CN103183026B - 一种混合动力车辆的能量回馈控制方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车辆的能量回馈控制方法，混合动力车辆包括：彼此耦联并通信的混合动力车辆控制器、发动机控制器、变速器控制器、电机控制器以及电池控制器。当混合动力车辆无故障时，混合动力车辆控制器接受来自其他控制器的信号判断是否满足能量回馈模式进入条件，接着判断是满足制动能量回馈控制条件还是满足滑行能量回馈控制条件，从而根据当前车速信号、档位信号以及环境温度信号确定制动状态或滑行状态下的电机回馈扭矩。当不满足能量回馈模式进入条件时，将电机发电需求扭矩设置为零，此时电机回馈扭矩也为零。该混合动力车辆的能量回馈控制方法的优点在于能更好地实现能量回馈控制，从而更好地提高整车的燃油经济性。

Description

一种混合动力车辆的能量回馈控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的能量回馈控制方法。具体而言，本发明涉及并联式混合动力车辆的能量回馈控制方法。

背景技术

车辆在给人们带来便利的同时也带来了“能源消耗，环境污染”两大问题。为此各大车辆厂商分别推出了节能和环保的内燃机联合电机的混合动力车辆。混合动力车辆包括两种类型：串联式和并联式。串联式混合动力车辆的动力系统包括发动机、发电机和电动机，这种串联式混合动力车辆不管运行在何种工况下，最终都要由电动机来驱动车轮。并联式混合动力车辆的动力系统包括发动机和电机，发动机和电机可以单独或者以机械能叠加的方式驱动车辆，电机既可以用作电动机又可以用作发电机使用。对于BSG（BeltDrivenStarterGenerator，带驱动起动发电机）并联式混合动力车辆而言，由于采用BSG技术，BSG技术具有怠速停机和起动功能，从而实现车辆在红灯前和堵车时发动机暂停工作，消除怠速运行状态下的燃油消耗和尾气排放。此外，由于采用并联方式，从而能发挥电机驱动的优势来弥补发动机驱动的弱点，使得发动机保持在最佳工况工作，能实现例如电助力驱动以及能量回馈等功能。因此，BSG并联式混合动力车辆既提高了车辆的驾驶性能和燃油经济性，同时还降低了排放。

如上所述，混合动力车辆可由发动机和/或BSG进行驱动，与BSG耦联的高压电池能起到存储能量和动力辅助的作用。能量回馈模式是指车辆滑行或驾驶员踩下制动踏板使得车辆减速时，如果液力变矩器的锁止离合器锁止，车轮轴倒拖BSG发电从而将一部分惯性能量或者制动能量以电能的方式存储到高压电池上。在该模式下，车辆需求扭矩仅由BSG电机提供。在其他需要BSG辅助助力的时候使用高压电池的存储能量以提高整车的燃油经济性。

现有技术的混合动力车辆的能量回馈控制方法存在以下三个问题：1）没有充分考虑车辆减速特性；2）没有充分考虑档位对减速的影响；3）没有充分考虑环境温度对减速的影响。

期待提供一种混合动力车辆的能量回馈控制方法，其综合考虑车速、变速器档位以及环境温度，以更好地实现能量回馈控制，从而更好地提高整车的燃油经济性。

发明内容

本发明提供了一种混合动力车辆的能量回馈控制方法，该方法解决了现有技术存在的缺陷，能更好地实现能量回馈控制，从而更好地提高整车的燃油经济性。本发明提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法通过以下技术方案得以实现：

本发明的一个技术方案提供了一种混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中混合动力车辆包括混合动力车辆控制器、发动机、发动机控制器、变速器、液力变矩器、与液力变矩器和变速器耦联并通信的变速器控制器、电机、电机控制器、与电机耦联的高压电池、与高压电池耦联并通信的电池控制器、制动防抱死控制器、车身控制器以及车辆局域网总线，发动机通过液力变矩器与变速器连接，变速器通过差速器将发动机和/或电机的动力传送到车轮，发动机通过连接装置与电机连接，用于实现发动机和电机之间的动力传递，当混合动力车辆无故障时，混合动力车辆控制器通过车辆局域网总线与发动机控制器、变速器控制器、电机控制器、电池控制器、制动防抱死控制器、车身控制器耦联并与它们进行通信，从而实现能量回馈控制方法，其中方法包括以下步骤：

