專利名稱：一種混合動(dòng)力汽車dc-dc控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力汽車DC-DC 直流變換器的控制。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)和環(huán)境惡化是制約全球發(fā)展重要因素，研究節(jié)能、環(huán)保 的汽車是緩解能源壓力、降低環(huán)境污染的有效手段之一。混合動(dòng)力汽 車兼顧了內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，具有低油耗、低排放、長 行駛里程等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前切實(shí)可行的一種方案。
對于并聯(lián)混合式混合動(dòng)力車通常具有兩個(gè)電能存儲(chǔ)包， 一個(gè)稱為 高壓電能存儲(chǔ)包，通常是高壓電池(HV)，主要是在車輛再生制動(dòng)時(shí)， 將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能存儲(chǔ)起來，當(dāng)車輛需要電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)時(shí)在將 電能釋放出來；另一個(gè)電能存儲(chǔ)包為低壓存儲(chǔ)包，通常是低壓電池 (LV)，低壓電池主要給車載低壓網(wǎng)絡(luò)供電。為了維持低壓電池及低壓 車載用電，需要在高壓網(wǎng)絡(luò)和低壓網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置DC-DC變換器，該變 換器為直流電壓轉(zhuǎn)換器，負(fù)責(zé)將高壓網(wǎng)絡(luò)的電量提供給低壓網(wǎng)絡(luò)。如 何控制DC-DC變換器將影響電能的使用效率，進(jìn)而影響到整車的油耗。
傳統(tǒng)的控制方法，多是根據(jù)車載低壓網(wǎng)絡(luò)的用電需求，調(diào)整電極的發(fā) 電量，或調(diào)整DC-DC的低壓輸出電壓。這種控制方法可以滿足低壓網(wǎng) 絡(luò)的用電需求，能夠維持低壓電池的電量平衡，但在某些的工況下， 會(huì)影響整車的用電效率。
因此，為了提高電能的利用效率，解決傳統(tǒng)控制方法中的問題， 本專利提出了一種需要根據(jù)具體的工況對DC-DC進(jìn)行動(dòng)態(tài)的控制的方 法，可以使整車的能量流動(dòng)更為合理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，特別
適合于電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)同軸并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，提高電能的利用效率 并使整車的能量流動(dòng)更為合理。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案 一種混合動(dòng) 力汽車DC-DC控制方法，其特征在于電機(jī)將發(fā)電及電動(dòng)功能集成在 一起構(gòu)成ISG電機(jī)；根據(jù)ISG電機(jī)的狀態(tài)，混合動(dòng)力車的工作于以下 模式輔助驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)電模式、再生制動(dòng)模式、怠速停機(jī)模式及傳
統(tǒng)工作模式；在上述的工作模式下，HCU判斷是否需要打開或關(guān)閉 DC-DC，當(dāng)將其打開時(shí)，電流可以由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)調(diào)整 DC-DC的輸出電壓；當(dāng)將DC-DC關(guān)閉的時(shí)候，電流停止由高壓網(wǎng)絡(luò)流 向低壓網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)低壓網(wǎng)絡(luò)的供電由低壓電池提供。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出了一種需要根據(jù)具體的工況對 DC-DC進(jìn)行動(dòng)態(tài)的控制的方法，如輔助驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)電模式、再生制 動(dòng)模式、怠速停機(jī)模式及傳統(tǒng)工作模式，在不同的工作模式下，HCU 判斷是否需要打開或關(guān)閉DC-DC，提高電能的利用效率，解決傳統(tǒng)控 制方法中的問題，可以使整車的能量流動(dòng)更為合理。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為輔助驅(qū)動(dòng)模式下DC-DC變換器的控制流程； 圖3為發(fā)電模式下的DC-DC變換器控制流程； 圖4為再生制動(dòng)模式下DC-DC變換器的控制流程； 圖5為怠速停機(jī)模式下的DC-DC變換器控制流程。
