CN105599755A - 一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法 - Google Patents

一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，该方法包括：开始启动，由ISG电机带动发动机启动，发动机怠速，ISG电机关闭；根据档位、需求转矩和车速，判断是否进入驱动工况，若判断结果为是，则进入下一步，否则进入自动切换工况；整车控制单元根据需求转矩和动力电池电量判断进入并联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车发电模式和纯电动模式四种工作模式中的一种工作模式。本发明中的整车控制器能够根据需求转矩和动力电池电量自动判断出进入四种工作模式中的哪一种工作模式，并分配各个工作模式下的驱动轴转矩，更为简单且高效的达到整体效率与等效油耗最优要求，实现发动机与电机的最佳转矩分配。

Description

一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法
技术领域
本发明涉及插电式混合动力客车的控制系统技术领域，尤其是一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法。
背景技术
随着技术的发展，新能源技术越来越受到汽车界的重视。混合动力汽车已经成为汽车工业的研究对象，但是混合动力汽车（HEV）由于存在三大主要问题——价格高、效率低、仍然使用较多的汽油/柴油,并且充电不方便，因此前景并不乐观。此外，HEV的发展方向是可外接插电式混合动力汽车。
插电式混合动力汽车采用HEV驱动系统与EV驱动系统相结合，可大大改善HEV的有害气体，温室气体排放和燃油经济性，降低生产成本，提高EV汽车的动力性和续驶里程。由于插电式混合动力汽车存在两个动力源，这就需要对整车动力进行合理分配，对动力元件进行协调控制，车辆控制器实现了这两个功能。车辆控制器的主要功能就是进行整车能量管理和动力系统的协调控制，指挥车辆各个部件进行协调有序地工作，其中，整车能量管理策略的制定是混合动力系统控制策略设计的关键，良好的模式切换控制策略下的驱动轴扭矩控制直接影响到车辆的燃油经济性、舒适性和动力性。
目前，客车的驱动轴转矩的控制方法存在以下缺陷：第一，控制方法过于复杂化、易出问题，生产成本较高；第二，没有充分合理运用到发动机的最佳工作区，燃油经济性较差；第三，主要以发动机工作为主，电动驱动为辅。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够更为简单且高效的达到整体效率与等效油耗最优要求，实现发动机与电机的最佳转矩分配的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）开始启动，由ISG电机带动发动机启动，发动机怠速，ISG电机关闭；
（2）根据档位、需求转矩和车速，判断是否进入驱动工况，若判断结果为是，则进入下一步，否则进入自动切换工况；
（3）整车控制单元根据需求转矩和动力电池电量判断进入并联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车发电模式和纯电动模式四种工作模式中的一种工作模式，各模式下驱动轴转矩由当前转速下对应的发动机工作经济上限转矩、发动机工作经济下限转矩、ISG电机最大工作转矩以及动力电池电量值来共同决定。
若需求转矩大于发动机工作经济上限且动力电池电量大于最小值，则在整车控制单元的控制下进入并联驱动模式，此模式下，发动机与ISG电机共同驱动车辆，动力电池通过逆变器给ISG电机供电。
若需求转矩大于发动机工作经济上限且动力电池电量小于等于最小值，则发动机则进入发动机单独驱动模式；若需求转矩大于发动机工作经济下限且小于等于发动机工作经济上限，且动力电池电量大于最大值时，则发动机进入发动机单独驱动模式；此模式下，发动机工作在最佳工作点上。
若需求转矩大于发动机工作经济下限且小于等于发动机工作经济上限，且动力电池电量小于等于最大值时，则进入由发动机驱动带动ISG电机发电的行车发电模式；若需求转矩小于等于发动机工作经济下限，且动力电池电量小于等于最小值时，则进入由发动机驱动带动ISG电机发电的行车发电模式。
若需求转矩小于等于发动机工作经济下限，且动力电池电量大于最小值时，则进入纯电动驱动模式，此模式下，整车控制单元发出纯电动驱动模式指令给ISG电机控制单元，由ISG电机控制单元去控制ISG电机单独驱动整车，有再生制动时，能量回收。
在并联驱动模式下，驱动轴转矩的分配为：发动机请求转矩为发动机工作经济上限转矩，ISG电机请求转矩为需求转矩减去发动机工作经济上限转矩。
在发动机单独驱动模式下，发动机单独驱动整车，驱动轴转矩分配为：发动机请求转矩等于需求转矩。
在行车发电模式下，驱动轴转矩分配为：ISG电机请求转矩为充电转矩，发动机请求转矩为需求转矩加上充电转矩；所述充电转矩等于动力电池电量上下限的平均值减去实际值，再乘以充电固定值，再乘以动力电池电量上下限的平均值。
