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CN103802836A - 一种混合动力汽车控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车控制方法 Download PDF

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CN103802836A CN201410037536.0A CN201410037536A CN103802836A CN 103802836 A CN103802836 A CN 103802836A CN 201410037536 A CN201410037536 A CN 201410037536A CN 103802836 A CN103802836 A CN 103802836A
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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车控制方法，该方法将整车工作模式分为静止模式、起动模式、匀速行驶模式、加速/助力模式、减速/制动模式和燃油切断模式，静止模式指发动机关闭，减速器速比达到最大值为起步做好准备的模式；起动模式指采用ISG电机带动发动机启动，起动车辆的模式；匀速行驶模式根据电池SOC状态和车速，使车辆在低速、中速和高速匀速行驶，使发动机运行在经济区或者高效区模式；加速/助力模式指ISG电机为发动机提供助力的模式；减速/制动模式指使ISG电机处于发电状态的模式；燃油切断模式切断发动机的燃油供应的模式。本发明的混合动力汽车控制方法细化整车工作模式，具备制动能量回收功能，降低整车的燃油消耗、减少排放。

Description

一种混合动力汽车控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，特别是涉及一种车身的混合动力汽车控制方法。
背景技术
在混合动力汽车开发过程中，控制方法是作为控制系统的核心，如何在一定的动力总成布置下，制定出合理的控制方法，是开发混合动力汽车的重点。车辆的动力性、驾驶感受、车辆和人员的安全等都与控制方法的设计有关。
现有的混合动力汽车控制方法大多数是根据车辆的工作模式进行整车需求扭矩的输出，但整车工作模式划分不够细化，且有些不具备制动能量回收功能，在车辆使用安全方面的考虑也不足。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种细化整车工作模式，具备制动能量回收功能，降低整车的燃油消耗、减少排放的混合动力汽车控制方法。
本发明的一种混合动力汽车控制方法，该方法将整车工作模式分为静止模式、起动模式、匀速行驶模式、加速/助力模式、减速/制动模式和燃油切断模式，所述静止模式是指汽车停止，发动机关闭，减速器速比达到最大值为车辆起步做好准备的一种模式；所述起动模式是指采用ISG电机取代传统燃油车上的起动机来带动发动机启动，起动车辆的模式；所述匀速行驶模式是根据电池SOC状态和车速，使车辆在低速、中速和高速匀速行驶，从而使发动机运行在经济区或者高效区的模式；所述加速/助力模式是指在汽车加速和爬坡等高负荷工况下，ISG电机作为电动机工作，为发动机提供助力的模式；所述减速/制动模式是指在汽车减速/制动工况下，使ISG电机处于发电状态的模式；燃油切断模式是在车辆低速纯电动行驶或减速/制动时，切断发动机的燃油供应，降低油耗的模式。
本发明的一种混合动力汽车控制方法还可以是：
