CN110877607A - 一种混合动力汽车自发电跛行***及方法 - Google Patents

一种混合动力汽车自发电跛行***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车自发电跛行***及方法，其包括设置整车负载中打开/关闭时的电流波动值大于设定的电流波动阈值的用电器负载为R1、R2、...、Rn；在48V锂电池出现故障时，先请求IBSG电机进入空转模式，然后再进行预充和调节发动机怠速，在IBSG电机回路中的电压和IBSG电机的转速满足要求后，请求IBSG电机进入发电模式发电，并禁止R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换，而后将IBSG电机的输出电压变换后给蓄电池充电。本发明能在48V锂电池出现故障断开后，使IBSG电机能继续发电，避免出现半路馈电趴窝的情况。

Description

一种混合动力汽车自发电跛行***及方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车控制领域，具体涉及一种混合动力汽车自发电跛行***及方法。
背景技术
随着国家四阶段整车企业的平均油耗要求，各大车企迫切需要低成本且易于集成到现有车型的节油新技术方案来达到降油耗的目的，此时48V电源***的出现刚好迎合了这种需求。混合动力汽车的48V电源***相比传统燃油汽车的电源***主要新增了三个核心零部件：IBSG电机（即48V 助力回收电机）、直流变换器DCDC和48V锂电池（BMS，BatteryManagement System），具有启停、制动能量回收、加速助力等功能，将为乘用车节约8%～15%的油耗（在NEDC工况下），同时排放有所降低。
虽然从2016年开始，国内主流汽车厂已上市多款搭载48V***的车型；但由于开发时间短，技术不完全成熟，特别是整个48V零部件之间的匹配，以及48V***与整车之间的匹配还是存在一定的不完善，***功能还未完全开发。目前基于整车架构，各大主机厂大多都是采用了由IBSG电机、直流变换器DCDC和48V锂电池组成的Hybrid-CAN来实现***通信功能，在48V锂电池出现故障的情况下，IBSG电机不能够正常工作发电，车辆在行驶过程中会出现半路趴窝现象，引起客户抱怨。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车自发电跛行***及方法，以在48V锂电池出现故障断开后，使IBSG电机能继续发电，避免出现半路馈电趴窝的情况。
本发明所述的混合动力汽车自发电跛行***，包括IBSG电机、发动机、48V锂电池、发动机控制单元、蓄电池和直流变换器DCDC，发动机控制单元与IBSG电机、发动机、48V锂电池、直流变换器DCDC分别通过信号线连接，48V锂电池与IBSG电机、直流变换器DCDC分别通过电源线连接，蓄电池与发动机控制单元、直流变换器DCDC分别通过电源线连接，IBSG电机与发动机传动连接，且发动机控制单元通过信号线连接整车负载，蓄电池通过电源线连接整车负载。
在48V锂电池出现故障断开后，为了使IBSG电机能继续保持发电功能，不仅对IBSG电机自身有要求，对发动机转速、蓄电池电压、直流变换器DCDC预充电压等外部条件都有需求。48V锂电池因出现故障断开后，当负载端电流波动较大时，如果IBSG电机继续发电，则IBSG电机的输出电压波动会加剧，导致IBSG电机因为欠压或者过压而进入故障状态，如果IBSG电机停止发电，则车辆只能依靠蓄电池的剩余电量继续行驶一小段距离，而后出现半路馈电趴窝的情况。为了能在48V锂电池出现故障断开后，使IBSG电机能继续发电，同时避免IBSG电机因为欠压或者过压而进入故障状态，避免出现半路馈电趴窝的情况，本发明中的发动机控制单元被编程以便执行如下步骤：
第一步、设置整车负载中打开/关闭时的电流波动值大于设定的电流波动阈值的用电器负载为R1、R2、...、Rn，然后执行第二步；
第二步、判断48V锂电池是否出现故障，如果是，则执行第三步，否则继续执行第二步；
第三步、向IBSG电机发出请求IBSG电机进入空转模式命令，然后执行第四步；
第四步、控制直流变换器DCDC进行预充，并调节发动机怠速，然后执行第五步；
第五步、判断是否IBSG电机回路中的电压大于设定的预充目标电压值且IBSG电机的转速在设定的转速范围内，如果是，则执行第六步，否则继续执行第五步；
第六步、向IBSG电机发出请求IBSG电机以设定的电压作为输出电压进行发电的命令，并禁止R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换，然后执行第七步；
第七步、控制直流变换器DCDC将IBSG电机的输出电压变换后给蓄电池充电，然后结束。
同理，本发明也提高一种混合动力汽车自发电跛行方法，该方法包括：
第一步、发动机控制单元设置整车负载中打开/关闭时的电流波动值大于设定的电流波动阈值的用电器负载为R1、R2、...、Rn，然后执行第二步；
