CN110696805A - 一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车控制系统技术领域，公开一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法，包括：S1、计算驱动电机回收功率P_{2_rev}；S2、若驱动电机回收功率P_{2_rev}大于或等于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，跳转至S9；反之，跳转至S3；S3、计算整车回收功率P_rev；S4、若整车回收功率P_rev大于或等于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，跳转至S9；反之，跳转至S5；S5、由调速步长Δn，得到发动机目标转速n_e；S6、得到发动机目标扭矩T_e及调速电机目标扭矩T₁；S7、由PID控制方法将发动机转速调至发动机目标转速n_e；S8、重复S5‑S7，直至发动机转速降至怠速区间；S9、控制发动机与调速电机转速同时为零，直至发动机转速降至怠速区间。综合考虑驱动电机回收能力及电池充电需求，来控制发动机转速。

Description

一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法

技术领域

本发明涉及汽车控制系统技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法。

背景技术

现有车辆行驶过程中，当松开油门或踩下刹车时，会直接停止发动机供油，以使发动机转速降低，停止动力输出。若在发动机转速快速下降后，短时间内车辆又恢复功率需求时，发动机从较低的转速升高至目标转速需要一定的时间，从而出现瞬间动力不足的情况，且发动机转速频繁变化，会影响发动机寿命，整车燃油经济性也较低。

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转速复位控制方法，防止车辆出现瞬间动力不足的情况，同时保证发动机寿命。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法，所述混合动力汽车包括发动机、调速电机、驱动电机、分流装置和电池，包括如下步骤：

S1、计算驱动电机回收功率P_{2_rev}；

S2、若所述驱动电机回收功率P_{2_rev}大于或等于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，则跳转至S9；

若所述驱动电机回收功率P_{2_rev}小于所述驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，则跳转至S3；

S3、计算整车回收功率P_rev；

S4、若所述整车回收功率P_rev大于或等于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，则跳转至S9；

若所述整车回收功率P_rev小于所述电池当前极限充电功率Pb_{at_lim}，则跳转至S5；

S5、由调速步长Δn，得到发动机目标转速n_e，所述发动机目标转速n_e的计算公式为：n_e＝n-Δn，其中，n为发动机当前转速；

S6、由所述发动机目标转速n_e得到发动机目标扭矩T_e，由所述发动机目标扭矩Te得到调速电机目标扭矩T₁，控制所述调速电机按所述调速电机目标扭矩T₁工作；

S7、根据所述发动机当前转速n和所述发动机目标转速n_e，通过PID控制方法将所述发动机的转速由所述发动机当前转速调至所述发动机目标转速n_e；

S8、重复步骤S5-步骤S7，直至所述发动机的转速降至怠速区间；

S9、控制所述发动机与所述调速电机的转速同时为零，直至所述发动机转速降至怠速区间。

进一步地，所述分流装置为行星排，所述调速电机目标扭矩T₁的计算公式为：

其中，k为行星排特征参数。

进一步地，所述S1包括如下步骤：

计算调速电机分流功率P₁，计算公式为：

其中，P_e为发动机当前功率、k为行星排特征值、n₁为调速电机转速、n₂为驱动电机转速；

计算所述驱动电机回收功率P_{2_rev}，计算公式为：

P_{2_rev}＝P_e-P₁+ΔP

其中，ΔP为能量回收功率。

进一步地，所述能量回收功率ΔP包括制动能量回收功率ΔP₁和滑行能量回收功率ΔP₂。

进一步地，所述整车回收功率P_rev的计算公式为：P_rev＝P_e+ΔP。

进一步地，所述发动机目标扭矩Te是根据所述发动机目标转速n_e，并查发动机最优功率曲线得到。

进一步地，所述驱动电机极限回收功率由所述驱动电机的外特性曲线得到。

进一步地，所述调速步长可标定。

进一步地，所述调速步长Δn为100rpm。

与现有技术相比，本发明提供的混合动力汽车发动机转速复位控制方法中，综合考虑驱动电机的回收能力以及电池的充电需求，来控制发动机转速执行不同的降速策略。首先计算驱动电机回收功率P_{2_rev}，比较驱动电机回收功率P_{2_rev}和驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，以判断驱动电机能否将所有的回收能量全部用来给电池充电。若驱动电机回收功率P_{2_rev}小于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，表明驱动电机能够将所有的回收能量全部用来给电池充电，此时则进一步考察电池的充电需求。若整车回收功率P_rev小于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，即表明当前电池SOC较低，当前电池的充电需求高于整车回收能量，此时可由调速电机驱动发动机发电，使发动机转速按最优功率曲线降至怠速区间，保证补充电量需求，同时若车辆短时间又恢复动力需求时，使得发动机能够较快响应至目标值转速，保证整车动力性。

