一种增程器全功率快速平稳切换的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,尤其涉及一种电动汽车用增程器全功率快速平稳切换的控制方法和控制装置。
背景技术
増程式电动汽车是一种在电池电量耗尽的情况下使用其他能源(如汽油)进行电能补给的电动汽车。其主要工作特点是大多数情况下工作在纯电动模式,少数情况下工作在增程模式,即增程器产生电能提供电机的驱动或者供电池充电。增程器是整车动力系统的辅助发电单元,它由发动机、起动/发电电机与智能控制器构成。增程式电动车在电池电量充足时,动力电池驱动电机,提供整车驱动功率需求,此时发动机不参与工作。当电池电量消耗到一定程度时,发动机启动,发动机为电池提供能量对动力电池进行充电。当电池电量充足时,发动机又停止工作,由电池驱动电机,提供整车驱动。
中国专利CN201721266888.9提供了一种增程器控制装置,包括增程器控制器;所述增程器控制器的第一端与整车控制器连接,所述增程器控制器的第二端与发动机连接,所述增程器控制器的第三端与电机连接;其中,所述增程器控制器接收所述整车控制器传递的第一控制信号,并分别发送发动机控制信号给所述发动机,发送电机控制信号给所述电机。
现有的一种增程器控制装置的结构如图1所示,增程器控制器在接收到整车控制器发送的整车目标功率请求信号后,通过转化计算得到目标扭矩请求信号和目标转速请求信号。所述增程器控制器将目标扭矩请求信号发送到发动机控制器,所述发动机控制器采用扭矩模式控制发动机的运转;所述增程器控制器将目标转速请求信号发送到发电机控制器,所述发电机控制器采用速度模式控制发电机的运转。
发明人在实现本发明时发现,现有技术的增程器控制器算法虽能在稳态工况(恒功率发电)时控制效果显著,实际发电功率能够很好地响应恒定目标功率请求,但在瞬态工况(功率跟随发电)时,尤其在大功率切换时,实际发电功率可能会与目标功率请求有很大的偏离,即使反复调整功率环的PID值,也不能同时兼顾全功率工况下功率响应时间和功率响应准确性的要求(功率响应时间越快,功率超调或反冲越大),不能达到整车行车时功率跟随策略的要求,使得电动汽车的动力电池有过充或过放的风险。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的问题是提供一种电动汽车用增程器全功率快速平稳切换的控制方法和控制装置,以克服现有技术中在功率跟随发电时功率响应时间和功率响应准确性不能兼顾的缺陷。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供了一种增程器全功率快速平稳切换的控制方法,所述方法包括以下步骤:
A,接收整车目标功率请求信号;
B,根据所述整车目标功率请求信号,获取第一目标扭矩请求信号,并将所述第一目标扭矩请求信号发送到发动机控制器,所述发动机控制器采用扭矩模式控制发动机的运转;
C,根据所述整车目标功率请求信号,获取第二目标扭矩请求信号,并将所述第二目标扭矩请求信号发送到发电机控制器,所述发电机控制器采用扭矩模式控制发电机的运转。
在所述步骤B中,所述获取第一目标扭矩请求信号的过程包括:
B1,根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区扭矩标定匹配计算,获取发动机基础扭矩请求信号;
B2,对所述发动机基础扭矩请求信号进行开环扭矩修正,得到开环扭矩请求信号;
B3,根据所述开环扭矩请求信号,获取第一目标扭矩请求信号。
进一步,在所述步骤B3中,包括:
B31,判断是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿,如果是,则转步骤B32;否则转步骤B33;
B32,对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿,将补偿后的信号作为第一目标扭矩请求信号;
B33,将所述开环扭矩请求信号作为第一目标扭矩请求信号。
进一步,在所述步骤B31中,根据目标功率变化率和实际功率变化率判断是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿。
进一步,所述步骤B32具体包括:
对整车目标功率和实际发电功率进行PID运算,得到闭环扭矩补偿信号;
对所述开环扭矩请求信号和闭环扭矩补偿信号进行加法运算,得到第一目标扭矩请求信号。
进一步,在所述步骤C中,所述获取第二目标扭矩请求信号的过程包括:
C1,根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区转速标定匹配计算,获取发电机目标转速请求信号;
