CN103640572A - 一种车辆混合动力驱动***控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆混合动力驱动***控制方法，属于新能源汽车技术领域。该车辆混合动力驱动***控制方法能够实现车辆工作在纯电动，发动机单独驱动，发动机、电机同时驱动三种状态，并且确保发动机工作在经济工作区间，保证蓄电池的荷电状态正常，同时实现能量回收并增强整车动力性，该方案可靠性高，可以明显改善车辆燃油经济性以及整车动力性能。

Description

一种车辆混合动力驱动***控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆混合动力驱动***控制方法，属于新能源汽车技术领域。
背景技术
目前市场已经投产的混合动力汽车多采用发动机与电机两套动力源，往往发动机功率较大，电机采用功率较小的小型电机，现有的主流混合动力驱动***控制方法往往在车辆运行过程中，电机只起动力辅助的作用，并且在适当的时候（往往只在制动工况下）进行能量回收，回收的能量十分有限，对于发动机，其作为主动力源在大部分时间内都处在工作状态，在不同的工况下，其工作效率呈现明显的差异，在转速和转矩要求较低或者很高时，发动机的燃油经济性均不理想，只有在特定的转矩转速区间内，发动机的燃油经济性才比较理想，因此，现有的混合动力汽车整车燃油经济性和动力性仍有进一步提升的空间。如果能够设计一种新的车辆混合动力驱动***控制方法，使其较现有的混合动力汽车具有更好的燃油经济性和整车动力性，将对混合动力汽车的推广应用以及节能减排具有十分重要的意义。
因此，本发明引入启动发电一体机作为能量转换装置，蓄电池作为能量储存装置，增设整车控制器作为控制单元，同时确定发动机经济工作区间，发动机经济工作区间主要依据发动机燃油经济特性图，根据发动机在转矩、转速过高或过低时燃油经济性均不理想的特点，分别给定发动机经济工作的最低转矩、转速和最高转矩、转速，并且以最低转矩、转速和最高转矩、转速之间的区间作为发动机经济工作区间。整车控制器依据发动机经济工作区间控制整车可在纯电动、发动机单独驱动、发动机和电机共同驱动三种状态下运行。整个运行过程中确保发动机工作在经济工作区间，同时兼顾蓄电池荷电状态，将发动机工作时的多余功率通过启动发电一体机进行回收储存到蓄电池中，达到能量回收的目的。目前，现有的混合动力驱动***控制方法主要以车速为目标来控制整车的工作状态，尚未重点考虑发动机的经济性，同时能量回收只在制动时进行，尚未有其他的能量回收路径，因此该车辆混合动力驱动***控制方法将对混合动力汽车的研究和设计提供参考，对新能源汽车的发展具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：设计一种车辆混合动力驱动***控制方法，明显提高整车燃油经济性和动力性，同时能够进行能量回收。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：加装整车控制器作为控制单元执行本混合动力驱动***控制方法，引入启动发电一体机作为能量转换装置，同时启动发电一体机与发动机的飞轮通过皮带相连，启动发电一体机所产生的电能能够储存到蓄电池中供给电机使用，确定发动机经济工作区间，发动机经济工作区间主要依据发动机燃油经济特性图，以最佳燃油经济性为目标，分别给定发动机经济工作的最低转矩、转速和最高转矩、转速，并且认为发动机工作在最低转矩、转速和最高转矩、转速之间是为发动机经济工作区间。整车控制器严格地根据发动机经济工作区间和当前车辆的转矩转速需求来合理分配发动机和电机的工作状态，整车控制器能够确保在满足整车动力性的前提下，发动机工作在经济工作区间。因此，当车辆的转矩、转速需求低于最低转矩、转速时，电机单独驱动汽车，车辆处于纯电动驱动状态；当车辆的转矩、转速需求处于发动机经济工作区间时，发动机单独驱动汽车，车辆处于发动机单独驱动状态；当车辆的转矩、转速需求高于最高转矩、转速时，电机与发动机共同驱动汽车，车辆处于混合驱动状态。同时，综合考虑电池的荷电状态，因为电池的荷电状态过高或者过低都会影响电池的性能，从而制约整车性能，当蓄电池荷电状态低于蓄电池荷电状态的下限时，车辆处于发动机单独驱动状态，发动机提供部分转矩通过皮带带动启动发电一体机发电，产生的电能存储至蓄电池中，从而提高蓄电池荷电状态; 当蓄电池荷电状态高于蓄电池荷电状态的下限时，整车控制器会控制电机参与工作，消耗蓄电池中的电能，使蓄电池荷电状态保持在合理的范围。
一种车辆混合动力驱动***包括电机、蓄电池、整车控制器、启动发电一体机、发动机。其中，启动发电一体机的输入轴与发动机的飞轮通过皮带相连，保证飞轮转动时能带动启动发电机输入轴转动；启动发电一体机与蓄电池为电气连接，保证启动发电一体机产生的电能能够存储到蓄电池中；蓄电池与电机为电气连接，确保为电机提供驱动所需电能；整车控制器能够接收来自发动机、启动发电一体机、蓄电池、电机的信号，及时获知相关部件的状态，并可以对其进行控制。
本发明具有如下优点：
（1）能够使发动机工作在经济工作区间，改善燃油经济性、提高排放性能。
（2）综合考虑蓄电池的荷电状态，可以有效提高整车性能。
（3）引入启动发电一体机，增加了能量回收途径，有效提高燃油经济性。
附图说明
图1是车辆混合动力驱动***控制方法信号示意图。
图2是发动机经济工作区间示意图。
图3是驱动***工作方式示意图。
图中：1.电机，2.蓄电池，3.整车控制器，4.启动发电一体机，5.发动机。 
具体实施方式
下面结合附图1，2对本发明具体实施过程做进一步说明。
首先，根据发动机燃油经济特性图确定发动机的经济工作区间，分别确定发动机经济工作的最低转矩、转速和最高转矩、转速。
确定蓄电池荷电状态的上下限，通常上限80%，下限15%。 
整车的运行状态由整车控制器3根据当前的转矩、转速需求以及蓄电池2的荷电状态确定。当车辆的转矩、转速需求Tr、Wr处于经济工作区间之外，若蓄电池2的荷电状态＜15%，此时蓄电池电量过低，需要及时充电，整车控制器3控制发动机5启动，驱动汽车，同时发动机5提供部分转矩通过飞轮传递到启动发电一体机4，使其发电，产生的电能储存到蓄电池2中，此时为发动机5单独驱动同时提供部分转矩供启动发电一体机4发电状态；若蓄电池2的荷电状态＞15%，此时电池无需充电，整车控制器3控制电机1单独工作，发动机5处于关闭状态，此时车辆处于纯电动状态；
当车辆的转矩、转速需求Tr、Wr处于发动机5的经济工作区间时，若蓄电池2的荷电状态＜15%，此时蓄电池电量过低，需要及时充电，整车控制器3控制发动机5启动，驱动汽车，同时发动机5提供部分转矩通过飞轮传递到启动发电一体机4，使其发电，产生的电能储存到蓄电池2中，此时为发动机5单独驱动同时提供部分转矩供启动发电一体机4发电状态；若15%＜蓄电池2的荷电状态＜80%，此时电池无需充电，整车控制器3控制发动机5启动，驱动汽车，启动发电一体机4不工作，此时为发动机5单独驱动状态；若蓄电池2的荷电状态＞80%，此时蓄电池电量过高，应及时放电，整车控制器3控制发动机5和电机1同时工作，共同驱动汽车，此时车辆处于混合驱动状态。
通过这一控制过程，电机1对发动机5的功率起到了“削峰补谷”的作用，能够有效地确保发动机工作在经济工作区间，同时增加的启动发电一体机能够回收更多的能量，改善了燃油经济性，提高了排放性能，电机能够单独驱动汽车，其具有转矩响应快和效率高的特点，能够有效地改善整车的动力性。

