CN104648158A - 混合动力车辆的高压负载管理控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车辆的空调管理控制技术，包含：由探测装置探测车辆是否完成高压上电、车载电池的SOC值；由判断装置判断车辆是处于纯电动工作模式、处于串联工作模式，还是处于并联工作模式以及各部件的功率使用情况；以及由控制装置执行与没有高压负载、纯电动工作模式、串联工作模式或并联工作模式相对应的车载空调功率限制方案。采用本发明的混合动力车辆的高压负载管理控制技术，可以优化高压负载管理策略，优先满足驱动电机所需能量，从而保证车辆的动力性，同时最大限度地使用空调，保证车辆驾驶时的舒适性。

Description

混合动力车辆的高压负载管理控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术，本发明尤其涉及混合汽车的高压负载管理控制技术。

背景技术

混合动力汽车（hybrid electrical vehicle，简称HEV），是一种同时装备有两种动力来源的汽车，即，由传统汽油机或者柴油机产生的热动力源，和由电池与电动机产生的电动力源的汽车。

这种混合动力汽车，通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行情况来实现灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低了油耗和排放。

混合动力汽车采用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式，其优点在于，车辆在启动后停止时，只靠发电机带动，如果不达到一定的速度，发电机是无法工作的。因此，采用混合动力，能够使发动机一直保持在最佳工作状态，动力性好，排放量很低，而且由于电能来源是发电机，只需加油即可。

混合动力汽车的主要高压负载是驱动电机和空调。如果空调功率较大，动力电池可以分配给驱动电机用于驱动车辆的功率便会减少。而当动力电池的放电功率较低时，会出现由于空调的能量分流，动力电池不足以提供足够的能量来驱动车辆，导致车辆的动力性大大下降。

因此，如何优化高压负载管理策略，优先满足驱动电机所需能量，以保证车辆的动力性，同时最大限度地使用空调，保证车辆驾驶时的舒适性，要求对混合动力汽车的高压负载进行科学的管理控制。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种混合动力车辆的高压负载管理控制方法。

本发明的另一个目的在于提供一种混合动力车辆的高压负载管理控制系统。

按照本发明的第一个发明，提供了一种混合动力车辆的空调管理控制方法，包含：

1）由探测装置探测车辆是否完成高压上电、车载电池的SOC值；

2）由判断装置判断车辆是处于纯电动工作模式、处于串联工作模式，还是处于并联工作模式；以及

3）根据步骤1）和2）的判断结果，由控制装置执行与没有高压负载、纯电动工作模式、串联工作模式或并联工作模式相对应的车载空调功率限制方案。

按照本发明第一个方面提供的空调管理控制方法中，在步骤1）中，如果车辆没有探测到高压上电，则直接将车载空调的功率限制到0。

在按照本发明第一个方面提供的空调管理控制方法中，如果探测装置探测到车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且判断装置判断P ₁ －P ₃ <P，即，判断装置判断车辆处于纯电动工作模式，并由控制装置直接将空调的功率限制到0，反之，如果判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P ₁ －P ₃ <P，则控制装置退出空调功率限制模式，其中，P ₁ 表示动力电池的可用放电功率，P ₃ 表示车辆的驱动电机的需求功率，而P表示功率阈值，即，车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

在按照本发明第一个方面提供的空调管理控制方法中，如果探测装置探测到车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且判断装置判断P ₁ －P ₃ －P ₅ <P，即，判断装置判断车辆处于并联工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到0，反之，如果判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，并且不是P ₁ －P ₃ －P ₅ <P，则控制装置退出空调功率限制模式，其中，P ₁ 表示动力电池的可用放电功率，P ₃ 表示车辆的驱动电机的需求功率，P ₅ 表示发电机作为驱动电机时的需求功率，而P表示功率阈值，即，车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

