CN101973268B - 一种串联可插电式电动汽车能量耦合控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种串联可插电式电动汽车能量耦合控制方法，其由主控制器、驱动电机控制器、发动机发电机组、锂电池控制器、驾驶员踏板等组成控制系统。其控制过程为：当驾驶员有扭矩需求的时候，主控制器把扭矩需求命令发送给驱动电机控制器，驱动电机控制器检测到电机的真实扭矩发送给主控制器，其数值大小必须在最大允许扭矩和最小允许扭矩之间。通过主控制器与驱动电机控制器的信息交互，实现闭环安全控制。同时锂电池控制器也把电池电量信息、电池电压信息通过CAN通讯传递给主控制器，以便判断锂电池是否有足够的功率释放。本方法通过采取能量耦合方式满足在不同扭矩需求下，能量的合理利用，提高整车动力性和经济性。
Description
技术领域
本发明属于整车控制领域，具体涉及不同扭矩需求下，整车驱动用电电能的分配方法。
背景技术
能源危机和环境恶化是制约经济发展的两大因素。研究节能环保的新能源汽车是解决以上问题的有效手段之一，其中串联可插电式电动汽车是目前研发的热点。该电动车的主要原理为：通过锂电池供给驱动电机能量来驱动车辆行驶，当锂电池的能量不足时，需要启动发动机带动发电机发电，发出的电通过驱动电机使车辆持续行驶。由于整车运行的工况多样，驾驶员的动力需求多样，单一的能量分配方式不能满足车辆的动力性能需求。
目前常规的能量分配方式主要有两种，其一为：当电池电量降低到某一设定数值时，车辆的驱动不再靠锂电池输出能量，而仅仅依赖于发动机发电机组发出的电能。由于考虑到发动机的燃油经济性和NVH性能，不允许发动机全工况下工作。因此不能满足驾驶员的全工况需求，大大的降低了整车的操控性和动力性。另一种方案为：为了满足全工况下的扭矩需求，采取大的能量密度的锂电池和匹配大的功率输出的发动机发电机组，这样增加了整车的重量和成本。
因此，如何通过一种控制方法实现能量的合理流动，使驾驶员在不同工况下，不同扭矩需求下，整车动力性和经济性都能够满足要求，这成为串联可插电式电动汽车的一个技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出一种串联可插电式电动汽车能量耦合控制方法，以满足在不同扭矩需求下能量的合理利用，提高整车动力性和经济性。
本发明的技术方案如下：
一种串联可插电式电动汽车能量耦合控制方法，该方法是由主控制器根据驾驶员的扭矩需求，结合锂电池允许放电能量进行控制。本方法主要实现以下三种模式的控制：（1）单一的锂电池供能控制；（2）锂电池供能和发动机发电机组发电共同供能；（3）单一的发动机发电机组供能控制。
为了实现上述控制方法，其采用了由主控制器、驱动电机控制器、驱动电机、发动机控制单元、发动机发电机组、锂电池控制器、锂电池、驾驶员踏板组成控制系统；
其中主控制器和驱动电机控制器以及锂电池控制器通过CAN线连接，主控制器与驱动电机控制器、锂电池控制器之间存在控制与被控制关系；
主控制器通过控制线束连接发动机控制单元，发动机控制单元通过控制线束连接发动机发电机组；
主控制器通过信号线束连接驾驶员踏板，所述驾驶员踏板信号为一个两路的模拟输入信号；
在车辆运行过程中，由锂电池控制器采集锂电池电压信号、锂电池温度信号、锂电池电量SOC通过CAN总线发送给主控制器；当某一时刻驾驶员有扭矩需求的时候，该扭矩需求信号被驾驶员踏板上的传感器采集，通过信号线束传到主控制器，主控制器根据上述采集到的3个锂电池信号和扭矩需求信号，进行计算和判断：
锂电池允许放电功率是否满足整车扭矩需求，如果满足，同时锂电池电量SOC不小于某一设定阀值SOC-min,则主控制器给锂电池控制器指令，整车进入单一由锂电池供能的模式下驱动车型行驶；
当锂电池允许放电功率不能满足整车扭矩需求，同时锂电池电量SOC不小于某一设定阀值SOC-min，主控制器发送启动命令，发动机控制单元接收到此命令后控制发动机发电机组，让发电机带动发动机点火启动，进入发动机发电机组的发电模式，其发出的电能和锂电池供给的电能一起耦合，通高压线束直接被驱动电机系统使用，使车辆持续行驶；
当锂电池的电量SOC小于某一设定阀值SOC-min时，锂电池不允许放电供给车辆行驶，需要靠发动机发电机组的发电，发出的电直接通过驱动电机系统使车辆继续行驶。
