CN104590268A - 混合动力功率流控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力功率流控制方法，它涉及车辆混合动力技术领域。其方法步骤为：(1)、确定发动机、发电机和电动机的控制模式；2、确定功率部件的功率分配和工作状态点。本发明在分速汇矩式混合动力系统转速和转矩多重耦合的情况下，利用系统的耦合关系在控制层面上对控制方法进行解耦，通过设定发动机、发电机和电动机不同的控制模式避免了控制干涉；同时，该控制方法使各功率部件工作点处于灵活可调的状态，保证车辆的动力性和燃油经济性；进行功率流控制时兼顾了电池电量稳定要求，从电池目标功率出发确定发动机功率和功率分配，保证电力功率平衡，防止电池过充或过放，提高系统性能和电池寿命。

Description

混合动力功率流控制方法
技术领域
本发明涉及的是车辆混合动力技术领域，具体涉及一种混合动力功率流控制方法。
背景技术
节能、环保与安全是当今汽车发展的三大主题。近十多年来，人们在积极探索新型节能环保汽车的研究与开发，纯电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)和燃料电池汽车(FCEV)成为研究的热点。由于电池技术的限制，纯电动汽车续驶里程短，在价格和使用性能方面短时间内都难满足人们的要求；燃料电池电动汽车前景虽好，但还存在技术和成本问题。因此需要一种行之有效的功率流控制方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种混合动力功率流控制方法，能够有效调节发动机、发电机和电动机工作状态，在保证驱动功率满足驾驶需求的情况下提高发动机燃油经济性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：混合动力功率流控制方法，其步骤为：1、确定发动机、发电机和电动机的控制模式。2、确定功率部件的功率分配和工作状态点。具体步骤说明如下：
第一步：功率流控制方法首先根据驾驶员油门踏板完成车辆驱动需求功率和转矩计算，根据电池组状态和驱动需求功率确定电池组目标功率，根据驱动需求功率、电池目标功率和辅助系统功率等确定发动机目标功率；
第二步：从发动机功率和燃油经济性需求出发，根据发动机最优燃油经济性工作曲线确定发动机的目标转速和转矩；
第三步：基于行星机构决定的转矩比例关系，根据发动机目标转矩确定发电机目标转矩，还可计算出发动机功率分流后传递到齿圈的转矩；
第四步：根据驱动需求转矩和发动机分流到齿圈转矩的差值确定电动机目标转矩。根据功率平衡方程，由此确定的电动机和发电机功率的差值必然等于电池组目标功率。
所述的第一步中，驾驶员油门踏板位置和车速信号由传感器采集得到，根据一定的驾驶意图模型，将油门踏板位置转换为需求功率信号；需求转矩由需求功率和车速对应的车轮转速相除得到。
所述的第一步中，电池组电压、温度和荷电状态(SOC)由传感器或相应算法模型提供，根据这些电池状态值并参考整车驱动需求，确定电池组目标功率，电池组可能充电、可能放电。
所述的第二步中，发动机最优燃油经济性曲线根据发动机万有特性测试数据得到。
所述的第三步和第四步的计算中，相关转矩计算必须考虑各功率传递部件的精确效率模型进行计算，不然功率流控制结果将和预期值有较大的偏差。
本发明的有益效果：在分速汇矩式混合动力系统转速和转矩多重耦合的情况下，利用系统的耦合关系在控制层面上对控制方法进行解耦，通过设定发动机、发电机和电动机不同的控制模式(指转速或转矩控制)避免了控制干涉；同时，该控制方法使各功率部件工作点处于灵活可调的状态，从而可以从发动机燃油经济性出发进行功率流控制，保证车辆的动力性和燃油经济性；进行功率流控制时兼顾了电池电量稳定要求，从电池目标功率出发确定发动机功率和功率分配，保证电力功率平衡，防止电池过充或过放，提高系统性能和电池寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的分速汇矩式混合动力功率流示意图；
