混合动力系统及用于控制混合动力系统的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于控制混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括内燃机，电机和设在内燃机和电机之间的离合器，当所述混合动力系统在只靠电机驱动的情况下需要启动内燃机时，按如下步骤进行所述方法：(1)闭合所述离合器，以电机带动内燃机转动；(2)再次断开所述离合器，将内燃机点火启动；(3)当内燃机转速超过电机转速后，内燃机停止喷油并停止点火；(4)当内燃机转速与电机转速同步时，闭合所述离合器，并再次将内燃机点火启动。此外，本发明专利技术还涉及一种能够运行上述方法的混合动力系统。

Hybrid Power System and the Method for Controlling Hybrid Power System

The invention discloses a method for controlling a hybrid power system, which comprises an internal combustion engine, a motor and a clutch between the internal combustion engine and the motor. When the hybrid power system needs to start an internal combustion engine only driven by a motor, the method is carried out according to the following steps: (1) closing the clutch to drive the internal combustion engine to rotate by a motor; (2) The clutch is disconnected again to start the internal combustion engine; (3) when the speed of the internal combustion engine exceeds the speed of the motor, the internal combustion engine stops fuel injection and ignition; (4) when the speed of the internal combustion engine is synchronized with the speed of the motor, the clutch is closed and the internal combustion engine is ignited again. In addition, the invention also relates to a hybrid power system capable of operating the above method.