通过本方案的实施，可以满足在车辆急加速或者上陡坡扭矩需求增大时，同时锂电池的放电功率受到自身能量多少的限制时，采取能量耦合方式，即锂电池的电能和发电机组的电能同时输出给驱动电机，仍然有足够的动力实现加速或爬坡。通过该发明的实施可以满足在不同扭矩需求下，能量的合理利用，提高了整车动力性和经济性。
附图说明
图1控制系统的通讯组成图。
图2能量耦合分配逻辑图。
具体实施方式
结合图说明具体实施方案：
结合图1说明控制系统通讯组成：该系统主要由主控制器、驱动电机控制器、发动机发电机组、锂电池控制器、驾驶员踏板等组成。其中主控制器和驱动电机控制器以及锂电池控制器通过CAN线连接，其他通过一般线束连接。主控制器与驱动电机控制器、锂电池控制器之间存在控制与被控制关系。驾驶员踏板信号为一个两路的模拟输入信号，该信号直接被主控制器接受，通过主控制器的计算和判断，把整车的扭矩需求指令发送给驱动电机控制器。同时锂电池控制器也把电池电量信息、电池电压信息通过CAN通讯传递给主控制器。
其过程为：当驾驶员有扭矩需求的时候，主控制器把扭矩需求命令发送给驱动电机控制器，驱动电机控制器检测到电机的真实扭矩发送给主控制器，其数值大小必须在最大允许扭矩和最小允许扭矩之间。通过主控制器与驱动电机控制器的信息交互，实现闭环安全控制。同时锂电池控制器也把电池电量信息、电池电压信息通过CAN通讯传递给主控制器，以便判断锂电池是否有足够的功率释放。
结合图2能量耦合分配逻辑图说明具体控制方法。所谓能量耦合是指当车辆行驶过程中有较大能量需求时，单一的锂电池供电或单一的发动机发电机组供电已经不能满足整车的需求，需要锂电池和发动机发电机组发电的能量进行耦合。
控制方法过程为：在车辆运行过程中，锂电池控制器采集到的锂电池电压信号、锂电池温度信号、锂电池电量SOC通过CAN总线发送给主控制器。当某一时刻驾驶员有扭矩需求的时候，该扭矩需求信号被传感器采集，通过线束传到主控制器，主控制器根据上述采集到的3个锂电池信号和扭矩需求信号，进行计算和判断：锂电池允许放电功率是否满足整车扭矩需求，如果满足，同时锂电池电量SOC不小于某一设定阀值SOC-min,则整车进入单一由锂电池供能的模式下驱动车型行驶。
当锂电池允许放电功率不能满足整车扭矩需求，同时锂电池电量SOC不小于某一设定阀值SOC-min，主控制器发送启动命令给发动机发电机组中的发电机控制器，让发电机带动发动机点火启动，进入发动机发电机组的发电模式。其发出的电能和锂电池供给的电能一起耦合，通高压线束直接被驱动电机系统使用，使车辆持续行驶。
当锂电池的电量SOC小于某一设定阀值SOC-min时，锂电池不允许放电供给车辆行驶，需要靠发动机发电机组的发电，发出的电直接通过驱动电机系统使车辆继续行驶。
Claims (1)
1.一种串联可插电式电动汽车能量耦合控制方法，所述方法采用主控制器、驱动电机控制器、驱动电机、发动机控制单元、发动机发电机组、锂电池控制器、锂电池、驾驶员踏板组成控制系统；
其中主控制器和驱动电机控制器以及锂电池控制器通过CAN总线连接，主控制器与驱动电机控制器、锂电池控制器之间存在控制与被控制关系；
主控制器通过控制线束连接发动机控制单元，发动机控制单元通过控制线束连接发动机发电机组；
主控制器通过信号线束连接驾驶员踏板，驾驶员踏板信号为一个两路的模拟输入信号；
在车辆运行过程中，由锂电池控制器采集锂电池电压信号、锂电池温度信号、锂电池电量SOC，通过CAN总线发送给主控制器；当某一时刻驾驶员有扭矩需求的时候，扭矩需求信号被驾驶员踏板上的传感器采集，通过信号线束传到主控制器，主控制器根据上述采集到的3个锂电池信号和扭矩需求信号，进行计算和判断：
锂电池允许放电功率是否满足整车扭矩需求，如果满足，同时锂电池电量SOC不小于某一设定阀值SOC-min,则主控制器给锂电池控制器指令，整车进入单一由锂电池供能的模式下驱动车型行驶；
当锂电池允许放电功率不能满足整车扭矩需求，同时锂电池电量SOC不小于某一设定阀值SOC-min，主控制器发送启动命令，发动机控制单元接收到此命令后控制发动机发电机组，让发电机带动发动机点火启动，进入发动机发电机组的发电模式，其发出的电能和锂电池供给的电能一起耦合，通过高压线束直接被驱动电机系统使用，使车辆持续行驶；
当锂电池的电量SOC小于某一设定阀值SOC-min时，主控制器发出发电机组单一工作模式命令，锂电池控制器接收到此命令时切断锂电池为车辆供电，发动机控制单元接收到此命令后控制发电机组以单一工作模式运行，发出的电直接通过驱动电机系统使车辆继续行驶。
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