一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制系统及其方法与流程

本发明涉及一种增程器功率快速响应的技术领域，更具体地说它涉及一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制系统及其方法。

背景技术：

增程器是应用于增程式电动汽车的用于延长电动汽车续驶里程的附加储能部件。在电动车需要充电时增程器启动，发动机驱动发电机发电，其发电功率根据整车需求确定。増程式电动汽车是一种在电池电量耗尽的情况下使用其他能源(如汽油)进行电能补给的电动汽车。其主要工作特点是在大多数情况下采用纯电动模式工作，并在少数情况下采用增程模式工作，即增程器产生电能提供电机的驱动或者供电池充电。

公告号为cn104477166b的中国专利公开了一种增程器功率输出控制系统及其方法，该控制系统包括增程器和增程器控制器，增程器包括发动机和发电机,所述发动机和所述发电机通过机械连接；增程器与增程器控制器相想通讯；所述增程器对增程器控制器的输入量包括：发动机转速、发电机的电压以及电流信号；所述增程器控制器对增程器的输出量包括：发动机的喷油量及点火角、节气门开度、发电机的转矩信号。

以及如图1所示，一种现有的增程器功率输出的控制方法，该控制方法采用将发动机作为扭矩控制，发电机作为转速控制的方式，且发动机控制器和发电机控制器相互独立。

因此，上述的两种增程器功率输出的控制方法分别通过对发动机转速（扭矩）、发电机转矩（转速）以及增程器输出功率进行闭环控制，导致发动机扭矩（转速）计算为标定值计算得出，动态响应精度较差；功率点在切换时，将导致发动机扭矩（转速）响应慢，转速稳定时间较长，难以正确且及时地响应目标功率请求，影响到整车控制效果，有待改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制系统，该电动汽车用增程器功率快速响应的控制系统具有提高发动机对于功率响应的速度以及功率请求的跟随性的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制系统，包括机械连接的发动机和发电机，所述发动机电气连接有发动机控制器，所述发电机电气连接有发电机控制器，所述发动机控制器和所述发电机控制器同时连接有增程控制器；

所述发动机控制器，根据转速计算向增程控制器发出发动机转速反馈值，并将由增程控制器输入的发动机扭矩请求值与发电机控制器输入的发电机扭矩修正值之差作为发动机控制模块向发动机输入的实际发动机扭矩请求值的目标指令；

所述发电机控制器，根据扭矩计算向增程控制器发出发电机扭矩反馈值，并将由增程控制器输入的发电机扭矩请求值与发电机控制器输入的扭矩计算值之差作为发电机控制模块向发电机输入的实际发电机扭矩请求值的目标指令，所述的发电机扭矩反馈值与发电机控制器输入的扭矩计算值为同一值；

所述增程控制器，根据整车输入的需求功率，向发动机控制器的发动机控制模块输入发动机扭矩请求值以及向发电机控制器的发电机控制模块输入发电机扭矩请求值。

通过采用上述技术方案，发动机控制器和发电机控制器通过同时使用发电机扭矩反馈所获得的发电机扭矩反馈值，将使得发动机控制器避免进行标定扭矩算法，在发动机控制器内直接采用发电机扭矩反馈的发电机扭矩反馈值，显著提高动态响应精度；并在功率点切换时，显著缩短发动机的动态响应时间以及转速稳定时间，具有提升发动机对于功率响应的速度以及功率请求的跟随性的效果。

本发明进一步设置为：所述发电机控制器向所述增程控制器输入母线功率反馈值以及电机转速反馈值；所述增程控制器根据整车输入的需求功率，分别与发动机控制器输入的发动机转速反馈值结合处理进行扭矩计算并获得计算扭矩值，与发电机控制器输入的母线功率反馈值之差即形成扭矩直接修正值，与发电机控制器输入的发电机扭矩反馈值结合处理进行转速计算并获得计算转速值，所述计算转速值与电机转速反馈值之差，并根据扭矩转速计算公式：