在按照本发明第一个方面提供的空调管理控制方法中，如果判断装置判断P ₁ ＋P ₂ －P ₃ <P，即，判断装置判断车辆处于串联工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，其中，P ₁ 表示动力电池的可用放电功率，P ₂ 表示发电机的发电功率，P ₃ 表示车辆的驱动电机的需求功率，而P表示功率阈值，即，车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

在按照本发明第一个方面提供的空调管理控制方法中，还包含设置如下时间：T ₁ ：控制装置进入功率限制时开始计时所记录的时长；以及T _timeout ：超时时间时长，当T ₁ ≥T _timeout 时，车载空调退出限制功率，并从此时刻开始计时，将所记录的时长记为T ₂ ，而只有当T ₂ ≥0.5*T _timeout 时，判断装置才判断P ₁ ＋P ₂ －P ₃ <P，即，判断装置判断车辆处于串联工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，否则，则退出功率限制模式。

按照本发明第二个方面，提供了一种混合动力车辆的空调管理控制系统，它包含，探测装置；判断装置，它与探测装置耦合；以及控制装置，它与判断装置耦合，其中，由探测装置探测车辆是否完成高压上电、车载电池的SOC值，并由判断装置判断车辆是处于纯电动工作模式、处于串联工作模式，还是处于并联工作模式；以及根据判断装置的判断结果，由控制装置执行与没有高压上电、纯电动工作模式、串联工作模式或并联工作模式相对应的车载空调功率限制方案。

在按照本发明第二个方面提供的空调管理控制系统中，如果判断装置判断车辆没有高压上电，则由控制装置直接将车载空调的功率限制到0。

在按照本发明第二个方面提供的空调管理控制系统中，如果探测装置探测到车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且判断装置判断P ₁ －P ₃ <P，即，判断装置判断车辆处于纯电动工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到0，反之，如果判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P ₁ －P ₃ <P，则控制装置退出空调功率限制模式，其中，P ₁ 表示动力电池的可用放电功率，P ₃ 表示车辆的驱动电机的需求功率，而P表示功率阈值，即，车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

在按照本发明第二个方面提供的空调管理控制系统中，如果探测装置探测到车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且判断装置判断P ₁ －P ₃ －P ₅ <P，即，判断装置判断车辆处于并联工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到0，反之，如果判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P ₁ －P ₃ －P ₅ <P，则控制装置退出空调功率限制模式，其中，P ₁ 表示动力电池的可用放电功率，P ₃ 表示车辆的驱动电机的需求功率，P ₅ 表示发电机作为驱动电机时的需求功率，而P表示功率阈值，即，车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

在按照本发明第二个方面提供的空调管理控制系统中，如果判断装置判断P ₁ ＋P ₂ －P ₃ <P，即，判断装置判断车辆处于串联工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，其中，P ₁ 表示动力电池的可用放电功率，P ₂ 表示发电机的发电功率，P ₃ 表示车辆的驱动电机的需求功率，而P表示功率阈值，即，车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

在按照本发明第二个方面提供的空调管理控制系统中，还包含设置如下时间：T ₁ ：控制装置进入功率限制时开始计时所记录的时长；以及T _timeout ：超时时间时长，当T ₁ ≥T _timeout 时，车载空调退出限制功率，并从此时刻开始计时，将所记录的时长记为T ₂ ，而只有当T ₂ ≥0.5*T _timeout 时，判断装置才判断P ₁ ＋P ₂ －P ₃ <P，即，判断装置判断车辆处于串联工作模式，则由控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，否则，则退出功率限制模式。

采用本发明的混合动力车辆的高压负载管理控制技术，可以优化高压负载管理策略，优先满足驱动电机所需能量，从而保证车辆的动力性，同时最大限度地使用空调，保证车辆驾驶时的舒适性。