C2,根据所述发电机目标转速请求信号和实际转速,获取发电机扭矩补偿信号;
C3,根据所述发电机扭矩补偿信号和发动机扭矩输出前馈信号,获取所述第二目标扭矩请求信号。
进一步,在所述步骤C2中,具体包括:
C21,对所述发电机目标转速请求信号进行目标转速变化率限制运算,得到按标定速率变化的目标转速请求信号;
C21,对所述按标定速率变化的目标转速请求信号和实际转速进行PID运算,得到发电机扭矩补偿信号。
进一步,所述步骤C3具体包括:将所述发电机扭矩补偿信号和发动机扭矩输出前馈信号进行加法运算,得到所述第二目标扭矩请求信号。
本发明还提供了一种增程器全功率快速平稳切换的控制装置,所述装置包括:
整车目标功率请求信号接收单元,与整车控制器连接,用于从所述整车控制器接收整车目标功率请求信号;
第一目标扭矩请求信号获取单元,分别与发动机控制器和所述整车目标功率请求信号接收单元连接,用于根据所述整车目标功率请求信号,获取第一目标扭矩请求信号,并将所述第一目标扭矩请求信号发送到发动机控制器;
第二目标扭矩请求信号获取单元,分别与发电机控制器和所述整车目标功率请求信号接收单元连接,用于根据所述整车目标功率请求信号,获取第二目标扭矩请求信号,并将所述第二目标扭矩请求信号发送到发电机控制器。
进一步,所述第一目标扭矩请求信号获取单元包括:
发动机基础扭矩请求信号获取子单元,与所述整车目标功率请求信号接收单元连接,用于根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区扭矩标定匹配计算,获取发动机基础扭矩请求信号;
开环扭矩修正子单元,与所述发动机基础扭矩请求信号获取子单元连接,用于对所述发动机基础扭矩请求信号进行开环扭矩修正,得到开环扭矩请求信号;
闭环扭矩补偿信号获取子单元,用于根据整车目标功率和实际发电功率获取闭环扭矩补偿信号;
功率环闭环扭矩补偿控制子单元,与所述闭环扭矩补偿信号获取子单元连接,用于控制是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿;
第一加法运算子单元,分别与所述开环扭矩修正子单元和功率环闭环扭矩补偿控制子单元连接,用于当对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿时,对所述开环扭矩请求信号和闭环扭矩补偿信号进行加法运算,得到第一目标扭矩请求信号。
进一步,所述第二目标扭矩请求信号获取单元包括:
发电机目标转速请求信号获取子单元,与所述整车目标功率请求信号接收单元连接,用于根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区转速标定匹配计算,获取发电机目标转速请求信号;
按标定速率变化的目标转速请求信号获取子单元,与所述发电机目标转速请求信号获取子单元连接,用于对所述发电机目标转速请求信号进行目标转速变化率限制运算,得到按标定速率变化的目标转速请求信号;
发电机扭矩补偿信号获取子单元,分别与所述按标定速率变化的目标转速请求信号获取子单元和发电机控制器连接,用于对所述按标定速率变化的目标转速请求信号和实际转速进行PID运算,得到发电机扭矩补偿信号;
第二加法运算子单元,分别与所述发电机扭矩补偿信号获取子单元和发动机控制器连接,用于将所述发电机扭矩补偿信号和发动机扭矩输出前馈信号进行加法运算,得到第二目标扭矩请求信号。
(三)有益效果
本发明的发电机控制器采用扭矩模式控制,在增程器控制器算法内增加转速环,其中目标转速变化率限制算法可使目标转速请求按照标定的转速速率上升或下降,可控制功率跟随响应的时间;功率环的进入或退出的条件可有效解决功率跟随时超调或反冲的问题。本发明可同时兼顾功率跟随的响应时间和响应准确性,能够满足整车行车时对增程器全功率工况的功率跟随要求。
附图说明
图l是现有技术的一种增程器控制装置的结构示意图;
图2是本发明实施例的一种增程器全功率快速平稳切换的控制方法的流程图;
图3是本发明实施例的一种获取第一目标扭矩请求信号方法的流程图;
图4是本发明实施例的一种获取第二目标扭矩请求信号方法的流程图;
图5是本发明实施例的一种增程器控制装置的结构示意图;
图6是本发明实施例的一种增程器控制装置的具体结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例一
本发明实施例的一种增程器全功率快速平稳切换的控制方法的流程如图2所示,该方法包括以下步骤:
步骤s201,接收整车目标功率请求信号。本实施例中从整车控制器接收整车目标功率请求信号。
