專利名稱：電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動(dòng)力車能量管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛 (也稱為 Electric 4 Wheel Drive Hybrid Electric Vehicle，下文簡(jiǎn)稱為 E4WD 混動(dòng)車) 整車控制系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
在開發(fā)混合動(dòng)力車的過程中，各大汽車公司根據(jù)市場(chǎng)定位、技術(shù)路線等的不同，推 出了很多種不同的混合動(dòng)力構(gòu)型，其中E4WD混動(dòng)車是近年來比較新的一種。在起動(dòng)機(jī)/發(fā) 電機(jī)一體化混合動(dòng)力車(Integrate starter/generator混合動(dòng)力車，以下簡(jiǎn)稱ISG混動(dòng) 車)的基礎(chǔ)上,E4WD混動(dòng)車加入了一個(gè)后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)(Electric Rear Axle Drive Motor, 以下簡(jiǎn)稱ERAD電機(jī))，該電機(jī)通過減速齒輪與后軸相連。這種構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)是1、將一個(gè)電 機(jī)布置在后軸，降低了前艙布置難度，對(duì)碰撞性能、油箱及排氣系統(tǒng)的影響較小；2、與傳統(tǒng) 四驅(qū)車相比，簡(jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)；3、便于實(shí)現(xiàn)大排量車的混動(dòng)化和 四驅(qū)化，在提高車輛經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)也提高了操穩(wěn)性能和動(dòng)力性能；4、可以用后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī) 彌補(bǔ)換檔時(shí)的動(dòng)力中斷，從而具有更好的NVH性能。混合動(dòng)力車的重要作用之一就是提高車輛的經(jīng)濟(jì)性，而整車控制策略對(duì)混合動(dòng)力 車的經(jīng)濟(jì)性影響很大。目前，ISG/BSG混動(dòng)車等已經(jīng)有了較成熟的控制策略，但對(duì)于E4WD混 動(dòng)車這一新的混動(dòng)構(gòu)型，目前還缺乏一種有效的整車控制策略。這影響了 E4WD構(gòu)型混動(dòng)車 經(jīng)濟(jì)性的提高，成為E4WD混動(dòng)車市場(chǎng)化的瓶頸之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種控制效果好、確切可行的 電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法。本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法， 其特征在于所述車輛包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、 離合器、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)(簡(jiǎn)稱ERAD電機(jī))、變速箱及前軸差減總成、后軸差減總成和制動(dòng) 系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括整車控制器(Hybrid Vehicle Control Unit，簡(jiǎn)稱HCU)、電池管理系 統(tǒng)(Battery Management System，簡(jiǎn)稱BMS)、第一電機(jī)控制器MCU (ISG)、第二電機(jī)控制器 MCU(ERAD)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(Engine Management System，簡(jiǎn)稱EMS)和變速箱 控制器；其中，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與ISG電機(jī)輸出軸做成一體，然后通過離合器、變速箱及前軸差 減總成與前軸連接，后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過后軸差減總成與后軸連接；整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、變 速箱控制器、電池管理系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，動(dòng)力電池通過高壓直流電線連接第一 電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器通過三相交流電線連接ISG電機(jī)，第二電機(jī)控制器通過三相交流電線連接后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)集成在一起，制動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)置在前軸與后軸上，動(dòng)力電池與電池管理系統(tǒng)集成在一起，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)動(dòng)機(jī) 集成在一起，變速箱及前軸差減總成與變速箱控制器集成在一起；整車控制器包括依次排布的電池修正模塊(SOC Correction Model)、功率 需求模塊(Power Request Model)、系統(tǒng)總效率最大化控制模塊(System Efficiency Maximization Strategy Model，簡(jiǎn)稱 SEMS Model)和功率轉(zhuǎn)扭矩模塊(Pe2Trq Model)；所述車輛的控制方法為整車控制器根據(jù)駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)、加速踏板行程、制 