附图说明

图1示意示出车辆在纯动力工作模式下高压负载系统能量流向情况；

图2示意示出车辆在串联工作模式下高压负载系统能量流向情况；

图3示意示出车辆在并联工作模式下高压负载系统能量流向情况；

图4示出本发明混合动力车辆的空调管理控制系统和方法的原理图；而

图5示出本发明混合动力车辆的空调管理控制系统的示意图。

具体实施方式

下面参照附图，描述本发明的混合动力车辆空调管理控制系统及管理控制方法。

混合动力车辆的关键是车辆的混合动力系统。混合动力系统的性能直接关系到混合动力车辆的整车性能。

随着多年来的发展，使得混合动力系统总成已经从原来发动机与电机之间呈离散型结构，向着发动机电机和变速箱呈一体化结构的方向发展，即发展成为集成化的混合动力总成系统。

混合动力总成以动力的传输路线分类，可以分为串联形式、并联形式，和混联形式。

图1中示意示出了纯电动状态下能量流动的情况。在纯电动状态下，高压负载空调与驱动电机的能量完全来自动力电池。

图2中示意示出了串联工作模式下能量流动的情况。在串联工作模式下，发动机启动拖动发动机进行发电，高压负载驱动电机与空调的能量来自动力电池和发电机。

图3中示意示出并联工作模式下能量流动的情况。在并联工作模式下，发电机输出扭矩用来驱动车辆，高压负载是车载空调、驱动电机和发电机。

为了方便本发明的描述，首先给出如下定义：

SOC（电荷状态，State of Charge）值：整车控制器实时监测动力电池的电荷状态值；

P ₁ ：动力电池的可用放电功率；

P ₂ ：发电机的发电功率；

P ₃ ：驱动电机的需求功率；

P ₄ ：空调的需求功率；

P ₅ ：发电机作为驱动电机时的需求功率；

P：功率阈值，即，高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率；

X：电池SOC的阈值。

本发明中，将对空调的功率限制分为如下两个等级：

i) 功率限制到额定功率的四分之一；

ii) 功率限制到0。

下面，结合附图，描述本发明的空调功率限制触发的条件。

）如图1所示。

当车辆处在纯电动工作模式下时，SOC<X，且P ₁ -P ₃ <P。考虑到纯电动下发电机并不会发电补充能量，如果此时向空调提供能量，动力电池不足以提供足够的能量来驱动车辆。因此，此时，将空调功率限制到0，即，动力电池不向车载空调提供电能。

反之，如果所述判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P ₁ －P ₃ <P，则所述控制装置退出空调功率限制模式，

2）如图2所示。

当车辆处在串联工作模式下时，如果P ₁ +P ₂ -P ₃ <P，则此时需要限制提供给车载空调的功率。

考虑到此时发电机可以发电补充能量，故将车载空调的功率限制到额定功率的四分之一，并优先保证驱动电机的功率需求，然后最大限度的保证车载空调对电能的需求。

反之，如果所述判断装置不是P ₁ +P ₂ -P ₃ <P，则所述控制装置退出空调功率限制模式。

）如图3所示。

当车辆处在并联工作模式下时，发动机、驱动电机、发电机同时输出扭矩来驱动车辆。

如果此时SOC<X，且P ₁ -P ₃ -P ₅ <P，则此时需要限制向车载空调提供功率。考虑到此时发电机是用作驱动电机的，并不能发电补充能量，因此，将提供给车载空调的功率限制到0。

反之，如果所述判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P ₁ －P ₃ －P ₅ <P，则所述控制装置退出空调功率限制模式。

下面讨论车载空调对于上述空调功率限制触发条件的响应。

）将车载空调的功率限制到额定功率的四分之一

从进入功率限制的时刻开始计时，将所记录的时长记为T ₁ ，并设置一个超时时长T _timeout 。

当T ₁ ≥T _timeout 时，车载空调退出限制功率，并从此时开始计时，将所记录的时长记为T ₂ 。

而只有当T ₂ ≥0.5*T _timeout 时，车辆控制器需要判断是否需要对车载空调进行功率限制。在T ₂ 时间内，空调处于非功率限制状态。这种处理方式，可以使得车载空调在被限制功率的情况下，仍可以间歇性地工作在正常状态，以满足对空调调温的需求。

