CN113753014B - 混动架构下换挡过程中发动机和isg协调调速控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法。属于电动车车速控制技术领域。所述方法包括串联模态下调速控制及并联模态下调速控制，所述串联模态下调速控制具体为：提高P1目标转速的同时，限制P1的正向调速扭矩。本发明的混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，适用于串并联混动换挡过程中的能量管理，解决换挡过程中动力衰减以及换挡时间长等问题。

Description

混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法
技术领域
本发明涉及一种发动机调速控制方法，特别是涉及一种用于混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法。属于电动车转速控制技术领域。
背景技术
在电动车领域，现有串并联混动的架构中有纯电，串联，并联，并联换挡等工作模态组成。
串联模态
发动机扭矩控，P1电机转速控，P3电机直接驱动车辆。当驾驶员深踩油门时，整车需求功率较大，发动机需要工作在比较高的转速区间，传统方案通过P1自身调速能力将发动机转速提高到高转速区间，但该方案P1升转速需要增加本身正向扭矩，当电池包功率受限或者本身设计选型电池包功率较小时，电池包需要同时分配给P1和P3功率，导致P3可用功率受限，从而整车轮端扭矩受限。
并联换挡模态
当整车处于并联换挡状态下，发动机需要经历清扭、脱开离合器、调速、离合器接合扭矩恢复的过程。
调速阶段：传统方案中由于电池包的能量需要同时分配给P3和P1，当整车需求功率高时，电池包大部分功率分配给P3，导致P1电机正向调速能力弱，从而导致发动机调速花费了大量的时间。传统方案整车换挡时间太长，影响整车驾驶性(调速阶段只能通过P3给轮端驱动)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，适用于串并联混动换挡过程中的能量管理，解决换挡过程中动力衰减以及换挡时间长等问题。
本发明一种混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，所述方法包括串联模态下调速控制及并联模态下调速控制，所述串联模态下调速控制具体为：提高P1目标转速的同时，限制P1的正向调速扭矩。
进一步的，所述方法中限制P1的正向调速扭矩具体为：
P1正向调速扭矩最大值＝(电池综合功率限制-整车需求功率)*9550/P1电机转速。
进一步的，所述方法中提高P1目标转速具体为：提高发动机目标扭矩，通过提高发动机的目标扭矩和P1电机的负向扭矩将发动机转速达到目标转速。
进一步的，所述方法中发动机的目标扭矩标定原则为：油门开度越高，目标扭矩越大，实际转速和目标转速负向差值越大，目标扭矩越大。
进一步的，所述方法中并联模态下调速控制具体为：当整车处于并联换挡状态下，发动机需要经历清扭、脱开离合器、调速、离合器接合扭矩恢复的过程；当整车处于动力降档工况时，提高发动机扭矩从而提高发动机转速。
进一步的，所述方法中并联模态下发动机提高扭矩原则具体为：油门开度越高，目标扭矩越大，实际转速和目标转速负向差值越大，目标扭矩越大。
进一步的，所述方法中提高发动机扭矩的同时利用P1电机的负向调速能力，将发动机的转速调节到目标转速。
本发明一种混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，相比于现有技术的方案，具有以下优点：
串联模态下：系统在发送P1电机目标转速的同时发送P1电机转速控下的最大扭矩(限制P1电机正向扭矩)，保证系统可以快速调速的同时轮端扭矩不会受P1电机正向扭矩的影响。并联模态下：整个换挡过程发动机扭矩保持一个相对稳定值。清扭阶段：P1电机的扭矩响应快于发动机，所以当发动机清扭到达目标扭矩后，离合器前端清0的调节速度快于之前只通过发动机扭矩清0(因为电机响应快于发动机),相比传统方案加快了清扭时间。调速阶段：发动机出正向扭矩辅助P1电机调速，解决了大油门工况下P1电机正向调速能力弱的问题。
附图说明
图1为混动架构示意图。
图2为串联解决方案框图。
图3为并联解决方案框图。
图4为方案效果对比示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法。
串联模态
如图2所示，当驾驶员深踩油门时，整车需求功率较大，需要发动机工作在较高的转速区间时，提高P1目标转速的同时，限制P1的正向调速扭矩(综合考虑整车需求功率和电池包功率)，P1正向调速扭矩最大值＝(电池综合功率限制-整车需求功率)*9550/P1电机转速。
限制P1电机转速控扭矩的同时，提高发动机目标扭矩。通过提高发动机的目标扭矩和P1电机的负向扭矩(P1电机自身转速控，因P1正向扭矩被限制，所以为负扭矩)将发动机转速达到目标转速(目标值即整车需求的高转速工作点)。发动机的目标扭矩标定原则：油门开度越高，目标扭矩越大，实际转速和目标转速负向差值越大，目标扭矩越大。
该方案可以保证整车需求功率较大时，在调速阶段P1电机不会消耗电池包功率，从而保证整车需求功率符合驾驶员需求，同时也可加快调速时间。
并联换挡模态
如图3所示，当整车处于并联换挡状态下，发动机需要经历清扭、脱开离合器、调速、离合器接合扭矩恢复的过程。当整车处于动力降档工况时，为了保证轮端扭矩，电池包的放电功率大部分分配给P3电机，导致P1电机正向调速能力弱，新方案采用提高发动机扭矩从而快速提高发动机转速。
发动机提高扭矩原则和串联模态下情况相同，油门开度越高，目标扭矩越大，实际转速和目标转速负向差值越大，目标扭矩越大，具体数值需要根据发动机，电机等整车参数进行基础表格设计，发动机扭矩以及电机扭矩调节范围在自身外特性范围内，具体数值需要实车标定。
提高发动机扭矩的同时利用P1电机的负向调速能力(电机转速控)，将发动机的转速调节到目标转速，发动机目标转速＝发动机目标挡位*轮速。
实施例2
串联模态
基于最优成本原则，得出发动机目标扭矩和P1电机目标转速：
最优成本原则：根据发动机油耗云图，绘制不同转速下最佳扭矩点，从而计算出最佳功率点。该原则即可绘制得出功率查最佳转速map表，参考map如表1所示：
表1
spd 1000 1112.821 1225.641 1338.462 1451.282 1564.103 1676.923 1789.744 1902.564 2015.385 2128.205 2241.026
trq 74.76923 74.76923 85.23077 90.46154 95.69231 100.9231 111.3846 127.0769 132.3077 132.3077 132.3077 132.3077
Pwr 7.829239 8.712538 10.93846 12.67846 14.54204 16.52922 19.55847 23.81519 26.35852 27.92156 29.4846 31.04764
BSFC 221.5056 220.8423 219.6925 218.2922 216.038 213.6528 213.2428 210.2244 208.8566 209.0251 209.0364 208.9166
根据驾驶员需求功率，根据上述map即可查发动机目标转速.
