一種串聯可插電式電動汽車能量耦合控制方法
2024-03-08 21:57:15
專利名稱：一種串聯可插電式電動汽車能量耦合控制方法
技術領域：
本發明屬於整車控制領域，具體涉及不同扭矩需求下，整車驅動用電電能的分配 方法。
背景技術：
能源危機和環境惡化是制約經濟發展的兩大因素。研究節能環保的新能源汽車是 解決以上問題的有效手段之一，其中串聯可插電式電動汽車是目前研發的熱點。該電動車 的主要原理為通過鋰電池供給驅動電機能量來驅動車輛行駛，當鋰電池的能量不足時，需 要啟動發動機帶動發電機發電，發出的電通過驅動電機使車輛持續行駛。由於整車運行的 工況多樣，駕駛員的動力需求多樣，單一的能量分配方式不能滿足車輛的動力性能需求。目前常規的能量分配方式主要有兩種，其一為當電池電量降低到某一設定數值 時，車輛的驅動不再靠鋰電池輸出能量，而僅僅依賴於發動機發電機組發出的電能。由於考 慮到發動機的燃油經濟性和NVH性能，不允許發動機全工況下工作。因此不能滿足駕駛員 的全工況需求，大大的降低了整車的操控性和動力性。另一種方案為為了滿足全工況下的 扭矩需求，採取大的能量密度的鋰電池和匹配大的功率輸出的發動機發電機組，這樣增加 了整車的重量和成本。因此，如何通過一種控制方法實現能量的合理流動，使駕駛員在不同工況下，不同 扭矩需求下，整車動力性和經濟性都能夠滿足要求，這成為串聯可插電式電動汽車的一個 技術難題。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述問題，提出一種串聯可插電式電動汽車能量耦合 控制方法，以滿足在不同扭矩需求下能量的合理利用，提高整車動力性和經濟性。本發明的技術方案如下
一種串聯可插電式電動汽車能量耦合控制方法，該方法是由主控制器根據駕駛員的扭 矩需求，結合鋰電池允許放電能量進行控制。本方法主要實現以下三種模式的控制(1)單 一的鋰電池供能控制；(2)鋰電池供能和發動機發電機組發電共同供能；(3)單一的發動機 發電機組供能控制。為了實現上述控制方法，其採用了由主控制器、驅動電機控制器、驅動電機、發動 機控制單元、發動機發電機組、鋰電池控制器、鋰電池、駕駛員踏板組成控制系統；
其中主控制器和驅動電機控制器以及鋰電池控制器通過CAN線連接，主控制器與驅動 電機控制器、鋰電池控制器之間存在控制與被控制關係；
主控制器通過控制線束連接發動機控制單元，發動機控制單元通過控制線束連接發動 機發電機組；
主控制器通過信號線束連接駕駛員踏板，所述駕駛員踏板信號為一個兩路的模擬輸入
信號；
3在車輛運行過程中，由鋰電池控制器採集鋰電池電壓信號、鋰電池溫度信號、鋰電池電 量SOC通過CAN總線發送給主控制器；當某一時刻駕駛員有扭矩需求的時候，該扭矩需求信 號被駕駛員踏板上的傳感器採集，通過信號線束傳到主控制器，主控制器根據上述採集到 的3個鋰電池信號和扭矩需求信號，進行計算和判斷
鋰電池允許放電功率是否滿足整車扭矩需求，如果滿足，同時鋰電池電量SOC不小於 某一設定閥值SOC-min，則主控制器給鋰電池控制器指令，整車進入單一由鋰電池供能的 模式下驅動車型行駛；
當鋰電池允許放電功率不能滿足整車扭矩需求，同時鋰電池電量SOC不小於某一設定 閥值SOC-min，主控制器發送啟動命令，發動機控制單元接收到此命令後控制發動機發電機 組，讓發電機帶動發動機點火啟動，進入發動機發電機組的發電模式，其發出的電能和鋰電 池供給的電能一起耦合，通高壓線束直接被驅動電機系統使用，使車輛持續行駛；
當鋰電池的電量SOC小於某一設定閥值SOC-min時，鋰電池不允許放電供給車輛行駛， 需要靠發動機發電機組的發電，發出的電直接通過驅動電機系統使車輛繼續行駛。通過本方案的實施，可以滿足在車輛急加速或者上陡坡扭矩需求增大時，同時鋰 電池的放電功率受到自身能量多少的限制時，採取能量耦合方式，即鋰電池的電能和發電 機組的電能同時輸出給驅動電機，仍然有足夠的動力實現加速或爬坡。通過該發明的實施 可以滿足在不同扭矩需求下，能量的合理利用，提高了整車動力性和經濟性。
圖1控制系統的通訊組成圖。圖2能量耦合分配邏輯圖。
具體實施例方式
結合圖說明具體實施方案