）将车载空调的功率限制到0

a：如果动力电池的可用放电功率P ₁ 小于设定阈值，则将车载空调的功率限制到0。

：如果车辆在上电时，高压回路没有高压输出，则把车载空调的功率限制到0。

：如果SOC值低于设定值，则把车载空调的功率限制到0。

在车载空调的功率被限制到0以后，整车控制器会实时地检测空调限制功率的条件。如果不再满足限制功率的条件，则跳出功率限制模式。

下面参考图4和图5，描述本发明混合动力车辆空调控制系统和控制流程的原理。

）车辆上电后，由探测装置探测车辆是否完成高压上电。如果探测装置探测到高压负载，则由控制器将空调功率限制到0。

）车辆高压上电后，由判断装置判断车辆是处于纯电动工作模式，还是并联工作模式。

如果

a) SOC值低于所设置的阈值X，

b) 此时，车辆动力性需求很大，P ₁ -P ₃ （-P ₅ ）<P，即动力电池已经无法满足驱动电机与空调的能量需求。

此时，在把车载空调功率限制到0之后，判断装置会一直判断前文中所述的触发条件。如果符合限制空调功率至四分之一的额定功率，则整车控制器进入相应的功率限制模式。如果不需要继续限制空调功率，则整车控制器退出车载空调功率限制模式。

）如果判断装置判断车辆处于串联模式，此时，如果P ₁ +P ₂ -P ₃  <P，即，此时动力电池无法满足驱动电机、发电机与空调的能量需求，则整车控制器限制车载空调的功率至额定值的四分之一，以保证动力性。当T ₁ >=T _timeout ，即功率限制时间超过T _timeout 时，整车控制器退出车载空调功率限制模式，使空调正常工作达功率限制的一半时间（T ₂ =0.5*T _timeout ）。然后判断触发条件。

如果符合串联模式下的空调功率限制条件，则整车控制器再次进入空调功率限制模式,否则整车控制器继续保持空调非功率限制模式。

应当特别指出的是，上文中，参照图4和图5描述了按照本发明的混合动力车辆空调控制系统和控制流程的原理。但是，上文中的描述应当被理解为既是针对按照本发明的混合动力车辆空调控制系统的描述，也是针对按照本发明的混合动力车辆空调控制方法的描述。采用这样的描述方式，是为了节省篇幅，使描述更为简洁。这是本领域中的普通技术人员应当能够理解的。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施例。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，还可以对本发明的上述实施例作某些修改和变更。实施例的描述仅仅是为了使本领域中的普通技术人员能够理解、实施本发明，不应当将本发明理解仅仅限于这些实施例。本发明的保护范围由权利要求书所限定。

Claims (12)

1. 一种混合动力车辆的空调管理控制方法，包含：

1）由探测装置探测车辆是否完成高压上电、车载电池的SOC值；

2）由判断装置判断车辆是处于纯电动工作模式、处于串联工作模式，还是处于并联工作模式；以及

3）根据步骤1）和2）的判断结果，由控制装置执行与没有高压上电、纯电动工作模式、串联工作模式或并联工作模式相对应的车载空调功率限制方案。

2. 如权利要求1所述的空调管理控制方法，其特征在于，在步骤1）中，如果所述车辆没有探测到高压上电，则直接将车载空调的功率限制到0。

3. 如权利要求1所述的空调管理控制方法，其特征在于，如果所述探测装置探测到所述车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且所述判断装置判断P₁－P₃<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于纯电动工作模式，并由所述控制装置直接将空调的功率限制到0，

反之，如果所述判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P₁－P₃<P，则所述控制装置退出空调功率限制模式，

其中，

P₁表示动力电池的可用放电功率，

P₃表示所述车辆的驱动电机的需求功率，而

P表示功率阈值，即，所述车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

4. 如权利要求1所述的空调管理控制方法，其特征在于，如果所述探测装置探测到所述车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且所述判断装置判断P₁－P₃－P₅<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于并联工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到0，

