CN110341693A - 双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法及系统 - Google Patents

双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩；在纯电动模式下，采集电池当前SOC；响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。本发明从功率需求、扭矩请求和电池状态三方面考虑，保证车辆从纯电模式合理切换到串联模式，同时本发明不是基于查表的方式来实现模式的切换，降低了后期标定的难度和工作量。

Description

双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法及系统
技术领域
本发明涉及一种双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法及系统，属于混合动力汽车控制技术领域。
背景技术
目前，由于节能减排的提倡和新能源领域技术的不断成熟，新能源汽车的市场份额不断扩大。在新能源汽车类别中，由于混动汽车既能减少环境污染，又能弥补纯电汽车行驶里程不足的问题，混动车型越来越丰富。其中，双电机增程驱动混合动力车兼有混合动力汽车和纯电动汽车的特征，适用场景广阔，但由于多动力源的存在，混动汽车存在多种动力模式，常见模式有纯电动模式(即单电机驱动模式)、串联模式和并联模式。混动模式切换的合理性，决定了系统动力性和经济性。目前，针对模式切换，常用的方法是基于查表的方式来实现模式的切换，但该方法标定难度的大，且控制不够精确。
发明内容
本发明提供了一种双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法及系统，解决了现有方法存在的上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，
在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩；
在纯电动模式下，采集电池当前SOC；
响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。
采集电池实际放电电流和电压，根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
计算电池当前允许最大放电功率的过程为，
采集电池当前允许最大放电功率；
采集电池单体当前电压温度和压差，根据电池单体当前电压温度和压差，查出电池当前允许最大放电功率；
将采集的与离线查出的电池当前允许最大放电功率进行比较，取较小值为所需的电池当前允许最大放电功率。
当前车辆功率需求+功率阈值>电池当前允许最大放电功率，则将车辆模式从纯电动模式进入串联模式，功率阈值大于0。
采集油门踏板开度、车速和挡位，根据油门踏板开度、车速和挡位，计算驾驶员当前请求的扭矩。
双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，包括，
计算模块：在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩；
SOC采集模块：在纯电动模式下，采集电池当前SOC；
判定模块：响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。
计算模块包括电流电压采集模块和当前车辆功率需求计算模块；
电流电压采集模块：采集电池实际放电电流和电压；
当前车辆功率需求计算模块：根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
计算模块包括最大放电功率采集模块、最大放电功率查找模块和比较模块；
最大放电功率采集模块：采集电池当前允许最大放电功率；
最大放电功率查找模块：采集电池单体当前电压温度和压差，根据电池单体当前电压温度和压差，查出电池当前允许最大放电功率；
比较模块：将采集的与离线查出的电池当前允许最大放电功率进行比较，取较小值为所需的电池当前允许最大放电功率。
当前车辆功率需求+功率阈值>电池当前允许最大放电功率，则将车辆模式从纯电动模式进入串联模式，功率阈值大于0。
计算模块包括开度/车速/挡位采集模块和扭矩计算模块；
开度/车速/挡位采集模块：采集油门踏板开度、车速和挡位；
扭矩计算模块：根据油门踏板开度、车速和挡位，计算驾驶员当前请求的扭矩。
本发明所达到的有益效果：本发明从功率需求、扭矩请求和电池状态三方面考虑，保证车辆从纯电模式合理切换到串联模式，同时本发明不是基于查表的方式来实现模式的切换，降低了后期标定的难度和工作量。
附图说明
图1为双电机增程驱动混合动力系统的结构图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，双电机增程驱动混合动力系统包括主驱动电机1、主驱动电机控制器2、ISG电机4、ISG电机控制器5、发动机6、发动机控制器7、整车控制器3、减速器10、离合器8和同步器9。
主驱动电机1通过齿轮直接与减速器10第一输入轴相连，齿轮的连接方式可以是直齿齿轮传动，也可以是斜齿齿轮传动以及其他类型的齿轮传动，发动机6通过离合器8与ISG电机4相连，在离合器8闭合后，ISG电机4可以实现发动机6的启动，运行和停机，ISG电机4与动力输出轴的连接，需要通过同步器9的闭合，在同步器9，离合器8都闭合后，可以实现发动机6，ISG电机4和主驱动电机1同时驱动。
