专利名称：一种可外接充电式混合动力汽车发电机组的控制方法
技术领域：
本发明属于混合动力汽车控制领域，尤其是可外接充电式混合动 力汽车，实现了对其发电机组的控制。
背景技术：
能源和环境是实现可持续发展的必要条件，减少和消除对石油的 依赖是一项有关全球经济安全和能源安全的紧迫任务，而研究节能、 环保的汽车是緩解能源压力、降低环境污染的有效手段之一。可外接
充电式混合动力汽车PHEV (Plug-inHybridElectric Vehicle, PHEV) 是指可以使用电力网(包括家用电源插座，例如220V电源)对动力电 池进行充电的混合动力汽车。PHEV具有纯电动行驶较长距离的功能， 但需要时仍然可以以全混合模式工作，其最大的特点是将混合动力驱 动系统和纯电动驱动系统相结合，可以大大改善PHEV的有害气体、温 室气体排放和燃油经济性，提高纯电动汽车的动力性能和续驶里程。 因此PHEV是一种最有发展前景的混合动力汽车驱动模式，也是向最终 的清洁能源汽车过渡的最佳方案之一 。
根据车上电池荷电状态的变化特点，可以将PHEV整车的工作模式 分为电量消耗、电量保持和常规充电模式，其中电量消耗又分为纯电动 和混合动力两种子模式。
"电量消耗-纯电动"(all-electric mode)子模式中，发动机是关 闭的，电池是唯一的能量源，电池的荷电状态降低；"电量消耗-混合动 力"(Blended mode)子模式中，发动机和电机同时工作，电池提供整车 功率需求的主要部分，电池的荷电状态也在降^f氐，发动4几用来补充电池输出功率不足的部分，直至电池的荷电状态达到最小允许值；"电量保
持"模式下，整车功率受到限制，电机为整车提供的功率全部来自于发 电机组，发电机组发的电除了满足电机工作需求外，还将多余的电量 提供给高压电池；"常规充电，，模式就是用电网给PHEV的高压电池充电。
基于以上PHEV混合动力汽车整车的工作模式，需要对发电机组进 行控制，传统的发电机组的控制方法多为控制发电机组的起停功能， 而对于发电机组工作的平稳性与燃油的经济性难以保证，同时缺乏对 发电机组运行过程中故障的监测；本发明提出的一种发电机组的控制 方法，用来实现各种模式的平稳切换、实现对全局燃料经济性的最优 化以及保证发电机组的安全性，可靠性。
发明内容
本发明提出了一种对可外接充电式混合动力车发电机组的控制方
法，以满足各种整车工作模式下的车辆工作的需求，实现低soc(电池 荷电状态)下大的功率输出，同时对电池起到有效的保护。
本发明公开了 一种可外接充电式混合动力汽车发电机组控制方
法，其特征在于整车控制器接收整车CAN消息，判断整车状态，当 发动机处于停止模式时，判断高压电池荷电状态是否低于30%,若低于 30%则发出起动请求信号，起动发电机组发电；当发动机处于运转模式 时，判断高压电池荷电状态是否高于55%，若高于55%则发出停止请求 信号，停止发电机组工作。
通过发动机的转速判断其工作状态，当发动机转速大于600rpm时， 判定发动机处于运转模式；当发动机转速低于250rpm时，判定发动机 处于静止模式；发动机转速在250 - 600rmp之间时，则判定发动机上 一周期的工作模式为当前的工作模式。
当发动机控制器接收到起动请求后，发动机工作模式由停止模式 转化为发动机起动中模式，在起动中模式中，判断发动机的转速是否大于600rpm,当转速大于或等于600rpm时，判定起动成功，转化为发 动机运转模式；当在发动机起动中模式中超过1500ms时，认为发动机 起动失败，进入错误模式。
当发动机处于起动中模式，且发动机正常运行超过200ms后，发 电机组自动进入发电模式中，在发电模式中，发动机具有恒定的发电 扭矩，起动/发电机具有恒定的转速。
在发动机运转模式及发电模式中，当整车控制器监测到影响发电 机组发电的系统故障时，自动转化为故障模式。
在发动机运转模式和发电模式中，当整车控制器没有监测到影响 发电机组发电的系统故障时，监测是否有停机请求，如果有停机请求， 将转化为停机中模式，在停机中模式中，发电机组的扭矩和速度都为0。
在停机中模式中，当发动机在1500ms内没有停机成功时，进入错
误模式。
