CN101979265B - 一种串联可插电式电动汽车增程控制方法 - Google Patents
一种串联可插电式电动汽车增程控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种串联可插电式电动汽车增程控制方法，采用的***组成为：发动机、发动机控制单元EMS、发电机、发电机控制器IPU、整车控制器HCU。控制过程包括；（1）设定增程模块的启动条件；（2）增程模块启动；（3）增程模块运行控制；本发明可以节省启动发动机的小启动电机，直接用发电机启动发动机，更加高效，降低了成本，节约了零部件的布置空间，同时通过HCU给IPU指令，让发电机启动发动机，一次性启动成功率更高，启动效果、通讯指令较用小启动电机启动发动机更简洁。同时，本发明可以在发动机外特性曲线上，挑选几个经济性更好的工况点，降低了能耗，同时也满足整车用电需求。
Description
技术领域
本发明属于整车***控制领域，具体涉及增程行驶模块的启动与运行控制方法。
背景技术
能源危机和环境恶化是制约经济发展的两大因素。研究节能环保的新能汽车是解决以上问题的有效手段之一，其中串联可插电式电动汽车是目前研发的热点。该电动车的主要原理为：通过锂电池供给驱动电机能量来驱动车辆行驶，当锂电池的能量不足时，需要启动发动机带动发电机发电，发出的电通过驱动电机使车辆持续行驶。其中发动机、发电机、发动机控制单元EMS、发电机控制器IPU统称为增程模块。其中发动机不参与整车驱动，仅带动发电机发电。在现有技术中，大都是通过设定一个点作为发动机发电运行的点，该点的设定虽然经济性较好，但是不能满足整车其它工况的扭矩需求。在整车有较大的扭矩需求下，不能满足整车的动力需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种串联可插电式电动汽车增程控制方法，主要解决的问题是：（1）增程模块启动，即整车运行过程中，发动机如何启动以及如何带动发电机发电。（2）增程模块的运行控制，即增程模块启动之后如何实现发动机多个工况点切换。
为了实现上述控制方法，本发明采用的***组成为：发动机、发动机控制单元EMS、发电机、发电机控制器IPU、整车控制器HCU。以上组件之间的连接方式为：发动机的输出轴与发电机的转子刚性连接；发动机控制单元监控发动机运行状态，同时与整车控制器HCU之间发生通讯关系；发电机控制器IPU监控发电机状态，同时与整车控制器HCU之间发生通讯关系。
控制过程如下：
（1）设定增程模块的启动条件：当车辆在运行的过程中，电池的剩余电量SOC信号发送给整车控制器HCU判断，当SOC达到阀值A时，发动机才启动；所述阀值A为下述三个限制条件值中的最大值：（1）本车电池的最低使用限度值；（2）根据整车低压用电器电平衡计算所得到动力电池SOC需求值；（3）能满足发动机顺利启动要求的电池放电功率向对应的SOC值；
（2）增程模块启动：当电池达到上述阀值A时，整车控制器HCU发送一个需求扭矩命令给发电机控制器IPU，发电机控制器IPU控制发电机启动发动机，发动机由停止状态进入怠速运行状态；
（3）增程模块运行控制：当增程模块启动之后，整车进入发动机带动发电机发电供能模式，通过驾驶员踩踏加速踏板，把整车的扭矩需求信号传递给整车控制器HCU，该信号为电压信号；整车控制器HCU根据所述电压信号得到整车的需求扭矩，并将此需求扭矩发送给发动机控制单元EMS，发动机控制单元EMS根据该需求扭矩控制发动机工作在工况点1-3之一；所述工况点1对应加速踏板深度在0%~30%之间的整车需求扭矩，此时发动机发出的电量用于整车驱动，多余电量给电池充电；工况点2对应加速踏板深度为30%~60%时的整车需求扭矩，此时发动机发出的电量只用于整车驱动；工况点3对应加速踏板深度大于60%小于80%时的整车需求扭矩，发动机发出的电能满足整车最大爬坡度下的动力性需求；当加速踏板深度大于80%时，发动机控制单元EMS限制发动机输出功率，发动机仍在工况点3下工作。
本发明可以节省启动发动机的小启动电机，直接用发电机启动发动机，更加高效，降低了成本，节约了零部件的布置空间，同时通过HCU给IPU指令，让发电机启动发动机，一次性启动成功率更高，启动效果、通讯指令较用小启动电机启动发动机更简洁。同时，本发明可以在发动机外特性曲线上，挑选几个经济性更好的工况点，降低了能耗，同时也满足整车用电需求。
附图说明
图1增程模块运行控制框图。
