混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制方法及系统

技术领域

本发明属于混合动力车辆的电机及发动机控制领域，具体涉及一种混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制方法及系统。

背景技术

在混合动力车辆的开发中，混合动力系统至少拥有两个动力源（燃油系统和动力电池系统），燃油系统供发动机驱动，动力电池系统供电机驱动，当其中一个动力源发生故障不可用时，用户期望能继续驾驶车辆跛行到达安全地点或修理店。

CN111137137A公开了一种混合动力汽车的控制方法、系统及混合动力汽车，其中介绍了一种动力电池故障时的系统控制方法，控制方法如下：当动力电池不可用时，整车控制器将母线电压限制和发电扭矩限制发给电机控制器，当电机转速接近于电机目标怠速转速，则对其进行限扭（即降扭），防止发动机熄火。该专利对低转速下的发电扭矩进行限制，一定程度上可防止发动机熄火，但是采用此控制方法，在低速行驶时存在发电量达不到整车使用需求的问题，导致电气系统电压过低，各个控制器将不能正常工作，无法长时间跛行。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制方法及系统，以在防止发动机被拖熄火的同时最大程度满足高压系统用电需求，实现长时间跛行。

本发明所述的混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制方法为：在动力电池故障（不可用），但电机和发动机无故障（可用），且发动机已启动的情况下，整车控制单元（即VCU）进入发动机单独驱动模式，电机控制器进入母线电压闭环控制模式（即UDC控制模式），电机控制器根据车辆所处的行驶状态设置电机最小工作扭矩和电机扭矩变化速率，整车控制单元根据车辆所处的行驶状态请求进行发动机转速控制或者发动机扭矩控制，在需要设置发动机最小解析扭矩的行驶状态下，整车控制单元将该行驶状态下的发动机最小解析扭矩设置为该行驶状态下的电机最小工作扭矩，在有可回收的能量时，整车控制单元禁止能量回收。

优选的，如果车辆所处的行驶状态为原地怠速或者由其他行驶状态（比如制动）切换至原地怠速，则整车控制单元将发动机转速控制请求和预设的怠速目标转速b发送给发动机管理系统（即EMS），以请求发动机管理系统进行发动机转速控制，使发动机目标转速为预设的怠速目标转速b，提升原地怠速储备扭矩，可有效防止原地怠速切换至蠕行时储备扭矩不足，从而能避免整车抖动，避免发动机熄火，电机控制器设置原地怠速下的电机最小工作扭矩为预设的第三扭矩UDCmin3、电机扭矩上升速率为预设的第三上升速率k

优选的，如果车辆所处的行驶状态为蠕行或者由其他行驶状态（比如原地怠速、起步、制动）切换至蠕行，则整车控制单元将发动机转速控制请求和预设的蠕行目标转速d发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统进行发动机转速控制，使发动机目标转速为预设的蠕行目标转速d，提升当前动力系统最大的储备能力，保证车辆满足蠕行需求，防止发动机被拖熄火，电机控制器设置蠕行下的电机最小工作扭矩为预设的第二扭矩UDCmin2、电机扭矩上升速率为预设的第二上升速率k

优选的，如果车辆所处的行驶状态为起步或者由其他行驶状态（比如蠕行、制动）切换至起步，则整车控制单元将发动机扭矩控制请求和起步请求扭矩发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统将所述起步请求扭矩作为发动机目标扭矩进行发动机扭矩控制，整车控制单元设置发动机目标转速，并通过控制离合器扭矩实现转速闭环，使发动机目标转速为预设的起步目标转速f，整车控制单元设置起步下的发动机最小解析扭矩为预设的第一扭矩UDCmin1，保证车辆满足驾驶员起步油门需求，防止发动机被拖熄火，电机控制器设置起步下的电机最小工作扭矩为预设的第一扭矩UDCmin1、电机扭矩上升速率为预设的第一上升速率k

优选的，如果车辆所处的行驶状态为加速或者由其他行驶状态（比如起步、制动）切换至加速，则整车控制单元将发动机扭矩控制请求和加速请求扭矩发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统将所述加速请求扭矩作为发动机目标扭矩进行发动机扭矩控制，整车控制单元设置加速下的发动机最小解析扭矩为预设的第五扭矩UDCmin5，保证车辆满足驾驶员加速油门需求，防止发动机被拖熄火，电机控制器设置加速下的电机最小工作扭矩为预设的第五扭矩UDCmin5、电机扭矩上升速率为预设的第五上升速率k

优选的，如果车辆所处的行驶状态为制动或者由其他行驶状态（比如起步、加速）切换至制动，则整车控制单元禁止能量回收（包括禁止滑行能量回收和禁止制动能量回收），防止发动机被拖熄火，并将发动机扭矩控制请求和制动请求扭矩发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统将所述制动请求扭矩作为发动机目标扭矩进行发动机扭矩控制，电机控制器设置制动下的电机最小工作扭矩为预设的第四扭矩UDCmin4、电机扭矩上升速率为预设的第四上升速率k

本发明所述的混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制系统，包括整车控制单元和电机控制器，所述整车控制单元和电机控制器被编程以执行上述行驶控制方法。

