CN102529972B - 一种混合动力汽车扭矩协调控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合动力汽车扭矩协调控制方法及系统，包括：接收增扭增加目标值和增扭有效标志；获取汽车发动机、电机、动力电池的故障等级以及动力电池的温度；将所述汽车发动机、电机、动力电池的故障等级分别与预设故障等级进行比较，并且将所述动力电池的温度与预设温度值进行比较；根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式进行增扭。与现有技术相比，在对车辆滑行过程中需要进行增扭时，可以协调控制发动机和电机的扭矩，可以将改善目前控制方法的不足，从而满足车辆稳定控制系统增扭需求，并且该本申请实施例提供的该方法可以使驾驶舒适性、安全性和经济性得到提高，并且减少排放。

Description

一种混合动力汽车扭矩协调控制方法及系统

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是涉及一种混合动力汽车扭矩协调控制方法及系统。

背景技术

当车辆在附着系数很小的道路(如结冰或有水膜的路面)行驶时，如果驾驶员不踩油门和制动，车辆将处于滑行状态，此时如果发动机将断油，就会对车辆产生制动力，也称发动机制动。另外，当在下坡等需要较大制动力的情况下，使用发动机制动可以减轻车轮制动器的负担，对车辆安全起到积极作用。

但是在结冰或有水膜的低附着路面上滑行，在某些时候即使只有发动机制动力，也会出现因制动力过大导致车轮抱死出现滑移，这是非常危险的。目前现有的车辆稳定控制系统都会对上述情况进行检测，并向动力控制系统发出增加扭矩(也称增扭)需求，以便减少制动力。对于常规车，通常由发动机控制器将对这一增扭需求进行响应并控制发动机达到需要的扭矩输出。而对于混合动力车辆，由于其目前的控制方法和传统车基本相同，均是由混合动力整车控制器接收增扭需求，再将此扭矩需求发给发动机控制器进行控制实施。

但通过对现有技术的研究，发明人发现：虽然混合动力汽车采用与传统车相同的扭矩控制方法基本能满足增扭的控制需求，但在使用过程中存在很多不足：一：由于发动机本身特性，扭矩响应速度慢，在满足增扭需求的过程中，仍可能出现滑移的现象；二、由于要快速响应增扭需求，燃油机燃烧质量会下降，随之带来的是油耗和排放的增加。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种混合动力汽车扭矩协调控制方法及系统，该方法在汽车滑行过程中可以协调控制发动机和电机的扭矩，从而可以满足车辆控制系统增扭需求。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种混合动力汽车扭矩协调控制方法，其特征在于，包括：