反之，如果所述判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P₁－P₃－P₅<P，则所述控制装置退出空调功率限制模式，

其中，

P₁表示动力电池的可用放电功率，

P₃表示所述车辆的驱动电机的需求功率，

P₅表示发电机作为驱动电机时的需求功率，而

P表示功率阈值，即，所述车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

5. 如权利要求3或4所述的空调管理控制方法，其特征在于，如果所述判断装置判断P₁＋P₂－P₃<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于串联工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，

其中，

P₁表示动力电池的可用放电功率，

P₂表示发电机的发电功率，

P₃表示所述车辆的驱动电机的需求功率，而

P表示功率阈值，即，所述车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

6. 如权利要求5所述的空调管理控制方法，其特征在于，还包含设置如下时间：

T₁：所述控制装置进入功率限制时开始计时所记录的时长；以及

T_timeout：超时时间时长，

当T₁≥T_timeout时，车载空调退出限制功率，并从此时刻开始计时，将所记录的时长记为T₂，

而只有当T₂≥0.5*T_timeout时，所述判断装置才判断P₁＋P₂－P₃<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于串联工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，否则，则退出功率限制模式。

7. 一种混合动力车辆的空调管理控制系统，它包含，

探测装置；

判断装置，它与所述探测装置耦合；以及

控制装置，它与所述判断装置耦合，

其中，由所述探测装置探测是否高压上电、车载电池的SOC值，并由判断装置判断车辆是处于纯电动工作模式、处于串联工作模式，还是处于并联工作模式；以及根据所述判断装置的判断结果，由所述控制装置执行与没有高压上电、纯电动工作模式、串联工作模式或并联工作模式相对应的车载空调功率限制方案。

8. 如权利要求7所述的空调管理控制系统，其特征在于，如果所述判断装置判断所述车辆没有高压上电，则由所述控制装置直接将车载空调的功率限制到0。

9. 如权利要求7所述的空调管理控制系统，其特征在于，如果所述探测装置探测到所述车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且所述判断装置判断P₁－P₃<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于纯电动工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到0，

反之，如果所述判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P₁－P₃<P，则所述控制装置退出空调功率限制模式，

其中，

P₁表示动力电池的可用放电功率，

P₃表示所述车辆的驱动电机的需求功率，而

P表示功率阈值，即，所述车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

10. 如权利要求7所述的空调管理控制系统，其特征在于，如果所述探测装置探测到所述车载电池的SOC值低于设置的阈值X，并且所述判断装置判断P₁－P₃－P₅<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于并联工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到0，

反之，如果所述判断装置判断SOC值不是低于所设置的阈值X，或者不是P₁－P₃－P₅<P，则所述控制装置退出空调功率限制模式，

其中，

P₁表示动力电池的可用放电功率，

P₃表示所述车辆的驱动电机的需求功率，

P₅表示发电机作为驱动电机时的需求功率，而

P表示功率阈值，即，所述车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

11. 如权利要求9或10所述的空调管理控制系统，其特征在于，如果所述判断装置判断P₁＋P₂－P₃<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于串联工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，

其中，

P₁表示动力电池的可用放电功率，

P₂表示发电机的发电功率，

P₃表示所述车辆的驱动电机的需求功率，而

P表示功率阈值，即，所述车辆高压系统满足驱动电机需求功率后的冗余功率。

12. 如权利要求11所述的空调管理控制系统，其特征在于，还包含设置如下时间：

T₁：所述控制装置进入功率限制时开始计时所记录的时长；以及

T_timeout：超时时间时长，

当T₁≥T_timeout时，车载空调退出限制功率，并从此时刻开始计时，将所记录的时长记为T₂，

而只有当T₂≥0.5*T_timeout时，所述判断装置才判断P₁＋P₂－P₃<P，即，所述判断装置判断所述车辆处于串联工作模式，则由所述控制装置直接将空调的功率限制到四分之一，否则，则退出功率限制模式。