CN111497823A - 一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法及车辆 - Google Patents

一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法及车辆，通过发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩，根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩之间的差值不断调整驱动电机的输出转矩，使得到的驱动电机的输出转矩更加精确；在控制模式切换过程中，使用驱动电机进行动态补偿，使驱动电机的输出转矩与发动机用于驱动系统的驱动转矩之和与车辆需求转矩之间的误差较小，避免了纯电动力模式与混合动力模式之间切换时产生动力传递不平顺的现象，提高了车辆的驾驶性能和主观感受。

Description

一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法及车辆
技术领域
本发明属于新能源汽车领域，特别涉及一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法及车辆。
背景技术
混合动力车辆是基于发动机和驱动电机两个动力平台，结合车速、路况并通过控制策略进行最优切换，从而达到最优化节能的一种新能源车辆。目前市场上比较流行的是一种双行星排驱动系统，其优点是能够将发动机转速与车速解耦，保证发动机持续工作在高效区，从而更好的达到节能效果。
但是车辆行驶过程中，当整车需要在纯电与混动两种控制模式之间切换时，整车的动力源发生变化，此时发动机和驱动电机的目标转矩会发生较大幅度变化，而发动机的输出转矩不一定全部用于驱动系统，因此如果直接将检测到的发动机输出转矩用于驱动系统的计算，会导致驱动电机的输出转矩与发动机用于驱动系统的驱动转矩之和与车辆需求转矩产生较大误差，从而导致控制模式之间切换时产生动力传递不平顺的现象，降低车辆的驾驶性能和主观感受。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法及车辆，用于解决现有技术中混动车辆控制模式切换时，驱动电机与发动机用于驱动系统的驱动转矩与需求转矩存在误差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法，包括以下步骤：
当车辆由纯电动力模式向混合动力模式切换时，控制发动机启动，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成启动；
当车辆由混合动力模式向纯电动力模式切换时，控制发动机停机，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成停机。
通过发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩，根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩之间的差值不断调整驱动电机的输出转矩，使得到的驱动电机的输出转矩更加精确；在控制模式切换过程中，使用驱动电机进行动态补偿，使驱动电机的输出转矩与发动机用于驱动系统的驱动转矩之和与车辆需求转矩之间的误差较小，避免了纯电动力模式与混合动力模式之间切换时产生动力传递不平顺的现象，提高了车辆的驾驶性能和主观感受。
进一步地，当发动机完成启动后，车辆需求转矩优先由发动机提供，然后由驱动电机进行补偿，保证了在发动机完成启动后，车辆需求转矩能够优先由发动机提供。
进一步地，当发动机停机完成后，车辆需求转矩完全由驱动电机提供，保证了在发动机停机完成后，车辆需求转矩完全由驱动电机提供。
本发明还提供了一种车辆，包括发动机、发电机及驱动电机，还包括处理器、存储器及存储在所述存储器中的程序，所述处理器运行所述程序实现以下步骤：
当车辆由纯电动力模式向混合动力模式切换时，控制发动机启动，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成启动；
当车辆由混合动力模式向纯电动力模式切换时，控制发动机停机，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成停机。
通过发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩，根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩之间的差值不断调整驱动电机的输出转矩，使得到的驱动电机的输出转矩更加精确；在控制模式切换过程中，使用驱动电机进行动态补偿，使驱动电机的输出转矩与发动机用于驱动系统的驱动转矩之和与车辆需求转矩之间的误差较小，避免了纯电动力模式与混合动力模式之间切换时产生动力传递不平顺的现象，提高了车辆的驾驶性能和主观感受。
进一步地，当发动机完成启动后，车辆需求转矩优先由发动机提供，然后由驱动电机进行补偿，保证了在发动机完成启动后，车辆需求转矩能够优先由发动机提供。
进一步地，当发动机停机完成后，车辆需求转矩完全由驱动电机提供，保证了在发动机停机完成后，车辆需求转矩完全由驱动电机提供。
为了节约成本及减小车辆体积，所述处理器为整车控制器。
附图说明
图1为本发明的混合动力行星混连结构示意图；
图2为本发明的控制模式切换协调控制方法的流程图；
图1中：1-发动机；2-扭转减振器；3-前排太阳轮；4-前排行星架；5-第一逆变器；6-动力电源；7-后排齿圈；8-输出轴；9-前排齿圈；10-发电机；11-驱动电机；12-后排行星架；13-后排太阳轮；14-第二逆变器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
车辆实施例：
