混合动力电动汽车动力品质控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合动力汽车控制技术，具体地，涉及一种混合动力电动汽车动力品质控制方法。
【背景技术】
[0002]混合动力汽车(含插电式混合动力汽车)已成为全球发展的重点和热点，由多种能量源、多种异构动力源通过机电耦合在控制系统的控制下运行。由于各异构动力源的动力输出特性的不同，导致车辆动力品质恶化，影响驾乘的舒适性，而且对车辆可靠性带来不利影响。因此，有必要对混合动力汽车的动力品质进行有效的控制。
[0003]目前，对混合动力汽车的动力品质的控制，一般采用斜坡函数来抑制车辆驱动转矩的突变，进而达到抑制车辆加速度的突变，避免车辆冲击。但该斜坡函数的确定往往未充分各动力源的特性、严重依赖试验标定而过份抑制，导致为实现冲击度抑制而未能充分发挥系统中各动力源的性能潜力，影响车辆动力性和经济性；存在动力源的实际输出与指令输出的差异，这种差异的累积导致了驱动转矩的大幅波动，进而引起车辆冲击恶化。另一方面，混合动力系统往往存在丰富的运行模式，现有的控制方法往往只考虑了模式切换的快速完成而进行切换过程的控制，未将切换过程中及切换完成后的车辆冲击度作为模式切换控制的优化目标，导致模式切换控制引起的车辆冲击问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种混合动力电动汽车动力品质控制方法，实现混合动力汽车在实际运行中的动力品质在线优化动态协调控制，充分发挥出混合动力汽车的性能潜力、保证车辆动力品质和驾乘的舒适性，并有助于避免动力品质对车辆可靠性带来的不利影响。
[0005]根据本发明提供的混合动力电动汽车动力品质控制方法，应用在电动汽车的混合动力系统上，包括如下步骤:
[0006]步骤1:根据采样传感器信号，以及混合动力控制器通过CAN总线获得能量源状态信息、动力源运行信息，获得驾驶员操作信息和车辆运行状态信息；
[0007]步骤2:执行基于主动减振阻尼器的驾驶员指令扭矩、指令功率控制，并记录驾驶员指令扭矩、指令功率；
[0008]步骤3:利用驾驶员指令扭矩、指令功率，根据车辆的运行模式分别计算出不同的运行模式下对所述混合动力系统中的动力源的初级控制指令，所述初级控制指令包括:初级转速指令或初级转矩指令；并判断车辆的运行模式是否需要发生切换，若需要切换运行模式则执行步骤B，若无需切换则执行步骤A ;
[0009]步骤A:执行基于车辆冲击度预测和反馈的运行模式下车辆动力品质主动控制，计算出在稳定的运行模式下的对动力源的最终控制指令，即转速指令或转矩指令；
[0010]步骤B:执行基于动力源转速预调节和反馈的运行模式下对车辆切换动力品质主动控制，计算出车辆运行模式切换中对动力源的最终控制指令，即转速指令或转矩指令；
[0011]步骤4:通过CAN总线输出最终控制指令给动力源。
[0012]优选地，所述混合动力系统包括混合动力控制器、能量源、动力源、汽车动力附件、CAN总线、传感器，所述的混合动力控制器平台通过CAN总线分别与能量源、动力源、汽车动力附件相连接，并通过电气线束与传感器相连接；所述汽车动力附件，包括散热子系统和空调子系统。
[0013]优选地，还包括:所述混合动力控制器根据在步骤3中计算出的对动力源的初级控制指令得到所述动力传动耦合器所需的运行模式、传动比控制指令，并利用该传动比控制指令对车辆的动力传动耦合器进行控制。
[0014]优选地，还包括自学习步骤:执行基于特征工况主动捕捉的动力源动态响应特性自学习，实现对所述混合动力系统中的动力源的动态特性的在线识别存储。
[0015]优选地，所述动力源，包括发动机、驱动电机、动力传动耦合器，其中，所述动力传动耦合器用于将发动机、驱动电机进行机电耦合并将动力输出用于驱动车辆。
[0016]优选地，所述步骤1中的所述能量源状态信息包括:蓄电池荷电状态、剩余能量状态；所述动力源运行信息包括:动力源的转速、转矩信息；采样传感器信号包括:加速踏板传感器信号、制动踏板传感器信号、离合器踏板传感器信号、点火钥匙开关信号、变速手柄位置传感器信号、车辆加速度传感器信号；所述车辆运行状态信息包括车速、加速度。
