CN109849890A - 一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，平行轴行星排式混合动力装置包括发动机、制动器、第一电机、第二电机、行星排、电池和整车控制单元，发动机经过第一轴与行星排的行星架相连接，第一电机通过轴与行星排的太阳轮相连接，第二电机通过轴与行星排的齿圈相连接，制动器设置在发动机输出轴上，整车控制单元用于采集车辆运行状态信号、制动信号和加速踏板信号，本发明根据加速踏板、制动踏板、车速判断车辆处于驱动模式、制动模式、蠕行模式或者滑行模式，按照相应模式进行工作；本发明通过对发动机和两个电机的协调配合，提高了发动机的工作效率，进而提升整车的节能效果，发挥了行星混联式混合动力汽车的优势。
Description
技术领域
本发明属于整车控制技术领域，尤其是涉及一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法。
背景技术
混合动力汽车作为节能与新能源汽车的重要组成部分，行星排式混联混合动力汽车具有多个动力源，各个部件的协调工作是整车控制的重要目标。同时行星排式混联混合动力汽车具有发动机转速、转矩与车辆的转速、转矩解耦的特点，可以灵活的将发动机的工作点调节在效率较高的区域。平行轴行星排混合动力装置安装离合器或者制动器侯，可以实现双电机驱动车辆行驶的功能，可以有效的增加车辆纯电动的驱动功率，根据此类型混合动力装置，开发合理的整车控制策略可以很好的发挥行星混联式混合动力汽车的优势，提升整车的节能效果。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，平行轴行星排式混合动力装置包括发动机、制动器、第一电机、第二电机、行星排、电池和整车控制单元，发动机经过第一轴与行星排的行星架相连接，第一电机通过轴与行星排的太阳轮相连接，第二电机通过轴与行星排的齿圈相连接，制动器设置在发动机输出轴上，用于锁止发动机及行星架的转动；
整车控制单元用于采集车辆运行状态信号、制动信号和加速踏板信号，车辆运行状态信号至少包括车速信号、第一电机信号、第二电机信号、动力电池组及其管理单元信号、发动机信号、制动器信号；
所述的整车控制方法具体包括如下步骤：
(1)根据加速踏板、制动踏板、车速判断车辆处于驱动模式、制动模式、蠕行模式或者滑行模式；
(2)若处于蠕行模式、滑行模式，按照相应模式进行控制；
(3)若处于制动模式，根据车速、制动踏板和动力电池荷电状态计算整车需求制动功率，控制第二电机发电进行制动能量回收；
(4)若处于驱动模式，根据车速、加速踏板和动力电池荷电状态计算整车需求驱动功率，根据需求功率、动力电池荷电状态判断车辆的工作模式，包括单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、混合动力模式；
(5)在驱动模式中协调控制第一电机、第二电机和发动机工作。
进一步的，所述步骤(1)中，若加速踏板开度为零并且制动踏板开度为零，根据车速判断车辆蠕行或车辆滑行，
当车速大于设定阈值时，车辆处于滑行状态；
当车速小于设定阈值时，车辆处于蠕行状态；
若制动踏板开度大于零，无论加速踏板开度为多少，都控制车辆进入制动模式；
若制动踏板开度为零，加速踏板开度大于零，车辆处于驱动模式。
进一步的，所述步骤(2)中，车辆滑行时，设定一个与车速相关的虚拟功率，此功率为负值，该功率与第二电机转速的比值作为第二电机的转矩指令，实现能量回收，车辆滑行时第一电机转矩指令为零，发动机转矩指令为零，制动器为分离指令；车辆蠕行时，设定一个与车速相关的虚拟功率，控制发动机、第一电机和第二电机工作，驱动车辆低速行驶，制动器为分离指令。
进一步的，所述步骤(3)中，在制动模式中，根据制动踏板开度、车速和动力电池荷电状态计算整车需求制动功率，制动功率为负值，此功率与第二电机转速的比值作为第二电机的转矩指令，第一电机转矩指令为零，发动机转矩指令为零，制动器为分离指令。
进一步的，所述步骤(4)中，
在驱动模式中，根据加速踏板开度、车速和动力电池荷电状态计算整车需求驱动功率，驱动功率为正值，若整车需求驱动功率高于发动机启动的功率阈值或者动力电池的荷电状态低于纯电驱动的阈值，车辆处于混合动力模式；
若整车需求驱动功率低于第二电机的功率同时动力电池的荷电状态高于纯电驱动的阈值，车辆处于单电机纯电驱动模式；
若整车需求驱动功率高于第二电机的功率同时动力电池的荷电状态高于纯电驱动的阈值，车辆处于双电机纯电驱动模式。
进一步的，所述步骤(5)中，当车辆处于单电机驱动模式时，控制第二电机的旋转方向与车辆的前进方向一致，根据步骤(4)计算的整车需求功率即为第二电机的需求功率，该需求功率与第二电机转速的比值即为第二电机的转矩指令，第一电机转矩指令为零，发动机转矩指令为零，制动器为分离指令。
进一步的，当车辆处于双电机驱动模式时，控制第二电机的旋转方向与车辆的前进方向一致，第一电机的旋转方向根据行星排的转速确定，发动机不转动，第二电机在当前工况下的最大功率为第二电机的需求功率，根据步骤(4)计算的整车需求功率与第二电机的需求功率之间的差值即为第一电机的需求功率，两个电机的需求功率与其转速的比值即为两个电机的转矩指令，发动机转矩指令为零，制动器为接合指令。
