一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制方法及系统与流程

本发明涉及车辆管理技术领域，尤其涉及一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制方法及系统。

背景技术：

混联式混合动力汽车是同时具有串联式、并联式驱动方式的混合动力汽车。结构特点是可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式的特点。车辆工作在串联模式时，发动机转速与负载同车速、档位等解耦，这就使发动机能够工作在一个油耗排放较优的区间；当车辆工作在并联模式下时，发动机直接驱动车辆，减小了p1电机充电p2电机放电以及电池充放电带来的效率损失。混合动力控制系统需要根据车辆当前状态，进行合适的模式选择，以达到较优的油耗、排放、驾驶性及nvh(噪声、振动与声振粗糙度)等综合性能。

现有的发动机与输入轴转速同步控制是一个通用的控制技术，通常在配备了自动变速箱、双离合变速箱的传统燃油车辆中都应用了此项技术。在传统车中经常采用的控制策略为，控制发动机扭矩以输入轴转速为目标pid调节(比例、积分、微分控制)，配合离合器/液力变矩器扭矩控制，协同实现快速调节曲轴转速。为避免转速调节的过程过长，引起换挡时间过长；发动机负载变化较大，造成排放负担；在驾驶员需求较大扭矩的极端工况下，p1电机调速可能会造成电池功率超限等问题，因此有必要对混动控制系统的控制策略进行改进。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，针对以上问题点，本发明引入一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制方法及系统，采用动态功率判断法判断当混合动力系统由串联模式切换到并联模式或者在并联模式下换挡时是否可以使用p1电机调速，确保电机调速不会使高压电池放电/充电功率超限，影响电池寿命。

第一方面为了达到上述发明目的，本发明提供了一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制方法，所述方法包括：

步骤1：获取调速指令；

步骤2：根据所述调速指令判断是否允许使用p1电机调速，如果否则根据预设方案进行发动机主动调速，如果是则到步骤3；

步骤3：向p1电机发送调速指令，控制所述p1电机调速并对调速时间进行计时，同时保持发动机扭矩不变；

步骤4：判断转速差是否小于预设的转速阈值，如果是则调速结束，如果否则进入步骤5；

步骤5：判断所述调速时间是否大于预设调速时间，如果否则回到步骤4，如果是则根据预设方案进行发动机主动调速。

进一步地，所述根据预设方案进行发动机主动调速包括：

控制所述p1电机进入扭矩控制模式；

判断所述转速差是否小于预设的转速阈值，如果是则调速结束，如果否则重复本步骤。

进一步地，所述判断是否允许使用p1电机调速包括：

获取所述p1电机调速的第一功率值；

获取曲轴惯量；

获取调速性能参数，并根据所述调速性能参数设定所述预设调速时间；

获取所述目标转速和曲轴转速，并根据所述目标转速和曲轴转速计算转速差；

根据所述转速差、调速时间和曲轴惯量计算所述p1电机调速的第二功率值；

比较所述第一功率值和第二功率值；

当所述第一功率值大于等于所述第二功率值，则使用所述p1电机调速；

当所述第一功率值小于所述第二功率值，则不使用所述p1电机调速。

进一步地，所述获取所述p1电机调速的第一功率值包括：

获取电池状态信息；

获取p2电机动态消耗功率和高压附件消耗功率；

根据所述电池状态信息、p2电机动态消耗功率和高压附件消耗功率计算所述p1电机调速的第一功率值。

进一步地，所述调速性能参数包括至少一种以下参数：驾驶员踏板需求、车速和驾驶模式。

进一步地，所述控制方法还包括:当检测到所述混合动力控制系统故障时，禁止或终止调速。

第二方面本发明提供一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制系统，包括：

指令获取模块，用于获取调速指令；

第一判断模块，用于判断是否允许使用p1电机调速；

第一控制模块，用于向p1电机发送调速指令，控制所述p1电机调速并对调速时间进行计时，同时保持发动机扭矩不变；

第二判断模块，用于判断转速差是否小于预设的转速阈值；

第三判断模块，用于判断所述调速时间是否大于预设调速时间。

进一步地，所述控制系统还包括发动机主动调速模块，所述发动机主动调速模块包括：

第二控制模块，用于控制所述p1电机进入扭矩控制模式；

第四判断模块，用于判断所述转速差是否小于预设的转速阈值。

进一步地，所述第一判断模块包括：

第一获取模块，用于获取所述p1电机调速的第一功率值；

第二获取模块，用于获取曲轴惯量；

预设调速时间获取模块，用于获取所述预设调速时间；

转速差获取模块，用于获取转速差；

第二功率值计算模块，用于计算所述p1电机调速的第二功率值；

比较模块，用于比较所述第一功率值和第二功率值；

进一步地，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用于获取电池状态信息；

第二获取单元，用于获取p2电机动态消耗功率和高压附件消耗功率；

第一功率值计算单元，用于计算所述p1电机调速的第一功率值。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本发明采用动态功率判断法判断当混合动力系统由串联模式切换到并联模式或者在并联模式下换挡时是否可以使用p1电机调速，确保电机调速不会使高压电池放电/充电功率超限，影响电池寿命。