功率p=π*扭矩(m)*转速（n)

获得向发电机控制器输出的发电机扭矩请求值，并由所述发电机扭矩请求值计算得出增程器扭矩修正值，增程器扭矩修正值、扭矩直接修正值以及计算扭矩值之和即为发动机扭矩请求值。

通过采用上述技术方案，发电机转速闭环内的发电机扭矩请求值作为发动机扭矩请求的前馈输入，将显著提升响应速度，并在功率点切换时，显著缩短发动机的动态响应时间以及转速稳定时间，具有提高功率请求的跟随性的效果。

本发明进一步设置为：所述发电机扭矩修正值的计算公式为：

y1=ax1+b；

且y1为发电机扭矩修正值、x1为发电机扭矩反馈值且a与b均为常数。

通过采用上述技术方案，快速准确计算出发电机扭矩修正值y1。

本发明进一步设置为：所述增程器扭矩修正值的计算公式为：

y2=cx2+d；

且y2为增程器扭矩修正值、x2为发电机扭矩请求值且c与d均为常数。

通过采用上述技术方案，快速准确计算出增程器扭矩修正值y2。

本发明的第二个目的在于提供一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制方法，包括对发动机扭矩的调节、对发电机扭矩的调节以及对增程器输出的发动机扭矩请求值和发电机扭矩请求值的调节。

通过采用上述技术方案，改进发动机和发电机的前馈和反馈控制方法，加快发动机的扭矩响应效率，缩短增程器的功率点切换时间，提高功率请求的跟随性。

本发明进一步设置为：所述发动机扭矩的调节包括如下步骤：

步骤1、向增程控制器输出发动机转速反馈值；

步骤2、接收由增程控制器输入的发动机扭矩请求值以及由发电机控制器输入的发电机扭矩修正值；

步骤3、发动机扭矩请求值与发电机扭矩修正值做差并获得实际发动机扭矩请求值；

步骤4、通过发动机控制模块向发动机做出实际发动机扭矩请求值的目标指令。

通过采用上述技术方案，发动机控制器和发电机控制器通过同时使用发电机扭矩反馈所获得的发电机扭矩反馈值，将使得发动机控制器避免进行标定扭矩算法，在发动机控制器内直接采用发电机扭矩反馈的发电机扭矩反馈值，显著提高动态响应精度。

本发明进一步设置为：所述发电机扭矩的调节包括如下步骤：

步骤1、向增程控制器输出发电机扭矩反馈值、母线功率反馈值以及电机转速反馈值；

步骤2、接收由增程控制器输入的发电机扭矩请求值以及由发电机控制器输入的扭矩计算值；

步骤3、发电机扭矩请求值与发电机控制器输入的扭矩计算值做差并获得实际发电机扭矩请求值；

步骤4、通过发电机控制模块向发电机做出实际发电机扭矩请求值的目标指令。

通过采用上述技术方案，快速准确获得实际发电机扭矩请求值并达到及时调节发电机扭矩的目的。

本发明进一步设置为：所述增程器输出的发电机扭矩请求值的调节包括如下步骤：

步骤1、根据整车输入的需求功率，与发电机控制器输入的发电机扭矩反馈值结合处理进行转速计算并获得计算转速值；

步骤2、接收由发电机控制器输入的电机转速反馈值；

步骤3、计算转速值与电机转速反馈值之差作为向发电机控制器输出的发电机扭矩请求值。

通过采用上述技术方案，及时准确获得发电机扭矩请求值并达到及时向发电机控制器输入发电机扭矩请求值的目的。

本发明进一步设置为：所述增程器输出的发动机扭矩请求值的调节包括如下步骤：

步骤1、根据整车输入的需求功率，与发动机控制器输入的发动机转速反馈值结合处理进行扭矩计算并获得计算扭矩值；

步骤2、需求功率与发电机控制器输入的母线功率反馈值之差，并根据扭矩转速计算公式：

功率p=π*扭矩(m)*转速（n)