进一步的，当车辆处于混合动力模式时，根据步骤(4)计算的整车功率需求和发动机MAP的最优曲线确定发动机的转矩指令和需求的转速，控制第一电机的转速使发动机的实际转速达到需求，根据整车需求功率和发动机的转矩指令确定第二电机的转矩指令，制动器为分离指令。
相对于现有技术，本发明所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法具有以下优势：
本发明通过对发动机和两个电机的协调配合，提高了发动机的工作效率，进而提升整车的节能效果，发挥了行星混联式混合动力汽车的优势。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为适用于本发明应用的平行轴行星排式混合动力装置的结构简图；
图2为本发明提供的整车控制方法实现流程图。
附图标记说明：
1-发动机；2-整车控制单元；3-制动器；4-行星排；41-太阳轮；42-行星架；43-齿圈；5-动力电池；6-输出轴；7-第二电机；8-第一电机；9-发动机输出轴；10-整车通信网络。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1展示了适用于本发明所提供的整车控制方法的平行轴行星排混合动力装置的示意简图，所述的平行轴行星排式混合动力装置包括发动机1、制动器3、第一电机8、第二电机7、行星排4、动力电池5和整车控制单元2；所述的发动机1经过第一轴与行星排4的行星架42相连接，所述第一电机8通过轴与行星排4的太阳轮41相连接，所述第二电机7通过轴与行星排4的齿圈43相连接，制动器3设置在发动机输出轴6上，用来锁止发动机1及行星架42的转动。
所述整车控制单元2采集车辆运行状态信号、制动信号和加速踏板信号，所述车辆运行状态信号至少包括车速信号、第一电机及其控制器信号、第二电机及其控制器信号、动力电池组及其管理单元信号、发动机及其控制器信号、制动器信号。
图2展示了本发明提供的整车控制方法实现流程，所述的整车控制方法具体包括如下步骤：
(1)根据加速踏板、制动踏板、车速判断车辆处于驱动模式、制动模式、蠕行模式或者滑行模式；
若加速踏板开度为零并且制动踏板开度为零，根据车速判断车辆蠕行或车辆滑行，当车速大于设定阈值V0时，车辆处于滑行状态，当车速小于设定阈值V0时，车辆处于蠕行状态。若制动踏板开度大于零，无论加速踏板开度为多少，都控制车辆进入制动模式。若制动踏板开度为零，加速踏板开度大于零，车辆处于驱动模式。
(2)若处于蠕行模式、滑行模式，按照相应模式进行控制；
车辆滑行时，设定一个与车速相关的虚拟功率，此功率为负值，该功率与第二电机7转速的比值作为第二电机7的转矩指令，实现能量回收，车辆滑行时第一电机8转矩指令为零，发动机1转矩指令为零，制动器3为分离指令；车辆蠕行时，设定一个与车速相关的虚拟功率，此功率为正值，控制发动机1、第一电机8和第二电机7工作，驱动车辆低速行驶，制动器3为分离指令；
(3)若处于制动模式，根据车速、制动踏板和动力电池5荷电状态计算整车需求制动功率，控制第二电机7发电进行制动能量回收；
在制动模式中，根据制动踏板开度、车速和动力电池5荷电状态计算整车需求制动功率，制动功率为负值，此功率与第二电机7转速的比值作为第二电机7的转矩指令，第一电机8转矩指令为零，发动机1转矩指令为零，制动器3为分离指令
(4)若处于驱动模式，根据车速、加速踏板和动力电池5荷电状态计算整车需求驱动功率，根据需求功率、动力电池5荷电状态判断车辆的工作模式，包括单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、混合动力模式；
在驱动模式中，根据加速踏板开度、车速和动力电池5荷电状态计算整车需求驱动功率，驱动功率为正值，若整车需求驱动功率高于发动机1启动的功率阈值或者动力电池5的荷电状态低于纯电驱动的阈值，车辆处于混合动力模式；
若整车需求驱动功率低于第二电机7的功率同时动力电池5的荷电状态高于纯电驱动的阈值，车辆处于单电机纯电驱动模式；
若整车需求驱动功率高于第二电机7的功率同时动力电池5的荷电状态高于纯电驱动的阈值，车辆处于双电机纯电驱动模式；
(5)在驱动模式中协调控制第一电机8、第二电机7和发动机1工作；
当车辆处于单电机驱动模式时，控制第二电机7的旋转方向与车辆的前进方向一致，根据步骤(4)计算的整车需求功率即为第二电机7的需求功率，该需求功率与第二电机7转速的比值即为第二电机7的转矩指令，第一电机8转矩指令为零，发动机1转矩指令为零，制动器3为分离指令；
当车辆处于双电机驱动模式时，控制第二电机7的旋转方向与车辆的前进方向一致，第一电机8的旋转方向根据行星排的转速确定，发动机1不转动，第二电机7在当前工况下的最大功率为第二电机7的需求功率，根据步骤(4)计算的整车需求功率与第二电机7的需求功率之间的差值即为第一电机8的需求功率，两个电机的需求功率与其转速的比值即为两个电机的转矩指令，发动机1转矩指令为零，制动器3为接合指令；
