CN110606074B - 一种48v混合动力车辆的跛行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆领域，公开了一种48V混合动力车辆的跛行控制方法。本发明在48V锂电池出现故障时若发动机能够工作且48V电动发电机和DCDC状态正常时，通过发动机带动48V电动发电机发电，并由DCDC持续为12V低压用电设备供电，实现车辆的跛行行驶，延长跛行行驶的距离。

Description

一种48V混合动力车辆的跛行控制方法

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种48V混合动力车辆的跛行控制方法。

背景技术

在P0构型(48V电动发电机通过皮带与发动机相连，位于发动机前端)的48V混合动力车辆中，发动机作为48V混合动力车辆主动力源，当发动机发生故障时，车辆是无法进行跛行行驶的；当48V电动发电机或者DCDC发生故障时，车辆是无法进行长时间跛行行驶的，因为12V用电附件的供电此时全部来自12V蓄电池，12V蓄电池的电量会快速下降，需要尽快停靠安全区域。

而在48V电池出现故障，发动机、48V电动发电机和DCDC状态正常时，通常是直接停止行驶，造成混合动力车辆的跛行行驶受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种48V混合动力车辆的跛行控制方法，能够在48V电池出现故障，发动机、48V电动发电机和DCDC状态正常时，实现车辆跛行行驶。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种48V混合动力车辆的跛行控制方法，在48V锂电池出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机和DCDC状态正常时，通过发动机带动48V电动发电机发电，并由DCDC持续为12V低压用电设备供电。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，48V电动发电机以电压控制模式工作使48V电动发电机的发电电压在DCDC的预设工作电压范围内时，由DCDC为12V低压用电设备供电；

若48V电动发电机的发电电压超出DCDC(6)的预设工作电压范围，则DCDC停止工作。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，在48V混合动力车辆的48V系统完成下电且发动机转速调节至预设转速范围内时，48V电动发电机以电压控制模式工作。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，在发动机未起动时，若48V锂电池出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机和DCDC状态正常，则由12V起动机起动发动机。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，在48V锂电池出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机和DCDC状态正常时，DCDC低压端的实际输出功率小于等于预设功率，所述预设功率小于DCDC的最大输出功率。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，在12V低压用电设备的实际功率大于预设功率时，由DCDC和12V蓄电池同时为12V低压用电设备供电，DCDC的允许输出功率等于预设功率，且等于DCDC的实际需求功率；

在12V低压用电设备的实际需求功率小于等于预设功率时，由DCDC为12V低压用电设备供电，DCDC的允许输出功率等于12V低压用电设备的实际需求功率与预设功率偏移量之和且小于等于预设功率，DCDC的实际需求功率等于12V低压用电设备的实际需求功率。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，在DCDC每次开始为12V低压用电设备供电后，确定DCDC的实际需求功率和当前的允许输出功率；

若DCDC的实际需求功率不等于当前的允许输出功率与预设功率偏移量之差，则对DCDC的允许输出功率进行校正使其等于DCDC的实际需求功率与预设功率偏移量之和，并逐渐调节DCDC的允许电流至校正后的允许输出功率对应的电流。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，若48V锂电池出现继电器粘连故障，则发动机停止工作且48V混合动力车辆的48V系统下电。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，所述48V系统下电包括以下步骤：

48V电动发电机和DCDC均停止工作；

48V锂电池的继电器断开；

48V电动发电机的母线电容进行放电并在预设放电时间内完成放电。

作为上述的48V混合动力车辆的跛行控制方法的一种优选技术方案，车辆跛行过程中，车速小于预设最高限制车速。

本发明的有益效果：本发明在48V锂电池出现故障时若发动机能够工作且48V电动发电机和DCDC状态正常时，通过发动机带动48V电动发电机发电，并由DCDC持续为12V低压用电设备供电，实现车辆的跛行行驶，延长跛行行驶的距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的48V混合动力车辆的结构原理简图；