動(dòng)踏板行程、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)、車速信號(hào)，首先確定車輛適宜的運(yùn)行模式，分為行車準(zhǔn)備 模式、純電動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式、常規(guī)模式、制動(dòng)模式，然后，針對(duì)不同的運(yùn)行模式，采取 不同的控制方法，包含如下內(nèi)容行車準(zhǔn)備模式發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)均不工作，以減少燃油消耗，提高 車輛經(jīng)濟(jì)性；純電動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)均不工作，離合器斷開，車輛運(yùn)行所需要的驅(qū)動(dòng)功 率由后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)提供，車輛運(yùn)行所需要的制動(dòng)功率由后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)共同 提供；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式由ISG電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火 轉(zhuǎn)速(約600r/min)以上，然后發(fā)動(dòng)機(jī)開始噴油工作；制動(dòng)模式由制動(dòng)系統(tǒng)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、ISG電機(jī)共同提供制動(dòng)功率；常規(guī)模式整車控制器根據(jù)車速、加速踏板行程、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)、環(huán)境溫度信 號(hào)，決定變速箱的檔位以及發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最佳功率分配，使得混動(dòng)車的 經(jīng)濟(jì)性最佳；車輛大多數(shù)時(shí)間行駛在常規(guī)模式下，因此本控制方法的重點(diǎn)也在于常規(guī)模式 時(shí)檔位選擇和各個(gè)動(dòng)力源的功率分配；其中，常規(guī)模式的整個(gè)控制過程分為五步進(jìn)行第一步電池管理系統(tǒng)根據(jù)電池電壓Ubat、電流Ibat、溫度Tmbat、循環(huán)次數(shù)Cbat確定 電池此刻能提供的最大電功率Pel。—_、最小電功率pel?！猰in、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)S0C，發(fā)動(dòng)機(jī)控 制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nmg、溫度Tmmg,確定發(fā)動(dòng)機(jī)此刻能提供的最大功率Pmgjiax、最小功率 Pmgjlin，第一電機(jī)控制器根據(jù)ISG電機(jī)轉(zhuǎn)速Iiise、溫度Tmise,確定ISG電機(jī)此刻能提供的最大 功率PIse—_、最小功率Pisejlin，第二電機(jī)控制器根據(jù)后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速nEEAD、溫度TmEKAD，確定 后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)此刻能提供的最大功率PEM)—_、最小功率Pmiljlin ；第二步電池修正模塊根據(jù)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOt^fPele _、Pele min進(jìn)行修正，得 到修正后電池實(shí)際可以提供的最大電功率Al max最小電功率巧^min .
—Λ9第三步功率需求模塊根據(jù)Kic_
m^n、Peng—max、Peng—min、PlSG—max、PlSG—min、^EEAD_maxΛ
PERAI,_ffli 和加速踏板行程Acc_p，計(jì)算車輛功率需求；第四步系統(tǒng)總效率最大化控制模塊根據(jù)車速Ve和功率需求Prai，通過查詢整車控 制器的VP表，得到使整車控制系統(tǒng)總效率最大的檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、ISG電機(jī)功率、后軸驅(qū) 動(dòng)電機(jī)功率Pe g P°SG pERAD).
9第五步功率轉(zhuǎn)扭矩模塊根據(jù)^^；^^巧⑽^車速^將功率分配方案(i° P0eng PL P;)轉(zhuǎn)換成扭矩分配方案f C tISG ，并由整車控制器發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控 制器、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器進(jìn)行相應(yīng)的扭矩控制。 所述第二步中的修正的方法為動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC的上限及下限分別設(shè)為 SOCh 和 SOCL，則 所述第四步中VP表為一個(gè)以車速Ve、功率需求Prai為坐標(biāo)軸的二維表格，VP表中 每個(gè)點(diǎn)中都包含了Cg Pisg巧/mJ五個(gè)數(shù)值，7； 為系統(tǒng)最大總效率。5種模式的轉(zhuǎn)換如下當(dāng)駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)為on，進(jìn)入行車準(zhǔn)備模式；當(dāng)加速踏板行程Acc_p > 0&動(dòng) 力電池荷電狀態(tài)SOC > SOCmin,從行車準(zhǔn)備模式進(jìn)入純電動(dòng)模式；當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC < SOCmin，從行車準(zhǔn)備模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC < SOCmin,從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式；當(dāng)車速 V >純電動(dòng)行駛的最大車速Vth_ele，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式；當(dāng)加速踏板行程 Acc_p =加速踏板最大行程Accjnax，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n_eng >發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速n_st，從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式進(jìn)入常規(guī)模式。