具體實(shí)施例方式
一種混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征在于電機(jī)將發(fā)電及 電動(dòng)功能集成在一起構(gòu)成ISG電機(jī)；根據(jù)ISG電機(jī)的狀態(tài)，混合動(dòng)力
車的工作于以下模式輔助驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)電模式、再生制動(dòng)模式、怠
速停機(jī)模式及傳統(tǒng)工作模式；在上述的工作模式下，HCU判斷是否需 要打開或關(guān)閉DC-DC，當(dāng)將其打開時(shí)，電流可以由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓 網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)調(diào)整DC-DC的輸出電壓；當(dāng)將DC-DC關(guān)閉的時(shí)候，電流停 止由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)低壓網(wǎng)絡(luò)的供電由低壓電池提供。
當(dāng)需要打開DC-DC變換器時(shí)，為了確保系統(tǒng)能工作在安全可靠的情況
下，整車滿足以下的條件
U)、高壓電池(HV)處于連接狀態(tài)，高壓系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)；
(2) 、高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)大于一定的閾值，該閾值是為了
確保電池工作在一個(gè)理想的S0C區(qū)間，以維持電池的性能及壽命；
(3) 、駕駛員無關(guān)閉系統(tǒng)請求，點(diǎn)火鑰匙未處在OFF檔；
(4) 、若電池處于放電狀態(tài)，則電池的放電功率不能超過當(dāng)前的許 用放電功率；
(5) 、電池、DC-DC變換器及HCU工作在許可的溫度值以下，確保 系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)楦邷囟斐蓳p壞。
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1與ISG電機(jī)2 采用同軸并聯(lián)的方式，發(fā)動(dòng)機(jī)1與ISG電機(jī)2通過離合器3及變速器 4將動(dòng)力傳輸致驅(qū)動(dòng)輪。逆變器14在驅(qū)動(dòng)時(shí)將來自高壓電池13的電 流轉(zhuǎn)化成三相電流驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)2。當(dāng)ISG電機(jī)2處于發(fā)電或者再生 制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，逆變器4可將三相電流整流成兩相電流分別傳輸至高壓 電池13及DC-DC變換器12。 DC-DC變換器12為高壓網(wǎng)絡(luò)與低壓網(wǎng)絡(luò) 的連接器，可以將高壓網(wǎng)絡(luò)的電流轉(zhuǎn)化成電壓電流給低壓電池10充電 或者提供給車身負(fù)載9。車身負(fù)載9是指車身的電器消耗，如空調(diào)、 車燈等。低壓電池IO為普通車載低壓電池，當(dāng)逆變器12輸出較低的 電壓或者關(guān)閉時(shí)，IO為車身負(fù)載提供用電，反之，逆變器12輸出較 高電壓時(shí)，低壓電池IO處于充電狀態(tài)接受來自高壓網(wǎng)絡(luò)的電能。EMS 控制器6為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，7為HCU混動(dòng)力整車控制器，HCU混動(dòng)力 整車控制器7可根據(jù)整車狀態(tài)通過逆變器14驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)1處于發(fā)電 或驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。HCU混動(dòng)力整車控制器7可以控制DC-DC變換器12的打 開或者關(guān)閉，當(dāng)12打開時(shí)，可以控制該變換器的輸出電壓。HCU可以 根據(jù)駕駛員的意圖及整車狀態(tài)，判斷是否需要自動(dòng)停機(jī)，通過CAN總 線向EMS發(fā)出停機(jī)或重啟命令。BMS控制器8為電池管理系統(tǒng)，為高 壓電池管理系統(tǒng)，可以控制高壓電池開斷?？刂破?、 7、 8是通過CAN 總線進(jìn)行連接和通信。
以下結(jié)合附圖和具體的工況對DC-DC進(jìn)行動(dòng)態(tài)的控制的方法進(jìn)行 詳細(xì)說明。