接收增扭增加目标值和增扭有效标志；

获取汽车发动机、电机、动力电池的故障等级以及动力电池的温度；

将所述汽车发动机、电机、动力电池的故障等级分别与预设故障等级进行比较，并且将所述动力电池的温度与预设温度值进行比较；

根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭。

优选地，通过汽车通信总线接收车辆稳定控制系统发送的增扭增加目标值和增扭有效标志。

优选地，所述预设故障等级包括三级，其中：第一级为无故障，第二级为轻微故障，第三级为严重故障。

优选地，所述增扭响应模式包括：发动机单独工作模式、电机单独工作模式以及发动机和电机联合工作模式。

优选地，根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭，具体为：

当所述电机和/或动力电池故障等级为第三级，和/或动力电池温度超出预设温度值，并且此时所述发动机故障等级为第一级或第二级，选择发动机单独工作模式；

将所述扭矩增加目标值和增扭有效标志发给ECU，使所述ECU控制发动机恢复供油进行增扭，并向IPU发出零扭矩指令。

优选地，根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭，具体为：

当所述发动机故障等级为第三级，并且所述电机和/或动力电池的故障等级为第一级或第二级且所述动力电池温度未超出预设温度值时，选择电机单独工作模式；

将所述扭矩增加目标值和增扭有效标志发给IPU，使所述IPU控制电机进行增扭，并向ECU发送正常滑行过程中的扭矩指令。

优选地，根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭，具体为：

当所述发动机、电机故障和动力电池故障等级为第一级或第二级，并且动力电池温度未超出预设温度值时，选择发动机和电机联合工作模式；

将所述扭矩增加目标值和增扭有效标志发给IPU，使所述IPU控制电机进行增扭；

并且在预设时间段之后，判断所述增扭是否满足增扭需求；

如果否，将所述扭矩增加目标值和增扭有效标志发给ECU，使所述ECU控制发动机恢复供油进行增扭，并向所述IPU发出零扭矩指令。

优选地，所述增扭响应模式还包括：不响应增扭模式，并且该方法进一步包括：

当所述判断结果为：发动机故障等级为第三级，并且所述电机和/或动力电池的故障等级为第三级或者所述动力电池温度超出预设温度值时，将不进行增扭，并向发出增扭增加目标值和增扭有效标志的装置进行反馈。

一种混合动力汽车扭矩协调控制系统，包括：控制指令接收单元、参数获取单元、故障等级比较单元、温度比较单元、模式选择单元和控制单元，其中：

所述控制指令接收单元与通信总线相连接，用于接收增扭增加目标值和增扭有效标志；

所述参数获取单元分别与汽车发动机、电机、动力电池相连接，用于获取汽车发动机、电机、动力电池故障等级以及动力电池的温度；

所述故障等级比较单元与所述参数获取单元相连接，用于将所述汽车发动机、电机、动力电池故障等级分别与预设故障等级进行比较；

所述温度比较单元与所述参数获取单元相连接，用于将所述动力电池的温度与预设温度值进行比较；

所述模式选择单元分别与所述故障等级比较单元、温度比较单元相连接，用于根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式；

所述控制单元与所述模式选择单元相连接，用于根据所述模式选择单元选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭。

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该混合动力汽车扭矩协调控制方法在使用时，首先接收车辆稳定控制系统下发的增扭增加目标值和增扭有效标志，然后通过采集动力电池、电机和发动机的运行参数，进而可以判断选择哪一个增扭模式，当选择发动机单独工作，仅仅控制发动机进行增扭；当选择电机单独工作，控制电机进行增扭，并保持发动机的原有状态；当选择发动机和电机联合工作模式时，首先利用电机进行增扭，并且在一段时间后，如果仍然存在增扭需求，再控制发动机进行增扭。

与现有技术相比，在对车辆滑行过程中需要进行增扭时，可以协调控制发动机和电机的扭矩，可以将改善目前控制方法的不足，从而满足车辆稳定控制系统增扭需求，并且该本申请实施例提供的该方法可以使驾驶舒适性、安全性和经济性得到提高，并且减少排放。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的混合动力汽车扭矩协调控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种混合动力汽车扭矩协调控制系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种混合动力汽车扭矩协调控制系统在使用时的连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的混合动力汽车扭矩协调控制方法的流程示意图。

如图1所示，该方法包括以下步骤：

S100：接收增扭增加目标值和增扭有效标志。

在接收增扭控制指令时，通常通过汽车通信总线接收车辆稳定控制系统发送的增扭增加目标值和增扭有效标志。

S200：获取汽车发动机、电机、动力电池的故障等级以及动力电池的温度。

在获取时，通过设置在汽车发动机、电机、动力电池上的传感器，采集有关汽车发动机、电机、动力电池的运行参数，并根据这些运行参数确定汽车发动机、电机、动力电池的故障等级，这里故障等级可以分别三级，其中：第一级为无故障，表示一切运行正常，第二级为轻微故障，表示尚可进行增扭控制，第三级为严重故障，表示无法进行增扭控制，即无法输出动力。

此外，本领域技术人员应该知道，上述在设定汽车发动机、电机、动力电池的故障等级时，将故障等级设定为三级，这只是本申请的一个实施例，在其它实施例中，为了更好地对汽车动力系统进行控制，对故障等级还可以详细划分，这均属于本申请的保护范围。

