CN104590249B - 混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法及系统 - Google Patents

混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法及系统，该方法包括获取动力电池组的当前温度值和当前荷电状态；如果当前温度值低于低温阈值，则：在当前荷电状态低于第二下限后，控制发动机进入功率跟随模式，并且如果之后当前荷电状态高于第二上限，则控制发动机进入停止发电模式；如果当前温度值高于或者等于低温阈值，则：在接收到长途模式开启信号，且当前荷电状态低于第二下限后，控制发动机进入使其在第二工作点发电的第二功率模式，并且如果之后当前荷电状态高于第二上限，则控制发动机进入停止发电模式。本发明实现了既能使发动机的发电功率满足对应工况的功率需求，又能使动力电池组的剩余电量保持平衡而不会持续下降的目的。

Description

混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法及系统
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种串联式混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法及系统。
背景技术
混合动力汽车(HEV)的动力系统包括发动机、发电机、电动机和动力电池组，各部分通过不同的连接结构形成串联式混合动力系统、并联式混合动力系统或者混联式混合动力系统。对于串联式混合动力系统，现有混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法主要包括如下步骤：确定动力电池组的荷电状态(SOC)；确定当前车速；如果动力电池组的荷电状态高于设定的第一阈值，则选择电量消耗工作模式；在汽车运行期间，如果动力电池组的荷电状态低于设定的第二阈值，则选择电量保持工作模式。由此可见，现有混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法是通过动力电池组的荷电状态和当前车速判断整车的工作模式，由于该种方法没有考虑动力电池组在低温情况下无法充电的问题，因此在低温环境下将导致动力电池组的电量持续下降，影响汽车动力性能，这一方面体现在致使动力电池组受损，另一方面体现在因需要更多的燃油发电而增加了燃油消耗量。
发明内容
本发明实施例的目的是为了解决现有串联式混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法存在的上述问题，提供一种在低温环境下也能够保证汽车动力性能的工作模式的动态转移控制方法及系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法，包括：
获取动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态；
如果所述当前温度值低于预设的低温阈值，则：
在所述当前荷电状态低于预设的第二下限后，控制发动机进入使发动机带动发电机发电的发电功率等于电动机的驱动功率的功率跟随模式；
在控制发动机进入所述功率跟随模式后，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第二下限的第二上限，则控制发动机进入使发动机停止带动发电机发电的停止发电模式；
如果所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值，则：
在接收到长途模式开启信号，且所述当前荷电状态低于所述第二下限后，控制发动机进入使发动机在第二工作点带动发电机发电的第二功率模式，其中，所述第二工作点为在车速维持在第二车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点；
在控制发动机进入所述第二功率模式后，如果所述当前荷电状态高于所述第二上限，则控制发动机进入所述停止发电模式。
优选的是，所述方法还包括：
如果所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值，则：
在接收到长途模式关闭信号时，如果所述当前荷电状态低于预设的第一下限，则控制发动机进入使发动机在第一工作点带动发电机发电的第一功率模式；如果所述当前荷电状态高于或者等于所述第一下限，则控制发动机进入所述停止发电模式；其中，所述第一工作点为在车速维持在第一车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点，所述第一车速低于所述第二车速；
在控制发动机进入所述第一功率模式后，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第一下限的第一上限，则控制发动机进入所述停止发电模式，所述第一上限小于所述第二上限。
优选的是，所述获取动力电池组的当前温度值包括：
获取串联形成动力电池组的各电池单体的当前温度值；
从所有电池单体的当前温度值中，选取最低的当前温度值作为所述动力电池组的当前温度值。
优选的是，所述低温阈值大于或者等于-10℃，小于或者等于0℃。
优选的是，所述第二下限大于或者等于60％，小于或者等于70％。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种混合动力汽车工作模式的动态转移控制系统，包括：
参数获取模块，用于获取动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态；
模式判断模块，用于在所述当前温度值低于预设的低温阈值时，如果所述当前荷电状态低于预设的第二下限，则触发功率跟随模式开启信号；及用于在所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值时，如果接收到长途模式开启信号，且所述当前荷电状态低于预设的第二下限，则触发第二功率模式开启信号；
功率跟随模式控制模块，用于在接收到所述功率跟随模式开启信号后，控制发动机进入使发动机带动发电机发电的发电功率等于电动机的驱动功率的功率跟随模式；
