CN102009650A - 一种电动车里程增加器发电电压控制方法 - Google Patents

一种电动车里程增加器发电电压控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,其包括如下步骤:步骤1:里程增加器发电基本电压设定,整车控制器根据高压电池的荷电状态SOC以及高压电池的温度,计算出发电电压的基本值;步骤2:整车控制器以高压电池充电电流限值作为目标值,以电池当前的实际电流为反馈值,输入PI控制逻辑,经PI运算的结果与步骤1中得到发电电压基本值求和,得到一充电电压限制值;步骤3:步骤2中得到的限制值与步骤1中得到的基本值取较小的值作为运算得到的充电电压值;步骤4:整车控制器将电池控制器发送的充电电压限制值与步骤3中得到的充电电压限值进行比较,取较小的值作为最终发电目标电压值;步骤5:整车控制器将步骤4中得到的最终发电目标电压值发送给里程增加器控制器13,里程增加器通过控制发动机12和发电机11最终实现发电电压的控制。

Description

一种电动车里程增加器发电电压控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车控制领域,实现了对电动车里程增加器发电的控制。
背景技术
能源危机和环境恶化已成为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。与传统内燃机车或混合动力车相比,电动车采用纯电力驱动,能达到减少排放,降低能耗的目的。
与传统车相比,纯电动车(EV)典型区别在有:
1.电动机是车辆的驱动动力源,可以实现车辆的前进和倒退;
2.电动机可以参与车辆制动,回收制动能量;
3.电动车的主要能量源于能量存储单元(一般是高压电池);
4.电动车的能量主要来自外接充电。
由于纯电动车的电池能量有限,因此纯电动车的续驶里程受到了较大的限制。为了解决纯电动车的续驶里程问题,目前比较流行的办法是在车上加装一里程增加器,当电池电量不足时,启动里程增加器为高压电池充电,这就是所谓的插入式电动车(PHEV)。
为了使概念更加清楚,本文提到的“电动车”泛指“纯电动车”和“插入式电动车”。本文中提到的里程增加器由发动机和发电机构成,因此文中所说的发电机组也指里程增加器。
里程增加器发电的控制是电动车控制系统的核心,其控制是否合理将直接影响到整车的动力性、经济性以及NVH(整车噪音振动)。本专利提出了一种里程增加器的控制方法,该方法在实现里程增加的同时,能对系统进行有效的保护,且具有结构简单、成本低的优点。
发明内容
本发明整车控制器根据高压电池的荷电状态及电池的温度,求得基本发电电压,根据电池的充电电流限制进行PI修正,得到电压请求值,再对该请求值进行充电电压限制,得到最终发电电压请求值。
具体技术方案如下:
一种电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,其包括如下步骤:步骤1:里程增加器发电基本电压设定,整车控制器根据高压电池的荷电状态SOC以及高压电池的温度,计算出发电电压的基本值;步骤2:整车控制器以高压电池充电电流限值作为目标值,以电池当前的实际电流为反馈值,输入PI控制逻辑,经PI运算的结果与步骤1中得到发电电压基本值求和,得到一充电电压限制值;步骤3:步骤2中得到的限制值与步骤1中得到的基本值取较小的值作为运算得到的充电电压值;步骤4:整车控制器将电池控制器发送的充电电压限制值与步骤3中得到的充电电压限值进行比较,取较小的值作为最终发电目标电压值;步骤5:整车控制器将步骤4中得到的最终发电目标电压值发送给里程增加器控制器13,里程增加器通过控制发动机12和发电机11最终实现发电电压的控制。
优选地,步骤1中,整车控制器通过查表的方式得到发电电压基本值。
优选地,电池控制器9需要反馈给整车控制器7的参数有高压电池荷电状态SOC、高压电池当前温度值、高压电池充电电压限制值、高压电池充电电流限制值以及电池实际电流。
优选地,步骤2中,PI控制逻辑为:PI控制逻辑即是比例积分控制逻辑,通过充电电流限制值与实际电流求差,得到电流差值,该差值与一比例系数相乘,得到比例反馈相,该差值与积分系数相乘并进行积分,得到积分反馈相。比例反馈相与积分反馈相求和,得到PI控制器的输出值。
优选地,高压电池8的电可以通过外接充电获得,电池控制器9检测高压电池8的状态并向整车控制器实时反映。
优选地,高压电池8的电能输出到逆变器14从而为驱动电机提供电能,高压电池8也可以接受来自逆变器14的再生制动时的发电能量,在车辆运行过程中高压电池8还可以接受来自里程增加器的逆变器10的电能。
