CN110901415B - 一种增程器起动控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增程器起动控制方法，包括检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。本发明能够优化增程器的起动控制，提升发电机起动效率和减小增程器起动时间，从而最大地发挥电动优势，达到快速起动发动机的目的。

Description

一种增程器起动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，尤其是涉及一种增程器起动控制方法及系统。
背景技术
现有的增程式电动车搭载的增程器由发电机和发动机组成，发电机和发动机通过一套单级减速器连接组成，发电机和发动机属于机械连接。在这套机电系统中，通过发电机的转速闭环控制，发动机扭矩闭环控制来获得稳定的发电功率。在增程器需要起动时，发送目标转速指令给发电机，由发电机拖动发动机到达目标转速后，发动机喷油点火，完成起动。但是，本发明的发明人在研究中发现，在起动过程中，由于发电机的控制中只有转速一个控制变量，所以发电机输出的扭矩变化幅度和频率均较大，无法始终保持较大输出扭矩以快速起动发动机。
发明内容
本发明提供一种增程器起动控制方法及系统，以解决现有的增程器起动只有转速控制变量而无法快速起动发动机的技术问题，本发明能够优化增程器的起动控制，提升发电机起动效率和减小增程器起动时间，从而最大地发挥电动优势，达到快速起动发动机的目的。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种增程器起动控制方法，包括以下步骤：
检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；
根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；
根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；
对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；
以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。
在其中一种实施例中，所述根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩的步骤，具体为：
将所述目标转速和所述实际转速之间的转速差作为转速PID控制模块的控制量，并根据预设的第一公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第一公式为：
Figure BDA0002324340370000021
其中，Tgen表示为发电机的输出扭矩，Kp1表示为转速PID控制模块的比例系数，Ki1表示为转速PID控制模块的积分系数，Kd1表示为转速PID控制模块的微分系数，ΔS(k)表示为k时刻目标转速与实际转速之间的转速差，ΔS(j)表示为j时刻目标转速与实际转速之间的转速差。Kp1、Ki1、Kd1的数值具体根据实际应用中的增程器进行标定。
在其中一种实施例中，所述根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩的步骤，具体为：
将所述目标电流和所述实际电流之间的电流差作为电流PID控制模块的控制量，并根据预设的第二公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第二公式为：
Figure BDA0002324340370000022
其中，Ti表示为发电机的修正扭矩，Kp2表示为电流PID控制模块的比例系数，Ki2表示为电流PID控制模块的积分系数，Kd2表示为电流PID控制模块的微分系数，Δi(m)表示为m时刻目标电流与实际电流之间的电流差，Δi(n)表示为n时刻目标电流与实际电流之间的电流差。Kp2、Ki2、Kd2的数值具体根据实际应用中的增程器进行标定。
在其中一种实施例中，所述对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩的步骤，具体为：
将所述输出扭矩和所述修正扭矩代入预设的加权公式，得到所述发电机的最终输出扭矩；
所述加权公式为：
ΔT＝aTgen+bTi
其中，ΔT表示为发电机的最终输出扭矩，a表示为转速PID控制模块的加权系数，b表示为电流PID控制模块的加权系数，且a+b＝1，a、b的数值需要通过实际标定获得，均与发电机的实际转速相关，当发电机转速低时，则b的数值比a大，即修正扭矩的权重系数更高，而当发电机的实际转速较为接近目标转速时，则a的数值比b大，即输出扭矩的权重系数更高。
在其中一种实施例中，所述方法还包括：
检测发动机被发电机拖动后的实际转速；
当发动机的实际转速大于等于点火转速时，进行喷油点火控制。
本发明实施例还提供一种增程器起动控制系统，包括：
整车控制器，用于向所述发电机控制器发送起动控制请求；
发电机控制器，用于检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；发电机控制器还用于：
根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；
根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；
对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；
以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。
在其中一种实施例中，所述发电机控制器，包括转速PID控制模块：
所述转速PID控制模块以所述目标转速和所述实际转速之间的转速差作为转速PID控制模块的控制量，并根据预设的第一公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第一公式为：