步骤1：判断是否满足能量回馈模式进入条件；

步骤2：判断是否不满足制动能量回馈控制条件;

步骤3：根据当前车速信号和当前档位信号确定滑行状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号和当前速比确定滑行状态下的电机回馈扭矩；以及

步骤4：判断是否满足能量回馈模式退出条件。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中当步骤1判断为“否”时，执行步骤5：将电机发电需求扭矩设置为零。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中当步骤2判断为“否”时，执行步骤6：根据当前车速信号和当前档位信号确定制动状态下的电机需求扭矩，并依据当前环境温度信号和当前速比确定制动状态下的电机回馈扭矩。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中步骤1还包括以下步骤：

步骤1a：判断ABS使能信号是否为“假”；

步骤1b：判断ABS故障信号是否为“假”;

步骤1c：判断液力变矩器锁止信号是否为“真”；

步骤1d：判断回馈制动禁止信号是否为“假”；

步骤1f：判断发动机断油信号是否为“真”；以及

步骤1g:判断松开油门踏板信号是否为“真”，其中当步骤1a~步骤1g均判断为“是”时，继续执行步骤2。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中当步骤1a~步骤1g的其中一个步骤判断为“否”时，执行步骤5。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中步骤2是指判断制动踏板踩下值是否大于制动踏板踩下设定阈值。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中回馈制动禁止信号是指电机故障信号或者电池故障信号。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中步骤4是指判断换档请求信号是否为“真”或者判断松开油门踏板信号是否为“假”或者判断发动机断油信号是否为“假”，当步骤4判断为“是”时，则退出能量回馈模式，当步骤4判断为“否”时，则返回步骤1。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号通过查询滑行状态下由档位信号和车速信号确定的第一表格来获得滑行状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号通过查询滑行状态下由环境温度信号确定的第一表格来确定第一温度系数，然后由滑行状态下的电机发电需求扭矩与第一温度系数和当前速比三者的乘积来确定滑行状态下的电机回馈扭矩。

根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号通过查询制动状态下由档位信号和车速信号确定的第二表格来获得制动状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号通过查询制动状态下由环境温度信号确定的第二表格来确定第二温度系数，然后由制动状态下的电机发电需求扭矩与第二温度系数和当前速比三者的乘积来确定制动状态下的电机回馈扭矩。

本发明提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法综合考虑了车速、档位以及环境温度的信号，以更好地实现能量回馈控制，从而更好地提高整车的燃油经济性。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了BSG并联式混合动力车辆动力系统的结构示意图。

图2示出了如图1所示的混合动力车辆的能量回馈控制方法的流程图。以及

图3是图2所示的混合动力车辆的能量回馈控制方法的判断是否满足能量回馈控制条件的子流程图。

部件及标号列表

1	发动机
		2	电机
3	自动变速器
		3a	液力变矩器
4	高压电池
		4a	低压电池
5	发动机控制器
		6	电机控制器
7	自动变速器控制器
		8	电池控制器
9	混合动力车辆控制器
		10	车辆局域网总线
11	差速器
		12	车轮
12a	车轮轴
		13	逆变器
14	电负载

具体实施方式

图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

图1示出了一种皮带传动的并联式混合动力车辆的动力系统，该动力系统包括：发动机1、电机2、液力变矩器3a、自动变速器3、高压电池4、发动机控制器5、电机控制器6、自动变速器控制器7、电池控制器8、混合动力车辆控制器9、车辆局域网总线10、差速器11、车轮轴12a以及车轮12。混合动力车辆还包括制动防抱死控制器和车身控制器。对于本领域技术人员而言，制动防抱死控制器和车身控制器与混合动力车辆控制器9或者其他控制器以及其他部件的连接关系是已知的，因而在图中未示出这两种控制器。如图1所示的混合动力车辆的动力系统的发动机1和/或电机2的动力通过液力变矩器3a和自动变速器3传送到差速器11，再通过差速器11传送到车轮12，从而驱动车辆行进。发动机1与电机2通过皮带传动，电机2可以为发电机/电动机。电机2与高压电池4耦联，高压电池4通过逆变器13与低压电池4a耦联，用电负载14耦联在逆变器13与低压电池4a之间。混合动力车辆控制器9对发动机控制器5、电机控制器6、自动变速器控制器7、电池控制器8、制动防抱死控制器以及车身控制器进行协调控制作用，它们之间通过车辆局域网总线10进行通信。发动机控制器5对发动机1的状态进行监视和控制，电机控制器6对电机进行管理，自动变速器控制器7对液力变矩器3a和自动变速器3进行监视和控制，电池控制器8主要用于监视和管理高压电池4的电池充放电功能和剩余电荷量，制动防抱死控制器主要用于对防抱死制动系统中的车速传感器、电磁阀以及泵进行控制，车身控制器通常具有防盗等的控制功能。