当离合器8和同步器9处于断开，主驱动电机1单独驱动车辆行驶，此时为单电机纯电动模式，在SOC较高时，满足驾驶员低功率行驶需求；当SOC偏低或者电池功率降低时，为了弥补电池放电功率的不足，离合器8闭合，ISG电机4启动发动机6，车辆进入串联模式，在该模式下，发动机6给电池补电，同时满足驾驶员一般功率需求；当驾驶员深踩加速踏板，车速达到中等转速，到达发动机6介入转速点后，同步器9闭合，车辆进入并联模式，发动机6、主驱动电机1和ISG电机4同时输出扭矩，提高车辆驾驶动力性，满足驾驶员高速大功率需求。
上述纯电动模式可直接切换到串联模式；当从纯电动模式切换到并联模式，需要先进入串联模式，然后切换到并联模式。因此串联模式是三种模式之间切换的关键点。
如图2所示为本发明的串联模式进入方法，具体包括：
步骤1，在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩。
计算当前车辆功率需求主要有两种方法；其中一种是通过负载功率之和获得；另一个通过采集电池实际放电电流和电压，根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
其中第一种方法如下：
当前车辆功率需求为驾驶员的需求功率估算和附件功率之和。首先，轮边需求功率可以从二轴输出扭矩乘以二轴输出转速获得，将轮边需求功率除以系统效率，即可得到驾驶员需求功率。上述的系统效率与电机，传动系统等部件的效率有关；也可以通过CAN网络采集主驱动电机1的实际转速和反馈扭矩，通过离线MAP查表，获取主驱动电机1实际输入电功率，该驱动电机实际输入电功率可以等效为驾驶员需求功率；如果主驱动电机控制器2装配有电流传感器，也可以通过CAN采集主驱动电机1的直流电流和电压，电流和电压的乘积即为驱动电机电功率，该驱动电机电功率可以等效于驾驶员需求功率上述附件功率一般包括空调功率，DCDC功率，以及一些其他高压附件功率。
上述方法需要额外补偿附件消耗功率，计算较为麻烦，因此最优采用如下方法，即根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
计算电池当前允许最大放电功率的过程如下：
1)通过车载网络(CAN网络)采集电池当前允许最大放电功率；
2)通过车载网络采集电池单体当前电压温度和压差，根据电池单体当前电压温度和压差，查出电池当前允许最大放电功率；
3)将采集的与离线查出的电池当前允许最大放电功率进行比较，取较小值为所需的电池当前允许最大放电功率。
计算驾驶员当前请求的扭矩过程如下：
采集油门踏板开度、车速和挡位，根据油门踏板开度、车速和挡位，计算驾驶员当前请求的扭矩。
具体公式为：Treq＝f(Vveh,Pshift,Xaccr)，其中Treq，Vveh,Pshift,Xaccr分别为当前请求的扭矩、车速、挡位和油门踏板开度，f为计算函数(为本领域常用的计算函数，这里不详细描述了)。
步骤2，在纯电动模式下，采集电池当前SOC。
步骤3，响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率(条件1)、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值(条件2)或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值(条件3)，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。
条件1：当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率，即电池当前允许最大放电功率不能满足当前车辆功率需求，该情况一般为在以下工况产生：1、电池系统出现压差过大、过温、低温等故障，BMS为了保护电池，避免电芯损坏，降低放电功率；2、电芯由于长时间放电等原因，导致电压较低，为了避免电芯过放，BMS也会降低放电功率。
出现当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率，车辆模式即从纯电动模式切换到串联模式；考虑到信号传输的延时和采样频率的滞后，只要当前车辆功率需求+功率阈值>电池当前允许最大放电功率，则将车辆模式从纯电动模式进入串联模式，功率阈值为电池保护阈值，功率阈值大于0。
条件2：条件2中电池最低SOC阈值的选择，根据车辆模式(运动模式，经济模式等)，车速获得。
由于较长时间纯电动行驶，电池SOC不断降低，为了避免电池的深度放电，需要将电池SOC维持在一个合理范围。对于双电机增程驱动车辆，维持电池SOC在一个合理范围，可以保证在驾驶员大扭矩大功率的工况，电池可以提供必要的功率，进而主驱动电机1可以大扭矩输出，实现助力。因此当SOC过低，需要对电池进行充电，即进入串联模式。
条件3：对于双电机增程驱动混合动力车辆，车辆从单电机纯电动模式进入并联模式之前，需要先进入串联模式。在串联模式下，通过闭合离合器，ISG电机4启动发动机6，待发动机6平稳运行后，通过同步器9的闭合，车辆进入并联模式；通过提前进入串联模式，待转速达到发动机6运行要求，从串联直接进入并联模式，可以较快进入并联模式，实现大扭矩输出。
本发明从功率需求、扭矩请求和电池状态三方面考虑，保证车辆从纯电模式合理切换到串联模式，同时本发明不是基于查表的方式来实现模式的切换，降低了后期标定的难度和工作量。
双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，包括，
