一种混合动力系统的控制方法、控制系统及电动车与流程

1.本发明涉及汽车动力系统技术领域，特别是涉及一种混合动力系统的控制方法、控制系统及电动车。


背景技术：

2.近年来，电机混合动力技术的诞生为实现内燃机与动力轮之间动力的完全匹配开拓了新的途径。在众多的动力总成设计方案中，最具代表性的有串并联混合系统和功率分流混合系统两种。串并联混合系统中，内燃机—发电机—驱动电机—轴系—驱动轮组成一条串联的动力链。同时，内燃机—轴系—驱动轮、储能器—驱动电机—轴系—驱动轮组成一条并联的动力链。该系统可作为能量调节装置，完成对速度和扭矩的独立调节，充分发挥整个系统的潜能。
3.现有一种串并联构型的混合动力系统，在中高速低扭矩并联工况，即发动机可直接输出至轮端，发电机与发动机连接共同旋转，驱动电机处于随转状态。在此模式中，由于发动机(特别是三缸发动机)输出扭矩精度较低，扭矩波动较大，且由于齿轮间存在间隙，将导致驱动电机端齿轮与中间轴齿轮相互敲击，从而造成系统异响与震动。
4.如图1所示，串并联的混合动力系统，包括控制单元、发动机(ice)、发电机(em1)、驱动电机(em2)、以及连接发动机、驱动电机和输出轴的连接装置中间轴。
5.该结构共有三种工作模式，分别为纯电模式、串联模式及并联模式。纯电模式下，发动机ice及发电机em1不工作也不旋转，仅由驱动电机em2进行工作输出至车辆；串联模式下，发动机ice工作带动发电机em1发电，驱动电机em2工作输出至车辆；并联模式下，发动机ice工作动力直接输出至车辆，发电机em1根据需求发电，不对驱动电机em2进行控制使其随转不工作。
6.当工作模式处于并联模式时，即发动机直接驱动车辆，电机em2并联与车轮连接，em1与发动机连接。在此模式下，当车辆处于中高速小油门匀速行驶状态，发动机工作点处于中速低扭矩区域，该工作区域发动机扭矩控制难度大，精度较低，扭矩振动较大；在该种情况下，车轮由发动机输出提供动力，发电机根据需求进行发电，驱动电机随转，即驱动电机本身不输出扭矩也不利用扭矩发电，仅通过车轮传递来的扭矩维持转速，故当发动机扭矩波动出现时，传递至驱动电机的扭矩将发生变化。发动机的实际转速为ne，驱动电机的实际转速为nt，理想状况下，ne＝nt，但由于发动机实际输出的扭矩波动较大，发动机实际转速ne与发动机需求转速有误差，由此会导致发动机与驱动电机的转速差。
7.当发动机输出的实际扭矩tact大于发动机的需求扭矩treq，中间轴的转速将会升高，若此时中间轴齿轮正在向负方向压紧驱动电机端齿轮，则会快速转为向正方向压紧，产生振动与异响。
8.当发动机输出的实际扭矩tact小于发动机的需求扭矩treq，中间轴的转速将会降低，若此时中间轴齿轮正在向正方向压紧驱动电机端齿轮，则会快速转为向负方向压紧，产生振动与异响。
9.当发动机扭矩反复波动时，齿轮会在正反向与负方向间来回敲动，进而造成连续的异响，影响整车nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)品质。