Figure BDA0002324340370000041
其中，Tgen表示为发电机的输出扭矩，Kp1表示为转速PID控制模块的比例系数，Ki1表示为转速PID控制模块的积分系数，Kd1表示为转速PID控制模块的微分系数，ΔS(k)表示为k时刻目标转速与实际转速之间的转速差，ΔS(j)表示为j时刻目标转速与实际转速之间的转速差。Kp1、Ki1、Kd1的数值具体根据实际应用中的增程器进行标定。
在其中一种实施例中，所述发电机控制器，包括电流PID控制模块：
所述电流PID控制模块以所述目标电流和所述实际电流之间的电流差作为电流PID控制模块的控制量，并根据预设的第二公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第二公式为：
Figure BDA0002324340370000042
其中，Ti表示为发电机的修正扭矩，Kp2表示为电流PID控制模块的比例系数，Ki2表示为电流PID控制模块的积分系数，Kd2表示为电流PID控制模块的微分系数，Δi(m)表示为m时刻目标电流与实际电流之间的电流差，Δi(n)表示为n时刻目标电流与实际电流之间的电流差。Kp2、Ki2、Kd2的数值具体根据实际应用中的增程器进行标定。
在其中一种实施例中，所述发电机控制器，还用于：
将所述输出扭矩和所述修正扭矩代入预设的加权公式，得到所述发电机的最终输出扭矩；
所述加权公式为：
ΔT＝aTgen+bTi
其中，ΔT表示为发电机的最终输出扭矩，a表示为转速PID控制模块的加权系数，b表示为电流PID控制模块的加权系数，且a+b＝1，a、b的数值需要通过实际标定获得，均与发电机的实际转速相关，当发电机转速低时，则b的数值比a大，即修正扭矩的权重系数更高，而当发电机的实际转速较为接近目标转速时，则a的数值比b大，即输出扭矩的权重系数更高。
在其中一种实施例中，所述增程器起动控制系统还包括发动机控制器，用于：
检测发动机被发电机拖动后的实际转速；
当发动机的实际转速大于等于点火转速时，进行喷油点火控制。
相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，本发明实施例提供一种增程器起动控制方法及系统，方法包括步骤：检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；发电机控制器以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。通过在发电机转速闭环控制的基础上，增加发电机的电流作为第二个增程器起动控制变量，实现转速、电流的双闭环控制，以不断地对发电机的转速、电流进行修正操作，使得发电机的输出扭矩能够达到预期效果，从而充分利用了动力电池和发电机的优势以优化增程器的起动控制。在开始起动增程器时，发电机转速低，权重系数b较大，使得发电机最终输出扭矩中修正扭矩占比更大，则可以充分利用发电机低转速大扭矩的能力，获得更大的起动扭矩；然后随着发电机转速上升接近目标转速时，权重系数a越来越大，使得发电机最终输出扭矩中输出扭矩占比更大，则可以保持更稳定的发电机转速，从而使发电机始终保持合适的输出扭矩，能够有效提升发电机起动效率和减小增程器起动时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的增程器起动控制方法的流程步骤图；
图2是本发明实施例中的增程器起动控制方法的控制原理图；
图3是本发明实施例中的增程器起动控制方法的控制结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有作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。
请参见图1，本发明优选实施例提供了一种增程器起动控制方法，包括以下步骤：
S101、检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；
S102、根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；
S103、根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；
S104、对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；
S105、以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩，以使增程器能够工作于目标转速，从而实现增程器的快速起动，同时能够降低发电机输出的扭矩变化幅度和频率。
在本发明实施例中，通过在发电机转速闭环控制的基础上，增加发电机的电流作为第二个增程器起动控制变量，实现转速电流的双闭环控制，从而充分利用动力电池和发电机的优势，使发电机始终保持合适的输出扭矩，能够有效提升发电机起动效率和减小增程器起动时间。
在其中一种实施例中，所述根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩的步骤，具体为：
将所述目标转速和所述实际转速之间的转速差作为转速PID控制模块的控制量，并根据预设的第一公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第一公式为：
Figure BDA0002324340370000071
其中，Tgen表示为发电机的输出扭矩，Kp1表示为转速PID控制模块的比例系数，Ki1表示为转速PID控制模块的积分系数，Kd1表示为转速PID控制模块的微分系数，ΔS(k)表示为k时刻目标转速与实际转速之间的转速差，ΔS(j)表示为j时刻目标转速与实际转速之间的转速差。Kp1、Ki1、Kd1的数值具体根据实际应用中的增程器进行标定。
在其中一种实施例中，所述根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩的步骤，具体为：