第二步、发动机控制单元判断48V锂电池是否出现故障，如果是，则执行第三步，否则继续执行第二步；
第三步、发动机控制单元向IBSG电机发出请求IBSG电机进入空转模式命令，然后执行第四步；
第四步、发动机控制单元控制直流变换器DCDC进行预充，并调节发动机怠速，然后执行第五步；
第五步、发动机控制单元判断是否IBSG电机回路中的电压大于设定的预充目标电压值且IBSG电机的转速在设定的转速范围内，如果是，则执行第六步，否则继续执行第五步；
第六步、发动机控制单元向IBSG电机发出请求IBSG电机以设定的电压作为输出电压进行发电的命令，并禁止R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换，然后执行第七步；
第七步、发动机控制单元控制直流变换器DCDC将IBSG电机的输出电压变换后给蓄电池充电，然后结束。
优选的，所述设定的电流波动阈值为通过台架试验仿真得出的导致IBSG电机退出发电模式时的电流波动值A。
优选的，通过整车负载功率验证试验，得到整车负载中各个用电器负载在打开/关闭时的电流波动值。
优选的，所述设定的预充目标电压值为45V，所述设定的转速范围为2500～18000rpm，所述设定的电压的取值范围为38～42V（即设定的电压为38V与42V之间的某个电压值，包括38V、42V）。
采用本发明所述的***和方法，在48V锂电池出现故障断开后，能使IBSG电机按照设定逻辑运行，并继续保持发电功能，在发电过程中通过禁止用电器负载R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换（即通过限制负载端电流波动的方式），保证了IBSG电机的稳定输出，有效的避免了IBSG电机进入过压或负载突降故障状态，IBSG电机的输出电压经直流变换器DCDC变换后给蓄电池充电，蓄电池为整车负载（即整车用电器）供电，保证车辆可以行使更远，不会出现半路馈电趴窝的情况，提高了用户体验感及车辆品质。
附图说明
图1为本发明中的混合动力汽车自发电跛行***与整车负载的连接框图。
图2为本发明中的混合动力汽车自发电跛行方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示的混合动力汽车自发电跛行***，包括IBSG电机1、发动机2、48V锂电池3、发动机控制单元4、直流变换器DCDC5和蓄电池7（采用12V蓄电池），发动机控制单元4与IBSG电机1、发动机2、48V锂电池3、直流变换器DCDC5分别通过信号线连接，蓄电池7通过电源线与发动机控制单元4连接，蓄电池7给发动机控制单元4供电，蓄电池7通过电源线与直流变换器DCDC5连接，直流变换器DCDC5通过电源线与48V锂电池3连接，IBSG电机1与发动机2传动连接，IBSG电机1能在发动机2的带动下转动，IBSG电机1也能驱动发动机2的飞轮旋转从而起动发动机2；同时蓄电池7也通过电源线连接整车负载6，为整车负载6供电，发动机控制单元4也通过信号线连接整车负载6，以实现对整车负载6中各个用电器负载的控制。混合动力汽车自发电跛行***的硬件结构为现有技术。
在设计混合动力汽车自发电跛行方法前，先通过台架试验仿真（该仿真方法为现有技术），得出导致IBSG电机退出发电模式时的电流波动值A；然后通过整车负载功率验证试验（该验证试验方法也为现有技术），得到整车负载6中各个用电器负载在打开/关闭时的电流波动值。
如图2所示的混合动力汽车自发电跛行方法，其采用上述***，该自发电跛行方法具体包括：
第一步、发动机控制单元4设置整车负载6中打开/关闭时的电流波动值大于前述电流波动值A的用电器负载为R1、R2、...、Rn，然后执行第二步；
第二步、发动机控制单元4判断48V锂电池是否出现故障，如果是，则执行第三步，否则继续执行第二步；
第三步、发动机控制单元4向IBSG电机1发出请求IBSG电机1进入空转模式命令，IBSG电机1接收到该命令后进入空转模式，然后执行第四步；
第四步、发动机控制单元4控制直流变换器DCDC5进行预充，发动机控制单元4调节发动机怠速（通过调节发动机怠速的方式来实现IBSG电机的转速调节），然后执行第五步；
第五步、发动机控制单元4判断是否IBSG电机回路中的电压大于45V且IBSG电机的转速在2500～18000rpm之间，如果是，则执行第六步，否则继续执行第五步；
第六步、发动机控制单元4向IBSG电机1发出请求IBSG电机1以42V作为输出电压进行发电的命令，IBSG电机1接收到该命令后按照42V的目标输出电压发电（发电的过程就是将发动机传输的动能转换为电能的过程），发动机控制单元4禁止R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换，然后执行第七步；
第七步、发动机控制单元4控制直流变换器DCDC5将IBSG电机1的输出电压变换后给蓄电池7充电，以使蓄电池7给整车负载6供电，然后结束。

