CN113428132A - 一种混合动力总成的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种混合动力总成的控制方法，包括：接收混合动力总成自串联驱动状态到并联驱动状态的转换需求；判断是否满足进入并联驱动状态的条件；若是，则控制混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态；否则，保持在串联驱动状态下运行。本申请在驱动状态发生转换之前评估状态转换的可行性，在满足条件的情况下再进行状态转换，避免不必要的工作状态转换，提升整车的驾驶性能。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种混合动力总成的控制方法。
背景技术
混合动力总成是指同时包含发动机与电动机的一种动力总成，通过使用混合动力，使发动机和电动机的优劣势互补，可以优化动力总成的传动效率，从而实现降低整车油耗的目的。
以大众为代表的德系厂商更多采用发动机+单电动机的混合动力总成，以丰田为代表的日系厂商更多采用发动机+双电动机的混合动力总成。单电动机的混合动力总成，是在传统动力总成的基础之上添加了一个电动机，其好处是对原有动力总成的改动不大，其不足之处是未能完全实现发动机与车轮的解耦。双电动机的混合动力总成，可以实现发动机与车轮之间的解耦，使发动机时刻运行在高效区。
随着国家节能汽车发展规划和政策的推出，各家整车制造商都在致力于通过使用混合动力技术降低整车油耗。
现有的混合动力总成的一个工作模式中，车轮从电动机处获得扭矩，在另一个工作模式中，车轮通过离合器从发动机处获得扭矩。两种模式之间的切换意味着车轮扭矩来源发生变化。然而，电动机是将电能转换为机械能，发动机是通过氧气和汽油的燃烧产生扭矩。两种模式的转换需要发动机和电动机之间的扭矩交替，但这样的扭矩交替方式很难保证扭矩交替的精确性，直接影响整车的驾驶性能。
发明内容
本申请提供一种混合动力总成的控制方法，在驱动状态发生转换之前评估状态转换的可行性，在满足条件的情况下再进行状态转换，避免不必要的工作状态转换，提升整车的驾驶性能。
本申请提供了一种混合动力总成的控制方法，包括：
接收混合动力总成自串联驱动状态到并联驱动状态的转换需求；
判断是否满足进入并联驱动状态的条件；
若是，则控制混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态；否则，保持在串联驱动状态下运行。
优选地，若混合动力总成在并列驱动状态下运行，则判断混合动力总成的发动机是否满足驾驶员的需求；
若不满足驾驶员的需求，则控制混合动力总成自并联驱动状态转换为串联驱动状态。
优选地，若混合动力总成在并列驱动状态下运行，则判断混合动力总成是否存在换挡需求；
若是，则判断混合动力总成的零部件是否满足换挡条件；
若是，则控制混合动力总成执行混动专用换挡操作。
优选地，进入并联驱动状态的条件为混合动力总成的离合器两侧的发动机的转速和第一电动机的转速是否同步。
优选地，控制混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态，包括如下步骤：
控制发动机和第一电动机在转速同步状态下稳定运行；
快速控制离合器闭合，在第一电动机和混合动力总成的第二电动机之间进行扭矩交替；
若扭矩交替完成，则混合动力总成进入并联驱动状态。
优选地，控制混合动力总成执行混动专用换挡操作，包括如下步骤：
控制混合动力总成的发动机的扭矩不变，并控制混合动力总成的第一电动机输出负扭矩以平衡发动机的正扭矩并维持平衡；
打开混合动力总成的离合器，并快速将挡位从第一挡位切换至第二挡位；
调整发动机和第一电动机的扭矩，使离合器两侧的转速同步并维持转速同步；
将发动机的扭矩调整到第二挡位对应的发动机扭矩，并控制第一电动机的扭矩，以确保离合器上靠近发动机一侧的转速不变并维持；
快速闭合离合器，并在第一电动机和混合动力总成的第二电动机之间进行扭矩交替；
若扭矩交替完成，则混合动力总成进入第二挡位的并联驱动状态。
优选地，在控制第一电动机输出负扭矩以平衡发动机的正扭矩的同时，控制混合动力总成的第二电动机输出正扭矩以满足驾驶员的需求。
优选地，调整发动机和第一电动机的扭矩，使离合器两侧的转速同步并维持转速同步的同时，控制第二电动机的扭矩输出以满足驾驶员需求。