发动机目标扭矩＝驾驶员需求功率*9550/发动机目标转速；
P1电机目标转速＝发动机目标转速*电机与发动机间速比；
通过识别油门以及发动机目标转速和实际转速的差值查表得出发动机扭矩偏置，Map标定原则按随着油门开度的增加，发动机扭矩偏置增加，随着负向差值(实际转速–目标转速)的增加，发动机扭矩偏置增加，当速差为0或者速差为正值时，发动机扭矩偏置为0。参考标定表格如表2所示：
表2
Figure BDA0003211423490000041
发动机最终输出扭矩＝发动机目标扭矩+发动机扭矩偏置(Map动态识别)。系统在发送P1电机目标转速的同时发送P1电机转速控下的最大扭矩(限制P1电机正向扭矩)，保证系统可以快速调速的同时轮端扭矩不会受P1电机正向扭矩的影响；
并联换挡模态
发动机需要经历清扭、脱开离合器、调速、离合器接合扭矩恢复的过程。
本方案针对清扭和调速进行优化
(1)清扭阶段：综合考虑发动机当前扭矩，P1电机的扭矩能力，以及油门踏板开度，得出发动机目标扭矩。
发动机目标扭矩计算
发动机目标扭矩＝min(发动机憋扭扭矩，发动机当前扭矩，P1电机扭矩能力)；
油门踏板开度查Map得出发动机憋扭矩扭矩；
Map标定原则油门踏板开度越大，发动机憋扭矩扭矩越大，且需要小于发动机外特性，标定数据参考表3：
表3
油门 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
发动机扭矩 30 35 40 45 50 55 60 70 70 70 70
该阶段结束保证发动机扭矩和P1电机扭矩平衡，使离合器前端扭矩为0，从而脱开离合器
(2)调速阶段：发动机目标扭矩需要考虑目标转速与实际转速，P1电机发电能力；
发动机目标扭矩＝min(发动机转速目标扭矩，P1电机扭矩能力)；
发动机目标转速扭矩，根据发动机当前转速和目标转身差值以及油门踏板开度查表得出，具体标定原则：当前转速与目标转速负向差值越大(当前转速–目标转速负向值越大)，发动机转速目标扭矩越大，油门踏板开度越大，发动机转速控目标扭矩越大。具体标定参考表4：
表4
Figure BDA0003211423490000051
发动机目标扭矩和电机的负向调速能力(电机转速控)协同调速，保证不影响轮端的扭矩的同时又加快调速时间。
整个换挡过程发动机扭矩保持一个相对稳定值
清扭阶段：P1电机的扭矩响应快于发动机，所以当发动机清扭到达目标扭矩后，离合器前端清0的调节速度快于之前只通过发动机扭矩清0(因为电机响应快于发动机),相比传统方案加快了清扭时间。
调速阶段：发动机出正向扭矩辅助P1电机调速，解决了大油门工况下P1电机正向调速能力弱的问题。
如图4所示，新方案整个换挡时间优于传统换挡方案。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，其特征在于：
所述混动架构包括电池包、发动机、离合器、P1电机，所述P1电机连接在发动机与离合器之间且通过逆变器连接电池包；
所述方法包括串联模态下调速控制及并联模态下调速控制，所述串联模态下调速控制具体为：提高P1目标转速的同时，限制P1的正向调速扭矩；
所述方法中限制P1的正向调速扭矩具体为：
P1正向调速扭矩最大值= （电池综合功率限制-整车需求功率）* 9550 / P1电机转速；
所述方法中提高P1目标转速具体为：提高发动机目标扭矩，通过提高发动机的目标扭矩和P1电机的负向扭矩将发动机转速达到目标转速；
所述方法中并联模态下调速控制具体为：当整车处于并联换挡状态下，发动机需要经历清扭、脱开离合器、调速、离合器接合扭矩恢复的过程；当整车处于动力降档工况时，提高发动机扭矩从而提高发动机转速。
2.根据权利要求1所述的混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，其特征在于：所述方法中发动机的目标扭矩标定原则为：油门开度越高，目标扭矩越大，实际转速和目标转速负向差值越大，目标扭矩越大。
3.根据权利要求1所述的混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，其特征在于：所述方法中并联模态下发动机提高扭矩原则具体为：油门开度越高，目标扭矩越大，实际转速和目标转速负向差值越大，目标扭矩越大。
4.根据权利要求3所述的混动架构下换挡过程中发动机和ISG协调调速控制方法，其特征在于：所述方法中提高发动机扭矩的同时利用P1电机的负向调速能力，将发动机的转速调节到目标转速。
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