采用本发明的控制方法，能够保证低SOC下的大功率输出和对高 压电池的保护作用，同时控制发动机工作在最佳工作区间，从而实现 发电机组效率最大化。
图1为混合动力汽车的系统结构图； 图2为发动机状态判断流程图； 图3为发电机组起动请求判断流程图； 图4为发电机组停止请求判断流程图； 图5为发电机组控制流程图。
具体实施例方式
图1为本发明混合动力汽车的系统结构图，该混合动力汽车为可外 接充电式混合动力汽车，发动机1与起动/发电机2串连连接，组成发电机组，采用一体化设计，起动/发电机2将起动和发电功能集成于一 体，通过电机控制器MCU1进行控制。发电机组将发的交流电通过第一 逆变器3转化成直流电储存在高压电池4中，也可以通过第二逆变器 6直接驱动电动才几7，还可以与高压电池共同以混合才莫式驱动电动才几7， 电动机7的驱动力通过变速箱8传递给驱动轮9。同时，高压电池4可 以通过外接电源来充电，也可以通过发电机组进行充电，电池控制系 统(BMS)对高压电池状态进行监控和控制，并将监控信息发到CAN网 络中，高压电池4中的电量通过第二逆变器6用于电动机7的驱动或 者通过DC-DC5，用于给小电池充电和满足低压负载需求。
混合动力整车控制器(VMS )、发动机控制器(EMS)、电机控制器(MCU1、 MCU2)共同参与发电机组的控制，以实现PHEV发电机组发电性能的最 优化。
图2、 3、 4示出了发动机的状态判断和发电机组起动停止请求判断 流程。
整车控制器(VMS )接收到整车CAN消息，然后判断整车状态。 首先判断发动机1的工作状态，当发动机1转速大于600rpm时，可 以判定发动机1处于运转状态；若发动机转速低于250rpm,可以判定 发动机l处于静止状态；若发动机转速在这两个速度之间，则判定发 动机上一周期的工作状态为当前的工作状态。
当发动机l处于停止状态时，判断高压电池SOC (荷电状态)是否 低于30%,若低于30%则需要起动发电机组发电，此时将发出起动请求 信号。VMS向发动机控制器EMS和起动/发电机控制器MCU1发出起动发 动机的请求，起动机将发动机拖动至300转左右后，发动机开始喷油 点火，运行在怠速状态，然后将发动机转速、扭矩升高，使其在最佳 工作区域开始发电。
当发动机l处于运转状态时，判断高压电池SOC是否高于55%,若 高于55%则需要停止发电机组工作，此时将发出停止请求信号，VMS向 EMS发出停止发动机工作的请求，发电才几组停止工作。这样可以使高压电池S0C维持在一定范围内，避免S0C过充或过;^文带来的对高压电池 的损害，起到保护高压电池的作用，同时保证低SOC下的大功率输出。 图5示出了发电机组的控制过程。
整车控制器(VMS)根据整车状况，当SOC低于阀值时，发出起动请 求给发动机控制器(EMS)和电机控制器(MCUl) , MCU1接到请求指令 后，开始拖动发动机l, EMS接到起动请求指令后监控发动机1转速， 当发动机1运转在怠速状态并正常工作200ms后，发电机组进入发电 状态，并进行扭矩和转速控制，将发动机1控制在最佳经济区域输出 功率发电。
在这个过程中，发电机组设定了 6种工作模式，分别是
1. 停止模式M1;
2. 起动中模式M2;
3. 运转模式M3;
4. 发电模式M4;
5. 停止中才莫式M5;和
6. 错误模式M6。
在初始化以后，首先判断发动机1的运行状态，若发动机1运转 中，则当前工作模式为运转模式M3，否则判断当前工作模式为停止模 式M1。在停止模式M1中，当EMS接受到起动请求后，当前工作模式将 由静止模式M1转化为起动中模式M2，在起动中模式M2中，将对起动/ 发电机2有起动请求以起动发动机；当接到起动请求的300ms内，检 测到发动才凡在运转状态时，可以判定发动4几起动成功，发电才几组当前 工作模式转化为运转模式M3，当在起动中模式M2中超过1500ms时， 认为发动机起动失败，当前工作模式进入错误模式M6;在运转模式M3 中，对发动机没有扭矩请求。在运转模式M3中，发动机正常运行超过 200ms后，发电机组当前工作模式自动进入发电模式M4中，在发电模 式M4中，将控制发动机1有恒定的发电扭矩请求，对起动/发电机2 有恒定的转速请求，此时，发电机组以最佳工作效率区域发电。在运转模式M3和发电模式M4中，如果VMS监测到影响发电机组 发电的系统故障，都会自动转化为故障模式M6,若没有故障，将监测 是否有停机请求，如果有停机请求，将转化为停机中模式M5,在停机 中模式M5中，对发电机组的扭矩和速度请求都为0。在停机中模式M5 中，要求发动机在1500ms内停机成功，成功则当前工作模式进入停止 模式M1，否则进入错误模式M6。
