CN101734251A - 一种增程式电动汽车控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种增程式电动汽车控制系统及其控制方法 Download PDF

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杨上东
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Abstract

本发明涉及一种增程式电动汽车控制系统，包括用于向高压蓄电池供电的增程器，高压蓄电池通过电机控制器MCU与集发电/驱动功能于一体的驱动电机连接，电机控制器MCU与整车控制器VMS通讯，驱动电机驱动整车行驶。本发明还公开了一种增程式电动汽车控制系统的控制方法。本发明通过设置增程器供电，并利用驱动电机进行发电，从这两个方面来延长续航里程。也就是说一方面根据整车高压电池的蓄电池状态确定是否需要启动增程器进行发电；另一方面在驾驶者无驱动需求时，通过使驱动电机发电对整车动能进行能量回收，延长了续航里程。

Description

一种增程式电动汽车控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及插电式电动汽车，尤其是一种增程式电动汽车控制系统及其控制方法。
背景技术
Plug-in插电式混合动力系统作为新的混合动力系统研究方向，越来越多的汽车厂商在发展混合动力与电动车之际，都会将Plug-in可充电式的系统考虑进去，纯电动汽车和基于纯电动汽车的Plug-in混合动力系统已成趋势。
电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车还贵，有些结果仅为汽车的三分之一，这主要取决与电池的寿命以及当地的油、电价格，电动汽车的续航里程也有待进一步的提高。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种结构简单、成本低、能够提高续航里程的增程式电动汽车控制系统。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种增程式电动汽车控制系统，包括用于向高压蓄电池供电的增程器，高压蓄电池通过电机控制器MCU与集发电/驱动功能于一体的驱动电机连接，电机控制器MCU与整车控制器VMS通讯，驱动电机驱动整车行驶。
本发明的另一目的在于提供一种增程式电动汽车控制系统的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)整车上电后，对档位、油门踏板的行程百分比以及刹车进行判断，若档位处于驾驶档、油门踏板的行程百分比大于X％，且未踩下刹车，驱动电机驱动整车行驶；
(2)若档位处于驾驶档、油门踏板的行程百分比小于等于X％，车速大于Y，驱动电机发电，回收能量；
(3)在驱动或回收能量后，对高压电池的电量进行监测，判断高压电池的电量比是否低于Z1，如果判断结果为是，则起动增程器，否则，继续判断高压电池的电量比是否大于Z2，若果判断结果为是，则关闭增程器。
由上述技术方案可知，本发明通过设置增程器供电，并利用驱动电机进行发电，从这两个方面来延长续航里程。也就是说一方面根据整车高压电池的蓄电池状态确定是否需要启动增程器进行发电；另一方面在驾驶者无驱动需求时，通过使驱动电机发电对整车动能进行能量回收，延长了续航里程。此外，根据驾驶者的油门信号来确定驱动需求的扭矩，然后通过驱动电机实现该需求扭矩，驱动整车行驶，实现整车驾驶性的优化，进一步延长了续驶里程。
附图说明
图1是本发明的系统结构图；
图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
一种增程式电动汽车控制系统，包括用于向高压电池3供电的增程器1，高压电池3通过电机控制器MCU与集发电/驱动功能于一体的驱动电机4连接，电机控制器MCU与整车控制器VMS通讯，电机控制器MCU将直流母线电压转化为三相交流电供给驱动电机4工作，驱动电机4依次通过变速箱和差速器驱动驱动轮运行，从而驱动整车行驶，如图1所示。所述的高压电池3通过车载充电器2接220V交流电进行充电，当充电完成后，车载充电器2自动断开。高压电池3的输出端通过直流变换器降压后对12V小电池充电，高压电池3还向汽车空调供电。
结合图1，高压电池3可以车载充电器2用220V民用交流电源给予充电，当充电完成后，车载充电器2自动断开；在整车行驶过程中也可以在通过增程器1充电。动力电池主要用于提供能量给驱动电机4和空调系统工作，当驱动电机4电动时，直流母线电压经过变频器转化给三相交流电供给驱动电机4工作，驱动电机4通过变速箱和差速器传递给驱动轮，驱动整车运行。
结合图1，增程器1包括发动机，发动机和发电机一体化连接，发电机控制器、发动机管理单元ECU的输入端分别通过CAN总线与整车控制器VMS进行通讯，发电机控制器、发动机管理单元ECU的输出端分别与发电机、发动机连接，所述的发电机通过整流器与高压电池连接。
结合图2，整车上电后，整车控制器VMS对档位、油门踏板的行程百分比以及刹车进行判断，若档位处于驾驶档、油门踏板的行程百分比大于X％，且未踩下刹车，驱动电机4驱动整车行驶；若档位处于驾驶档、油门踏板的行程百分比小于等于X％，车速大于Y，驱动电机4发电，回收能量；在驱动或回收能量后，整车控制器VMS对高压电池3的电量进行监测，判断高压电池3的电量比是否低于Z1，如果判断结果为是，则起动增程器1，否则，继续判断高压电池3的电量比是否大于Z2，若果判断结果为是，则关闭增程器1。
如果高压电池3的初始电量较高，那么整车首先进入纯电动模式，高压电池3作为唯一能量源提供给驱动电机4能量，当运行一段时间后，高压电池3的电量下降到临界点Z1时，此时增程器1开始工作，增程器1提供驱动电机4所需的驱动功率，同时剩余能量通过高压电池3储存。当高压电池3的电量上升到Z2时，关闭增程器1，停止发电。增程器1的启动信号直接通过硬件线束控制小启动机来启动增程器1的发动机，停机信号由整车控制器VMS通过CAN通信发送给增程器1的发动机管理单元ECU，发动机管理单元ECU进行断油控制实现发动机的停机。
以下结合图1、2对本发明作进一步的说明。
整车上电后，整车在钥匙上电后会进行芯片配置、内存检测、标定数据读取以及C运行环境初始化等工作，完成初始工作后就进入了整车系统控制过程。首先整车控制器VMS会给动力电池管理系统发送CAN消息将动力电池主继电器结合以备驱动电机4使用，接下来会进行电机控制MCU的CAN通信检测，如果电机控制器MCU的CAN通信正常会进行档位检测。
首先，整车控制器VMS判断档位是否处于驾驶档，若判断结果为是，则继续对油门踏板的行程百分比进行判断，否则对高压电池3的电量进行监测；其次，判断油门踏板的行程百分比是否大于X％，若判断结果为是，则继续对刹车进行判断，否则对车速进行判断；再次，判断是否刹车，若判断结果为是，则对高压电池3的电量进行监测，否则，进入驱动控制阶段，驱动电机4驱动整车行驶。根据驱动电机4的转速及油门踏板的深度查表得出扭矩需求系数，该系数在0～1之间，扭矩需求系数表分为低速表和高速表，由整车实际车速决定低速表和高速表的权重。驱动电机4能够提供的最大驱动扭矩根据电机转速查电机外特性曲线得到，驱动需求扭矩为电机能提供的最大驱动扭矩与扭矩需求系数乘积。
在对车速进行判断时，首先，判断车速是否大于Y，若判断结果为是，则继续对刹车进行判断，否则，对高压电池3的电量进行监测；其次，判断是否刹车，若判断结果为是，则进入能量回收第二阶段，驱动电机4发电，对非制动能量进行回收，否则，进入能量回收第一阶段，驱动电机4发电，对制动能量进行回收。
所述的油门踏板的行程百分比X％的范围为1％～5％，所述的车速Y的范围为20～30公里/小时，车速Y一般在20公里左右，因为在过低的速度下，驱动电机4几乎无法发电，无法进行能量回收。所述的高压电池3的电量比Z1为20％～30％，高压电池3的电量比Z2为80％～90％，设定Z1和Z2是为看避免增程器1频繁启停破坏整车排放，同时还应该尽可能少的使用增程器1以减少油电转换过程中的效率损失。
增程器1运行后，进入发动机工作点控制阶段，发动机工作点控制包括发动机的目标速度确定及发电机的发电功率确定。其中，发电机的发电功率主要考虑整车是否进行制动能量回收，如果驱动电机4正在进行能量回收，必须确保增程器1的发电功率及驱动电机4的回收功率在高压电池3的充电功率承受能力范围以内，必要情况下应优先制动能量回收，减小增程器1的发电功率，另外在电池故障或者或功率限制情况下也应减小增程器发电功率。如果确定了增程器1的发电功率，那么可以根据BSFC曲线确定发动机的目标工作速度。

