CN104859658A - 一种混合动力汽车下坡滑行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合动力汽车下坡滑行控制方法,当电机的制动功率P电机小于或者等于动力电池允许的充电功率P电池时,P电机全部为动力电池充电,当P电机大于P电池时,P电机分为两部分:P电池和P电机-P电池,其中,P电池的部分用于为动力电池充电,P电机-P电池的部分作为ISG电机的驱动功率,ISG电机转动以拖动发动机转动进行能量消耗。发动机消耗的能量可以计算得出,使得发动机能够精确地消耗掉需要消耗的能量,保证了车辆在下坡时的车速的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车下坡滑行控制方法,属于汽车安全领域。
背景技术
混合动力车辆在下坡滑行时,尤其是客车,其载重量大,重力沿坡道水平向下的分力所产生的驱动功率Pd较大,而此时如果车辆的滚动阻力、风阻产生的阻力功率Pf不足以平衡此驱动功率的话,车辆在下坡时的速度就会越来越快,这对于车辆或者行人都是十分不安全的,这就需要主电机提供额外的制动功率P电机来消耗该驱动功率,当Pf+P电机=Pd时,车辆就可以以一定的车速在坡道上匀速行驶。
现有技术中,使车速保持相对稳定的方法有:通过车速的变化量计算出相应的制动扭矩,再根据车辆的状态和参数分配制动扭矩,使车速保持相对稳定。比如一篇申请号为200910085237.3,发明名称为“一种混合动力汽车的下坡辅助控制方法”的中国专利申请公开了一种下坡辅助控制方法,就是采用上述方式来稳定车速:通过车速的变化量计算出相应的制动扭矩,再根据电池SOC、电机的制动力矩、车速、离合器的状态和变速器的档位统一动态协调电机、发动机反拖及液压制动***的制动力矩,使车速保持相对稳定。该方法分配制动扭矩的方式是定性分配,只是将制动扭矩按照一定的规则分为两部分:回馈给动力电池和发动机反拖,在反拖发动机时,电机与发动机之间的离合器结合,电机机械带动发动机转动来消耗能量,此时发动机为被转动,是定性地消耗能量,实际消耗的能量取决于电机的转速,所以,该方法存在着一个问题,发动机实际消耗的能量未必正好是发动机需要消耗的能量,如果不是的话,可能会造成车辆在下坡时的速度不稳定或者车辆仍旧在加速,这就需要驾驶员额外进行人工制动操作,降低了在下坡时车速控制的时效性和安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车下坡滑行控制方法,用以解决传统下坡控制方法不能稳定控制车速的问题。
为实现上述目的,本发明的方案包括一种混合动力汽车下坡滑行控制方法,当电机的制动功率P电机小于或者等于动力电池允许的充电功率P电池时,P电机全部为动力电池充电,其特征在于,当P电机大于P电池时,将P电机分为两部分:P电池和P电机-P电池,其中,P电池的部分用于为动力电池充电,P电机-P电池的部分作为ISG电机的驱动功率,ISG电机转动以拖动发动机转动进行能量消耗。
所述控制方法基于的混合动力***包括控制器、发动机、ISG电机、离合器、主电机和动力电池,发动机机械传动连接ISG电机,ISG电机通过离合器连接主电机,主电机用于与主减速器连接,动力电池连接ISG电机和主电机,控制器控制连接发动机、ISG电机、主电机、离合器和动力电池;当车速变大时,控制离合器分离和发动机停机。
所述控制器分为控制单元和双电机控制器,控制单元控制连接发动机、ISG电机、主电机、离合器和双电机控制器,双电机控制器连接动力电池、ISG电机和主电机。
所述当P电机大于P电池时,控制单元给ISG电机驱动信号,并控制双电机控制器与ISG电机导通,ISG电机获得相应的驱动功率,ISG电机转动并拖动发动机转动进行能量消耗。
当P电机小于或者等于P电池时,控制双电机控制器与ISG电机断开,P电机全部用于为动力电池充电。
根据车速的变化利用PID算法计算出所述P电机。
当车速变大时,发动机和主电机之间的离合器分离,主电机不能直接机械带动发动机进行转动;并且发动机停机,切断了车辆的能量供给,使车辆运行需要的能量全部由重力势能提供。
