混合動力功率流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是車輛混合動力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合動力功率流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能、環(huán)保與安全是當(dāng)今汽車發(fā)展的三大主題。近十多年來，人們在積極探索新型節(jié)能環(huán)保汽車的研宄與開發(fā)，純電動汽車(EV)、混合動力汽車(HEV)和燃料電池汽車(FCEV)成為研宄的熱點。由于電池技術(shù)的限制，純電動汽車?yán)m(xù)駛里程短，在價格和使用性能方面短時間內(nèi)都難滿足人們的要求；燃料電池電動汽車前景雖好，但還存在技術(shù)和成本問題。因此需要一種行之有效的功率流控制方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種混合動力功率流控制方法，能夠有效調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)工作狀態(tài)，在保證驅(qū)動功率滿足駕駛需求的情況下提高發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):混合動力功率流控制方法，其步驟為:1、確定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的控制模式。2、確定功率部件的功率分配和工作狀態(tài)點。具體步驟說明如下:
[0005]第一步:功率流控制方法首先根據(jù)駕駛員油門踏板完成車輛驅(qū)動需求功率和轉(zhuǎn)矩計算，根據(jù)電池組狀態(tài)和驅(qū)動需求功率確定電池組目標(biāo)功率，根據(jù)驅(qū)動需求功率、電池目標(biāo)功率和輔助系統(tǒng)功率等確定發(fā)動機(jī)目標(biāo)功率；
[0006]第二步:從發(fā)動機(jī)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性需求出發(fā)，根據(jù)發(fā)動機(jī)最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性工作曲線確定發(fā)動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；
[0007]第三步:基于行星機(jī)構(gòu)決定的轉(zhuǎn)矩比例關(guān)系，根據(jù)發(fā)動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩確定發(fā)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，還可計算出發(fā)動機(jī)功率分流后傳遞到齒圈的轉(zhuǎn)矩；
[0008]第四步:根據(jù)驅(qū)動需求轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)分流到齒圈轉(zhuǎn)矩的差值確定電動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。根據(jù)功率平衡方程，由此確定的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)功率的差值必然等于電池組目標(biāo)功率。
[0009]所述的第一步中，駕駛員油門踏板位置和車速信號由傳感器采集得到，根據(jù)一定的駕駛意圖模型，將油門踏板位置轉(zhuǎn)換為需求功率信號；需求轉(zhuǎn)矩由需求功率和車速對應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)速相除得到。
[0010]所述的第一步中，電池組電壓、溫度和荷電狀態(tài)(SOC)由傳感器或相應(yīng)算法模型提供，根據(jù)這些電池狀態(tài)值并參考整車驅(qū)動需求，確定電池組目標(biāo)功率，電池組可能充電、可能放電。
[0011]所述的第二步中，發(fā)動機(jī)最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性曲線根據(jù)發(fā)動機(jī)萬有特性測試數(shù)據(jù)得到。
[0012]所述的第三步和第四步的計算中，相關(guān)轉(zhuǎn)矩計算必須考慮各功率傳遞部件的精確效率模型進(jìn)行計算，不然功率流控制結(jié)果將和預(yù)期值有較大的偏差。
[0013]本發(fā)明的有益效果:在分速匯矩式混合動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩多重耦合的情況下，利用系統(tǒng)的耦合關(guān)系在控制層面上對控制方法進(jìn)行解耦，通過設(shè)定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)不同的控制模式(指轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩控制)避免了控制干涉；同時，該控制方法使各功率部件工作點處于靈活可調(diào)的狀態(tài)，從而可以從發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性出發(fā)進(jìn)行功率流控制，保證車輛的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；進(jìn)行功率流控制時兼顧了電池電量穩(wěn)定要求，從電池目標(biāo)功率出發(fā)確定發(fā)動機(jī)功率和功率分配，保證電力功率平衡，防止電池過充或過放，提高系統(tǒng)性能和電池壽命。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
[0015]圖1為本發(fā)明的分速匯矩式混合動力功率流示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0018]參照圖1-2，本【具體實施方式】采用以下技術(shù)方案:混合動力功率流控制方法，其步驟為:1、確定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的控制模式。針對分速匯矩式的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩耦合關(guān)系，發(fā)動機(jī)采用轉(zhuǎn)速控制模式，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)采用轉(zhuǎn)矩控制模式。分速匯矩式混合動力系統(tǒng)輸出軸通過后面的變速器和后傳動裝置和車輪相連，所以輸出軸轉(zhuǎn)速和車速有固定的比例關(guān)系，即圖1所示的行星機(jī)構(gòu)齒圈轉(zhuǎn)速可以確定。在發(fā)動機(jī)調(diào)速控制的模式下，發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也都是確定的，并可通過調(diào)整發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)采用轉(zhuǎn)矩控制模式時，根據(jù)行星機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩比例關(guān)系，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和齒圈轉(zhuǎn)矩即可確定。電動機(jī)和輸出軸進(jìn)行轉(zhuǎn)矩疊加進(jìn)行助力。在這樣的控制架構(gòu)下，發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的工作狀態(tài)都是確定的，且可以進(jìn)行自如的調(diào)節(jié)，以滿足車輛動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性等多方面的要求。
[0019]2、確定功率部件的功率分配和工作狀態(tài)點(轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩)。功率分配和工作點確定流程如圖2所示，具體步驟說明如下:
[0020]第一步:功率流控制方法首先根據(jù)駕駛員油門踏板完成車輛驅(qū)動需求功率和轉(zhuǎn)矩計算，根據(jù)電池組狀態(tài)和驅(qū)動需求功率確定電池組目標(biāo)功率，根據(jù)驅(qū)動需求功率、電池目標(biāo)功率和輔助系統(tǒng)功率等確定發(fā)動機(jī)目標(biāo)功率；
[0021]第二步:從發(fā)動機(jī)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性需求出發(fā)，根據(jù)發(fā)動機(jī)最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性工作曲線確定發(fā)動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；
[0022]第三步:基于行星機(jī)構(gòu)決定的轉(zhuǎn)矩比例關(guān)系，根據(jù)發(fā)動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩確定發(fā)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，還可計算出發(fā)動機(jī)功率分流后傳遞到齒圈的轉(zhuǎn)矩；
[0023]第四步:根據(jù)驅(qū)動需求轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)分流到齒圈轉(zhuǎn)矩的差值確定電動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。根據(jù)功率平衡方程，由此確定的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)功率的差值必然等于電池組目標(biāo)功率。
[0024]所述的第一步中，駕駛員油門踏板位置和車速信號由傳感器采集得到，根據(jù)一定的駕駛意圖模型，將油門踏板位置轉(zhuǎn)換為需求功率信號；需求轉(zhuǎn)矩由需求功率和車速對應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)速相除得到。
[0025]所述的第一步中，電池組電壓、溫度和荷電狀態(tài)(SOC)由傳感器或相應(yīng)算法模型提供，根據(jù)這些電池狀態(tài)值并參考整車驅(qū)動需求，確定電池組目標(biāo)功率，電池組可能充電、可能放電。
[0026]所述的第二步中，發(fā)動機(jī)最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性曲線根據(jù)發(fā)動機(jī)萬有特性測試數(shù)據(jù)得到。
[0027]所述的第三步和第四步的計算中，相關(guān)轉(zhuǎn)矩計算必須考慮各功率傳遞部件的精確效率模型進(jìn)行計算，不然功率流控制結(jié)果將和預(yù)期值有較大的偏差。
[0028]本【具體實施方式】在分速匯矩式混合動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩多重耦合的情況下，利用系統(tǒng)的耦合關(guān)系在控制層面上對控制方法進(jìn)行解耦，通過設(shè)定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)不同的控制模式(指轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩控制)避免了控制干涉；同時，該控制方法使各功率部件工作點處于靈活可調(diào)的狀態(tài)，從而可以從發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性出發(fā)進(jìn)行功率流控制，保證車輛的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；進(jìn)行功率流控制時兼顧了電池電量穩(wěn)定要求，從電池目標(biāo)功率出發(fā)確定發(fā)動機(jī)功率和功率分配，保證電力功率平衡，防止電池過充或過放，提高系統(tǒng)性能和電池壽命。
[0029]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.混合動力功率流控制方法，其特征在于，其方法步驟為:(I)、確定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的控制模式；2、確定功率部件的功率分配和工作狀態(tài)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力功率流控制方法，其特征在于，所述的步驟(2)的具體步驟說明如下: 第一步:功率流控制方法首先根據(jù)駕駛員油門踏板完成車輛驅(qū)動需求功率和轉(zhuǎn)矩計算，根據(jù)電池組狀態(tài)和驅(qū)動需求功率確定電池組目標(biāo)功率，根據(jù)驅(qū)動需求功率、電池目標(biāo)功率和輔助系統(tǒng)功率等確定發(fā)動機(jī)目標(biāo)功率； 第二步:從發(fā)動機(jī)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性需求出發(fā)，根據(jù)發(fā)動機(jī)最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性工作曲線確定發(fā)動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩； 第三步:基于行星機(jī)構(gòu)決定的轉(zhuǎn)矩比例關(guān)系，根據(jù)發(fā)動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩確定發(fā)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，還可計算出發(fā)動機(jī)功率分流后傳遞到齒圈的轉(zhuǎn)矩； 第四步:根據(jù)驅(qū)動需求轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)分流到齒圈轉(zhuǎn)矩的差值確定電動機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；根據(jù)功率平衡方程，由此確定的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)功率的差值必然等于電池組目標(biāo)功率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合動力功率流控制方法，它涉及車輛混合動力技術(shù)領(lǐng)域。其方法步驟為：(1)、確定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的控制模式；2、確定功率部件的功率分配和工作狀態(tài)點。本發(fā)明在分速匯矩式混合動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩多重耦合的情況下，利用系統(tǒng)的耦合關(guān)系在控制層面上對控制方法進(jìn)行解耦，通過設(shè)定發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)不同的控制模式避免了控制干涉；同時，該控制方法使各功率部件工作點處于靈活可調(diào)的狀態(tài)，保證車輛的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；進(jìn)行功率流控制時兼顧了電池電量穩(wěn)定要求，從電池目標(biāo)功率出發(fā)確定發(fā)動機(jī)功率和功率分配，保證電力功率平衡，防止電池過充或過放，提高系統(tǒng)性能和電池壽命。
【IPC分類】B60W40-00, B60W20-00
【公開號】CN104590268
【申請?zhí)枴緾N201410808911
【發(fā)明人】勵春亞
【申請人】勵春亞
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月14日