Claims (2)

1.一种车辆混合动力驱动***控制方法，其特征在于，具体步骤为：
A）确定发动机（5）的经济工作区间，分别确定发动机（5）经济工作的最低转矩、转速和最高转矩、转速；
B）确定蓄电池（2）荷电状态的上下限；
C）整车控制器（3）确定车辆的转矩、转速需求以及蓄电池（2）的荷电状态；
当车辆的转矩、转速需求处于发动机（5）的经济工作区间之外；若蓄电池（2）的荷电状态小于蓄电池（2）荷电状态的下限，整车控制器（3）控制发动机（5）启动，发动机（5）驱动车辆，同时发动机（5）部分转矩传递到启动发电一体机（4）使其发电，产生的电能储存到蓄电池（2）中，此时为发动机（5）单独驱动车辆同时驱动启动发电一体机（4）发电状态；若蓄电池（2）的荷电状态大于蓄电池（2）荷电状态的下限，整车控制器（3）控制电机（1）单独工作驱动车辆，发动机（5）处于关闭状态，此时车辆处于电机（1）单独驱动的纯电动状态； 
当车辆的转矩、转速需求处于发动机（5）的经济工作区间时；若蓄电池（2）的荷电状态小于蓄电池（2）荷电状态的下限，整车控制器（3）控制发动机（5）启动，发动机（5）驱动车辆，同时发动机（5）部分转矩传递到启动发电一体机（4）使其发电，产生的电能储存到蓄电池（2）中，此时为发动机（5）单独驱动车辆同时驱动启动发电一体机（4）发电状态；若蓄电池（2）的荷电状态处于蓄电池（2）荷电状态的上下限之间，整车控制器（3）控制发动机（5）启动驱动汽车，启动发电一体机（4）不工作，此时为发动机（5）单独驱动状态；若蓄电池（2）的荷电状态大于蓄电池（2）荷电状态的下限，整车控制器（3）控制发动机（5）和电机（1）同时工作，共同驱动汽车，此时车辆处于混合驱动状态。
2.根据权利要求1所述的一种车辆混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述步骤B）中蓄电池（2）荷电状态的上下限，上限为80%，下限为15%。
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