結合圖1說明控制系統通訊組成該系統主要由主控制器、驅動電機控制器、發動機發 電機組、鋰電池控制器、駕駛員踏板等組成。其中主控制器和驅動電機控制器以及鋰電池控 制器通過CAN線連接，其他通過一般線束連接。主控制器與驅動電機控制器、鋰電池控制器 之間存在控制與被控制關係。駕駛員踏板信號為一個兩路的模擬輸入信號，該信號直接被 主控制器接受，通過主控制器的計算和判斷，把整車的扭矩需求指令發送給驅動電機控制 器。同時鋰電池控制器也把電池電量信息、電池電壓信息通過CAN通訊傳遞給主控制器。其過程為當駕駛員有扭矩需求的時候，主控制器把扭矩需求命令發送給驅動電 機控制器，驅動電機控制器檢測到電機的真實扭矩發送給主控制器，其數值大小必須在最 大允許扭矩和最小允許扭矩之間。通過主控制器與驅動電機控制器的信息交互，實現閉環 安全控制。同時鋰電池控制器也把電池電量信息、電池電壓信息通過CAN通訊傳遞給主控 制器，以便判斷鋰電池是否有足夠的功率釋放。結合圖2能量耦合分配邏輯圖說明具體控制方法。所謂能量耦合是指當車輛行駛 過程中有較大能量需求時，單一的鋰電池供電或單一的發動機發電機組供電已經不能滿足 整車的需求，需要鋰電池和發動機發電機組發電的能量進行耦合。控制方法過程為在車輛運行過程中，鋰電池控制器採集到的鋰電池電壓信號、鋰 電池溫度信號、鋰電池電量SOC通過CAN總線發送給主控制器。當某一時刻駕駛員有扭矩需求的時候，該扭矩需求信號被傳感器採集，通過線束傳到主控制器，主控制器根據上述採 集到的3個鋰電池信號和扭矩需求信號，進行計算和判斷鋰電池允許放電功率是否滿足 整車扭矩需求，如果滿足，同時鋰電池電量SOC不小於某一設定閥值SOC-min，則整車進入 單一由鋰電池供能的模式下驅動車型行駛。當鋰電池允許放電功率不能滿足整車扭矩需求，同時鋰電池電量SOC不小於某一 設定閥值SOC-min，主控制器發送啟動命令給發動機發電機組中的發電機控制器，讓發電機 帶動發動機點火啟動，進入發動機發電機組的發電模式。其發出的電能和鋰電池供給的電 能一起耦合，通高壓線束直接被驅動電機系統使用，使車輛持續行駛。當鋰電池的電量SOC小於某一設定閥值SOC-min時，鋰電池不允許放電供給車輛 行駛，需要靠發動機發電機組的發電，發出的電直接通過驅動電機系統使車輛繼續行駛。
權利要求
一種串聯可插電式電動汽車能量耦合控制方法，所述方法採用主控制器、驅動電機控制器、驅動電機、發動機控制單元、發動機發電機組、鋰電池控制器、鋰電池、駕駛員踏板組成控制系統；其中主控制器和驅動電機控制器以及鋰電池控制器通過CAN線連接，主控制器與驅動電機控制器、鋰電池控制器之間存在控制與被控制關係；主控制器通過控制線束連接發動機控制單元，發動機控制單元通過控制線束連接發動機發電機組；主控制器通過信號線束連接駕駛員踏板，所述駕駛員踏板信號為一個兩路的模擬輸入信號；在車輛運行過程中，由鋰電池控制器採集鋰電池電壓信號、鋰電池溫度信號、鋰電池電量SOC通過CAN總線發送給主控制器；當某一時刻駕駛員有扭矩需求的時候，該扭矩需求信號被駕駛員踏板上的傳感器採集，通過信號線束傳到主控制器，主控制器根據上述採集到的3個鋰電池信號和扭矩需求信號，進行計算和判斷鋰電池允許放電功率是否滿足整車扭矩需求，如果滿足，同時鋰電池電量SOC不小於某一設定閥值SOC min,則主控制器給鋰電池控制器指令，整車進入單一由鋰電池供能的模式下驅動車型行駛；當鋰電池允許放電功率不能滿足整車扭矩需求，同時鋰電池電量SOC不小於某一設定閥值SOC min，主控制器發送啟動命令，發動機控制單元接收到此命令後控制發動機發電機組，讓發電機帶動發動機點火啟動，進入發動機發電機組的發電模式，其發出的電能和鋰電池供給的電能一起耦合，通高壓線束直接被驅動電機系統使用，使車輛持續行駛；當鋰電池的電量SOC小於某一設定閥值SOC min時，主控制器發出發電機組單一工作模式命令，鋰電池控制器接收到此信號時切斷鋰電池為車輛供電，發動機控制單元接收到此信號後控制發電機組以單一工作模式運行，發出的電直接通過驅動電機系統使車輛繼續行駛。
全文摘要
一種串聯可插電式電動汽車能量耦合控制方法，其由主控制器、驅動電機控制器、發動機發電機組、鋰電池控制器、駕駛員踏板等組成控制系統。其控制過程為當駕駛員有扭矩需求的時候，主控制器把扭矩需求命令發送給驅動電機控制器，驅動電機控制器檢測到電機的真實扭矩發送給主控制器，其數值大小必須在最大允許扭矩和最小允許扭矩之間。通過主控制器與驅動電機控制器的信息交互，實現閉環安全控制。同時鋰電池控制器也把電池電量信息、電池電壓信息通過CAN通訊傳遞給主控制器，以便判斷鋰電池是否有足夠的功率釋放。本方法通過採取能量耦合方式滿足在不同扭矩需求下，能量的合理利用，提高整車動力性和經濟性。
文檔編號H02J7/00GK101973268SQ201010523480
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者任勇, 周安健, 李宗華, 李超, 蘇嶺 申請人:重慶長安汽車股份有限公司;重慶長安新能源汽車有限公司