CN106184198A - 一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法及装置，其中所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、高压储能装置、直流电压转换器总成部件。所述失效跛行控制方法包括：对总成故障进行严重度等级划分，依据严重度等级进行相应的跛行控制；当某一总成部件完全失效时，判断是否需要起动发动机，以及相应的起动控制方法；当发动机跛行时，通过控制发动机转速在合理范围内，以保证整车安全跛行。

Description

一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法及装置，属于电动汽车控制领域。

背景技术

混合动力汽车能够根据需要使用不同动力源从而获得最佳整车经济性。其通常由两个动力源组成，即发动机和电动机。当驱动车辆行驶时，由两个动力源同时或其中一个动力源单独提供驱动力。

与传统汽车相同，当混合动力汽车关键总成故障时，例如发动机、电动机、高压储能装置等，为了让驾驶员能够尽快将车辆从危险区域驶离(如十字路口或高速公路)，需要相应的跛行功能保证车辆可紧急移动。混合动力汽车与传统汽车最主要区别是增加了电驱动系统，因此电动机、高压储能装置等系统故障下的处理措施是重点关注及研究内容。

专利CN201080040576.0公开了一种用于在能量系统的故障下运行混合动力机动车的方法和装置，该专利仅涉及能量系统故障下的一种应急处理措施；专利CN200880126395.2公开了一种用于有控制地引起实现汽车应急运行的替代措施的混合动力汽车故障安全的运行的方法和执行这种方法的装置，该专利重点关注通过ESP等系统检测车辆运行状态(横向加速度、车速、转向角等)，以此判断是否采用应急运行的替代措施。

现有技术的混合动力系统是由多动力源组成，这就增加了由于动力源失效导致车辆停驶的可能性，如何避免任一动力源，即发动机、电动机、高压储能装置，发生失效故障时，整车仍可以进行安全的跛行，驶离高速公路、十字路口等危险区域，上述专利都没有相应的解决方案或控制方法。

发明内容

发明要解决的问题

本发明涉及一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法及装置，在关键总成严重故障导致失效情况下，通过一系列控制措施，使车辆进入最合理的跛行模式，在保证安全的前提下最大限度控制车辆行驶。

本发明的技术方案如下

一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法，所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、高压储能装置、直流电压转换器，其中所述分离离合器将所述发动机与传动系即电动机、变速器、主减速器、车轮分离，实现纯电动行驶，所述失效跛行控制方法包括：

对总成故障进行严重度等级划分，依据严重度等级进行相应的跛行控制；

当某一总成部件完全失效时，判断是否需要起动发动机，以及相应的发动机起动控制方法；

当发动机跛行时，通过控制发动机转速在合理范围内，以保证整车安全跛行。

对总成故障导致的后果进行严重度等级划分，包括降额运行、部件失效、整车停车，部件失效情况下的整车跛行模式包括发动机跛行、纯电动跛行、传统车模式跛行。

总成处于部件失效状态时，相应的失效跛行控制包括：

发动机、分离离合器总成失效，整车处于纯电动跛行，仅由高压储能装置提供驱动车辆和低压电源系统消耗的能量；

电动机总成失效，整车处于发动机跛行，发动机驱动车辆行驶，直流电压转换器将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用；

高压储能装置失效，整车处于传统车模式跛行，此时高压继电器断开，高压储能装置与高压系统分离，发动机驱动车辆行驶，电动机仅作为发电机使用，所发电能由直流电压转换器转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

由部件失效导致整车需要进入发动机跛行或传统车模式跛行时，需要判断当前发动机是否运行，如发动机未运行，需要首先起动发动机。

辅助起动机负责起动发动机，电动辅助油泵在液压压力不足时为分离离合器提供压力，通过接合分离离合器使得发动机转速与电动机转速同步，完成起动过程控制，其中接合分离离合器时的压力控制是逐渐增大的，当发动机转速与电动机转速差小于某较小阀值，即转速同步，分离离合器压力将不再继续增加。

当整车处于传统车模式跛行和发动机跛行时，设定发动机转速工作区间，即转速上限和转速下限，以保证整车安全跛行，其中发动机工作转速下限是通过高怠速指令，提高发动机目标怠速转速实现的，发动机工作转速上限是通过限制变速器工作挡位以及车速来实现的。