采用本发明在动力电池出现故障时的跛行过程中，对发动机进行转速控制或者扭矩控制，电机控制器进入母线电压闭环控制模式（对电机进行UDC控制），并设置电机最小工作扭矩和电机扭矩变化速率，在某些行驶状态下设置发动机最小解析扭矩，禁止能量回收，从而防止了发动机被拖熄火，同时最大程度满足了高压系统用电需求，保证了高低压系统能正常工作，车辆能够长时间进行高、低速跛行，从而安全跛行至目的地。

附图说明

图1为混合动力车辆所处的五种行驶状态以及切换示意图。

图2为本实施例中混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制流程图。

图3为本实施例中五种行驶状态下的电机最小工作扭矩和电机扭矩变化速率的关系曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中，混合动力车辆所处的行驶状态有五种，分别为：原地怠速、蠕行、起步、加速、制动。原地怠速可切换至蠕行，蠕行可切换至起步，起步可切换至蠕行、加速、制动，加速可切换至制动，制动可切换至原地怠速、蠕行、起步、加速。

如图2所示，本实施例中混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制方法，包括：

第一步、判断是否动力电池故障（不可用），如果是，则执行第二步，否则结束。

第二步、判断是否电机和发动机无故障（可用），如果是，则执行第三步，否则执行第四步。

第三步、判断是否发动机已启动，如果是，则执行第五步，否则执行第四步。

第四步、进入高压紧急下电过程，然后结束。

第五步、整车控制单元进入发动机单独驱动模式，电机控制器进入母线电压闭环控制模式，然后执行第六步。

第六步、判断是否车辆所处的行驶状态为原地怠速或者由制动切换至原地怠速，如果是，则执行第七步，否则执行第八步。

第七步、整车控制单元和电机控制器执行与原地怠速对应的控制策略，然后结束。与原地怠速对应的控制策略具体为：整车控制单元将发动机转速控制请求和预设的怠速目标转速b发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统进行发动机转速控制，使发动机目标转速为预设的怠速目标转速b，电机控制器设置原地怠速下的电机最小工作扭矩为预设的第三扭矩UDCmin3，设置原地怠速下的电机扭矩上升速率为预设的第三上升速率k

第八步、判断是否车辆所处的行驶状态为蠕行或者由原地怠速切换至蠕行或者由起步切换至蠕行或者由制动切换至蠕行，如果是，则执行第九步，否则执行第十步。

第九步、整车控制单元和电机控制器执行与蠕行对应的控制策略，然后结束。与蠕行对应的控制策略具体为：整车控制单元将发动机转速控制请求和预设的蠕行目标转速d发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统进行发动机转速控制，使发动机目标转速为预设的蠕行目标转速d，电机控制器设置蠕行下的电机最小工作扭矩为预设的第二扭矩UDCmin2，设置蠕行下的电机扭矩上升速率为预设的第二上升速率k

第十步、判断是否车辆所处的行驶状态为起步或者由蠕行切换至起步或者由制动切换至起步，如果是，则执行第十一步，否则执行第十二步。

第十一步、整车控制单元和电机控制器执行与起步对应的控制策略，然后结束。与起步对应的控制策略具体为：整车控制单元将发动机扭矩控制请求和起步请求扭矩（等于驾驶员需求扭矩减去电机实际扭矩）发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统将起步请求扭矩作为发动机目标扭矩进行发动机扭矩控制，整车控制单元设置发动机目标转速，并通过控制离合器扭矩实现转速闭环，使发动机目标转速为预设的起步目标转速f，整车控制单元设置起步下的发动机最小解析扭矩为预设的第一扭矩UDCmin1，电机控制器设置起步下的电机最小工作扭矩为预设的第一扭矩UDCmin1，设置起步下的电机扭矩上升速率为预设的第一上升速率k

第十二步、判断是否车辆所处的行驶状态为加速或者由起步切换至加速或者由制动切换至加速，如果是，则执行第十三步，否则执行第十四步。

第十三步、整车控制单元和电机控制器执行与加速对应的控制策略，然后结束。与加速对应的控制策略具体为：整车控制单元将发动机扭矩控制请求和加速请求扭矩（等于驾驶员需求扭矩减去电机实际扭矩）发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统将加速请求扭矩作为发动机目标扭矩进行发动机扭矩控制，整车控制单元设置加速下的发动机最小解析扭矩为预设的第五扭矩UDCmin5，电机控制器设置加速下的电机最小工作扭矩为预设的第五扭矩UDCmin5，设置加速下的电机扭矩上升速率为预设的第五上升速率k

第十四、判断是否车辆所处的行驶状态为制动或者由起步切换至制动或者由加速切换至制动，如果是，则执行第十五步，否则结束。

第十五步、整车控制单元和电机控制器执行与制动对应的控制策略，然后结束。与制动对应的控制策略具体为：整车控制单元禁止能量回收（包括禁止滑行能量回收和禁止制动能量回收），并将发动机扭矩控制请求和制动请求扭矩（等于电机实际扭矩的绝对值）发送给发动机管理系统，以请求发动机管理系统将制动请求扭矩作为发动机目标扭矩进行发动机扭矩控制，电机控制器设置制动下的电机最小工作扭矩为预设的第四扭矩UDCmin4，设置制动下的电机扭矩上升速率为预设的第四上升速率k

如图3所示，Min

本实施例中混合动力车辆在动力电池故障时的行驶控制系统，包括整车控制单元和电机控制器，整车控制单元和电机控制器被编程以执行上述行驶控制方法。