[发明专利]混合动力汽车的多能源控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车能源控制方法及系统，具体的说是混合动力汽车的多能源控制方法及系统。

背景技术

为满足人们对汽车日益严格的环保和节能两方面的技术要求，在蓄电池储能技术和燃料电池技术没有取得突飞猛进之前，混合动力汽车必然在较长一段时间逐渐取代传统燃油汽车而成为现代汽车的主流车型。相对于采用内燃机作为动力源的传统汽车来说，混合动力汽车在能量源方面多出了电源。因此，如何协调发动机与电机，以及动力电池组的能量分配和收放，以使混合动力系统输出效率最优，同时保证内燃机低排放，并且保持动力电池组使用前后电量较均衡，这些是与传统内燃机汽车最大的不同。为了实现这种协调控制的意图，在混合动力汽车上必须加装整车多能源动力总成控制系统以对发动机、电机、动力电池组，以及其它有关部件总成进行有效的控制管理。

目前可查阅到的相关技术文献中，对混合动力汽车多能源动力总成控制系统的研究较多，但至多仅涉及到控制系统分模块控制思想，且控制系统模块次结构复杂，没有对混合动力汽车多能源动力总成控制系统进行详细说明。

发明内容

本发明的目的在于提出一种模块次结构清晰化和通用化的混合动力汽车的多能源控制方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

混合动力汽车的多能源控制方法，包括以下步骤

(1)接收反映驾驶员驾驶意图的对加速踏板或者制动踏板的操作行为，并结合当前状态下的车速情况，确定当前状况下驾驶员希望在车轮上得到的驱动或制动转矩。具体实现方法是：将发动机、电机在不同转速、不同油门开度(对于电机为不同负荷)下的转矩换算为发动机、电机转矩对应于不同车速、不同档位下的叠加转矩，从而得到驾驶员希望在车轮上得到的驱动转矩。驾驶员希望在车轮上得到的制动转矩与驾驶员制动踏板的踩下行程成正比关系。

(2)根据传感器采集得到的当前车速信号、踏板开度信号、点火开关信号、动力电池组荷电状态信号、变速器档位信号、离合器结合状态信号、发动机转速信号，以及电机转速信号，判定出当前整车状态下混合动力系统应该处于的运行模式。混合动力系统的运行模式为：①停机模式、②启动模式、③怠速模式、④怠速发电模式、⑤驱动模式和⑥制动模式。

(3)根据传感器采集得到的电池组端电压信号、电池组电流信号、电池组温度信号，以及电池组管理系统反馈的SOC(电池组荷电状态)，估计当前状态下动力电池组可以支持电机电动或发电的转矩。具体估算方法是：根据当前电池组端电压计算得到电池组的充放电功率，并按照电池组SOC(电池组荷电状态)上下限对该功率进行限制，按照电机当前转速，将该功率值转化为电机当前可能的电动或发电转矩。

(4)根据传感器采集得到的电机转速信号，估计当前状态下电机转矩。具体估算方法是：根据电机当前转速，在电机外特性转矩曲线数据上查找出当前转速下对应的电机最大电动或发电转矩。

(5)根据步骤(1)～(4)所得到的驾驶员需求转矩、混合动力系统模式、动力电池组转矩和电机转矩，确定混合动力系统在各模式下两个动力源发动机和电机目标输出转矩。具体确定方法是：将驾驶员需求转矩换算为当前状态下混合动力系统的目标转矩，查找当前状态下发动机万有特性曲线图对应的发动机运行效率较优时的转矩范围，并与混合动力系统的目标转矩值对比，确定发动机当前状态下的目标转矩值，混合动力系统的目标转矩值与发动机目标转矩值的差值即为电机的目标转矩值。

(6)根据步骤(5)得到的发动机目标输出转矩，得到汽油机目标节气门开度目标值指令或柴油机每循环供油量指令，根据步骤(5)得到的电机目标输出转矩，电机当前负荷指令。具体方法是：发动机万有特性数据中发动机输出转矩随节气门开度(或每循环供油量)、转速变化的数据可整理成发动机节气门开度(或每循环供油量)随输出转矩、转速变化的数据表。根据当前状态下发动机的目标转矩和转速查发动机节气门开度(或每循环供油量)随输出转矩、转速变化数据表，得到发动机目标节气门开度目标值(或柴油机每循环供油量)，电机当前负荷为电机目标转矩与当前状态下的外特性转矩的比值，所得到的开度值(或供油量值)即为对应指令。

混合动力汽车的多能源控制系统，包括以下模块：

驾驶员驾驶行为解释模块，用于采集驾驶员对加速踏板或者制动踏板的操信号，确定当前状态下驾驶员反映到车轮上的对整车的需求驱动或制动转矩；

模式判定及能力估计模块，用于同时完成混合动力系统当前运行模式确定和动力电池组收或放电能的能力计算，以及计算确定电机当前的驱动或发电的能力；