Claims (7)

1.一种增程式电动汽车控制系统，其特征在于：包括用于向高压电池供电的增程器，高压电池通过电机控制器MCU与集发电/驱动功能于一体的驱动电机连接，电机控制器MCU与整车控制器VMS通讯，驱动电机驱动整车行驶。
2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于：所述的高压电池通过车载充电器接220V交流电进行充电，高压电池的输出端通过直流变换器降压后对12V小电池充电。
3.根据权利要求1所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于：所述的高压电池还向汽车空调供电，所述的驱动电机依次通过变速箱和差速器驱动驱动轮运行。
4.一种增程式电动汽车控制系统的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)整车上电后，整车控制器VMS对档位、油门踏板的行程百分比以及刹车进行判断，若档位处于驾驶档、油门踏板的行程百分比大于X％，且未踩下刹车，驱动电机驱动整车行驶；
(2)若档位处于驾驶档、油门踏板的行程百分比小于等于X％，车速大于Y，驱动电机发电，回收能量；
(3)在驱动或回收能量后，整车控制器VMS对高压电池的电量进行监测，判断高压电池的电量比是否低于Z1，如果判断结果为是，则起动增程器，否则，继续判断高压电池的电量比是否大于Z2，若果判断结果为是，则关闭增程器。
5.根据权利要求4所述的增程式电动汽车控制系统的控制方法，其特征在于：整车上电后，首先，整车控制器VMS判断档位是否处于驾驶档，若判断结果为是，则继续对油门踏板的行程百分比进行判断，否则对高压电池的电量进行监测；其次，判断油门踏板的行程百分比是否大于X％，若判断结果为是，则继续对刹车进行判断，否则对车速进行判断；再次，判断是否刹车，若判断结果为是，则对高压电池的电量进行监测，否则，进入驱动控制阶段，驱动电机驱动整车行驶。
6.根据权利要求5所述的增程式电动汽车控制系统的控制方法，其特征在于：在对车速进行判断时，首先，判断车速是否大于Y，若判断结果为是，则继续对刹车进行判断，否则，对高压电池的电量进行监测；其次，判断是否刹车，若判断结果为是，则进入能量回收第二阶段，驱动电机发电，对非制动能量进行回收，否则，进入能量回收第一阶段，驱动电机发电，对制动能量进行回收。
7.根据权利要求4或5或6所述的增程式电动汽车控制系统的控制方法，其特征在于：所述的油门踏板的行程百分比X％的范围为1％～5％，所述的车速Y的范围为20～30公里/小时，所述的高压电池的电量比Z1为20％～30％，高压电池的电量比Z2为80％～90％。
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