所述整车工作模式可进行下述切换：静止模式与起动模式之间的双向切换；所述起动模式分别切换至匀速行驶模式、加速/助力模式和减速/制动模式；所述匀速行驶模式分别与减速/制动模式、加速/助力模式和燃油切断模式之间的双向切换；所述加速/助力模式分别与所述匀速行驶模式和减速/制动模式之间的双向切换；所述减速/制动模式向静止模式切换；所述减速/制动模式分别与匀速行驶模式、加速/助力模式和燃油切断模式双向切换；所述燃油切断模式分别与减速/制动模式和匀速行驶模式之间双向切换。
所述静止模式为发动机ECU与整车控制器进行停止喷油点火信号的交互、整车控制器与ISG电机控制器进行CAN通信，控制发动机和ISG电机均不输出扭矩。
所述起动模式为当有钥匙点火信号输入时，整车控制器发出启动命令给电机控制器使得ISG电机运行启动发动机。
所述匀速行驶模式为当车辆车速较低，且SOC较高时，电池提供电能，整车控制器与ISG电机控制器、电池管理系统、CVT控制器通讯，然后根据驾驶员输入发送扭矩命令给电机单独驱动车辆；当车速为中速，且SOC较高时，整车控制器向发动机发送控制命令，并与各CAN节点通讯，使发动机按最小燃油经济特性运行，并由发动机单独驱动车辆；当车速为中速，且SOC较低时，整车控制器除向发动机发送控制命令驱动车辆外，还控制ISG电机使其处于发电状态，给电池充电；当车速较高，且SOC较高时，为满足高速的动力性要求，整车控制器同时向发动机和电机发送控制命令，使发动机和电机一起工作驱动车辆。
所述加速/助力模式为当车辆在高负荷工况下，电池为ISG电机提供电能，整车控制器发出电机扭矩命令，使ISG电机与发动机共同驱动车辆。
所述电机助力的大小将随着加速踏板位置和电池SOC的变化而变化；在加速度较小的情况下，ISG电机只提供部分助力；而在急加速的情况下，ISG电机才提供最大的助力功率；当电池SOC较低，但未到设定的最小值时，电机的助力相应减小；当SOC低于设定的最小值时，电机将不提供助力。
所述减速/制动模式为整车控制器根据加速踏板和制度踏板的状态判断车辆工作于减速/制动模式时，减速/制动产生的机械能经ISG电机转化为电能，再经ISG电机控制器转换为直流电给电池充电，进行能量回收；当加速踏板和制动踏板都处于自由状态时，车辆将逐渐减速，此时进行滑行能量回收；当加速踏板处于自由状态，而踩下制动踏板时，通过调节变速器的速比，使电机处于最佳效率区发电，最大限速地进行制动能量回收。
所述燃油切断模式为当整车控制器判断车辆满足低速纯电动行驶或减速/制动的条件，且发动机转速大于设定值时，向发动机ECU发送停止喷油点火信号切断燃油供应。
本发明的一种混合动力汽车控制方法，其该方法将整车工作模式分为静止模式、起动模式、匀速行驶模式、加速/助力模式、减速/制动模式和燃油切断模式，所述静止模式是指汽车停止，发动机关闭，减速器速比达到最大值为车辆起步做好准备的一种模式；所述起动模式是指采用ISG电机取代传统燃油车上的起动机来带动发动机启动，起动车辆的模式；所述匀速行驶模式是根据电池SOC状态和车速，使车辆在低速、中速和高速匀速行驶，从而使发动机运行在经济区或者高效区的模式；所述加速/助力模式是指在汽车加速和爬坡等高负荷工况下，ISG电机作为电动机工作，为发动机提供助力的模式；所述减速/制动模式是指在汽车减速/制动工况下，使ISG电机处于发电状态的模式，燃油切断模式是在车辆低速纯电动行驶或减速/制动时，切断发动机的燃油供应，降低油耗的模式。这样，在采集驾驶员意图信息并解析之后，整车控制与变速器控制单元、电机控制系统、电池管理系统等通信，然后判断车辆的运行条件，使其工作在不同的模式，并让发动机和ISG电机配合工作，运行在其经济区或者高效区，从而达到降低油耗的目的。如静止模式主要用于遇到红灯时，消除发动机的怠速工况，提高整车在制动、起步频繁的城市运行工况下的燃油经济性和排放性能。起动模式下，ISG电机的功率和扭矩比传统的启动电机大，能够迅速启动发动机，避免发动机运行在低转速低转矩的高油耗区，从而降低油耗。匀速行驶模式下，当车辆车速较低，且SOC较高时，电池提供电能，整车控制器与ISG电机控制器、电池管理系统、CVT控制器通讯，然后根据驾驶员输入发送扭矩命令给电机单独驱动车辆。