在本发明中，高压电池是指动力蓄电池，用于向例如混合动力汽车的动力系统提供能量，例如为电机提供能量。低压电池为辅助蓄电池，用于向例如混合动力汽车的辅助系统供电，例如向电负载14供电。在本发明中，ABS是指防抱死制动系统。

图2示出了如图1所示的混合动力车辆的能量回馈控制方法的流程图。如图2所示，提供了一种混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中混合动力车辆包括混合动力车辆控制器、发动机、发动机控制器、变速器、液力变矩器、与液力变矩器和变速器耦联并通信的变速器控制器、电机、电机控制器、与电机耦联的高压电池、与高压电池耦联并通信的电池控制器、制动防抱死控制器、车身控制器以及车辆局域网总线，发动机通过液力变矩器与变速器连接，变速器通过差速器将发动机和/或电机的动力传送到车轮，发动机通过连接装置与电机连接，用于实现发动机和电机之间的动力传递，当混合动力车辆无故障时，混合动力车辆控制器通过车辆局域网总线与发动机控制器、变速器控制器、电机控制器、电池控制器、制动防抱死控制器、车身控制器耦联并与它们进行通信，从而实现所述能量回馈控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S10：混合动力车辆的能量回馈控制方法开始；

步骤S12：混合动力车辆控制器判断是否满足能量回馈模式进入条件；

步骤S14：混合动力车辆控制器判断是否不满足制动能量回馈控制条件;

步骤S16：混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号确定滑行状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号和当前速比确定滑行状态下的电机回馈扭矩；

步骤S18:判断是否满足能量回馈模式退出条件；以及

步骤S20：混合动力车辆的能量回馈控制方法结束。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S12还包括以下步骤：

步骤S120：判断ABS使能信号是否为“假”；

步骤S122：判断ABS故障信号是否为“假”;

步骤S124：判断液力变矩器锁止信号是否为“真”；

步骤S126：判断回馈制动禁止信号是否为“假”；

步骤S128：判断发动机断油信号是否为“真”；以及

步骤S129：判断松开油门踏板信号是否为“真”。

当步骤S120~S129均判断为“是”时，执行完步骤S12后继续S14。否则，当步骤S120~步骤S129中的其中一个步骤判断为“否”时，执行步骤S22：将电机发电需求扭矩设置为零，此时电机回馈扭矩为零。在执行完步骤S22后接着执行步骤S20。在步骤126中，回馈制动禁止信号是指电机故障信号或者电池故障信号。

在本发明的一个实施例中，步骤S14“判断是否不满足制动能量回馈控制条件”是指“判断制动踏板踩下值是否不大于制动踏板踩下设定阈值”。当步骤S14均判断为“是”时，执行完步骤S14后继续S16。否则，当步骤S14均判断为“否”时，执行步骤S24：混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号确定制动状态下的电机需求扭矩，并依据当前环境温度信号和当前速比确定制动状态下的电机回馈扭矩。

在本发明的一个实施例中，步骤S18“判断否满足能量回馈模式退出条件”是指判断换档请求信号是否为“真”或者判断松开油门踏板信号是否为“假”或者判断发动机断油信号是否为“假”。当步骤S18判断为“是”时，则退出能量回馈模式。否则，当步骤S18判断为“否”时，则返回步骤S10。

在本发明的一个实施例中，在执行步骤S16时，混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号通过查询滑行状态下由档位信号和车速信号确定的第一表格来获得滑行状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号通过查询滑行状态下由环境温度信号确定的第一表格来确定第一温度系数，然后由滑行状态下的电机发电需求扭矩与第一温度系数和当前速比三者的乘积来确定滑行状态下的电机回馈扭矩。

