CN101207331B - 一种混合动力汽车dc-dc控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车dc-dc控制方法 Download PDF

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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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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
[0008] 图1是本发明的系统结构图;[0009] 图2为辅助驱动模式下DC-DC变换器的控制流程;
[0010] 图3为发电模式下的DC-DC变换器控制流程;
[0011] 图4为再生制动模式下DC-DC变换器的控制流程;
[0012] 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
[0013] 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:
[0014] (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;
[0015] (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;
[0016] (3)、驾驶员无关闭系统请求,点火钥匙未处在OFF档;
[0017] (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;
[0018] (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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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
4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。
[0022] 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。
[0023] 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Ul = U0+Lookup (P)0 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。
[0024] 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。
[0025] 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Ul =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。
[0026] 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。
[0027] 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 (4)

  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,混合动力汽车工作于以下模式: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,混合动力整车控制器HCU判断是否需要打开或关闭DC-DC,当将其打开时,电流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ISG电机处于发电模式时,打开DC-DC,使电流由高压网络流向低压网络,满足车身负载的用电需求,同时对低压电池充电,在控制DC-DC输出电压时,首先根据低压电池的温度确定输出电压值,然后再根据车身负载的用电状况修正该输出电压值。
  2. 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,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。
  3. 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 于再生制动模式时,混合动力系统通过ISG电机参与制动,回收部分制动的能量,并将该混 合动力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,同 时将其输出电压调整至最大。
  4. 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:当混合动力汽 车处于怠速停机模式时,应关闭DC-DC。
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