基于双转子磁通切换电机的混合动力汽车的能量控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于双转子磁通切换电机的混合动力汽车的能量控制方法，第一、第二A/D转换器、踏板位置传感器分别通过各自的信号线连接第一DSP芯片，车速采集传感器、第三A/D转换器和电池电压测量电路分别通过各自的信号线连接第二DSP芯片，第一、第二DSP芯片分别连接能量管理主控制器，能量管理主控制器由车辆需求状态扫描模块经数据处理模块连接控制输出模块组成，在低功率需求、低速区将内燃机关闭，用电机单独驱动，在混合驱动时，充分考虑发动机效率曲线和电池充电需求，若电量中等或较低，有充电需求，则内燃机运行在功率更大的高效区，提高了内燃机运行效率，同时在行驶过程中电池完成了充电，能量利用率得到了提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气控制和混合动力汽车领域，采用双转子磁通切换电机的混合动力汽车，具体是对混合动力汽车的能量实现控制的方法。
技术介绍
现有的纯电动汽车中存在的电池容量及充电时长等问题尚未彻底解决，动力电池价格高、能量密度低，这限制了电动汽车的应用。因此，出现了增程混合动力汽车(简称EREVs)，与传统混合动力汽车系统一样，增程混合动力汽车也具有内燃机(ICE)和电机驱动系统两个动力源，但是，传统混合动力汽车中的内燃机占主要地位，提供主要能源，而驱动电机则仅起到辅助内燃机运行的作用；相比而言，增程式混合动力汽车中驱动电机和内燃机都是主要动力源，具有同等重要的地位。因此，增程式混合动力汽车中能量的合理有效分配尤为重要，要确保增程式混合动力汽车运行在高效模式，提高能量利用率。目前大多数的混合动力汽车电驱系统所用的电机，一是单电能储存单元单电机，二是双电能存储单元单电机，然而，由于受到电能存储单元自身充放电特性的限制，具有能量低、充电效率低和寿命短等缺点，单电机不能保证在整个工作区间内都保持高效率运行，为了保证加速快，行驶里程长，只能将电驱系统体积做大，导致成本高，效率低。对于混合动力汽车的能量控制，有以下几类方法：基于规则的逻辑门限值控制、模糊控制策略、神经网络控制和自适应控制等。在中国专利号为CN201110130334.7的文献中提出的逻辑门限值控制策略模块，根据踏板信号输出发动机转矩和电机转矩信号来控制混合动力公交客车行驶，可有效降低公交车油耗，但是这种控制策略较依赖门限值经验，并且门限值不会随着路况变化而变化，灵活性较差，因此应用场合受到了严重限制。中国专利号为CN200910217824.3的文献中提出了模糊控制策略，将驱动电机的需求工作状态分为7个区域，动力电池的工作状态分为7个区域，依据发动机的工作性能，将发动机的输出状态分为3-5个燃油经济和低排放点，采用模糊逻辑算法，让发动机、动力电池和驱动电机工作在高效区，减少了电池参与工作时间；这种控制方法虽然灵活性较好，但是输出量的不定性较大，降低了输出工况和实际工况跟随性。中国专利号为CN201210465045.7的文献中描述了整车控制器根据接收到的能量管理策略计算所需数据，通过神经网络计算出当前最优功率分配；还有中国专利号为CN201210280951.X的文献中阐述了基于多智能体技术的方法，可以提前预测车辆未来一小段的行车状况，进行能量管理优化控制，既达到了优化的目的又避免了进行全局优化需要准确知道整个行驶工况的局面。然而，无论是基于神经网络计算技术还是基于多智能体技术，都需要很大的数据处理和网络共享，给实现这种控制策略增加了成本和难度。
技术实现思路
为解决上述现有混合动力汽车的能量控制存在的问题，本专利技术提出一种基于双转子磁通切换永磁电机的增程式混合动力汽车的能量控制方法，能随着路况的变化合理有效地分配混合动力汽车的能量，灵活性好，提高输出工况和实际工况跟随性。