(2)本发明综合调速转速差、驾驶员需求、车速等车辆参数信息，得到车辆的调速性能和预设调速时间。

(3)本发明根据车辆运行工况准确选择调速方案，在不允许使用p1电机调速、调速超时或失败后切换为备选的发动机主动调速方案，增强了控制系统的容错性和鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明所述的混合动力系统控制发动机转速调速的控制方法及系统，下面将对实施例所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例采用的混合动力系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的判断是否允许使用p1电机调速的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，现有技术中使用双电机混联(串联+并联)的前驱混动车辆，通常具有如图1所示的系统机构。其中，ice代表了内燃机，p1、p2为电机，其中p1电机与内燃机曲轴固联。若离合器c0脱开，发动机与车辆动力传动系统脱开，单独驱动p1电机充电，p2电机驱动车辆，这种工况为串联模式；在离合器c0闭合后，发动机可以通过离合器c0直接驱动车辆，p1电机和p2电机根据需要进行充、放电，车辆工作在并联模式。

对于采用p1+p2混联的混动车辆(如图1所示)来说，当控制系统需要将车辆模式从串联或纯电切换至并联时、或者在并联模式下变速箱需要换挡时，此时需要贴合离合器c0。在该瞬态工况下，为了减弱贴合离合器c0给车辆带来的驾驶性问题，混动控制系统需要首先主动同步发动机和输入轴的转速。同步转速后的发动机转速与输入轴转速差值较小且可控，此时再进行离合器贴合动作，车辆不会出现冲击、顿挫等驾驶性问题。上述工况下实现发动机转速与输入轴转速同步，可以使用p1电机进行调速的方法，相对于发动机调速，p1电机调速性能好，较容易实现稳定速率的调速过程；调速响应快，源自于永磁同步电机的机械/控制特性；使用p1电机调速时，能够使发动机保持较为稳定的工况点，排放油耗优势明显。但是使用p1电机调速，如若混动控制系统鲁棒性不好，也会带来以下问题：在车辆电池soc或功率限值不同时，p1电机调速表现不一致；环境温度较低时，电池放电能力不足，造成p1电机调速时间过长；在驾驶员需求较大扭矩的极端工况下，p1电机调速可能会造成电池功率超限。在图1的混动车辆中，当需要主动同步发动机转速到输入轴的目标转速时，若使用发动机扭矩进行调速，则没有充分利用整车的硬件资源，没有能够利用p1电机先天的调速优势。

实施例1：

本发明实施例针对p1电机调速的混合动力控制系统的控制方法进行优化，具体为当车辆需要从串联模式切换至并联模式，或者车辆在并联模式下换挡时判断是否可以采用p1电机调速和调速方法。

如图2所示，本发明实施例1提供了一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制方法，所述方法包括：

步骤1：获取调速指令。具体地，第一种情况，当混动车辆需要从串联模式切换到并联，曲轴转速(发动机与p1电机转速)与输入轴转速有差异；第二种情况，换挡结束后，输入轴转速会变化。这两种情况下，都需要发动机或p1电机对曲轴转速进行调节以便锁住离合器c0。

步骤2：根据所述调速指令判断是否允许使用p1电机调速，如果否则根据预设方案进行发动机主动调速，如果是则到步骤3。

具体地，如图3所示，所述判断是否允许使用p1电机调速包括：

s201,获取所述p1电机调速的第一功率值；

具体地，所述获取所述p1电机调速的第一功率值包括：

s2011,获取电池状态信息。通过电池管理系统获取电池状态信息，所述电池状态信息至少包括电池充电/放电功率、soc或soh中的一种。其中soc代表电池的剩余电量，soh用来定量描述当前电池的性能状态，代表当前电池相对于新电池存储电能的能力。

s2012,获取p2电机动态消耗功率和高压附件消耗功率。具体地，获取p2电机动态消耗功率和类似于高压配电盒、dc/dc转换器和车载充电器等高压附件消耗的功率。

s2013,根据所述电池状态信息、p2电机动态消耗功率和高压附件消耗功率计算所述p1电机调速的第一功率值。具体地，所述第一功率为根据上述参数计算出的p1电机的可用功率。

s202,获取曲轴惯量；具体为，发动机曲轴的转动惯量。

s203,获取调速性能参数，并根据所述调速性能参数设定所述预设调速时间。具体地，所述调速性能参数包括至少一种以下参数：驾驶员踏板需求、车速和驾驶模式。根据调速性能参数得到车辆的调速性能要求并将调速性能要求转换为预设调速时间，所述预设调速时间为系统允许的最长调速时间。在实际应用中一般设定的较短，例如转换后的预设调速时间为0.5s。

