專利名稱：一種可外接充電式混合動力汽車發(fā)電機組的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動力汽車控制領(lǐng)域，尤其是可外接充電式混合動 力汽車，實現(xiàn)了對其發(fā)電機組的控制。
背景技術(shù)：
能源和環(huán)境是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要條件，減少和消除對石油的 依賴是一項有關(guān)全球經(jīng)濟安全和能源安全的緊迫任務(wù)，而研究節(jié)能、 環(huán)保的汽車是緩解能源壓力、降低環(huán)境污染的有效手段之一?？赏饨?br> 充電式混合動力汽車PHEV (Plug-inHybridElectric Vehicle, PHEV) 是指可以使用電力網(wǎng)(包括家用電源插座，例如220V電源)對動力電 池進行充電的混合動力汽車。PHEV具有純電動行駛較長距離的功能， 但需要時仍然可以以全混合模式工作，其最大的特點是將混合動力驅(qū) 動系統(tǒng)和純電動驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，可以大大改善PHEV的有害氣體、溫 室氣體排放和燃油經(jīng)濟性，提高純電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程。 因此PHEV是一種最有發(fā)展前景的混合動力汽車驅(qū)動模式，也是向最終 的清潔能源汽車過渡的最佳方案之一 。
根據(jù)車上電池荷電狀態(tài)的變化特點，可以將PHEV整車的工作模式 分為電量消耗、電量保持和常規(guī)充電模式，其中電量消耗又分為純電動 和混合動力兩種子模式。
"電量消耗-純電動"(all-electric mode)子模式中，發(fā)動機是關(guān) 閉的，電池是唯一的能量源，電池的荷電狀態(tài)降低；"電量消耗-混合動 力"(Blended mode)子模式中，發(fā)動機和電機同時工作，電池提供整車 功率需求的主要部分，電池的荷電狀態(tài)也在降^f氐，發(fā)動4幾用來補充電池輸出功率不足的部分，直至電池的荷電狀態(tài)達到最小允許值；"電量保
持"模式下，整車功率受到限制，電機為整車提供的功率全部來自于發(fā) 電機組，發(fā)電機組發(fā)的電除了滿足電機工作需求外，還將多余的電量 提供給高壓電池；"常規(guī)充電，，模式就是用電網(wǎng)給PHEV的高壓電池充電。
基于以上PHEV混合動力汽車整車的工作模式，需要對發(fā)電機組進 行控制，傳統(tǒng)的發(fā)電機組的控制方法多為控制發(fā)電機組的起停功能， 而對于發(fā)電機組工作的平穩(wěn)性與燃油的經(jīng)濟性難以保證，同時缺乏對 發(fā)電機組運行過程中故障的監(jiān)測；本發(fā)明提出的一種發(fā)電機組的控制 方法，用來實現(xiàn)各種模式的平穩(wěn)切換、實現(xiàn)對全局燃料經(jīng)濟性的最優(yōu) 化以及保證發(fā)電機組的安全性，可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種對可外接充電式混合動力車發(fā)電機組的控制方
法，以滿足各種整車工作模式下的車輛工作的需求，實現(xiàn)低soc(電池 荷電狀態(tài))下大的功率輸出，同時對電池起到有效的保護。
本發(fā)明公開了 一種可外接充電式混合動力汽車發(fā)電機組控制方
法，其特征在于整車控制器接收整車CAN消息，判斷整車狀態(tài)，當 發(fā)動機處于停止模式時，判斷高壓電池荷電狀態(tài)是否低于30%,若低于 30%則發(fā)出起動請求信號，起動發(fā)電機組發(fā)電；當發(fā)動機處于運轉(zhuǎn)模式 時，判斷高壓電池荷電狀態(tài)是否高于55%，若高于55%則發(fā)出停止請求 信號，停止發(fā)電機組工作。
通過發(fā)動機的轉(zhuǎn)速判斷其工作狀態(tài)，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于600rpm時， 判定發(fā)動機處于運轉(zhuǎn)模式；當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于250rpm時，判定發(fā)動機 處于靜止模式；發(fā)動機轉(zhuǎn)速在250 - 600rmp之間時，則判定發(fā)動機上 一周期的工作模式為當前的工作模式。