第二功率模式控制模块，用于在接收到所述第二功率模式开启信号后，控制发动机进入使发动机在第二工作点带动发电机发电的第二功率模式，其中，所述第二工作点为在车速维持在第二车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点；
状态监控模块，用于在发动机处于所述功率跟随模式或者所述第二功率模式时，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第二下限的第二上限，则触发停止发电模式开启信号；以及，
停止发电模式控制模块，用于在接收到所述停止发电模式开启信号后，控制发动机进入使发动机停止带动发电机发电的停止发电模式。
优选的是，所述模式判断模块还用于在所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值时：如果接收到长途模式关闭信号，且所述当前荷电状态低于预设的第一下限，则触发第一功率模式开启信号；如果接收到长途模式关闭信号，且所述当前荷电状态高于或者等于所述第一下限，则触发所述停止发电模式开启信号；所述第一上限小于所述第二上限；
所述系统还包括：
第一功率模式控制模块，用于在接收到所述第一功率模式开启信号后，控制发动机进入使发动机在第一工作点带动发电机发电的第一功率模式；其中，所述第一工作点为在车速维持在第一车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点，所述第一车速低于所述第二车速；
所述状态监控模块还用于在发动机处于所述第一功率模式时，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第一下限的第一上限，则触发所述停止发电模式开启信号。
优选的是，所述低温阈值大于或者等于-10℃，小于或者等于0℃。
优选的是，所述第二下限大于或者等于60％，小于或者等于70％。
本发明的有益效果在于，本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法及系统实现了在低温环境及开启长途模式下，既能使发动机带动发电机发电的发电功率满足对应工况的功率需求，又能使动力电池组的剩余电量在汽车行驶过程中保持平衡而不会持续下降的目的，进而可以有效避免发生因动力电池组的剩余电量持续下降而影响汽车动力性能的问题。
附图说明
图1示出了根据本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法的一种实施方式的流程图；
图2示出了根据本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制系统的一种实施结构的方框原理图；
图3示出了根据本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制系统的另一种实施结构的方框原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明为了解决现有混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法存在的在低温环境下将导致动力电池组的电量持续下降，进而影响汽车动力性能的问题，提供了一种结合考虑动力电池组的当前温度值的混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法，该方法如图1所示包括如下步骤：
步骤S1：获取动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态。
该动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态均可以从电池管理系统(BMS)例如经由CAN总线输出的数据中获取。
由于在具体实施时，通常是在动力电池组的不同位置上安装多个温度传感器，以采集动力电池组不同位置处的温度信号，例如可在串联形成动力电池组的所有电池单体的电芯表面各安装一个温度传感器，以采集每个电池单体的温度信号，因此，步骤S1中获取动力电池组的当前温度值可进一步包括：
步骤S11：获取串联形成动力电池组的各电池单体的当前温度值；
步骤S12：从所有电池单体的当前温度值中，选取最低的当前温度值作为所述动力电池组的当前温度值；或者计算所有电池单体的当前温度值的平均值作为所述动力电池组的当前温度值。
步骤S2：判断所述当前温度值是否低于预设的低温阈值，如是，则执行步骤S31；如否，则继续执行步骤S4。
该低温阈值可以根据动力电池组充电性能与环境温度之间的关系设定，该低温阈值应该大于或者等于充电不会影响动力电池组健康度的最低温度，该低温阈值优选为大于或者等于-10℃，小于或者等于0℃，对于混合动力汽车目前通常采用的动力电池组，该低温阈值特别是设置为0℃。
步骤S31：判断当前荷电状态是否低于预设的第二下限，如是，则执行步骤S32；如否，则执行步骤S2。
该第二下限基于混合动力纯电续驶历程的要求及增程器的最大发电功率是否可以满足最高车速需求的功率要求，可设置为大于或者等于60％，小于或者等于70％，例如设置为70％。
步骤S32：控制发动机进入使发动机带动发电机发电的发电功率等于电动机的驱动功率的功率跟随模式，之后执行步骤S33。
由于发动机在功率跟随模式下，其带动发电机发电的发电功率基本等于电动机的驱动功率，因此，在功率跟随模式下，动力电池组不需要放电，发电机也不会在当前温度低于低温阈值时对动力电池组充电，或者仅以允许的小电流为动力电池组充电，这可以有效防止动力电池组的电量持续下降，进而可以保护动力电池组不受损坏。
步骤S33：判断当前荷电状态是否高于预设的对应上述第二下限的第二上限，如是，则执行步骤S7；如否，则继续执行步骤S32。
在此，在当前荷电状态高于第二上限时控制发动机进入停止发电模式可以在保证汽车动力性能(主要指保证汽车需求功率)的基础上，减少燃油消耗量，使发动机始终工作在燃油经济区域。该第二上限可参照混合动力汽车的燃油消耗量曲线设置，为了保护动力电池组和降低整个行驶过程的燃油消耗，该第二上限例如设置为80％。