当车速为中速，且SOC较高时，整车控制器向发动机发送控制命令，并与各CAN节点通讯，使发动机按最小燃油经济特性运行，并由发动机单独驱动车辆。当车速为中速，且SOC较低时，整车控制器除向发动机发送控制命令驱动车辆外，还控制ISG电机使其处于发电状态，给电池充电。当车速较高，且SOC较高时，为满足高速的动力性要求，整车控制器同时向发动机和电机发动控制命令，使他们一起工作驱动车辆。加速/助力模式下，ISG电机作为电动机工作，当车辆在高负荷工况下，为补充发动机的动力不足，电池为ISG电机提供电能，整车控制器发出电机扭矩命令，使ISG电机与发动机共同驱动车辆。这种模式通过控制电机转矩，使发动机与电机联合工作，获得更好的加速性能，降低汽车的燃油消耗。在这种工作模式下电机助力的大小将随着加速踏板位置和电池SOC的变化而变化。减速/制动模式下，整车控制器根据加速踏板和制度踏板的状态判断车辆工作于这种模式时，减速/制动产生的机械能经ISG电机转化为电能，再经ISG电机控制器转换为直流电给电池充电，进行能量回收。当加速踏板和制动踏板都处于自由状态时，车辆将逐渐减速，此时进行滑行能量回收；当加速踏板处于自由状态，而踩下制动踏板时，通过调节变速器的速比，使电机处于最佳效率区发电，最大限速地进行制动能量回收。燃油切断模式下，从驾驶员减速/制动开始直到重新加速为止，都不会消耗燃油。这样相对现有技术而言，具有的优点是不但降低整车的燃油消耗，而且使得发动机工作在燃油经济区和高效区，消除发动机的怠速工况，降低了整车的燃油油耗，而且具有制动能量回收功能。
附图说明
图1本发明一种混合动力汽车控制方法的时间与速度曲线图。
图2本发明一种混合动力汽车控制方法原理图。
图3本发明一种混合动力汽车控制方法的工作模式切换图.
其中图1中0为静止模式；1为起动模式；2为匀速行驶模式；3为加速/助力模式；4为减速/制动模式；5为燃油切断模式。
具体实施方式
下面结合附图的图1至图3对本发明的一种混合动力汽车控制方法作进一步详细说明。
技术术语说明：ISG为Integrated Starter and Generator，其含义为集成式起动机和发电机，汽车起动发电一体机，直接集成在发动机主轴上。电池SOC在本领域中表示的是电池（组）残留容量状态。发动机ECU为发动机控制单元。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称。CVT是自动变速器的一种，全名叫无级自动变速器
本发明的一种混合动力汽车控制方法，请参考图1至图3，该方法将整车工作模式分为静止模式、起动模式、匀速行驶模式、加速/助力模式、减速/制动模式和燃油切断模式，所述静止模式是指汽车停止，发动机关闭，减速器速比达到最大值为车辆起步做好准备的一种模式；所述起动模式是指采用ISG电机取代传统燃油车上的起动机来带动发动机启动，起动车辆的模式；所述匀速行驶模式是根据电池SOC状态和车速，使车辆在低速、中速和高速匀速行驶，从而使发动机运行在经济区或者高效区的模式；所述加速/助力模式是指在汽车加速和爬坡等高负荷工况下，ISG电机作为电动机工作，为发动机提供助力的模式；所述减速/制动模式是指在汽车减速/制动工况下，使ISG电机处于发电状态的模式；燃油切断模式是在车辆低速纯电动行驶或减速/制动时，切断发动机的燃油供应，降低油耗的模式。这样，在采集驾驶员意图信息并解析之后，整车控制与变速器控制单元、电机控制系统、电池管理系统等通信，然后判断车辆的运行条件，使其工作在不同的模式，并让发动机和ISG电机配合工作，运行在其经济区或者高效区，从而达到降低油耗的目的。如静止模式主要用于遇到红灯时，消除发动机的怠速工况，提高整车在制动、起步频繁的城市运行工况下的燃油经济性和排放性能。起动模式下，ISG电机的功率和扭矩比传统的启动电机大，能够迅速启动发动机，避免发动机运行在低转速低转矩的高油耗区，从而降低油耗。