；
第一离合器的单位面积滑摩功q根据公式(4)计算获得：
其中，其中，p为压力传感器采集到的当前第一离合器压力；apiston为第一离合器中活塞面积；f为第一离合器中膜片弹簧预紧力；μ为第一离合器中离合器片摩擦系数；r为第一离合器中离合器片有效半径；ep为第一行星架与发动机转速差；aclutch为第一离合器中离器合片面积；z为第一离合器摩擦面数量；tq为当前离合器滑摩时间，tq为第一离合器充油完成后至第一离合器闭合成功过程的累计时间；
s4：整车控制器通过控制电磁阀电流控制第一离合器的压力恢复至结合点压力p2，此时第一离合器扭矩控制为0，同时整车控制器发送喷油点火指令和预设的发动机第一目标扭矩tvm_1给发动机控制器，tvm_1为5nm，发动机控制器控制发动机在空载情况下迅速提升转速，当整车控制器检测到第一行星架与发动机转速差的绝对值大于50rpm且小于100rpm时，执行步骤s5；步骤s4的执行过程中，整车控制器对当前的第一离合器的单位面积滑摩功q和发动机起动过程时间tes进行判断，若q大于第一离合器的单位面积允许滑摩功qlim或tes大于预设的发动机起动允许时间tlim,qlim为0.9j/m2，tlim为10s，则跳转执行步骤s7；
s5：整车控制器通过控制电磁阀电流控制第一离合器压力为p3，第一离合器的压力p3通过公式(3)计算获得的当前的第一离合器扭矩tclutch转换得到，同时整车控制器发送预设的发动机第一目标扭矩tvm_1给发动机控制器，发动机控制器控制预设的发动机第一目标扭矩tvm_1通过第一离合器滑摩调节第一行星架与发动机转速差，当第一行星架与发动机转速差的绝对值小于预设值d时，d为30rpm，执行步骤s6；步骤s5的执行过程中，整车控制器对当前的第一离合器的单位面积滑摩功q和发动机起动过程时间tes进行判断，若q大于第一离合器的单位面积允许滑摩功qlim或tes大于预设的发动机起动允许时间tlim,qlim为0.9j/m2，tlim为10s，则跳转执行步骤s7；
tclutch＝tclutch_lastvalue+kp[ep+(1/ti)×∫ep]………………………(3)，
其中，tclutch_lastvalue为上一时刻第一离合器扭矩；kp为比例系数，取值范围为30～60；ep为第一行星架与发动机转速差；ti为积分时间常数，取值范围为-1.5～2；
s6：整车控制器控制第一离合器闭合并通过控制电磁阀电流控制第一离合器的压力为p4，第一离合器压力p4通过max(tvm_2，tvm_actl)计算并转换得到，其中tvm_2为预设的发动机第二目标扭矩，tvm_2为120nm，tvm_actl为发动机实际扭矩；第一离合器闭合即发动机起动完成；
s7：整车控制器控制停止当前步骤并记录失败次数，同时整车控制器判断累计的失败次数是否大于预设的失败次数阀值e，e为3次，若是则车辆进入故障模式，否则当整车控制器检测到延迟时间即停止当前步骤后的累计时间达到预设的延迟时间阀值f时，f为2s，重新执行步骤s1。
实施例2
一种深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法，其方法步骤与实施例1中的深度混合动力汽车离合器起动发动机的控制方法的步骤相类似，其不同之处在于：步骤s1中，a为25％，b为－60nm，c为60km/h；步骤s2中，恒定压力p1为5bar，结合点压力p2为1.0bar，预设的第一行星架期望转速nvm_soll为1500rpm；步骤s2～s5中的tlim为8s；步骤s3中，发动机阻力矩为－40nm，发动机惯性扭矩计算得到为－90nm，预设的发动机喷油点火转速阀值n为500rpm；步骤s4和s5中，预设的发动机第一目标扭矩tvm_1为10nm；步骤s6中，预设的发动机第二目标扭矩tvm_2为200nm；步骤s5中，预设值d为40rpm；步骤s7中，预设的失败次数阀值e为2次，预设的延迟时间阀值f为1.5s。