當發(fā)動機控制器接收到起動請求后，發(fā)動機工作模式由停止模式 轉(zhuǎn)化為發(fā)動機起動中模式，在起動中模式中，判斷發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是否大于600rpm,當轉(zhuǎn)速大于或等于600rpm時，判定起動成功，轉(zhuǎn)化為發(fā) 動機運轉(zhuǎn)模式；當在發(fā)動機起動中模式中超過1500ms時，認為發(fā)動機 起動失敗，進入錯誤模式。
當發(fā)動機處于起動中模式，且發(fā)動機正常運行超過200ms后，發(fā) 電機組自動進入發(fā)電模式中，在發(fā)電模式中，發(fā)動機具有恒定的發(fā)電 扭矩，起動/發(fā)電機具有恒定的轉(zhuǎn)速。
在發(fā)動機運轉(zhuǎn)模式及發(fā)電模式中，當整車控制器監(jiān)測到影響發(fā)電 機組發(fā)電的系統(tǒng)故障時，自動轉(zhuǎn)化為故障模式。
在發(fā)動機運轉(zhuǎn)模式和發(fā)電模式中，當整車控制器沒有監(jiān)測到影響 發(fā)電機組發(fā)電的系統(tǒng)故障時，監(jiān)測是否有停機請求，如果有停機請求， 將轉(zhuǎn)化為停機中模式，在停機中模式中，發(fā)電機組的扭矩和速度都為0。
在停機中模式中，當發(fā)動機在1500ms內(nèi)沒有停機成功時，進入錯
誤模式。
采用本發(fā)明的控制方法，能夠保證低SOC下的大功率輸出和對高 壓電池的保護作用，同時控制發(fā)動機工作在最佳工作區(qū)間，從而實現(xiàn) 發(fā)電機組效率最大化。


圖1為混合動力汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為發(fā)動機狀態(tài)判斷流程圖； 圖3為發(fā)電機組起動請求判斷流程圖； 圖4為發(fā)電機組停止請求判斷流程圖； 圖5為發(fā)電機組控制流程圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明混合動力汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該混合動力汽車為可外 接充電式混合動力汽車，發(fā)動機1與起動/發(fā)電機2串連連接，組成發(fā)電機組，采用一體化設(shè)計，起動/發(fā)電機2將起動和發(fā)電功能集成于一 體，通過電機控制器MCU1進行控制。發(fā)電機組將發(fā)的交流電通過第一 逆變器3轉(zhuǎn)化成直流電儲存在高壓電池4中，也可以通過第二逆變器 6直接驅(qū)動電動才幾7，還可以與高壓電池共同以混合才莫式驅(qū)動電動才幾7， 電動機7的驅(qū)動力通過變速箱8傳遞給驅(qū)動輪9。同時，高壓電池4可 以通過外接電源來充電，也可以通過發(fā)電機組進行充電，電池控制系 統(tǒng)(BMS)對高壓電池狀態(tài)進行監(jiān)控和控制，并將監(jiān)控信息發(fā)到CAN網(wǎng) 絡(luò)中，高壓電池4中的電量通過第二逆變器6用于電動機7的驅(qū)動或 者通過DC-DC5，用于給小電池充電和滿足低壓負載需求。
混合動力整車控制器(VMS )、發(fā)動機控制器(EMS)、電機控制器(MCU1、 MCU2)共同參與發(fā)電機組的控制，以實現(xiàn)PHEV發(fā)電機組發(fā)電性能的最 優(yōu)化。
圖2、 3、 4示出了發(fā)動機的狀態(tài)判斷和發(fā)電機組起動停止請求判斷 流程。
整車控制器(VMS )接收到整車CAN消息，然后判斷整車狀態(tài)。 首先判斷發(fā)動機1的工作狀態(tài)，當發(fā)動機1轉(zhuǎn)速大于600rpm時，可 以判定發(fā)動機1處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)；若發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于250rpm,可以判定 發(fā)動機l處于靜止狀態(tài)；若發(fā)動機轉(zhuǎn)速在這兩個速度之間，則判定發(fā) 動機上一周期的工作狀態(tài)為當前的工作狀態(tài)。
