专利名称：超轻度混合动力电动汽车动力切换模糊控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种动カ切换控制系统，特别是ー种适用于超轻度混合动カ电动汽车的动カ切換模糊控制系统
背景技术：
由于电池技术问题难以突破，混合动カ电动汽车在传统燃油汽车向纯电动汽车发展过程中起过渡作用，而发动机与电动机的动カ切换控制现在还比较单一。现在混合动カ汽车的动カ切换控制系统一般为门限值控制系统，由于门限值控制使用的是固定的精确值，所以驾驶员的动カ需求不能得到较好的满足。 门限值控制系统设置某ー车速为动カ切换控制的门限值。当汽车行驶速度达到门限值控制系统设定的车速时，控制电动机和发动机进行切換。混合动カ公交车的门限值控制系统一般只设定ー个发动机与电机切換的门限值车速。起步时使用电动机驱动，当公交车加速行驶达到设定的门限值车速时，动カ源由电动机切換到发动机驱动，当減速行驶达到设定的门限值车速时，动カ源由发动机切換到电动机驱动。因为只设定了ー个门限值车速，而且使用混合动カ公交车的目的是为了提高公交车的经济性，在考虑经济性的前提下设置的门限值车速一般较高，公交车司机就会感觉到车跑起来动力不足。混合动カ电动汽车的门限值控制系统则可以设置分别以动力性和经济性为目标的两个发动机与电机切换的门限值车速。现在超轻度混合动カ汽车上所应用的动カ切换控制系统就是使用的门限值控制系统，该门限值系统具有两个动力切換的门限值车速。汽车起步由电动机驱动，根据油门踏板的开度确定是以动カ性为目标还是以经济性为目标，根据控制目标确定发动机与电机切換的门限值车速。当汽车加速行驶达到设定的门限值车速时，动カ源由电动机切換到发动机驱动，当減速行驶达到设定的门限值车速时，动カ源由发动机切換到电动机驱动。车辆起步阶段，因为只有经济性与动カ性两个动力转换控制点，驾驶员想要起步快一点的时候，例如油门踏板开度在40%时可满足驾驶员对动カ性的需求，这时驾驶员就不得不将油门踏板踩到60%以上，否则电动机与发动机的切換控制将以经济性为目标，仍然以油门开度为20%作为动カ转换的控制标准，此时车辆的动カ性达不到驾驶员的需求，让人产生汽车无力的感觉，而如果将油门踏板踩到60%以上时，车辆的动カ性超出了驾驶员的需求，超出的动カ性必然会降低车辆的经济性。
实用新型内容针对上述现有技术，为了解决门限值控制系统不能兼顾汽车动カ性与经济性的问题，本实用新型提供一种超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统，本实用新型的设计思想是使用模糊控制系统将门限值控制系统中的精确值模糊化，根据油门踏板开度判断驾驶员对动カ性的需求，同时考虑蓄电池荷电状态，判断出能够满足驾驶员动カ需求又兼顾汽车经济性的转换车速值，本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切换模糊控制系统是以回流式无级自动变速传动为基础，有发动机和电动机两个动力源，可単独或共同为整车提供动力，具有所需电动机功率小、传动效率及能量回收率高、能够降低节能减排成本的特点。为了解决上述技术问题，本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统予以实现的技术方案是包括动カ系统、油门踏板位置传感器、车速传感器、发动机控制器和电动机控制器；所述动カ系统包括发动机和电动机，所述发动机和电动机通过ー动力耦合器连接至一金属带式无级变速器，所述金属带式无级变速器依次通过传动系统以及主減速器和差速器后将动カ传递到车轮；所述电动机与一蓄电池组连接；还包括蓄电池监测模块、模糊控制器和动カ切换控制模块；所述蓄电池监测模块与所述蓄电池组连接；所述蓄电池监测模块、所述油门踏板位置传感器和车速传感器均与所述模糊控制器连接；所述发动机控制器、电动机控制器和车速传感器均与所述动カ切换控制模块连接。进ー步讲，本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统，其中，所述金属带式无级变速器与所述传动系统构成一功率回流式无级自动变速器。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是与门限值控制系统相比当油门踏板开度在40%以下或60%以上时具有相同的动カ性和经济性；当油门踏板开度在40%到60%之间时，能够在满足驾驶员需求的动カ性的前提下提高汽车的经济性。