优选地,整车控制器7接受到电池控制器9的反馈的高压电池8的荷电状态SOC,发现荷电状态SOC低于一定值时,整车控制器7将启动里程增加器,然后请求其发电。
优选地,所述里程增加器由里程增加器控制器13、发动机12、发电机11及整流或逆变器10构成。
优选地,ABS控制器18对车辆滑移率进行检测,当其处于激活状态时向整车控制器发送其状态,从而使整车控制器停止再生制动。
优选地,通过CAN通信将整车控制器7、电池控制器9、发电机控制器33、发动机控制器13、电机控制器15及ABS控制器18联接。
附图说明
图1是本发明所述的电动车系统结构示意图;
图2是本发明所述的电动车里程增加器控制器通信示意图;
图3是本发明所述的电动车里程增加器发电控制逻辑图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述,其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
本发明申请提出里程增加器控制方法,特别适用于插入式纯电动车,同时也适用于串联工作模式的混合动力车。
为了实现对里程增加器发电的控制,本申请所提出的系统结构为:设置一EV/PHEV开关,用以检测驾驶员对整车驾驶模式的请求,其中EV指纯电动模式,PHEV指混合动力模式;同时,本车设有加速踏板传感器、车速传感器、制动踏板检测器等,这些传感器与整车各个控制器一起完成里程增加器发电的控制。
本申请所涉及的里程增加器发电控制功能有:
(1)发电模式检测:整车控制器会检测驾驶员的EV/PHEV开关输入,当检测到EV时,则认为驾驶员请求纯电动模式;当检测到PHEV时,则认为驾驶员请求混合动力模式;
(2)里程增加器发电基本电压设定:整车控制器根据高压电池的荷电状态SOC以及高压电池的最低温度点,计算出发电电压的基本值;
(3)为了避免电池的充电电压过高,对电池造成损坏,因此整车控制器对(2)中所得到的发电基本电压进行充电电压限制,得到经过充电电压限制的电压请求值;
(4)在步骤(3)中的限制仅为电池包体的充电电压限制,为了让电池工作在更理想的情况,需要控制里程增加器实现对电池充电电流的限制;充电电流限制值是通过一电流闭环PI控制器实现的,整车控制器以(3)中得到的电压值为前馈补偿值,并根据当前电池的实际充电电流为反馈值计算出反馈值,并于前馈补偿值求和,得到最终电压限制值;
(5)整车控制器会将(4)得到的最终电压限制值,发送给里程增加器控制器,该控制器通过控制发动机和发电机,以实现整车控制器的发电目标电压。
通过上述(1)~(5)的步骤,既能实现电池荷电状态SOC的补偿,以维持理想的SOC值,又能实现对电池充电的保护。
图1为电动车系统结构图。整车控制器7检测驾驶员的加速踏板1及制动踏板2的需求,解释出驾驶员的驱动或制动请求,其中驾驶员是否施加制动踏板是通过踏板开关3检测的。驾驶员的档位请求是通过档位检测器6检测的。整车控制器7向电机驱动控制器15发送驱动或电动请求命令,最终动力实现由电机驱动控制器15控制逆变器14及驱动电机17实现。高压电池8的电能输出到逆变器14从而为驱动电机提供电能,高压电池8也可以接受来自逆变器14的再生制动时的发电能量,在车辆运行过程中高压电池8还可以接受来自里程增加器的逆变器10的电能。高压电池的电可以通过外接充电4获得,电池控制器9检测高压电池的状态并向整车控制器实时反映。整车控制器7接受到电池控制器9的反馈的高压电池8的荷电状态SOC,发现荷电状态SOC低于一定值时,整车控制器7将启动里程增加器,然后请求其发电。里程增加器由里程增加器控制器13、发动机12、发电机11及整流或逆变器10,这四大元件构成。里程增加器控制器13包括了发动机控制功能及发电机控制功能,其中发动机控制功能实现发动机的调速控制,发电机控制功能实现对里程增加器发电机的控制。同时,本车的EV/PHEV 5开关用以检测驾驶的纯电动模式或混合动力模式请求,本车通过电机位置传感器16可以得出电机的当前转速,速度传感器19可以检测到车辆速度。ABS控制器18负责对车辆滑移率进行检测保证车辆的最佳制动性能以及制动安全,当其处于激活状态时会向整车控制器发送其状态,从而使整车控制器停止再生制动。整车控制器7、电池控制器9、发电机控制器33、发动机控制器13、电机控制器15及ABS控制器18通过CAN通信联接。
图2为里程增加器发电控制中所涉及的控制器之间的通信示意图。图中可以看到电池控制器9需要反馈给整车控制器7的参数有高压电池荷电状态SOC、高压电池当前温度值、高压电池充电电压限制值、高压电池充电电流限制值以及电池实际电流;整车控制器7发送给里程增加器控制器13为发电电压目标值;