在纯电动模式下，动力电池提供电量给ISG电机驱动整车，驱动轴转矩分配为：ISG电机提供全部的所需转矩，即ISG电机请求转矩等于需求转矩。
由上述技术方案可知，本发明中的整车控制器能够根据需求转矩和动力电池电量自动判断出进入四种工作模式中的哪一种工作模式，并分配各个工作模式下的驱动轴转矩，更为简单且高效的达到整体效率与等效油耗最优要求，实现发动机与电机的最佳转矩分配；在大多数工况下是以电驱动为主，发动机驱动为辅，更为节能环保，降低运营成本；合理地放电和及时给电池充电，延长了电池的寿命；简洁合理地分配驱动系统，实现全局燃料经济性最优，提高了整车的工作效率、电池效率。且具有电动车的全部优点：低噪音、零排放高能量效率；可用外部充电电网，改善了电厂电机组效率，解决电价问题，降低对石油的依赖，降低使用成本；本发明还包含驾驶员转矩识别和整车驱动模式的优化控制。
附图说明
图1是整车驱动系统控制单元模块的布置示意图；
图2是本发明的驱动模式转换流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种插电式混合动力客车驱动系统包括：发动机，发动机控制单元，介于发动机与变速箱之间的ISG电机，ISG电机控制单元，为ISG电机提供动力源的动力电池，动力电池控制单元，动力电池通过逆变器为ISG电机供电。其中发动机、ISG电机、变速器为一体机，变速器通过转动装置与差速器连接；发动机控制单元对发动机进行控制；ISG电机控制单元对ISG电机进行控制，变速箱控制单元对变速器进行控制，动力电池控制单元对动力电池进行控制；发动机控制单元、ISG电机控制单元、变速箱控制单元、动力电池控制单元受到整车控制单元的指令控制。整车控制单元接收发动机控制单元，ISG电机控制单元，动力电池控制单元，驾驶员等信号，做出相应的调节，发出相应的控制指令，各控制单元做出相应的指令动作。
如图1、2所示，一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：（1）开始启动，由ISG电机带动发动机启动，发动机怠速，ISG电机关闭；（2）根据档位、需求转矩和车速，判断是否进入驱动工况，若判断结果为是，则进入下一步，否则进入自动切换工况；（3）整车控制单元根据需求转矩和动力电池电量判断进入并联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车发电模式和纯电动模式四种工作模式中的一种工作模式，各模式下驱动轴转矩由当前转速下对应的发动机工作经济上限转矩、发动机工作经济下限转矩、ISG电机最大工作转矩以及动力电池电量值来共同决定。
如图2所示，若需求转矩大于发动机工作经济上限且动力电池电量大于最小值，则在整车控制单元的控制下进入并联驱动模式，此模式下，发动机与ISG电机共同驱动车辆，动力电池通过逆变器给ISG电机供电。在并联驱动模式下，驱动轴转矩的分配为：发动机请求转矩为发动机工作经济上限转矩，ISG电机请求转矩为需求转矩减去发动机工作经济上限转矩。
如图2所示，若需求转矩大于发动机工作经济上限且动力电池电量小于等于最小值，此时，动力电池电量过低，不足以为ISG电机提供电量，则发动机则进入发动机单独驱动模式；若需求转矩大于发动机工作经济下限且小于等于发动机工作经济上限，且动力电池电量大于最大值时，此时动力电池虽然有充足的电量，但此时的需求转矩落在发动机最佳工作位置区，则发动机优先进入发动机单独驱动模式；此模式下，发动机工作在最佳工作点上。在发动机单独驱动模式下，发动机单独驱动整车，ISG电机不参与驱动，驱动轴转矩分配为：发动机请求转矩等于需求转矩。
如图2所示，若需求转矩大于发动机工作经济下限且小于等于发动机工作经济上限，且动力电池电量小于等于最大值时，则进入由发动机驱动带动ISG电机发电的行车发电模式；若需求转矩小于等于发动机工作经济下限，且动力电池电量小于等于最小值时，此时，虽然ISG电机足以提供需求转矩所需的转矩，但动力电池电量不足，则进入由发动机驱动带动ISG电机发电的行车发电模式，动力电池能够的到充分的补给，有再生制动时，能量回收。在行车发电模式下，驱动轴转矩分配为：ISG电机请求转矩为充电转矩，发动机请求转矩为需求转矩加上充电转矩；所述充电转矩等于动力电池电量上下限的平均值减去实际值，再乘以充电固定值，再乘以动力电池电量上下限的平均值。
如图2所示，若需求转矩小于等于发动机工作经济下限，且动力电池电量大于最小值时，则进入纯电动驱动模式，此模式下，整车控制单元发出纯电动驱动模式指令给ISG电机控制单元，由ISG电机控制单元去控制ISG电机单独驱动整车，有再生制动时，能量回收。在纯电动模式下，动力电池提供电量给ISG电机驱动整车，驱动轴转矩分配为：ISG电机提供全部的所需转矩，即ISG电机请求转矩等于需求转矩。
综上所述，本发明中的整车控制器能够根据需求转矩和动力电池电量自动判断出进入四种工作模式中的哪一种工作模式，并分配各个工作模式下的驱动轴转矩，更为简单且高效的达到整体效率与等效油耗最优要求，实现发动机与电机的最佳转矩分配。

