基于双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统切换控制方法

摘要

本发明公开了一种基于双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统及其工作模式切换控制方法，包括发动机系统、电源驱动系统、双转子电机动力耦合器控制系统、ABS系统；并将系统控制分为七种工作模式：停车发电模式、纯电动行驶模式、充电行驶模式、发动机驱动高速行驶模式、混合动力行驶模式、倒车行驶模式、制动能量回收模式；本发明的不但可以提高传动效率并能够实现发动机燃油经济性的最优控制，同时还能利用双转子电机动力耦合器进行制动能量回收，兼顾节能效果，并且在工作模式切换时能够做到车辆运行的平稳性。

主权项

一种基于双转子电机动力耦合器的混合动力车辆系统切换控制方法，包括发动机系统、电源驱动系统、双转子电机动力耦合器控制系统、ABS系统；所述发动机系统包括发动机(1)、发动机控制单元(20)；所述电源驱动系统包括外电机整流逆变器(14)、内电机整流逆变器(16)、动力蓄电池(15)；所述动力蓄电池(15)分别与所述外电机整流逆变器(14)以及所述内电机整流逆变器(16)相连接，用于给内、外电机供电，也用于在内、外电机发电时存储电能；所述双转子电机动力耦合器控制系统包括双转子电机动力耦合器、双转子电机动力动力耦合器控制单元(17)；所述双转子电机动力耦合器控制单元(17)连接所述外电机整流逆变器(14)和所述内电机整流逆变器(16)，用于实现对双转子动力耦合器工作模式的控制；所述ABS系统依次包括ABS控制单元(13)、ABS制动压力调节器(12)、制动轮缸(9)、轮速传感器(10)，通过电连接后用于车辆的制动；所述发动机控制单元(20)与所述双转子电机动力耦合器控制单元(17)之间、所述双转子电机动力耦合器控制单元(17)与ABS控制单元(13)之间通过数据总线(19)相连接；内转子线圈(8)通过内转子线圈供电滑环(3)和碳刷供电；电磁同步器(4)的线圈通过电磁同步器供电滑环(2)和碳刷供电；所述双转子电机动力耦合器的内转子轴端连接所述发动机(1)的曲轴，所述双转子电机动力耦合器的外转子与驱动车桥(11)的输入轴机械连接；所述双转子电机动力耦合器包括内转子、内转子线圈(8)、外转子、外转子外层永磁体(6)、外转子内层永磁体(7)、定子、定子线圈(5)、电磁同步器(4)、电磁同步器驱动放大器(18)，所述定子及所述定子线圈(5)、所述外转子及所述外转子外层永磁体(6)组成外电机；所述内转子及所述内转子线圈(8)、所述外转子内层永磁体(7)组成内电机；所述电磁同步器驱动放大器(18)连接所述电磁同步器(4)，用于实现内转子与外转子的机械连接，完成无功率损耗的直接传动；其特征在于，双转子电机动力耦合器控制单元(17)实现对双转子电机动力耦合器内外电机的控制，具体控制步骤为：a、双转子电机动力耦合器控制单元(17)获取动力蓄电池SOC、档位信号、加速信号、制动信号以及车速信号参数；并设定如下参数：SOC_charge：进入停车发电模式蓄电池荷电量阀值；SOC_max‑1：指因动力蓄电池(15)充满电而退出停车发电模式时，动力蓄电池(15)荷电量的阀值；SOC_max‑2：为因动力蓄电池(15)充满电而退出充电行驶模式时，动力蓄电池荷电量的阀值；SOC_max‑3：为进入制动能量回收模式动力蓄电池荷电量的上限阀值；SOC_{VE‑high‑1}：为进入纯电行驶模式时，蓄电池荷电量的阀值；SOC_{VE‑high‑2}：为车辆起步时进入充电行驶模式时，蓄电池荷电量的阀值；SOC_{VE‑high‑3}：为进入混合动力行驶模式时动力蓄电池荷电量阀值；SOC_min：为倒车状态下，蓄电池荷电量的许用下限阀值，其数值小于SOC_VE‑low‑1；SOC_VE‑low‑1：为因动力蓄电池(15)荷电量过小而退出停车发电模式时，蓄电池荷电量的阀值；SOC_VE‑low‑2：为因动力蓄电池(15)荷电量过小而进入充电行驶模式时，动力蓄电池(15)荷电量的阀值；SOC_VE‑low‑3：为因动力蓄电池(15)电力不足而退出混合动力行驶模式时，动力蓄电池(15)荷电量的阀值；SOC_driveback