CN101186210A - 一种用于混合动力汽车的电机辅助驱动的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力汽车的电机辅助驱动控制方法，包括如下步骤：整车控制器结合内燃机的效率曲线，根据发动机当前转速和电池充电状态的当前状态值，计算混合动力电机辅助驱动下内燃机最佳工作点输出力矩；判断混合动力驱动需求力矩是否大于内燃机效率速度－力矩曲线上当前转速下的力矩值，并且小于当前转速下混合动力汽车内燃机的最大输出力矩；当判断结果为是时，根据整车驱动需求力矩，计算电机辅助驱动需要输出的力矩，其计算公式为：Tm＝Tr－Ti其中：Tm：电动机辅助驱动力矩；Tr：整车驱动要求力矩；Ti：内燃机最佳工作点力矩；整车控制器将需要电机输出的力矩，作为指令发送给电机控制器，电机控制器控制电机，使电机输出指定需求力矩。

Description

一种用于混合动力汽车的电机辅助驱动的控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于力矩分配的电机辅助驱动控制方法，用于混合动力汽车辅助驱动系统的控制与管理。
背景技术
混合动力汽车的控制系统、方案和方法决定了混合动力汽车的性能。在混合动力汽车整车控制上，人们提出了不同的控制方案、采用了不同的控制方法，如发动机转速控制，即以发动机的转速作为控制量的控制方案，该种控制方案不能很好的解决汽车的加速性能，以及电机的效率问题。为了提高混合动力汽车的加速性能，最大限度的降低油耗和尾气排放，本发明提出了基于力矩分配电机辅助驱动的控制方法。
发明内容
本发明公开了一种电机辅助驱动的控制方法，这种控制方法用于混合动力汽车力矩分配管理。按照整车驱动力矩要求，根据电池当前存储的电量和发动机当前的转速情况，计算电机的辅助输出驱动力矩。本发明采用了双控制器的力矩分配辅助驱动控制系统，采用MCU(Motor Contro1Unit)进行电机输出力矩控制和HCU(Hybrid Control Unit)来完成驱动需求力矩在内燃机和电机输出力矩的分配。
本发明所公开的控制方法如下。
一种用于混合动力汽车的电机辅助驱动控制方法，包括如下步骤：
整车控制器结合内燃机的效率曲线，根据发动机当前转速和电池充电状态的当前状态值，计算混合动力电机辅助驱动下内燃机最佳工作点输出力矩；
判断混合动力驱动需求力矩是否大于内燃机效率速度-力矩曲线上当前转速下的力矩值，并且小于当前转速下混合动力汽车内燃机的最大输出力矩；
当判断结果为是时，根据整车驱动需求力矩，计算电机辅助驱动需要输出的力矩，其计算公式为：
Tm＝Tr-Ti
其中：Tm：电动机辅助驱动力矩；
Tr：整车驱动要求力矩；
Ti：内燃机最佳工作点力矩；
整车控制器将需要电机输出的力矩，作为指令发送给电机控制器，电机控制器控制电机，使电机输出指定需求力矩。
进一步，如果判断混合动力驱动要求力矩小于或等于内燃机效率速度-力矩曲线上的力矩值，则电机辅助输出力矩为零。
当混合动力汽车外界所要求的最大力矩大于内燃机的最大力矩，而且小于内燃机和电机能够提供的最大力矩之和时，提供所述电机辅助驱动。
该控制方法以力矩作为控制量，以电机作为被控对象，在一定的转速条件下，根据发动机的效率曲线在电池存储能量许可的条件下，为了满足车子一定的外力矩需求，由电机提供适当的辅助力矩驱动，以求最大限度的降低油耗，减少排放，提高发动机的燃油经济性；另外，该控制系统还具有根据力矩的要求结合发动机的外特性，为汽车提供最大力矩，从而提高汽车的加速性能。辅助驱动控制系统主要是从这两个方面改善混合动力汽车的性能。
附图说明
图1：基于力矩分配的辅助驱动控制系统；
图2：最佳燃油经济性的力矩分配控制图；
图3：混合动力汽车最大输出力矩控制图。
具体实施方式
本发明控制方法主要着力于解决混合动力汽车发动机的燃油经济性和最大力矩输出的控制，包括混合动力汽车发动机效率控制和混合动力汽车最大输出力矩控制两个方面。
当处于下列状况都发生时，电机辅助驱动才可能发生：
6)离合器处于闭合的状态；
7)换档开关没有处于空档位置；
8)制动踏板没有踩下；
9)SOC的数值大于它的门限值；
10)内燃机的转速大于它的门限值。
1.以提高混合动力内燃机燃油经济性为目的的电机辅助驱动控制。
1)混合动力电机辅助驱动下内燃机最佳工作点的力矩-速度曲线确定。
整车控制器(HCU)结合内燃机的效率曲线，根据发动机当前转速和电池充电状态SOC(State of Charge)的当前状态值，计算混合动力电机辅助驱动下内燃机最佳工作点输出力矩。
SOC的状态值确定了内燃机在电机辅助驱动模式下的速度-力矩曲线。根据计算可知SOC的数值越大，相应的内燃机输出力矩就会越低，而且混合动力电池的每一个SOC值相对应的就会有一个内燃机的效率曲线。
2)混合动力电机辅助驱动下力矩分配计算。
如果混合动力驱动要求力矩大于内燃机效率速度-力矩曲线上力矩值，并且小于混合动力汽车内燃机的最大输出力矩。该控制系统在保证内燃机效率结合内燃机的最佳燃油经济下的速度-力矩曲线(由第一步计算得到)，根据整车驱动要求力矩，计算得电机辅助驱动需要输出的力矩，如图2所示。力矩分配的计算公式为：
Tm＝Tr-Ti
Tm：电动机辅助驱动力矩；
Tr：整车驱动要求力矩；
Ti：内燃机最佳工作点力矩。
整车控制器HCU负责混合动力电机辅助驱动下内燃机最佳工作点输出力矩的计算和内燃机在最佳工作点的电动机和内燃机的力矩分配，将计算后得到的需要电机输出的力矩，作为指令发送给电机控制器MCU，由电机控制器MCU通过控制电机，使电机输出指定需求力矩。
如果混合动力驱动要求力矩小于或等于内燃机效率速度-力矩曲线上力矩值，那么电机辅助输出力矩为零。
2.混合动力电机辅助驱动提高混合动力汽车最大输出力矩的控制方法
由于提供的最大输出力矩是由发动机和电动机输出力矩之和，采用辅助驱动可以在发动机最大力矩的基础上提供额外的力矩输出，改善汽车的动力特性，提高混合动力汽车的瞬时加速特性，如图3所示。
混合动力汽车最大可输出力矩计算，混合动力最大可以输出力矩为发动机在一定转速下，最大可以输出力矩和电机在一定转速下最大可以输出力矩之和。
该种控制目的是为了保证车子的加速性，要求内燃机和电机能够输出一个瞬间最大力矩，如果混合动力汽车外界所要求的最大力矩大于内燃机的最大力矩，而且小于内燃机和电机能够提供的最大力矩之和，那么，电机辅助驱动提供的力矩为：
Tm＝Tr-Ti
其中：Tm：电动机辅助驱动力矩；
Tr：整车驱动要求力矩；
Ti：内燃机最佳工作点力矩。
这时经过计算的电机的辅助力矩应该小于电机所能提供的辅助力矩小于电机的最大辅助力矩。这样既可以满足混合动力汽车的瞬间加速性能，又能满足提高发动机的燃油经济性。
整车控制器HCU将计算后得到的需要电机输出的力矩，作为指令发送给电机控制器MCU，由电机控制器MCU通过控制电机，使电机输出指定需求力矩。