图2是本发明具体实施方式提供的48V混合动力车辆的12V低压用电设备的供电原理简图；

图3是本发明实施例提供的48V混合动力车辆的跛行行驶控制方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的48V系统下电的流程图。

图中：

1、48V电动发电机；2、逆变器；3、电机控制单元；4、48V锂电池；5、电池管理单元；6、DCDC；7、12V蓄电池；8、12V低压用电设备；9、整车控制器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来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。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种48V混合动力车辆的跛行控制方法，48V混合动力车辆包括12V起动机、发动机、48V电动发电机1、DCDC6和48V锂电池4，其中，12V起动机用于驱动发动机；发动机是48V混合动力车辆的主要动力源，在离合器结合时，通过变速器、主减速器进行变速调整后驱动车轮行驶；48V电动发电机1与发动机通过带传动结构连接，48V电动发电机1能够完成对发动机的起停扭矩控制，也可以作为辅助动力驱动车辆行驶，也能利用发动机的动力进行发电或者车辆减速时的动能完成能量回收；DCDC6能够与整车控制器9(Hybrid control unit，HCU)通讯，DCDC6是48V电动发电机1或48V锂电池4为12V低压用电设备8供电时的高低压直流转换装置。其中48V电动发电机1的还配备有逆变器2。本实施例将48V锂电池4、48V电动发电机1和DCDC6等称之为48V系统。

若是发动机发生故障，车辆无法进行跛行行驶的，需要立即寻找安全区域停车，具体地，发动机停止工作且48V系统下电。上述发动机故障类型主要包括发动机是否能够正常喷油点火、发动机是否能够正常起动等。至于如何判断发动机是否出现故障为现有技术，在此不再赘叙。

上述48V混合动力车辆还包括12V蓄电池7，在发动机能够工作，且48V电动发电机1发生故障时，将会导致48V电动发电机1产生的感应电压不可控制，无法维持在DCDC6的预设工作电压范围内，DCDC6也就无法为12V低压用电设备8持续供电；而且在DCDC6发生故障时，将无法通过DCDC6为12V低压用电设备8供电。因此，在48V电动发电机1或者DCDC6发生故障时，若发动机能够工作，则由12V蓄电池7直接为12V低压用电设备8供电，12V蓄电池7的电量会快速下降，无法进行长时间的跛行行驶，需要尽快寻找安全区域停车。

发动机上设有发动机控制单元，发动机控制单元能够与整车控制器9相互通讯，实现整车控制器9对发动机的扭矩控制功能、转速控制功能以及喷油指令等。为了提高跛行行驶的距离以及保证行驶安全，在发动机能够工作，且48V电动发电机1或者DCDC6发生故障时，发动机运行的最高转速小于预设最高限制转速，以防止48V电动发电机1产生的感应电压过高；同时要求车速小于预设最高限制车速，尽量降低由于12V蓄电池7电量过低而造成车辆不可控而出现的风险，同时在出现上述故障时在仪表盘上提示驾驶员车辆出现故障，需要尽快寻找安全区域停车。

在48V锂电池4出现故障时若发动机能够工作且48V电动发电机1和DCDC6状态正常，此时使用12V起动机起动发动机，使发动机带动48V电动发电机1发电，并由DCDC6持续为12V低压用电设备8供电，能够延长跛行行驶的距离。

上述48V混合动力车辆还包括电池管理单元5，能够与整车控制器9相互通讯，用于48V锂电池4的工作状态和故障检测等。48V锂电池4的故障类型包括CAN通讯故障、继电器粘连故障、锂电池温度过高故障等。在48V锂电池4的继电器出现粘连故障时，车辆无法进行跛行行驶，需要立即寻找安全区域停车，具体地，发动机停止工作且48V系统下电。在48V锂电池4出现除继电器粘连故障之外的其他故障时，且发动机能够工作，且48V电动发动机和DCDC6均正常时，车辆可以进行跛行行驶。