图2 发动机工作点控制算法。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施过程：
本发明采用发动机、发动机控制单元EMS、发电机、发电机控制器IPU、整车控制器HCU组成增程模块。以上组件之间的连接方式为：发动机的输出轴与发电机的转子刚性连接；发动机控制单元监控发动机运行状态，同时与整车控制器HCU之间发生通讯关系；发电机控制器IPU监控发电机状态，同时与整车控制器HCU之间发生通讯关系。
参见图1，增程模块启动条件：当车辆在运行的过程中，电池的剩余电量SOC信号发送给HCU判断，当SOC达到阀值A时，发动机才会启动。阀值A为下述三个限制条件值中的最大值：（1）本车电池的最低使用限度值；（2）根据整车低压用电器电平衡计算所得到动力电池SOC需求值；（3）能满足发动机顺利启动要求的电池放电功率向对应的SOC值。
当电池达到上述阀值A时，整车控制器HCU发送一个需求扭矩命令给发电机控制器IPU，发电机控制器IPU控制发电机启动发动机，发动机由停止状态进入怠速运行状态；
增程模块运行控制：当增程模块启动之后，整车进入发动机带动发电机发电供能模式。驾驶员的加速踏板踩踏，把整车的扭矩需求信号传递给HCU，该信号为电压信号。HCU根据该信号得到整车的需求扭矩，该需求扭矩需要驱动电机控制器来执行。为了满足整车的需求功率，同时又考虑到经济型，本发明设计让发动机在工况1-3之中的某一特定的工况点工作。其中，工况点1和工况点2的确定原则为：该工况点下，发动机的燃油消耗率较低，经济性较好；工况点3的确定原则为：该工况点下发动机发出的电能可以满足整车最大爬坡度下的动力性需求。即工况点1、2的设定考虑经济性，工况点3的设定考虑动力性。
参见图2，工况1-3对应的整车需求扭矩情况为：
工况点1对应踏板深度在0%~30%时的整车需求扭矩，发动机以固定工况点1运行，此时发动机发出的电量用于整车驱动，多余电量给电池充电。
工况2对应当踏板深度为30%~60%时的整车需求扭矩，发动机以固定工况点2运行，此时发动机发出的电量只用于整车驱动。
工况3对应踏板深度大于60%并小于80%时的整车需求扭矩，发动机在工况点3运行，满足整车较大的加速需求，此时的NVH以及排放较差。该点的设置作为备用工况点。当踏板深度大于80%时，发动机输出功率被限制，仍在工况点3下工作。
图中，虚线表述驱动电机实际需求功率，实线表示发动机发电功率。
Claims (1)
1.一种串联可插电式电动汽车增程控制方法，所述控制方法通过由发动机、发动机控制单元EMS、发电机、发电机控制器IPU、整车控制器HCU组成的增程模块实现，各组件之间的连接方式为：发动机的输出轴与发电机的转子刚性连接；发动机控制单元EMS监控发动机运行状态，同时与整车控制器HCU之间发生通讯关系；发电机控制器IPU监控发电机状态，同时与整车控制器HCU之间发生通讯关系；
控制过程如下：
（1）设定增程模块的启动条件：当车辆在运行的过程中，电池的剩余电量SOC信号发送给整车控制器HCU判断，当SOC达到阈值A时，发动机才启动；所述阈值A为下述三个限制条件值中的最大值：（1）本车电池的最低使用限度值；（2）根据整车低压用电器电平衡计算所得到动力电池SOC需求值；（3）能满足发动机顺利启动要求的电池放电功率相对应的SOC值；
（2）增程模块启动：当电池SOC达到上述阈值A时，整车控制器HCU发送一个需求扭矩命令给发电机控制器IPU，发电机控制器IPU控制发电机启动发动机，发动机由停止状态进入怠速运行状态；
（3）增程模块运行控制：当增程模块启动之后，整车进入发动机带动发电机发电供能模式，通过驾驶员踩踏加速踏板，把整车的扭矩需求信号传递给整车控制器HCU，该信号为电压信号；整车控制器HCU根据所述电压信号得到整车的需求扭矩，并将此需求扭矩发送给发动机控制单元EMS，发动机控制单元EMS根据该需求扭矩控制发动机工作在工况点1-3之一；所述工况点1对应加速踏板深度在0%~30%的整车需求扭矩，此时发动机发出的电量用于整车驱动，多余电量给电池充电；工况点2对应加速踏板深度为30%~60%时的整车需求扭矩，此时发动机发出的电量只用于整车驱动；工况点3对应加速踏板深度大于60%小于80%时的整车需求扭矩，发动机发出的电能满足整车最大爬坡度下的动力性需求；当加速踏板深度大于80%时，发动机控制单元EMS限制发动机输出功率，发动机仍在工况点3下工作。
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