一種插電式混合動力客車的驅動軸轉矩控制方法
【專利說明】一種插電式混合動力客車的驅動軸轉矩控制方法
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技術領域
[0002]本發明涉及插電式混合動力客車的控制系統技術領域，尤其是一種插電式混合動力客車的驅動軸轉矩控制方法。
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【背景技術】
[0004]隨著技術的發展，新能源技術越來越受到汽車界的重視。混合動力汽車已經成為汽車工業的研究對象，但是混合動力汽車(HEV)由于存在三大主要問題——價格高、效率低、仍然使用較多的汽油/柴油，并且充電不方便，因此前景并不樂觀。此外，HEV的發展方向是可外接插電式混合動力汽車。
[0005]插電式混合動力汽車采用HEV驅動系統與EV驅動系統相結合，可大大改善HEV的有害氣體，溫室氣體排放和燃油經濟性，降低生產成本，提高EV汽車的動力性和續駛里程。由于插電式混合動力汽車存在兩個動力源，這就需要對整車動力進行合理分配，對動力元件進行協調控制，車輛控制器實現了這兩個功能。車輛控制器的主要功能就是進行整車能量管理和動力系統的協調控制，指揮車輛各個部件進行協調有序地工作，其中，整車能量管理策略的制定是混合動力系統控制策略設計的關鍵，良好的模式切換控制策略下的驅動軸扭矩控制直接影響到車輛的燃油經濟性、舒適性和動力性。
[0006]目前，客車的驅動軸轉矩的控制方法存在以下缺陷:第一，控制方法過于復雜化、易出問題，生產成本較高;第二，沒有充分合理運用到發動機的最佳工作區，燃油經濟性較差;第三，主要以發動機工作為主，電動驅動為輔。
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【發明內容】
[0008]本發明的目的在于提供一種能夠更為簡單且高效的達到整體效率與等效油耗最優要求，實現發動機與電機的最佳轉矩分配的插電式混合動力客車的驅動軸轉矩控制方法。
[0009]為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:一種插電式混合動力客車的驅動軸轉矩控制方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)開始啟動，由ISG電機帶動發動機啟動，發動機怠速，ISG電機關閉；
(2)根據檔位、需求轉矩和車速，判斷是否進入驅動工況，若判斷結果為是，則進入下一步，否則進入自動切換工況；
(3)整車控制單元根據需求轉矩和動力電池電量判斷進入并聯驅動模式、發動機單獨驅動模式、行車發電模式和純電動模式四種工作模式中的一種工作模式，各模式下驅動軸轉矩由當前轉速下對應的發動機工作經濟上限轉矩、發動機工作經濟下限轉矩、ISG電機最大工作轉矩以及動力電池電量值來共同決定。
[0010]若需求轉矩大于發動機工作經濟上限且動力電池電量大于最小值，則在整車控制單元的控制下進入并聯驅動模式，此模式下，發動機與ISG電機共同驅動車輛，動力電池通過逆變器給I SG電機供電。
[0011]若需求轉矩大于發動機工作經濟上限且動力電池電量小于等于最小值，則發動機則進入發動機單獨驅動模式;若需求轉矩大于發動機工作經濟下限且小于等于發動機工作經濟上限，且動力電池電量大于最大值時，則發動機進入發動機單獨驅動模式;此模式下，發動機工作在最佳工作點上。
[0012]若需求轉矩大于發動機工作經濟下限且小于等于發動機工作經濟上限，且動力電池電量小于等于最大值時，則進入由發動機驅動帶動ISG電機發電的行車發電模式;若需求轉矩小于等于發動機工作經濟下限，且動力電池電量小于等于最小值時，則進入由發動機驅動帶動ISG電機發電的行車發電模式。
[0013]若需求轉矩小于等于發動機工作經濟下限，且動力電池電量大于最小值時，則進入純電動驅動模式，此模式下，整車控制單元發出純電動驅動模式指令給ISG電機控制單元，由ISG電機控制單元去控制ISG電機單獨驅動整車，有再生制動時，能量回收。
[0014]在并聯驅動模式下，驅動軸轉矩的分配為:發動機請求轉矩為發動機工作經濟上限轉矩，ISG電機請求轉矩為需求轉矩減去發動機工作經濟上限轉矩。
[0015]在發動機單獨驅動模式下，發動機單獨驅動整車，驅動軸轉矩分配為:發動機請求轉矩等于需求轉矩。
[0016]在行車發電模式下，驅動軸轉矩分配為:ISG電機請求轉矩為充電轉矩，發動機請求轉矩為需求轉矩加上充電轉矩;所述充電轉矩等于動力電池電量上下限的平均值減去實際值，再乘以充電固定值，再乘以動力電池電量上下限的平均值。
[0017]在純電動模式下，動力電池提供電量給ISG電機驅動整車，驅動軸轉矩分配為:ISG電機提供全部的所需轉矩，即ISG電機請求轉矩等于需求轉矩。
[0018]由上述技術方案可知，本發明中的整車控制器能夠根據需求轉矩和動力電池電量自動判斷出進入四種工作模式中的哪一種工作模式，并分配各個工作模式下的驅動軸轉矩，更為簡單且高效的達到整體效率與等效油耗最優要求，實現發動機與電機的最佳轉矩分配;在大多數工況下是以電驅動為主，發動機驅動為輔，更為節能環保，降低運營成本;合理地放電和及時給電池充電，延長了電池的壽命;簡潔合理地分配驅動系統，實現全局燃料經濟性最優，提高了整車的工作效率、電池效率。且具有電動車的全部優點:低噪音、零排放高能量效率;可用外部充電電網，改善了電廠電機組效率，解決電價問題，降低對石油的依賴，降低使用成本;本發明還包含駕駛員轉矩識別和整車驅動模式的優化控制。
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【附圖說明】
[0020]圖1是整車驅動系統控制單元模塊的布置示意圖；
圖2是本發明的驅動模式轉換流程圖。
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【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，一種插電式混合動力客車驅動系統包括:發動機，發動機控制單元，介于發動機與變速箱之間的ISG電機，ISG電機控制單元，為ISG電機提供動力源的動力電池，動力電池控制單元，動力電池通過逆變器為I SG電機供電。其中發動機、I SG電機、變速器為一體機，變速器通過轉動裝置與差速器連接;發動機控制單元對發動機進行控制；ISG電機控制單元對I SG電機進行控制，變速箱控制單元對變速器進行控制，動力電池控制單元對動力電池進行控制;發動機控制單元、I SG電機控制單元、變速箱控制單元、動力電池控制單元受到整車控制單元的指令控制。整車控制單元接收發動機控制單元，I SG電機控制單元，動力電池控制單元，駕駛員等信號，做出相應的調節，發出相應的控制指令，各控制單元做出相應的指令動作。
[0023]如圖1、2所示，一種插電式混合動力客車的驅動軸轉矩控制方法，該方法包括下列順序的步驟:(I)開始啟動，由ISG電機帶動發動機啟動，發動機怠速，ISG電機關閉；(2)根據檔位、需求轉矩和車速，判斷是否進入驅動工況，若判斷結果為是，則進入下一步，否則進入自動切換工況;(3)整車控制單元根據需求轉矩和動力電池電量判斷進入并聯驅動模式、發動機單獨驅動模式、行車發電模式和純電動模式四種工作模式中的一種工作模式，各模式下驅動軸轉矩由當前轉速下對應的