计算模块：在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩。
计算模块包括电流电压采集模块和当前车辆功率需求计算模块；
电流电压采集模块：采集电池实际放电电流和电压；
当前车辆功率需求计算模块：根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
计算模块包括最大放电功率采集模块、最大放电功率查找模块和比较模块；
最大放电功率采集模块：采集电池当前允许最大放电功率；
最大放电功率查找模块：采集电池单体当前电压温度和压差，根据电池单体当前电压温度和压差，查出电池当前允许最大放电功率；
比较模块：将采集的与离线查出的电池当前允许最大放电功率进行比较，取较小值为所需的电池当前允许最大放电功率。
计算模块包括开度/车速/挡位采集模块和扭矩计算模块；
开度/车速/挡位采集模块：采集油门踏板开度、车速和挡位；
扭矩计算模块：根据油门踏板开度、车速和挡位，计算驾驶员当前请求的扭矩；具体公式为：Treq＝f(Vveh,Pshift,Xaccr)，其中Treq，Vveh,Pshift,Xaccr分别为当前请求的扭矩、车速、挡位和油门踏板开度，f为计算函数。
SOC采集模块：在纯电动模式下，采集电池当前SOC。
判定模块：响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。
当前车辆功率需求+功率阈值>电池当前允许最大放电功率，则将车辆模式从纯电动模式进入串联模式，功率阈值大于0。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，其特征在于：
在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩；
在纯电动模式下，采集电池当前SOC；
响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。
2.根据权利要求1所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，其特征在于：采集电池实际放电电流和电压，根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
3.根据权利要求1所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，其特征在于：计算电池当前允许最大放电功率的过程为，
采集电池当前允许最大放电功率；
采集电池单体当前电压温度和压差，根据电池单体当前电压温度和压差，查出电池当前允许最大放电功率；
将采集的与离线查出的电池当前允许最大放电功率进行比较，取较小值为所需的电池当前允许最大放电功率。
4.根据权利要求1所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，其特征在于：当前车辆功率需求+功率阈值>电池当前允许最大放电功率，则将车辆模式从纯电动模式进入串联模式，功率阈值大于0。
5.根据权利要求1所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入方法，其特征在于：采集油门踏板开度、车速和挡位，根据油门踏板开度、车速和挡位，计算驾驶员当前请求的扭矩。
6.双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，其特征在于：包括，
计算模块：在纯电动模式下，计算当前车辆功率需求、电池当前允许最大放电功率和驾驶员当前请求的扭矩；
SOC采集模块：在纯电动模式下，采集电池当前SOC；
判定模块：响应于当前车辆功率需求大于电池当前允许最大放电功率、响应于电池当前SOC小于电池最低SOC阈值或者响应于驾驶员当前请求的扭矩大于等于进入并联模式的扭矩阈值，将车辆模式从纯电动模式进入串联模式。
7.根据权利要求6所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，其特征在于：计算模块包括电流电压采集模块和当前车辆功率需求计算模块；
电流电压采集模块：采集电池实际放电电流和电压；
当前车辆功率需求计算模块：根据电池实际放电电流和电压，计算当前车辆功率需求。
8.根据权利要求6所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，其特征在于：计算模块包括最大放电功率采集模块、最大放电功率查找模块和比较模块；
最大放电功率采集模块：采集电池当前允许最大放电功率；
最大放电功率查找模块：采集电池单体当前电压温度和压差，根据电池单体当前电压温度和压差，查出电池当前允许最大放电功率；
比较模块：将采集的与离线查出的电池当前允许最大放电功率进行比较，取较小值为所需的电池当前允许最大放电功率。
9.根据权利要求6所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，其特征在于：当前车辆功率需求+功率阈值>电池当前允许最大放电功率，则将车辆模式从纯电动模式进入串联模式，功率阈值大于0。
10.根据权利要求6所述的双电机增程驱动混合动力车辆串联模式进入系统，其特征在于：计算模块包括开度/车速/挡位采集模块和扭矩计算模块；
开度/车速/挡位采集模块：采集油门踏板开度、车速和挡位；
扭矩计算模块：根据油门踏板开度、车速和挡位，计算驾驶员当前请求的扭矩。
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