當發(fā)動機l處于停止狀態(tài)時，判斷高壓電池SOC (荷電狀態(tài))是否 低于30%,若低于30%則需要起動發(fā)電機組發(fā)電，此時將發(fā)出起動請求 信號。VMS向發(fā)動機控制器EMS和起動/發(fā)電機控制器MCU1發(fā)出起動發(fā) 動機的請求，起動機將發(fā)動機拖動至300轉(zhuǎn)左右后，發(fā)動機開始噴油 點火，運行在怠速狀態(tài)，然后將發(fā)動機轉(zhuǎn)速、扭矩升高，使其在最佳 工作區(qū)域開始發(fā)電。
當發(fā)動機l處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，判斷高壓電池SOC是否高于55%,若 高于55%則需要停止發(fā)電機組工作，此時將發(fā)出停止請求信號，VMS向 EMS發(fā)出停止發(fā)動機工作的請求，發(fā)電才幾組停止工作。這樣可以使高壓電池S0C維持在一定范圍內(nèi)，避免S0C過充或過;^文帶來的對高壓電池 的損害，起到保護高壓電池的作用，同時保證低SOC下的大功率輸出。 圖5示出了發(fā)電機組的控制過程。
整車控制器(VMS)根據(jù)整車狀況，當SOC低于閥值時，發(fā)出起動請 求給發(fā)動機控制器(EMS)和電機控制器(MCUl) , MCU1接到請求指令 后，開始拖動發(fā)動機l, EMS接到起動請求指令后監(jiān)控發(fā)動機1轉(zhuǎn)速， 當發(fā)動機1運轉(zhuǎn)在怠速狀態(tài)并正常工作200ms后，發(fā)電機組進入發(fā)電 狀態(tài)，并進行扭矩和轉(zhuǎn)速控制，將發(fā)動機1控制在最佳經(jīng)濟區(qū)域輸出 功率發(fā)電。
在這個過程中，發(fā)電機組設(shè)定了 6種工作模式，分別是
1. 停止模式M1;
2. 起動中模式M2;
3. 運轉(zhuǎn)模式M3;
4. 發(fā)電模式M4;
5. 停止中才莫式M5;和
6. 錯誤模式M6。
在初始化以后，首先判斷發(fā)動機1的運行狀態(tài)，若發(fā)動機1運轉(zhuǎn) 中，則當前工作模式為運轉(zhuǎn)模式M3，否則判斷當前工作模式為停止模 式M1。在停止模式M1中，當EMS接受到起動請求后，當前工作模式將 由靜止模式M1轉(zhuǎn)化為起動中模式M2，在起動中模式M2中，將對起動/ 發(fā)電機2有起動請求以起動發(fā)動機；當接到起動請求的300ms內(nèi)，檢 測到發(fā)動才凡在運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，可以判定發(fā)動4幾起動成功，發(fā)電才幾組當前 工作模式轉(zhuǎn)化為運轉(zhuǎn)模式M3，當在起動中模式M2中超過1500ms時， 認為發(fā)動機起動失敗，當前工作模式進入錯誤模式M6;在運轉(zhuǎn)模式M3 中，對發(fā)動機沒有扭矩請求。在運轉(zhuǎn)模式M3中，發(fā)動機正常運行超過 200ms后，發(fā)電機組當前工作模式自動進入發(fā)電模式M4中，在發(fā)電模 式M4中，將控制發(fā)動機1有恒定的發(fā)電扭矩請求，對起動/發(fā)電機2 有恒定的轉(zhuǎn)速請求，此時，發(fā)電機組以最佳工作效率區(qū)域發(fā)電。在運轉(zhuǎn)模式M3和發(fā)電模式M4中，如果VMS監(jiān)測到影響發(fā)電機組 發(fā)電的系統(tǒng)故障，都會自動轉(zhuǎn)化為故障模式M6,若沒有故障，將監(jiān)測 是否有停機請求，如果有停機請求，將轉(zhuǎn)化為停機中模式M5,在停機 中模式M5中，對發(fā)電機組的扭矩和速度請求都為0。在停機中模式M5 中，要求發(fā)動機在1500ms內(nèi)停機成功，成功則當前工作模式進入停止 模式M1，否則進入錯誤模式M6。
VMS將把各種模式下的扭矩請求發(fā)送給EMS,速度請求和工作模式發(fā) 送給電機控制器MCU1,從而實現(xiàn)對發(fā)電機組發(fā)電的控制。
權(quán)利要求