當(dāng)制動(dòng)踏板行程Brk_p > 0，從常規(guī)模式進(jìn)入制動(dòng)模式。當(dāng)加速踏板行程Acc_p > 0，從制動(dòng)模式進(jìn)入常規(guī)模式；當(dāng)車速V <純電動(dòng)行駛的 最大車速Vth_ele&動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC > SOCmin，從制動(dòng)模式進(jìn)入純電動(dòng)模式；當(dāng)車速
制動(dòng)踏板行程Brk_p > 0,從制動(dòng)模式進(jìn)入行車準(zhǔn)備模式。對(duì)于VP表的進(jìn)一步說明為
SEMS Model是整個(gè)控制策略模型最關(guān)鍵的部分，該模塊以系統(tǒng)總效率作為混動(dòng)車 功率分配及檔位選擇的依據(jù)。對(duì)于E4WD混合動(dòng)力車，系統(tǒng)總效率公式可以表達(dá)為 其中，Pmg、PIse、PEEAD分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、ERAD電機(jī)功率(折合至車輪)。nf> nr> nig分別為前軸主減速器、后軸主減速器、變速箱效率。Hu為汽油低熱值，取44iookj/
kg οbeng是發(fā)動(dòng)機(jī)給ISG電機(jī)發(fā)電時(shí)的瞬時(shí)有效燃油消耗率，b' Ise、b' EEAD分別為ISG 電機(jī)和ERAD電機(jī)的等效燃油消耗率。其計(jì)算方法為 Llg是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電時(shí)的平均有效燃油消耗率，^皿是ISG電機(jī)發(fā)
電時(shí)的平均效率，&是電池充電時(shí)的平均效率，ηΒ2Ε是電池放電時(shí)的瞬時(shí)效率，nE2M—IS(；是 ISG電機(jī)電動(dòng)效率。，nM2E Ise是ISG電機(jī)發(fā)電時(shí)的瞬時(shí)效率，ηΕ2Β是電池充電時(shí)的瞬時(shí)效率， 是電池放電時(shí)的平均效率，&21 0是ISG電機(jī)電動(dòng)時(shí)的平均效率，乙飯_￡/1^是ERAD電 機(jī)電動(dòng)時(shí)的平均效率，α是ISG電機(jī)的平均電動(dòng)功率占ISG電機(jī)與ERAD電機(jī)平均電動(dòng)功 率之和的比例。n E2M_EEAD是ERAD電機(jī)電動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)效率。nB2E, nE2MJSG> beng, ITm2ejsg^ nE2B> nE2M—_ 等參數(shù)為瞬時(shí)值，通過該時(shí)刻的 Peng、 PIse、Peead在電機(jī)效率MAP圖、發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性曲線、電池效率曲線等插值計(jì)算得到。而
Llg、VM2EJSG Ν ηΕ2Β^ ηtIEIMJSG ^？腳等參數(shù)為平均值，取該參數(shù)在其取
值范圍內(nèi)的中間值作為初始值，在后來的仿真/實(shí)驗(yàn)中，通過計(jì)算/測(cè)量不斷對(duì)其進(jìn)行修 正，最終得到一個(gè)實(shí)際的平均值。為了節(jié)省HCU運(yùn)算時(shí)間，SEMS Model中的計(jì)算工作主要是離線進(jìn)行的。離線計(jì)算 要得到對(duì)于給定車速\、功率需求Prai、在電池可提供的電功率范圍內(nèi)，使
得系統(tǒng)總效率最高對(duì)應(yīng)的最佳功率分配及檔位選擇方案，如下式所示η; = max η^s (Ij3eng ,Pisg ,Perad )約束條件為Ptelc min < Pisg + Perad < 戶二—匪Peng+PISG+P 讓=Preq
8
對(duì)于所有的車速V6、功率需求Prai、都通過計(jì)算對(duì)應(yīng)的< ,以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu) 解(P ^c巧/^)，并將結(jié)果存在一個(gè)以車速V。功率需求Prai為坐標(biāo)軸的二維表格 中(Velocity/Power_request Table,簡(jiǎn)稱VP表)。這樣VP表中每個(gè)點(diǎn)中都包含了 (Jfsys i° P0ens P10SG 巧·)五個(gè)數(shù)值。這樣，在混動(dòng)車實(shí)際運(yùn)行過程中，SEMS Model可以根據(jù)當(dāng)前車速Ve、需求功率Ρ_， 在在VP表中搜索系統(tǒng)總效率；4最大的檔位選擇及功率分配方案0·° P; pISG pERAD)，大大 節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)整車控制器根據(jù)駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)、加速踏板行程、制動(dòng)踏板行程、動(dòng)力電 池荷電狀態(tài)、車速等信號(hào)，首先確定車輛適宜的運(yùn)行模式，分為行車準(zhǔn)備模式、純電動(dòng)模 式、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式、常規(guī)模式、制動(dòng)模式，再針對(duì)不同的車輛運(yùn)行模式，采取不同的控制方 法，可以很好地提高燃油經(jīng)濟(jì)性且利于工程實(shí)現(xiàn)。