一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，屬于新能源汽車【技術(shù)領(lǐng)域】。該車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)車輛工作在純電動，發(fā)動機單獨驅(qū)動，發(fā)動機、電機同時驅(qū)動三種狀態(tài)，并且確保發(fā)動機工作在經(jīng)濟工作區(qū)間，保證蓄電池的荷電狀態(tài)正常，同時實現(xiàn)能量回收并增強整車動力性，該方案可靠性高，可以明顯改善車輛燃油經(jīng)濟性以及整車動力性能。
【專利說明】一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，屬于新能源汽車【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場已經(jīng)投產(chǎn)的混合動力汽車多采用發(fā)動機與電機兩套動力源，往往發(fā)動機功率較大，電機采用功率較小的小型電機，現(xiàn)有的主流混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法往往在車輛運行過程中，電機只起動力輔助的作用，并且在適當(dāng)?shù)臅r候(往往只在制動工況下)進行能量回收，回收的能量十分有限，對于發(fā)動機，其作為主動力源在大部分時間內(nèi)都處在工作狀態(tài)，在不同的工況下，其工作效率呈現(xiàn)明顯的差異，在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩要求較低或者很高時，發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性均不理想，只有在特定的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性才比較理想，因此，現(xiàn)有的混合動力汽車整車燃油經(jīng)濟性和動力性仍有進一步提升的空間。如果能夠設(shè)計一種新的車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，使其較現(xiàn)有的混合動力汽車具有更好的燃油經(jīng)濟性和整車動力性，將對混合動力汽車的推廣應(yīng)用以及節(jié)能減排具有十分重要的意義。
[0003]因此，本發(fā)明引入啟動發(fā)電一體機作為能量轉(zhuǎn)換裝置，蓄電池作為能量儲存裝置，增設(shè)整車控制器作為控制單元，同時確定發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間，發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間主要依據(jù)發(fā)動機燃油經(jīng)濟特性圖，根據(jù)發(fā)動機在轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速過高或過低時燃油經(jīng)濟性均不理想的特點，分別給定發(fā)動機經(jīng)濟工作的最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，并且以最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速之間的區(qū)間作為發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間。整車控制器依據(jù)發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間控制整車可在純電動、發(fā)動機單獨驅(qū)動、發(fā)動機和電機共同驅(qū)動三種狀態(tài)下運行。整個運行過程中確保發(fā)動機工作在經(jīng)濟工作區(qū)間，同時兼顧蓄電池荷電狀態(tài)，將發(fā)動機工作時的多余功率通過啟動發(fā)電一體機進行回收儲存到蓄電池中，達到能量回收的目的。目前，現(xiàn)有的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法主要以車速為目標(biāo)來控制整車的工作狀態(tài)，尚未重點考慮發(fā)動機的經(jīng)濟性，同時能量回收只在制動時進行，尚未有其他的能量回收路徑，因此該車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法將對混合動力汽車的研究和設(shè)計提供參考，對新能源汽車的發(fā)展具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:設(shè)計一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，明顯提高整車燃油經(jīng)濟性和動力性，同時能夠進行能量回收。[0005]本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:加裝整車控制器作為控制單元執(zhí)行本混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，引入啟動發(fā)電一體機作為能量轉(zhuǎn)換裝置，同時啟動發(fā)電一體機與發(fā)動機的飛輪通過皮帶相連，啟動發(fā)電一體機所產(chǎn)生的電能能夠儲存到蓄電池中供給電機使用，確定發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間，發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間主要依據(jù)發(fā)動機燃油經(jīng)濟特性圖，以最佳燃油經(jīng)濟性為目標(biāo)，分別給定發(fā)動機經(jīng)濟工作的最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，并且認(rèn)為發(fā)動機工作在最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速之間是為發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間。