步骤s202,根据所述整车目标功率请求信号,获取第一目标扭矩请求信号,并将所述第一目标扭矩请求信号发送到发动机控制器,所述发动机控制器采用扭矩模式控制发动机的运转。
同时进行步骤s203,根据所述整车目标功率请求信号,获取第二目标扭矩请求信号,并将所述第二目标扭矩请求信号发送到发电机控制器,所述发电机控制器采用扭矩模式控制发电机的运转。
实施例二
本发明实施例的一种获取第一目标扭矩请求信号方法的流程如图3所示,该方法包括以下步骤:
步骤s301,根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区扭矩标定匹配计算,获取发动机基础扭矩请求信号。本实施例中首先对接收到的整车目标功率请求信号进行滤波,然后根据滤波后的目标功率进行增程器高效区扭矩标定匹配计算,获取发动机基础扭矩请求信号。
步骤s302,对所述发动机基础扭矩请求信号进行开环扭矩修正,得到开环扭矩请求信号。本实施例中首先对所述发动机基础扭矩请求信号进行滤波,然后根据滤波后的基础扭矩请求信号进行开环扭矩修正,得到开环扭矩请求信号。本实施例根据公式y=kx+b使用扭矩前馈修正,其中y为修正后的扭矩信号,x为修正前扭矩信号值,k、b为可调节系数,通过调节k、b的值,使增程器实际功率值达到目标功率请求。
步骤s303,判断是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿,如果是,则转步骤s304;否则转步骤s305。本实施例中,根据目标功率变化率和实际功率变化率判断是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿。具体包括:(1)对滤波后的目标功率进行目标功率变化率运算,得到开环信号;(2)从发电机控制器获取实际发电功率,对所述实际发电功率进行实际功率变化率运算,得到闭环信号;(3)根据所述开环信号和闭环信号判断是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿。本实施例中,若目标功率瞬态变化超过5kw,则功率环开环;若实际功率变化率小于1kw/s,则功率环进入闭环。
步骤s304,对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿,将补偿后的信号作为第一目标扭矩请求信号。本实施例中,首先对整车目标功率和实际发电功率进行PID运算,得到闭环扭矩补偿信号;然后对所述开环扭矩请求信号和闭环扭矩补偿信号进行加法运算,得到第一目标扭矩请求信号。具体包括:(1)对接收到的整车目标功率请求信号进行滤波;(2)从发电机控制器获取实际发电功率;(3)对对滤波后的目标功率和所述实际发电功率进行PID运算,得到闭环扭矩补偿信号;(4)当在步骤s303中判断对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿时,对所述开环扭矩请求信号和闭环扭矩补偿信号进行加法运算,得到第一目标扭矩请求信号。
步骤s305,将所述开环扭矩请求信号作为第一目标扭矩请求信号。
在本发明实施例中,功率环在开环的情况下,对发动机开环扭矩请求进行修正,使开环功率满足恒定目标功率请求,增加开、闭环的条件算法,可有效控制功率跟随响应的准确性。
实施例三
本发明实施例的一种获取第二目标扭矩请求信号方法的流程如图4所示,该方法包括以下步骤:
步骤s401,根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区转速标定匹配计算,获取发电机目标转速请求信号。本实施例中首先对接收到的整车目标功率请求信号进行滤波,然后根据滤波后的目标功率进行增程器高效区转速标定匹配计算,获取发电机目标转速请求信号。
步骤s402,对所述发电机目标转速请求信号进行目标转速变化率限制运算,得到按标定速率变化的目标转速请求信号。本实施例中,首先对所述发电机目标转速请求信号进行滤波,然后对滤波后的目标转速请求信号进行目标转速变化率限制运算,得到按标定速率变化的目标转速请求信号。本实施例中,若目标转速变化率超过1000rpm/s,则按照标定的最大转速变化率1000rpm/s执行后续逻辑。
步骤s403,对所述按标定速率变化的目标转速请求信号和实际转速进行PID运算,得到发电机扭矩补偿信号。本实施例中,首先从发电机控制器获取实际转速,然后对所述按标定速率变化的目标转速请求信号和实际转速进行PID运算,得到发电机扭矩补偿信号。本实施例采用CAN通讯方式,在获取实际转速时,由电机控制器计算所得电机转速,通过CAN网传给增程器控制器。
