CN113104025A - 混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，包括检测车载动力储能装置的故障信息，判断是否执行跛行控制策略；分离驱动电机和发电机之间的离合器；检测发动机当前转速，确定工作方式；识别驾驶需求，计算驱动扭矩命令及驱动功率；根据发电机及发电机控制器的参数计算满足驱动电机正常工作的需求，设计直流电压命令值以及发电机转速范围；根据发动机万有特性曲线，以发电机转速范围和驱动功率获取最优经济点，控制发动机工作至最优经济点；通过发电机控制器控制发电机工作使得输出电压稳定在驱动电机正常工作的直流电压命令值；将扭矩命令发送给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶或跛行。避免动力丢失的隐患，方便改造。

Description

混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车动力控制领域，涉及一种混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法。
背景技术
混合动力电动汽车作为一种节能环保的产品，可以更多的使用清洁能源，减少汽车尾气排放，对于汽车工业发展有十分重要的意义。目前混合动力电动汽车配置发动机、发电机、驱动电机、以及动力储能装置。
如果车载动力储能装置发生故障切断时，车辆将可能失去动力，无法起步或行驶；对于发动机没有配置变速箱的混合动力电动汽车，在车辆静止时，如果动力电池发生故障时，车辆将无法起步；在车辆行驶过程当中，如果动力电池发生故障时，车辆将可能失去动力，存在一定的安全隐患。
如果给发动机增加变速箱，可以实现在动力储能装置故障时由发动机提供动力，但将带来昂贵的物料成本、管理成本，同时增加了车辆设计难度，也可能带来更多的故障点问题，对于市场现在保有的车辆也无法实施变更修改。
发明内容
本发明目的是：提供一种混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，在储能系统故障时，通过控制发动机、电机、驱动电机实现动力供给，完成车辆起步或继续行驶，无需增加新的设备，实现成本低，实施简单，可靠性高。
本发明的技术方案是：一种混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，包括：步骤1，检测车载动力储能装置的故障信息，判断是否执行跛行控制策略；步骤2，分离驱动电机和发电机之间的离合器；步骤3，检测发动机当前转速SpeedEngine，确定发动机的工作方式；步骤4，识别驾驶员驾驶需求，计算驱动扭矩命令Tref及对应的驱动功率Pref；步骤5，根据发电机及发电机控制器的参数计算满足驱动电机正常工作的需求，设计直流电压命令值Vn以及对应的发电机转速范围[Speedmin，Speedmax]；步骤6，根据发动机的万有特性曲线，以所述发电机转速范围[Speedmin，Speedmax]和所述驱动功率Pref获取最优经济点，控制发动机工作至所述最优经济点；步骤7，通过发电机控制器控制发电机工作使得输出电压稳定在驱动电机正常工作的直流电压命令值Vn；步骤8，将所述驱动扭矩命令Tref发送给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶或跛行。
通过混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，当车载动力储能装置故障切断后，车辆可以实现最大功率运行，甚至可以不影响车辆正常运营；当故障发生在行车中时，在车载动力储能装置故障切断后，可以实现短时间恢复车辆行驶动力，有效避免由于动力丢失引发的安全隐患；并且，这套跛行控制方法不需要增加额外的装置，不仅新车型可以采用，老车型也可以方便改造，只需要在各个功能组成部分中更新软件控制算法即可实现跛行控制的功能，方便快捷，避免机械修正带来的麻烦。
其进一步的技术方案是：所述步骤1包括：当车载动力储能装置发生严重故障，无法实现充放电功能或充放电能力太小不足以支撑车辆原有混合动力控制策略正常工作时，切断车载动力储能装置的供电回路，启动所述跛行控制策略；否则继续按照原混合动力控制策略执行。
通过在车载动力储能装置无法实现充放电功能或充放电能力太小不足以支撑车辆原有混合动力控制策略正常工作时，切断车载动力储能装置的供电回路，启动跛行控制策略，避免了由于动力丢失引发的安全隐患。
其进一步的技术方案是：所述步骤3包括：若发动机的当前转速SpeedEngine低于最小怠速转速，则先启动发动机；若发动机的当前转速SpeedEngine高于所述最小怠速转速，则控制转速不低于所述最小怠速转速。
通过将发动机的当前转速与最小怠速转速比较，保证转速不低于最小怠速转速，以保证发动机的正常工作。
其进一步的技术方案是：所述步骤4包括：检测油门踏板开度，识别驾驶员驾驶需求；检测驱动电机的转速Speedmotor，结合油门踏板开度计算驱动扭矩命令Tref以及对应的驱动功率Pref；根据驱动功率Pref、发电机功率Pmax及驱动电机的转速Speedmotor，确定发给驱动电机控制器的驱动扭矩命令Tref。
通过结合驱动电机的转速、油门踏板开度以及驱动功率和发电机功率，确定出驱动电机控制器的驱动扭矩命令，使得发出的驱动扭矩命令对应实际的工况。
