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原文传递混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统及控制方法

专利名称：	混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统及控制方法
摘要：	本发明公开一种混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统及控制方法，包括发动机、发电机及功率控制模块、驱动电机及功率控制模块、动力电池组、机械耦合装置、发动机控制器、发电机控制器、电机控制器、BMS、动力耦合控制器，其中动力耦合控制器采用双层管理架构，包含模式切换解析层和切换策略实现层，切换策略实现层采用了基于实时调度与过程控制协同处理的控制方法。控制方法包括纯电动模式切换为混合驱动模式控制方法，纯发动机模式切换为混合驱动模式控制方法。本发明可有效解决混合动力电动汽车网控式动力耦合系统模式切换时的动力中断与运动冲击问题，为提升车辆的动力性、平顺性和集成控制能力提供技术支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	曹万科;李建威;王乐成;何洪文
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910489227.X
公开号：	CN110143197A
代理机构：	成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	李鹏
分类号：	B60W20/20(2016.01);B;B60;B60W;B60W20
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统，其特征在于：包括发动机、发电机及功率控制模块、驱动电机及功率控制模块、动力电池组、机械耦合装置、发动机控制器、发电机控制器、电机控制器、BMS、动力耦合控制器；所述的发动机控制器、发电机控制器、电机控制器、BMS、动力耦合控制器通过总线型拓扑车载网络相连，所述的动力耦合控制器用于实现多种驱动模式切换控制。 2.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统，其特征在于：所述的动力耦合控制器，为双层架构，包括模式切换解析层和切换策略实现层；所述的模式切换解析层包括信号接收模块、信号解析模块；信号接收模块用于接收总线状态信号信息，并将接收到的状态信号信息分别传给信号解析模块和切换策略实现层；信号解析模块接收来自信号接收模块的状态信号信息，解析出相应的驱动模式选择命令信息，并将其发送给切换策略实现层；所述的切换策略实现层包含切换开关模块、纯电动向混合驱动切换控制模块、纯发动机向混合驱动切换控制模块、信号发送模块；切换开关模块根据接收到的驱动模式选择命令信息选择相应的切换控制模块，并实现状态信号信息向切换控制模块的传递；所述的纯电动向混合驱动切换控制模块包含第一过程控制模块和第一实时调度模块；纯电动向混合驱动切换控制模块用于实现纯电动驱动模式向混合驱动模式的切换过程管理，第一过程控制模块用于实现纯电动模式向混合驱动模式切换过程的控制命令计算，第一实时调度模块则采用基于动态实时触发的调度方法进行该切换过程中调度命令的计算，以实现该过程控制命令的实时同步调度管理；所述的纯发动机向混合驱动切换控制模块包含第二过程控制模块和第二实时调度模块；纯发动机向混合驱动切换控制模块用于实现纯发动机驱动模式向混合驱动模式的切换过程管理，第二过程控制模块用于实现纯发动机驱动模式向混合驱动模式切换过程的控制命令计算，第二实时调度模块采用基于动态实时触发的调度方法进行该切换过程中调度命令的计算，以实现该过程控制命令的实时同步调度管理；信号发送模块则实现控制命令与调度命令向总线的发送。 3.根据权利要求1或2所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，主要包括纯电动模式切换为混合驱动模式控制方法，纯发动机模式切换为混合驱动模式控制方法。 4.根据权利要求3所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，所述的纯电动模式切换为混合驱动模式控制方法，包括以下步骤：一方面，第一过程控制模块,以电机转速为参考转速，以发动机前端的离合器无速差接合为控制目标，通过调整发动机转速实现其前端的离合器主、从动端无速差接合，完成发动机与电机的动力耦合过程；另一方面，第一实时调度模块采用基于动态时间触发的调度方法，用于改善纯电动模式向混合驱动模式切换控制策略实施的实时同步性，避免该模式切换过程中的运动冲击与动力中断问题。 5.根据权利要求4所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，所述的第一过程控制模块切换，具体包括以下步骤：(1)第一过程控制模块采集电机转速信号,并将其作为参考转速，根据离合器无速差接合要求，计算发动机目标转速；(2)以发动机作为被控对象，第一过程控制模块向发动机控制器发送发动机启动命令与发动机转速控制信号，使其达到目标转速；(3)第一过程控制模块向发动机前端的离合器发送离合器控制命令，使离合器无速差接合，完成模式切换过程。 6.根据权利要求4所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，所述的第一实时调度模块的调度策略为：采用2个基本周期实现，各基本周期由动力耦合控制器通过发送参考帧或控制帧启动或结束，第一个基本周期用于完成电机转速、发动机转速采样信号的传输，第二个基本周期用于完成发动机启动控制命令、发动机转速控制命令和发动机前端离合器控制命令的传输；采样信号的传输由参考帧以广播的方式启动发送，以实现采样信号的同步，控制信号的实施由参考帧以广播发动机控制器和离合器控制器的方式启动或停止动作，以实现控制行为的同步；其中，所述的基本周期设计应满足以下调度不等式： ∑[max(tmessage)]＜Tbase-cycle＜τmax 其中，Tbase-cycle为基本周期时间长度，tmessage表示指基本周期内调度命令、电机转速、发动机转速采样信号与发动机启动控制命令、发动机转速控制命令和离合器控制命令的信息传输时间，τmax表示系统通道最大允许延时，∑[]表示指求和运算，max()表示求取最大值运算；s.t.表示受约束于,tmessage-schedule表示调度命令信号传输时间，tmessage-sensor表示电机转速、发动机转速采样信号传输时间，tmessage-control表示发动机启动控制器命令、发动机转速控制命令和离合器制命令信号传输时间。 7.根据权利要求3所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，所述的纯发动机模式切换为混合驱动模式控制方法，包括以下步骤：纯发动机模式切换为混合驱动模式时，一方面，第二过程控制模块，以发动机转速为参考转速，以电机前端的离合器无速差接合为控制目标，通过调整电机转速实现其前端的离合器主、从动端无速差接合，完成电机与发动机的动力耦合过程；另一方面，第二实时调度模块，采用基于动态时间触发的调度方法，用于改善纯发动机模式向混合驱动模式切换的实时同步性，避免该模式切换过程中的运动冲击与动力中断问题。 8.根据权利要求7所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，所述的第二过程控制模块切换，具体包括以下步骤：(1)第二过程控制模块采集发动机转速信号,并将其作为参考转速，根据离合器无速差接合要求，计算电机目标转速；(2)以电机作为被控对象，第二过程控制模块向电机控制器发送电机转速控制信号，使其达到目标转速；(3)第二过程控制模块向电机前端的离合器发送离合器控制命令，使离合器无速差接合，完成模式切换过程。 9.根据权利要求7所述的混合动力电动汽车的可信赖网控动力耦合系统的控制方法，其特征在于，所述的第二实时调度模块的调度策略为：用2个基本周期实现，各基本周期由动力耦合控制器通过发送参考帧或控制帧启动或结束，第一个基本周期用于完成发动机转速、电机转速采样信号的传输，第二个基本周期用于完成电机转速控制命令和电机前端离合器控制命令的传输；采样信号的传输由参考帧以广播的方式启动发送，以实现采样信号的同步；控制信号的实施由参考帧以广播电机控制器和机离合器控制器的方式启动或停止动作，以实现控制行为的同步；所述的基本周期设计，为保证实时性，应满足以下调度不等式： ∑[max(tmessage)]＜Tbase-cycle＜τmax 其中，Tbase-cycle为基本周期时间长度，tmessage表示指基本周期内调度命令、电机转速、发动机转速采样信号与电机转速控制命令、离合器控制命令的信息传输时间，τmax表示系统通道最大允许延时，∑[]表示指求和运算，max()表示求取最大值运算；s.t.表示受约束于,tmessage-schedule表示调度命令信号传输时间，tmessage-sensor表示电机转速、发动机转速采样信号传输时间，tmessage-control表示电机转速控制命令和离合器控制命令信号传输时间。
所属类别：	发明专利