一种电驱动自动变速器能量回馈系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械动力传递变速装置，尤其涉及一种电驱动自动变速器能量回馈系统及方法。
【背景技术】
[0002]在一般的电驱动自动变速器中，由驱动永磁电机进行调速换挡，而驱动永磁电机动作需要的能量来源于储能装置比如电池、超级电容等。当驱动永磁电机升速时电源储存的电能转化为机械能驱动永磁电机升速；当驱动永磁电机降速时，将驱动永磁电机的机械能转化为电能储存在电源中。因此需要配备专门的动力电源、电源管理系统等。但对于非电力驱动的车辆来说，此种电驱动自动变速系统结构比较复杂，成本也比较高。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种驱动自动变速器能量回馈系统及方法，能够满足电驱动自动变速器的使用工况，同时取代电驱动自动变速器中的电源部分，换挡永磁电机不需要单独配备供电系统，达到简化系统结构，降低成本的目的。
[0004]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案为:一种驱动自动变速器能量回馈方法，其特征在于:它包括以下步骤:
51、低压预充:
利用车载低压直流电源给变频器的电容进行低压预充电；
52、上电:
永磁电机由发动机的拖动旋转，永磁电机控制器的IGBT将永磁电机端的三相交流电整流为直流电对所述变频器的电容充电，通过控制发动机的转速来控制充电的过程，直至达到永磁电机控制器工作的门槛电压值；
53、正常工作:
变频器在上电后，控制永磁电机按工况要求运行；
54、根据工况采用不同的控制方式:
4.1、在未换档时，以稳定电压为目标，系统处于动态平衡状态；
4.2、在换挡时，发送指令至变频器控制永磁电机调速，在调速过程中将电流控制在允许范围内；在永磁电机降速发电时，控制制动控制单元闭合制动电阻回路，将回馈的电能送至制动电阻消耗。
[0005]按上述方案，所述的4.1具体包括:
在未换档的过程中始终保证母线电压U满足:
U0 +Δ 1 <υ<υ?-Δ2
式中:U0为满足变频器工作的最低电压；U1为达到制动控制单元闭合制动回路的电压值；△ 1和△ 2分别为大于零的预设值；
当U〈U0 +Δ 1，则增加永磁电机的发电力矩；当U> U1-A2，则减小永磁电机的发电力矩。
[0006]按上述方案，所述的4.2具体包括:
在换挡过程中制动控制单元闭合制动电阻回路，制动电阻消耗变频器的电能，制动电阻的最大功率P=Ii2R，其中L为制动电阻允许通过的最大电流；
并且在换挡过程中始终保证母线电流I满足:
Ii< Ι「δ 1〈Ι〈 δ <0
式中:Ι〈0表示处于发电状态；δ 1和δ分别为小于零的预设值；
当母线电流I < If δ 1时，减小永磁电机的换挡力矩；当母线电流时1> δ，增加永磁电机的换挡力矩；
换挡结束后，撤销换挡力矩，回到未换挡时控制方式。
[0007]按上述方案，所述的制动电阻的最大功率Ρ通过以下方式确定:
根据变速箱的档位级差以及换挡点的范围，计算出永磁电机换挡的调速范围；再结合换挡时间以及各个部件的转动惯量，计算出换挡时永磁电机的需求最大功率Pmax，进而确定制动电阻的最大功率P>Pmax。
[0008]用于实现上述一种驱动自动变速器能量回馈方法的能量回馈系统，其特征在于:它包括:
低压预充电路，用于通过利用车载低压直流电源给变频器的电容进行低压预充电；
上电电路，用于低压预充电后，永磁电机由发动机的拖动旋转，永磁电机控制器的IGBT将永磁电机端的三相交流电整流为直流电对所述变频器的电容充电，通过控制发动机的转速来控制充电的过程，直至达到永磁电机控制器工作的门槛电压值；
