[发明专利]一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置

摘要

本发明申请公开一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置,在保证整车驾驶性能的基础上，合理控制混合动力汽车的工作模式以及不同工作模式下发动机、ISG电机以及后驱电机的工作点。使用较为简洁、实用的基于逻辑门限值控制策略，实现插电式四驱混合动力汽车基本的能量管理。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置，在保证插电式四驱混合动力汽车动力性的基础上，协调控制各个动力部件的输出转矩，使得发动机尽可能工作在低油耗区域，提高混合动力汽车的燃油经济性。

主权项

一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置，其特征在于：包括用于驱动后桥的后驱电机和后驱电机控制器、用于驱动前桥的发动机和发动机控制器、与发动机同轴相连的ISG电机和ISG电机控制器、用于启动发动机的小起动机、置于发动机和ISG电机间的离合器一、与ISG电机输出轴相连的离合器二、与离合器二相连的CVT变速箱、动力电池、动力电池控制器、逆变器一和逆变器二，所述动力电池和所述动力电池控制器置于车架和地板间，用于为后驱电机和ISG电机提供电能且回收部门制动能量，所述动力电池通过所述逆变器一与所述后驱电机电气连接，所述动力电池通过所述逆变器二与所述ISG电机电气连接；所述插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩大于零时，混合动力汽车进入驱动模式，执行驱动模式的控制流程；所述插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩小于零时，混合动力汽车进入制动模式，执行制动模式的控制流程；所述驱动模式的控制流程为：Step1、判断驱动需求转矩系数K₁取值所在区间；当K₁为小，执行step2，当K₁为中，执行step3，当K₁为大，执行step4；所述的驱动需求转矩系数K₁定义为理想驱动转矩与按照加速踏板开度计算得到的驱动转矩之比，若K₁∈[0.8,0.95)，K₁为小；若K₁∈[0.95,1.05]，K₁为中；若K₁∈(1.05,1.2]，K₁为大；Step2、进入后轴驱动模式；Step2A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，当SOC＞SOC_LOW，执行步骤step2A1，否则执行步骤step2A2；Step2A1、执行后驱纯电动驱动模式，后驱电机的输出转矩为混合动力汽车的需求转矩，同时返回执行步骤step1；Step2A2、执行串联驱动模式，发动机工作在最优输出转矩曲线上并带动ISG电机发电；混合动力汽车由后驱电机驱动，后驱电机输出转矩等于驱动转矩，发动机输出转矩为其最优输出转矩，ISG电机充电转矩为发动机输出转矩减去汽车需求转矩，同时返回执行步骤step1；Step3、进入前轴驱动模式；Step3A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，同时判断驱动需求转矩Treq范围；若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限，执行步骤Step3A1；若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上、下限之间时，执行步骤Step3A2；若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区上限并且小于发动机最大转矩，执行步骤Step3A3；若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机的最大输出转矩，小于发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限与当前转速下ISG电机的最大转矩之和，执行步骤Step3A4；若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限与当前转速下ISG电机所能提供的最大转矩之和，小于当前转速下发动机最大转矩与ISG电机的最大转矩之和，执行步骤Step3A5；若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限，执行step3B1；若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上、下限之间时，执行step3B2；若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限，小于当前转速下发动机最大转矩，执行step3B3；若是SOC＜SOC_LOW，且当汽车需求转矩大于等于当前转速下发动机所能提供的最大转矩，执行step3B4；Step3A1、执行ISG电机单独驱动混合动力汽车，ISG电机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1；Step3A2、执行发动机单独驱动混合动力汽车，发动机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1；Step3A3、执行发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在最佳输出转矩曲线上，额外的驱动转矩由ISG电机提供；同时返回执行step1；Step3A4、执行发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机补充额外驱动外转矩；同时返回执行step1；Step3A5、执行发动机与ISG电机共同驱动混合动力汽车，ISG电机提供当前转速下的最大转矩，额外转矩由发动机提供；同时返回执行step1；Step3B1、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为其最佳输出转矩，ISG电机充电转矩为需求转矩与发动机最佳输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；Step3B2、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；Step3B3、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为当前转速下的最大转矩；ISG电机的充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；Step3B4、系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，同时返回执行step1；Step4、进入双轴驱动模式，即四驱模式；step4A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，若是，执行子步骤step4B，否则执行步骤step4A1；step4A1、系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩；同时返回执行步骤step1；step4B、判断驱动需求转矩Treq范围；当驱动需求转矩大于等于当前转速下ISG电机与发动机所能提供的最大转矩之和，小于当前转速下后驱电机与发动机所能提供的最大转矩之和，执行步骤step4B1；当驱动需求转矩大于等于当前转速下后驱电机与发动机所能提供的最大转矩之和，执行步骤step4B2；Step4B1、执行后驱电机辅助四轮驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，后驱电机的输出转矩为需求转矩与发动机提供的最大转矩之差，同时返回执行步骤step1；Step4B2、执行全混合四轮驱动模式，ISG电机和后驱电机的输出转矩为当前转速下各自的最大输出转矩，发动机的输出转矩为需求转矩与两个电机所能提供的最大转矩之和的差值，同时返回执行步骤step1；所述制动模式的控制流程为：Step5、判定车速V是否大于零，若否，执行step6，若是，执行step7；Step6、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动；Step7、判定制动需求转矩系数K₂的范围，当K₂为小，执行step8，当K₂为中，执行step9，当K₂为大，执行step10；所述的制动需求转矩系数K₂定义为理想制动转矩与按照制动踏板开度计算得到的制动转矩之比，若K₂∈[0.8,0.95)，K₂为小；若K₂∈[0.95,1.05]，K₂为中；若K₂∈(1.05,1.2]，K₂为大；Step8、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step11，若否，执行step10；Step9、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step12，若否，执行step10；Step10、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动，同时返回执行步骤step7；Step11、执行再生制动，再生制动力矩主要由后驱电机提供，额外的部分由ISG电机提供，同时返回执行步骤step7；Step12、执行混合制动模式，后驱电机和ISG电机均提供当前转速下的最大再生制动转矩，若发动机未开启，额外的制动力使用制动器提供，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外的部分由同时制动器提供，同时返回执行步骤step7。