CN102975625A - 一种电动车增程器调速的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车增程器调速的实现方法，其增程器包括发动机和发电机以及相对应的发动机控制器和发电机控制器，发电机和驱动电机以及动力电池共直流母线，发动机控制器和发电机控制器均与整车控制器相连接，在增程器接收到整车控制器发出的功率请求时，整车控制器发送相应的请求扭矩至发动机控制器上，通过发动机控制器控制发动机输出请求扭矩，根据整车控制器发送至发动机控制器上的请求扭矩作为前馈，发电机控制器控制调节发电机的扭矩，使增程器工作于目标转速，实现增程器的调速控制，满足整车发电需求，协调控制发动机和发电机的扭矩来实现目标转速的响应，发电机的扭矩和电流以及输出功率波动小。

Description

一种电动车增程器调速的实现方法
技术领域
本发明涉及电动车控制技术领域，尤其是涉及一种电动车增程器调速的实现方法。
背景技术
随着社会进步，人们环保意识增强，“低碳、环保、绿色”的出行方式逐渐引起高度关注。高效、环保、节能的电动车的研究已经引起了世界各汽车厂商的高度关注。
传统的纯电动车由于动力电池能量密度的缺陷，续驶里程不足成为传统纯电动车市场推广的障碍。增程式电动车在传统电动车基础上增加了由发动机和发电机组成的增程器，有效的弥补了传统电动车续驶里程不足的缺陷。增程式电动车是传统内燃机车、纯电动车结合的产物，除具有传统电动车的特点外，还具有以下的特点：高燃油利用率，增程器除短暂工作在怠速区内，大部分时间工作在经济区，提高了燃油利用率；增加续驶里程，若动力电池电量偏低，驾驶请求较大时，增程器自动启动，满足整车负载和驾驶请求的需求；良好的人机交互，驾驶员通过模式开关可以强制请求增程器启动，满足不同的驾驶需求，如在城市郊区强制启动增程器为动力电池充电，为拥堵、吵杂城区的行驶提供足够的电能。
增程器调速控制是整车控制中比较重要的部分，其控制是否合理影响到整车的经济性、动力性和NVH。现有的增程式电动车调速，基本采用发电机控制速度，实现增程器的速度快速调节，满足整车发电需求。但这种调速方法中的发电机的扭矩和电流以及输出功率波动大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电动车增程器调速的实现方法，其通过协调控制发动机和发电机的扭矩来实现目标转速的响应，发电机的扭矩和电流以及输出功率波动小。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种电动车增程器调速的实现方法，所述的增程器包括发动机和发电机以及相对应的发动机控制器和发电机控制器，发电机和驱动电机以及动力电池共直流母线，发动机控制器和发电机控制器均与整车控制器相连接，在增程器接收到整车控制器发出的功率请求时，整车控制器发送相应的请求扭矩至发动机控制器上，通过发动机控制器控制发动机输出请求扭矩，根据整车控制器发送至发动机控制器的请求扭矩作为前馈，发电机控制器控制调节发电机的扭矩，使增程器工作于目标转速，实现增程器的调速控制。
在增程器接收整车控制器发送的启动指令后，整车控制器控制发电机启动发动机。
发动机启动，当发动机转速超过设定转速，整车控制器控制发电机为零扭矩，发电机退出发动机启动过程。
发电机退出发动机启动过程后，发动机进入怠速状态。
所述的设定转速由发动机的水温确定。
当发电机的转速和目标转速差值大于零时，增加作为负载的发电机扭矩，使发电机的转速降低至目标转速。
当发电机的转速和目标转速差值小于零时，减小作为负载的发电机扭矩，使发电机的转速上升至目标转速。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：利用整车控制器控制请求的发动机的扭矩作为调节控制的前馈，控制调节发电机的扭矩，实现增程器目标转速，满足整车发电需求，协调控制发动机和发电机的扭矩来实现目标转速的响应，发电机的扭矩和电流以及输出功率波动小。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明增程式电动车原理框图。
图2为本发明发动机启动过程示意图。
图3为本发明设定转速与发动机水温关系示意图。
图4为本发明发电机工作于扭矩模式示意图。
图5为发电机工作于速度模式示意图。
图中：1.增程器、2.发动机、3.发电机、4.发动机控制器、5.发电机控制器、6.动力电池、7.电池管理单元、8.DCDC模块、9.低压电池组、10.驱动电机、11.电机控制器、12.整车控制器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，一种电动车增程器调速的实现方法，其增程器1包括发动机2和发电机3以及与发动机相对应的发动机控制器4、与发电机相对应的发电机控制器5，发电机3和电动车的驱动电机10以及动力电池6共直流母线，并且直流母线还通过DCDC模块8与低压电池组9连接；发动机控制器4和发电机控制器5均与整车控制器12相连接，其中，发动机控制器4和整车控制器12通过转速接口相连接，发电机控制器5和整车控制器12通过扭矩接口相连接；动力电池6与电池管理单元7连接，电动车的驱动电机10连接有电机控制器11，其中，电池管理单元7和电机控制器11均与整车控制器12相连接，通过整车控制器集成控制。该实现方法为：在增程器接收到整车控制器发出的功率请求时，整车控制器发送相应的请求扭矩至发动机控制器，通过发动机控制器控制发动机输出请求扭矩，根据整车控制器发送至发动机控制器上的请求扭矩作为前馈，发电机控制器中的PI调节器调节控制发电机的扭矩，实现发电机的转速调控至目标转速，使增程器工作于目标转速，实现增程器的调速控制。