步骤S4：判断是否接收到长途模式开启信号，如是，则执行步骤S51；如否，则执行步骤S6。
该长途模式开关信号由驾驶员通过长途模式开关触发。
步骤S51：判断当前荷电状态是否低于第二下限，如是，则执行步骤S52；如否，则执行步骤S4。
步骤S52：控制发动机进入使发动机在第二工作点带动发电机发电的第二功率模式，之后执行步骤S53。在此，该第二工作点为在车速维持在第二车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点。由于在驾驶员开启长途模式时，汽车通常以较高的车速行驶，因此该第二车速通常高于或者等于80km/h，例如可设置为100km/h。对于某些混合动力汽车，该第二工作点对应发动机的输出转速为3000rpm，对应发动机的输出扭矩为50Nm。
步骤S53：判断当前荷电状态是否高于上述第二上限，如是，则执行步骤S7；如否，则执行步骤S52。
步骤S7：控制发动机进入使发动机停止带动发电机发电的停止发电模式。
由此可见，通过本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法实现了在低温环境及开启长途模式下，既能使发动机带动发电机发电的发电功率满足对应工况的功率需求，又能使动力电池组的剩余电量在汽车行驶过程中保持平衡而不会持续下降的目的，进而可以有效避免发生因动力电池组的剩余电量持续下降而影响汽车动力性能的问题。
为了使本发明的方法能够在未接收到长途模式开启信号时，即接收到长途模式关闭信号时，同样获得使发动机带动发电机发电的发电功率满足对应工况的功率需求，又能使动力电池组的剩余电量在汽车行驶过程中保持平衡而不会持续下降的有益效果，如图1所示，上述步骤S6可具体为：
步骤S6：判断当前荷电状态是否低于预设的第一下限，如是，则执行步骤S61；如否，则执行步骤S7。
步骤S61：控制发动机进入使发动机在第一工作点带动发电机发电的第一功率模式，之后执行步骤S62。在此，该第一工作点为在车速维持在第一车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点，该第一车速低于上述第二车速，例如可以设置为60km/h。
步骤S62：判断当前荷电状态是否高于预设的对应上述第一下限的第一上限，如是，则执行步骤S7；如否，则执行步骤S61。在此，该第一下限基于使动力电池组在不同温度下满足急加速需求，且动力电池组的总电压处于保护阈值以上而设定，该第一下限通常设置为30％～40％，例如设置为30％，该第一上限小于上述第二上限，可以设置为50％～60％，例如将第一上限设置为50％。
与本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法相对应，如图2所示，本发明的混合动力汽车工作模式的动态转移控制系统A包括参数获取模块1、模式判断模块2、功率跟随模式控制模块3、第二功率模式控制模块4、状态监控模块5和停止发电模式控制模块6，该参数获取模块1用于获取动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态；该模式判断模块2用于在所述当前温度值低于预设的低温阈值时，如果所述当前荷电状态低于预设的第二下限，则触发功率跟随模式开启信号；及用于在所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值时，如果接收到长途模式开启信号，且所述当前荷电状态低于预设的第二下限，则触发第二功率模式开启信号；该功率跟随模式控制模块3用于在接收到所述功率跟随模式开启信号后，通过发动机电子控制单元(ECU)B控制发动机进入使发动机带动发电机发电的发电功率等于电动机的驱动功率的功率跟随模式；该第二功率模式控制模块4用于在接收到所述第二功率模式开启信号后，通过发动机电子控制单元B控制发动机进入使发动机在第二工作点带动发电机发电的第二功率模式，其中，所述第二工作点为在车速维持在第二车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点；该状态监控模块5用于在发动机处于所述功率跟随模式或者所述第二功率模式时，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第二下限的第二上限，则触发停止发电模式开启信号；该停止发电模式控制模块6用于在接收到所述停止发电模式开启信号后，控制发动机进入使发动机停止带动发电机发电的停止发电模式。
另外，上述模式判断模块2还用于在所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值时：如果接收到长途模式关闭信号，且所述当前荷电状态低于预设的第一下限，则触发第一功率模式开启信号；如果接收到长途模式关闭信号，且所述当前荷电状态高于或者等于所述第一下限，则触发所述停止发电模式开启信号；所述第一上限小于所述第二上限。在此基础上，如图3所示，本发明的系统还包括第一功率模式控制模块7，该第一功率模式控制模块7用于在接收到所述第一功率模式开启信号后，通过发动机电子控制单元控制发动机进入使发动机在第一工作点带动发电机发电的第一功率模式；其中，所述第一工作点为在车速维持在第一车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点，所述第一车速低于所述第二车速；而且，上述状态监控模块还用于在发动机处于所述第一功率模式时，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第一下限的第一上限，则触发上述停止发电模式开启信号。
上述所述低温阈值通常大于或者等于-10℃，小于或者等于10℃。上述第二下限通过大于或者等于60％，小于或者等于70％。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块、单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块、单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块、单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车工作模式的动态转移控制方法，其特征在于，包括：