【技术实现步骤摘要】
混合动力系统及用于控制混合动力系统的方法
本专利技术涉及一种混合动力系统，尤其用于机动车的混合动力系统，所述混合动力系统包括内燃机，电机和设在内燃机和电机之间的离合器。此外，本专利技术还涉及一种用于控制这种混合动力系统的方法。
技术介绍
当今在汽车领域，新能源汽车得到了迅速的发展，其中，混合动力汽车的推广和应用更是占据了非常重要的地位。采用混合动力系统的机动车辆能够使得内燃机的常用工作区域被调整到油耗低、污染少的最佳工况。特别有利的是，内燃机和电机能够相互辅助，例如在车辆启动和低速运行阶段，只靠电机来驱动，当车辆需要更大的动力时，借助电机启动内燃机。由专利文献WO2006/053624A1已知一种P2型混合动力系统，它包括内燃机、电机和两个离合器，其中一个离合器设置在内燃机和电机之间，并且另一个离合器设置在电机和变速器之间，这两个离合器都被自动控制。具有这种混合动力系统的车辆，在启动和低速运行阶段靠纯电动驱动车辆，由于空气阻力和滚动阻力较大需要较高的电机转矩。因此，由于电机有限的最大扭矩，只能够提供刚刚启动内燃机的扭矩。当司机踩下加速踏板要加快车辆时，能够首先断开设在电机与变速器之间的离合器并且使得电机输出最大力矩，来通过设在电机与内燃机之间的离合器启动内燃机；并且在内燃机启动后与电机同步，随后再次闭合设在电机和变速器之间的离合器，然后用内燃机驱动车辆或者以混动模式驱动车辆。需要注意的是，在内燃机重新启动期间，由于设在电机和变速器之间的离合器一直处于断开状态，因此没有扭矩转移到车轮，车辆驾驶员会觉察到扭矩中断，感觉车辆失去动力。此外，这种混合动力系统需要设置至少两个离合器，这种设计增加了横向布置的空间要求，对于较大的内燃机并不适用。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种新的混合动力系统及其控制方法，以便改进上述现有技术中的不足。所述技术问题通过一种用于控制混合动力系统的方法以及一种混合动力系统所解决。所述混合动力系统包括内燃机，电机和设在内燃机和电机之间的离合器，当所述混合动力系统在只靠电机驱动的情况下需要启动内燃机时，按如下步骤进行所述方法：(1)闭合离合器，以电机带动内燃机转动；(2)再次断开所述离合器，将内燃机点火启动；(3)当内燃机转速超过电机转速后，内燃机停止喷油并停止点火；(4)当内燃机转速与电机转速同步时，闭合所述离合器，并再次将内燃机点火启动。根据本专利技术的控制方法，在车辆只被电机驱动，例如车辆刚刚启动或者低速运行时，在电机与内燃机之间的离合器处于断开状态，而在电机与变速器之间不再需要设置离合器，电机例如通过皮带直接与变速器输入轴相连接，并向变速器输出扭矩。在指定条件下(下文还会详细阐述)，车辆需要重新启动内燃机，则(1)首先闭合在电机与内燃机之间的离合器，这时可以增加电机的输出扭矩，尤其增加到额定最大值，在这个过程中，离合器传递的扭矩也在增加，优选电机的输出扭矩与离合器的传递扭矩提升的梯度相同，从而利用电机通过离合器快速提高内燃机的转速。由于这时电机与变速器的连接并没有像现有技术中那样被切断(即，在电机与变速器之间没有设置离合器)，所以电机不仅为内燃机提供扭矩而且也在为变速器提供扭矩；(2)随后，例如在电机的输出扭矩已经达到最大值时，断开离合器，并将内燃机点火启动。这时由于离合器断开，电机的全部扭矩都输向变速器。因而在这种情况下，为了保持车辆车速稳定，需要保持车轮端驱动扭矩不变；(3)随后，由于内燃机已经被点火，内燃机的转速继续增加，直至内燃机的转速超过电机的转速时，将内燃机熄火。此后，内燃机的转速由于阻力矩会开始下降；(4)当内燃机的转速降低到与电机转速基本同步时，闭合离合器并且将内燃机再次点火，同时可以关闭电机，从而只通过内燃机驱动车辆。也可以保持电机继续工作，从而以混合动力模式驱动车辆。根据本专利技术的控制方法，与现有技术相比，有利的是：在整个过程中都不会中断动力。因为在将内燃机与变速器输入轴连接之前，电机一直与变速器输入轴相连接并且一直驱动该输入轴转动。根据本专利技术的控制方法的另一个优点是：不再必须设置两个离合器，而是只需保留设在内燃机和电机之间的一个离合器即可，从而能够降低结构的部件数量并因此节省了空间，使得横向动力布置更加容易。当然，本专利技术也不局限于只设置一个离合器，用能实现同样功能的部件替换离合器或者设置多个离合器也都是可以的。根据本专利技术的控制方法，所述混合动力系统例如是P2混合动力系统，电机例如是48V电机。为了节省燃料，车辆例如在启动和低速运行时可以只靠电机驱动。但是当发生如下条件中的任何一个时，开始运行上述方法以启动内燃机：(a)电机的最大扭矩与电机的实际扭矩之间的差值小于内燃机阻力矩与内燃机启动力矩中较大者的数值；(b)加速踏板位置超过预定位置；(c)电机的电池电量小于预定电量。由于在内燃机重新启动的过程中，动力始终没有被中断，所以在内燃机接入驱动系之前一直由电机提供动力。(a)这时，电机不仅需要带动内燃机转动，而且还要至少提供克服车辆阻力，从而保持车辆的速度不会下降。因此，当内燃机阻力矩或者内燃机启动力矩中的任一个已经比电机的最大扭矩与实践扭矩的差值更大时，即电机已经不能再提供足够的动力用来启动内燃机时，则这时应该开始运行上述方法，以重新启动内燃机；(b)当驾驶员想要加速，加速踏板位置超过了一个预定的位置时，例如该位置表示电机所能提供最大动力的位置，则这时也应该开始运行上述方法以重新启动内燃机，从而对车辆提供更大的动力；(c)当电机的电池电量过小时，也需要立即重新启动内燃机，以防止因电机没电而使得车辆失去动力。本专利技术还涉及一种混合动力系统，所述混合动力系统包括内燃机，电机和设在内燃机和电机之间的离合器，其中，所述混合动力系统能够运行上面所述的方法。根据本专利技术的混合动力系统，能够只设有一个离合器，即只在电机和内燃机之间设置离合器，从而减少了驱动系的组件数量并且大大节约了结构空间，使得内燃机的布置更加灵活。在所述混合动力系统中还可以设有变速器，尤其手动变速器。电机能够通过皮带直接与变速器的输入轴相连接。根据本专利技术的混合动力系统，通过如下方法控制电机爬行状态：(1)设定爬行速度；(2)借助控制系统来控制电机扭矩，以便达到并保持所述爬行速度。在此，电机爬行状态指的是，车辆在通过电机启动后，驾驶员没有踩下加速踏板，而车辆仍可以缓慢向前爬行的状态。在现有技术中，通常是通过控制设在电机与变速器之间的离合器来控制爬行速度。根据本专利技术的一个实施例，可以省去设在电机和变速器之间的离合器，因此现有技术中的方法就不再适用。根据本专利技术的实施例，电机与变速器的输入轴相连接，因而可以借助控制系统，尤其闭环控制系统(例如使用PID控制器)来控制电机扭矩，从而控制爬行速度。在这种情况下，与现有技术中利用离合器进行控制的方法相比，由于没有发生离合器滑摩，在相同的电机输出扭矩下车辆可以获得更高的爬行速度。附图说明下面将结合附图进一步描述本专利技术的优选实施方式。附图为：图1示出了根据现有技术的具有48V电机的P2混合动力系统的结构示意图；图2示出在图1所示的混合动力系统中在靠纯电机驱动时启动内燃机的情况下转速和扭矩关于时间的曲线图表；图3示出根据本专利技术的具有48V电机的P2混合动力系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括内燃机，电机和设在内燃机和电机之间的离合器，当所述混合动力系统在只靠电机驱动的情况下需要启动内燃机时，按如下步骤进行所述方法：(1)闭合所述离合器，以电机带动内燃机转动；(2)再次断开所述离合器，将内燃机点火启动；(3)当内燃机转速超过电机转速后，内燃机停止喷油并停止点火；(4)当内燃机转速与电机转速同步时，闭合所述离合器，并再次将内燃机点火启动。

【技术特征摘要】
1.一种用于控制混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括内燃机，电机和设在内燃机和电机之间的离合器，当所述混合动力系统在只靠电机驱动的情况下需要启动内燃机时，按如下步骤进行所述方法：(1)闭合所述离合器，以电机带动内燃机转动；(2)再次断开所述离合器，将内燃机点火启动；(3)当内燃机转速超过电机转速后，内燃机停止喷油并停止点火；(4)当内燃机转速与电机转速同步时，闭合所述离合器，并再次将内燃机点火启动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述混合动力系统只靠电机驱动的情况下，当发生如下条件中的任何一个时，开始运行所述方法以启动内燃机：(a)电机的最大扭矩与电机的实际扭矩之间的差值小于内燃机阻力矩与内燃机启动力矩中较大者的数值；(b)加速踏板位置超过预定位置；(c)电机的电池电量小于预定电量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电机是48V电机。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在进行步骤(1)时，内燃机转速不超过电机转速。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在进行步骤(1)时，提高电机的输出扭矩和...

【专利技术属性】
技术研发人员：母新科，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE