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原文传递基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法

专利名称：	基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法
摘要：	本发明公开了基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，对双行星排结构的功率分流式混合动力汽车模式切换过程进行协调控制，切换过程涉及发动机的启动和发动机转矩的引入，由于发动机的转矩瞬态响应的迟滞，导致切换过程中使得动力系统的转矩有较大波动，针对两个发动机的模式分别采用补偿控制和基于固定边界层的自适应滑模控制，对滑模控制进行稳定性分析。包含建立车辆模型以及根据所述车辆模型进行模式切换协调控制；建立的车辆模型有：建立车辆动力学模型、建立各行星排转矩平衡方程、建立四个模式下的转矩分公式、建立各阶段传动系统模型；模式切换协调控制包含发动机拖转阶段的补偿控制、混合驱动阶段的滑模控制。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	蔡英凤;窦磊;陈龙;施德华;朱镇;胡东海;田翔;汪佳佳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910332314.4
公开号：	CN110103948A
分类号：	B60W20/20(2016.01);B;B60;B60W;B60W20
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，包括：建立车辆模型以及根据所述车辆模型进行模式切换协调控制；所述建立的车辆模型包括：建立车辆动力学模型、建立各行星排转矩平衡方程、建立四个模式下的转矩分公式、建立各阶段传动系统模型；所述模式切换协调控制包括：发动机拖转阶段的补偿控制、混合驱动阶段的滑模控制。 2.根据权利要求1所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述建立车辆动力学模型的方法：根据牛顿力学方程建立整车纵向动力学数学模型，汽车驱动力-行驶阻力平衡方程为： Ftrac＝Ff+Fw+Fi+Fa (1) 式中，Ftrac为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fi为坡度阻力，Fa为加速阻力。滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力为： Ff＝fmgcosα (2) Fi＝mgsinα (4) 上式中，m为整车质量；g为重力加速度；α为路面倾角；ρ为空气密度；CD为空气阻力系数；AV为迎风面积；v为车速；f为路面摩擦系数；δ为旋转质量换算系数；为行驶加速度。 3.根据权利要求2所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述建立各行星排转矩平衡方程的方法：转速平衡关系 ωS1+K1ωR1＝(1+K1)ωC1 (10) ωS2+K2ωR2＝(1+K2)ωC2 (11) ωC1＝ωR2 (12) ωS1＝ωMG1 (13) ωS2＝ωMG2 (14) 其中，TS为太阳轮转矩；TC为行星架转矩；T1为行星排1的行星架到行星排2的齿圈的转矩；T2为行星排1的齿圈到输出轴转矩；TOUT为输出转矩；JR齿圈转动惯量；JC为行星架转动惯量；JS为太阳轮转动惯量；ωS为太阳轮转速；ωR为齿圈转速；ωC为行星架转速；ωMG1为电机1转速；ωMG2为电机2转速；K1、K2为前后行星排传动系数。 4.根据权利要求3所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述建立各模式下的转矩分公式的方法：纯电动模式1： TMG1＝0 (15) 纯电动模式2：发动机拖转阶段：混合动力阶段：式中，TMG1为电机1转矩；TMG2为电机2转矩；TCB制动器CB1转矩；TCB1_2为启动发动机所需要转矩，取值为(900pi/30/0.4)JE+20，JE为发动机转动惯量；TE为发动机输出转矩。 5.根据权利要求4所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述建立各阶段传动系统模型的方法：纯电动模式1和2：发动机拖转：式中：混合驱动阶段：式中：其中，JMG1、JMG为电机MG1、MG2的转动惯量；ωE为发动机转速；bE为发动机阻力系数；ωOUT为输出轴转速。 6.根据权利要求5所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述发动机拖转阶段的补偿控制方法：制动器CB1完全打开后，电机MG1开始拖转发动机，在纯电动模式下的转矩TMG上添加拖转发动机的转矩T′MG1，同时在电机MG2的转矩TMG2添加补偿转矩T′MG2，补偿前电机MG1、MG2的转矩为式(19)、(20)所示，为稳态时转矩分配公式，不考虑发动机启动时的阻力矩以及转动惯量，考虑相对的补偿后，该阶段电机MG1、MG2的目标转矩分别为： 7.根据权利要求6所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述混合驱动阶段的滑模控制方法：采用基于固定边界层的自适应滑模控制，通过固定一定厚的边界层，用来消除滑模控制过程中可能引起的颤振；将车辆需求车速和实际车速的偏差值和系统参数的不确定性引起的偏差试做系统的干扰项；混合驱动阶段纵向动力学模型为式(27)，进入混合驱动阶段后，通过调整MG2的转矩实现对应的控制目标；此阶段混合动力系统输出轴端的动力学方程重写为：其中，u为滑模控制器的控制律；进行滑模切换超平面设计：定义跟踪误差： e＝ωreq-ωout (31) 式中，ωreq为车辆需求的输出轴转速，ωout为车辆实际输出轴转速。滑模切换超平面为： S(t)＝e+λ∫e(t)dt (32) 式中，λ为正常数；进行滑模控制器设计：当系统处于滑模运动时，满是可得：得到此阶段滑模控制等价控制律u为：为消除颤振，滑模控制的到达控制采用基于sat函数的固定边界层滑模控制，定义sat函数为： Δ为边界层；根据式(34)、(35)，在该模式下的协调控制律为： η为正常数。 8.根据权利要求1-7任一项所述的基于补偿滑模控制的功率分流式混合动力汽车模式切换协调控制方法，其特征在于，所述四个模式具体如下：纯电动模式1时，发动机关闭、电机MG1关闭、电机MG2工作、制动器CB1结合、制动器CB2分离；纯电动模式2时，发动机关闭、电机MG1关闭、电机MG2工作、制动器CB1分离、制动器CB2分离；发动机拖转模式时，发动机工作、电机MG1工作、电机MG2工作、制动器CB1分离、制动器CB2分离；混合驱动模式时，发动机工作、电机MG1工作、电机MG2工作、制动器CB1分离、制动器CB2分离。
所属类别：	发明专利