技术实现要素：

10.本发明实施例所要解决的问题是驱动电机端齿轮与中间轴齿轮相互敲击，从而造成系统异响与震动的技术问题。
11.本发明的一方面，提供一种混合动力系统的控制方法，包括：
12.步骤s1，控制单元获取实时的车辆模式信号、车速数据、发动机的实际扭矩数据；
13.步骤s2，所述控制单元根据所述车辆模式信号判断车辆的动力系统是否处于并联模式，若车辆动力系统处于并联模式，则所述控制单元向驱动电机发送扭矩补偿信号，控制所述驱动电机输出补偿扭矩；若车辆动力系统不处于并联模式，则所述控制单元向所述驱动电机发送零扭矩信号，控制所述驱动电机输出零扭矩；
14.步骤s3，所述控制单元根据所述车速数据及所述发动机的实际扭矩数据，判断所述扭矩补偿信号的正负属性，并实时调整所述驱动电机的补偿扭矩输出值。
15.进一步，在步骤s2中，所述控制单元向驱动电机发送扭矩补偿信号，控制所述驱动电机输出补偿扭矩的步骤具体包括：所述驱动电机接收到所述扭矩补偿信号后，停止随转，并协同驱动对中间轴齿轮输出一个正方向的驱动力。
16.进一步，在步骤s2中，所述控制单元向驱动电机发送扭矩补偿信号，控制所述驱动电机输出补偿扭矩的步骤具体包括：所述驱动电机接收到所述扭矩补偿信号后，停止随转，在进行发电同时对中间轴输出一个反方向的阻力。
17.进一步，在步骤s2中，所述控制单元向所述驱动电机发送零扭矩信号，控制所述驱动电机输出零扭矩的步骤具体为：所述驱动电机接收到所述零扭矩信号后，输出扭矩为零，停止车轮的驱动或发电，并同步车轮进行随转。
18.进一步，在步骤s3中，所述判断所述扭矩补偿信号的正负属性的步骤具体包括：将实时的所述发动机的实际扭矩与发动机的需求扭矩进行比对，若所述发动机的实际扭矩大于发动机的需求扭矩，则判定中间轴的转速升高产生正方向压紧力，判定所述驱动电机需要输出负方向补偿扭矩，所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性为负。
19.进一步，在步骤s3中，所述判断所述扭矩补偿信号的正负属性的步骤具体包括：将实时的所述发动机的实际扭矩与发动机的需求扭矩进行比对，若所述发动机的实际扭矩小于发动机的需求扭矩，则判定中间轴的转速降低产生负方向压紧力，判定所述驱动电机需要输出正方向补偿扭矩，所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性为正。
20.进一步，在步骤s3中，所述实时调整所述驱动电机的扭矩输出值的步骤具体为：根据所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性调整所述驱动电机输出方向，并调整所述驱动电机输出值为所述发动机的实际扭矩与发动机的需求扭矩的最小差值。
21.本发明还提供一种混合动力系统的控制系统，该系统运行所述混合动力系统的控制方法来控制电动车混合动力系统。
22.本发明还提供一种电动车，所述电动车具有所述的混合动力系统的控制系统。
23.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
24.本发明提供的混合动力系统的控制方法、控制系统及电动车，其混合动力构型在
中高速匀速并联工况，控制驱动电机(em2)反向输出小扭矩，使驱动电机(em2)转子齿轮紧紧贴合发动机(ice)齿轮，防止出现驱动电机(em2)和发动机(ice)连接的齿轮出现敲齿的异音，大大改善整车行驶时的nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
26.图1为现有技术中的混合动力系统并联工作模式示意图。
27.图2为本发明提供的混合动力系统的控制方法的主流程示意图。
28.图3为本发明提供的混合动力系统的控制方法的扭矩示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
30.如图2所示，为本发明提供的一种混合动力系统的控制方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述一种混合动力系统的控制方法，用于具有串并联构型的混合动力系统中，包括以下步骤：
31.步骤s1，控制单元通过can总线获取实时的车辆模式信号、车速数据、发动机的实际扭矩tact数据；
32.步骤s2，所述控制单元根据所述车辆模式信号判断车辆的动力系统是否处于并联模式，若车辆动力系统处于并联模式，则所述控制单元向驱动电机发送扭矩补偿信号，控制所述驱动电机输出补偿扭矩tc；若车辆动力系统不处于并联模式，则所述控制单元向所述驱动电机发送零扭矩信号，控制所述驱动电机输出零扭矩；
