CN101207331A - 一种混合动力汽车dc-dc控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种混合动力汽车DC－DC控制方法，特别适合于电机与发动机同轴并联式混合动力汽车，提供ISG电机，根据ISG电机的状态，在辅助驱动模式、发电模式、再生制动模式、怠速停机模式及传统工作模式的工作模式下，HCU判断是否需要打开或关闭DC－DC，当将其打开时，电流可以由高压网络流向低压网络，同时调整DC－DC的输出电压；当将DC－DC关闭的时候，电流停止由高压网络流向低压网络，此时低压网络的供电由低压电池提供。本发明提高电能的利用效率，解决传统控制方法中的问题，可以使整车的能量流动更为合理。

Description

一种混合动力汽车DC-DC控制方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车控制领域，实现了混合动力汽车DC-DC直流变换器的控制。
背景技术
能源危机和环境恶化是制约全球发展重要因素，研究节能、环保的汽车是缓解能源压力、降低环境污染的有效手段之一。混合动力汽车兼顾了内燃机汽车和纯电动汽车的优点，具有低油耗、低排放、长行驶里程等优点，是当前切实可行的一种方案。
对于并联混合式混合动力车通常具有两个电能存储包，一个称为高压电能存储包，通常是高压电池(HV)，主要是在车辆再生制动时，将车辆的动能转化成电能存储起来，当车辆需要电机辅助驱动时在将电能释放出来；另一个电能存储包为低压存储包，通常是低压电池(LV)，低压电池主要给车载低压网络供电。为了维持低压电池及低压车载用电，需要在高压网络和低压网络之间设置DC-DC变换器，该变换器为直流电压转换器，负责将高压网络的电量提供给低压网络。如何控制DC-DC变换器将影响电能的使用效率，进而影响到整车的油耗。传统的控制方法，多是根据车载低压网络的用电需求，调整电极的发电量，或调整DC-DC的低压输出电压。这种控制方法可以满足低压网络的用电需求，能够维持低压电池的电量平衡，但在某些的工况下，会影响整车的用电效率。
因此，为了提高电能的利用效率，解决传统控制方法中的问题，本专利提出了一种需要根据具体的工况对DC-DC进行动态的控制的方法，可以使整车的能量流动更为合理。
发明内容
本发明的目的就是提供一种混合动力汽车DC-DC控制方法，特别适合于电机与发动机同轴并联式混合动力汽车，提高电能的利用效率并使整车的能量流动更为合理。
为实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：电机将发电及电动功能集成在一起构成ISG电机；根据ISG电机的状态，混合动力车的工作于以下模式：辅助驱动模式、发电模式、再生制动模式、怠速停机模式及传统工作模式；在上述的工作模式下，HCU判断是否需要打开或关闭DC-DC，当将其打开时，电流可以由高压网络流向低压网络，同时调整DC-DC的输出电压；当将DC-DC关闭的时候，电流停止由高压网络流向低压网络，此时低压网络的供电由低压电池提供。
由上述技术方案可知，本发明提出了一种需要根据具体的工况对DC-DC进行动态的控制的方法，如辅助驱动模式、发电模式、再生制动模式、怠速停机模式及传统工作模式，在不同的工作模式下，HCU判断是否需要打开或关闭DC-DC，提高电能的利用效率，解决传统控制方法中的问题，可以使整车的能量流动更为合理。
附图说明
图1是本发明的系统结构图；
图2为辅助驱动模式下DC-DC变换器的控制流程；
图3为发电模式下的DC-DC变换器控制流程；
图4为再生制动模式下DC-DC变换器的控制流程；
图5为怠速停机模式下的DC-DC变换器控制流程。
具体实施方式
一种混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：电机将发电及电动功能集成在一起构成ISG电机；根据ISG电机的状态，混合动力车的工作于以下模式：辅助驱动模式、发电模式、再生制动模式、怠速停机模式及传统工作模式；在上述的工作模式下，HCU判断是否需要打开或关闭DC-DC，当将其打开时，电流可以由高压网络流向低压网络，同时调整DC-DC的输出电压；当将DC-DC关闭的时候，电流停止由高压网络流向低压网络，此时低压网络的供电由低压电池提供。当需要打开DC-DC变换器时，为了确保系统能工作在安全可靠的情况下，整车满足以下的条件：
(1)、高压电池(HV)处于连接状态，高压系统处于正常的工作状态；
(2)、高压电池的荷电状态(SOC)大于一定的阈值，该阈值是为了确保电池工作在一个理想的SOC区间，以维持电池的性能及寿命；
(3)、驾驶员无关闭系统请求，点火钥匙未处在OFF档；
(4)、若电池处于放电状态，则电池的放电功率不能超过当前的许用放电功率；
(5)、电池、DC-DC变换器及HCU工作在许可的温度值以下，确保系统不会因为高温而造成损坏。
图1为本发明的系统结构。如图1所示，发动机1与ISG电机2采用同轴并联的方式，发动机1与ISG电机2通过离合器3及变速器4将动力传输致驱动轮。逆变器14在驱动时将来自高压电池13的电流转化成三相电流驱动ISG电机2。当ISG电机2处于发电或者再生制动状态时，逆变器4可将三相电流整流成两相电流分别传输至高压电池13及DC-DC变换器12。DC-DC变换器12为高压网络与低压网络的连接器，可以将高压网络的电流转化成电压电流给低压电池10充电或者提供给车身负载9。车身负载9是指车身的电器消耗，如空调、车灯等。低压电池10为普通车载低压电池，当逆变器12输出较低的电压或者关闭时，10为车身负载提供用电，反之，逆变器12输出较高电压时，低压电池10处于充电状态接受来自高压网络的电能。EMS控制器6为发动机管理系统，7为HCU混动力整车控制器，HCU混动力整车控制器7可根据整车状态通过逆变器14驱动ISG电机1处于发电或驱动状态。HCU混动力整车控制器7可以控制DC-DC变换器12的打开或者关闭，当12打开时，可以控制该变换器的输出电压。HCU可以根据驾驶员的意图及整车状态，判断是否需要自动停机，通过CAN总线向EMS发出停机或重启命令。BMS控制器8为电池管理系统，为高压电池管理系统，可以控制高压电池开断。控制器6、7、8是通过CAN总线进行连接和通信。
