CN111660827A - 用于增程式电动汽车的状态机及增程式电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开用于增程式电动汽车的状态机及增程式电动汽车，其中，该状态机包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，驱动电机控制器和发电机控制器接收到唤醒信号后进入初始化状态，并且在初始化完成后自动进入低压待机状态；低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点并在接收到高压待机指令时，跳转进入高压待机状态；高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到使能信号后进入使能状态，以驱动整车运行。本发明公开的增程式电动汽车，整车控制器内置有上述用于增程式电动汽车的状态机，大大简化了整车控制器控制策略，且使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。

Description

用于增程式电动汽车的状态机及增程式电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及用于增程式电动汽车的状态机及增程式电动汽车。
背景技术
增程式新能源汽车因有效解决里程焦虑问题逐步走进大众视野，相较于纯电动系统，增程系统因增加了发电机控制器GCU而使整车控制策略更加复杂；传统增程系统中驱动电机控制器MCU和发电机控制器GCU使用不同的状态机，增加了整车控制器VCU控制的状态量，导致整车控制器VCU软件成本增加的同时，也容易引起整车的控制策略紊乱。
发明内容
本发明的目的在于提供用于增程式电动汽车的状态机及增程式电动汽车，大大简化了整车控制器控制策略，且使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于增程式电动汽车的状态机，所述状态机内置于增程式电动汽车的整车控制器中，所述状态机包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，其中，
驱动电机控制器和发电机控制器接收到唤醒信号后进入初始化状态，并且在初始化完成后自动进入低压待机状态；
低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点并在接收到高压待机指令时，跳转进入高压待机状态；
高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到使能信号后进入使能状态，以驱动整车运行。
优选地，所述使能信号包括扭矩控制指令，或同时包括转速控制指令；
所述使能状态包括扭矩控制状态，或同时包括转速控制状态；
高压待机状态的驱动电机控制器接收到扭矩控制指令进入扭矩控制状态，控制驱动电机输出预期转矩；
高压待机状态的发电机控制器接收到扭矩控制指令进入扭矩控制状态，控制发电机输出预期转矩以拖动发动机启动，并且在发动机点火成功输出扭矩后，根据接收到的转速控制指令跳到转速控制状态对发电机进行转速闭环控制。
较佳地，使能状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到高压待机指令后进入高压待机状态。
优选地，还包括休眠状态，低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若唤醒信号丢失且直流母线电压小于欠压点，则跳转到休眠状态；
休眠状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若接收到唤醒信号，则跳转到低压待机状态。
进一步地，还包括一般故障状态和严重故障状态，驱动电机控制器和/或发电机控制器处于低压待机状态、高压待机状态及使能状态的任一状态时，若发生故障，则根据预设的故障等级，跳转到一般故障状态或严重故障状态。
优选地，还包括主动放电状态，驱动电机控制器和发电机控制器处于高压待机状态时，若收到下高压指令，则跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和发电机控制器中电容电量；
驱动电机控制器和/或发电机控制器处于严重故障状态、一般故障状态的任一状态时，若收到下高压指令，则跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和/或发电机控制器中电容电量。
具体地，驱动电机控制器和/或发电机控制器处于使能状态时，若收到下高压指令，则需先跳转到高压待机状态，之后再跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和/或发电机控制器中电容电量。
较佳地，驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量完成后，自动跳转到低压待机状态；或，驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量失败并且没有接收到唤醒信号则会跳到休眠状态；否则维持在原状态。
一种用于增程式电动汽车的状态机，所述状态机内置于增程式电动汽车的整车控制器中，包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，其中，
整车控制器发送唤醒信号控制驱动电机控制器和发电机控制器进入初始化状态，以及在初始化完成后自动进入低压待机状态；
整车控制器发送高压待机指令给低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若此时驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点，控制驱动电机控制器和发电机控制器跳转进入高压待机状态；