本专利技术采用的技术方案是包括以下步骤：A、第一DSP芯片通过第一A/D转换器控制内燃机的运行，通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机运行，在车轮的轮轴上安装车速采集传感器和第三A/D转换器，在车载锂离子电池的输出端安装电池电压测量电路；第一A/D转换器、第二A/D转换器、踏板位置传感器分别通过各自的信号线连接第一DSP芯片，车速采集传感器、第三A/D转换器和电池电压测量电路分别通过各自的信号线连接第二DSP芯片，第一DSP芯片和第二DSP芯片分别连接能量管理主控制器，能量管理主控制器由车辆需求状态扫描模块经数据处理模块连接控制输出模块组成；B、车速采集传感器将检测到的车轮的转动角度传递给第二DSP芯片，第二DSP芯片计算出车轮的角速度，将角速度传递至数据处理模块，数据处理模块计算出车速V，将车速V传递至控制输出模块；踏板位置传感器将检测到的踏板装置的模糊开启角度传递给第一DSP芯片，第一DSP芯片将处理得到的电压量输入至车辆需求状态扫描模块，车辆需求状态扫描模块计算出踏板装置的精确开启角度并传递至数据处理模块，数据处理模块根据精确开启角度和车速V计算得到内燃机需求功率Pt并传递至控制输出模块；电池电压测量电路检测锂离子电池的电压信号并传递给第二DSP芯片，经第二DSP芯片处理后输出电压量至数据处理模块，数据处理模块计算出电池电量SOC并传递至控制输出模块；C、控制输出模块对输入的内燃机需求功率Pt进行处理和判断，若内燃机需求功率Pt大于零，则判断为牵引功率Ptc，若内燃机需求功率Pt小于零，则判断为制动功率Pbc；若内燃机需求功率Pt为制动功率Pbc，则控制输出模块将制动功率Pbc和已预设的电机最大制动功率Pm-max比较，若制动功率Pbc≤Pm-max，则判断车辆处于单再生制动模式，控制输出模块经过第一DSP芯片，通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机处于制动模式；反之若制动功率Pbc＞Pm-max，则判断车辆处于混合制动模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和第二DSP芯片，通过第二A/D转换器对双转子磁通切换电机发出控制信号，同时通过第三A/D转换器对车轮发出控制信号，使双转子磁通切换电机处于制动模式；若控制输出模块判断内燃机需求功率Pt为牵引功率Ptc，则控制输出模块将车速V和电机驱动输出最大转速Vmax进行比较，若车速V<Vmax，则控制输出模块根据公式Treq=Pt/V计算得到需求转矩Treq，将需求转矩Treq和预设的电机驱动输出的最大转矩Tmax进行比较，若需求转矩Treq<Tmax，则车辆处于电机牵引模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机处于牵引模式，同时通过第一A/D转换器控制内燃机关闭。步骤C中，若需求转矩Treq≥Tmax，则车辆处于混合牵引模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机运行以驱动车辆，同时通过第一A/D转换器起动内燃机运行。若控制输出模块判断出车速V≥Vmax，将内燃机需求功率Pt和预设的内燃机的最佳运行区域功率Pe-opt比较，若需求功率Pt>Pe-opt，则车辆处于混合牵引模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机运行，同时通过第一A/D转换器起动内燃机运行。若内燃机需求功率Pt≤Pe-opt，则控制输出模块将接收到的电池电量SOC和预设的电池电量最高值SOCtop比较，若电池电量SOC＞SOCtop，则车辆处于内燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双转子磁通切换电机的混合动力汽车的能量控制方法，其特征是包括以下步骤：A、第一DSP芯片通过第一A/D转换器控制内燃机的运行，通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机运行，在车轮的轮轴上安装车速采集传感器和第三A/D转换器，在车载锂离子电池的输出端安装电池电压测量电路；第一A/D转换器、第二A/D转换器、踏板位置传感器分别通过各自的信号线连接第一DSP芯片，车速采集传感器、第三A/D转换器和电池电压测量电路分别通过各自的信号线连接第二DSP芯片，第一DSP芯片和第二DSP芯片分别连接能量管理主控制器，能量管理主控制器由车辆需求状态扫描模块经数据处理模块连接控制输出模块组成；B、车速采集传感器将检测到的车轮的转动角度传递给第二DSP芯片，第二DSP芯片计算出车轮的角速度，将角速度传递至数据处理模块，数据处理模块计算出车速V，将车速V传递至控制输出模块；踏板位置传感器将检测到的踏板装置的模糊开启角度传递给第一DSP芯片，第一DSP芯片将处理得到的电压量输入至车辆需求状态扫描模块，车辆需求状态扫描模块计算出踏板装置的精确开启角度并传递至数据处理模