CN108437976A - 一种插电式强混汽车的动力系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插电式强混汽车的动力系统控制方法，包括以下控制过程：车辆在串联驱动模式下，当检测到发动机和发电机反馈的扭矩均为正值时，说明发电机并没有发电而是在拖动发动机转动，此时，控制发动机停机，可避免损耗更多电量。可见，本发明可结合发电机反馈扭矩判断是否需要发动机停机，从而达到合理切换、节约电能和安全行驶的目的。

Description

一种插电式强混汽车的动力系统控制方法

技术领域

本发明涉及汽车驱动控制技术领域，尤其涉及一种插电式强混汽车的动力系统控制方法。

背景技术

随着非可再生资源的日渐枯竭和汽车排放对环境污染等问题的日益加剧，人类面临着石油枯竭和环境污染的双重挑战。推进低能耗、低排放的新能源汽车作为减少污染、降低能耗及排放的有效手段已成为各界的共识。新能源汽车动力系统方案中，混合动力系统兼具纯电动系统的环保节能和传统动力系统的较长续驶里程两大优势，无疑是目前最好的选择。

在强混系统中，一般配备两个机械动力源：发动机和电机，以及一个电力源：动力电池。为了降低油耗、减少排放，尽量使发动机工作在高效区，在较低负荷区域关闭发动机而采用纯电动行驶。所以，在满足驾驶员需求时，发动机会根据具体情况进行启动发电或者直接驱动，即，车辆驱动模式会在纯电动以及串并联驱动中来回切换。

强混系统中纯电动行驶里程一般在50到80公里，当电量下降到一定程度时，发动机启动进行充电以补充电能，车辆进入串联驱动模式；当车辆处于高速行驶过程，且驾驶员需求较大时，离合器结合发动机直接参与驱动，车辆进入并联驱动模式。为满足驾驶员需求，根据车辆状态，驱动模式会在纯电动驱动、串联驱动、并联驱动间切换。

以往相似构型的强混汽车动力系统，在剩余油量已经不足但动力系统仍需要发动机助力或者发电时，发电机依旧会拖动发动机启动，造成发电机拖动发动机转动的情况，从而损耗更多的电量，而由于剩余油量的采集误差较大，仅用剩余油量信息来判断是否控制发动机启停并不合适，更存在安全隐患。

因此，有必要提供一种改进方案以克服现有技术中存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种插电式强混汽车的动力系统控制方法，该控制方法是根据驾驶员需求、发动机和电机反馈情况，控制发动机运行状态及前桥离合器状态，从而更安全地进行驾驶驱动模式切换，避免不必要的能量损耗。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种插电式强混汽车的动力系统控制方法，包括以下控制过程：车辆在串联驱动模式下，当检测到发动机和发电机反馈的扭矩均为正值时，控制发动机停机。

优选地，在上述动力系统控制方法中，车辆在串联驱动模式下，当剩余油量小于等于第二预设值，且当检测到发动机和发电机反馈的扭矩均为正值时，控制发动机停机。

优选地，在上述动力系统控制方法中，车辆在纯电动驱动模式下，当剩余油量大于第一预设值，且驾驶员需求功率超出电驱动功率第三预设值时，控制发动机启动，使车辆进入串联驱动模式。

优选地，在上述动力系统控制方法中，车辆在串联驱动模式下，当剩余油量大于第一预设值，且驾驶员需求扭矩超出发动机发电扭矩阈值时，控制前桥离合器结合，使车辆进入并联驱动模式。

优选地，在上述动力系统控制方法中，车辆在并联驱动模式下，当剩余油量小于等于第一预设值时，控制前桥离合器断开，使车辆由并联驱动模式切换至串联驱动模式。

本发明提供的插电式强混汽车的动力系统控制方法，包括以下控制过程：车辆在串联驱动模式下，当检测到发动机和发电机反馈的扭矩均为正值时，说明发电机并没有发电而是在拖动发动机转动，此时，控制发动机停机，可避免损耗更多电量。可见，本发明可结合发电机反馈扭矩判断是否需要发动机停机，从而达到合理切换、节约电能和安全行驶的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的插电式强混汽车的动力系统控制方法流程示意图；