一种用于混合动力汽车的失效跛行装置，所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、高压储能装置、直流电压转换器，所述装置包括分离离合器，其配置为湿式常开离合器，在其自身故障时离合器自动分离。

所述装置还包括电动辅助油泵，当液压系统压力不足时，为分离离合器提供压力。

所述装置还包括辅助起动机，当电动机无法起动发动机时，由辅助起动机辅助起动发动机。

所述装置还包括混合动力控制器，其基于预定程序判定选择哪种失效跛行模式；根据发动机、分离离合器、电动机、高压储能装置故障状态，判定是否需要起动发动机，以及相应起动控制方法的实施；在传统车模式跛行和发动机跛行情况下，控制发动机工作在目标转速区间内。

依据本发明的控制方法及相应装置，可以实现当任一动力源，即发动机、电动机、高压储能装置，发生失效故障时，整车都可以进行安全的跛行，驶离高速公路、十字路口等危险区域。在关键总成严重故障导致失效情况下，通过一系列控制措施，使车辆进入最合理的跛行模式，在保证安全的前提下最大限度控制车辆行驶。

附图说明

图1所示为典型混合动力系统结构示意图。

图2所示为本明所述混合动力系统的失效跛行控制装置示意图。

图3所示为本发明所述的失效跛行控制方法示意流程图。

附图标记的说明

1发动机；2分离离合器；3电动机；4变速器；5高压储能装置；6逆变器；7车轮；8混合动力控制单元；9辅助起动机；电动辅助油泵；11发动机管理系统；12电机控制单元；13直流电压转换器；14低压蓄电池；15变速器控制单元；16能量管理系统；17高压继电器

具体实施方式

图1所示为典型混合动力系统结构示意图。该混合动力系统由两个动力源组成，第一动力源为发动机1，第二动力源为电动机3，其中分离离合器2可以将发动机1与传动系分离，实现纯电动行驶。分离离合器2分开时，高压储能装置5通过逆变器6为电动机3提供电能，电动机3输出的扭矩通过变速器4传递给车轮7，进而驱动车辆行驶。分离离合器2接合时，发动机1和电动机3可以同时或单独输出扭矩，驱动车辆行驶。

图2所示为本发明所述混合动力系统的失效跛行控制装置示意图。分离离合器2配置为湿式常开离合器，在其自身故障时离合器自动分离，可实现纯电动跛行。电动辅助油泵10只有在液压系统压力不足时工作，为分离离合器2提供足够液压力。辅助起动机9通过齿轮组与发动机曲轴连接，可实现电动机3等总成失效模式下的发动机起动。

混合动力系统中每个总成都由专有的控制单元进行监控和调节，如发动机1由发动机管理系统11进行控制，电动机3由电机控制单元12进行控制，变速器4由变速器控制单元15进行控制，高压储能装置5由能量管理系统16进行控制，分离离合器2、辅助起动机9、电动辅助油泵10都由混合动力控制单元8进行控制。

此外，直流电压转换器13可以将高压储能装置5中的电能转化为14V电能，为低压蓄电池14充电。在高压储能装置5失效情况下，高压继电器17可以将高压储能装置5与高压系统断开。

结合图3详细说明使用本发明所述混合动力系统的失效跛行控制装置2、8、9、10进行失效跛行控制的整个过程。首先对总成故障进行严重度等级划分，包括降额运行、部件失效、整车停车，混合动力控制单元8监控各总成状态，并基于预定程序判断总成部件是否有故障以及是否完全失效。发动机1、分离离合器2总成失效时，整车处于纯电动跛行，仅由高压储能装置5提供驱动车辆和低压电源系统消耗的能量；电动机3总成失效，整车处于发动机跛行，发动机1驱动车辆行驶，直流电压转换器13将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用；高压储能装置5失效，整车处于传统车模式跛行，此时高压继电器17断开，高压储能装置5与高压系统分离，发动机1驱动车辆行驶，电动机3仅作为发电机使用，所发电能由直流电压转换器13转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