获取动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态；
如果所述当前温度值低于预设的低温阈值，则：
在所述当前荷电状态低于预设的第二下限后，控制发动机进入使发动机带动发电机发电的发电功率等于电动机的驱动功率的功率跟随模式；
在控制发动机进入所述功率跟随模式后，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第二下限的第二上限，则控制发动机进入使发动机停止带动发电机发电的停止发电模式；
如果所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值，则：
在接收到长途模式开启信号，且所述当前荷电状态低于所述第二下限后，控制发动机进入使发动机在第二工作点带动发电机发电的第二功率模式，其中，所述第二工作点为在车速维持在第二车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点；
在控制发动机进入所述第二功率模式后，如果所述当前荷电状态高于所述第二上限，则控制发动机进入所述停止发电模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值，则：
在接收到长途模式关闭信号时，如果所述当前荷电状态低于预设的第一下限，则控制发动机进入使发动机在第一工作点带动发电机发电的第一功率模式；如果所述当前荷电状态高于或者等于所述第一下限，则控制发动机进入所述停止发电模式；其中，所述第一工作点为在车速维持在第一车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点，所述第一车速低于所述第二车速；
在控制发动机进入所述第一功率模式后，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第一下限的第一上限，则控制发动机进入所述停止发电模式，所述第一上限小于所述第二上限。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取动力电池组的当前温度值包括：
获取串联形成动力电池组的各电池单体的当前温度值；
从所有电池单体的当前温度值中，选取最低的当前温度值作为所述动力电池组的当前温度值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低温阈值大于或者等于-10℃且小于或者等于0℃。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二下限大于或者等于60％且小于或者等于70％。
6.一种混合动力汽车工作模式的动态转移控制系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取动力电池组的当前温度值和动力电池组的当前荷电状态；
模式判断模块，用于在所述当前温度值低于预设的低温阈值时，如果所述当前荷电状态低于预设的第二下限，则触发功率跟随模式开启信号；及用于在所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值时，如果接收到长途模式开启信号，且所述当前荷电状态低于预设的第二下限，则触发第二功率模式开启信号；
功率跟随模式控制模块，用于在接收到所述功率跟随模式开启信号后，控制发动机进入使发动机带动发电机发电的发电功率等于电动机的驱动功率的功率跟随模式；
第二功率模式控制模块，用于在接收到所述第二功率模式开启信号后，控制发动机进入使发动机在第二工作点带动发电机发电的第二功率模式，其中，所述第二工作点为在车速维持在第二车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点；
状态监控模块，用于在发动机处于所述功率跟随模式或者所述第二功率模式时，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第二下限的第二上限，则触发停止发电模式开启信号；以及，
停止发电模式控制模块，用于在接收到所述停止发电模式开启信号后，控制发动机进入使发动机停止带动发电机发电的停止发电模式。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模式判断模块还用于在所述当前温度值高于或者等于所述低温阈值时：如果接收到长途模式关闭信号，且所述当前荷电状态低于预设的第一下限，则触发第一功率模式开启信号；如果接收到长途模式关闭信号，且所述当前荷电状态高于或者等于所述第一下限，则触发所述停止发电模式开启信号；
所述系统还包括：
第一功率模式控制模块，用于在接收到所述第一功率模式开启信号后，控制发动机进入使发动机在第一工作点带动发电机发电的第一功率模式；其中，所述第一工作点为在车速维持在第一车速时，能够使所述当前荷电状态保持平衡的工作点，所述第一车速低于所述第二车速；
所述状态监控模块还用于在发动机处于所述第一功率模式时，如果所述当前荷电状态高于预设的对应所述第一下限的第一上限，则触发所述停止发电模式开启信号，其中，所述第一上限小于所述第二上限。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述参数获取模块具体用于获取串联形成动力电池组的各电池单体的当前温度值，并从所有电池单体的当前温度值中，选取最低的当前温度值作为所述动力电池组的当前温度值。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述低温阈值大于或者等于-10℃且小于或者等于0℃。
10.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述第二下限大于或者等于60％且小于或者等于70％。
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