整车控制器通过发送使能信号控制高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器进入使能状态，以驱动整车运行。
一种增程式电动汽车，所述增程式电动汽车的整车控制器内置有上述用于增程式电动汽车的状态机。
与现有技术相比，本发明提供的用于增程式电动汽车的状态机及增程式电动汽车具有以下有益效果：
本发明提供的用于增程式电动汽车的状态机，包括初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，驱动电机控制器和发电机控制器按照状态机预设规则触发跳转，使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。此外，使用一个统一的状态机来控制驱动电机控制器和发电机控制器，可以使整车控制系统清晰的知道驱动电机控制器和发电机控制器当前处于何种状态，既方便前期的调试标定，也便于后期二次开发人员或者售后人员理解整车控制器的控制策略。
本发明提供的增程式电动汽车，整车控制器内置有上述用于增程式电动汽车的状态机，大大简化了整车控制器控制策略，且使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中一种用于增程式电动汽车的状态机的状态跳转关系示意图；
图2为本发明实施例中一种用于增程式电动汽车的状态机的全状态示意图；
图3为本发明实施例中另一种用于增程式电动汽车的状态机的状态跳转关系示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本实施例提供的一种用于增程式电动汽车的状态机，状态机内置于增程式电动汽车的整车控制器中，该状态机包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，其中，各个状态下触发条件及对应的跳转关系为：
驱动电机控制器和发电机控制器接收到唤醒信号后进入初始化状态，并且在初始化完成后自动进入低压待机状态；
低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点并在接收到高压待机指令时，跳转进入高压待机状态；
高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到使能信号后进入使能状态，以驱动整车运行；使能状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到高压待机指令后进入高压待机状态。
可见，驱动电机控制器和发电机控制器按照状态机预设规则触发跳转，使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。此外，使用一个统一的状态机来控制驱动电机控制器和发电机控制器，可以使整车控制系统清晰的知道驱动电机控制器和发电机控制器当前处于何种状态，既方便前期的调试标定，也便于后期二次开发人员或者售后人员理解整车控制器的控制策略。
其中，高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到使能信号后进入使能状态这一过程中，使能信号包括扭矩控制指令，或同时包括转速控制指令；使能状态包括扭矩控制状态，或同时包括转速控制状态。与之相对应地，在具体实施过程中，高压待机状态的驱动电机控制器接收到扭矩控制指令进入扭矩控制状态，控制驱动电机输出预期转矩；高压待机状态的发电机控制器接收到扭矩控制指令进入扭矩控制状态，控制发电机输出预期转矩以拖动发动机启动，并且在发动机点火成功输出扭矩后，根据接收到的转速控制指令跳到转速控制状态对发电机进行转速闭环控制。
本实施例提供的一种用于增程式电动汽车的状态机中，初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态下具体工况分别为：
初始化状态下，驱动电机控制器和发电机控制器进行软、硬件的初始化操作，并且进行故障自检；
低压待机状态下，驱动电机控制器和发电机控制器的低压通信正常，并且进行故障自检；
高压待机状态下，驱动电机控制器和发电机控制器带高压，IGBT关管，并且进行故障自检；
使能状态为虚拟状态，实际包括扭矩控制状态、或同时包括转速控制状态统称为使能状态，此状态中驱动电机控制器和/或发电机控制器开始相互独立的接收使能指令并工作，驱动电机控制器和/或发电机控制器工作时，IGBT开管，按照使能指令进入对应的转速控制或扭矩控制状态，并且进行故障自检。
使用一个统一的状态机来控制驱动电机控制器和发电机控制器，可以使整车控制系统清晰的知道驱动电机控制器和发电机控制器当前处于何种状态。同时，驱动电机控制器和发电机控制器按照状态机预设规则触发跳转，使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。
请参阅图2，本实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机还包括休眠状态。低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若唤醒信号丢失且直流母线电压小于欠压点，则跳转到休眠状态；休眠状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若接收到唤醒信号，则跳转到低压待机状态。
在具体实施过程中，可以以60V直流电压作为欠压点，休眠状态下：CAN收发器关闭，驱动电机控制器和发电机控制器处于最低功耗运行，更加节能。
进一步地，本实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机还包括一般故障状态和严重故障状态，驱动电机控制器和/或发电机控制器处于低压待机状态、高压待机状态及使能状态的任一状态时，若发生故障，则根据预设的故障等级，跳转到一般故障状态或严重故障状态。
