CN110588626B - 一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其包括如下步骤：计算调速电机在驱动过程中发动机的转速范围；计算调速电机在发电过程中发动机的转速范围；计算调速电机在驱动功率满足发动机的调速需求时，所述发动机的转速范围；遍历计算所述调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间；计算所述调速电机在发电功率满足所述发动机的调速需求时，所述发动机的转速范围；遍历计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间；根据发动机目标转速所位于的所述发动机工作区间，控制所述调速电机的状态。本发明避免了只根据转速关系确定转速范围的弊端，提高了行车的稳定性和经济性，从而提高驾乘体验。

Description

一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法。
背景技术
混合动力汽车是当前清洁能源汽车的发展主流，一方面可弥补纯电动汽车续驶里程短的不足，另一方面相对传统汽车又可大幅减少燃油消耗与尾气排放。混合动力汽车有内燃机、电机等动力源，结构复杂，如何同时有效地对多个动力源进行能量管理是发挥混合动力汽车节能环保优势的关键。
行星齿轮结构被广泛应用于混合动力汽车传动系统中，因其独特结构，发动机在实际工作过程中转矩、转速分别解耦，可根据整车行驶功率需求和SOC平衡(荷电状态平衡)需求自由调节工作点。发动机工作点的确定不仅受机械运动部件的自由度限制，还受调速电机工作状态的限制。调速电机的工作状态包括发电状态和驱动状态，当行车过程中，发动机的转速未能与调速电机的工作状态相匹配时，发动机转速会出现较大波动或者造成油耗增加，导致行车的稳定性下降，驾乘体验较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，能够解决发动机的转速未能与调速电机的工作状态相匹配时，发动机转速会出现较大波动或者造成油耗增加，导致行车的稳定性下降，驾乘体验较差的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，包括如下步骤：
S1、计算调速电机在驱动过程中发动机的转速范围；
S2、计算所述调速电机在发电过程中所述发动机的转速范围；
S3、计算所述调速电机在驱动功率满足所述发动机的调速需求时，所述发动机的转速范围；遍历计算所述调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间；
S4、计算所述调速电机在发电功率满足所述发动机的调速需求时，所述发动机的转速范围；遍历计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间；
S5、根据发动机目标转速所位于的所述发动机工作区间，控制所述调速电机的状态。
可选地，所述步骤S1包括如下步骤：
S1.1、由当前驱动电机转速n2和调速电机驱动时转速上限n1d_up，通过如下公式计算发动机转速上限ne_1dup：
ne_1dup＝(n1d_up+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值；
S1.2、由当前驱动电机转速n2和调速电机驱动时转速下限n1d_dwn，通过如下公式计算发动机转速下限ne_1ddwn：
ne_1ddwn＝(n1d_dwn+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值。
可选地，若ne_1ddwn低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1ddwn＝ne_idle，若ne_1ddwn高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1ddwn＝ne_high。
可选地，若ne_1dup低于所述发动机怠速ne_idle，则令ne_1dup＝ne_idle，若ne_1dup高于所述发动机最高转速ne_high，则令ne_1dup＝ne_high。
可选地，所述步骤S2包括如下步骤：
S2.1、由当前驱动电机转速n2和调速电机发电时转速上限n1c_up，通过如下公式计算发动机转速上限ne_1cup：
ne_1cup＝(n1c_up+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值；
S2.2、由当前驱动电机转速n2和调速电机发电时转速下限n1c_dwn，通过如下公式计算发动机转速下限ne_1cdwn：
ne_1cdwn＝(n1c_dwn+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值。
可选地，若ne_1cdwn低于所述发动机怠速ne_idle，则令ne_1cdwn＝ne_idle，若ne_1cdwn高于所述发动机最高转速ne_high，则令ne_1cdwn＝ne_high；若ne_1cup低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1cup＝ne_idle，若ne_1cup高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1cup＝ne_high。
可选地，所述步骤S3包括如下步骤：
S3.1、求发动机转速区间Δne_1d,计算公式如下：
Δne_1d＝ne_1dup-ne_1ddwn；
S3.2、当Δne_1d等于0，则当前不允许调速电机工作在驱动转速区间，对应得到发动机转速上限ne_1dup、发动机转速下限ne_1ddwn均等于0；