优选地，若混合动力总成的零部件不满足换挡条件，则控制混合动力总成执行电动机助力换挡操作。
优选地，换挡条件包括高压电池的功率储备充足。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请提供的两档P13混合动力总成的结构图；
图2为本申请提供的两档P13混合动力总成在纯电驱动状态下的能量流；
图3为本申请提供的两档P13混合动力总成在串联驱动状态下的能量流；
图4为本申请提供的两档P13混合动力总成在并联驱动状态下的能量流；
图5为本申请提供的两档P13混合动力总成在串联驱动状态下的轮边驱动力的曲线图；
图6为本申请提供的两档P13混合动力总成在并联驱动状态下的轮边驱动力的曲线图；
图7为本申请提供的两档P13混合动力总成在纯电驱动状态下的轮边驱动力的曲线图；
图8为本申请提供的两档P13混合动力总成的驱动状态切换流程图；
图9为本申请提供的混合动力总成的控制方法的流程图；
图10为本申请提供的混合动力总成在串联驱动转换为并联驱动时的流程图；
图11为本申请提供的两档P13混合动力总成在串联驱动转换为并联驱动时的时序图；
图12为本申请提供的混合动力总成执行混动专用换挡操作的流程图；
图13为本申请提供的两档P13混合动力总成执行混动专用换挡操作的时序图；
图14为本申请提供的混合动力总成执行电动机助力换挡操作的流程图；
图15为本申请提供的两档P13混合动力总成执行电动机助力换挡操作的时序图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本申请适用于发动机+双电动机的混合动力总成，该混合动力总成包括发动机、第一电动机和第二电动机。
特别地，作为一个实例，本申请适用于两档P13混合动力总成。所谓的两档，是指发动机与车轮之间存在两个挡位，可以实现中车速时发动机通过一档驱动车轮、中高车速时发动机通过二档驱动车轮。所谓的P13，是指电动机的布置位置，P1是指一个直接布置在发动机后面的电动机，其主要作用是发电，简称为P1发电机；P3是指一个直接布置在主减速器之前的电动机，其主要作用是驱动，简称为P3电动机。与此同时，在两档P13混合动力总成中，还设计有一个离合器，通过闭合离合器可以让发动机直接驱动车辆、打开离合器可以让发动机专注于发电。
在本申请中，P1发电机作为混合动力总成的第一电动机，P3电动机作为本申请的第二电动机。
如下以两档P3混合动力总成作为示例对本申请进行详细说明。
如图1所示，两档P13混合动力总成的主要包括发动机、P1发电机、P3电动机、高压电池、离合器、换挡机构以及各个部件之间所需的减速齿轮。
两档P13混合动力总成可以实现纯电驱动、串联驱动和并联驱动。如图2中的箭头所示，在纯电驱动状态下，P3电动机是车轮的唯一动力源。而且，P3电动机所需的电能完全来源于高压电池。如图3所示，在串联驱动状态下，P3电动机仍然是车轮的唯一动力源。但是，与纯电驱动不同的是，P3电动机所需的电能主要来源于P1发电机。如图4所示，在并联驱动状态下，离合器闭合，发动机成为车轮的主要动力源。
根据两档P13混合动力总成的混动原理，混合动力总成在串联驱动状态下运行时可以最大化轮边驱动力。串联驱动状态下的轮边驱动力如图5中黑色加粗线所示。为了避免离合器闭合之后发动机转速过低，并联驱动只能出现在中、高车速段。鉴于发动机与车轮之间存在两个挡位，两档P13混合动力总成利用并联驱动状态所能提供的轮边驱动力如图6中黑色加粗线所示。两档P13混合动力总成的纯电驱动被用来满足驾驶员的需求功率/扭矩不大的区域，此区域正好是发动机工作的低效区，两档P13混合动力总成利用纯电驱动状态所能提供的轮边驱动力如图7中黑色加粗线所示。
综上，当车辆运行在中低车速时，两档P13混合动力总成将在纯电驱动和串联驱动之间切换；当车辆运行在中高车速时，两档P13混合动力总成将在纯电驱动、串联驱动和并联驱动之间切换。考虑到发动机与车轮之间的两个挡位，并联驱动可以被细分为一档驱动和二档驱动。因此，两档P13混合动力总成的驱动状态切换流程如图8所示。
根据上述两档P13混合动力总成的工作原理，串联驱动与并联驱动之间的切换意味着车轮扭矩来源发生变化。然而电动机是将电能转换为机械能，发动机是通过氧气和汽油的燃烧产生扭矩。如果扭矩交替是直接在发动机和电动机之间进行，则很难保证精确的扭矩交替，直接影响整车的架势性能。
基于上述考虑，本申请提供了混合动力总成的控制方法，该方法由整车控制器执行。如图9所示，该控制方法包括如下步骤：
