[發(fā)明專利]一種行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)扭矩協(xié)調(diào)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710738461.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN107539305B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾小華;王振偉;宋大鳳;楊南南;王越;李廣含;黃海瑞;崔皓勇;董兵兵;孫可華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W20/11
• 分類號(hào): B60W20/11;B60W20/20;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/115;B60W30/182;B60K6/44
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王壽珍

本發(fā)明公開了一種行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)扭矩協(xié)調(diào)控制方法，該方法包括基于模型預(yù)測(cè)的離線計(jì)算和在線協(xié)調(diào)控制方法開發(fā)兩部分。首先建立行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的輸出扭矩觀測(cè)模型和沖擊度觀測(cè)模型；然后對(duì)系統(tǒng)輸出扭矩觀測(cè)模型和沖擊度觀測(cè)模型進(jìn)行離散化，得到對(duì)應(yīng)觀測(cè)量的預(yù)測(cè)模型；再基于預(yù)測(cè)模型推導(dǎo)得到調(diào)速電機(jī)和調(diào)扭電機(jī)的離線動(dòng)態(tài)控制模型；此后，開展離線仿真計(jì)算，并基于離線計(jì)算結(jié)果提取模式切換過程中兩電機(jī)的控制規(guī)則，獲得在線扭矩協(xié)調(diào)方法，實(shí)現(xiàn)在線扭矩協(xié)調(diào)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)扭矩協(xié)調(diào)控制方法，屬于混合動(dòng)力汽車的控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

面對(duì)能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，作為汽車節(jié)能減排的重要途徑，汽車的混合動(dòng)力化越來越受到重視。在各種混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型中，行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)具有兩個(gè)電機(jī)和一套行星齒輪耦合機(jī)構(gòu)，能夠利用調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速解耦，利用調(diào)扭電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩解耦，即實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩雙解耦，易于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)控制，具有最為突出的節(jié)能潛力。然而，行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)在模式切換過程中，尤其發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中涉及發(fā)動(dòng)機(jī)和兩電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，且各動(dòng)力源響應(yīng)特性不同，容易出現(xiàn)輸出扭矩的波動(dòng)，影響整車動(dòng)力性和平順性。基于此，有效開發(fā)行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)扭矩協(xié)調(diào)策略將是該系統(tǒng)工程化應(yīng)用的關(guān)鍵。

現(xiàn)有專利多針對(duì)帶離合器或換擋機(jī)構(gòu)的混合動(dòng)力系統(tǒng)開展動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制，如中國(guó)專利CN104002799A，重點(diǎn)考慮換擋過程的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，以提升換擋平順性，與行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制要求有明顯區(qū)別。此外，現(xiàn)有專利CN106080584A提出基于模型預(yù)測(cè)的控制方法，該方法能有效提高協(xié)調(diào)控制的魯棒性，以保證不同工況下的協(xié)調(diào)效果。然而，基于模型的預(yù)測(cè)控制要求較高的模型精度，涉及在線滾動(dòng)優(yōu)化，需要較高的控制器運(yùn)算能力，在當(dāng)前技術(shù)條件下難以保證控制的實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在針對(duì)行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)提出一種動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制方法，保證該種混合動(dòng)力系統(tǒng)在模式切換過程中的平順性，同時(shí)，所提出控制方法具有良好實(shí)時(shí)性，以保證實(shí)車應(yīng)用效果。

一種行星式混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)扭矩協(xié)調(diào)控制方法，包括基于模型預(yù)測(cè)的離線仿真計(jì)算方法和在線動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制兩部分；

第一步：基于模型預(yù)測(cè)的離線仿真計(jì)算方法包括以下步驟：

(1)建立整車動(dòng)力學(xué)模型；

其中，x為狀態(tài)變量，包含車速、各動(dòng)力源轉(zhuǎn)速等狀態(tài)變量，A為系統(tǒng)狀態(tài)系數(shù)矩陣，u為控制變量，包含各動(dòng)力源扭矩等控制變量，B為控制變量狀態(tài)系數(shù)矩陣，y為系統(tǒng)輸出，C為系統(tǒng)輸出狀態(tài)系數(shù)矩陣。

(2)根據(jù)整車動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得到系統(tǒng)輸出扭矩觀測(cè)模型為：T_out＝T_e2o+T_m2o；

其中：T_e2o為發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)由行星齒輪機(jī)構(gòu)輸出到主減速器前端的扭矩，簡(jiǎn)稱為行星齒輪機(jī)構(gòu)輸出扭矩；T_m2o為調(diào)扭電機(jī)輸出到主減速器前端的扭矩；

(3)將系統(tǒng)輸出扭矩觀測(cè)模型進(jìn)行離散化，獲得系統(tǒng)輸出扭矩的預(yù)測(cè)模型為：

T_out(k+1)＝A_gT_g(k+1)+J_g[ω_g(k+1)-ω_g(k)]/Δt+T_m(k+1)i_m2o，

其中，Δt為控制策略計(jì)算步長(zhǎng)，k為表示當(dāng)前時(shí)刻，k+1表示下一時(shí)刻，T_out(k+1)為下一時(shí)刻的系統(tǒng)輸出扭矩，即系統(tǒng)輸出扭矩的預(yù)測(cè)值；T_g(k+1)和T_m(k+1)分別為調(diào)速電機(jī)和調(diào)扭電機(jī)下一時(shí)刻的扭矩；