S3.3、当Δne_1d不等于0，则初始化发动机转速ne＝ne_1ddwn，遍历计算所述调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间。
可选地，所述步骤S4包括如下步骤：
S4.1、求发动机转速区间Δne_1c,计算公式如下：
Δne_1c＝ne_1cup-ne_1cdwn；
S4.2、当Δne_1c等于0，则当前不允许调速电机工作在驱动转速区间，对应得到发动机转速上限ne_1cup、发动机转速下限ne_1cdwn均等于0；
S4.3、当Δne_1c不等于0，则初始化发动机转速ne＝ne_1cdwn，遍历计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间。
可选地，所述步骤S3中，通过如下步骤计算所述调速电机处于驱动状态下的所述发动机工作区间：
S3.4、设定遍历次数N,初始化发动机转速ne、有效转速ne_valid等于发动机转速下限ne_1ddwn；
S3.5、由标定曲线插值计算发动机转速等于ne时，对应的发动机输出功率pe；
S3.6、计算当前驱动电机转速等于n2时，所需调速电机功率p1，计算公式如下:p1＝pe×[(1-k/(1+k)]×n2/ne,k为行星排特征值；
S3.7、若p1小于调速电机功率，则认为发动机可工作在转速ne下，更新发动机的所述有效转速ne_valid＝ne，否则不更新发动机的所述有效转速ne_valid，重置发动机转速ne公式如下：
ne＝ne_valid+(Δne)/2N，
Δne＝Δne_1d；
S3.8、重复步骤S3.5-步骤S3.7，直至遍历计算结束。
可选地，通过如下步骤计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间：
S4.4、设定遍历次数N,初始化发动机转速ne、有效转速ne_valid等于发动机转速下限ne_1cdwn；
S4.5、由标定曲线插值计算发动机转速等于ne时，对应的发动机输出功率pe；
S4.6、计算当前驱动电机转速等于n2时，所需调速电机功率p1，计算公式如下:p1＝pe×[(1-k/(1+k)]×n2/ne,k为行星排特征值；
S4.7、若p1小于调速电机功率，则认为发动机可工作在转速ne下，更新发动机的所述有效转速ne_valid＝ne，否则不更新发动机的所述有效转速ne_valid，重置发动机转速ne公式如下：
ne＝ne_valid+(Δne)/2N，
Δne＝Δne_1c；
S4.8、重复步骤S4.5-步骤S4.7，直至遍历计算结束。
本发明的有益效果：
本发明所提供的混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，该方法通过分别打得出调速电机处于发电状态和驱动状态下的发动机工作区间，根据发动机目标转速所位于的发动机工作区间，控制调速电机的状态，避免了只根据转速关系确定转速范围的弊端，提高了行车的稳定性和经济性，从而提高驾乘体验。
附图说明
图1是本发明一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
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；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了提高了行车的稳定性和经济性，从而提高驾乘体验，如图1所示，本发明提供一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，包括如下步骤：
S1、计算调速电机在驱动过程中发动机的转速范围；
S2、计算调速电机在发电过程中发动机的转速范围；
S3、计算调速电机在驱动功率满足发动机的调速需求时，发动机的转速范围；遍历计算调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间；
S4、计算调速电机在发电功率满足发动机的调速需求时，发动机的转速范围；遍历计算调速电机处于发电状态下的发动机工作区间；
S5、根据发动机目标转速所位于的发动机工作区间，控制调速电机的状态。
在本实施例中，步骤S1和步骤S2可以互换先后次序，步骤S3和步骤S4也可以互换先后次序，在此不做过多限制。
本方法通过计算计算调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间和计算调速电机处于发电状态下的发动机工作区间，然后根据发动机目标转速所位于的发动机工作区间，判断调速电机的状态是处于发电状态还是处于驱动状态对行车的稳定性和经济性更为有利，控制调速电机的状态，避免了只根据转速关系确定转速范围的弊端，提高了驾乘体验。
进一步地，步骤S1包括如下步骤：
S1.1、由当前驱动电机转速n2和调速电机驱动时转速上限n1d_up，通过如下公式计算发动机转速上限ne_1dup：
ne_1dup＝(n1d_up+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值；
S1.2、由当前驱动电机转速n2和调速电机驱动时转速下限n1d_dwn，通过如下公式计算发动机转速下限ne_1ddwn：
ne_1ddwn＝(n1d_dwn+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值。
在本实施例中，若ne_1ddwn低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1ddwn＝ne_idle，若ne_1ddwn高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1ddwn＝ne_high；若ne_1dup低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1dup＝ne_idle，若ne_1dup高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1dup＝ne_high。