Claims (4)

1.一种用于混合动力汽车的电机辅助驱动控制方法，包括如下步骤：
整车控制器结合内燃机的效率曲线，根据发动机当前转速和电池充电状态的当前状态值，计算混合动力电机辅助驱动下内燃机最佳工作点输出力矩；
判断混合动力驱动需求力矩是否大于内燃机效率速度-力矩曲线上当前转速下的力矩值，并且小于当前转速下混合动力汽车内燃机的最大输出力矩；
当判断结果为是时，根据整车驱动需求力矩，计算电机辅助驱动需要输出的力矩，其计算公式为：
Tm＝Tr-Ti
其中：Tm：电动机辅助驱动力矩；
Tr：整车驱动要求力矩；
Ti：内燃机最佳工作点力矩；
整车控制器将需要电机输出的力矩，作为指令发送给电机控制器，电机控制器控制电机，使电机输出指定需求力矩。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：如果判断混合动力驱动要求力矩小于或等于内燃机效率速度-力矩曲线上的力矩值，则电机辅助输出力矩为零。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：当混合动力汽车外界所要求的最大力矩大于内燃机的最大力矩，而且小于内燃机和电机能够提供的最大力矩之和时，提供所述电机辅助驱动。
4.根据权利要求1-3任一项所述的控制方法，其特征在于：当处于下列状况都发生时，所述电机辅助驱动才可能发生：
1)离合器处于闭合的状态；
2)换档开关没有处于空档位置；
3)制动踏板没有踩下；
4)电池充电状态SOC的数值大于它的门限值；
5)内燃机的转速大于它的门限值。
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