Claims (8)

1.一种混合动力汽车自发电跛行***，包括IBSG电机（1）、发动机（2）、48V锂电池（3）、发动机控制单元（4）、蓄电池（7）和直流变换器DCDC（5），发动机控制单元（4）与IBSG电机（1）、发动机（2）、48V锂电池（3）、直流变换器DCDC（5）分别通过信号线连接，48V锂电池（3）与IBSG电机（1）、直流变换器DCDC（5）分别通过电源线连接，蓄电池（7）与发动机控制单元（4）、直流变换器DCDC（5）分别通过电源线连接，IBSG电机（1）与发动机（2）传动连接，且发动机控制单元（4）通过信号线连接整车负载（6），蓄电池（7）通过电源线连接整车负载（6）；其特征在于，所述发动机控制单元（4）被编程以便执行如下步骤：
第一步、设置整车负载（6）中打开/关闭时的电流波动值大于设定的电流波动阈值的用电器负载为R1、R2、...、Rn，然后执行第二步；
第二步、判断48V锂电池是否出现故障，如果是，则执行第三步，否则继续执行第二步；
第三步、向IBSG电机（1）发出请求IBSG电机（1）进入空转模式命令，然后执行第四步；
第四步、控制直流变换器DCDC（5）进行预充，并调节发动机怠速，然后执行第五步；
第五步、判断是否IBSG电机回路中的电压大于设定的预充目标电压值且IBSG电机的转速在设定的转速范围内，如果是，则执行第六步，否则继续执行第五步；
第六步、向IBSG电机（1）发出请求IBSG电机（1）以设定的电压作为输出电压进行发电的命令，并禁止R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换，然后执行第七步；
第七步、控制直流变换器DCDC（5）将IBSG电机（1）的输出电压变换后给蓄电池（7）充电，然后结束。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车自发电跛行***，其特征在于：所述设定的电流波动阈值为通过台架试验仿真得出的导致IBSG电机（1）退出发电模式时的电流波动值A。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车自发电跛行***，其特征在于：通过整车负载功率验证试验，得到整车负载（6）中各个用电器负载在打开/关闭时的电流波动值。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车自发电跛行***，其特征在于：所述设定的预充目标电压值为45V，所述设定的转速范围为2500～18000 rpm，所述设定的电压的取值范围为38～42V。
5.一种混合动力汽车自发电跛行方法，其特征在于，包括：
第一步、发动机控制单元（4）设置整车负载（6）中打开/关闭时的电流波动值大于设定的电流波动阈值的用电器负载为R1、R2、...、Rn，然后执行第二步；
第二步、发动机控制单元（4）判断48V锂电池是否出现故障，如果是，则执行第三步，否则继续执行第二步；
第三步、发动机控制单元（4）向IBSG电机（1）发出请求IBSG电机（1）进入空转模式命令，然后执行第四步；
第四步、发动机控制单元（4）控制直流变换器DCDC（5）进行预充，并调节发动机怠速，然后执行第五步；
第五步、发动机控制单元（4）判断是否IBSG电机回路中的电压大于设定的预充目标电压值且IBSG电机的转速在设定的转速范围内，如果是，则执行第六步，否则继续执行第五步；
第六步、发动机控制单元（4）向IBSG电机（1）发出请求IBSG电机（1）以设定的电压作为输出电压进行发电的命令，并禁止R1、R2、...、Rn进行打开/关闭切换，然后执行第七步；
第七步、发动机控制单元（4）控制直流变换器DCDC（5）将IBSG电机（1）的输出电压变换后给蓄电池（7）充电，然后结束。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车自发电跛行方法，其特征在于：所述设定的电流波动阈值为通过台架试验仿真得出的导致IBSG电机（1）退出发电模式时的电流波动值A。
7.根据权利要求5或6所述的混合动力汽车自发电跛行方法，其特征在于：通过整车负载功率验证试验，得到整车负载（6）中各个用电器负载在打开/关闭时的电流波动值。
8.根据权利要求7所述的混合动力汽车自发电跛行方法，其特征在于：所述设定的预充目标电压值为45V，所述设定的转速范围为2500～18000 rpm，所述设定的电压的取值范围为38～42V。
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