[发明专利]一种重度混合动力汽车的能量管理系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于混合动力车辆的行驶控制技术，具体涉及一种重度混合动力汽车能量管理控制系统及控制方法。 

背景技术

与传统汽车相比，混合动力汽车增加了电机、电池，控制系统更为复杂，因此，整车控制系统的开发就成为混合动力汽车关键技术。而目前对于重度混合动系统的控制问题的研究多集中在能量管理策略及效率优化等稳态过程，对于动态过程控制研究相对较少。特别是对于利用行星排进行动力耦合的重度混合动力系统，转矩、转速关系复杂，发动机和电机的动态特性又不一致，如果不在系统驱动工作模式切换时对动力源和传动系统进行协 调控制，将导致车辆在驱动模式切换时出现大的扭矩波动，影响整车动力性、乘坐舒适性和传动部件寿命。 

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种重度混合动力汽车能量管理控制系统，能有效地减少重度混合动力汽车各工况切换过程中输出扭矩波动，提高整车动力性和平顺性，增加整车重要零部件的使用寿命。  

本发明的另一个目的是提供一种重度混合动力汽车能量管理控制系统的控制方法，能实现各工况间的平稳转移的模式切换以及各工况下的扭矩管理。  

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

①用SOC（电池电量）作为整车行驶模式的基准，根据SOC的变化，参考整车车速、转速等其他可变因素对整车工作模式进行合理有效的切换； 

②整车控制器策略包括两部分：扭矩管理策略和模式切换策略。 

扭矩管理策略是模式切换扭矩协调控制的基础。扭矩管理策略根据当前驾驶员操作信息、整车状态信息和各子部件状态信息，计算出当前发动机目标转矩和电机目标转矩，同时将目标扭矩信号传送给发动机控制器和电机控制器。 

本发明所述的一种重度混合动力汽车能量管理控制系统，包括车辆系统控制器，与车辆系统控制器连接的发动机控制器、离合器控制器、电机控制器、AMT控制器和蓄电池控制器；发动机控制器与发动机连接，离合器控制器与湿式多片离合器连接，电机控制器与ISG电机连接，AMT控制器与变速器连接，蓄电池 控制器与蓄电池连接，蓄电池通过逆变器与ISG电机连接，各子系统控制器与车辆系统控制器进行通信；所述发动机输出端经过单向离合器、湿式多片离合器和ISG电机与动力耦合装置行星排的齿圈连接，动力耦合装置行星排的太阳轮与ISG电机的转子连接，动力通过行星排的行星架与变速器的输入端连接，变速器的输出端与主减速器连接，主减速器将动力传至车轮。 

本发明所述的一种重度混合动力汽车能量管理控制系统的控制方法，其步骤如下：

第一步，分析不同工作模式下系统各个关键部件的运行状态及其参数变化； 

1） 纯电动工况：发动机未启动时, ISG电机正向驱动动力耦合装置行星排的太阳轮；由于车辆阻力作用于动力耦合装置行星排的行星架上,导致动力耦合装置行星排的齿圈具有反转的趋势，湿式多片离合器分离，发动机不工作，ISG电机输出扭矩，并经动力耦合装置行星排的太阳轮传至行星架，此时，动力传动装置（即变速器和主减速器）将ISG电机的驱动扭矩放大，驱动车辆起步和低速行驶，在达到一定车速后引入发动机动力； 

2）发动机单独驱动：在发动机单独驱动工况中，湿式多片离合器耦合，ISG电机空转，发动机输出的扭矩经过动力耦合装置行星排的齿圈至行星架输出至变速器的输入端； 

3）混合驱动： 

a．当出现大负载低速运行工况时，湿式多片离合器耦合，ISG电机输出扭矩，此时，动力耦合装置行星排锁死，传动比为1，ISG电机和发动机的扭矩耦合后输入到变速器； 

b．当出现高速小负载运行工况时，湿式多片离合器分离，动力传动装置可实现动力合成，ISG电机和发动机扭矩耦合后输入到变速器； 

4）制动能量回收： 

a．湿式多片离合器分离再生发电：并联驱动过程中，踩制动，湿式多片离合器分离，ISG电机输出负扭矩对整车进行制动； 

b．并联制动再生发电：当只依靠ISG电机的负力矩已不能满足整车制动需求时，湿式多片离合器耦合，利用发动机的倒拖力矩来对整车进行制动； 

c．怠速电制动：当整车已经处于怠速，ISG电机已经能提供足够的制动扭 矩时，湿式多片离合器分离，ISG电机输出负扭矩对整车进行制动； 

5）行车起动发动机：在行车过程中，需要发动机工作时，湿式多片离合器耦合，ISG电机电机输出扭矩经过动力耦合装置行星排的太阳轮进行分配，一部分扭矩用于驱动车辆，另一部分用于短时起动发动机；