[發明專利]一種混聯式混合動力汽車動態協調控制方法

在審

• 申請號: 201910327270.6
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110077409A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 杜常清;廖英杰;張佩;顏伏伍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60W30/20
• 分類號: B60W30/20;B60W30/19;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/02;B60W10/11;B60W20/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發明公開了一種混合動力汽車動態協調控制方法，針對前軸由發動機+BSG電機+自動機械式變速器(AMT)驅動，后軸由驅動電機+減速器驅動的混合動力系統，在模式切換過程中，BSG電機快速起動發動機并配合發動機進行PID轉速閉環同步調速控制，再利用事先實驗建立的發動機轉速模型與發動機阻力矩模型幫助PID控制器參數的整定過程，最后利用后驅電機進行轉矩補償控制；擋位切換過程中，在減小發動機節氣門開度并且變速箱從當前擋位退出后，利用BSG電機轉速閉環控制將目標擋位嚙合套主從動端轉速同步。本發明綜合考慮了發動機、BSG電機、后驅電機與離合器的狀態控制，滿足混合動力汽車模式切換與擋位切換過程中對平順性要求。

技術領域

本發明屬于混合動力汽車控制的技術領域，特別涉及一種混聯式混合動力汽車動態協調控制方法。

背景技術

混合動力汽車具有發動機與電機兩大動力源，通過車輛行駛中兩種動力源之間的相互配合使其兼具了傳統燃油汽車與純電動汽車的優點，成為短期內解決環境問題與能源問題的最佳車型。

混合動力汽車動力系統的驅動模式包括發動機驅動模式、純電動驅動模式以及混合驅動模式。其中混合驅動模式又包括發動機驅動且帶動電機發電的行車發電模式和發動機驅動且電機助力的電機助力模式。由此可見，多樣的工作模式及其之間的切換是混合動力汽車節能減排的關鍵。

混合動力汽車由于其發動機在需求指令響應階段特別是還需要發動機點火起動、調速的情況下，其轉矩響應速度相比于電機慢很多，這就造成在模式切換時如果只按照原先的發動機與電機的目標轉矩來控制轉矩輸出就會導致動力傳輸的不平穩甚至控制器對發動機的超調，同時混合動力汽車能量管理策略為了達到燃油經濟性良好的目的勢必會加劇動態過程的復雜性，因此混合動力汽車的動態協調控制直接影響了整車駕駛的平順性與舒適性，是混合動力汽車的核心控制問題之一。

目前關于混合動力汽車動態協調的控制方法主要集中在單軸并聯式即發動機、電機、變速器位于同一軸驅動的混合動力車型上，而對于前軸由發動機+BSG電機+自動機械式變速器(AMT)驅動，后軸由驅動電機+減速器驅動的混合動力系統的動態協調控制方法卻不多見。

發明內容

本發明就是針對現有技術的不足，提供了一種混聯式混合動力汽車動態協調控制方法。

為了實現上述目的，本發明所設計的混聯式混合動力汽車動態協調控制方法，其特殊之處在于：

利用混聯式混合動力汽車中的BSG電機對模式切換與擋位切換的動態協調控制過程中的發動機輸出軸進行PID轉速閉環控制以減小傳動系統的沖擊，保證動態過程的平順性；并通過事先進行的發動機臺架實驗建立發動機空載時隨發動機節氣門開度α(％)和發動機環境溫度T(℃)變化的發動機轉速模型n＝f(α,T)，與隨發動機轉速n(r/min)和發動機環境溫度T(℃)變化的發動機阻力矩模型T_f＝F(n,T)來幫助PID控制器參數的整定過程，達到縮短系統穩定時間并提高PID控制器在不同環境溫度下的適用性的目的。

在混合動力系統工作模式切換過程中：

(1)在沒有發動機參與驅動的工作模式切換到有發動機參與驅動的工作模式的過程中：

利用BSG電機快速起動發動機并配合發動機進行同步調速控制，當發動機輸出軸轉速與離合器輸出端轉速保持一致時控制離合器結合，再通過預設的發動機節氣門開度變化率限制發動機動態轉矩輸出，并利用后驅電機對車輪需求轉矩進行轉矩補償；

(2)在有發動機參與驅動的工作模式切換到沒有發動機參與驅動的工作模式的過程中：

控制發動機的節氣門開度按照預設的開度變化率下降，并控制后驅電機對車輪需求轉矩進行轉矩補償，待發動機轉矩下降到一定程度之后，變速箱控制單元TCU控制離合器的斷開，此時后驅電機立即響應自身的目標轉矩，發動機停止工作，切換過程完畢；