當(dāng)ISG電機(jī)1處于輔助驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，所謂輔助驅(qū)動(dòng)模式就是指ISG 輔助發(fā)動(dòng)機(jī)l共同驅(qū)動(dòng)車輛，以滿足整車的動(dòng)力需求。此時(shí)應(yīng)讓高壓 電池13的功率盡量用于驅(qū)動(dòng)，關(guān)閉DC-DC變換器12，不允許電流由 高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，低壓網(wǎng)絡(luò)的用電由低壓電池IO提供。 圖2給出了 ISG電機(jī)2處于輔助驅(qū)動(dòng)時(shí)，DC-DC變換器12的控制流程， 在步驟15中判斷當(dāng)前ISG狀態(tài)是否處于輔助驅(qū)動(dòng)模式，如果是則在步 驟16中發(fā)出DC-DC變換器12關(guān)閉的指令。
當(dāng)ISG電機(jī)2處于發(fā)電模式時(shí)，打開DC-DC變換器12，使高壓網(wǎng) 絡(luò)能流向低壓網(wǎng)絡(luò)，從而滿足車身負(fù)載的用電需求，同時(shí)對小電池充 電。在控制DC-DC變換器12輸出電壓時(shí)，首先根據(jù)低壓電池10的溫 度確定輸出值U，然后再根據(jù)車身負(fù)載的用電狀況修正該值。
圖3為發(fā)電模式時(shí)DC-DC變換器12的控制流程。在 步驟17中 判斷ISG電機(jī)2是否處于發(fā)電模式，如果當(dāng)前為發(fā)電模式則進(jìn)入歩驟 18。在步驟18中根據(jù)低壓電池10的溫度查表出DC-DC的輸出電壓U0， 溫度越低輸出電壓越高，溫度越高輸出電壓越低。在步驟19中計(jì)算低 壓網(wǎng)絡(luò)的用電功率，計(jì)算方法為P = DC-DC輸出電壓*DODC輸出電流。 在步驟20中，根據(jù)DC-DC的用電功率P查表出DC-DC輸出電壓修正值 Lookup(P)，最終輸出電壓Ul =U0 + Lookup(P) 。 21 22是判斷DC-DC 變換器12是否處于打開狀態(tài)，如果沒有打開則HCU混動(dòng)力整車控制器 7發(fā)出打開的指令。
當(dāng)ISG電機(jī)處于再生制動(dòng)模式時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)可以通過ISG電 機(jī)參與制動(dòng)，從而回收部分制動(dòng)的能量，并將該汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電 能存儲(chǔ)在高壓電池中及低壓電池中。此時(shí)，應(yīng)該打開DC-DC變換器12， 同時(shí)將其輸出電壓調(diào)整至最大。
圖4為再生制動(dòng)模式的DC-DC變換器控制流程，如果當(dāng)前處于再 生制動(dòng)模式23，則在步驟24中根據(jù)小電池溫度確定DC-DC輸出電壓 為U0，在步驟25中對DC-DC變換器12輸出電壓進(jìn)行修整為其加上一
個(gè)較大的值U2,而得到DC-DC變換器12的最終輸出電壓Ul = U0 +U2， 在25 26中判斷DC-DC是否處于打開狀態(tài)，如果不是打開狀態(tài)則HCU 動(dòng)力整車控制器7發(fā)出打開的指令。
當(dāng)汽車處于怠速停機(jī)模式時(shí)，應(yīng)關(guān)閉DC-DC變換器，防止電能的 轉(zhuǎn)換效率變低，因?yàn)榇藭r(shí)電能可能的轉(zhuǎn)換途徑為從高壓電池到低壓 電池在到車身用電。所謂怠速停機(jī)就是指HCU根據(jù)判斷到駕駛員有停 機(jī)意圖時(shí)，發(fā)出發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)的指令，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)駕駛 員有啟動(dòng)的意圖時(shí)，HCU發(fā)出自動(dòng)重起的請求，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)處于正 常運(yùn)行狀態(tài)。
圖5為怠速停機(jī)模式下，DC-DC的控制流程，通過步驟27判斷當(dāng) 前是否處于怠速停機(jī)模式，如果當(dāng)前處于怠速停機(jī)模式則在步驟28 中發(fā)出關(guān)閉DC-DC控制器12的命令。
權(quán)利要求