图2为本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：混合动力功率流控制方法，其步骤为：1、确定发动机、发电机和电动机的控制模式。针对分速汇矩式的转速和转矩耦合关系，发动机采用转速控制模式，发电机和电动机采用转矩控制模式。分速汇矩式混合动力系统输出轴通过后面的变速器和后传动装置和车轮相连，所以输出轴转速和车速有固定的比例关系，即图1所示的行星机构齿圈转速可以确定。在发动机调速控制的模式下，发动机和发电机的转速也都是确定的，并可通过调整发动机转速调节发电机转速。发电机采用转矩控制模式时，根据行星机构的转矩比例关系，发动机转矩和齿圈转矩即可确定。电动机和输出轴进行转矩叠加进行助力。在这样的控制架构下，发动机、发电机和电动机的工作状态都是确定的，且可以进行自如的调节，以满足车辆动力性和燃油经济性等多方面的要求。
2、确定功率部件的功率分配和工作状态点(转速和转矩)。功率分配和工作点确定流程如图2所示，具体步骤说明如下：
第一步：功率流控制方法首先根据驾驶员油门踏板完成车辆驱动需求功率和转矩计算，根据电池组状态和驱动需求功率确定电池组目标功率，根据驱动需求功率、电池目标功率和辅助系统功率等确定发动机目标功率；
第二步：从发动机功率和燃油经济性需求出发，根据发动机最优燃油经济性工作曲线确定发动机的目标转速和转矩；
第三步：基于行星机构决定的转矩比例关系，根据发动机目标转矩确定发电机目标转矩，还可计算出发动机功率分流后传递到齿圈的转矩；
第四步：根据驱动需求转矩和发动机分流到齿圈转矩的差值确定电动机目标转矩。根据功率平衡方程，由此确定的电动机和发电机功率的差值必然等于电池组目标功率。
所述的第一步中，驾驶员油门踏板位置和车速信号由传感器采集得到，根据一定的驾驶意图模型，将油门踏板位置转换为需求功率信号；需求转矩由需求功率和车速对应的车轮转速相除得到。
所述的第一步中，电池组电压、温度和荷电状态(SOC)由传感器或相应算法模型提供，根据这些电池状态值并参考整车驱动需求，确定电池组目标功率，电池组可能充电、可能放电。
所述的第二步中，发动机最优燃油经济性曲线根据发动机万有特性测试数据得到。
所述的第三步和第四步的计算中，相关转矩计算必须考虑各功率传递部件的精确效率模型进行计算，不然功率流控制结果将和预期值有较大的偏差。
本具体实施方式在分速汇矩式混合动力系统转速和转矩多重耦合的情况下，利用系统的耦合关系在控制层面上对控制方法进行解耦，通过设定发动机、发电机和电动机不同的控制模式(指转速或转矩控制)避免了控制干涉；同时，该控制方法使各功率部件工作点处于灵活可调的状态，从而可以从发动机燃油经济性出发进行功率流控制，保证车辆的动力性和燃油经济性；进行功率流控制时兼顾了电池电量稳定要求，从电池目标功率出发确定发动机功率和功率分配，保证电力功率平衡，防止电池过充或过放，提高系统性能和电池寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.混合动力功率流控制方法，其特征在于，其方法步骤为：(1)、确定发动机、发电机和电动机的控制模式；2、确定功率部件的功率分配和工作状态点。
2.根据权利要求1所述的混合动力功率流控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)的具体步骤说明如下：
第一步：功率流控制方法首先根据驾驶员油门踏板完成车辆驱动需求功率和转矩计算，根据电池组状态和驱动需求功率确定电池组目标功率，根据驱动需求功率、电池目标功率和辅助系统功率等确定发动机目标功率；
第二步：从发动机功率和燃油经济性需求出发，根据发动机最优燃油经济性工作曲线确定发动机的目标转速和转矩；
第三步：基于行星机构决定的转矩比例关系，根据发动机目标转矩确定发电机目标转矩，还可计算出发动机功率分流后传递到齿圈的转矩；
第四步：根据驱动需求转矩和发动机分流到齿圈转矩的差值确定电动机目标转矩；根据功率平衡方程，由此确定的电动机和发电机功率的差值必然等于电池组目标功率。
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