在本发明的一个实施例中，在执行步骤S24时，混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号通过查询制动状态下由档位信号和车速信号确定的第二表格来获得制动状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号通过查询制动状态下由环境温度信号确定的第二表格来确定第二温度系数，然后由制动状态下的电机发电需求扭矩与第二温度系数和当前速比三者的乘积来确定制动状态下的电机回馈扭矩。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，针对不同的车型的混合动力车，滑行状态下由档位信号和车速信号确定的第一表格、滑行状态下由环境温度信号确定的第一表格、制动状态下由档位信号和车速信号确定的第二表格、制动状态下由环境温度信号确定的第二表格可以通过在滑行状态或者制动状态测试不同档位、车速以及电机发电需求扭矩或者通过测试环境温度信号以及温度系数而获得，这里不再累述。

在本发明的实施例中，滑行状态下的电机发电需求扭矩小于制动状态下的电机发电需求扭矩。

在本发明的实施例中，滑行状态下的第一温度系数大于制动状态下的第二温度系数。

本发明提供的混合动力车辆的能量回馈控制方法综合考虑了车速、档位以及环境温度的信号，以更好地实现能量回馈控制，从而更好地提高整车的燃油经济性。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆的能量回馈控制方法，其中混合动力车辆包括混合动力车辆控制器、发动机、发动机控制器、变速器、液力变矩器、与液力变矩器和变速器耦联并通信的变速器控制器、电机、电机控制器、与电机耦联的高压电池、与高压电池耦联并通信的电池控制器、制动防抱死控制器、车身控制器以及车辆局域网总线，发动机通过液力变矩器与变速器连接，变速器通过差速器将发动机和/或电机的动力传送到车轮，发动机通过连接装置与电机连接，用于实现发动机和电机之间的动力传递，当混合动力车辆无故障时，混合动力车辆控制器通过车辆局域网总线与发动机控制器、变速器控制器、电机控制器、电池控制器、制动防抱死控制器、车身控制器耦联并与它们进行通信，从而实现所述能量回馈控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：判断是否满足能量回馈模式进入条件；

步骤2：判断是否不满足制动能量回馈控制条件;

步骤3：根据当前车速信号和当前档位信号确定滑行状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号和当前速比确定滑行状态下的电机回馈扭矩；以及

步骤4：判断是否满足能量回馈模式退出条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当步骤1判断为“否”时，执行步骤5：将电机发电需求扭矩设置为零。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当步骤2判断为“否”时，执行步骤6：根据当前车速信号和当前档位信号确定制动状态下的电机需求扭矩，并依据当前环境温度信号和当前速比确定制动状态下的电机回馈扭矩。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1还包括以下步骤：

步骤1a：判断ABS使能信号是否为“假”；

步骤1b：判断ABS故障信号是否为“假”;

步骤1c：判断液力变矩器锁止信号是否为“真”；

步骤1d：判断回馈制动禁止信号是否为“假”；

步骤1f：判断发动机断油信号是否为“真”；以及

步骤1g:判断松开油门踏板信号是否为“真”，其中当步骤1a~步骤1g均判断为“是”时，继续执行步骤2。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当步骤1a~步骤1g的其中一个步骤判断为“否”时，执行步骤5。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤2是指判断制动踏板踩下值是否大于制动踏板踩下设定阈值。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，回馈制动禁止信号是指电机故障信号或者电池故障信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4是指判断换档请求信号是否为“真”或者判断松开油门踏板信号是否为“假”或者判断发动机断油信号是否为“假”，当步骤4判断为“是”时，则退出能量回馈模式，当步骤4判断为“否”时，则返回步骤1。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号通过查询滑行状态下由档位信号和车速信号确定的第一表格来获得滑行状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号通过查询滑行状态下由环境温度信号确定的第一表格来确定第一温度系数，然后由滑行状态下的电机发电需求扭矩与第一温度系数和当前速比三者的乘积来确定滑行状态下的电机回馈扭矩。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，混合动力车辆控制器根据当前车速信号和当前档位信号通过查询制动状态下由档位信号和车速信号确定的第二表格来获得制动状态下的电机发电需求扭矩，并依据当前环境温度信号通过查询制动状态下由环境温度信号确定的第二表格来确定第二温度系数，然后由制动状态下的电机发电需求扭矩与第二温度系数和当前速比三者的乘积来确定制动状态下的电机回馈扭矩。