CN101121406A - 混合动力汽车的纯电动驱动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，在不影响整车的舒适性的前提下可以有效实现纯电动方式驱动，本发明检测并接收车辆信号，实施以下控制：如果车辆从静止开始进入纯电动模式、车辆从行驶状态进入纯电动模式，在纯电动驱动模式下，电子离合器需要断开，以消除发动机对电机的阻力，使得电机的扭矩和电池的电能得到有效利用。本发明能够有效减小进入和退出纯电动模式时动力总成输出扭矩的不连续性，整车的舒适性和驾驶性能基本不受影响。
Description
技术领域
本发明提出一种用于混合动力汽车上的通过纯电力驱动车辆的控制方法。
背景技术
混合动力汽车可以通过电动/发电一体电机将动能转化成电能，存储到动力电池等储能装置里；在车辆启动、加速、爬坡等工况下，电动/发电一体电机可以利用这些电能来为车辆提供驱动力，从而提高车辆的性能，降低油耗，减少排放。
纯电动驱动模式可以作为某些混合动力系统的一种工作模式，在这种模式下，发动机停机，由电机来提供驱动车辆行驶的力矩。纯电动模式可以让发动机在排放和效率都比较差的低速区域停止工作，从而提高整车的燃油经济性和排放性能。
对于ISG(Integrated Starter Generator，集成起动机、发电机)形式的混合动力系统，电机和发动机是同轴布置。为了实现纯电动驱动模式，通常的做法是在纯电动模式下让发动机停机；电机在驱动车辆的同时带动发动机空转。虽然可以通过对发动机进行某些方面的优化来减小对电机的阻力扭矩，但是发动机的阻力对电机的影响还是比较显著的。为了消除发动机阻力的影响，本发明提出一种双离合器的ISG混合动力系统发明。
发明内容
本发明提出一种混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，在不影响整车的舒适性的前提下可以有效实现纯电动方式驱动。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，本发明包括自动机械变速箱AMT、电子离合器、主电机、辅助电机、内燃机、动力电池构成的动力机构和传动机构以及以及各个系统相应的电子控制器，主电机和辅助电机都是驱动/发电一体化的电机，其特征在于：本发明检测并接收车辆信号，实施以下控制：
(1)、如果车辆从静止开始进入纯电动模式，混合动力控制器HCU控制离合器断开，并发出主电机启动信号控制主电机开始启动并独立驱动车辆行驶；
(2)、如果车辆从行驶状态进入纯电动模式，则混合动力控制器HCU发出信号控制主电机逐步增加输出扭矩而发动机逐步减少输出扭矩，当发动机输出扭矩低于某一阈值时，控制发动机停机，然后断开离合器。
本发明涉及的车辆系统包括：自动机械变速箱AMT(包含离合器)，电子离合器，主电机，辅助电机，内燃机，动力电池系统，以及各个系统相应的电子控制器等模块。其中两台电机都是驱动/发电一体化的电机。该系统可以认为是一套ISG系统加一套BSG(belt startergenerator)系统的组合体。其中ISG系统起主导作用，BSG系统的功能是辅助车辆由纯电动模式向正常工作模式过渡，以提高过渡的平稳性。
在纯电动驱动模式下，电子离合器需要断开，以消除发动机对电机的阻力，使得电机的扭矩和电池的电能得到有效利用。
如果车辆从静止开始进入纯电动模式，混合动力控制器HCU控制离合器断开，然后让主电机开始启动车辆并独立驱动车辆行驶。如果车辆从行驶状态进入纯电动模式，则混合动力控制器控制主电机逐步增加输出扭矩而发动机逐步减少输出扭矩。当发动机输出扭矩低于某一阈值时，就可以让发动机停机，然后断开离合器。这样就进入了电机独自驱动车辆的纯电动模式。
本发明所提出的控制方法，能够有效减小进入和退出纯电动模式时动力总成输出扭矩的不连续性，整车的舒适性和驾驶性能基本不受影响。
附图说明
图1系统的机械连接示意图；
图2系统的电气连接示意图；
图3从静止状态进入纯电动模型的工作流程图；
图4从行驶状态进入纯电动模式的工作流程图；
图5退出纯电动模式的工作流程图。
具体实施方式
本发明主要是进行以下控制：
首先，如果车辆从静止开始进入纯电动模式，混合动力控制器HCU控制离合器断开，并发出主电机启动信号控制主电机开始启动并独立驱动车辆行驶；
再者，如果车辆从行驶状态进入纯电动模式，则混合动力控制器HCU发出信号控制主电机逐步增加输出扭矩而发动机逐步减少输出扭矩，当发动机输出扭矩低于某一阈值时，控制发动机停机，然后断开离合器。
以上所说的发动机扭矩的阈值，取决于具体发动机的特性，可以根据发动机的转速、水温等参数查表得出。当发动机的输出扭矩非常小的时候，发动机的输出效率非常低，并且非常不稳定。因此有必要在发动机输出扭矩减小到很低的程度的时候，为了不影响系统稳定性、整车舒适性和排放，需要让发动机停止工作。
如果车辆要退出纯电动模式，混合动力控制器HCU发出指令让辅助电机启动发动机，并让发动机加速到接近主电机速度的转速，然后合上离合器。在离合器闭合以后，混合动力控制器逐步减小主电机的输出扭矩而逐步增大发动机的输出扭矩。当主电机的输出扭矩低于某一阈值时，电机将停止工作。此时完全退出纯电动模式，车辆进入与普通车辆相似的行使状态。
同样，这里所说的电机的扭矩阈值与发动机的扭矩阈值类似。当电机的输出扭矩比较低的时候，扭矩很难稳定控制，而且电机效率不高。获得这个阈值的方法，主要是根据实验数据，然后在应用中根据转速等参数查表得出该阈值。