Claims (9)

1.一种插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）开始启动，由ISG电机带动发动机启动，发动机怠速，ISG电机关闭；
（2）根据档位、需求转矩和车速，判断是否进入驱动工况，若判断结果为是，则进入下一步，否则进入自动切换工况；
（3）整车控制单元根据需求转矩和动力电池电量判断进入并联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车发电模式和纯电动模式四种工作模式中的一种工作模式，各模式下驱动轴转矩由当前转速下对应的发动机工作经济上限转矩、发动机工作经济下限转矩、ISG电机最大工作转矩以及动力电池电量值来共同决定。
2.根据权利要求1所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：若需求转矩大于发动机工作经济上限且动力电池电量大于最小值，则在整车控制单元的控制下进入并联驱动模式，此模式下，发动机与ISG电机共同驱动车辆，动力电池通过逆变器给ISG电机供电。
3.根据权利要求1所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：若需求转矩大于发动机工作经济上限且动力电池电量小于等于最小值，则发动机则进入发动机单独驱动模式；若需求转矩大于发动机工作经济下限且小于等于发动机工作经济上限，且动力电池电量大于最大值时，则发动机进入发动机单独驱动模式；此模式下，发动机工作在最佳工作点上。
4.根据权利要求1所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：若需求转矩大于发动机工作经济下限且小于等于发动机工作经济上限，且动力电池电量小于等于最大值时，则进入由发动机驱动带动ISG电机发电的行车发电模式；若需求转矩小于等于发动机工作经济下限，且动力电池电量小于等于最小值时，则进入由发动机驱动带动ISG电机发电的行车发电模式。
5.根据权利要求1所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：若需求转矩小于等于发动机工作经济下限，且动力电池电量大于最小值时，则进入纯电动驱动模式，此模式下，整车控制单元发出纯电动驱动模式指令给ISG电机控制单元，由ISG电机控制单元去控制ISG电机单独驱动整车，有再生制动时，能量回收。
6.根据权利要求2所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：在并联驱动模式下，驱动轴转矩的分配为：发动机请求转矩为发动机工作经济上限转矩，ISG电机请求转矩为需求转矩减去发动机工作经济上限转矩。
7.根据权利要求3所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：在发动机单独驱动模式下，发动机单独驱动整车，驱动轴转矩分配为：发动机请求转矩等于需求转矩。
8.根据权利要求4所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：在行车发电模式下，驱动轴转矩分配为：ISG电机请求转矩为充电转矩，发动机请求转矩为需求转矩加上充电转矩；所述充电转矩等于动力电池电量上下限的平均值减去实际值，再乘以充电固定值，再乘以动力电池电量上下限的平均值。
9.根据权利要求5所述的插电式混合动力客车的驱动轴转矩控制方法，其特征在于：在纯电动模式下，动力电池提供电量给ISG电机驱动整车，驱动轴转矩分配为：ISG电机提供全部的所需转矩，即ISG电机请求转矩等于需求转矩。
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