S300：将汽车发动机、电机、动力电池的故障等级分别与预设故障等级进行比较，并且将动力电池的温度与预设温度值进行比较。

这里预设故障等级选择与上一步骤中汽车发动机、电机、动力电池的三个故障等级相对应。

另外，由于通常电池在-40～50摄氏度均可工作，所以在本申请中，预设温度值可以选择为-40～50摄氏度。

S400：根据比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制混合动力汽车的动力系统按照增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭。

在本申请实施例中，根据实际情况，增扭响应模式可以设定为三种，分别为：发动机单独工作模式、电机单独工作模式以及发动机和电机联合工作模式。如图2所示，该步骤具体可以包括：

S401：利用发动机进行增扭。

当比较结果表示发动机可以正常工作，而电机和/或动力电池无法正常工作时，选择发动机单独工作模式，并且将扭矩增加目标值和增扭有效标志发给ECU(ElectronicControlUnit，发动机控制器，又称车载电脑)，使ECU控制发动机恢复供油进行增扭，并向IPU(IntegatedStarter/Generator，电机控制器)发出零扭矩指令。

S402：利用电机进行增扭。

当比较结果表示发动机无法正常工作，而电机和动力电池可以正常工作时，选择电机单独工作模式，并且将扭矩增加目标值和增扭有效标志发给IPU，使所述IPU控制电机进行增扭，并向ECU发送正常滑行过程中的扭矩指令。

S403：利用发动机和电机共同增扭。

当比较结果表示发动机、电机和动力电池均可以正常工作时，选择发动机和电机联合工作模式，并且在具体实施时，首先将扭矩增加目标值和增扭有效标志发给IPU，使IPU控制电机进行增扭；然后在预设时间段之后，判断增扭是否满足增扭需求；如果否，将扭矩增加目标值和增扭有效标志发给ECU，使ECU控制发动机恢复供油进行增扭，并向IPU发出零扭矩指令。

此外，在本申请其它实施例中，增扭响应模式还包括：不响应增扭模式。此时，如图1所示，步骤S400还可以包括：

S403：将不进行增扭，并向发出增扭增加目标值和增扭有效标志的装置进行反馈。

当所述判断结果为：发动机故障等级为第三级，并且所述电机和/或动力电池的故障等级为第三级或者所述动力电池温度超出预设温度值时，将不进行增扭，并向发出增扭增加目标值和增扭有效标志的装置进行反馈。

下面以几个不同的具体实施例对本申请提供的该混合动力汽车扭矩协调控制方法进行详细说明。

在实际应用中，扭矩增加目标值为Tq_ESP_Increase，增扭有效标志为Flag_Tq_Increase_Valide，并且在对故障等级进行定义时：1表示第一级故障等级，2表示第二级故障等级，3表示第三级故障等级。

实施例一：

电机故障等级为3级，电池故障等级为1级，发动机故障等级为1级，电池温度为20摄氏度。根据上述方法中关于各增扭响应模式条件的定义，应使用发动机单独工作的增扭响应模式，进而将从总线上收到的扭矩增加目标值Tq_ESP_Increase和增扭有效标志Flag_Tq_Increase_Valide发给ECU，ECU控制发动机实现增扭，同时向IPU发出零扭矩指令，在此过程中电机不产生扭矩。

实施例二：

电机故障等级为1级，电池故障等级为1级，发动机故障等级为3级，电池温度为20摄氏度。根据上述方法中关于各增扭响应模式条件的定义，应使用电机单独工作的增扭响应模式，进而将从总线上收到的扭矩增加目标值Tq_ESP_Increase和增扭有效标志Flag_Tq_Increase_Valide发给IPU，IPU控制电机实现增扭，同时向ECU发出正常滑行过程中的扭矩指令，在此过程中ECU仍然保持之前的控制方式。

实施例三：

电机故障等级为1级，电池故障等级为1级，发动机故障等级为1级，电池温度为20摄氏度。根据上述方法中关于各增扭响应模式条件的定义，应使用联合工作增扭响应模式，首先从总线上收到的扭矩增加目标值Tq_ESP_Increase和增扭有效标志Flag_Tq_Increase_Valide发给IPU，IPU控制电机实现增扭，超过预定的时间t后，如果仍然存在增扭需求，再将从总线上收到的扭矩增加目标值Tq_ESP_Increase和增扭有效标志Flag_Tq_Increase_Valide发给向ECU，同时向IPU发出零扭矩指令，电机不再产生扭矩。

