CN104554239B - 一种气电混合动力系统的apu控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气电混合动力系统的APU控制方法，车辆在串联高速发电及转速跟随模式下，ISG电机采用转速控制，发动机采用油门控制，且在串联高速发电模式时，ISG电机的目标转速为发电转速，发动机为给定的油门值；而在转速跟随模式时，ISG电机的目标转速为主电机当前转速，发动机的油门值为0。本发明气电混合动力系统的APU控制方法在串联高速发电及转速跟随模式下ISG电机采用转速控制，调速响应快，特别是在爬坡时，混合动力系统能很快进入并联模式，切入并联模式后发动机和主电机能同时出力，车辆动力性好；在某一设定转速高速发电时，ISG电机采用转速控制而发动机采用给定的油门控制，减少了发动机转速的上下波动，提高了发电效率。

Description

一种气电混合动力系统的APU控制方法
技术领域
本发明涉及一种气电混合动力系统的APU控制方法。
背景技术
辅助动力单元(APU)由主要由发动机和ISG电机组成，此类型的气电混合动力系统APU控制时，主要采用以下两种控制方法：(1)发动机转速控制、ISG转矩控制相结合；(2)发动机油门控制、ISG转矩控制相结合。对于第一种控制方式来说，因发动机转速控制时响应慢，在转速跟随模式下调速时间长，车辆不能很快进入并联模式；另外，在某一转速高速发电时，发动机调速时间较长。对于第二种控制方式来说，在APU调速时，油门控制难度大，易出现超调，响应也较慢。另外，以上两种控制方式在发动机停机过程中，在发动机断气的同时，ISG快速反拖发送机至0rpm停机，易造成发动机放炮。以上这两种控制方法在一定程度上影响了车辆的舒适性、动力性和经济性。
发明内容
本发明的目的是提供一种气电混合动力系统的APU控制方法，以解决现有控制方式调速时间长及油门控制难度大、停机时发动机放炮的问题。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种气电混合动力系统的APU控制方法，车辆在串联高速发电及转速跟随模式下，ISG电机采用转速控制，发动机采用油门控制，且在高速发电模式时，ISG电机的目标转速为发电转速，发动机为给定的油门值；而在转速跟随模式时，ISG电机的目标转速为主电机当前转速，发动机的油门值为0。
该控制方法还包括车辆从怠速、高速发电和转速跟随状态到停机状态的控制，具体过程如下：停机时ISG电机始终为转速控制且目标转速为发动机的当前转速，发动机先断气，延时一段时间后，ISG电机的目标转速转为0rpm，将发动机反拖至0rpm停机。
车辆从停机状态进入怠速模式控制时，ISG电机采用转速控制且目标转速是发动机的设定转速n3，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用转速控制且目标转速为n4，ISG电机转为转矩控制且转矩为0，其中，n1，n2，n3，n4之间的关系为n1<n2<n3<n4。
车辆由停机状态转为高速发电模式的控制过程如下：ISG电机一直采用转速控制且目标转速为发电转速，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用油门控制且为给定的油门值，其中，n1，n2，n3之间的关系为n1<n2<n3。
车辆由停机状态转为转速跟随的控制过程如下：ISG电机一直采用转速控制且目标转速为主电机当前转速，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用油门控制且油门值为0，其中，n1，n2，n3之间的关系为n1<n2<n3。
车辆由怠速转为高速发电模式的控制过程如下：在怠速模式下，发动机为转速控制，ISG为转矩控制，进入高速发电模式时，ISG电机转为转速控制且目标转速为发电转速，发动机转为油门控制且采用给定的油门值。
车辆由怠速状态转为转速跟随的控制过程如下：在怠速模式下，发动机为转速控制，ISG为转矩控制，进入转速跟随模式时，ISG电机转为转速控制且目标转速为主电机当前转速，发动机采用油门控制且油门值为0。
停机控制时断气后延时的时间为2s。
n1为200rpm，n2为400rpm，n3为550rpm，n4为700rpm。
本发明气电混合动力系统的APU控制方法在串联高速发电及转速跟随模式下ISG电机采用转速控制，调速响应快，特别是在爬坡时，混合动力系统能很快进入并联模式，切入并联模式后发动机和主电机能同时出力，车辆动力性好；在某一转速高速发电时，ISG电机采用转速控制而发动机采用给定的油门控制，减少了发动机转速的上下波动，提高了发电效率。
另外，此停机控制方法能防止发动机放炮问题。
附图说明
图1为混联式混合动力系统实施例结构图；
图2为停机控制原理图；
图3为停机状态到怠速模式控制原理图；
图4为停机状态到高速发电过程控制原理图；
图5为停机状态到转速跟随过程控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图1所示为现有混合动力的驱动系统实施例的结构图，由图可知，该系统包括同轴布置的发动机1、ISG电机3和主电机5，其中，ISG电机3与发动机1输出轴通过扭转减震器2传动连接，而ISG电机3与主电机5之间通过离合器4传动连接，主电机直接连接驱动桥驱动整车。根据离合器4的工作状态，该系统可分为串联模式和并联模式，串联模式是指离合器处于分离状态，主电机是唯一的驱动部件；并联模式是指离合器结合，发动机或主电机是驱动部件。
车辆在串联时，APU工作状态分为四种：停机、怠速、高速发电和转速跟随，下面对不同工作状态间的转换控制过程进行详细介绍。
