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原文传递一种混联式混合动力汽车动态协调控制方法

专利名称：	一种混联式混合动力汽车动态协调控制方法
摘要：	本发明公开了一种混合动力汽车动态协调控制方法，针对前轴由发动机+BSG电机+自动机械式变速器(AMT)驱动，后轴由驱动电机+减速器驱动的混合动力系统，在模式切换过程中，BSG电机快速起动发动机并配合发动机进行PID转速闭环同步调速控制，再利用事先实验建立的发动机转速模型与发动机阻力矩模型帮助PID控制器参数的整定过程，最后利用后驱电机进行转矩补偿控制；挡位切换过程中，在减小发动机节气门开度并且变速箱从当前挡位退出后，利用BSG电机转速闭环控制将目标挡位啮合套主从动端转速同步。本发明综合考虑了发动机、BSG电机、后驱电机与离合器的状态控制，满足混合动力汽车模式切换与挡位切换过程中对平顺性要求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	杜常清;廖英杰;张佩;颜伏伍
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910327270.6
公开号：	CN110077409A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	齐晨涵
分类号：	B60W30/20(2006.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种混联式混合动力汽车动态协调控制方法，所述混联式混合动力汽车的结构包括后驱电机、BSG电机、电机控制器MCU、发动机、发动机管理系统EMS、动力电池、电气负载、整车控制器VCU、AMT变速箱、离合器、变速箱控制单元TCU、前后轴主减速器；其中发动机与BSG电机驱动前轴，后驱电机驱动后轴；其特征在于：所述的动态协调控制，通过整车控制器VCU获得驾驶员油门踏板开度进而计算得出整车的需求转矩，基于该需求转矩与动力电池电量等信息结合整车能量管理策略判断当前的工作模式并完成转矩分配，再将发动机与电机的目标转矩通过CAN总线传递给发动机管理系统和电机控制器； (1)混合动力系统工作模式切换控制方法：在没有发动机参与驱动的工作模式切换到有发动机参与驱动的工作模式的过程中，在离合器结合阶段，运用BSG电机的调速能力确保发动机转速变化平稳和离合器主从动端迅速同步并结合，大大降低离合器结合过程的冲击；在离合器结合后的系统转矩调节阶段，通过预设发动机的节气门变化速率限制发动机动态转矩输出，提高发动机转矩输出的稳定性，电机控制器MCU根据整车轮端需求转矩Treq与发动机实际输出转矩Teng控制后驱电机输出转矩如下所示：式中，ig为前轴AMT变速箱某挡位传动比，i0为前轴主减速器传动比，iret为后轴主减速器传动比；将Tmot作为后驱电机目标转矩进行转矩补偿控制，保证系统转矩调节阶段的平顺性；在有发动机参与驱动的工作模式切换到没有发动机参与驱动的工作模式的过程中，控制发动机的节气门开度按照预设的开度变化率下降，使得发动机输出转矩Teng在下降过程中变化缓和；电机控制器MCU根据整车轮端需求转矩Treq与发动机实际输出转矩Teng按照上式计算补偿转矩，并控制后驱电机进行转矩补偿控制，保证模式切换过程中的平顺性，待发动机转矩下降到一定程度之后，变速箱控制单元TCU控制离合器的断开，此时后驱电机立即响应自身的目标转矩，发动机停止工作，切换过程完毕； (2)混合动力系统挡位切换控制方法；混合动力系统在挡位切换过程中，通过减小发动机节气门开度降低发动机输出转矩，变速器从当前挡位退出到空挡后立即进行BSG电机转速闭环控制，控制发动机输出转速迅速跟踪目标挡位的进挡同步转速(变速器目标挡位从动齿轮转速)，使变速器目标挡位啮合套主从动端转速差迅速缩小到50r/min以下，然后迅速切换至目标挡位，大大减小换挡冲击。 2.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车动态协调控制方法，其特征在于：所述的模式切换动态协调控制中，在利用BSG电机快速起动发动机之后，以混合动力汽车此时开始进行模式切换时的离合器输出端(变速箱输入轴)转速作为目标转速，电机控制器MCU控制BSG电机对发动机输出轴转速进行PID转速闭环控制并输出对应的电机转矩，期间，控制发动机节气门开度从零增加到某节气门开度定值使得发动机与BSG电机进行同步调速，当离合器的输入端(发动机输出端)转速与输出端(变速器输入端)转速保持一致时，接合离合器，调速过程结束。 3.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车动态协调控制方法，其特征在于：所述的模式切换动态协调控制中，在发动机与BSG电机同步调速的实际PID控制器控制参数整定过程中，针对参数设定不合理导致系统控制超调或者系统稳定时间较长与环境温度影响发动机工作性能使得实际PID控制器的普遍适应能力不佳等问题，通过事先进行发动机台架实验建立发动机空载时随发动机节气门开度α(％)和发动机环境温度T(℃)变化的发动机转速模型n＝f(α,T)，与随发动机转速n(r/min)和发动机环境温度T(℃)变化的发动机阻力矩模型Tf＝F(n,T)，利用该发动机转速模型与发动机阻力矩模型的输出来帮助PID控制器参数的整定过程并设定控制器输出限值。 4.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车动态协调控制方法，其特征在于：所述的挡位切换动态协调控制中，减小发动机的节气门开度降低发动机的输出转矩，使得发动机输出转矩的调节在BSG电机转矩调节的能力范围之内，在变速器从当前挡位退出到空挡后以目标挡位的进挡同步转速(变速器目标挡位从动齿轮转速)为控制目标，电机控制器MCU立即控制BSG电机对发动机输出轴转速进行PID转速闭环控制并输出对应的电机转矩，当变速器目标挡位啮合套主从动端转速差缩小到50r/min以下时，变速箱控制单元TCU控制变速箱立即进到目标挡位。
所属类别：	发明专利