CN102009650B - 一种电动车里程增加器发电电压控制方法 - Google Patents
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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，里程增加器通过控制发动机和发电机最终实现发电电压的控制。
Description
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 (11)
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，得到比例反馈项，该差值与积分系数相 乘并进行积分，得到积分反馈项，比例反馈项与积分反馈项求和，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）接受来自逆变器（14）的再生制动时的发电能量。
7.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，在车辆运行过程中高压电池（8）接受来自里程增加器的逆变器（10）的电能。
8.如权利要求6或7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。
9.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）及整流或里程增加器的逆变器（10）构成。
10.如权利要求6或7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。
11.如权利要求10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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