(2)系統(tǒng)總效率最大化控制模塊，用于E4WD混動(dòng)車檔位選擇及功率分配，使得功 率分配和檔位選擇考慮整個(gè)系統(tǒng)的總效率最優(yōu)，而不是單一動(dòng)力源的效率最優(yōu)，從而更有 效地提高了 E4WD混動(dòng)車整車的經(jīng)濟(jì)性，以達(dá)到提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的目的。(3)電池修正模塊對(duì)電功率范圍進(jìn)行修正，可以有效地保證SOC只在一定范圍內(nèi) 波動(dòng)。同時(shí)，與直接對(duì)電機(jī)功率進(jìn)行修正相比，本發(fā)明的修正方法使控制方法在進(jìn)行功率分 配和檔位選擇時(shí)，有更優(yōu)的選擇，從而可以盡可能減小SOC修正對(duì)E4WD混動(dòng)車整車經(jīng)濟(jì)性 的影響。(4)采用VP表進(jìn)行功率分配、檔位選擇的查表運(yùn)算，考慮到了車輛運(yùn)行過程中電 池、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際能提供的功率，提高HCU運(yùn)算速度，增強(qiáng)了該控制方法的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是車輛運(yùn)行模式的判斷流程示意圖，圖中Acc_p 加速踏板行程；Accjnax 加速踏板最大行程；Brk_p 制動(dòng)踏板行程；SOC 電池荷電狀態(tài)；SOCmin =SOC下限值Swt_drv 駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)；n_eng 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；n_ st 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速(約為600r/min) ；V混動(dòng)車車速；Vth ele 純電動(dòng)行駛的最大車速；圖3是常規(guī)模式下的控制示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，如圖1所示，所述車輛包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、發(fā)動(dòng) 機(jī)、ISG電機(jī)、離合器、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)(簡(jiǎn)稱ERAD電機(jī))、變速箱及前軸差減總成、后軸差減 總成和制動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括整車控制器(Hybrid Vehicle Control Unit，簡(jiǎn)稱HCU)、電 池管理系統(tǒng)(Battery Management System，簡(jiǎn)稱BMS)、第一電機(jī)控制器MCU(ISG)、第二電機(jī) 控制器MCU (ERAD)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(Engine Management System，簡(jiǎn)稱EMS)和變速箱控制器；其中，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與ISG電機(jī)輸出軸做成一體，然后通過離合器、變速箱及前軸差 減總成與前軸連接，后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過后軸差減總成與后軸連接；整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、變 速箱控制器、電池管理系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，動(dòng)力電池通過高壓直流電線連接第一 電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器通過三相交流電線連接ISG電機(jī)，第二電機(jī) 控制器通過三相交流電線連接后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)集成在一起，制動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)置在前軸與后軸上，動(dòng)力電池與電池管理系統(tǒng)集成在一起，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)動(dòng)機(jī) 集成在一起，變速箱及前軸差減總成與變速箱控制器集成在一起； 整車控制器包括依次排布的電池修正模塊(SOC Correction Model)、功率 需求模塊(Power Request Model)、系統(tǒng)總效率最大化控制模塊(System Efficiency Maximization Strategy Model，簡(jiǎn)稱 SEMS Model)和功率轉(zhuǎn)扭矩模塊(Pe2Trq Model)；所述車輛的控制方法為整車控制器根據(jù)駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)、加速踏板行程、制 動(dòng)踏板行程、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)、車速信號(hào)，首先確定車輛適宜的運(yùn)行模式，分為行車準(zhǔn)備 模式、純電動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式、常規(guī)模式、制動(dòng)模式，然后，針對(duì)不同的運(yùn)行模式，采取 不同的控制方法，包含如下內(nèi)容行車準(zhǔn)備模式發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)均不工作，以減少燃油消耗，提高 車輛經(jīng)濟(jì)性；純電動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)均不工作，離合器斷開，車輛運(yùn)行所需要的驅(qū)動(dòng)功 率由后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)提供，車輛運(yùn)行所需要的制動(dòng)功率由后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)共同 