匀速行驶模式下，当车辆车速较低，且SOC较高时，电池提供电能，整车控制器与ISG电机控制器、电池管理系统、CVT控制器通讯，然后根据驾驶员输入发送扭矩命令给电机单独驱动车辆。当车速为中速，且SOC较高时，整车控制器向发动机发送控制命令，并与各CAN节点通讯，使发动机按最小燃油经济特性运行，并由发动机单独驱动车辆。当车速为中速，且SOC较低时，整车控制器除向发动机发送控制命令驱动车辆外，还控制ISG电机使其处于发电状态，给电池充电。当车速较高，且SOC较高时，为满足高速的动力性要求，整车控制器同时向发动机和电机发送控制命令，使它们一起工作驱动车辆。加速/助力模式下，ISG电机作为电动机工作，当车辆在高负荷工况下，为补充发动机的动力不足，电池为ISG电机提供电能，整车控制器发出电机扭矩命令，使ISG电机与发动机共同驱动车辆。这种模式通过控制电机转矩，使发动机与电机联合工作，获得更好的加速性能，降低汽车的燃油消耗。在这种工作模式下电机助力的大小将随着加速踏板位置和电池SOC的变化而变化。减速/制动模式下，整车控制器根据加速踏板和制度踏板的状态判断车辆工作于这种模式时，减速/制动产生的机械能经ISG电机转化为电能，再经ISG电机控制器转换为直流电给电池充电，进行能量回收。当加速踏板和制动踏板都处于自由状态时，车辆将逐渐减速，此时进行滑行能量回收；当加速踏板处于自由状态，而踩下制动踏板时，通过调节变速器的速比，使电机处于最佳效率区发电，最大限速地进行制动能量回收。燃油切断模式下，从驾驶员减速/制动开始直到重新加速为止，都不会消耗燃油。这样相对现有技术而言，具有的优点是不但降低整车的燃油消耗，而且使得发动机工作在燃油经济区和高效区，消除发动机的怠速工况，降低了整车的燃油油耗，而且具有制动能量回收功能。
本发明的一种混合动力汽车控制方法，请参考图1至图3，在前面技术方案的基础上具体可以是所述整车工作模式可进行下述切换：静止模式与起动模式之间的双向切换；所述起动模式分别切换至匀速行驶模式、加速/助力模式和减速制动模式；所述匀速行驶模式分别与减速/制动模式、加速/助力模式和燃油切断模式之间的双向切换；所述加速/助力模式分别与所述匀速行驶模式和减速/制动模式之间的双向切换；所述减速/制动模式向静止模式切换；所述减速/制动模式分别与匀速行驶模式、加速/助力模式和燃油切断模式双向切换；所述燃油切断模式分别与减速/制动模式和匀速行驶模式之间双向切换。而具体的切换为根据驾驶员的操作意图和SOC的状态等信息，整车控制器自动在整车工作模式之间进行切换。切换到各工作模式的条件分别是：
（1）进入静止模式的条件
进入静止模式需满足以下全部条件：①车速为0；②发动机处于怠速；③发动机冷却液温度正常；④SOC>设定值；⑤空调开关关闭；⑥档位是空挡；⑦上次启动到现在，车速不一直为0。
（2）进入起动模式的条件
进入起动模式满足以下条件之一即可：①有钥匙启动信号；②进入静止模式后，制动踏板被再次踏下。
（3）进入匀速模式的条件
进入匀速模式需满足以下条件：①车速不为0；②加速踏板信号<设定值。
进入匀速模式中的纯电动模式需满足以下条件：①车速不为0；②设定值<加速踏板信号<设定值；③SOC>设定值。
（4）进入加速/助力模式的条件
进入加速/助力模式需满足以下全部条件：①车速不为0；②SOC>设定值；③加速踏板信号>设定值。
（5）进入减速/制动模式的条件
进入减速模式条件：①车速不为0；②加速踏板信号为0。
进入制动模式条件：①车速不为0；②加速踏板信号不为0。
（6）进入燃油切断模式的条件
进入燃油切断模式满足以下条件之一即可：①车速不为0，并且加速踏板信号为0，并且发动机转速大于设定值；②满足纯电动行驶条件。