实施例四：

电机故障等级为3级，电池故障等级为3级，发动机故障等级为3级，电池温度为20摄氏度。根据上述方法中关于各增扭响应模式条件的定义，此时将不进行增扭响应，并且将向车辆稳定控制系统发出不响应增扭请求标志Flag_HCU_Tq_Increase_Invalide。

另外，在上述方法实施例的基础上，本申请还提供了一种混合动力汽车扭矩协调控制系统。

图2为本申请实施例提供的一种混合动力汽车扭矩协调控制系统的结构示意图。

如图2所示，该系统包括：控制指令接收单元1、参数获取单元2、故障等级比较单元3、温度比较单元4、模式选择单元5和控制单元6。

如图2所示，控制指令接收单元1通过通信总线与车辆稳定控制系统相连接(图中未示出)，用于接收车辆稳定控制系统下发的增扭增加目标值和增扭有效标志。

参数获取单元2分别与发动机、电机、动力电池相连接(图中未示出)，用于获取汽车发动机、电机、动力电池故障等级以及动力电池的温度。

故障等级比较单元3与参数获取单元2相连接，用于将汽车发动机、电机、动力电池故障等级分别与预设故障等级进行比较。

温度比较单元4也与参数获取单元2相连接，用于将动力电池的温度与预设温度值进行比较。

模式选择单元5分别与故障等级比较单元3、温度比较单元4相连接，用于根据故障等级比较单元3和温度比较单元4的比较结果选择不同的增扭响应模式。在本申请实施例中，增扭响应模式可以设定为三种，分别为：发动机单独工作模式、电机单独工作模式以及发动机和电机联合工作模式。

控制单元6一端与模式选择单元5相连接，另一端通过通信总线与车辆稳定控制系统100相连接，用于根据模式选择单元5选择的增扭响应模式生成增扭信号，并将增扭信号发送ECU和IPU，以实现控制混合动力汽车的动力系统按照增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭。

此外，模式选择单元5的增扭响应模式还可以包括：不响应增扭模式，这样当模式选择单元5根据故障等级比较单元3和温度比较单元4的比较结果选择的是不响应增扭模式时，控制单元6生成不响应增扭信号，并且通过通信总线将生成的不响应增扭信号反馈给车辆稳定控制系统。

本申请实施例提供的该混合动力汽车扭矩协调控制系统在实际使用时可以HCU(HybridControlUnit，整车控制器)。如图3所示，为本申请实施例提供的一种混合动力汽车扭矩协调控制系统在使用时的连接示意图。

图中10为ESP(ElectricalStabilityProgram，车辆稳定控制系统)，20为整车控制器HCU，30为动力电池，40为电机控制器IPU，50为变速器、60为离合、70为电机，80为发动机，90为发动机控制器ECU。

在使用时，整车控制器HCU20接收车辆稳定控制系统10下发的增扭增加目标值和增扭有效标志，然后整车控制器HCU20通过采集动力电池30、电机70和发动机30的运行参数，进而可以判断选择哪一个增扭模式，当选择发动机单独工作，仅仅控制发动机进行增扭；当选择电机单独工作，控制电机进行增扭，并保持发动机的原有状态；当选择发动机和电机联合工作模式时，首先利用电机进行增扭，并且在一段时间后，如果仍然存在增扭需求，再控制发动机进行增扭。

与现有技术相比，在对车辆滑行过程中需要进行增扭时，可以协调控制发动机和电机的扭矩，可以将改善目前控制方法的不足，从而满足车辆稳定控制系统增扭需求，并且该本申请实施例提供的该方法可以使驾驶舒适性、安全性和经济性得到提高，并且减少排放。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种混合动力汽车扭矩协调控制方法，其特征在于，包括：