以下结合附图和具体的工况对DC-DC进行动态的控制的方法进行详细说明。
当ISG电机1处于辅助驱动模式时，所谓辅助驱动模式就是指ISG辅助发动机1共同驱动车辆，以满足整车的动力需求。此时应让高压电池13的功率尽量用于驱动，关闭DC-DC变换器12，不允许电流由高压网络流向低压网络。同时，低压网络的用电由低压电池10提供。图2给出了ISG电机2处于辅助驱动时，DC-DC变换器12的控制流程，在步骤15中判断当前ISG状态是否处于辅助驱动模式，如果是则在步骤16中发出DC-DC变换器12关闭的指令。
当ISG电机2处于发电模式时，打开DC-DC变换器12，使高压网络能流向低压网络，从而满足车身负载的用电需求，同时对小电池充电。在控制DC-DC变换器12输出电压时，首先根据低压电池10的温度确定输出值U，然后再根据车身负载的用电状况修正该值。
图3为发电模式时DC-DC变换器12的控制流程。在～步骤17中判断ISG电机2是否处于发电模式，如果当前为发电模式则进入步骤18。在步骤18中根据低压电池10的温度查表出DC-DC的输出电压U0，温度越低输出电压越高，温度越高输出电压越低。在步骤19中计算低压网络的用电功率，计算方法为P＝DC-DC输出电压*DC-DC输出电流。在步骤20中，根据DC-DC的用电功率P查表出DC-DC输出电压修正值Lookup(P)，最终输出电压U1＝U0+Lookup(P)。21～22是判断DC-DC变换器12是否处于打开状态，如果没有打开则HCU混动力整车控制器7发出打开的指令。
当ISG电机处于再生制动模式时，混合动力系统可以通过ISG电机参与制动，从而回收部分制动的能量，并将该汽车的动能转换成电能存储在高压电池中及低压电池中。此时，应该打开DC-DC变换器12，同时将其输出电压调整至最大。
图4为再生制动模式的DC-DC变换器控制流程，如果当前处于再生制动模式23，则在步骤24中根据小电池温度确定DC-DC输出电压为U0，在步骤25中对DC-DC变换器12输出电压进行修整为其加上一个较大的值U2，而得到DC-DC变换器12的最终输出电压U1＝U0+U2，在25～26中判断DC-DC是否处于打开状态，如果不是打开状态则HCU动力整车控制器7发出打开的指令。
当汽车处于怠速停机模式时，应关闭DC-DC变换器，防止电能的转换效率变低，因为此时电能可能的转换途径为：从高压电池到低压电池在到车身用电。所谓怠速停机就是指HCU根据判断到驾驶员有停机意图时，发出发动机停机的指令，使发动机处于停机状态。当驾驶员有启动的意图时，HCU发出自动重起的请求，从而使发动机处于正常运行状态。
图5为怠速停机模式下，DC-DC的控制流程，通过步骤27判断当前是否处于怠速停机模式，如果当前处于怠速停机模式则在步骤28中发出关闭DC-DC控制器12的命令。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：电机将发电及电动功能集成在一起构成ISG电机；根据ISG电机的状态，混合动力车的工作于以下模式：辅助驱动模式、发电模式、再生制动模式、怠速停机模式及传统工作模式；在上述的工作模式下，HCU判断是否需要打开或关闭DC-DC，当将其打开时，电流可以由高压网络流向低压网络，同时调整DC-DC的输出电压；当将DC-DC关闭的时候，电流停止由高压网络流向低压网络，此时低压网络的供电由低压电池提供。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：当需要打开DC-DC变换器时，整车满足以下的条件：
(1)、高压电池(HV)处于连接状态，高压系统处于正常的工作状态；
(2)、高压电池的荷电状态(SOC)大于一定的阈值；
(3)、驾驶员无关闭系统请求，点火钥匙未处在OFF档；
(4)、若电池处于放电状态，则电池的放电功率不能超过当前的许用放电功率；
(5)、电池、DC-DC变换器及HCU工作在许可的温度值以下，确保系统不会因为高温而造成损坏；
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：当ISG电机处于辅助驱动模式时，此时应让高压电池的功率尽量用于驱动，关闭DC-DC变换器，电流停止由高压网络流向低压网络，同时，低压网络的用电由低压电池提供。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：当ISG电机处于发电模式时，打开DC-DC变换器，使高压网络能流向低压网络，满足车身负载的用电需求，同时对小电池充电，
5.根据权利要求4所述的混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：在控制DC-DC变换器输出电压时，首先根据低压电池的温度确定输出值U，然后再根据车身负载的用电状况修正该值。
6.根据权利要求1所述的混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：当ISG电机处于再生制动模式时，混合动力系统可以通过ISG电机参与制动，回收部分制动的能量，并将该汽车的动能转换成电能存储在高压电池中及低压电池中，此时，应该打开DC-DC变换器，同时将其输出电压调整至最大。
7.根据权利要求1所述的混合动力汽车DC-DC控制方法，其特征在于：当汽车处于怠速停机模式时，应关闭DC-DC变换器。
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