如果P电机大于P电池时,P电池中的P电池部分全部充入电池中,P电机-P电池部分功率作为ISG电机的驱动功率,ISG电机转动以带动发动机转动以消耗能量。发动机实际消耗的能量不是取决于主电机的转速,而是通过实际计算得出的,其是定量地消耗能量;而且,由于计算得出的电机的制动功率与充电功率之差就是发动机需要消耗的能量,将该计算出的发动机需要消耗的能量给ISG电机,作为其驱动能量,以此来拖动发动机进行实际能量消耗,所以,发动机需要消耗的能量与实际消耗的能量几乎相同,相较于被动地、定性地被主电机机械带动消耗,本发明中的发动机消耗的能量可以进行控制,根据需要进行实际消耗,实际消耗的能量比较精确。
另外,由于发动机实际消耗的能量与需要消耗的能量几乎相同,所以,发动机实际消耗掉的能量再加上给动力电池充电的能量,刚好是计算出车辆在下坡时为了保持匀速而需要消耗的能量。通过消耗能量,车辆在下坡时的车速就会降低并趋于稳定,使车辆保持在匀速,不再需要驾驶员额外进行人工制动操作,提升了车辆在下坡时车速控制的时效性和安全性。
附图说明
图1是混合动力***的结构示意图;
图2是车辆滑行时车速控制流程图。
具体实施方式
本发明提供一种混合动力汽车下坡滑行控制方法,当电机的制动功率大于动力电池允许的充电功率时,制动功率等于充电功率的部分用于为动力电池充电,另一部分的功率作为ISG电机的驱动功率,ISG电机转动以拖动发动机转动进行能量消耗。
基于以上基本思路,下面结合附图进行具体说明。
如图1所示,为一种混合动力***,包括控制单元、发动机、ISG电机、离合器、主电机、双电机控制器和动力电池,发动机机械传动连接ISG电机,ISG电机通过离合器连接主电机,主电机通过主减速器与车轮连接,双电机控制器分别电力连接ISG电机、主电机和动力电池,控制单元控制连接发动机、ISG电机、主电机、离合器和双电机控制器。
如图2所示为下坡控制方法的流程图,混合动力客车在下坡行驶,当控制单元100接收到加速踏板信号和制动踏板信号均为0时,判断车辆处于滑行状态,并记录主电机40的初始转速n0,当控制单元100检测到主电机40的转速增加时,记录当前主电机转速为n实际,控制单元100把n0作为目标转速,n实际为实际转速,根据目标转速和实际转速的变化由控制单元100中的PID计算模块计算出主电机40的制动扭矩T1,制动扭矩T1表示为使车辆由实际转速降为目标转速需要的制动扭矩,并把制动扭矩T1的扭矩指令发给主电机。当判断下坡滑行车速增加时,控制单元给离合器发送分离指令,当离合器分离后,把ISG电机和主电机解耦开,此时车辆处于串联状态,为ISG电机正向高速驱动发动机做准备;与此同时,控制单元给发动机发停机指令,以便发动机不产生能量,随时准备消耗能量。
主电机的制动功率由控制单元100计算得到,记为P电机,P电机=T1*n实际/9550(此公式为计算功率的公式),动力电池允许的充电功率记为P电池,P电池为此时动力电池能够充入的最大的功率,它是由动力电池的SOC决定的,动力电池的SOC越大时,动力电池允许的充电功率P电池越小。
当P电机≤P电池时,此时主电机所产生的制动功率P电机能够全部充入动力电池中。控制单元对双电机控制器内部线路进行选择性的导通和关断:导通主电机和双电机控制器之间的电力线路,导通双电机控制器和动力电池之间的电力线路,关断双电机控制器和ISG电机之间的电力线路,此时主电机所产生的制动功率P电机通过双电机控制器完全被动力电池所吸收。
当P电机>P电池时,此时动力电池不能全部将主电机制动功率P电机的能量全部充入,控制单元将P电机分为两部分:P电池和PISG,其中,PISG=P电机-P电池,控制单元对双电机控制器内部线路进行选择性的导通和关断:导通主电机和双电机控制器之间的电力线路,导通双电机控制器和动力电池之间的电力线路,导通双电机控制器和ISG电机之间的电力线路。此时P电池部分通过双电机控制器被动力电池所吸收;同时,控制单元给ISG电机发送正向驱动指令和相应的驱动转矩TISG指令(相应的驱动转矩TISG与PISG的关系为:TISG=PISG/9550),将转矩TISG通过双电机控制器给ISG电机,驱动ISG电机正向高速转动,ISG电机拖动已经停机的发动机进行能量消耗。