本发明的一种混合动力汽车控制方法，请参考图1至图3，在前面所述的技术方案的基础上，具体可以是静止模式是指汽车停止，发动机关闭，减速器速比达到最大值为车辆起步做好准备的一种模式。该模式主要用于遇到红灯时，消除发动机的怠速工况，提高整车在制动、起步频繁的城市运行工况下的燃油经济性和排放性能。此模式下，如图2所示，发动机ECU与整车控制器进行停止喷油点火信号的交互、整车控制器与ISG电机控制器进行CAN通信，控制发动机和ISG电机不输出扭矩。起动模式是指采用ISG电机取代传统燃油车上的起动机来带动发动机启动，起动车辆的模式。该模式下，ISG电机的功率和扭矩比传统的启动电机大，能够迅速启动发动机，避免发动机运行在低转速低转矩的高油耗区，从而降低油耗。如图2所示，当有钥匙点火信号输入时，整车控制器发出启动命令给电机控制器让ISG电机启动发动机。匀速行驶模式是根据电池SOC状态和车速，使车辆在低速、中速和高速匀速行驶，从而使发动机运行在经济区或者高效区。匀速模式下，如图1所示，当车辆车速较低，且SOC较高时，电池提供电能，整车控制器与ISG电机控制器、电池管理系统、CVT控制器通讯，然后根据驾驶员输入发送扭矩命令给电机单独驱动车辆。当车速为中速，且SOC较高时，整车控制器向发动机发送控制命令，并与各CAN节点通讯，使发动机按最小燃油经济特性运行，并由发动机单独驱动车辆。当车速为中速，且SOC较低时，整车控制器除向发动机发送控制命令驱动车辆外，还控制ISG电机使其处于发电状态，给电池充电。当车速较高，且SOC较高时，为满足高速的动力性要求，整车控制器同时向发动机和电机发送控制命令，使它们一起工作驱动车辆。加速/助力模式是指在汽车加速和爬坡等高负荷工况下，ISG电机作为电动机工作，为发动机提供助力的模式。如图2所示，当车辆在高负荷工况下，为补充发动机的动力不足，电池为ISG电机提供电能，整车控制器发出电机扭矩命令，使ISG电机与发动机共同驱动车辆。这种模式通过控制电机转矩，使发动机与电机联合工作，获得更好的加速性能，降低汽车的燃油消耗。在这种工作模式下电机助力的大小将随着加速踏板位置和电池SOC的变化而变化。在加速度较小的情况下，ISG电机只提供部分助力，而在急加速的情况下，ISG电机才提供最大的助力功率。当电池SOC较低，但未到设定的最小值时，电机的助力相应减小。当SOC低于设定的最小值时，电机将不提供助力。减速/制动模式是指在汽车减速/制动工况下，使ISG电机处于发电状态的模式。如图2所示，整车控制器根据加速踏板和制度踏板的状态判断车辆工作于这种模式时，减速/制动产生的机械能经ISG电机转化为电能，再经ISG电机控制器转换为直流电给电池充电，进行能量回收。当加速踏板和制动踏板都处于自由状态时，车辆将逐渐减速，此时进行滑行能量回收；当加速踏板处于自由状态，而踩下制动踏板时，通过调节变速器的速比，使电机处于最佳效率区发电，最大限速地进行制动能量回收。燃油切断模式是在车辆低速纯电动行驶或减速/制动时，切断发动机的燃油供应，降低油耗的一种模式。这种模式下，从驾驶员减速/制动开始直到重新加速为止，都不会消耗燃油。如图2所示，当整车控制器判断车辆满足低速纯电动行驶或减速/制动的条件，且发动机转速大于设定值时，向发动机ECU发送停止喷油点火信号切断燃油供应。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：该方法将整车工作模式分为静止模式、起动模式、匀速行驶模式、加速/助力模式、减速/制动模式和燃油切断模式，所述静止模式是指汽车停止，发动机关闭，减速器速比达到最大值为车辆起步做好准备的一种模式；所述起动模式是指采用ISG电机取代传统燃油车上的起动机来带动发动机启动，起动车辆的模式；所述匀速行驶模式是根据电池SOC状态和车速，使车辆在低速、中速和高速匀速行驶，从而使发动机运行在经济区或者高效区的模式；所述加速/助力模式是指在汽车加速和爬坡等高负荷工况下，ISG电机作为电动机工作，为发动机提供助力的模式；所述减速/制动模式是指在汽车减速/制动工况下，使ISG电机处于发电状态的模式；燃油切断模式是在车辆低速纯电动行驶或减速/制动时，切断发动机的燃油供应，降低油耗的模式。