通过汽车通信总线接收车辆稳定控制系统发送的增扭增加目标值和增扭有效标志；

获取汽车发动机、电机、动力电池的故障等级以及动力电池的温度；

将所述汽车发动机、电机、动力电池的故障等级分别与预设故障等级进行比较，并且将所述动力电池的温度与预设温度值进行比较；

根据与预设故障等级和预设温度值进行比较的比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭；

所述预设故障等级包括三级，其中：第一级为无故障，第二级为轻微故障，第三级为严重故障，所述增扭响应模式包括：发动机单独工作模式、电机单独工作模式、发动机和电机联合工作模式以及不响应增扭模式；

根据所述比较结果选择不同的增扭响应模式，并根据所选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭，具体为：

当所述比较结果为：发动机故障等级为第三级，并且所述电机和/或动力电池的故障等级为第三级或者所述动力电池温度超出预设温度值时，将不进行增扭，并向发出增扭增加目标值和增扭有效标志的装置进行反馈；

当所述发动机故障等级、电机故障等级和动力电池故障等级为第一级或第二级，并且动力电池温度未超出预设温度值时，选择发动机和电机联合工作模式；将所述增扭增加目标值和增扭有效标志发给电机控制器IPU，使所述电机控制器IPU控制电机进行增扭；并且在预设时间段之后，判断所述增扭是否满足增扭需求；如果否，将所述增扭增加目标值和增扭有效标志发给发动机控制器ECU，使所述发动机控制器ECU控制发动机恢复供油进行增扭，并向所述电机控制器IPU发出零扭矩指令；

当所述发动机故障等级为第三级，并且所述电机和/或动力电池的故障等级为第一级或第二级且所述动力电池温度未超出预设温度值时，选择电机单独工作模式；将所述增扭增加目标值和增扭有效标志发给电机控制器IPU，使所述电机控制器IPU控制电机进行增扭，并向发动机控制器ECU发送正常滑行过程中的扭矩指令。

2.一种混合动力汽车扭矩协调控制系统，其特征在于，包括：控制指令接收单元、参数获取单元、故障等级比较单元、温度比较单元、模式选择单元和控制单元，其中：

所述控制指令接收单元与通信总线相连接，用于接收增扭增加目标值和增扭有效标志；

所述参数获取单元分别与汽车发动机、电机、动力电池相连接，用于获取汽车发动机、电机、动力电池故障等级以及动力电池的温度；

所述故障等级比较单元与所述参数获取单元相连接，用于将所述汽车发动机、电机、动力电池故障等级分别与预设故障等级进行比较；

所述温度比较单元与所述参数获取单元相连接，用于将所述动力电池的温度与预设温度值进行比较；

所述模式选择单元分别与所述故障等级比较单元、温度比较单元相连接，用于根据与预设故障等级和预设温度值的进行比较的比较结果选择不同的增扭响应模式；

所述控制单元与所述模式选择单元相连接，用于根据所述模式选择单元选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭；

根据所述模式选择单元选择的增扭响应模式控制所述混合动力汽车的动力系统按照所述增扭增加目标值和增扭有效标志进行增扭，具体为：

当所述发动机故障等级、电机故障等级和动力电池故障等级为第一级或第二级，并且动力电池温度未超出预设温度值时，选择发动机和电机联合工作模式；将所述增扭增加目标值和增扭有效标志发给电机控制器IPU，使所述电机控制器IPU控制电机进行增扭；并且在预设时间段之后，判断所述增扭是否满足增扭需求；如果否，将所述增扭增加目标值和增扭有效标志发给发动机控制器ECU，使所述发动机控制器ECU控制发动机恢复供油进行增扭，并向所述电机控制器IPU发出零扭矩指令；

当所述发动机故障等级为第三级，并且所述电机和/或动力电池的故障等级为第一级或第二级且所述动力电池温度未超出预设温度值时，选择电机单独工作模式；将所述增扭增加目标值和增扭有效标志发给电机控制器IPU，使所述电机控制器IPU控制电机进行增扭，并向发动机控制器ECU发送正常滑行过程中的扭矩指令。