将所述目标电流和所述实际电流之间的电流差作为电流PID控制模块的控制量，并根据预设的第二公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第二公式为：
Figure BDA0002324340370000072
其中，Ti表示为发电机的修正扭矩，Kp2表示为电流PID控制模块的比例系数，Ki2表示为电流PID控制模块的积分系数，Kd2表示为电流PID控制模块的微分系数，Δi(m)表示为m时刻目标电流与实际电流之间的电流差，Δi(n)表示为n时刻目标电流与实际电流之间的电流差。Kp2、Ki2、Kd2的数值具体根据实际应用中的增程器进行标定。
在其中一种实施例中，所述对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩的步骤，具体为：
将所述输出扭矩和所述修正扭矩代入预设的加权公式，得到所述发电机的最终输出扭矩；
所述加权公式为：
ΔT＝aTgen+bTi
其中，ΔT表示为发电机的最终输出扭矩，a表示为转速PID控制模块的加权系数，b表示为电流PID控制模块的加权系数，且a+b＝1，a、b的数值需要通过实际标定获得，均与发电机的实际转速相关，当发电机转速低时，则b的数值比a大，即修正扭矩的权重系数更高，而当发电机的实际转速较为接近目标转速时，则a的数值比b大，即输出扭矩的权重系数更高。这样可以充分利用发电机的起动转矩，快速拖动发动机至高转速，待增程器转速提高后，a的数值增大，可以更稳定地维持增程器转速。
在其中一种实施例中，所述方法还包括：
S106，检测发动机被发电机拖动后的实际转速；
S107，当发动机的实际转速大于等于点火转速时，进行喷油点火控制。
本实施例如图2所示，当发电机控制器以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩，以此拖到发动机转动。然后发动机控制器通过传感器实时检测发动机的实际转速，并判断发动机的实际转速是否达到点火转速，当符合点火条件时，则向点火装置发出点火指令，点火装置实现喷油点火，从而完成发动机的起动。
根据以上说明，本发明实施例将发电机输出电流、发电机转速作为二个控制变量，利用两个控制变量相结合，实现发电机转速电流双闭环控制方法，转速PID控制模块通过目标转速和实际转速之间的转速差计算得到发电机应输出扭矩Tgen，而发电机电流PID控制模块则通过目标电流和实际电流的电流差计算得到发电机修正扭矩Ti，然后Tgen和Ti通过加权法得到发电机最终输出扭矩这样在引入发电机电流作为控制变量之后，不断地对发电机的转速、电流进行修正操作，使得发电机的输出扭矩能够达到预期效果，从而充分利用了动力电池和发电机的优势以优化增程器的起动控制，在开始起动增程器时，发电机转速低，权重系数b较大，使得发电机最终输出扭矩中修正扭矩占比更大，则可以充分利用发电机低转速大扭矩的能力，获得更大的起动扭矩；然后随着发电机转速上升接近目标转速时，权重系数a越来越大，使得发电机最终输出扭矩中输出扭矩占比更大，则可以保持更稳定的发电机转速，从而使发电机始终保持合适的输出扭矩，能够有效提升发电机起动效率和减小增程器起动时间。
本发明实施例还提供一种增程器起动控制系统，包括：
所述增程器包括发电机、发动机以及相对应的发电机控制器、发动机控制器，发电机和发动机通过单级减速机械相连，发电机控制器、发动机控制器均与整车控制器相连接。
整车控制器，用于向所述发电机控制器发送起动控制请求；
发电机控制器，用于检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；还用于：
根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；
根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；
对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；
以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。
在其中一种实施例中，所述发电机控制器，包括转速PID控制模块，用于：
将所述目标转速和所述实际转速之间的转速差作为转速PID控制模块的控制量，并根据预设的第一公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第一公式为：
Figure BDA0002324340370000101
其中，Tgen表示为发电机的输出扭矩，Kp1表示为转速PID控制模块的比例系数，Ki1表示为转速PID控制模块的积分系数，Kd1表示为转速PID控制模块的微分系数，ΔS(k)表示为k时刻目标转速与实际转速之间的转速差，ΔS(j)表示为j时刻目标转速与实际转速之间的转速差。
在其中一种实施例中，所述发电机控制器，包括电流PID控制模块，用于：
将所述目标电流和所述实际电流之间的电流差作为电流PID控制模块的控制量，并根据预设的第二公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第二公式为：
Figure BDA0002324340370000102
其中，Ti表示为发电机的修正扭矩，Kp2表示为电流PID控制模块的比例系数，Ki2表示为电流PID控制模块的积分系数，Kd2表示为电流PID控制模块的微分系数，Δi(m)表示为m时刻目标电流与实际电流之间的电流差，Δi(n)表示为n时刻目标电流与实际电流之间的电流差。
在其中一种实施例中，所述发电机控制器，用于：
将所述输出扭矩和所述修正扭矩代入预设的加权公式，得到所述发电机的最终输出扭矩；
所述加权公式为：
ΔT＝aTgen+bTi
其中，ΔT表示为发电机的最终输出扭矩，a表示为转速PID控制模块的加权系数，b表示为电流PID控制模块的加权系数，且a+b＝1，a、b的数值需要通过实际标定获得，均与发电机的实际转速相关，当发电机转速低时，则b的数值比a大，即修正扭矩的权重系数更高，而当发电机的实际转速较为接近目标转速时，则a的数值比b大，即输出扭矩的权重系数更高。
所述增程器起动控制系统还包括发动机控制器，