其进一步的技术方案是：所述步骤8包括：若所述驱动功率Pref小于所述发电机功率Pmax，则将结合驱动电机的转速和油门踏板开度计算出的驱动扭矩命令Tref发给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶；若所述驱动功率Pref大于所述发电机功率Pmax，则使得驱动功率等于发电机功率Pref=Pmax，并重新计算驱动扭矩命令Tref=9550*Pmax/Speedmotor，将更新后的驱动扭矩命令Tref发给驱动电机控制器执行，驱动车辆跛行。
通过比较驱动功率和发电机功率，确定出驱动车辆行驶和还跛行，根据实际的功率定制相应的控制策略。
其进一步的技术方案是：所述驱动电机可独立直接驱动车辆行驶；所述发电机和所述驱动电机实现机械分离。
由于发电机转速和驱动电机转速不一致，因此机械分离发电机和驱动电机。
其进一步的技术方案是：所述发电机采用永磁同步电机。
通过使用永磁同步电机，不需要外部施加励磁电压，当外力带着电机轴旋转时，电机即可发电。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本申请提供的混合动力汽车的结构示意图；
图2是本申请提供的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法的流程图；
图3是本申请提供的执行跛行控制方法的能量流动方向示意图。
具体实施方式
实施例：本申请提供一种混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，应用于配置有发动机、发电机、发电机控制器、驱动电机、驱动电机控制器、动力储能装置的混合动力电动汽车中，如图1所示，动力储能装置为驱动电机控制器和发电机控制器供电，驱动电机控制器控制驱动电机，发电机控制器控制发电机，发动机与发电机连接，驱动电机和发电机之间连接有离合器，驱动电机驱动汽车的左右轮转动。
结合参考图2，本申请提供的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法在储能系统故障时，通过控制发动机、发电机、驱动电机实现动力供给，进而完成车辆起步或是继续行驶，包括以下步骤。
步骤1，检测车载动力储能装置的故障信息，判断是否执行跛行控制策略。
其中，步骤1可以实现为：当车载动力储能装置发生严重故障，无法实现充放电功能或充放电能力太小不足以支撑车辆原有混合动力控制策略正常工作时，切断车载动力储能装置的供电回路，启动跛行控制策略；否则继续按照原混合动力控制策略执行。
步骤2，分离驱动电机和发电机之间的离合器。
由于在车载动力储能装置故障的情况下，发电机转速和驱动电机转速不一样，因此驱动电机可独立直接驱动车辆行驶；发电机和驱动电机实现机械分离。发电机是按照计算出来的，驱动电机是和车速成正比关系。
可选的，发电机采用永磁同步电机。
永磁同步电机不需要外部施加外部励磁电压，即不需要励磁电源，当外力带着电机轴旋转时，电机即可发电。由于需要切断动力储能装置，这时无外部励磁电源，因此选用永磁同步电机。
在实际应用中，也可以采用其他电机（比如异步电机）外加一个储能电源件的设计实现永磁同步电机的功能，比如电机控制器里本身自带的支撑电容作为短时间的电源。
步骤3，检测发动机当前转速SpeedEngine，确定发动机的工作方式。
其中，步骤3包括：若发动机的当前转速SpeedEngine低于最小怠速转速，则先启动发动机；若发动机的当前转速SpeedEngine高于最小怠速转速，则控制转速不低于最小怠速转速。
步骤4，识别驾驶员驾驶需求，计算驱动扭矩命令Tref及对应的驱动功率Pref。
步骤4具体包括以下步骤：
第一步，检测油门踏板开度，识别驾驶员驾驶需求；
第二步，检测驱动电机的转速Speedmotor，结合油门踏板开度计算驱动扭矩命令Tref以及对应的驱动功率Pref；
第三步，根据驱动功率Pref、发电机功率Pmax及驱动电机的转速Speedmotor，确定发给驱动电机控制器的驱动扭矩命令Tref。
步骤5，根据发电机及发电机控制器的参数计算满足驱动电机正常工作的需求，设计直流电压命令值Vn以及对应的发电机转速范围[Speedmin，Speedmax]。
可选的，这里的参数包括发电机定子漏感、定子电阻、反电势系数、控制器开关频率、支撑电容等，关于参数的计算推导在其他论文中均有记载，这里不再赘述。
步骤6，根据发动机的万有特性曲线，以发电机转速范围[Speedmin，Speedmax]和驱动功率Pref获取最优经济点，控制发动机工作至最优经济点。
步骤7，通过发电机控制器控制发电机工作使得输出电压稳定在驱动电机正常工作的直流电压命令值Vn。
步骤8，将驱动扭矩命令Tref发送给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶或跛行。
对应步骤4，步骤8可以具体实现为以下两种情况。
第一种，若驱动功率Pref小于发电机功率Pmax，则将结合驱动电机的转速和油门踏板开度计算出的驱动扭矩命令Tref发给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶。