获得扭矩直接修正值；

步骤3、取发电机扭矩请求值计算得出增程器扭矩修正值；

步骤4、增程器扭矩修正值、扭矩直接修正值以及计算扭矩值之和作为发动机扭矩请求值。

通过采用上述技术方案，发电机扭矩请求值作为发动机扭矩请求的前馈输入，将显著提升响应速度，并在功率点切换时，显著缩短发动机的动态响应时间以及转速稳定时间，具有提高功率请求的跟随性的效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过在发动机的发动机扭矩请求值中引入发电机控制器的发电机扭矩修正值，提高了扭矩精度和响应速度；并将发电机扭矩请求作为发动机扭矩请求的前馈，通过发电机扭矩请求计算增程器扭矩修正值与扭矩计算值和扭矩直接修正值结合获得发动机扭矩请求值，显著提升发动机对于功率响应的速度以及功率请求的跟随性。

附图说明

图1是现有技术的增程器功率输出的控制方法的流程图；

图2是本实施例的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图对本发明作进一步详细说明。由于功率的计算公式：

功率p=π*扭矩(m)*转速（n)

（π为常数），因此计算扭矩值=需求功率/（π*发动机转速反馈值），且计算转速值=需求功率/（π*发电机扭矩反馈值）。需要说明的是，任何反馈与请求均为输出或输入相应的反馈值与请求值；且发电机扭矩反馈值与发电机控制器输入的扭矩计算值为同一值。

如图1所示，一种现有的增程器功率输出的控制方法，该控制方法采用将发动机作为扭矩控制，发电机作为转速控制的方式，且发动机控制器和发电机控制器相互独立。

如图2所示，一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制系统，包括机械连接的发动机和发电机。发动机电气连接有发动机控制器，且发电机电气连接有发电机控制器。发动机控制器和发电机控制器同时连接有增程控制器。

需要说明的是，增程控制器根据整车输入的需求功率，向发动机控制器的发动机控制模块输入发动机扭矩请求值以及向发电机控制器的发电机控制模块输入发电机扭矩请求值；发动机控制器根据转速计算向增程控制器发出发动机转速反馈值，并将由增程控制器输入的发动机扭矩请求值与发电机控制器输入的发电机扭矩修正值之差作为实际发动机扭矩请求值，该实际发动机扭矩请求值作为由发动机控制模块向发动机输入的目标指令。相应的，发电机扭矩修正值的计算公式为：

y1=ax1+b；

且y1为发电机扭矩修正值、x1为发电机扭矩反馈值且a与b均为常数。与此同时，发电机控制器根据扭矩计算向增程控制器发出发电机扭矩反馈值，并将由增程控制器输入的发电机扭矩请求值与发电机控制器输入的扭矩计算值之差作为实际发电机扭矩请求值，该实际发电机扭矩请求值作为由发电机控制模块向发电机输入的目标指令，且发电机扭矩反馈值与发电机控制器输入的扭矩计算值为同一值。

如图2所示，发电机控制器向增程控制器输入母线功率反馈值以及电机转速反馈值。增程控制器根据整车输入的需求功率，分别与发动机控制器输入的发动机转速反馈值结合处理进行扭矩计算并获得计算扭矩值，与发电机控制器输入的母线功率反馈值之差即形成扭矩直接修正值，并与发电机控制器输入的发电机扭矩反馈值结合处理进行转速计算并获得计算转速值。与此同时，计算转速值与电机转速反馈值之差即为向发电机控制器输出的发电机扭矩请求值，并在由发电机扭矩请求值计算得出增程器扭矩修正值后，增程器扭矩修正值、扭矩直接修正值以及计算扭矩值之和作为发动机扭矩请求值。相应的，增程器扭矩修正值的计算公式为：