进一步地，依据步骤S1的计算结果，步骤S3包括如下步骤：
S3.1、求发动机转速区间Δne_1d,计算公式如下：
Δne_1d＝ne_1dup-ne_1ddwn；
S3.2、当Δne_1d等于0，则当前不允许调速电机工作在驱动转速区间，对应得到发动机转速上限ne_1dup、ne_1ddwn分别等于0；
S3.3、当Δne_1d不等于0，则初始化发动机转速ne＝ne_1ddwn，遍历计算调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间。在该步骤中，通过如下步骤计算调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间：
S3.4、设定遍历次数N,初始化发动机转速ne、有效转速ne_valid等于发动机转速下限ne_1ddwn；
S3.5、由标定曲线插值计算发动机转速等于ne时，对应的发动机输出功率pe；
S3.6、计算当前驱动电机转速等于n2时，所需调速电机功率p1，计算公式如下:p1＝pe×[(1-k/(1+k)]×n2/ne,k为行星排特征值；
S3.7、若p1小于调速电机功率，则认为发动机可工作在转速ne下，更新发动机的有效转速ne_valid＝ne，否则不更新发动机的有效转速ne_valid，重置发动机转速ne公式如下：
ne＝ne_valid+(Δne)/2N，
Δne＝Δne_1d；
S3.8、重复步骤S3.5-步骤S3.7，直至遍历计算结束。通过遍历计算，保证计算精度。
进一步地，步骤S2包括如下步骤：
S2.1、由当前驱动电机转速n2和调速电机发电时转速上限n1c_up，通过如下公式计算发动机转速上限ne_1cup：
ne_1cup＝(n1c_up+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值；
S2.2、由当前驱动电机转速n2和调速电机发电时转速下限n1c_dwn，通过如下公式计算发动机转速下限ne_1cdwn：
ne_1cdwn＝(n1c_dwn+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值。
可选地，在本实施例中，若ne_1cdwn低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1cdwn＝ne_idle，若ne_1cdwn高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1cdwn＝ne_high；若ne_1cup低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1cup＝ne_idle，若ne_1cup高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1cup＝ne_high。
进一步地，根据步骤S2的计算结果，步骤S4包括如下步骤：
S4.1、求发动机转速区间Δne_1c,计算公式如下：
Δne_1c＝ne_1cup-ne_1cdwn；
S4.2、当Δne_1c等于0，则当前不允许调速电机工作在驱动转速区间，对应得到发动机转速上限ne_1cup、ne_1cdwn分别等于0；
S4.3、当Δne_1c不等于0，则初始化发动机转速ne＝ne_1cdwn，遍历计算调速电机处于发电状态下的发动机工作区间。
步骤S4中，通过如下步骤计算调速电机处于发电状态下的发动机工作区间：
S4.4、设定遍历次数N,初始化发动机转速ne、有效转速ne_valid等于发动机转速下限ne_1cdwn；
S4.5、由标定曲线插值计算发动机转速等于ne时，对应的发动机输出功率pe；
S4.6、计算当前驱动电机转速等于n2时，所需调速电机功率p1，计算公式如下:p1＝pe×[(1-k/(1+k)]×n2/ne,k为行星排特征值；
S4.7、若p1小于调速电机功率，则认为发动机可工作在转速ne下，更新发动机的有效转速ne_valid＝ne，否则不更新发动机的有效转速ne_valid，重置发动机转速ne公式如下：
ne＝ne_valid+(Δne)/2N，
Δne＝Δne_1c；
S4.8、重复步骤S4.5-步骤S4.7，直至遍历计算结束。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、提高了发动机工作区间的计算精度，避免了在极限转速情况下的调速电机的状态与发动工作区间不匹配的现象出现，有利于提高发动机工作的稳定性从而提高驾乘体验。
2、避免了只根据转速关系确定发动机工作区间的弊端，明显提高了计算精度，对汽车的行车状态进行更为恰当的控制。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、计算调速电机在驱动过程中发动机的转速范围；
S2、计算所述调速电机在发电过程中所述发动机的转速范围；
S3、计算所述调速电机在驱动功率满足所述发动机的调速需求时，所述发动机的转速范围；遍历计算所述调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间；
S4、计算所述调速电机在发电功率满足所述发动机的调速需求时，所述发动机的转速范围；遍历计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间；
S5、根据发动机目标转速所位于的所述发动机工作区间，控制所述调速电机的状态。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：