上述实施方式在实际应用时:比如一辆混合动力客车重12吨,当车辆以30km/h在4%的长下坡道路滑行时,由重力产生的沿坡道向下的驱动功率为40kW,由滚动阻力和空气阻力产生的阻功率为13kW,那么主电机的制动功率最少需要27kW才能保证车辆在4%的坡道上匀速行驶。
当车辆在30km/h开始滑行时,控制单元记录主电机的初始转速n0等于1000rpm,由于车辆在下坡道路滑行,主电机转速会不断增加,控制单元检测到主电机转速n1大于初始转速n0时,例如n1=1100rpm,此时控制单元中的PID模块把n0当成目标转速,n1为实际转速,从而计算出主电机的制动扭矩T=260Nm,在计算主电机制动扭矩T的同时控制单元分别发出离合器分离指令、发动机停机指令,从而切断了车辆的能量供给。主电机的制动功率P电机=T*n1/9550=30kW。
控制单元判断主电机的制动功率P电机与动力电池允许的充电功率P电池之间的大小,由于此时P电池=12kW,则P电机大于P电池,主电机的制动功率P电机分为两部分:P电池和PISG,P电池通过双电机控制器传给动力电池吸收,也即12kW被动力电池吸收,同时,剩余的18kW给ISG电机作为其驱动功率,ISG电机正向高速转动,进而带动已经停机的发动机转动来消耗掉能量,控制单元能够计算出ISG驱动发动机的扭矩值为150Nm。
本发明提供的下坡控制方法并不局限于上述混合动力***,作为其他的实施方式,只使用整车控制器或者其他的控制器整体替换控制单元和双电机控制器,从而形成的混合动力***也在本发明的保护范围内。
以上给出了具体的实施方式,但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案,对本领域普通技术人员而言,根据本发明的教导,设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种混合动力汽车下坡滑行控制方法,当电机的制动功率P电机小于或者等于动力电池允许的充电功率P电池时,P电机全部为动力电池充电,其特征在于,当P电机大于P电池时,将P电机分为两部分:P电池和P电机-P电池,其中,P电池的部分用于为动力电池充电,P电机-P电池的部分作为ISG电机的驱动功率,ISG电机转动以拖动发动机转动进行能量消耗。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车下坡滑行控制方法,其特征在于,所述控制方法基于的混合动力***包括控制器、发动机、ISG电机、离合器、主电机和动力电池,发动机机械传动连接ISG电机,ISG电机通过离合器连接主电机,主电机用于与主减速器连接,动力电池连接ISG电机和主电机,控制器控制连接发动机、ISG电机、主电机、离合器和动力电池;当车速变大时,控制离合器分离和发动机停机。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车下坡滑行控制方法,其特征在于,所述控制器分为控制单元和双电机控制器,控制单元控制连接发动机、ISG电机、主电机、离合器和双电机控制器,双电机控制器连接动力电池、ISG电机和主电机。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车下坡滑行控制方法,其特征在于,所述当P电机大于P电池时,控制单元给ISG电机驱动信号,并控制双电机控制器与ISG电机导通,ISG电机获得相应的驱动功率,ISG电机转动并拖动发动机转动进行能量消耗。
5.根据权利要求4所述的混合动力汽车下坡滑行控制方法,其特征在于,当P电机小于或者等于P电池时,控制双电机控制器与ISG电机断开,P电机全部用于为动力电池充电。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车下坡滑行控制方法,其特征在于,根据车速的变化利用PID算法计算出所述P电机。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150826 |