本发明提供了一种气电混合动力系统的APU控制方法，车辆在串联高速发电及转速跟随模式下，ISG电机采用转速控制，发动机采用油门控制，且在高速发电模式时，ISG电机的目标转速为发电转速(该转速为一个设定的串联高速发电转速，范围为1000rpm-1200rpm)，发动机为给定的油门值；而在转速跟随模式时，ISG电机的目标转速为主电机当前转速，发动机的油门值为0。
该控制方法还包括车辆从怠速、高速发电和转速跟随状态到停机状态的控制，具体过程如下：如图2所示，停机时，ISG电机始终为转速控制且目标转速为发动机的当前转速，发动机先断气，延时一段时间(本实施例选2s)后，ISG电机的目标转速转为0rpm，将发动机反拖至0rpm停机。
如图3所示，车辆从停机状态进入怠速模式控制时，ISG电机采用转速控制且目标转速为发动机的设定转速n3，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用转速控制且目标转速为n4，ISG电机转为转矩控制且转矩为0，其中，n1，n2，n3，n4之间的关系为n1<n2<n3<n4。本实施例中发动机的各设定点的转速值如下：n1为200rpm，n2为400rpm，n3为550rpm，n4为700rpm。
如图4所示，车辆由停机状态转为高速发电模式的控制过程如下：ISG电机一直采用转速控制且目标转速为发电转速，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用油门控制且为给定的油门值。发动机的各设定点的转速值如上。
如图5所示，车辆由停机状态转为转速跟随模式的控制过程如下：ISG电机一直采用转速控制且目标转速为主电机的当前转速，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用油门控制且油门值为0。发动机的各设定点的转速值如上。
车辆由怠速模式转为高速发电模式的控制过程如下：在怠速模式下，发动机为转速控制，ISG为转矩控制，进入高速发电模式时，ISG电机转为转速控制且目标转速为发电转速，发动机转为油门控制且采用给定的油门值。
车辆由怠速状态转为转速跟随的控制过程如下：在怠速模式下，发动机为转速控制，ISG为转矩控制，进入转速跟随模式时，ISG电机转为转速控制且目标转速为主电机当前转速，发动机采用油门控制且油门值为0。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于：车辆在串联高速发电及转速跟随模式下，ISG电机采用转速控制，发动机采用油门控制，且在高速发电模式时，ISG电机的目标转速为发电转速，发动机为给定的油门值；而在转速跟随模式时，ISG电机的目标转速为主电机当前转速，发动机的油门值为0；
车辆从停机状态进入怠速模式控制时，ISG电机采用转速控制且目标转速是发动机的设定转速n3，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用转速控制且目标转速为n4，ISG电机转为转矩控制且转矩为0，其中，n1，n2，n3，n4之间的关系为n1<n2<n3<n4。
2.根据权利要求1所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于，该控制方法还包括车辆从怠速、高速发电和转速跟随状态到停机状态的控制，具体过程如下：停机时ISG电机始终为转速控制且目标转速为发动机的当前转速，发动机先断气，延时一段时间后，ISG电机的目标转速转为0rpm，将发动机反拖至0rpm停机。
3.根据权利要求2所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于，车辆由停机状态转为高速发电模式的控制过程如下：ISG电机一直采用转速控制且目标转速为发电转速，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用油门控制且为给定的油门值，其中，n1，n2，n3之间的关系为n1<n2<n3。
4.根据权利要求2所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于，车辆由停机状态转为转速跟随的控制过程如下：ISG电机一直采用转速控制且目标转速为主电机当前转速，拖动发动机至转速n1时供气；当发动机转速达到n2时点火；当发动机的转速达到n3时，发动机采用油门控制且油门值为0，其中，n1，n2，n3之间的关系为n1<n2<n3。
5.根据权利要求2所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于，车辆由怠速转为高速发电模式的控制过程如下：在怠速模式下，发动机为转速控制，ISG为转矩控制，进入高速发电模式时，ISG电机转为转速控制且目标转速为发电转速，发动机转为油门控制且采用给定的油门值。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于，车辆由怠速状态转为转速跟随的控制过程如下：在怠速模式下，发动机为转速控制，ISG为转矩控制，进入转速跟随模式时，ISG电机转为转速控制且目标转速为主电机当前转速，发动机采用油门控制且油门值为0。
7.根据权利要求2所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于：停机控制时断气后延时的时间为2s。
8.根据权利要求1、3～4任意一项所述的气电混合动力系统的APU控制方法，其特征在于：n1为200rpm，n2为400rpm，n3为550rpm，n4为700rpm。
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