上述48V电动发电机1故障通常指的是高压欠过压、三相过流以及CAN通讯故障等。至于如何检测48V电动发电机1是否发生故障为现有技术，在此不再赘叙。

上述DCDC6发生的故障指的是非永久性故障，如安全电压范围内的高压欠过压造成的故障或过温故障等均为临时可恢复故障，称之为非永久性故障。例如：当DCDC6高压端电压达到100V并持续一定时间，变会造成内部电容击穿，该种故障为不可恢复故障，称之为永久性故障。

图3是本实施例提供的48V混合动力车辆的跛行行驶控制方法的流程图，下面结合图3对48V混合动力车辆的跛行行驶控制方法进行详细介绍。

S1、48V锂电池出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机和DCDC状态正常。

S2、判断发动机是否起动，若否，则执行S3，若是，则执行S4。

S3、由12V起动机起动发动机，并执行S4。

S4、判断48V系统是否完成下电，若是，则执行S5，若否，则对48V系统进行下电，并返回S4。

如图4所示，48V系统下电具体包括以下步骤：48V电动发电机1和DCDC6均停止工作；48V锂电池4的继电器断开；48V电动发电机1的母线电容进行放电并在预设放电时间内完成放电。

在48V未完成下电的状况下，例如：48V电动发电机1的母线电容处于快速放电状态时，48电动发电机1是无法进行发电，同时让48电动发电机1以电压控制模式工作的目的在于建立稳定的发电电压，而快速发电功能是将48V电动发电机1的母线电容内的电量快速消耗掉，因此在控制48电动发电机1以电压控制模式工作之前需要将48V系统下电。

上述48V电动发电机1是否停止工作的判断方式如下：若48V锂电池4的电流值小于预设电流值，则48V电动发电机1已停止工作。若是在第一预设时间内未检测到48V锂电池4的电流值，则通过48V电动发电机1的扭矩确认48V电动发电机1是否停止工作。

通常将48V电动发电机1电动时的扭矩作为正扭矩，在48V电动发电机1发电时的扭矩作为负扭矩。理论上来说，48V电动发电机1的扭矩为零时，48V电动发电机1停止工作。本实施例中，若48V电动发电机1的扭矩在预设扭矩范围内则48V电动发电机1已停止工作，上述预设扭矩范围通常选取-2N·m至2N·m。

上述48V混合动力车辆包括电机控制单元3，电机控制单元3能够与整车控制器9进行相互通讯，实现对48V电动发电机1的扭矩控制和电压控制，以及通过电机控制单元3控制上述48V电动发电机1的母线电容进行充电和放电。至于如何确定48V电动发电机1的母线电容是否放电完毕为现有技术，在此不再赘叙。

S5、将发动机的转速调节至预设转速范围内，同时使发动机的请求扭矩等于驾驶需求扭矩与48V电动发电机1的实际扭矩之和，并执行S6。

为了保证48V电动发电机1在电压控制模式下能够在其发电电压附近有较强的带载能力，需要将发动机最低怠速转速提高，以提高48V电动发电机1在低转速下的带载能力，否则当12V低压用电设备8的负荷出现较大变化时，会导致DCDC6输入端的电压发生较大变化，有可能超出DCDC6输入端的预设工作电压范围，导致DCDC6无法持续为12V低压用电设备8持续供电，在蓄电池7本就电量不足的情况下造成12V低压用电设备8出现欠压故障，甚至CAN报文丢失。其中上述12V低压用电设备8不仅包括空调、音响等车载设备，还包括上述电机控制单元3、电池管理单元5以及整车控制器9等。

同时因为发动机转速较低时48V电动发电机1无法建立所需电压，若是此时48V电动发电机1以电压控制模式工作，将会导致48V电动发电机1发电电压不稳，48V电动发电机1发电电压达到DCDC6输入端的预设工作电压范围的调节时间变长甚至超出DCDC6输入端的预设工作电压范围。发动机转速较高时48V电动发电机1稳压调节能力会随外特性会变弱，而发动机1与48V电动发电机1通过带传动结构连接，因此发动机转速需要调节至预设转速范围以满足48V电动发电机1以电压控制模式工作时的转速需求。