提供；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式由ISG電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火 轉(zhuǎn)速(約600r/min)以上，然后發(fā)動(dòng)機(jī)開始噴油工作；制動(dòng)模式由制動(dòng)系統(tǒng)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、ISG電機(jī)共同提供制動(dòng)功率；常規(guī)模式整車控制器根據(jù)車速、加速踏板行程、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)、環(huán)境溫度信 號(hào)，決定變速箱的檔位以及發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最佳功率分配，使得混動(dòng)車的 經(jīng)濟(jì)性最佳；車輛大多數(shù)時(shí)間行駛在常規(guī)模式下，因此本控制方法的重點(diǎn)也在于常規(guī)模式 時(shí)檔位選擇和各個(gè)動(dòng)力源的功率分配；其中，常規(guī)模式的整個(gè)控制過程分為五步進(jìn)行如圖3所示，第一步電池管理系統(tǒng)根據(jù)電池電壓Ubat、電流Ibat、溫度Tmbat、循環(huán)次數(shù)Cbat確定 電池此刻能提供的最大電功率Pel。—_、最小電功率Pel。—min、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)S0C，發(fā)動(dòng)機(jī)控 制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nmg、溫度Tmmg,確定發(fā)動(dòng)機(jī)此刻能提供的最大功率Pmgjiax、最小功率 Pmgjlin，第一電機(jī)控制器根據(jù)ISG電機(jī)轉(zhuǎn)速Iiise、溫度Tmise,確定ISG電機(jī)此刻能提供的最大 功率PIse—_、最小功率Pisejlin，第二電機(jī)控制器根據(jù)后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速nEEAD、溫度TmEKAD，確定 后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)此刻能提供的最大功率PEM)—_、最小功率Pmiljlin ；第二步電池修正模塊根據(jù)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC對(duì)Pel。_、Pelcjlin進(jìn)行修正，得 到修正后電池實(shí)際可以提供的最大電功率巧^ ,ax最小電功率巧L—min.
- >9第三步功率需求模塊根據(jù)Klc_
m^n、Peng—max、Peng_min、PlSG—max、PlSG—min、^EEAD_maxΛPmiulin和加速踏板行程Acc_p，計(jì)算車輛功率需求；第四步系統(tǒng)總效率最大化控制模塊根據(jù)車速Ve和功率需求Prai，通過查詢整車控 制器的VP表，得到使整車控制系統(tǒng)總效率最大的檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、ISG電機(jī)功率、后軸驅(qū) 動(dòng)電機(jī)功率(廣Peng PISG PERAD).第五步功率轉(zhuǎn)扭矩模塊根據(jù)fP^、車速Ve，將功率分配方案 (i° Cg Pj0sg P;)轉(zhuǎn)換成扭矩分配方案C TisG T0Erad)，并由整車控制器發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控 制器、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器進(jìn)行相應(yīng)的扭矩控制。所述第二步中的修正的方法為動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC的上限及下限分別設(shè)為 SOCh 和 SOCl，則所述第三步中車輛功率需求的計(jì)算方法為Preq = Acc_p · (P' elc max+Peng max)其中隨 二 minCP二 臓,Pisg 醒 + ^a40 匪)所述第四步中VP表為一個(gè)以車速Ve、功率需求Prai為坐標(biāo)軸的二維表格，VP表中 每個(gè)點(diǎn)中都包含了i° Pe0ng PL· 五個(gè)數(shù)值，< 為系統(tǒng)最大總效率。5種模式的轉(zhuǎn)換如下如圖2所示，當(dāng)駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)為on，進(jìn)入行車準(zhǔn)備模式；當(dāng)加速踏板行程Acc_p > 0&動(dòng) 力電池荷電狀態(tài)SOC > SOCmin,從行車準(zhǔn)備模式進(jìn)入純電動(dòng)模式；當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC < SOCmin，從行車準(zhǔn)備模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC < SOCmin,從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式；當(dāng)車速 V >純電動(dòng)行駛的最大車速Vth_ele，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式；當(dāng)加速踏板行程 Acc_p =加速踏板最大行程Accjnax，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n_eng >發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速n_st，從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式進(jìn)入常規(guī)模式。
11