在混合动力总成在串联驱动状态下运行(S9010)时，若接收混合动力总成自串联驱动状态到并联驱动状态的转换需求(S9020)，判断是否满足进入并联驱动状态的条件(S9030)。若是，则执行S9050，否则，执行S9040。
具体地，作为一个实施例，进入并联驱动状态的条件为混合动力总成的离合器两侧的发动机和第一电动机的转速同步。
S9040：控制混合动力总成保持在串联驱动状态下运行。
S9050：控制混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态。
作为一个实施例，混合动力总成在串联驱动转换为并联驱动时的流程如图10所示，包括如下步骤：
S1010：控制发动机和第一电动机在转速同步状态下稳定运行。
S1020：在发动机和第一电动机的转速同步状态下，快速控制离合器闭合，在第一电动机和混合动力总成的第二电动机之间进行扭矩交替。
S1030：若扭矩交替完成，则混合动力总成进入并联驱动状态。
作为一个实例，两档P13混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态的流程如图11所示，包括如下步骤：
1、首先，两档P13混合动力处于串联驱动状态，如图11中的①所示，离合器打开，离合器两侧的转速不同步。
2、整车控制器会控制发动机(输出正扭矩)和P1发电机扭矩(输出负扭矩)，以使离合器左右两侧转速同步，使得净扭矩逐渐趋于0Nm，如图11中的②和③所示。在此期间，高压电池可以被充电或者放电。
3、如图11中的④所示，当离合器左右两侧转速同步之后，整车控制器仍然需要控制发动机和P1发电机稳定运行一段时间，以确保净扭矩为0Nm。
4、在满足上述条件之后，整车控制器就可以快速控制离合器闭合，并在P1发电机和P3电动机之间进行扭矩交替，发动机的正扭矩不变的情况下，P3电动机的正扭矩逐渐减小，P1发电机的负扭矩逐渐减小，如图11中的⑤所示。
5、在扭矩交替完成之后，两档P13混合动力总成进入并联驱动状态，如图11中的⑥所示。
优选地，在由串联驱动状态转换为并联驱动状态后，还执行如下步骤：
S9060：判断混合动力总成的发动机是否满足驾驶员的需求。若是，则执行S9070，否则，控制混合动力总成自并联驱动状态转换为串联驱动状态。
S9070：控制混合动力总成保持在并联驱动状态下运行。
该优选方案始终关注驾驶员需求的满足程度，以最大可能地保证驾驶性能。
在并联驱动状态下，发动机可以通过一档或者二档驱动车轮。为实现挡位的切换，本专利采用了自动手动变速器(Automatic Manual Transmission，AMT)的换挡机构，即一对传动齿轮和换挡拨叉。现有技术中，AMT升挡逻辑如下：
①发动机扭矩降低。
②离合器打开。
③换挡拨叉位置转移。
④离合器闭合。
⑤发动机扭矩恢复。
由此可见，传统AMT的升档逻辑会带来换挡过程中短暂的动力中断问题。
基于上述考虑，优选地，混合动力总成在并列驱动状态下运行时，还包括如下步骤：
S9080：判断混合动力总成是否存在换挡需求。若是，则执行S9090，否则，返回S9070。
S9090：判断混合动力总成的零部件是否满足换挡条件。若是，则执行S9100，否则，执行S9110。
其中，换挡条件至少包括高压电池的功率储备充足。
本申请在并联驱动状态下进行换挡之前评估换挡的可行性，在满足条件的情况下再进行换挡，避免不必要的工作状态转换，提升整车的驾驶性能。
S9100：控制混合动力总成执行混动专用换挡操作。
结合图12和13所示，混动专用换挡操作包括如下步骤：
S1201：控制发动机的扭矩不变，并控制第一电动机(如图13中的P1发电机)输出负扭矩以平衡发动机的正扭矩并维持平衡。同时控制第二电动机(如图13中的P3电动机)输出正扭矩以满足驾驶员的需求。在此过程中，高压电池需要对外放电。请参考图13中的①。
S1202：打开离合器，并快速将挡位从第一挡位切换至第二挡位，如图13中的和②所示。
S1203：调整发动机和第一电动机的扭矩，使离合器两侧的转速同步并维持转速同步。如图13中的和③和④所示，在离合器被打开、挡位完成切换之后，离合器两侧的转速将不再同步。此时，整车控制器需要控制发动机和P1发电机的扭矩，以使离合器左右两侧转速恢复同步。在此过程中，高压电池需要对外放电或者被充电，以确保P3电动机的扭矩输出可以满足驾驶员需求。转速同步的状态需要维持一段时间，以保证控制平稳，如图13中的⑤所示。