本发明提供了一种车辆，该车辆主要指的是混合动力车辆，如图1所示，混合动力车辆包括发动机1、发电机10及驱动电机11，发电机和驱动电机之间采用行星齿轮机构进行连接，行星齿轮机构包括太阳轮、输出轴及行星架。发动机1通过扭转减振器2与前排太阳轮3连接，发电机10与前排行星架4连接，前排齿圈9与输出轴8连接，发动机1通过前排太阳轮3将动力通过前排齿圈9和后排行星架12输出到输出轴8，驱动电机11与后排太阳轮13相连，后排齿圈7锁止，后排行星架12与输出轴8相连，驱动电机通过后排太阳轮13、后排行星架12将动力输出到输出轴8，动力电源6与第一逆变器5、第二逆变器14连接，动力电源6通过第一逆变器5、第二逆变器14改变电压后，为发电机10及驱动电机11供电。
该混合动力车辆还设置有处理器、存储器及存储在存储器中的程序，该处理器为整车控制器，作为其他实施方式，处理器也可以为单独设置的一个控制器，整车控制器运行程序实现以下过程：当车辆由纯电动力模式向混合动力模式切换时，控制发动机启动，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成启动；
当车辆由混合动力模式向纯电动力模式切换时，控制发动机停机，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成停机。
本实施例的混合动力车辆为行星排结构，由行星排结构特征可知，行星架端和太阳轮端存在固定的转矩关系：
Figure BDA0001963963290000041
其中，Ts为太阳轮端转矩，Tc为行星架端转矩，k为齿圈半径与太阳轮半径之比。
根据上述公式使用发电机(连接太阳轮)转矩计算发动机(连接行星架)用于驱动系统的驱动转矩。
方法实施例：
具体而言，如图2所示，本实施例的混合动力车辆控制模式切换协调控制方法，包括以下步骤：
1、车辆在行驶过程中，根据油门踏板开度及车速计算车辆需求转矩，然后根据车辆需求转矩、电池电量等条件进行判断车辆处于纯电动力模式还是混合动力模式，其中，纯电动力模式时整车由驱动电机单独驱动，混合动力模式由发动机和驱动电机共同驱动，当发动机无法满足车辆需求转矩时由驱动电机进行补偿。
若判断车辆此时为纯电动力模式，则判断车辆上一状态为纯电动力模式或混合动力模式，若判断车辆上一状态为纯电动力模式，则由驱动电机提供车辆需求转矩，若判断车辆上一状态为混合动力模式，则车辆此时进入发动机停机过程，该过程中车辆需求转矩仍由发动机和驱动电机共同提供，并根据发电机转矩计算发动机的实际转矩，将计算出的发动机的实际转矩作为发动机用于驱动系统的驱动转矩，计算此时发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值，由驱动电机对该部分转矩进行补偿，根据发动机转速及实际转矩判断发动机是否停机完成，若停机完成，则此时车辆需求转矩全部由驱动电机提供，若停机没有完成，则继续由驱动电机进行补偿。
2、若根据车辆需求转矩、电池电量等条件判断车辆此时处于混合动力模式，则判断车辆上一状态为纯电动力模式或混合动力模式，若判断车辆上一状态为混合动力模式，则由发动机提供车辆需求转矩，由驱动电机进行补偿；如上一状态为纯电动力模式，车辆此时进入发动机启动过程，该过程中车辆需求转矩仍由驱动电机提供，并根据发电机转矩计算发动机实际转矩，将计算出的发动机的实际转矩作为发动机用于驱动系统的驱动转矩，计算此时发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值对驱动电机需求转矩进行调节。根据发动机转速及实际转矩判断发动机是否启动完成，若发动机启动完成，则此时车辆需求转矩优先由发动机提供，由驱动电机进行补偿，若发动机启动没有完成，则不断的调节驱动电机的驱动转矩。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种混合动力车辆控制模式切换协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当车辆由纯电动力模式向混合动力模式切换时，控制发动机启动，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成启动；
当车辆由混合动力模式向纯电动力模式切换时，控制发动机停机，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成停机。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制模式切换协调控制方法，其特征在于，当发动机完成启动后，车辆需求转矩优先由发动机提供，然后由驱动电机进行补偿。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制模式切换协调控制方法，其特征在于，当发动机停机完成后，车辆需求转矩完全由驱动电机提供。
4.一种车辆，包括发动机、发电机及驱动电机，还包括处理器、存储器及存储在所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器运行所述程序实现以下步骤：
当车辆由纯电动力模式向混合动力模式切换时，控制发动机启动，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成启动；
当车辆由混合动力模式向纯电动力模式切换时，控制发动机停机，根据发电机转矩计算发动机用于驱动系统的驱动转矩；根据发动机用于驱动系统的驱动转矩与车辆需求转矩的差值调整驱动电机的输出转矩，直至发动机完成停机。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，当发动机完成启动后，车辆需求转矩优先由发动机提供，然后由驱动电机进行补偿。
6.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，当发动机停机完成后，车辆需求转矩完全由驱动电机提供。
7.根据权利要求4-6任一项所述的车辆，其特征在于，所述处理器为整车控制器。
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