當(dāng)制動(dòng)踏板行程Brk_p > 0，從常規(guī)模式進(jìn)入制動(dòng)模式。當(dāng)加速踏板行程Acc_p > 0，從制動(dòng)模式進(jìn)入常規(guī)模式；當(dāng)車速V <純電動(dòng)行駛的 最大車速Vth_ele&動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC > SOCmin，從制動(dòng)模式進(jìn)入純電動(dòng)模式；當(dāng)車速
制動(dòng)踏板行程Brk_p > 0,從制動(dòng)模式進(jìn)入行車準(zhǔn)備模式。上述具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，其他的任 何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于所述車輛包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、離合器、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速箱及前軸差減總成、后軸差減總成和制動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括整車控制器、電池管理系統(tǒng)、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、制動(dòng)控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和變速箱控制器；其中，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與ISG電機(jī)輸出軸做成一體，然后通過離合器、變速箱及前軸差減總成與前軸連接，后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過后軸差減總成與后軸連接；整車控制器通過CAN網(wǎng)絡(luò)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、變速箱控制器、電池管理系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，動(dòng)力電池通過高壓直流電線連接第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器通過三相交流電線連接ISG電機(jī)，第二電機(jī)控制器通過三相交流電線連接后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)集成在一起，制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在前軸與后軸上，動(dòng)力電池與電池管理系統(tǒng)集成在一起，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)動(dòng)機(jī)集成在一起，變速箱及前軸差減總成與變速箱控制器集成在一起；整車控制器包括依次排布的電池修正模塊、功率需求模塊、系統(tǒng)總效率最大化控制模塊和功率轉(zhuǎn)扭矩模塊；所述車輛的控制方法為整車控制器根據(jù)駕駛員點(diǎn)火鑰匙信號(hào)、加速踏板行程、制動(dòng)踏板行程、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)、車速信號(hào)，首先確定車輛適宜的運(yùn)行模式，分為行車準(zhǔn)備模式、純電動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式、常規(guī)模式、制動(dòng)模式，然后，針對(duì)不同的運(yùn)行模式，采取不同的控制方法，包含如下內(nèi)容行車準(zhǔn)備模式發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)均不工作；純電動(dòng)模式發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)均不工作，離合器斷開，車輛運(yùn)行所需要的驅(qū)動(dòng)功率由后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)提供，車輛運(yùn)行所需要的制動(dòng)功率由后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)共同提供；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式由ISG電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速以上，然后發(fā)動(dòng)機(jī)開始噴油工作；制動(dòng)模式由制動(dòng)系統(tǒng)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、ISG電機(jī)共同提供制動(dòng)功率；常規(guī)模式整車控制器根據(jù)車速、加速踏板行程、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)、環(huán)境溫度信號(hào)，決定變速箱的檔位以及發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最佳功率分配；其中，常規(guī)模式的整個(gè)控制過程分為五步進(jìn)行第一步電池管理系統(tǒng)根據(jù)電池電壓Ubat、電流Ibat、溫度Tmbat、循環(huán)次數(shù)Cbat確定電池此刻能提供的最大電功率Pelc_max、最小電功率Pelc_min、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速neng、溫度Tmeng，確定發(fā)動(dòng)機(jī)此刻能提供的最大功率Peng_max、最小功率Peng_min，第一電機(jī)控制器根據(jù)ISG電機(jī)轉(zhuǎn)速nISG、溫度TmISG，確定ISG電機(jī)此刻能提供的最大功率PISG_max、最小功率PISG_min，第二電機(jī)控制器根據(jù)后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速nERAD、溫度TmERAD，確定后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)此刻能提供的最大功率PERAD_max、最小功率PERAD_min；第二步電池修正模塊根據(jù)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC對(duì)Pelc_max、Pelc_min進(jìn)行修正，得到修正后電池實(shí)際可以提供的最大電功率最小電功率第三步功率需求模塊根據(jù)Peng_max、Peng_min、PISG_max、PISG_min、PERAD_max、PERAD_min和加速踏板行程Acc_p，計(jì)算車輛功率需求Preq；第四步系統(tǒng)總效率最大化控制模塊根據(jù)車速Ve和功率需求Preq，通過查詢整車控制器的VP表，得到使整車控制系統(tǒng)總效率最大的檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、ISG電機(jī)功率、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率第五步功率轉(zhuǎn)扭矩模塊根據(jù)車速Ve，將功率分配方案轉(zhuǎn)換成扭矩分配方案并由整車控制器發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器進(jìn)行相應(yīng)的扭矩控制。FSA00000207150900021.tif,FSA00000207150900022.tif,FSA00000207150900023.tif,FSA00000207150900024.tif,FSA00000207150900025.tif,FSA00000207150900026.tif,FSA00000207150900027.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于所述第二 步中的修正的方法為動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC的上限及下限分別設(shè)為SOC1^P S0Q，則其中 SOC > SOCh 或SOC < SOCl
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于所述第三 步中車輛功率需求Prai的計(jì)算方法為其中
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于所述第四 步中VP表為一個(gè)以車速Ve、功率需求Prai為坐標(biāo)軸的二維表格，VP表中每個(gè)點(diǎn)中都包含了 Ks i° Ks Pisg GmJ五個(gè)數(shù)值，為系統(tǒng)最大總效率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于當(dāng)駕駛員 點(diǎn)火鑰匙信號(hào)為on，進(jìn)入行車準(zhǔn)備模式；當(dāng)加速踏板行程Acc_p > 0&動(dòng)力電池荷電狀態(tài) SOC > SOCmin,從行車準(zhǔn)備模式進(jìn)入純電動(dòng)模式；當(dāng)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC < SOCmin,從行 車準(zhǔn)備模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于當(dāng)動(dòng)力電 池荷電狀態(tài)SOC < SOCmin，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式；當(dāng)車速V >純電動(dòng)行駛的最大車速Vth_ele，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式；當(dāng)加速踏板行程Acc_p =加速踏板 最大行程Accjnax，從純電動(dòng)模式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速n_eng >發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速n_st，從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式進(jìn)入常規(guī)模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于當(dāng)制動(dòng)踏 板行程Brk_p > 0，從常規(guī)模式進(jìn)入制動(dòng)模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，其特征在于當(dāng)加速踏 板行程Acc_p > 0，從制動(dòng)模式進(jìn)入常規(guī)模式；當(dāng)車速V <純電動(dòng)行駛的最大車速Vth_ele& 動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC > SOCmin,從制動(dòng)模式進(jìn)入純電動(dòng)模式；當(dāng)車速V 0&制動(dòng)踏板行 程Brk_p > 0，從制動(dòng)模式進(jìn)入行車準(zhǔn)備模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車輛的控制方法，在常規(guī)模式下，整車控制器中根據(jù)當(dāng)前車速、油門、SOC等信號(hào)，確定整個(gè)混動(dòng)系統(tǒng)的功率分配和檔位選擇，使得考慮整個(gè)混動(dòng)系統(tǒng)的總效率最優(yōu)，而不是單一動(dòng)力源的效率最優(yōu)，從而更有效地提高了E4WD混動(dòng)車整車的經(jīng)濟(jì)性，以達(dá)到提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的目的。在具體實(shí)現(xiàn)過程中，該功率分配和檔位選擇是通過查詢VP表實(shí)現(xiàn)的，考慮到了車輛運(yùn)行過程中電池、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際能提供的功率，提高HCU運(yùn)算速度，增強(qiáng)了該控制方法的實(shí)用性。
文檔編號(hào)B60W10/06GK101898557SQ20101023835
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者關(guān)超華, 劉國(guó)猛, 周玉山, 夏珩, 徐吉漢, 文凱, 裴鋒, 黃向東, 黃河 申請(qǐng)人:廣州汽車集團(tuán)股份有限公司