制动控制单元，用于在永磁电机降速发电时，闭合制动电阻回路；
制动电阻回路，用于消耗回馈的电能；
控制器，用于根据工况选择不同的控制方式，并控制低压预充电路、上电电路、制动控制单元的开合；
所述的控制方式包括:在未换档时，以稳定电压为目标，系统处于动态平衡状态；在换挡时，发送指令至变频器控制永磁电机调速，在调速过程中将电流控制在允许范围内；在永磁电机降速发电时，控制制动控制单元闭合制动电阻回路，将回馈的电能送至制动电阻消耗。
[0009]本发明的有益效果为:通过采用本发明系统及方法，能够满足电驱动自动变速器的使用工况，同时取代电驱动自动变速器中的电源部分，换挡永磁电机不需要单独配备供电系统，达到简化系统结构，降低成本的目的。
【附图说明】
[0010]图1为本发明一实施例的系统结构示意图。
[0011]图2为本发明一实施例的方法控制流程图。
[0012]图中:1-发动机，2-永磁电机，3-变频器，4-低压预充电路，5-控制器，6_制动控制单元，7-制动电阻回路。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
[0014]一种驱动自动变速器能量回馈方法，如图2所示，它包括以下步骤:
S1、低压预充:利用车载低压直流电源给变频器的电容进行低压预充电。
[0015]S2、上电:永磁电机由发动机的拖动旋转，永磁电机控制器的IGBT将永磁电机端的三相交流电整流为直流电对所述变频器的电容充电，通过控制发动机的转速来控制充电的过程，直至达到永磁电机控制器工作的门槛电压值。
[0016]S3、正常工作:变频器在上电后，控制永磁电机按工况要求运行。
[0017]S4、根据工况采用不同的控制方式:
4.1、在未换档时，以稳定电压为目标，系统处于动态平衡状态。未换档的过程中，变频器需要保持在供电状态，因此要保证永磁电机处于发电状态，但此时因无其他器件消耗电能，故仅需变频器工作，并控制发电量处于一个合适的状态。
[0018]4.1具体包括:
在未换档的过程中始终保证母线电压U满足:
U0 +Δ 1 <υ<υ?-Δ2
式中:U0为满足变频器工作的最低电压；U1为达到制动控制单元闭合制动回路的电压值；△ 1和△ 2分别为大于零的预设值；
当U〈U0 +Δ 1，判断母线电压过低，增加永磁电机的发电力矩，母线电压上升；当U>U1-△ 2，判断母线电压过高，减小永磁电机的发电力矩，母线电压下降。
[0019]上述的只是最简单的控制方法，根据实际系统参数，可以将电压控制的区间划分的更加详细，调节发电量的发电力矩增减步长设定为可调接的变量。
[0020]4.2、在换挡时，发送指令至变频器控制永磁电机调速，在调速过程中将电流控制在允许范围内；在永磁电机降速发电时，控制制动控制单元闭合制动电阻回路，将回馈的电能送至制动电阻消耗。
[0021]4.2具体包括:
在换挡过程中制动控制单元闭合制动电阻回路，制动电阻消耗变频器的电能，制动电阻的最大功率PzI^R，其中L为制动电阻允许通过的最大电流；制动控制单元6中的接触器的过电流能力必须大于1卩根据制动电阻7的工作环境及工况需要考虑制动电阻7的冷却问题。
[0022]在进入升挡过程中，控制器5分离离合器，变速箱退空档，永磁电机开始调速。控制器5根据换挡点、油门开度等参数确定系统的换挡初始力矩，变频器3根据收到的换挡力矩控制永磁电机发电，母线电压U上升，当U> U1时，闭合制动回路消耗电能，此过程中需要根据制动电阻7的过电流能力来控制发电力矩，将电流控制在允许范围内，始终保证母线电流I满足:
Ii< Ι「δ 1〈Ι〈 δ <0
式中:Ι〈0表示处于发电状态；δ 1和δ分别为小于零的预设值；
当母线电流I < If δ 1时，减小永磁电机的换挡力矩；当母线电流时1> δ，增加永磁电机的换挡力矩；