s204,获取所述目标转速和曲轴转速，并根据所述目标转速和曲轴转速计算转速差。具体地，所述目标转速为混合动力系统模式变换或者档位调节后的输入轴的目标转速，目标转速是根据运行工况而变化的，如不同档位变化的目标转速也不同。通过变速器控制模块

s205,根据所述转速差、调速时间和曲轴惯量计算所述p1电机调速的第二功率值。具体地，所述第二功率值为混合动力系统采用p1电机调速的需求功率值。

s206,比较所述第一功率值和第二功率值。具体地，通过比较所述p1电机调速的可用功率值与需求功率值的大小来确定是否使用p1电机调速。

s206a,当所述第一功率值大于等于所述第二功率值，则使用所述p1电机调速；

步骤3：在保持发动机扭矩不变的情况下，向所述p1电机发送调速指令，控制所述p1电机调速并对调速时间进行计时。

步骤4：判断转速差是否小于预设的转速阈值，如果是则调速结束，如果否则进入步骤5。具体地，理想的所述预设的转速阈值为0转，但是实际运行中很难达到，所以根据运行工况可以设定为一个较小的值。在本发明实施例中，所述预设的转速阈值可以为100r/min或50r/min。

步骤5：判断所述调速时间是否大于预设调速时间，如果否则回到步骤4，如果是则根据预设方案进行发动机主动调速。具体地，将开始调速计时的调速时间与设定的系统允许的最长调速时间进行比较。如果调速没有结束则继续调速，如果调速超时则选择发动机主动调速方案。

s206b,当所述第一功率值小于所述第二功率值，则不使用所述p1电机调速。

如果不能使用p1电机调速，则根据预设方案进行发动机主动调速，其中发动机主动调速方案包括：

s211，控制所述p1电机进入扭矩控制模式。所述扭矩控制模式即电机转速达到一定程度，进入恒定功率区，速度越高，扭矩越低。此时发动机主动进行调速实现发动机转速与输入轴转速同步。

s212，判断所述转速差是否小于预设的转速阈值，如果是则调速结束，如果否则重复本步骤。具体地，当转速差小于预设的转速阈值则调速结束，如果转速差大于等于预设的转速阈值则证明调速还没有结束需继续调速。

进一步地，所述控制方法还包括:当检测到所述混合动力控制系统故障时，禁止或终止调速。具体地，对调速状态进行监控，当检测到所述混合动力控制系统故障时，禁止或终止调速。

实施例2：

本发明提供一种混合动力系统控制发动机转速调速的控制系统，包括：

指令获取模块，用于获取调速指令；

第一判断模块，用于判断是否允许使用p1电机调速；

第一控制模块，用于向p1电机发送调速指令，控制所述p1电机调速，并同时保持发动机扭矩不变；

计时模块，用于对调速时间进行计时；

第二判断模块，用于判断转速差是否小于预设的转速阈值；

第三判断模块，用于判断所述调速时间是否大于预设调速时间。

具体地，所述控制系统还包括发动机主动调速模块，所述发动机主动调速模块包括：

第二控制模块，用于控制所述p1电机进入扭矩控制模式；

第四判断模块，用于判断所述转速差是否小于预设的转速阈值。

具体地，所述第一判断模块包括：

第一获取模块，用于获取所述p1电机调速的第一功率值；

第二获取模块，用于获取曲轴惯量；

预设调速时间获取模块，用于获取所述预设调速时间；

转速差获取模块，用于获取转速差；

第二功率值计算模块，用于计算所述p1电机调速的第二功率值；

比较模块，用于比较所述第一功率值和第二功率值；

具体地，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用于获取电池状态信息；

第二获取单元，用于获取p2电机动态消耗功率和高压附件消耗功率；

第一功率值计算单元，用于计算所述p1电机调速的第一功率值。

具体地，所述控制系统还包括状态监测模块，用于监测所述混合动力系统的调速状态。当检测到所述混合动力控制系统故障时，禁止或终止调速。当不允许使用p1电机调速、调速超时或失败后切换为备选的发动机主动调速方案。

本发明基于电池管理模块发送给混动控制模块的电池充放电功率限值、soc(电池剩余电量)、soh(电池健康状态)等信息，综合混动系统高压负载消耗功率、p2电机驱动消耗功率(或动能回收功率)，动态的分配p1电机调速所能够使用功率上下限。判断当混合动力系统由串联模式切换到并联模式或者在并联模式下换挡时是否可以使用p1电机调速，确保电机调速不会使高压电池放电/充电功率超限，影响电池寿命。本发明根据本次调速的转速差，再根据驾驶员的需求(踏板、模式选择等)，混合动力系统推算出本次调速的性能需求，在追求p1电机调速各工况下一致性的同时，保有一定的工况差异性，从而实现驾驶员不同倾向下的车辆不同表现。本发明设有调速状态监控。当p1电机调速失效后，混动系统控制模块将及时结束p1调速，采用备选方案(发动机或离合器)进行调速，增强了系统的容错性和鲁棒性。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。