：为进入倒车状态蓄电池荷电量的阀值，其数值大于SOC_min；V_max‑high：为混合动力行驶模式的车速阀值；V_max‑low：为退出混合动力行驶模式的车速阀值；V_e‑low‑1：为进入纯电动行驶模式的车速阀值；V_e‑low‑2：为进入充电行驶模式的车速阀值；V_e‑low‑3：为退出发动机驱动高速行驶模式时车速阀值；V_e‑high‑1：为因车速过高而退出纯电动行驶模式时，车速的阀值；V_e‑high‑2：为因车速过大而退出充电行驶模式时，车速的阀值；V_e‑high‑3：为由纯电动行驶模式进入发动机驱动高速行驶模式时，车速的阀值；V_e‑high‑4：为由充电行驶模式进入发动机驱动高速行驶模式时，车速的阀值；b、双转子电机动力耦合器控制单元(17)依据获取的上述参数对工作模式进行判断，将系统控制分为七种工作模式：停车发电模式、纯电动行驶模式、充电行驶模式、发动机驱动高速行驶模式、混合动力行驶模式、倒车行驶模式、制动能量回收模式，具体分配步骤为：所述停车发电模式下：进入条件：SOC小于SOC_charge，且轮速传感器(10)信号都为零，且整车电路开关信号为OFF时；退出条件：SOC达到或超过SOC_max‑1，或者整车电路开关信号为ON；所述纯电动行驶模式下：进入条件：整车电路开关信号为ON，并且SOC大于SOC_{VE‑high‑1}，并且车辆实际车速V低于V_e‑low‑1，并且加速踏板有加速信号；退出条件：实际车速V大于V_e‑high‑1，或者加速信号为零，或者SOC小于或等于SOC_VE‑low‑1；所述充电行驶模式下：第一种情况进入条件为车辆由纯电动行驶模式进入充电行驶模式：SOC小于或等于SOC_VE‑low‑2，在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，SOC_VE‑low‑2与SOC_VE‑low‑1的值相等；并且车速大于零但小于V_e‑low‑2；第二种情况进入条件为车辆从零车速起步进入充电行驶模式：SOC小于或等于SOC_{VE‑high‑2}，在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，SOC_{VE‑high‑2}与SOC_{VE‑high‑1}的值相等；退出条件：SOC大于SOC_max‑2，或者车速大于V_e‑high‑2，或者加速踏板信号为零；所述发动机驱动高速行驶模式下：第一种情况进入条件为从纯电动行驶模式进入：实际车速大于V_e‑high‑3，车速的阀值在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，V_e‑high‑3与V_e‑high‑1的值相等；第二种情况进入条件为从充电行驶模式进入：实际车速大于V_e‑high‑4，在工作模式切换时，为了保证工作状态的延续性，V_e‑high‑4与V_e‑high‑2的值相等；退出条件：1)当实际车速小于V_e‑low‑3时，则判断SOC，若SOC大于SOC_VE‑low‑1则进入纯电动行驶模式，若SOC小于或等于SOC_VE‑low‑2，则进入充电行驶模式；2)当实际车速大于V_max‑high，且SOC大于SOC_{VE‑high‑3}，车辆进入混合动力行驶模式；3)当加速踏板信号为零时，车辆退出发动机驱动高速行驶模式；三个退出条件只需满足其中一条；所述混合动力行驶模式下：进入条件：实际车速大于V_max‑high；并且SOC大于SOC_{VE‑high‑3}；退出条件：SOC小于SOC_VE‑low‑3，或者是实际车速和目标车速都小于V_max‑low，或者是加速踏板信号消失；所述倒车行驶模式下：进入条件：有倒档信号和加速信号，并且SOC大于SOC_driveback；退出条件：当蓄电池SOC下降至SOC_min；所述制动能量回收模式下：进入条件：有制动信号；并且SOC小于SOC_max‑3；退出条件：制动信号消失，或者是SOC大于或等于SOC_max‑2；c、车辆进入相应的工作模式后，当车辆有工作模式切换的需求时，双转子电机动力耦合器控制单元(17)发出切换控制分配策略；d、最后，当车辆在行驶中有制动切换的需求时，双转子电机动力耦合器控制单元(17)发出制动控制策略。