第二种，若驱动功率Pref大于发电机功率Pmax，则使得驱动功率等于发电机功率Pref=Pmax，并重新计算驱动扭矩命令Tref=9550*Pmax/Speedmotor，将更新后的驱动扭矩命令Tref发给驱动电机控制器执行，驱动车辆跛行。
其中，9950是通用的转矩计算系数。
在执行步骤8时，能量流动的示意图如图3所示。
综上所述，本申请提供的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，通过混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，当车载动力储能装置故障切断后，车辆可以实现最大功率运行，甚至可以不影响车辆正常运营；当故障发生在行车中时，在车载动力储能装置故障切断后，可以实现短时间恢复车辆行驶动力，有效避免由于动力丢失引发的安全隐患；并且，这套跛行控制方法不需要增加额外的装置，不仅新车型可以采用，老车型也可以方便改造，只需要在各个功能组成部分中更新软件控制算法即可实现跛行控制的功能，方便快捷，避免机械修正带来的麻烦。。
另外，通过在车载动力储能装置无法实现充放电功能或充放电能力太小不足以支撑车辆原有混合动力控制策略正常工作时，切断车载动力储能装置的供电回路，启动跛行控制策略，避免了由于动力丢失引发的安全隐患。
另外，通过将发动机的当前转速与最小怠速转速比较，保证转速不低于最小怠速转速，以保证发动机的正常工作。
另外，通过结合驱动电机的转速、油门踏板开度以及驱动功率和发电机功率，确定出驱动电机控制器的驱动扭矩命令，使得发出的驱动扭矩命令对应实际的工况。
另外，通过比较驱动功率和发电机功率，确定出驱动车辆行驶和还跛行，根据实际的功率定制相应的控制策略。
另外，由于发电机转速和驱动电机转速不一致，因此机械分离发电机和驱动电机。
另外，通过使用永磁同步电机，不需要外部施加励磁电压，当外力带着电机轴旋转时，电机即可发电。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，包括：
步骤1，检测车载动力储能装置的故障信息，判断是否执行跛行控制策略；
步骤2，分离驱动电机和发电机之间的离合器；
步骤3，检测发动机当前转速SpeedEngine，确定发动机的工作方式；
步骤4，识别驾驶员驾驶需求，计算驱动扭矩命令Tref及对应的驱动功率Pref；
步骤5，根据发电机及发电机控制器的参数计算满足驱动电机正常工作的需求，设计直流电压命令值Vn以及对应的发电机转速范围[Speedmin，Speedmax]；
步骤6，根据发动机的万有特性曲线，以所述发电机转速范围[Speedmin，Speedmax]和所述驱动功率Pref获取最优经济点，控制发动机工作至所述最优经济点；
步骤7，通过发电机控制器控制发电机工作使得输出电压稳定在驱动电机正常工作的直流电压命令值Vn；
步骤8，将所述驱动扭矩命令Tref发送给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶或跛行。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：
当车载动力储能装置发生严重故障，无法实现充放电功能或充放电能力太小不足以支撑车辆原有混合动力控制策略正常工作时，切断车载动力储能装置的供电回路，启动所述跛行控制策略；否则继续按照原混合动力控制策略执行。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：
若发动机的当前转速SpeedEngine低于最小怠速转速，则先启动发动机；
若发动机的当前转速SpeedEngine高于所述最小怠速转速，则控制转速不低于所述最小怠速转速。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：
检测油门踏板开度，识别驾驶员驾驶需求；
检测驱动电机的转速Speedmotor，结合油门踏板开度计算驱动扭矩命令Tref以及对应的驱动功率Pref；
根据驱动功率Pref、发电机功率Pmax及驱动电机的转速Speedmotor，确定发给驱动电机控制器的驱动扭矩命令Tref。
5.根据权利要求4所述的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤8包括：
若所述驱动功率Pref小于所述发电机功率Pmax，则将结合驱动电机的转速和油门踏板开度计算出的驱动扭矩命令Tref发给驱动电机控制器执行，驱动车辆行驶；
若所述驱动功率Pref大于所述发电机功率Pmax，则使得驱动功率等于发电机功率Pref=Pmax，并重新计算驱动扭矩命令Tref=9550*Pmax/Speedmotor，将更新后的驱动扭矩命令Tref发给驱动电机控制器执行，驱动车辆跛行。
6.根据权利要求1至5任一所述的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，所述驱动电机可独立直接驱动车辆行驶；所述发电机和所述驱动电机实现机械分离。
7.根据权利要求6所述的混合动力汽车动力储能装置故障切断后的跛行控制方法，其特征在于，所述发电机采用永磁同步电机。
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