1、一種混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征在于電機(jī)將發(fā)電及電動(dòng)功能集成在一起構(gòu)成ISG電機(jī)；根據(jù)ISG電機(jī)的狀態(tài)，混合動(dòng)力車的工作于以下模式輔助驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)電模式、再生制動(dòng)模式、怠速停機(jī)模式及傳統(tǒng)工作模式；在上述的工作模式下，HCU判斷是否需要打開或關(guān)閉DC-DC，當(dāng)將其打開時(shí)，電流可以由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)調(diào)整DC-DC的輸出電壓；當(dāng)將DC-DC關(guān)閉的時(shí)候，電流停止由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)低壓網(wǎng)絡(luò)的供電由低壓電池提供。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征 在于當(dāng)需要打開DC-DC變換器時(shí)，整車滿足以下的條件(1) 、高壓電池(HV)處于連接狀態(tài)，高壓系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)；(2) 、高壓電池的荷電狀態(tài)(SOC)大于一定的閾值；(3) 、駕駛員無關(guān)閉系統(tǒng)請求，點(diǎn)火鑰匙未處在OFF檔；(4) 、若電池處于放電狀態(tài)，則電池的放電功率不能超過當(dāng)前的許 用放電功率；(5) 、電池、DC-DC變換器及HCU工作在許可的溫度值以下，確保 系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)楦邷囟斐蓳p壞；
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征 在于當(dāng)ISG電機(jī)處于輔助驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，此時(shí)應(yīng)讓高壓電池的功率盡 量用于驅(qū)動(dòng)，關(guān)閉DC-DC變換器，電流停止由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)， 同時(shí)，低壓網(wǎng)絡(luò)的用電由低壓電池提供。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征 在于當(dāng)ISG電機(jī)處于發(fā)電模式時(shí)，打開DC-DC變換器，使高壓網(wǎng)絡(luò) 能流向低壓網(wǎng)絡(luò)，滿足車身負(fù)載的用電需求，同時(shí)對小電池充電，
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征 在于在控制DC-DC變換器輸出電壓時(shí)，首先根據(jù)低壓電池的溫度確 定輸出值U，然后再根據(jù)車身負(fù)載的用電狀況修正該值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征在于當(dāng)ISG電機(jī)處于再生制動(dòng)模式時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)可以通過ISG 電機(jī)參與制動(dòng)，回收部分制動(dòng)的能量，并將該汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)在高壓電池中及低壓電池中，此時(shí)，應(yīng)該打開DC-DC變換器，同時(shí)將其輸出電壓調(diào)整至最大。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，其特征 在于當(dāng)汽車處于怠速停機(jī)模式時(shí)，應(yīng)關(guān)閉DC-DC變換器。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種混合動(dòng)力汽車DC-DC控制方法，特別適合于電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)同軸并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，提供ISG電機(jī)，根據(jù)ISG電機(jī)的狀態(tài)，在輔助驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)電模式、再生制動(dòng)模式、怠速停機(jī)模式及傳統(tǒng)工作模式的工作模式下，HCU判斷是否需要打開或關(guān)閉DC-DC，當(dāng)將其打開時(shí)，電流可以由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)調(diào)整DC-DC的輸出電壓；當(dāng)將DC-DC關(guān)閉的時(shí)候，電流停止由高壓網(wǎng)絡(luò)流向低壓網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)低壓網(wǎng)絡(luò)的供電由低壓電池提供。本發(fā)明提高電能的利用效率，解決傳統(tǒng)控制方法中的問題，可以使整車的能量流動(dòng)更為合理。
文檔編號(hào)H02M3/16GK101207331SQ20071013538
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者楊上東 申請人:奇瑞汽車有限公司