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述整车工作模式可进行下述切换：静止模式与起动模式之间的双向切换；所述起动模式分别切换至匀速行驶模式、加速/助力模式和减速/制动模式；所述匀速行驶模式分别与减速/制动模式、加速/助力模式和燃油切断模式之间的双向切换；所述加速/助力模式分别与所述匀速行驶模式和减速/制动模式之间的双向切换；所述减速/制动模式向静止模式切换；所述减速/制动模式分别与匀速行驶模式、加速/助力模式和燃油切断模式双向切换；所述燃油切断模式分别与减速/制动模式和匀速行驶模式之间双向切换。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述静止模式为发动机ECU与整车控制器进行停止喷油点火信号的交互、整车控制器与ISG电机控制器进行CAN通信，控制发动机和ISG电机均不输出扭矩。
4.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述起动模式为当有钥匙点火信号输入时，整车控制器发出启动命令给电机控制器使得ISG电机运行启动发动机。
5.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述匀速行驶模式为当车辆车速较低，且SOC较高时，电池提供电能，整车控制器与ISG电机控制器、电池管理系统、CVT控制器通讯，然后根据驾驶员输入发送扭矩命令给电机单独驱动车辆；当车速为中速，且SOC较高时，整车控制器向发动机发送控制命令，并与各CAN节点通讯，使发动机按最小燃油经济特性运行，并由发动机单独驱动车辆；当车速为中速，且SOC较低时，整车控制器除向发动机发送控制命令驱动车辆外，还控制ISG电机使其处于发电状态，给电池充电；当车速较高，且SOC较高时，为满足高速的动力性要求，整车控制器同时向发动机和电机发送控制命令，使发动机和电机一起工作驱动车辆。
6.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述加速/助力模式为当车辆在高负荷工况下，电池为ISG电机提供电能，整车控制器发出电机扭矩命令，使ISG电机与发动机共同驱动车辆。
7.根据权利要求6所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述电机助力的大小将随着加速踏板位置和电池SOC的变化而变化；在加速度较小的情况下，ISG电机只提供部分助力；而在急加速的情况下，ISG电机才提供最大的助力功率；当电池SOC较低，但未到设定的最小值时，电机的助力相应减小；当SOC低于设定的最小值时，电机将不提供助力。
8.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述减速/制动模式为整车控制器根据加速踏板和制度踏板的状态判断车辆工作于减速/制动模式时，减速/制动产生的机械能经ISG电机转化为电能，再经ISG电机控制器转换为直流电给电池充电，进行能量回收；当加速踏板和制动踏板都处于自由状态时，车辆将逐渐减速，此时进行滑行能量回收；当加速踏板处于自由状态，而踩下制动踏板时，通过调节变速器的速比，使电机处于最佳效率区发电，最大限速地进行制动能量回收。
9.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车控制方法，其特征在于：所述燃油切断模式为当整车控制器判断车辆满足低速纯电动行驶或减速/制动的条件，且发动机转速大于设定值时，向发动机ECU发送停止喷油点火信号切断燃油供应。
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