串联式混合动力汽车的整车控制策略

摘要

本发明公开了一种串联式混合动力汽车的整车控制策略，即根据电池电量判断进入或退出串联驱动模式；在串联驱动模式下分别定义电量增加模式、电量平衡模式和电量消耗模式；由电池电量、电池是否存在严重故障以及大功率需求状况决定进入电量增加模式、电量平衡模式或电量消耗模式；根据车辆摩擦阻力、坡道阻力、迎风阻力、加速惯性阻力计算驱动电机的输出力矩和请求功率，分别设定在电量增加模式、电量平衡模式和电量消耗模式下，通过控制策略分析调节辅助能量单元、电池的输出功率。本策略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，适用汽车加速、爬坡等大功率需求和电池故障报警等场合，满足系统的动力性能、故障保护功能要求。

主权项

一种串联式混合动力汽车的整车控制策略，其特征在于本策略包括如下步骤：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)加速惯性阻力计算公式为：$F_j=m·\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}---\left(4\right)$式(1)至式(4)中，m表示整车的质量，g表示重力加速度，f表示摩擦系数，α表示坡度角，C_d表示风阻系数，A表示迎风面积，V表示车速，dV/dt表示加速度；步骤七、根据式(1)至式(4)，得到驱动电机的力矩输出计算公式为：T_ref＝(F_f+F_i+F_w+F_j)·R/(i_g·i₀·η_t·η_e)    (5)式(5)中，R表示汽车轮胎半径，i_g·i₀表示系统传动比，η_t·η_e表示传动系效率，得到驱动电机的请求功率计算公式为：P_i＝(F_f+F_i+F_w+F_j)·V/(η_t·η_e)/3600    (6)步骤八、设定P_{TM_Avg}为驱动电机的平均功率需求，P_{TM_t}为驱动电机的瞬时功率需求，P_{APU_Avg}为辅助能量单元的平均输出功率，P_{APU_t}为辅助能量单元的瞬时输出功率，P_{RAT_Rate}为电池的额定输出功率，则在电量增加模式下，P_{APU_Avg}＞P_{TM_Ave}＞0kW，在电量平衡模式下，P_{APU_t}＝P_{TM_t}＞0kW，在电量消耗模式下，P_{APU_t}＝P_{TM_t}‑P_{BAT_Rate}，其中，驱动电机的平均功率需求P_{TM_Avg}通过式(7)计算得到，$P_{\mathrm{TM}\_\mathrm{Avg}}=\frac{1}{T}{\int }_0^T{P}_{\mathrm{TM}\_t}·\mathrm{dt}---\left(7\right)$上述能量分配满足串联驱动模式下驱动电机的功率需求。