S1204：将发动机的扭矩调整到第二挡位对应的发动机扭矩，并控制第一电动机的扭矩，以确保离合器上靠近发动机一侧的转速不变，该状态需要维持一段时间，以保证控制平稳，如图13中的⑥和⑦所示。
S1205：快速闭合离合器，并在第一电动机和第二电动机之间进行扭矩交替，如图11中的⑧所示。
S1206：若扭矩交替完成，则混合动力总成进入第二挡位的并联驱动状态。
混动专用换挡中，在需要进行换挡时，首先利用P1发电机输出负扭矩以平衡发动机正扭矩，同时采用P3电动机输出正扭矩以满足驾驶员需求。在离合器打开之后，共同利用发动机和P1发电机调节发动机的转速，以尽快同步离合器左右两侧的转速。在转速得到同步、闭合离合器之后，在P3电动机和P1发电机之间进行扭矩交替。
显而易见的是，在使用混动专用换挡方法中，需要多部件配合，其中最为关键的是高压电池。此时，整车控制策略需要评估两档P13混合动力总成中的零部件是否可以支撑完成混动专用换挡，主要包括高压电池的功率储备是否充足。
S9110：控制混合动力总成执行电动机助力换挡操作。
结合图14和15所示，电动机助力换挡操作包括如下步骤：
S1401：降低发动机的扭矩直至发动机完全断油、保持第一电动机的扭矩不变。与此同时，在高压电池放电能力条件下，控制第二电动机输出正扭矩，以尽可能确保动力不会中断，如图15中的①所示。
S1402：在发动机断油之后，直接打开离合器并进行挡位的切换。同时，在发动机断油之后，发动机在摩擦扭矩的影响下逐步降低转速，即离合器两侧的转速逐步同步，如图15中的②所示。
S1403：在离合器两侧转速完成同步之后，控制离合器闭合以及发动机恢复喷油至第二档位对应的扭矩。与此同时，为了保证驾驶员需求扭矩不受影响，会逐步降低第二电动机的扭矩输出，即在发动机和第二电动机之间完成扭矩交替。如图15中的③所示。
由上述控制方法可见，在两档P13混合动力处于并联驱动状态时，整车控制器为实现换挡而采用电动机助力的传统换挡过程中，只需要发动机一个部件完成离合器左右两侧转速的同步。在此过程中，高压电池处于放电状态，提供电能给P3电动机，以最小化动力中断的影响。因此，相比混动专用换挡，电动机助力的传统换挡对高压电池的需求更为单一。由此，本申请中，在混动专用换挡被评估为不可行的状态下，选用电动机助力的传统换挡。
本申请设置了分别与满足和不满足预设条件对应的换挡操作方式，以尽可能地确保换挡过程中车辆的运行平稳性。
在控制混合动力总成执行混动专用换挡操作或电动机助力换挡操作后，执行步骤S9120：判断换挡操作是否完成，若是，则返回步骤S9070，否则，返回步骤S9100或S9110。
本申请的有益效果如下：
1、在进行驱动状态的转换之前先进行可行性评估，可以避免不必要的工作状态转换，以避免对整车驾驶性的负面影响。
2、在并联驱动状态下，一旦出现发动机无法满足驾驶员需求扭矩的状态，立刻退出并联驱动状态、返回串联驱动状态，由此避免出现整车动力不足的问题。
3、针对混合动力总成在并联驱动状态下所需的换挡动作，本专利提出了两种换挡策略，即混动专用换挡和电动机助力的传统换挡。其中，混动转移换挡充分利用了电动机的优势，以确保换挡过程平顺。
4、在无法使用混动专用换挡时，采用电动机助力的传统换挡，由此在顺利完成换挡动作的基础上使得换挡过程对整车驾驶性的影响最小化。
虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种混合动力总成的控制方法，其特征在于，包括：
接收混合动力总成自串联驱动状态到并联驱动状态的转换需求；
判断是否满足进入并联驱动状态的条件；
若是，则控制所述混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态；否则，保持在串联驱动状态下运行。
2.根据权利要求1所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，若所述混合动力总成在并列驱动状态下运行，则判断所述混合动力总成的发动机是否满足驾驶员的需求；
若不满足驾驶员的需求，则控制所述混合动力总成自并联驱动状态转换为串联驱动状态。
3.根据权利要求1所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，若所述混合动力总成在并列驱动状态下运行，则判断所述混合动力总成是否存在换挡需求；