所述发动机控制器用于：
通过传感器检测发动机被发电机拖动后的实际转速；
当发动机的实际转速大于等于点火转速时，进行喷油点火控制。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增程器起动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；
根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；
根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；
对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；
以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。
2.如权利要求1所述的增程器起动控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩的步骤，具体为：
将所述目标转速和所述实际转速之间的转速差作为转速PID控制模块的控制量，并根据预设的第一公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第一公式为：
Figure FDA0002324340360000011
其中，Tgen表示为发电机的输出扭矩，Kp1表示为转速PID控制模块的比例系数，Ki1表示为转速PID控制模块的积分系数，Kd1表示为转速PID控制模块的微分系数，ΔS(k)表示为k时刻目标转速与实际转速之间的转速差，ΔS(j)表示为j时刻目标转速与实际转速之间的转速差。
3.如权利要求2所述的增程器起动控制方法，其特征在于，所述根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩的步骤，具体为：
将所述目标电流和所述实际电流之间的电流差作为电流PID控制模块的控制量，并根据预设的第二公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第二公式为：
Figure FDA0002324340360000021
其中，Ti表示为发电机的修正扭矩，Kp2表示为电流PID控制模块的比例系数，Ki2表示为电流PID控制模块的积分系数，Kd2表示为电流PID控制模块的微分系数，Δi(m)表示为m时刻目标电流与实际电流之间的电流差，Δi(n)表示为n时刻目标电流与实际电流之间的电流差。
4.如权利要求3所述的增程器起动控制方法，其特征在于，所述对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩的步骤，具体为：
将所述输出扭矩和所述修正扭矩代入预设的加权公式，得到所述发电机的最终输出扭矩；
所述加权公式为：
ΔT＝aTgen+bTi
其中，ΔT表示为发电机的最终输出扭矩，a表示为转速PID控制模块的加权系数，b表示为电流PID控制模块的加权系数，且a+b＝1。
5.如权利要求1所述的增程器起动控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测发动机被发电机拖动后的实际转速；
当发动机的实际转速大于等于点火转速时，进行喷油点火控制。
6.一种增程器起动控制系统，其特征在于，包括：
整车控制器，用于向发电机控制器发送起动控制请求；
发电机控制器，用于检测发电机的实际转速和实际电流，并根据接收到的起动控制请求获得发电机的目标转速和目标电流；
发电机控制器还用于：
根据所述目标转速和所述实际转速计算得到发电机的输出扭矩；
根据所述目标电流和所述实际电流计算得到发电机的修正扭矩；
对所述输出扭矩和所述修正扭矩进行加权处理并得到发电机的最终输出扭矩；
以所述最终输出扭矩作为目标扭矩控制调节发电机的扭矩。
7.如权利要求6所述的增程器起动控制系统，其特征在于，所述发电机控制器，包括转速PID控制模块；
所述转速PID控制模块以所述目标转速和所述实际转速之间的转速差作为转速PID控制模块的控制量，并根据预设的第一公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第一公式为：
Figure FDA0002324340360000031
其中，Tgen表示为发电机的输出扭矩，Kp1表示为转速PID控制模块的比例系数，Ki1表示为转速PID控制模块的积分系数，Kd1表示为转速PID控制模块的微分系数，ΔS(k)表示为k时刻目标转速与实际转速之间的转速差，ΔS(j)表示为j时刻目标转速与实际转速之间的转速差。
8.如权利要求7所述的增程器起动控制系统，其特征在于，所述发电机控制器，包括电流PID控制模块；
所述电流PID控制模块以所述目标电流和所述实际电流之间的电流差作为电流PID控制模块的控制量，并根据预设的第二公式计算得到发电机的输出扭矩；
所述第二公式为：
Figure FDA0002324340360000041
其中，Ti表示为发电机的修正扭矩，Kp2表示为电流PID控制模块的比例系数，Ki2表示为电流PID控制模块的积分系数，Kd2表示为电流PID控制模块的微分系数，Δi(m)表示为m时刻目标电流与实际电流之间的电流差，Δi(n)表示为n时刻目标电流与实际电流之间的电流差。
9.如权利要求8所述的增程器起动控制系统，其特征在于，所述发电机控制器，还用于：
将所述输出扭矩和所述修正扭矩代入预设的加权公式，得到所述发电机的最终输出扭矩；
所述加权公式为：
ΔT＝aTgen+bTi
其中，ΔT表示为发电机的最终输出扭矩，a表示为转速PID控制模块的加权系数，b表示为电流PID控制模块的加权系数，且a+b＝1。
10.如权利要求8所述的增程器起动控制系统，其特征在于，所述增程器起动控制系统还包括发动机控制器，所述发动机控制器用于：
检测发动机被发电机拖动后的实际转速；
当发动机的实际转速大于等于点火转速时，进行喷油点火控制。
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