如果由于部件失效导致整车需要进入发动机跛行或传统车模式跛行时，混合动力控制单元8通过发动机1转速以及其他相关信息判断发动机1是否运行，如发动机1未运行，需要首先起动发动机1。混合动力控制单元8控制辅助起动机9起动发动机1，同时控制电动辅助油泵10为分离离合器2提供液压力(混合动力控制单元8检测到液压系统压力不足时，该功能被激活)。发动机1起动成功后，混合动力控制单元8控制分离离合器2接合，使得发动机1转速与电动机3转速同步，其中接合分离离合器2时的压力控制是逐渐增大的，当发动机1转速与电动机3转速差小于某较小阀值(转速同步)，分离离合器2压力将不再继续增加。

当整车处于传统车模式跛行，混合动力控制单元8通过高怠速指令控制发动机管理系统11，以保证发动机1转速不低于最低目标转速值；当整车处于发动机跛行，混合动力控制单元8控制变速器控制单元限制变速器工作挡位，以及限制整车运行车速，以保证电动机3转速(与发动机1转速相同)不高于最高转速限制值，进而保证高压系统无意外的高电压或低电压产生。本发明的突出优点在于当任一动力源，即发动机、电动机、高压储能装置，发生失效故障时，整车都可以进行安全的跛行。

分离离合器和电动辅助油泵是必不可少的装置，当电动机失效情况下，需要通过电动辅助油泵为整个液压系统建立压力，进而通过分离离合器接合，使得发动机可以驱动车辆行驶。

当高压储能装置失效情况下，以电压为控制目标控制电动机进行发电，并通过直流电压转换器将高压电转化为14V低压电为整车供电，是传统车模式跛行的关键控制方法。

Claims (10)

1.一种用于混合动力汽车的失效跛行控制方法，其特征在于，

所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、高压储能装置、直流电压转换器，其中所述分离离合器将所述发动机与传动系分离，实现纯电动行驶，所述传动系即电动机、变速器、主减速器、车轮，所述失效跛行控制方法包括：

对总成故障进行严重度等级划分，依据严重度等级进行相应的跛行控制；

当某一总成部件完全失效时，判断是否需要起动发动机，以及相应的发动机起动控制方法；

当发动机跛行时，通过控制发动机转速在合理范围内，以保证整车安全跛行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

对总成故障导致的后果进行严重度等级划分，包括降额运行、部件失效、整车停车，部件失效情况下的整车跛行模式包括发动机跛行、纯电动跛行、传统车模式跛行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

总成处于部件失效状态时，相应的失效跛行控制包括：

发动机、分离离合器总成失效，整车处于纯电动跛行，仅由高压储能装置提供驱动车辆和低压电源系统消耗的能量；

电动机总成失效，整车处于发动机跛行，发动机驱动车辆行驶，直流电压转换器将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用；

高压储能装置失效，整车处于传统车模式跛行，此时高压继电器断开，高压储能装置与高压系统分离，发动机驱动车辆行驶，电动机仅作为发电机使用，所发电能由直流电压转换器转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

由部件失效导致整车需要进入发动机跛行或传统车模式跛行时，需要判断当前发动机是否运行，如发动机未运行，需要首先起动发动机。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

辅助起动机负责起动发动机，电动辅助油泵在液压压力不足时为分离离合器提供压力，通过接合分离离合器使得发动机转速与电动机转速同步，完成起动过程控制，其中接合分离离合器时的压力控制是逐渐增大的，当发动机转速与电动机转速差小于某较小阀值，即转速同步，分离离合器压力将不再继续增加。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当整车处于传统车模式跛行和发动机跛行时，设定发动机转速工作区间，即转速上限和转速下限，以保证整车安全跛行，其中发动机工作转速下限是通过高怠速指令，提高发动机目标怠速转速实现的，发动机工作转速上限是通过限制变速器工作挡位以及车速来实现的。

7.一种用于混合动力汽车的失效跛行装置，其特征在于，

所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、高压储能装置、直流电压转换器，所述装置包括分离离合器，其配置为湿式常开离合器，在其自身故障时离合器自动分离。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括电动辅助油泵，当液压系统压力不足时，为分离离合器提供压力。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括辅助起动机，当电动机无法起动发动机时，由辅助起动机辅助起动发动机。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括混合动力控制器，其基于预定程序判定选择哪种失效跛行模式；根据发动机、分离离合器、电动机、高压储能装置故障状态，判定是否需要起动发动机，以及相应起动控制方法的实施；在传统车模式跛行和发动机跛行情况下，控制发动机工作在目标转速区间内。