在具体实施过程中，可以根据实际需求设定故障等级，例如设定4级以上为停机故障等不易处理的严重故障；设定4级为控制器过温停机等易于处理的一般故障；设定1-3级为自恢复故障，向整车控制系统报错但不跳转到故障状态，1-3级故障还可能是4级故障在处理过程中转化而来，4级故障导致驱动电机控制器和/或发电机控制器跳转到一般故障状态后，如果降低到1-3级故障或者故障消除之后，则根据整车需求跳转到低压待机状态或者高压待机状态。整车需求例如，故障消除后需要将原本在高压状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器下高压，则跳转到主动放电状态；故障消除后需要原本在高压状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器继续工作，则先跳转到高压待机状态，在根据使能指令跳转到使能状态；故障消除后需要原本在低价状态的驱动电机控制器和发电机控制器，则跳转到低压待机状态。利用一个统一的状态机，驱动电机控制器和发电机控制器按照状态机预设规则触发跳转，使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。
值得注意的是，驱动电机控制器和发电机控制器跳转到一般故障状态或严重故障状态时是根据自身运行状况决定的完全独立的行为，不影响另一控制器的运行状态。此外，无论是在一般故障状态还是在严重故障状态，驱动电机控制器和/或发电机控制器的IGBT都是关断状态，具体地，一般故障状态下，不仅IGBT关管，驱动电机和/或发电机还要停止输出扭矩，驱动电机控制器和/或发电机控制器保持原来的高压或者低压，待故障恢复后，可根据整车需求自动跳转到低压待机或高压待机。严重故障状态下，故障不可自动恢复，需重新上电后检测到无故障后才可以退出该状态，若出现严重故障的驱动电机控制器和/或发电机控制器原本处于已上高压，整车控制系统则根据具体故障情况决定其是否需要下高压。可见，使用一个统一的状态机来控制驱动电机控制器和发电机控制器，使整车控制系统清晰的知道了驱动电机控制器和发电机控制器当前处于何种状态，以便于控制。
请参阅图2，本实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机，还包括主动放电状态，主动放电状态下，将驱动电机控制器和/或发电机控制器直流端母线电容的高压电释放至≤60V DC。驱动电机控制器和发电机控制器处于高压待机状态时，若收到下高压指令，则跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和发电机控制器中电容电量；驱动电机控制器和/或发电机控制器处于严重故障状态、一般故障状态的任一状态时，若收到下高压指令，说明驱动电机控制器和/或发电机控制器出现故障前已上高压，则跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和/或发电机控制器中电容电量。
具体地，驱动电机控制器和/或发电机控制器处于使能状态时，若收到下高压指令，则需先跳转到高压待机状态，之后再跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和/或发电机控制器中电容电量。
较佳地，驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量完成后，自动跳转到低压待机状态；或，驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量失败并且没有接收到唤醒信号则会跳到休眠状态；若达不到状态跳转的触发条件，则维持在原状态。例如，当驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量失败但仍有唤醒信号时，会向整车控制系统报错，上报释放电容电量失败这一故障信息，同时保持原状态。
需要注意的是，本实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机中，在各个状态下驱动电机控制器和/或发电机控制器如果没有达到状态跳转的触发条件则默认为保持原状态。利用本实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机，使整车控制系统清晰的知道驱动电机控制器和发电机控制器当前处于何种状态，驱动电机控制器和发电机控制器按照状态机预设规则触发跳转，使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。
实施例二
请参阅图3，本实施例提供一种用于增程式电动汽车的状态机，状态机内置于增程式电动汽车的整车控制器中，包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，其中，其中，各个状态下触发条件及对应的跳转关系为：
整车控制器发送唤醒信号控制驱动电机控制器和发电机控制器进入初始化状态，以及在初始化完成后自动进入低压待机状态；
整车控制器发送高压待机指令给低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若此时驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点，控制驱动电机控制器和发电机控制器跳转进入高压待机状态；
整车控制器通过发送使能信号控制高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器进入使能状态，以驱动整车运行。
