申请/专利权人：吉林大学

申请日：2021-10-25

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN113753021B

主分类号：B60W20/20

分类号：B60W20/20;B60W20/11;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2021.12.24#实质审查的生效;2021.12.07#公开

摘要：本发明提供了一种并联混合动力车辆动力域稳态控制方法，是保证车辆动力域在长时域稳态工况得到合理控制的基础，稳态控制策略可以分为两部分，一是建立合理的模式仲裁规则，确定车辆的行驶模式，根据驾驶员意图求解得到车辆需求功率，进而控制传统发动机以及电驱系统，保证车辆合成转矩合理跟随驾驶员意图，并通过制动能量回收对动力电池进行充电及放电，提高车辆的经济性；二是分模式求解动力性换挡规律及经济性换挡规律，根据车速及踏板开度进而规划车辆行驶时的目标档位，综上可以得到并联混合动力车辆总体的控制变量分别是发动机转矩、电机转矩以及AMT的目标档位，上述动力域稳态控制策略的开发是提高车辆的经济性和动力性的关键。

主权项：1.一种并联混合动力车辆动力域稳态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，进行稳态模式仲裁：在接收到车辆和电驱系统的信号之后，需要对车辆及电驱系统的工作状态进行估计，传统发动机直驱模式下，当满足中桥变速器挡位大于一挡、蠕行开关关闭、手刹松开、电驱系统正常、非倒挡、动力电池SOC中等且需求转矩高于发动机最优转矩曲线且车速较高时或动力电池SOC较高且需求转矩高于发动机最优转矩曲线或车速较高时进入联合驱动模式；当满足变速器处于非空挡、蠕行开关关闭、手刹松开、电驱系统正常、非倒挡、动力电池SOC中等且需求转矩较低且车速不高时或动力电池SOC较低且需求转矩低且车速不太高时进入行车充电模式；当满足变速箱处于非空挡、蠕行开关关闭、电驱系统正常、手刹松开、非倒挡、驾驶员踩下制动踏板且动力电池SOC低于回收门限且车速高于能量回收门限车速且变速箱处于D挡时进入再生制动模式；当满足变速箱处于非空挡、蠕行开关关闭、电驱系统正常、手刹松开、驾驶员踩下制动踏板且动力电池SOC高于回收门限或车速低于能量回收门限车速或变速箱处于R挡时进入机械制动模式；步骤二，计算各个稳态行驶模式下的控制量：得到模式仲裁结果后，分别计算各个稳态运行模式下的控制量，在传统发动机直驱模式下，由驾驶员踩下油门踏板从而解析得到驾驶员需求扭矩，控制发动机请求转矩与驾驶员需求转矩保持一致；在联合驱动模式下，首先计算当前车速下对应的发动机转速，进而求解在当前发动机转速下发动机效率最高的转矩点，控制发动机的请求转矩跟随当前发动机转速下，效率最高的转矩点，并计算其与驾驶员需求扭矩的差值，从而计算驱动电机需求输出扭矩；在行车充电模式下，HCU根据加速踏板开度计算驾驶员需求扭矩，由电池期望充电功率与电机当前转速计算得到期望充电转矩，发动机需求输出扭矩为驾驶员需求转矩与期望充电转矩之和，而电机需求转矩由计算得到的发动机需求扭矩与驾驶员需求扭矩作差获得；步骤三：分模式求取动力性换挡规律和经济性换挡规律并融合形成组合型换挡规律：以同一油门踏板开度下相邻挡位牵引力相等或者是加速度相当作为换挡条件，求出相邻挡位牵引力-车速曲线的交点作为换挡点，P4构型混合动力车辆的牵引力则由多个动力源提供，该牵引力的大小由车辆工作模式决定，根据传统车牵引力表达式可以相应写出混合动力汽车牵引力表达式： 上式中rw为车轮滚动半径，ign为变速箱速比，i0为主减速器速比，ηT为传动系统效率，Tz为等效驱动力矩，其与车辆工作模式密切相关，首先对于发动机直驱模式，此时混合动力汽车等效转矩等于发动机输出转矩；在联合驱动模式下，混合动力汽车等效转矩等于发动机输出转矩与驱动电机输出转矩之和；针对行车充电模式，此时混合动力汽车等效转矩等于发动机输出转矩与蓄电池充电时驱动电机的转矩之差，依据上述步骤可以分别求解三种工作模式下的动力性换挡规律；然后进一步求解三种模式下的经济性换挡规律首先要求出发动机燃油消耗率，根据发动机的万有特性可得燃油消耗率ge与发动机功率pe、发动机转速ne成函数关系，可以表示为：ge＝gepe,ne...................................................2同时发动机功率可以表示为油门开度α和发动机转速ne的函数，即：pe＝peα,ne...................................................3根据发动机转速ne与车速v的关系，可以得到下式： 联立上述式子，可以将燃油消耗率ge写成油门开度α和车速v的函数，通常将该函数取为二次函数如式：ge＝Aev2+Bev+Ce...............................................5式中，Ae、Be、Ce分别为发动机燃油消耗率函数的系数；建立所述的P4构型混合动力车辆动力学模型，可以得到车辆小时燃油消耗量Qt计算公式为： 根据传统经济性换挡规则，将不同油门开度下所有相邻挡位小时燃油消耗量曲线交点作为换挡点，即：Qt,n＝Qt,n+1......................................................7联立式6与式7，得到： 上式所示方程的根即为经济性换挡点，如求解出的车速大于下一挡位的最小车速，小于上一挡位的最大车速，则该车速即为两挡位的换挡点；如求解的车速大于上一挡位最大车速，小于下一挡位的最小车速，则取上一挡位最大车速作为换挡点；如求解的车速小于上一挡位最大车速，大于下一挡位最小车速，则取下一挡位最小车速作为换挡点；最后将油门踏板开度进行分段，中小开度情况下定义车辆为经济性模式，换挡规律按照经济性换挡进行，大开度情况下定义车辆为动力性模式，换挡规律按照动力性换挡进行；步骤四，输出控制量：结合步骤二中计算所得发动机转矩、驱动电机转矩以及步骤三中的目标挡位控制，分别发送给发动机控制模块、驱动电机控制模块以及换挡控制模块，从而实现P4构型混合动力车辆高效且可靠的稳态行驶。

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