[0017]优选地，所述步骤2包括如下步骤:
[0018]步骤2.1:将驾驶员操作信息中的驾驶员加速踏板或制动踏板信号的采样值转化为指令值，转化公式如下:
[0019]ΑΡΡλ,γγ = min (APPX Δ tAPP, APPRawcurr);
[0020]ΒΡΡΛΓΓΓ = min (BPP ΛΓ+ΒΡΡ* X Δ tBPP, BPPRawc町)；
[0021 ] 式中:APPdni厂1'、APP&厂分别为当前时亥I」、前一时刻的加速踏板的指令值，BPP&广'别为当前时刻、前一时刻的制动踏板的指令值，APP Rawcur\ BPPRawe.分别为当前时刻的加速踏板、制动踏板信号采样值，△ tAPP、Δ tBPP分别为加速踏板、制动踏板指令值的更新周期，APPrate、BPPMte分别为加速踏板指令、制动踏板指令的允许变化速率；
[0022]若APPRa:urr>APP二则 APPrate= APP rate+ (t);
[0023]若APPRa:urr< APP dni厂，则 APPrate= APP rate (t);
[0024]若BPPRawcurr>BPPdni厂，则 BPPrate= BPP rate+ (t);
[0025]若BPfS BPP dni厂，则 BPPrate= BPP rate (t);
[0026]APPrat:(t) = APPrate_X(l-eMxt);
[0027]APPrate (t) = APPratenaxX (l-eA2 x》；
[0028]BPPrat:(t) = BPPrate_X (lV3 x》；
[0029]BPPrate (t) = BPPratenaxX (l_e“ x》；
[0030]式中:APPrat/(t) ,APPrate (t)分别为加速踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值，BPPrate+(t), BPPrate (t)分别为制动踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值，t为加速踏板或制动踏板信号采样值到指令值的转化所经历的时间，APPrate_、BPPrat_x分别为基于冲击度控制要求而设置的加速踏板开度和制动踏板开度的变化速率的最大允许值，λ?、λ2、λ3、λ 4分别为按冲击度控制要求经试验测定或计算确定的加速踏板开度增大时、加速踏板开度减小时、制动踏板开度增大时、制动踏板开度减小时的允许变化速率限制值随t的控制参数；
[0031]步骤2.2:获得基于反馈的驾驶员对所述混合动力系统的驾驶员指令扭矩Tdm、指令功率Pdm，并记录该扭矩值Tdm、功率值Pdm，计算公式如下:
[0032]Tdrvr = min (| T realFB+Tdrvrrate X Δ tTdrvr |，| TdrvrRAW) ) X sgn (TdrvrRAW);
[0033]pdrvr= TdrvrX ω ;
[0034]TrealFB=E;
[0035]式中-?；-1为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的当前时刻的实际输出转矩，AtTdm为驾驶员指令转矩Tdm、指令功率Pdm的更新周期，ω为所述混合动力系统的输出转速，TdrwRAW在APP J.〉Δ占BPP Δ 2时为根据车速Vs=ω/β finalχ6.28Xrw和APP—.1'查表计算的驱动车辆的驾驶员指令转矩原始值、在ΑΡΡΛ；?ΓΓ< Δ 占 ΒΡΡ Δ 2时为根据车速 Vs = ω / β final X 6.28 X rw 和 ΒΡΡ^^查表计算的制动车辆的驾驶员指令转矩原始值，Td?/ata为车辆驱动转矩的允许变化速率，SB 1为第i个动力源到混合动力系统的输出端的传动比，β finalS所述混合动力系统的输出端到车轮的传动比，Δ ρΛ 2分别为加速踏板开度信号有效、制动踏板开度信号有效的下限值，rw为车轮半径，N为所述混合动力系统中的动力源的个数。
[0036]若I TdrvrRAW I > I TrealFB I，则 Tdrvrrate = T drvrrate+ ；
