[发明专利]串联式混合动力汽车的整车控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联式混合动力汽车的整车控制策略。

背景技术

随着汽车工业的发展，混合动力汽车得到越来越多的应用，其中由发动机和驱动电机驱动的为串联式混合动力汽车，如图1所示为串联式混合动力汽车各子系统之间能量转换关系，其中虚线为机械能传递，实线为电能量传递，发动机和发电机通常作为一个整体来分析，简称辅助能量单元(APU)，是车载补充电能量的辅助装置；驱动电机消耗电能量，制动回收电能量；电池、超级电容只是能量的存储装置不产生能量；充电机和充电桩是将市电转换成高压直流电存储在电池中。辅助能量单元、驱动电机是主要的能量转换装置，驱动电机消耗电能量转换为车辆的机械动能。

一般串联式混合动力汽车包含五种基本的工作模式：纯电驱动模式、常规充电模式、驻车充电模式、故障跛行模式和串联驱动模式，各模式分别适用不同工况。针对串联驱动模式，通常根据电池的电量进行判断，当电池荷电状态(SOC)低于设定的低门限值时，启动辅助能量单元；当电池SOC高于设定的高门限值时，停止辅助能量单元。该工作模式能有效避免电池过充、放电操作，但能量分配关系过于单一，在汽车加速、爬坡等大功率需求或电池严重故障场合，系统的动力性能、故障保护功能都不能满足要求。因此串联式混合动力汽车的串联驱动模式存在对能量需求分配不合理的情况，辅助能量单元基本按照恒功率充电，电池输出功率随驱动电机消耗功率不断变化，这种能量分配方式不能适用汽车所有行驶工况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种串联式混合动力汽车的整车控制策略，本控制策略有效改善串联式混合动力汽车串联驱动模式下的能量需求分配状况，适用于汽车加速、爬坡等大功率需求、电池严重故障报警等场合，满足系统的动力性能、故障保护功能要求。

为解决上述技术问题，本发明串联式混合动力汽车的整车控制策略包括如下步骤：

步骤一、车辆行驶过程中，根据电池电量进行判断，当电池SOC低于设定的低门限值时，启动辅助能量单元，进入串联驱动模式，当电池SOC高于设定的高门限值时，停止辅助能量单元，退出串联驱动模式；

步骤二、在串联驱动模式下，当辅助能量单元补充的功率大于驱动电机消耗的功率时，定义为电量增加模式，当辅助能量单元补充的功率等于驱动电机消耗的功率时，定义为电量平衡模式，当辅助能量单元补充的功率小于驱动电机消耗的功率时，定义为电量消耗模式；

步骤三、当电池SOC低于设定的低门限值时，启动辅助能量单元，进入电量增加模式，当电池SOC高于设定的高门限值时，停止辅助能量单元，退出电量增加模式，当发电机系统出现过温报警或发动机出现过温报警，辅助能量单元选择半功率点发电，否则选择满功率点发电，此时辅助能量单元输出的平均功率大于驱动电机消耗的平均功率，多余部分功率存储在电池中，使电池SOC不断升高；

步骤四、辅助能量单元已经启动，当电池出现故障，且电池母线可以接入系统但无法输出功率时，进入电量平衡模式，辅助能量单元输出的瞬时功率等于驱动电机消耗的瞬时功率，不存在多余的功率，电池SOC保持不变，电池母线接入系统对电压进行滤波，保持母线电压稳定；

步骤五、辅助能量单元已经启动，电池正常输入、输出能量，当存在大功率需求场合时，进入电量消耗模式，此时电池最大输出额定功率，由发动机跟随功率需求的变化，实现发动机、电池输出功率的实时分配，满足系统动力性能，降低对电池的要求；

步骤六、辅助能量单元、电池输出的功率需满足驱动电机的能量需求，采集当前的驾驶信息转换成力矩请求命令，驱动电机执行力矩请求命令驱动车辆的行驶，用于克服车辆摩擦阻力、坡道阻力、迎风阻力、加速惯性阻力，实现车辆运动状态的改变，其中：

摩擦阻力计算公式为：F_f＝m·g·f         (1)

坡道阻力计算公式为：F_i＝m·g·sin(α)   (2)

迎风阻力计算公式为：F_w＝C_d·A·V²/21.5    (3)