S1.1、由当前驱动电机转速n2和调速电机驱动时转速上限n1d_up，通过如下公式计算发动机转速上限ne_1dup：
ne_1dup＝(n1d_up+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值；
S1.2、由当前驱动电机转速n2和调速电机驱动时转速下限n1d_dwn，通过如下公式计算发动机转速下限ne_1ddwn：
ne_1ddwn＝(n1d_dwn+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，若ne_1ddwn低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1ddwn＝ne_idle，若ne_1ddwn高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1ddwn＝ne_high。
4.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，若ne_1dup低于所述发动机怠速ne_idle，则令ne_1dup＝ne_idle，若ne_1dup高于所述发动机最高转速ne_high，则令ne_1dup＝ne_high。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
S2.1、由当前驱动电机转速n2和调速电机发电时转速上限n1c_up，通过如下公式计算发动机转速上限ne_1cup：
ne_1cup＝(n1c_up+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值；
S2.2、由当前驱动电机转速n2和调速电机发电时转速下限n1c_dwn，通过如下公式计算发动机转速下限ne_1cdwn：
ne_1cdwn＝(n1c_dwn+k×n2)/(1+k)，k为行星排特征值。
6.根据权利要求5所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，若ne_1cdwn低于所述发动机怠速ne_idle，则令ne_1cdwn＝ne_idle，若ne_1cdwn高于所述发动机最高转速ne_high，则令ne_1cdwn＝ne_high；若ne_1cup低于发动机怠速ne_idle，则令ne_1cup＝ne_idle，若ne_1cup高于发动机最高转速ne_high，则令ne_1cup＝ne_high。
7.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：
S3.1、求发动机转速区间Δne_1d,计算公式如下：
Δne_1d＝ne_1dup-ne_1ddwn；
S3.2、当Δne_1d等于0，则当前不允许调速电机工作在驱动转速区间，对应得到发动机转速上限ne_1dup、发动机转速下限ne_1ddwn均等于0；
S3.3、当Δne_1d不等于0，则初始化发动机转速ne＝ne_1ddwn，遍历计算所述调速电机处于驱动状态下的发动机工作区间。
8.根据权利要求5所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：
S4.1、求发动机转速区间Δne_1c,计算公式如下：
Δne_1c＝ne_1cup-ne_1cdwn；
S4.2、当Δne_1c等于0，则当前不允许调速电机工作在驱动转速区间，对应得到发动机转速上限ne_1cup、发动机转速下限ne_1cdwn均等于0；
S4.3、当Δne_1c不等于0，则初始化发动机转速ne＝ne_1cdwn，遍历计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间。
9.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过如下步骤计算所述调速电机处于驱动状态下的所述发动机工作区间：
S3.4、设定遍历次数N,初始化发动机转速ne、有效转速ne_valid等于发动机转速下限ne_1ddwn；
S3.5、由标定曲线插值计算发动机转速等于ne时，对应的发动机输出功率pe；
S3.6、计算当前驱动电机转速等于n2时，所需调速电机功率p1，计算公式如下:p1＝pe×[(1-k/(1+k)]×n2/ne,k为行星排特征值；
S3.7、若p1小于调速电机功率，则认为发动机可工作在转速ne下，更新发动机的所述有效转速ne_valid＝ne，否则不更新发动机的所述有效转速ne_valid，重置发动机转速ne公式如下：
ne＝ne_valid+(Δne)/2N，
Δne＝Δne_1d；
S3.8、重复步骤S3.5-步骤S3.7，直至遍历计算结束。
10.根据权利要求8所述的一种混合动力汽车发动机临界转速的控制方法，其特征在于，通过如下步骤计算所述调速电机处于发电状态下的所述发动机工作区间：
S4.4、设定遍历次数N,初始化发动机转速ne、有效转速ne_valid等于发动机转速下限ne_1cdwn；
S4.5、由标定曲线插值计算发动机转速等于ne时，对应的发动机输出功率pe；
S4.6、计算当前驱动电机转速等于n2时，所需调速电机功率p1，计算公式如下:p1＝pe×[(1-k/(1+k)]×n2/ne,k为行星排特征值；
S4.7、若p1小于调速电机功率，则认为发动机可工作在转速ne下，更新发动机的所述有效转速ne_valid＝ne，否则不更新发动机的所述有效转速ne_valid，重置发动机转速ne公式如下：
ne＝ne_valid+(Δne)/2N，
Δne＝Δne_1c；
S4.8、重复步骤S4.5-步骤S4.7，直至遍历计算结束。
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