若是，则判断所述混合动力总成的零部件是否满足换挡条件；
若是，则控制所述混合动力总成执行混动专用换挡操作。
4.根据权利要求1所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，所述进入并联驱动状态的条件为所述混合动力总成的离合器两侧的发动机的转速和第一电动机的转速是否同步。
5.根据权利要求4所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，所述控制所述混合动力总成由串联驱动状态转换为并联驱动状态，包括如下步骤：
控制所述发动机和第一电动机在转速同步状态下稳定运行；
快速控制所述离合器闭合，在所述第一电动机和所述混合动力总成的第二电动机之间进行扭矩交替；
若扭矩交替完成，则所述混合动力总成进入并联驱动状态。
6.根据权利要求3所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，所述控制所述混合动力总成执行混动专用换挡操作，包括如下步骤：
控制所述混合动力总成的发动机的扭矩不变，并控制所述混合动力总成的第一电动机输出负扭矩以平衡所述发动机的正扭矩并维持平衡；
打开所述混合动力总成的离合器，并快速将挡位从第一挡位切换至第二挡位；
调整所述发动机和所述第一电动机的扭矩，使所述离合器两侧的转速同步并维持转速同步；
将所述发动机的扭矩调整到所述第二挡位对应的发动机扭矩，并控制所述第一电动机的扭矩，以确保离合器上靠近发动机一侧的转速不变并维持；
快速闭合所述离合器，并在所述第一电动机和所述混合动力总成的第二电动机之间进行扭矩交替；
若扭矩交替完成，则所述混合动力总成进入所述第二挡位的并联驱动状态。
7.根据权利要求6所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，在控制所述第一电动机输出负扭矩以平衡所述发动机的正扭矩的同时，控制所述混合动力总成的第二电动机输出正扭矩以满足驾驶员的需求。
8.根据权利要求6所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，调整所述发动机和所述第一电动机的扭矩，使所述离合器两侧的转速同步并维持转速同步的同时，控制所述第二电动机的扭矩输出以满足驾驶员需求。
9.根据权利要求3所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，若所述混合动力总成的零部件不满足换挡条件，则控制所述混合动力总成执行电动机助力换挡操作。
10.根据权利要求3所述的混合动力总成的控制方法，其特征在于，所述换挡条件包括高压电池的功率储备充足。
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| CN202110887010.1A CN113428132A (zh) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | 一种混合动力总成的控制方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114103927A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-01 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种双电机串并联混动汽车的控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101691118A (zh) * | 2009-10-13 | 2010-04-07 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种混合动力汽车的电机辅助驱动模式控制方法 |
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-
2021
- 2021-08-03 CN CN202110887010.1A patent/CN113428132A/zh active Pending
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