图2为本发明具体实施例中的插电式强混汽车的动力系统结构示意图；

图3为本发明具体实施例中动力系统由纯电动驱动模式切换到串联驱动模式再切换到并联驱动模式的流程示意图；

图4为本发明具体实施例中动力系统由并联驱动模式切换到串联驱动模式再切换到纯电动驱动模式的流程示意图。

图2中：

1-发电机、2-前桥变速箱、3-发动机、4-前驱电机/发电机集成式逆变器、5-前驱电机、6-动力电池、7-后驱电机逆变器、8-后驱电机、9-后减速器、10-前桥离合器、11-后桥离合器、12-左前轮、13-右前轮、14-右后轮、15-左后轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，本发明所提供的动力系统控制方法适用于具有串并联驱动功能的插电式强混系统，即图2所示的动力系统构型，其具体结构如下，前驱电机5、发电机1和发动机3布置于车辆车头处，前驱电机5和发电机1通过前驱电机/发电机集成式逆变器4与动力电池6相连，而后驱电机8通过后驱电机逆变器7与动力电池6相连并布置于车辆后方；前桥离合器10位于前桥变速箱2内，前桥离合器10的开闭决定了车辆的串并联方式，后桥离合器11位于后减速器9内，后桥离合器11的开闭决定了车辆是四驱还是前驱；发动机3与发电机1直接连接，发动机3启动时由发电机1拖动启动。各动力源经前桥变速箱2和后减速器9传动至各个车轮，即，左前轮12、右前轮13、右后轮14和左后轮15，从而驱动车辆行驶。

请参照图1，本发明提供的插电式强混汽车的动力系统控制方法主要包括以下步骤：

S1：相关功能信号接收，接收电池电量、可用放电功率、驱动电机反馈扭矩、发电机反馈扭矩、发动机反馈扭矩、发动机状态、油量信息、档位信息、车速信号、油门踏板信号、钥匙信号等功能信号；

S2：驾驶需求分析，本发明针对的是强混系统在驱动过程中根据驾驶员意图及车辆状态，判断驱动模式切换条件是否满足，为得到完整的驱动模式切换过程，进入该功能的条件为：

(1)整车状态稳定，工作正常，即整车不报任何故障；且

(2)剩余油量充足，电池可用放电功率充足(电池反馈的可用放电功率没有受到限制，足够提供纯电动驱动使用)，；且

(3)整车正处于纯电动驱动行驶过程中。

S3：行驶过程中驱动模式的最终选择；

结合图3和图4的流程图，可以更容易理解在强混汽车行驶过程中驱动模式切换的过程。

首先，请参照图3，介绍一下动力系统由纯电动驱动模式切换到串联驱动模式再切换到并联驱动模式的流程，具体流程包括以下步骤：

S301：车辆纯电动驱动，在车辆正常行驶过程中，且油量充足(即剩余油量大于第一预设值)的情况下，自动进入步骤S302；其中，第一预设值与采集精度和不同零部件的状态有关，本文不做具体限定；

S302：判断驾驶员需求功率是否超过电驱动功率一定值(第三预设值)，如果否，则返回步骤S301；如果是，则进入步骤S303；其中，驾驶员需求功率可由油门踏板开度和车速信号得到，本文不做具体限定，第三预设值与采集精度和不同零部件的状态有关，本文也不做具体限定；

S303：控制发动机启动，以对驱动电机进行功率补偿，并进入步骤S304；

S304：判断发动机是否启动成功，如果否，则返回步骤S301，车辆继续进行纯电动驱动；如果是，则进入步骤S305；

S305：车辆进入串联驱动模式，并自动进入步骤S306；

S306：判断驾驶员需求扭矩是否超过发动机发电扭矩阈值，如果否，则返回步骤S305；如果是，则进入步骤S307；需要说明的是，在步骤S306中，同样需要保证剩余油量大于第一预设值；其中，驾驶员需求扭矩由驾驶员需求功率换算得到，发动机发电扭矩阈值的确定主要考虑发动机的经济性，本文不做具体限定；

S307：控制前桥离合器结合，使发动机直接参与驱动，并进入步骤S308；

S308：判断前桥离合器结合是否成功，如果否，则返回步骤S305，车辆继续进行串联驱动；如果是，则进入步骤S309；

S309：车辆进入并联驱动模式。

请参照图4，车辆在持续高速工况下运行一定时间后，当驾驶员保持较高的需求功率时，在整车运行正常的情况下，通过判断剩余油量决定车辆运行模式。下面介绍动力系统由并联驱动模式切换到串联驱动模式再切换到纯电动驱动模式的流程，具体流程包括以下步骤：