33.具体的实施例中，当车辆进入并联模式时，发动机与车轮间的连接装置接合，发动机转速与轮速耦合，由发动机转速可得发动机最经济工作区间；所述控制单元向驱动电机发送扭矩补偿信号，控制所述驱动电机输出补偿扭矩tc，使得中间轴齿轮可以总是向一个方向压紧而不会来回敲击，进而减小振动与异响，根据所述扭矩补偿信号的正负值不同会形成两种不同的情况：当所述扭矩补偿信号为正值时，所述驱动电机接收到所述扭矩补偿信号后，停止随转，并协同驱动对中间轴齿轮输出一个正方向的驱动力；当所述扭矩补偿信号为负值时，所述驱动电机接收到所述扭矩补偿信号后，停止随转，在进行发电同时对中间轴输出一个反方向的阻力，从而达到压紧中间轴齿轮提升nvh(noise、vibration、harshness)的作用。
34.具体的，当所述驱动电机接收到所述零扭矩信号后，输出扭矩为零，停止车轮的驱动或发电，既不参与车轮的驱动也不进行发电，开始同步车轮进行随转，此时对驱动电机进行零扭控制，使得驱动电机输出扭矩为零。
35.步骤s3，所述控制单元根据所述车速数据及所述发动机的实际扭矩tact数据，判
断所述扭矩补偿信号的正负属性，并实时调整所述驱动电机的补偿扭矩tc输出值；
36.具体实施例中，将实时的所述发动机的实际扭矩tact与发动机的需求扭矩treq进行比对，若所述发动机的实际扭矩tact大于发动机的需求扭矩treq，则判定中间轴的转速升高产生正方向压紧力，判定所述驱动电机需要输出负方向补偿扭矩tc，所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性为负；若所述发动机的实际扭矩tact小于发动机的需求扭矩treq，则判定中间轴的转速降低产生负方向压紧力，判定所述驱动电机需要输出正方向补偿扭矩tc，所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性为正；如图3所示，根据所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性调整所述驱动电机输出方向，并调整所述驱动电机输出值为所述发动机的实际扭矩tact与发动机的需求扭矩treq的最小差值，根据当前车速及映射图确认补偿扭矩tc，此扭矩可能为正也可能为负，再将此扭矩需求发给驱动电机使其不再随转，而是进行驱动或者发电，使得中间轴齿轮可以总是向一个方向压紧而不会来回敲击，进而减小振动与异响，从而达到压紧中间轴齿轮提升nvh(noise、vibration、harshness)的作用。
37.具体的，根据所述控制单元输出所述扭矩补偿信号属性调整所述驱动电机输出方向，并调整所述驱动电机输出值为所述发动机的实际扭矩tact与发动机的需求扭矩treq的最小差值；补偿扭矩tc与车速的关系可在前期确认并存储在存储器中，此扭矩车速关系通过仿真及试验确定。由于增加了补偿扭矩tc后可能使发动机工作点改变，驱动电机及发动机无法同时工作在高效区，影响整车经济性，故扭矩确定过程中需反复测试会选择较小的补偿扭矩tc以优先保证发动机效率以找到最优扭矩，使得燃油经济性及nvh性能均达到较优水平。
38.另一方面，本发明的实施例中，还提供一种混合动力系统的控制系统，该系统运行如下所述混合动力系统的控制方法来控制电动车混合动力系统：
39.步骤s1，控制单元获取实时的车辆模式信号、车速数据、发动机的实际扭矩tact数据；
40.步骤s2，所述控制单元根据所述车辆模式信号判断车辆的动力系统是否处于并联模式，若车辆动力系统处于并联模式，则所述控制单元向驱动电机发送扭矩补偿信号，控制所述驱动电机输出补偿扭矩tc；若车辆动力系统不处于并联模式，则所述控制单元向所述驱动电机发送零扭矩信号，控制所述驱动电机输出零扭矩；
41.步骤s3，所述控制单元根据所述车速数据及所述发动机的实际扭矩tact数据，判断所述扭矩补偿信号的正负属性，并实时调整所述驱动电机的补偿扭矩tc输出值。
42.更多的细节，可以参考前述对图1至图3的描述，在此不进行赘述。
43.另一方面，本发明的实施例中，还提供一种电动车，所述电动车具有所述的混合动力系统的控制系统。
44.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
45.本发明提供的混合动力系统的控制方法、控制系统及电动车，混合动力构型在中高速匀速并联工况，控制驱动电机(em2)反向输出小扭矩，使驱动电机(em2)转子齿轮紧紧贴合发动机(ice)齿轮，防止出现驱动电机(em2)和发动机(ice)连接的齿轮出现敲齿的异音，大大改善整车行驶时的nvh(noise、vibration、harshness)。
46.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。