当车辆处于混合动力模式时，根据步骤(4)计算的整车功率需求和发动机1MAP的最优曲线确定发动机1的转矩指令和需求的转速，控制第一电机8的转速使发动机1的实际转速达到需求，根据整车需求功率和发动机1的转矩指令确定第二电机7的转矩指令，制动器3为分离指令。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：平行轴行星排式混合动力装置包括发动机、制动器、第一电机、第二电机、行星排、电池和整车控制单元，发动机经过第一轴与行星排的行星架相连接，第一电机通过轴与行星排的太阳轮相连接，第二电机通过轴与行星排的齿圈相连接，制动器设置在发动机输出轴上，用于锁止发动机及行星架的转动；
整车控制单元用于采集车辆运行状态信号、制动信号和加速踏板信号，车辆运行状态信号至少包括车速信号、第一电机信号、第二信号、动力电池组及其管理单元信号、发动机信号、制动器信号；
整车控制方法具体包括如下步骤：
(1)根据加速踏板、制动踏板、车速判断车辆处于驱动模式、制动模式、蠕行模式或者滑行模式；
(2)若处于蠕行模式、滑行模式，按照相应模式进行控制；
(3)若处于制动模式，根据车速、制动踏板和动力电池荷电状态计算整车需求制动功率，控制第二电机发电进行制动能量回收；
(4)若处于驱动模式，根据车速、加速踏板和动力电池荷电状态计算整车需求驱动功率，根据需求功率、动力电池荷电状态判断车辆的工作模式，包括单电机纯电动模式、双电机纯电动模式、混合动力模式；
(5)在驱动模式中协调控制第一电机、第二电机和发动机工作。
2.根据权利要求1所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，若加速踏板开度为零并且制动踏板开度为零，根据车速判断车辆蠕行或车辆滑行，
当车速大于设定阈值时，车辆处于滑行状态；
当车速小于设定阈值时，车辆处于蠕行状态；
若制动踏板开度大于零，无论加速踏板开度为多少，都控制车辆进入制动模式；
若制动踏板开度为零，加速踏板开度大于零，车辆处于驱动模式。
3.根据权利要求1所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，车辆滑行时，设定一个与车速相关的虚拟功率，此功率为负值，该功率与第二电机转速的比值作为第二电机的转矩指令，实现能量回收，车辆滑行时第一电机转矩指令为零，发动机转矩指令为零，制动器为分离指令；车辆蠕行时，设定一个与车速相关的虚拟功率，控制发动机、第一电机和第二电机工作，驱动车辆低速行驶，制动器为分离指令。
4.根据权利要求1所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，在制动模式中，根据制动踏板开度、车速和动力电池荷电状态计算整车需求制动功率，制动功率为负值，此功率与第二电机转速的比值作为第二电机的转矩指令，第一电机转矩指令为零，发动机转矩指令为零，制动器为分离指令。
5.根据权利要求1所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中，
在驱动模式中，根据加速踏板开度、车速和动力电池荷电状态计算整车需求驱动功率，驱动功率为正值，若整车需求驱动功率高于发动机启动的功率阈值或者动力电池的荷电状态低于纯电驱动的阈值，车辆处于混合动力模式；
若整车需求驱动功率低于第二电机的功率同时动力电池的荷电状态高于纯电驱动的阈值，车辆处于单电机纯电驱动模式；
若整车需求驱动功率高于第二电机的功率同时动力电池的荷电状态高于纯电驱动的阈值，车辆处于双电机纯电驱动模式。
6.根据权利要求5所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中，当车辆处于单电机驱动模式时，控制第二电机的旋转方向与车辆的前进方向一致，根据步骤(4)计算的整车需求功率即为第二电机的需求功率，该需求功率与第二电机转速的比值即为第二电机的转矩指令，第一电机转矩指令为零，发动机转矩指令为零，制动器为分离指令。
7.根据权利要求5所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：当车辆处于双电机驱动模式时，控制第二电机的旋转方向与车辆的前进方向一致，第一电机的旋转方向根据行星排的转速确定，发动机不转动，第二电机在当前工况下的最大功率为第二电机的需求功率，根据步骤(4)计算的整车需求功率与第二电机的需求功率之间的差值即为第一电机的需求功率，两个电机的需求功率与其转速的比值即为两个电机的转矩指令，发动机转矩指令为零，制动器为接合指令。
8.根据权利要求5所述的一种应用平行轴行星排混合动力装置的整车控制方法，其特征在于：当车辆处于混合动力模式时，根据步骤(4)计算的整车功率需求和发动机MAP的最优曲线确定发动机的转矩指令和需求的转速，控制第一电机的转速使发动机的实际转速达到需求，根据整车需求功率和发动机的转矩指令确定第二电机的转矩指令，制动器为分离指令。
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