块，数据处理模块根据精确开启角度和车速V计算得到内燃机需求功率Pt并传递至控制输出模块；电池电压测量电路检测锂离子电池的电压信号并传递给第二DSP芯片，经第二DSP芯片处理后输出电压量至数据处理模块，数据处理模块计算出电池电量SOC并传递至控制输出模块； C、控制输出模块对输入的内燃机需求功率Pt进行处理和判断，若内燃机需求功率Pt大于零，则判断为牵引功率Ptc，若内燃机需求功率Pt小于零，则判断为制动功率Pbc；若内燃机需求功率Pt为制动功率Pbc，则控制输出模块将制动功率Pbc和已预设的电机最大制动功率Pm‑max比较，若制动功率Pbc≤Pm‑max，则判断车辆处于单再生制动模式，控制输出模块经过第一DSP芯片，通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机处于制动模式；反之若制动功率Pbc＞Pm‑max，则判断车辆处于混合制动模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和第二DSP芯片，通过第二A/D转换器对双转子磁通切换电机发出控制信号，同时通过第三A/D转换器对车轮发出控制信号，使双转子磁通切换电机处于制动模式；若控制输出模块判断内燃机需求功率Pt为牵引功率Ptc，则控制输出模块将车速V和电机驱动输出最大转速Vmax进行比较，若车速V<Vmax，则控制输出模块根据公式Treq=Pt/V计算得到需求转矩Treq，将需求转矩Treq和预设的电机驱动输出的最大转矩Tmax进行比较，若需求转矩Treq<Tmax，则车辆处于电机牵引模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机处于牵引模式，同时通过第一A/D转换器控制内燃机关闭。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双转子磁通切换电机的混合动力汽车的能量控制方法，其特征是包括以下
步骤：
A、第一DSP芯片通过第一A/D转换器控制内燃机的运行，通过第二A/D转换器控制双转
子磁通切换电机运行，在车轮的轮轴上安装车速采集传感器和第三A/D转换器，在车载锂离
子电池的输出端安装电池电压测量电路；第一A/D转换器、第二A/D转换器、踏板位置传感器
分别通过各自的信号线连接第一DSP芯片，车速采集传感器、第三A/D转换器和电池电压测
量电路分别通过各自的信号线连接第二DSP芯片，第一DSP芯片和第二DSP芯片分别连接能
量管理主控制器，能量管理主控制器由车辆需求状态扫描模块经数据处理模块连接控制输
出模块组成；
B、车速采集传感器将检测到的车轮的转动角度传递给第二DSP芯片，第二DSP芯片计算
出车轮的角速度，将角速度传递至数据处理模块，数据处理模块计算出车速V，将车速V传递
至控制输出模块；踏板位置传感器将检测到的踏板装置的模糊开启角度传递给第一DSP芯
片，第一DSP芯片将处理得到的电压量输入至车辆需求状态扫描模块，车辆需求状态扫描模
块计算出踏板装置的精确开启角度并传递至数据处理模块，数据处理模块根据精确开启角
度和车速V计算得到内燃机需求功率Pt并传递至控制输出模块；电池电压测量电路检测锂
离子电池的电压信号并传递给第二DSP芯片，经第二DSP芯片处理后输出电压量至数据处理
模块，数据处理模块计算出电池电量SOC并传递至控制输出模块；
C、控制输出模块对输入的内燃机需求功率Pt进行处理和判断，若内燃机需求功率Pt大
于零，则判断为牵引功率Ptc，若内燃机需求功率Pt小于零，则判断为制动功率Pbc；若内燃机
需求功率Pt为制动功率Pbc，则控制输出模块将制动功率Pbc和已预设的电机最大制动功率
Pm-max比较，若制动功率Pbc≤Pm-max，则判断车辆处于单再生制动模式，控制输出模块经过第
一DSP芯片，通过第二A/D转换器控制双转子磁通切换电机处于制动模式；反之若制动功率
Pbc＞Pm-max，则判断车辆处于混合制动模式，控制输出模块经过第一DSP芯片和第二DSP芯
片，通过第二A/D转换器对双转子磁通切换电机发出控制信号，同时通过第三A/D转换器对
车轮发出控制信号，使双转子磁通切换电机处于制动模式；若控制输出模块判断内燃机需
求功率Pt为牵引功率Ptc，则控制输出模块将车速...

【专利技术属性】
技术研发人员：全力，倪泉龙，朱孝勇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32