整車控制器嚴(yán)格地根據(jù)發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間和當(dāng)前車輛的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速需求來合理分配發(fā)動機和電機的工作狀態(tài)，整車控制器能夠確保在滿足整車動力性的前提下，發(fā)動機工作在經(jīng)濟工作區(qū)間。因此，當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求低于最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速時，電機單獨驅(qū)動汽車，車輛處于純電動驅(qū)動狀態(tài)；當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求處于發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間時，發(fā)動機單獨驅(qū)動汽車，車輛處于發(fā)動機單獨驅(qū)動狀態(tài)；當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求高于最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速時，電機與發(fā)動機共同驅(qū)動汽車，車輛處于混合驅(qū)動狀態(tài)。同時，綜合考慮電池的荷電狀態(tài)，因為電池的荷電狀態(tài)過高或者過低都會影響電池的性能，從而制約整車性能，當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)低于蓄電池荷電狀態(tài)的下限時，車輛處于發(fā)動機單獨驅(qū)動狀態(tài)，發(fā)動機提供部分轉(zhuǎn)矩通過皮帶帶動啟動發(fā)電一體機發(fā)電，產(chǎn)生的電能存儲至蓄電池中，從而提高蓄電池荷電狀態(tài)；當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)高于蓄電池荷電狀態(tài)的下限時，整車控制器會控制電機參與工作，消耗蓄電池中的電能，使蓄電池荷電狀態(tài)保持在合理的范圍。
[0006]—種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、蓄電池、整車控制器、啟動發(fā)電一體機、發(fā)動機。其中，啟動發(fā)電一體機的輸入軸與發(fā)動機的飛輪通過皮帶相連，保證飛輪轉(zhuǎn)動時能帶動啟動發(fā)電機輸入軸轉(zhuǎn)動；啟動發(fā)電一體機與蓄電池為電氣連接，保證啟動發(fā)電一體機產(chǎn)生的電能能夠存儲到蓄電池中；蓄電池與電機為電氣連接，確保為電機提供驅(qū)動所需電能；整車控制器能夠接收來自發(fā)動機、啟動發(fā)電一體機、蓄電池、電機的信號，及時獲知相關(guān)部件的狀態(tài)，并可以對其進行控制。
[0007]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
(I)能夠使發(fā)動機工作在經(jīng)濟工作區(qū)間，改善燃油經(jīng)濟性、提高排放性能。
[0008](2)綜合考慮畜電池的荷電狀態(tài)，可以有效提聞?wù)囆阅堋?br> [0009](3)引入啟動發(fā)電一體機，增加了能量回收途徑，有效提高燃油經(jīng)濟性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法信號示意圖。
[0011]圖2是發(fā)動機經(jīng)濟工作區(qū)間示意圖。
[0012]圖3是驅(qū)動系統(tǒng)工作方式示意圖。
[0013]圖中:1.電機,2.蓄電池,3.整車控制器,4.啟動發(fā)電一體機,5.發(fā)動機。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖1，2對本發(fā)明具體實施過程做進一步說明。
[0015]首先，根據(jù)發(fā)動機燃油經(jīng)濟特性圖確定發(fā)動機的經(jīng)濟工作區(qū)間，分別確定發(fā)動機經(jīng)濟工作的最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速。
[0016]確定蓄電池荷電狀態(tài)的上下限，通常上限80%，下限15%。
[0017]整車的運行狀態(tài)由整車控制器3根據(jù)當(dāng)前的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求以及蓄電池2的荷電狀態(tài)確定。當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求I；、處于經(jīng)濟工作區(qū)間之外，若蓄電池2的荷電狀態(tài)< 15%，此時蓄電池電量過低，需要及時充電，整車控制器3控制發(fā)動機5啟動，驅(qū)動汽車，同時發(fā)動機5提供部分轉(zhuǎn)矩通過飛輪傳遞到啟動發(fā)電一體機4，使其發(fā)電，產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池2中,此時為發(fā)動機5單獨驅(qū)動同時提供部分轉(zhuǎn)矩供啟動發(fā)電一體機4發(fā)電狀態(tài)；若蓄電池2的荷電狀態(tài)> 15%，此時電池?zé)o需充電，整車控制器3控制電機I單獨工作，發(fā)動機5處于關(guān)閉狀態(tài)，此時車輛處于純電動狀態(tài)；