1、一種可外接充電式混合動力汽車發(fā)電機組控制方法，其特征在于整車控制器接收整車CAN消息，判斷整車狀態(tài)，當發(fā)動機(1)處于停止模式(M1)時，判斷高壓電池荷電狀態(tài)是否低于30％，若低于30％則發(fā)出起動請求信號，起動發(fā)電機組發(fā)電；當發(fā)動機(1)處于運轉(zhuǎn)模式(M2)時，判斷高壓電池荷電狀態(tài)是否高于55％，若高于55％則發(fā)出停止請求信號，停止發(fā)電機組工作。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于通過發(fā)動機(l) 的轉(zhuǎn)速判斷其工作狀態(tài)，當發(fā)動機(1)轉(zhuǎn)速大于600rpm時，判定發(fā) 動機(1)處于運轉(zhuǎn)模式(M2);當發(fā)動機(1)轉(zhuǎn)速低于250rpm時， 判定發(fā)動機(1)處于靜止模式(Ml);發(fā)動機(l)轉(zhuǎn)速在250 - 600nnp 之間時，則判定發(fā)動機上一周期的工作模式為當前的工作模式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于當發(fā)動機控制 器接收到起動請求后，發(fā)動機工作模式由停止模式(Ml)轉(zhuǎn)化為發(fā)動 機起動中模式(M2)，在起動中模式(M2)中，判斷發(fā)動機(1)的轉(zhuǎn) 速是否大于600rpm,當轉(zhuǎn)速大于或等于600rpm時，判定起動成功，轉(zhuǎn) 化為發(fā)動機運轉(zhuǎn)模式(M3);當在發(fā)動機起動中模式(M2)中超過1500ms 時，認為發(fā)動機起動失敗，進入錯誤模式(M6)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于當發(fā)動機處于 起動中模式(M2),且發(fā)動機正常運行超過200ms后，發(fā)電機組自動 進入發(fā)電模式(M4)中，在發(fā)電模式(M4)中，發(fā)動機(1)具有恒定 的發(fā)電扭矩，起動/發(fā)電機(2)具有恒定的轉(zhuǎn)速。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于在發(fā)動機運轉(zhuǎn) 模式(M3)及發(fā)電模式(M4)中，當整車控制器監(jiān)測到影響發(fā)電機組 發(fā)電的系統(tǒng)故障時，自動轉(zhuǎn)化為故障模式(M6)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的控制方法，其特征在于在發(fā)動機 運轉(zhuǎn)模式(M3)和發(fā)電模式(M4)中，當整車控制器沒有監(jiān)測到影響 發(fā)電機組發(fā)電的系統(tǒng)故障時，監(jiān)測是否有停機請求，如果有停機請求， 將轉(zhuǎn)化為停機中模式(M5)，在停機中模式(M5)中，發(fā)電機組的扭 矩和速度都為0。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項所述的控制方法，其特征在于在 停機中模式(M5)中，當發(fā)動機在1500ms內(nèi)沒有停機成功時，進入錯 誤模式(附)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可外接充電式混合動力汽車發(fā)電機組控制方法，其特征在于整車控制器接收整車CAN消息，判斷整車狀態(tài)，當發(fā)動機(1)處于停止模式(M1)時，判斷高壓電池荷電狀態(tài)是否低于30％，若低于30％則發(fā)出起動請求信號，起動發(fā)電機組發(fā)電；當發(fā)動機(1)處于運轉(zhuǎn)模式(M2)時，判斷高壓電池荷電狀態(tài)是否高于55％，若高于55％則發(fā)出停止請求信號，停止發(fā)電機組工作。本發(fā)明還公開了發(fā)電機組在多種工作模式下的控制方法。采用本發(fā)明的控制方法，能夠保證低SOC下的大功率輸出和對高壓電池的保護作用，同時控制發(fā)動機工作在最佳工作區(qū)間，從而實現(xiàn)發(fā)電機組效率最大化。
文檔編號B60W10/06GK101519074SQ200910132389
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者超 馮 申請人:奇瑞汽車股份有限公司