具体地，在48V电动发电机1以电压控制模式工作之前，需要先将发动机的转速调节至预设转速范围内，同时使发动机的请求扭矩等于驾驶需求扭矩与48V电动发电机1的实际扭矩之和。为保证驾驶需求扭矩的响应一致性，发动机输出驾驶需求扭矩与48V电动发电机1的实际扭矩的叠加扭矩以抵消掉48V电动发电机1的实际扭矩。

S6、48V电动发电机以电压控制模式工作使在48V电动发电机的发电电压在DCDC的预设工作电压范围内时，由DCDC为12V低压用电设备供电。

48V电动发电机1在以电压控制模式工作的过程中，48V电动发电机1的实际扭矩可能会有波动，为保证整车的驾驶性和舒适性，在电压控制模式下将48V电动发电机1的扭矩波动限制在该预设扭矩波动范围内以满足对驾驶性和舒适性的要求。

48V锂电池4出现故障时若发动机能够工作且48V电动发电机1和DCDC6状态正常，按照上述方式进行跛行行驶控制时，在12V低压用电设备8的用电负荷发生突变如极打转向，或12V低压用电设备的用电负荷较大时再增加一定的负荷变化，如使用电动车窗或电动空调，上述情况均会导致48V电动发电机1的发电电压发生不稳，表现为：首先48V电动发电机1的发电电压下降，然后48V电动发电机1的发电电压向目标值附近重新调节，此时12V低压用电设备8的用电负荷若是再继续发生变化极大可能会导致DCDC6输入端的电压剧烈变化，并超出DCDC6的预设工作电压范围。若48V电动发电机1的发电电压超出DCDC6的预设工作电压范围，则DCDC6停止工作，此时采用12V蓄电池7为12V低压用电设备8供电，等待48V电动发电机1的发电电压稳定在DCDC6的预设工作电压范围内后，再采用DCDC6为12V低压用电设备8供电。优选地，在48V电动发电机1的发电电压连续第二预设时间在DCDC6的预设工作电压范围内，则认为48V电动发电机1的发电电压稳定在DCDC6的预设工作电压范围内。

优选地，跛行行驶时，上述DCDC6低压端的实际输出功率小于等于预设功率，上述预设功率小于DCDC6的最大输出功率。在12V低压用电设备8的实际需求功率大于预设功率时，由DCDC6和12V蓄电池7同时为低压用电设备8供电，此时DCDC6的允许输出功率等于预设功率，且等于DCDC的实际需求功率。在12V低压用电设备8的实际需求功率小于等于预设功率时，则由DCDC6为低压用电设备8供电，此时DCDC6的允许输出功率等于12V低压用电设备8的实际需求功率与预设功率偏移量之和，但仍小于等于预设功率，DCDC的实际需求功率等于12V低压用电设备8的实际需求功率。

同时考虑48V电动发电机1以电压控制模式工作时的调节能力及调节时间，本实施例中，在根据DCDC6的实际需求功率调节DCDC6的允许输出功率时，逐渐调节DCDC6的允许电流，以实现DCDC6的实际输出功率的逐渐变化，防止DCDC6低压端的负荷阶跃变化造成48V电动发电机1的发电电压不稳定而使DCDC6停止工作。

具体地，在DCDC6每次开始为12V低压用电设备8供电后，先确定DCDC6的实际需求功率和当前的允许调节功率，若DCDC6的实际需求功率等于DCDC6的允许输出功率与预设功率偏移量之差，则无需调节。