y2=cx2+d；

且y2为增程器扭矩修正值、x2为发电机扭矩请求值且c与d均为常数。

综上所述，本发明通过令发动机控制器和发电机控制器同时使用发电机扭矩反馈所获得的发电机扭矩反馈值，将使得发动机控制器避免进行标定扭矩算法，在发动机控制器内直接采用发电机扭矩反馈的发电机扭矩反馈值，显著提高动态响应精度；并在将发电机转速闭环内的发电机扭矩请求值作为发动机扭矩请求的前馈输入后，显著提升响应速度，并在功率点切换时，显著缩短发动机的动态响应时间以及转速稳定时间，具有提高发动机对于功率响应的速度以及功率请求的跟随性的效果。

本发明的第二个目的在于提供一种电动汽车用增程器功率快速响应的控制方法，包括对发动机扭矩的调节、对发电机扭矩的调节以及对增程器输出的发动机扭矩请求值和发电机扭矩请求值的调节。并在通过改进发动机和发电机的前馈和反馈控制方法，加快发动机的扭矩响应效率，缩短增程器的功率点切换时间，提高功率请求的跟随性。

需要说明的是，发动机扭矩的调节包括如下步骤：

步骤1、向增程控制器输出发动机转速反馈值；

步骤2、接收由增程控制器输入的发动机扭矩请求值以及由发电机控制器输入的发电机扭矩修正值；

步骤3、发动机扭矩请求值与发电机控制器输入的发电机扭矩修正值做差并获得实际发动机扭矩请求值；

步骤4、通过发动机控制模块向发动机做出实际发动机扭矩请求值的目标指令。

发电机扭矩的调节包括如下步骤：

步骤1、向增程控制器输出发电机扭矩反馈值、母线功率反馈值以及电机转速反馈值；

步骤2、接收由增程控制器输入的发电机扭矩请求值以及由发电机控制器输入的扭矩计算值；

步骤3、发电机扭矩请求值与发电机控制器输入的扭矩计算值做差并获得实际发电机扭矩请求值；

步骤4、通过发电机控制模块向发电机做出实际发电机扭矩请求值的目标指令。

增程器输出的发电机扭矩请求值的调节包括如下步骤：

步骤1、根据整车输入的需求功率，与发电机控制器输入的发电机扭矩反馈值结合处理进行转速计算并获得计算转速值；

步骤2、接收由发电机控制器输入的电机转速反馈值；

步骤3、计算转速值与电机转速反馈值之差作为向发电机控制器输出的发电机扭矩请求值。

增程器输出的发动机扭矩请求值的调节包括如下步骤：

步骤1、根据整车输入的需求功率，与发动机控制器输入的发动机转速反馈值结合处理进行扭矩计算并获得计算扭矩值；

步骤2、需求功率与发电机控制器输入的母线功率反馈值之差，并根据扭矩转速计算公式：

功率p=π*扭矩(m)*转速（n)

获得扭矩直接修正值；

步骤3、取发电机扭矩请求值计算得出增程器扭矩修正值；

步骤4、增程器扭矩修正值、扭矩直接修正值以及计算扭矩值之和即为发动机扭矩请求值。

因此，通过该电动汽车用增程器功率快速响应的控制方法将使得发动机控制器和发电机控制器通过同时使用发电机扭矩反馈获得发电机扭矩反馈值，避免发动机控制器进行标定扭矩算法，在发动机控制器内直接采用发电机扭矩反馈的发电机扭矩反馈值，显著提高动态响应精度。并通过快速准确地获得实际发电机扭矩请求值后达到及时调节发电机扭矩的目的；通过及时准确地获得发电机扭矩请求值并达到及时向发电机控制器输入发电机扭矩请求值的目的。与此同时，发电机扭矩请求值作为发动机扭矩请求的前馈输入，将显著提升响应速度，并在功率点切换时，显著缩短发动机的动态响应时间以及转速稳定时间，具有提高功率请求的跟随性的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。