當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求I；、Wr處于發(fā)動機5的經(jīng)濟工作區(qū)間時，若蓄電池2的荷電狀態(tài)< 15%，此時蓄電池電量過低，需要及時充電，整車控制器3控制發(fā)動機5啟動，驅(qū)動汽車，同時發(fā)動機5提供部分轉(zhuǎn)矩通過飛輪傳遞到啟動發(fā)電一體機4，使其發(fā)電，產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池2中，此時為發(fā)動機5單獨驅(qū)動同時提供部分轉(zhuǎn)矩供啟動發(fā)電一體機4發(fā)電狀態(tài)；若15% <蓄電池2的荷電狀態(tài)< 80%，此時電池?zé)o需充電，整車控制器3控制發(fā)動機5啟動，驅(qū)動汽車，啟動發(fā)電一體機4不工作，此時為發(fā)動機5單獨驅(qū)動狀態(tài)；若蓄電池2的荷電狀態(tài)> 80%，此時蓄電池電量過高，應(yīng)及時放電，整車控制器3控制發(fā)動機5和電機I同時工作，共同驅(qū)動汽車，此時車輛處于混合驅(qū)動狀態(tài)。
[0018]通過這一控制過程，電機I對發(fā)動機5的功率起到了 “削峰補谷”的作用，能夠有效地確保發(fā)動機工作在經(jīng)濟工作區(qū)間，同時增加的啟動發(fā)電一體機能夠回收更多的能量，改善了燃油經(jīng)濟性，提高了排放性能，電機能夠單獨驅(qū)動汽車，其具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快和效率高的特點，能夠有效地改善整車的動力性。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，其特征在于，具體步驟為: A)確定發(fā)動機(5)的經(jīng)濟工作區(qū)間，分別確定發(fā)動機(5)經(jīng)濟工作的最低轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速； B)確定蓄電池(2)荷電狀態(tài)的上下限； C)整車控制器(3)確定車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求以及蓄電池(2)的荷電狀態(tài)； 當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求處于發(fā)動機(5)的經(jīng)濟工作區(qū)間之外；若蓄電池(2)的荷電狀態(tài)小于蓄電池(2 )荷電狀態(tài)的下限，整車控制器(3 )控制發(fā)動機(5 )啟動，發(fā)動機(5 )驅(qū)動車輛，同時發(fā)動機(5)部分轉(zhuǎn)矩傳遞到啟動發(fā)電一體機(4)使其發(fā)電,產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池(2)中，此時為發(fā)動機(5)單獨驅(qū)動車輛同時驅(qū)動啟動發(fā)電一體機(4)發(fā)電狀態(tài)；若蓄電池(2 )的荷電狀態(tài)大于蓄電池(2 )荷電狀態(tài)的下限，整車控制器(3 )控制電機(I)單獨工作驅(qū)動車輛，發(fā)動機(5)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時車輛處于電機(I)單獨驅(qū)動的純電動狀態(tài)； 當(dāng)車輛的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速需求處于發(fā)動機(5)的經(jīng)濟工作區(qū)間時；若蓄電池(2)的荷電狀態(tài)小于蓄電池(2)荷電狀態(tài)的下限，整車控制器(3)控制發(fā)動機(5)啟動，發(fā)動機(5)驅(qū)動車輛，同時發(fā)動機(5)部分轉(zhuǎn)矩傳遞到啟動發(fā)電一體機(4)使其發(fā)電,產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池(2)中，此時為發(fā)動機(5)單獨驅(qū)動車輛同時驅(qū)動啟動發(fā)電一體機(4)發(fā)電狀態(tài)；若蓄電池(2 )的荷電狀態(tài)處于蓄電池(2 )荷電狀態(tài)的上下限之間，整車控制器(3 )控制發(fā)動機(5 )啟動驅(qū)動汽車，啟動發(fā)電一體機(4)不工作，此時為發(fā)動機(5)單獨驅(qū)動狀態(tài)；若蓄電池(2)的荷電狀態(tài)大于蓄電池(2 )荷電狀態(tài)的下限，整車控制器(3 )控制發(fā)動機(5 )和電機(I)同時工作，共同驅(qū)動汽車，此時車輛處于混合驅(qū)動狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛混合動力驅(qū)動系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟B)中蓄電池(2)荷電狀態(tài)的上下限，上限為80%，下限為15%。
【文檔編號】B60W10/08GK103640572SQ201310579857
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】陳龍, 任皓, 袁朝春, 李道宇 申請人:江蘇大學(xué)