如图2所示，在增程器接收整车控制器发送的启动指令后，整车控制器控制发电机为速度模式启动发电机，整车控制器控制发电机启动发动机，即拖动发动机至设定速度，其中设定速度由发动机水温确定，设定转速与发动机水温关系曲线如图3所示。发动机启动，当发动机转速超过设定转速，整车控制器控制发电机为零扭矩模式，发电机退出发动机启动过程。优选的，还设定有退出转速，退出转速大于设定转速，只有当发动机转速超过退出转速，发电机才退出发动机启动过程，设有一定范围的缓冲转速。这种启动省掉传统发动机的启动机，节省了整车的布置空间。
发电机退出发动机启动过程后，发动机进入怠速状态，等待整车控制器的功率请求，工作于低油耗率转速点，降低增程器的油耗，减少排放，提高燃油利用率。
该实现方法具体为，当增程器接收到整车控制器的功率请求时，整车控制器与发动机控制器进行扭矩通信，发动机控制器依据整车控制器的请求扭矩，分别计算出节气门的开度、喷油量、喷油脉宽参数，发动机输出整车控制器请求的扭矩，整车控制器可以请求速度模式和扭矩模式中的一种与发电机控制器进行通信，将增程器的转速达到整车控制器请求增程器的高燃油消耗率的目标转速。
整车控制器与发动机控制器进行扭矩通信，同时，整车控制器请求发电机控制器进行扭矩模式通信。
整车控制器同时控制发电机控制器和发动机控制器的扭矩，需对二者控制扭矩进行协调，以达到目标转速。依据整车控制器发送至发动机控制器上的请求扭矩作为前馈，发电机控制器中的PI调节器调节控制发电机的扭矩，控制发电机的扭矩使增程器达到目标转速。以发电机的转速和目标转速的差值作为PI调节的控制量，调节参数随着控制量变化，主要是减小接近目标转速时的超调量。当发电机的转速和目标转速差值大于零时，增加作为负载的发电机扭矩，使发电机的转速降低至目标转速。当发电机的转速和目标转速差值小于零时，减小作为负载的发电机扭矩，使发电机的转速上升至目标转速。由于增程器的工作转速由整车控制器控制发电机的扭矩实现，控制发电机的扭矩增幅大于发动机的扭矩增幅，这样可以实现目标转速的快速跟踪。发动机的请求扭矩和发电机的负载扭矩由整车控制器协调控制，所以发电机扭矩变化范围不大，输出功率和电池充电电流波动小，如图4所示。
如采用传统的整车控制器请求发电机控制器进行速度模式通信，发电机控制器控制增程器工作于设定的目标转速，发电机控制器对发电机速度控制虽然具有快速、稳定的特点，在调节过程中，发电机控制器对发电机实现电流和扭矩的闭环控制，为了达到稳定工作于目标转速，运行在目标转速，发电机控制器快速、较大范围的调节扭矩，所以发电机的输出功率和电池充电电流波动大，如图5所示。
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非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车增程器调速的实现方法，所述的增程器包括发动机和发电机以及相对应的发动机控制器和发电机控制器，发电机和电动车的驱动电机以及动力电池共直流母线，发动机控制器和发电机控制器均与整车控制器相连接，其特征在于：在增程器接收到整车控制器发出的功率请求时，整车控制器发送相应的请求扭矩至发动机控制器上，通过发动机控制器控制发动机输出请求扭矩，根据整车控制器发送至发动机控制器上的请求扭矩作为前馈，发电机控制器控制调节发电机的扭矩，使增程器工作于目标转速，实现增程器的调速控制。
2.如权利要求1所述的电动车增程器调速的实现方法，其特征在于：在增程器接收整车控制器发送的启动指令后，整车控制器控制发电机启动发动机。
3.如权利要求2所述的电动车增程器调速的实现方法，其特征在于：发动机启动，当发动机转速超过设定转速，整车控制器控制发电机为零扭矩，发电机退出发动机启动过程。
4.如权利要求3所述的电动车增程器调速的实现方法，其特征在于：发电机退出发动机启动过程后，发动机进入怠速状态。
5.如权利要求3所述的电动车增程器调速的实现方法，其特征在于：所述的设定转速由发动机的水温确定。
6.如权利要求1所述的电动车增程器调速的实现方法，其特征在于：当发电机的转速和目标转速差值大于零时，增加作为负载的发电机扭矩，使发电机的转速降低至目标转速。
7.如权利要求1所述的电动车增程器调速的实现方法，其特征在于：当发电机的转速和目标转速差值小于零时，减小作为负载的发电机扭矩，使发电机的转速上升至目标转速。
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