进一步地，若驱动电机回收功率P_{2_rev}大于或等于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，表明驱动电机无法将所有的回收能量全部用来给电池充电，或者若整车回收功率P_rev大于或等于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，即表明当前电池SOC较高，当前电池的充电需求低于整车回收能量，此时采取直接停止发动机供油的方式，使发动机转速快速降至怠速区间，以提高燃油经济性。

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为本发明实施例提供的混合动力汽车发动机转速复位控制方法的流程图。

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，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，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。

本实施例提供一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其中混合动力汽车包括发动机、调速电机、驱动电机、分流装置和电池。本实施例中，在发动机转速降至怠速区间的过程，若驱动电机回收功率未受限，且电池的荷电状态(State of Charge，SOC)较低，充电需求大时，可由调速电机驱动发动机发电，使发动机转速按最优功率曲线降至怠速区间，保证补充电量需求，同时若车辆短时间又恢复动力需求时，使得发动机能够较快响应至目标值转速，保证整车动力性；若驱动电机回收功率受限，或电池SOC较高，充电需求低时，则直接控制发动机与调速电机的转速同时为零，即采取直接停止发动机供油的方式，使发动机转速快速降至怠速区间，以提高燃油经济性。本实施例以行星排作为分流装置，即车辆为行星混联式混合动力汽车为例进行解释说明。

如图1所示，该混合动力汽车发动机转速复位控制方法，包括如下步骤：

S1、计算驱动电机回收功率P_{2_rev}。

其中，驱动电机的回收能量来自于调速电机和车辆怠速时整车动能的回收。

因此，步骤S1包括如下步骤：

调速电机分流功率P₁，计算公式为：

其中，P_e为发动机当前功率、k为行星排特征值、n₁为调速电机转速、n₂为驱动电机转速；

计算驱动电机回收功率P_{2_rev}，计算公式为：

P_{2_rev}＝P_e-P₁+ΔP

其中，ΔP为能量回收功率。

能量回收功率ΔP包括制动能量回收功率ΔP₁和滑行能量回收功率ΔP₂。

S2、若驱动电机回收功率P_{2_rev}大于或等于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，则跳转至S9；

若驱动电机回收功率P_{2_rev}小于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，则跳转至S3。

其中，驱动电机极限回收功率P_{2_lim}由驱动电机的外特性曲线决定。

若驱动电机回收功率P_{2_rev}大于或等于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，表明驱动电机无法将所有的回收能量全部用来给电池充电，此时采取直接停止发动机供油的方式，使发动机转速快速降至怠速区间，以提高燃油经济性。

若驱动电机回收功率P_{2_rev}小于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，表明驱动电机能够将所有的回收能量全部用来给电池充电，此时需进一步考察电池的充电需求。

S3、计算整车回收功率P_rev。

整车能量回收来源于发动机降速以及车辆怠速时整车动能的回收。因此，整车回收功率P_rev的计算公式为：P_rev＝P_e+ΔP。

其中，P_e为发动机当前功率，ΔP为能量回收功率。能量回收功率ΔP包括制动能量回收功率ΔP₁和滑行能量回收功率ΔP₂。

S4、若整车回收功率P_rev大于或等于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，则跳转至S9；

若整车回收功率P_rev小于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，则跳转至S5。

其中，电池当前极限充电功率P_{bat_lim}与电池SOC有关。

若整车回收功率P_rev大于或等于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，即表明当前电池SOC较高，当前电池的充电需求低于整车回收能量，此时采取直接停止发动机供油的方式，使发动机转速快速降至怠速区间，以提高燃油经济性。

若整车回收功率P_rev小于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，即表明当前电池SOC较低，当前电池的充电需求高于整车回收能量，此时可由调速电机驱动发动机发电，使发动机转速按最优功率曲线降至怠速区间，保证补充电量需求，同时若车辆短时间又恢复动力需求时，使得发动机能够较快响应至目标转速，保证整车动力性。具体发动机转速调节方式参见以下步骤。

本实施例中，发动机转速降速方法包括如下步骤：

S5、由调速步长Δn，得到发动机目标转速n_e，发动机目标转速n_e的计算公式为：n_e＝n-Δn，其中，n为发动机当前转速。

发动机实行分段降速，调速步长可标定。

S6、由发动机目标转速n_e得到发动机目标扭矩T_e，由发动机目标扭矩T_e得到调速电机目标扭矩T₁，控制调速电机按调速电机目标扭矩T₁工作。

其中，发动机目标扭矩T_e是根据发动机目标转速n_e，并查发动机最优功率曲线得到。由发动机目标扭矩T_e，进一步得到调速电机目标扭矩T₁：

其中，k为行星排特征参数。

通过调速电机对发动机施加反向扭矩，改变行星排的分流功率，使驱动电机对电池充电。

S7、根据发动机当前转速n和发动机目标转速n_e，通过PID(比例(proportion)、积分(integral)、微分(differential))控制方法将发动机的转速由发动机当前转速调至发动机目标转速n_e。