S310：车辆并联驱动，在车辆正常行驶过程中，自动进入步骤S311；

S311：判断剩余油量是否低于(小于等于)第一预设值B1，如果否，则返回步骤S310；如果是，则进入步骤S312；

S312：控制前桥离合器断开，并进入步骤S313；

S313：判断前桥离合器断开是否成功，如果否，则返回步骤S310，继续保持并联驱动模式；如果是，则进入步骤S314；

S314：车辆串联驱动，发动机不再直接参与驱动，仅进行一定的功率补偿，整车由并联驱动模式切换至串联驱动模式，并进入步骤S315；

S315：判断剩余油量是否低于(小于等于)第二预设值B2，如果否，则返回步骤S314；如果是，则进入步骤S316；其中，第二预设值B2一般是油量已经不足时的预警油量信号值，本方案中建议将第二预设值B2设定在油量无法提供发动机使用以上5L左右，本领域技术人员可以根据不同发动机构型具体设置第二预设值B2，在步骤S315中，由于发动机仍然在进行功率补偿，剩余油量继续减少，当下降到第二预设值B2时，发动机不能进行功率补偿，但是由于构型的特殊性及发动机自身控制特性，发动机不会停机，而由发电机拖动继续转动，反而会消耗一部分电量，此时发动机反馈的扭矩信号为虚假信号(发动机反馈扭矩为正值)，因此，需要以下步骤做出正确判断；

S316：判断发电机反馈扭矩是否为正值，如果否，则返回步骤S314；如果是，则表示发动机反馈扭矩和发电机反馈扭矩均为正值，则进入步骤S317；

S317：控制发动机停机，并进入步骤S318；在步骤S317中具体考虑因素如下：当车辆运行在串联驱动模式中，发动机输出正扭矩，发电机发电输出负扭矩，而当剩余油量低于第二预设值B2时，发动机反馈的扭矩信号依然为正，而发电机需要输出正扭矩拖动发动机转动，所以，在串联驱动模式下，检测到发动机和发电机反馈的扭矩信号均为正值时，说明发电机并没有发电而是在拖动发动机转动，此时需要主动控制发动机停机，避免不必要的电量损耗，而且出于安全考虑，如果车辆在未退出可行驶模式中加油，防止当油量充足后再次尝试启动发动机而产生危险，故在此次钥匙循环内不再进行发动机启动。

S318：判断发动机停机是否成功，如果否，则返回步骤S314；如果是，则进入步骤S319；

S319：车辆进入纯电动驱动模式。

以上根据图3和图4介绍了本方案图1所示的步骤S3中驱动模式最终选择的切换过程。

S4：功能退出条件：

(1)电系统没有足够的发电和助力能力；或

(2)整车未处于行驶过程；或

(3)整车出现限制驱动能力的故障。

在步骤S4中，电系统没有足够的发电和助力能力具体是指，电池电量已经不足，可用放电功率受限，无法提供电机驱动。具体的电池电量不足要根据不同构型的项目进行设定，主要考虑电池过度放电会损伤电池，所以，一般电量低于一定值就会限制可用放电功率。

以上S1至S4四个步骤详细介绍了本发明提供的插电式强混汽车的动力系统控制方法，具体包括纯电动驱动到串联驱动、串联驱动到并联驱动、并联驱动到串联驱动、串联驱动到纯电动驱动的判断方法；其核心思路是根据驾驶员需求及电驱动可用能力判断是否需要发动机进行充电或助力，而根据剩余油量信息判断是否需要退出助力或充电，结合发电机反馈扭矩判断是否需要发动机停机，从而达到纯电动驱动、串联驱动、并联驱动之间安全、合理切换的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种插电式强混汽车的动力系统控制方法，其特征在于，包括以下控制过程：车辆在串联驱动模式下，当检测到发动机和发电机反馈的扭矩均为正值时，控制发动机停机。

2.根据权利要求1所述的动力系统控制方法，其特征在于，车辆在串联驱动模式下，当剩余油量小于等于第二预设值，且当检测到发动机和发电机反馈的扭矩均为正值时，控制发动机停机。

3.根据权利要求1所述的动力系统控制方法，其特征在于，车辆在纯电动驱动模式下，当剩余油量大于第一预设值，且驾驶员需求功率超出电驱动功率第三预设值时，控制发动机启动，使车辆进入串联驱动模式。

4.根据权利要求3所述的动力系统控制方法，其特征在于，车辆在串联驱动模式下，当剩余油量大于第一预设值，且驾驶员需求扭矩超出发动机发电扭矩阈值时，控制前桥离合器结合，使车辆进入并联驱动模式。

5.根据权利要求4所述的动力系统控制方法，其特征在于，车辆在并联驱动模式下，当剩余油量小于等于第一预设值时，控制前桥离合器断开，使车辆由并联驱动模式切换至串联驱动模式。