若DCDC6的实际需求功率大于DCDC6的允许输出功率与预设功率偏移量之差，则对允许输出功率进行校正使DCDC6的允许输出功率等于实际需求功率与预设功率偏移量之和，按照预设斜率逐渐增加DCDC6的允许电流至校正后的允许输出功率对应的电流。

若DCDC6的实际需求功率小于DCDC6的允许输出功率与预设功率偏移量之差，则对允许输出功率进行校正使DCDC6的允许输出功率等于实际需求功率与预设功率偏移量之和，并按照预设斜率逐渐减小DCDC6的允许电流至校正后的允许输出功率对应的电流。

为了考虑跛行行驶的安全性，在48V锂电池4出现故障时若发动机能够工作且48V电动发电机1和DCDC6状态正常时，同样要求车速小于预设最高限制车速，通常采用调节发动机扭矩的方式调节车速。

本实施例中，预设电流值、第一预设时间、预设扭矩范围、预设工作电压范围、预设斜率、预设功率、预设功率偏移量、预设最高限制车速、预设最高限制转速、第二预设时间、预设工作电流等均是通过多次重复试验确定的已知值，在此不再具体限定。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，在48V锂电池(4)出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机(1)和DCDC(6)状态正常时，通过发动机带动48V电动发电机(1)发电，并由DCDC(6)持续为12V低压用电设备(8)供电；

在12V低压用电设备(8)的实际需求功率大于预设功率时，由DCDC(6)和12V蓄电池(7)同时为12V低压用电设备(8)供电，DCDC(6)的允许输出功率等于预设功率，且等于DCDC(6)的实际需求功率；

在12V低压用电设备(8)的实际需求功率小于等于预设功率时，由DCDC(6)为12V低压用电设备(8)供电，DCDC(6)的允许输出功率等于12V低压用电设备(8)的实际需求功率与预设功率偏移量之和且小于等于预设功率，DCDC(6)的实际需求功率等于12V低压用电设备(8)的实际需求功率。

2.根据权利要求1所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，48V电动发电机(1)以电压控制模式工作使48V电动发电机(1)的发电电压在DCDC(6)的预设工作电压范围内时，由DCDC(6)为12V低压用电设备(8)供电；

若48V电动发电机(1)的发电电压超出DCDC(6)的预设工作电压范围，则DCDC(6)停止工作。

3.根据权利要求2所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，在48V混合动力车辆的48V系统完成下电且发动机转速调节至预设转速范围内时，48V电动发电机(1)以电压控制模式工作。

4.根据权利要求1所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，在发动机未起动时，若48V锂电池(4)出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机(1)和DCDC(6)状态正常，则由12V起动机起动发动机。

5.根据权利要求1所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，在48V锂电池(4)出现除继电器粘连故障之外的其他故障且发动机能够工作且48V电动发电机(1)和DCDC(6)状态正常时，DCDC(6)低压端的实际输出功率小于等于预设功率，所述预设功率小于DCDC(6)的最大输出功率。

6.根据权利要求1所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，在DCDC(6)每次开始为12V低压用电设备(8)供电后，确定DCDC(6)的实际需求功率和当前的允许输出功率；

若DCDC(6)的实际需求功率不等于当前的允许输出功率与预设功率偏移量之差，则对DCDC(6)的允许输出功率进行校正使其等于DCDC(6)的实际需求功率与预设功率偏移量之和，并逐渐调节DCDC(6)的允许电流至校正后的允许输出功率对应的电流。

7.根据权利要求1所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，若48V锂电池(4)出现继电器粘连故障，则发动机停止工作且48V混合动力车辆的48V系统下电。

8.根据权利要求 3或7所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，所述48V系统下电包括以下步骤：

48V电动发电机(1)和DCDC(6)均停止工作；

48V锂电池(4)的继电器断开；

48V电动发电机(1)的母线电容进行放电并在预设放电时间内完成放电。

9.根据权利要求1至7任一项所述的48V混合动力车辆的跛行控制方法，其特征在于，车辆跛行过程中，车速小于预设最高限制车速。

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