由于实际中，设定调速电机的扭矩为调速电机目标扭矩T₁后，得到的发动机的扭矩与发动机目标扭矩T_e有偏差，因此采用PID控制方法对调速电机的扭矩进行修正，使发动机转速达到发动机目标转速n_e。

S8、重复步骤S5-步骤S7，直至发动机的转速降至怠速区间。

通过设定调速步长，并重复步骤S5-步骤S7，使发动机转速缓慢降至怠速区间。例如，发动机需从初始转速2000rpm降至目标转速800rpm，可设调速步长Δn为100rpm，此时需执行步骤S5-步骤S7共12次。

S9、控制发动机与调速电机的转速同时为零，直至发动机转速降至怠速区间。

本实施例提供的混合动力汽车发动机转速复位控制方法中，综合考虑驱动电机的回收能力以及电池的充电需求，来控制发动机转速执行不同的降速策略。首先计算驱动电机回收功率P_{2_rev}，比较驱动电机回收功率P_{2_rev}和驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，以判断驱动电机能否将所有的回收能量全部用来给电池充电。若驱动电机能够将所有的回收能量全部用来给电池充电，此时则进一步考察电池的充电需求。若整车回收功率P_rev小于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，即表明当前电池SOC较低，当前电池的充电需求高于整车回收能量，此时可由调速电机驱动发动机发电，使发动机转速按最优功率曲线降至怠速区间，保证补充电量需求，同时若车辆短时间又恢复动力需求时，使得发动机能够较快响应至目标值转速，保证整车动力性。

本实施例在驱动电机的回收能力不受限制(即驱动电机回收功率P_{2_rev}小于驱动电机极限回收功率P_{2_lim})，且电池充电需求大(即整车回收功率P_rev小于电池当前极限充电功率P_{bat_lim})时，可由调速电机驱动发动机发电，使发动机转速按最优功率曲线降至怠速区间，保证补充电量需求，同时使得若车辆短时间又恢复动力需求时，发动机能够较快响应至目标值转速，保证整车动力性。反之，若驱动电机的回收能力受限和/或电池充电需求小，则采取直接停止发动机供油的方式，使发动机转速快速降至怠速区间，以提高燃油经济性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车发动机转速复位控制方法，所述混合动力汽车包括发动机、调速电机、驱动电机、分流装置和电池，其特征在于，包括如下步骤：

S1、计算驱动电机回收功率P_{2_rev}；

S2、若所述驱动电机回收功率P_{2_rev}大于或等于驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，则跳转至S9；

若所述驱动电机回收功率P_{2_rev}小于所述驱动电机极限回收功率P_{2_lim}，则跳转至S3；

S3、计算整车回收功率P_rev；

S4、若所述整车回收功率P_rev大于或等于电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，则跳转至S9；

若所述整车回收功率P_rev小于所述电池当前极限充电功率P_{bat_lim}，则跳转至S5；

S5、由调速步长Δn，得到发动机目标转速n_e，所述发动机目标转速n_e的计算公式为：n_e＝n-Δn，其中，n为发动机当前转速；

S6、由所述发动机目标转速n_e得到发动机目标扭矩T_e，由所述发动机目标扭矩T_e得到调速电机目标扭矩T₁，控制所述调速电机按所述调速电机目标扭矩T₁工作；

S7、根据所述发动机当前转速n和所述发动机目标转速n_e，通过PID控制方法将所述发动机的转速由所述发动机当前转速调至所述发动机目标转速n_e；

S8、重复步骤S5-步骤S7，直至所述发动机的转速降至怠速区间；

S9、控制所述发动机与所述调速电机的转速同时为零，直至所述发动机转速降至怠速区间。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述分流装置为行星排，所述调速电机目标扭矩T₁的计算公式为：

其中，k为行星排特征参数。

3.根据权利要求2所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：

计算调速电机分流功率P₁，计算公式为：

其中，P_e为发动机当前功率、k为行星排特征值、n₁为调速电机转速、n₂为驱动电机转速；

计算所述驱动电机回收功率P_{2_rev}，计算公式为：

P_{2_rev}＝P_e-P₁+ΔP

其中，ΔP为能量回收功率。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述能量回收功率ΔP包括制动能量回收功率ΔP₁和滑行能量回收功率ΔP₂。

5.根据权利要求4所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述整车回收功率P_rev的计算公式为：P_rev＝P_e+ΔP。

6.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述发动机目标扭矩T_e是根据所述发动机目标转速n_e，并查发动机最优功率曲线得到。

7.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述驱动电机极限回收功率由所述驱动电机的外特性曲线得到。

8.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述调速步长可标定。

9.根据权利要求8所述的混合动力汽车发动机转速复位控制方法，其特征在于，所述调速步长Δn为100rpm。