本发明提供的用于增程式电动汽车的状态机，使用一个统一的状态机来控制驱动电机控制器和发电机控制器，可以使整车控制系统清晰的知道驱动电机控制器和发电机控制器当前处于何种状态，既方便前期的调试标定，也便于后期二次开发人员或者售后人员理解整车控制器的控制策略。与现有技术相比，本发明实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机的有益效果与上述实施例一提供的用于增程式电动汽车的状态机的有益效果相同，且该状态机中的其他技术特征与上一实施例状态机公开的特征相同，在此不做赘述。
实施例三
一种增程式电动汽车，增程式电动汽车的整车控制器内置有上述实施例中用于增程式电动汽车的状态机，大大简化了整车控制器控制策略，且使驱动电机控制器和发电机控制器自身的控制思路更加清晰。与现有技术相比，本发明实施例提供的增程式电动汽车的有益效果与上述实施例提供的用于增程式电动汽车的状态机的有益效果相同，且该增程式电动汽车中的其他技术特征与上述实施例状态机公开的特征相同，在此不做赘述。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，所述状态机内置于增程式电动汽车的整车控制器中，所述状态机包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，其中，
驱动电机控制器和发电机控制器接收到唤醒信号后进入初始化状态，并且在初始化完成后自动进入低压待机状态；
低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点并在接收到高压待机指令时，跳转进入高压待机状态；
高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到使能信号后进入使能状态，以驱动整车运行。
2.根据权利要求1所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，所述使能信号包括扭矩控制指令，或同时包括转速控制指令；
所述使能状态包括扭矩控制状态，或同时包括转速控制状态；
高压待机状态的驱动电机控制器接收到扭矩控制指令进入扭矩控制状态，控制驱动电机输出预期转矩；
高压待机状态的发电机控制器接收到扭矩控制指令进入扭矩控制状态，控制发电机输出预期转矩以拖动发动机启动，并且在发动机点火成功输出扭矩后，根据接收到的转速控制指令跳到转速控制状态对发电机进行转速闭环控制。
3.根据权利要求1所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，使能状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器接收到高压待机指令后进入高压待机状态。
4.根据权利要求1所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，还包括休眠状态，低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若唤醒信号丢失且直流母线电压小于欠压点，则跳转到休眠状态；
休眠状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若接收到唤醒信号，则跳转到低压待机状态。
5.根据权利要求4所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，还包括一般故障状态和严重故障状态，驱动电机控制器和/或发电机控制器处于低压待机状态、高压待机状态及使能状态的任一状态时，若发生故障，则根据预设的故障等级，跳转到一般故障状态或严重故障状态。
6.根据权利要求5所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，还包括主动放电状态，驱动电机控制器和发电机控制器处于高压待机状态时，若收到下高压指令，则跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和发电机控制器中电容电量；
驱动电机控制器和/或发电机控制器处于严重故障状态、一般故障状态的任一状态时，若收到下高压指令，则跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和/或发电机控制器中电容电量。
7.根据权利要求6所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，驱动电机控制器和/或发电机控制器处于使能状态时，若收到下高压指令，则需先跳转到高压待机状态，之后再跳转到主动放电状态，以释放驱动电机控制器和/或发电机控制器中电容电量。
8.根据权利要求6或7所述的用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量完成后，自动跳转到低压待机状态；或，驱动电机控制器和/或发电机控制器释放电容电量失败并且没有接收到唤醒信号则会跳到休眠状态；否则维持在原状态。
9.一种用于增程式电动汽车的状态机，其特征在于，所述状态机内置于增程式电动汽车的整车控制器中，包括：初始化状态、低压待机状态、高压待机状态及使能状态，其中，
整车控制器发送唤醒信号控制驱动电机控制器和发电机控制器进入初始化状态，以及在初始化完成后自动进入低压待机状态；
整车控制器发送高压待机指令给低压待机状态的驱动电机控制器和发电机控制器，若此时驱动电机控制器和发电机控制器的直流母线电压大于欠压点，控制驱动电机控制器和发电机控制器跳转进入高压待机状态；
整车控制器通过发送使能信号控制高压待机状态的驱动电机控制器和/或发电机控制器进入使能状态，以驱动整车运行。
10.一种增程式电动汽车，其特征在于，所述增程式电动汽车的整车控制器内置有权利要求1-9中任一项所述的用于增程式电动汽车的状态机。
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