步骤s404,根据发电机扭矩补偿信号和发动机扭矩输出前馈信号,获取第二目标扭矩请求信号。本实施例中,首先从发动机控制器获取发动机扭矩输出前馈信号,然后将发电机扭矩补偿信号和发动机扭矩输出前馈信号进行加法运算,得到第二目标扭矩请求信号。本实施例采用CAN通讯方式,在获取发动机扭矩输出前馈信号时,由发动机控制器计算所得扭矩输出信号,通过CAN网传给增程器控制器,再由增程器控制器通过CAN网将根据发动机扭矩输出前馈信号和发电机扭矩补偿信号所得的第二目标扭矩请求信号发给发电机控制器。
在本发明实施例中,增程器目标转速的控制,增加转速变化率限制算法,以发动机输出扭矩为前馈对增程器转速进行闭环控制,可有效控制功率跟随响应时间。
实施例四
本发明实施例的一种增程器全功率快速平稳切换的控制装置的结构如图5所示,其具体结构如图6所示。参照图5和图6,所述装置包括整车目标功率请求信号接收单元51、第一目标扭矩请求信号获取单元52和第二目标扭矩请求信号获取单元53。其中整车目标功率请求信号接收单元51分别与整车控制器、第一目标扭矩请求信号获取单元52和第二目标扭矩请求信号获取单元53连接,第一目标扭矩请求信号获取单元52与发动机控制器连接,第二目标扭矩请求信号获取单元53与发电机控制器连接。
整车目标功率请求信号接收单元51用于从所述整车控制器接收整车目标功率请求信号;第一目标扭矩请求信号获取单元52用于根据所述整车目标功率请求信号,获取第一目标扭矩请求信号,并将所述第一目标扭矩请求信号发送到发动机控制器;第二目标扭矩请求信号获取单元53用于根据所述整车目标功率请求信号,获取第二目标扭矩请求信号,并将所述第二目标扭矩请求信号发送到发电机控制器。
本实施例中,第一目标扭矩请求信号获取单元52包括发动机基础扭矩请求信号获取子单元、开环扭矩修正子单元、闭环扭矩补偿信号获取子单元、功率环闭环扭矩补偿控制子单元和第一加法运算子单元。其中发动机基础扭矩请求信号获取子单元分别与所述整车目标功率请求信号接收单元51和开环扭矩修正子单元连接,闭环扭矩补偿信号获取子单元与功率环闭环扭矩补偿控制子单元连接,第一加法运算子单元分别与开环扭矩修正子单元、功率环闭环扭矩补偿控制子单元和发动机控制器连接。
发动机基础扭矩请求信号获取子单元用于根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区扭矩标定匹配计算,获取发动机基础扭矩请求信号;开环扭矩修正子单元用于对所述发动机基础扭矩请求信号进行开环扭矩修正,得到开环扭矩请求信号;闭环扭矩补偿信号获取子单元用于根据整车目标功率和实际发电功率获取闭环扭矩补偿信号;功率环闭环扭矩补偿控制子单元用于控制是否对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿;第一加法运算子单元用于当对所述开环扭矩请求信号进行功率环闭环扭矩补偿时,对所述开环扭矩请求信号和闭环扭矩补偿信号进行加法运算,得到第一目标扭矩请求信号。
本实施例中,第二目标扭矩请求信号获取单元53包括发电机目标转速请求信号获取子单元、按标定速率变化的目标转速请求信号获取子单元、发电机扭矩补偿信号获取子单元和第二加法运算子单元。其中发电机目标转速请求信号获取子单元与所述整车目标功率请求信号接收单元51连接,按标定速率变化的目标转速请求信号获取子单元分别与发电机目标转速请求信号获取子单元和发电机扭矩补偿信号获取子单元连接,第二加法运算子单元分别与发电机扭矩补偿信号获取子单元和发电机控制器连接。
发电机目标转速请求信号获取子单元用于根据所述整车目标功率请求信号,进行增程器高效区转速标定匹配计算,获取发电机目标转速请求信号;按标定速率变化的目标转速请求信号获取子单元用于对所述发电机目标转速请求信号进行目标转速变化率限制运算,得到按标定速率变化的目标转速请求信号;发电机扭矩补偿信号获取子单元用于对所述按标定速率变化的目标转速请求信号和实际转速进行PID运算,得到发电机扭矩补偿信号;第二加法运算子单元用于将所述发电机扭矩补偿信号和发动机扭矩输出前馈信号进行加法运算,得到第二目标扭矩请求信号。
本发明的发电机控制器采用扭矩模式控制,在增程器控制器算法内增加转速环,其中目标转速变化率限制算法可使目标转速请求按照标定的转速速率上升或下降,可控制功率跟随响应的时间;功率环的进入或退出的条件可有效解决功率跟随时超调或反冲的问题。本发明可同时兼顾功率跟随的响应时间和响应准确性,能够满足整车行车时对增程器全功率工况的功率跟随要求。
以上仅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,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。