结合图1，本发明的主电机与发动机是同轴布置。电机的一段与发动机曲轴相连，另一端通过离合器与变速箱相连，辅助电机是通过皮带与发动机相连，主电机和辅助电机都是发电机/电动机一体化的，其工作模式由混合动力控制器来控制。混合动力控制器向电机控制器工作模式等相关指令，由电机控制器负责执行。
以下结合图3、4和5所示的控制流程对本发明的静止状态进入纯电动模式、从行驶状态进入纯电动模式以及退出纯电动模式的工作流程进行详细说明。
只有动力电池有足够的电能，即电池的SOC大于某一阈值SOC1，才能允许进入纯电动驱动模式；当电池SOC小于一个阈值SOC2时，要求退出纯电动模式。这里要求SOC1的阈值比较大，比如例如80％，以保证电池的电量能够保证车辆在纯电动模式下能够持续行使一分钟，避免刚进入纯电动模式就需要退出。设定SOC2这个阈值主要是为了防止电池被过度放电，同时保证电池有足够的电量来启动发动机。SOC2的值主要是根据实验和经验来取得。这里要求SOC1＞SOC2，并且SOC1-SOC2要大于一个阈值ΔSOC。这主要是为了防止车辆频繁地在纯电动模式和非纯电动模式之间切换。ΔSOC的值是通过实验和标定获得的。
车上其它系统的状态都要满足要求，才能允许进入纯电动驱动模式，如电池的温度，逆变器的温度等，要在允许的范围内。
用户可以通过手动选择进入/退出纯电动驱动模式，也可以让混合动力控制器来自动决定进入/退出纯电动驱动模式。
在纯电动驱动模式下，离合器要断开，以便消除发动机阻力矩的影响，有效利用电机的力矩。离合器由混合动力控制器进行控制。
在纯电动模式下，混合动力控制器根据油门踏板信号来控制车辆行驶速度。用户可以通过油门踏板来调整车速。
如果车辆从静止状态进入纯电动模式，混合动力控制器需要将离合器断开，主电机直接驱动车辆从静止开始加速运行。
如果车辆已经在行驶过程中，此时要进入纯电动模式，则需要逐步增加主电机的扭矩，同时减少发动机的输出扭矩，保持车辆行驶的平稳性。当发动机的输出扭矩低于某一阈值X时，就将发动机停机，同时断开离合器并增大主电机的输出扭矩。车辆完全进入纯电动模式。
阈值X是根据发动机转速等参数，进行查表得出的。设定这个阈值的目的是防止发动机工作在太低的输出扭矩下，造成发动机效率过低且扭矩很不稳定，难以控制。
如果车辆在行驶过程中要进入纯电动模式，并且当前的车速大于纯电动模式所能到达的车速，混合动力控制器应当将车速减小到纯电动驱动模式下所能达到的车速范围以内再开始让主电机提供驱动力矩。在该减速过程中不应当让电机进行发电。
在纯电动模式下，如果电池SOC变得过低，或某些系统状态不再符合纯电动驱动的要求，系统应当开始逐步退出混合纯电动驱动模式。
车辆从纯电动模式退出时，混合动力控制器应当让辅助电机快速启动发动机，并让发动机运行到与主电机当前转速相近的速度，然后控制离合器闭合。
发动机启动完成之后辅助电机停止工作。
在退出纯电动驱动模式的过程中，离合器闭合以后，发动机应当逐步增加输出扭矩，同时主电机减少输出扭矩。当主电机输出扭矩低于某一阈值时，应当停止主电机的输出扭矩，让发动机提供全部的驱动力矩。
Claims (7)
1.一种混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，本发明包括自动机械变速箱AMT、电子离合器、主电机、辅助电机、内燃机、动力电池构成的动力机构和传动机构以及以及各个系统相应的电子控制器，主电机和辅助电机都是驱动/发电一体化的电机，其特征在于：本发明检测并接收车辆信号，实施以下控制：
(1)、如果车辆从静止开始进入纯电动模式，混合动力控制器HCU控制离合器断开，并发出主电机启动信号控制主电机开始启动并独立驱动车辆行驶；
(2)、如果车辆从行驶状态进入纯电动模式，则混合动力控制器HCU发出信号控制主电机逐步增加输出扭矩而发动机逐步减少输出扭矩，当发动机输出扭矩低于某一阈值时，控制发动机停机，然后断开离合器。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，其特征在于：所述的发动机扭矩的阈值，根据发动机的转速、水温等参数查表得出。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，其特征在于：如果车辆要退出纯电动模式，混合动力控制器HCU发出指令让辅助电机启动发动机，并控制发动机加速到接近主电机速度的转速，然后合上离合器，在离合器闭合以后，混合动力控制器HCU逐步减小主电机的输出扭矩而逐步增大发动机的输出扭矩；当主电机的输出扭矩低于某一阈值时，主电机停止工作，退出纯电动模式，车辆进入与普通车辆相似的行使状态。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，其特征在于：所述的主电机的扭矩阈值根据转速等参数查表得出该阈值。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，其特征在于：本发明检测并接收车辆信号判定是否进入纯电动驱动需要判定以下条件：电池的SOC大于某一阈值SOC1，允许进入纯电动驱动模式；当电池SOC小于一个阈值SOC2时，要求退出纯电动模式。
6.根据权利要求1所述的混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，其特征在于：本发明检测并接收车辆信号判定是否进入纯电动驱动需要判定电池的温度、逆变器的温度是否在允许的范围内。
7.根据权利要求5所述的混合动力汽车的纯电动驱动控制方法，其特征在于：所述的SOC1的阈值比较大，为80％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080213 |