[0037]若I TdrvrRAW I 彡 I TrealFB I 则 Tdr:e= T drvrrate ；
[0038]式中:Td?/atE+、Tdrvrrate分别为基于冲击度控制要求而设置的车辆驱动指令转矩增大、减小时的允许变化速率的极限限制值。
[0039]优选地，所述步骤A包括如下步骤:
[0040]步骤A1:预测出所述混合动力系统中第i个动力源在下一时刻可实现的转速范围、转矩范围的向量'其中i = 1，2，…，N，N为所述混合动力系统中的动力源的个数；计算公式如下:
[0041]ΦχρΓβ= [Wi pre’u，wipre’L，Tipre’u，Tipre’L] = {[wicurr+R+MliSlfLnX Ati,wicurr+R ωwif^X Δ ti, Ticurr+R+Tl,slfLmX Δ ti, Ticurr+R Tl,slfLmX Δ ti]，当(I wicurr-co j slfLn | 最小且
Ticurr-TliSlfLm 最小时，m= l，2，...，NTi，n = l，2，...，NWi)};
[0042]式中:Δ ti为下时刻与当前时刻间的时间，wipre’u、wipre’L、Tipre’u、分别为预测出的第i个动力源在下一时刻可实现的转速上限、转速下限、转矩上限、转矩下限，wi?'
分别为通过CAN总线接收到的第i个动力源在当前时刻的实际转速、转矩，R+M1,slfL\R ω?, slfL、R Ti, slfL、R Ti,s lfLm分别是自学习出的第i个动力源在工况点a\slfLm，? KslfLn)可实现的转速动态响应增的速率、转速动态响应减的速率、转矩动态响应增的速率、转矩动态响应减的速率，其中，TliSlfJ、别为第i个动力源的转速动态响应增的速率脉谱、转速动态响应减的速率脉谱、转矩动态响应增的速率脉谱、转矩动态响应减的速率转矩脉谱共用的扭矩表头中第m个扭矩、转速表头中的第η个转速，m= 1,2,…，NTi，n= 1,2,…，NWi，NTi为扭矩表头中所设的转矩的个数，NWi为转速表头中所设的转速的个数；
[0043]步骤A2:对第i个动力源的控制指令限制在可实现的范围内，得到可实现的控制指令，其中i = 1，2，…，Ν, N为所述混合动力系统中的动力源的个数；计算公式如下:
[0044]wiPsbl= max (min (wi RAW，wipre’u), wipre,L)；
[0045]TiPsbl= max (min (Ti RAW，Tipre'u), Tipre'L)；
[0046]式中:wiRAW、TiRAW分别为对动力源i的初级转速指令、初级转矩指令，wi Psb1、TiPsbl分别为第i个动力源在下一时刻的可实现转速指令、转矩指令；
[0047]步骤A3:计算车辆的当前冲击度预测下一时刻的冲击度ξρ'计算公式如下；
[0048]ξ curr= Δ ( Δ Vs/ Δ tvs/) Δ tvs ；
_9]若 TrealFV Τ realFB，则 ξ_= ξ currx[TPsbl-TrealFB]/|TrealFB-TrealFB I ;;
[0050]若TrealFB= T realFB，则 ξ pre= ξ curr;
[0051]TrealFB =Σ= 1，2，…，Ν;
[0052]TPsbl=E ^^^SB^Ti^1), i = 1, 2, -,N ；
[0053]式中:TPsbl为所述混合动力系统在下一时刻的可实现转矩指令，函数△ (χ)表示相邻两个χ的差值，△ Vs为依据车速传感器采样并计算出的车速差，△ tvs为车速变化Δ Vs对应的时间，?；-1为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的前一时刻的实际输出转矩，N为所述混合动力系统中的动力源的个数；
[0054]步骤A4:计算出非模式切换中对动力源i的最终控制指令转矩Tifina1、转速wifina1，并抑制冲击度在一定范围内，其中i = 1，2，...，Ν，Ν为所述混合动力系统中的动力源的个数；计算公式如下:
[0055]若|TPsbl| 彡 |TrealFB|