VMS将把各种模式下的扭矩请求发送给EMS,速度请求和工作模式发 送给电机控制器MCU1,从而实现对发电机组发电的控制。
权利要求
1、一种可外接充电式混合动力汽车发电机组控制方法，其特征在于整车控制器接收整车CAN消息，判断整车状态，当发动机(1)处于停止模式(M1)时，判断高压电池荷电状态是否低于30％，若低于30％则发出起动请求信号，起动发电机组发电；当发动机(1)处于运转模式(M2)时，判断高压电池荷电状态是否高于55％，若高于55％则发出停止请求信号，停止发电机组工作。
2、根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于通过发动机(l) 的转速判断其工作状态，当发动机(1)转速大于600rpm时，判定发 动机(1)处于运转模式(M2);当发动机(1)转速低于250rpm时， 判定发动机(1)处于静止模式(Ml);发动机(l)转速在250 - 600nnp 之间时，则判定发动机上一周期的工作模式为当前的工作模式。
3、 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于当发动机控制 器接收到起动请求后，发动机工作模式由停止模式(Ml)转化为发动 机起动中模式(M2)，在起动中模式(M2)中，判断发动机(1)的转 速是否大于600rpm,当转速大于或等于600rpm时，判定起动成功，转 化为发动机运转模式(M3);当在发动机起动中模式(M2)中超过1500ms 时，认为发动机起动失败，进入错误模式(M6)。
4、 根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于当发动机处于 起动中模式(M2),且发动机正常运行超过200ms后，发电机组自动 进入发电模式(M4)中，在发电模式(M4)中，发动机(1)具有恒定 的发电扭矩，起动/发电机(2)具有恒定的转速。
5、 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于在发动机运转 模式(M3)及发电模式(M4)中，当整车控制器监测到影响发电机组 发电的系统故障时，自动转化为故障模式(M6)。
6、 根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于在发动机 运转模式(M3)和发电模式(M4)中，当整车控制器没有监测到影响 发电机组发电的系统故障时，监测是否有停机请求，如果有停机请求， 将转化为停机中模式(M5)，在停机中模式(M5)中，发电机组的扭 矩和速度都为0。
7、 根据权利要求4-6任一项所述的控制方法，其特征在于在 停机中模式(M5)中，当发动机在1500ms内没有停机成功时，进入错 误模式(附)。
全文摘要
本发明公开了一种可外接充电式混合动力汽车发电机组控制方法，其特征在于整车控制器接收整车CAN消息，判断整车状态，当发动机(1)处于停止模式(M1)时，判断高压电池荷电状态是否低于30％，若低于30％则发出起动请求信号，起动发电机组发电；当发动机(1)处于运转模式(M2)时，判断高压电池荷电状态是否高于55％，若高于55％则发出停止请求信号，停止发电机组工作。本发明还公开了发电机组在多种工作模式下的控制方法。采用本发明的控制方法，能够保证低SOC下的大功率输出和对高压电池的保护作用，同时控制发动机工作在最佳工作区间，从而实现发电机组效率最大化。
文档编号B60W10/06GK101519074SQ200910132389
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者超 冯 申请人:奇瑞汽车股份有限公司