里程增加器发电控制逻辑如图3所示,整车控制器7接受到来自电池控制器9的电池荷电状态SOC及电池温度,在20中通过查表的方式得到发电电压基本值;整车控制器7在21以电池控制器9发送的充电电流限值作为目标值,以电池当前的实际电流为反馈值,输入PI控制逻辑,经PI运算的结果与20中得到发电电压基本值求和,得到一充电电压限制值,该限制值与20中得到的值取较小的值作为运算得到的充电电压值;在24中,整车制器7将电池控制器发送的充电电压限制值与22中得到的充电电压限值进行比较,取较小的值作为最终发电目标电压值。整车控制器将该值发送给里程增加器控制器13,而里程增加器通过控制发动机12和发电机11最终实现发电电压的控制。上述PI控制逻辑为:PI控制逻辑即是比例积分控制逻辑。通过充电电流限制值与实际电流求差,得到电流差值,该差值与一比例系数相乘,得到比例反馈相,该差值与积分系数相乘并进行积分,得到积分反馈相。比例反馈相与积分反馈相求和,得到PI控制器的输出值,即PI控制器调节电压。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,其包括如下步骤:
步骤1:里程增加器发电基本电压设定,整车控制器根据高压电池的荷电状态SOC以及高压电池的温度,计算出发电电压的基本值;
步骤2:整车控制器以高压电池充电电流限值作为目标值,以电池当前的实际电流为反馈值,输入PI控制逻辑,经PI运算的结果与步骤1中得到发电电压基本值求和,得到一充电电压限制值;
步骤3:步骤2中得到的限制值与步骤1中得到的基本值取较小的值作为运算得到的充电电压值;
步骤4:整车控制器将电池控制器发送的充电电压限制值与步骤3中得到的充电电压限值进行比较,取较小的值作为最终发电目标电压值;
步骤5:整车控制器将步骤4中得到的最终发电目标电压值发送给里程增加器控制器13,里程增加器通过控制发动机12和发电机11最终实现发电电压的控制。
2.如权利要求1所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,步骤1中,整车控制器通过查表的方式得到发电电压基本值。
3.如权利要求1所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,电池控制器9需要反馈给整车控制器7的参数有高压电池荷电状态SOC、高压电池当前温度值、高压电池充电电压限制值、高压电池充电电流限制值以及电池实际电流。
4.如权利要求1所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,步骤2中,PI控制逻辑为:PI控制逻辑即是比例积分控制逻辑,通过充电电流限制值与实际电流求差,得到电流差值,该差值与一比例系数相乘,得到比例反馈相,该差值与积分系数相乘并进行积分,得到积分反馈相。比例反馈相与积分反馈相求和,得到PI控制器的输出值。
5.如权利要求1所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,高压电池8的电可以通过外接充电获得,电池控制器9检测高压电池8的状态并向整车控制器实时反映。
6.如权利要求5所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,高压电池8的电能输出到逆变器14从而为驱动电机提供电能,高压电池8也可以接受来自逆变器14的再生制动时的发电能量,在车辆运行过程中高压电池8还可以接受来自里程增加器的逆变器10的电能。
7.如权利要求6所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,整车控制器7接受到电池控制器9的反馈的高压电池8的荷电状态SOC,发现荷电状态SOC低于一定值时,整车控制器7将启动里程增加器,然后请求其发电。
8.如权利要求1所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,所述里程增加器由里程增加器控制器13、发动机12、发电机11及整流或逆变器10构成。
9.如权利要求6所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,ABS控制器18对车辆滑移率进行检测,当其处于激活状态时向整车控制器发送其状态,从而使整车控制器停止再生制动。
10.如权利要求9所述的电动车里程增加器发电电压控制方法,其特征在于,通过CAN通信将整车控制器7、电池控制器9、发电机控制器33、发动机控制器13、电机控制器15及ABS控制器18联接。
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