图I是本实用新型涉及到的超轻度混合动カ汽车结构布局示意图；图2是本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统结构框图；图3本实用新型中模糊控制器结构示意图；图4本实用新型中动カ切换控制模块结构示意图。图中
I一发动机2—电动机3功率变换控制器
4ー蓄电池组5—离合器6—动カ耦合器
7—金属带式无级变速器 8—离合器9一定速比齿轮
10—制动器11 一离合器12—单向离合器
13—行星排14离合器15—车轮
16—主減速器与差速器 21—油f j踏板位置传感器22—蓄电池监测模块23—模糊控制器
25—车速传感器26—动力切换控制模块
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细地描述。[0019]图I示出了一超轻度混合动カ汽车实施例的结构，利用动カ切換模糊控制系统的控制过程是通过控制离合器5和动カ耦合器6实现对汽车的动カ切换控制。汽车起步以及低速行驶时由电动机2単独驱动，此时离合器5断开，蓄电池组4提供的电能经功率变换控制器3输送到电动机2，电动机2输出的转矩经动カ耦合器6传递到金属带式无级变速器7，再经由传动系统以及主減速器和差速器16后传递到车轮，当汽车加速行驶到模糊控制器 23设定的转换车速时，结合离合器5,断开动カI禹合器6,发动机I输出的功率直接传递到金属带式无级变速器7，再经由传动系统以及主減速器和差速器16后传递到车轮15，汽车由发动机I単独驱动；当汽车减速行驶至模糊控制器设定的转换车速时，结合动カ耦合器6，断开离合器5，汽车的动カ源由发动机I转换为电动机2。如图2所示，本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统，包括动カ系统、油门踏板位置传感器21、车速传感器25、发动机控制器和电动机控制器；所述动カ系统包括发动机I和电动机2,所述发动机I和电动机2通过ー动力稱合器连接至一金属带式无级变速器7，所述金属带式无级变速器7依次通过传动系统以及主減速器和差速器16后将动カ传递到车轮15，所述金属带式无级变速器7与所述传动系统构成一功率回流式无级自动变速器；所述电动机2与ー蓄电池组4连接，如图I所示；还包括蓄电池监测模块22、模糊控制器23和动カ切换控制模块26 ;所述蓄电池监测模块22与所述蓄电池组4连接；所述蓄电池监测模块22、所述油门踏板位置传感器21和车速传感器25均与所述模糊控制器23连接，所述油门踏板位置传感器21将油门踏板位置的信号传递给模糊控制器23，油门踏板的位置信号可以近似等效为节气门位置信号，所以油门踏板的位置可以反应驾驶员对动力性的需求；所述蓄电池监测模块22监测蓄电池荷电状态(SOC)信号并传递给模糊控制器23，蓄电池的SOC值不仅能够反应蓄电池组4所剩电量还能反应蓄电池组此时的放电效率；所述模糊控制器23接收油门踏板位置传感器21传递的油门踏板位置信号和蓄电池监测模块22传递的蓄电池SOC值信号，通过模糊逻辑判断出汽车进行动カ切換时的最佳转换车速。所述发动机控制器261、电动机控制器262和车速传感器25均与所述动カ切换控制模块26连接，所述车速传感器25测得汽车的行驶速度并传递给动カ切换控制模块26，所述动カ切换控制模块26通过对汽车实际行驶速度与转换车速进行对比，并综合考虑汽车的运行エ况，向所述发动机控制器261或电动机控制器262发出指令，从而控制发动机与电动机的切換。如图3所示，所述动カ切換模糊控制系统的模糊控制器23将获得的油门踏板位置信号和蓄电池SOC值信号模糊化，然后进行模糊推理决策，对模糊推理后获得的结果进行反模糊化可以得到汽车进行动カ切换的最佳转换车速精确值。如图4所示，所述动カ切換模糊控制系统的动力切换控制模块26对汽车行驶速度与转换车速进行对比，当汽车行驶速度没有达到转换车速时汽车不进行动カ切换；当汽车行驶速度达到转换车速时，如果是加速行驶，动カ源由电动机切換到发动机，如果是减速行驶，动カ源由发动机切换到电动机。本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统，使用模糊控制器23根据接收到的驾驶员控制油门踏板开度的信号和蓄电池荷电状态(SOC)信号，判断出发动机与电动机切換时的车速，能够在控制汽车提供满足驾驶员需求的动カ性的同时提高汽车的经济性。[0024]本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统，通过油门踏板开度和蓄电池SOC值确定发动机和电动机的转换车速。当汽车油门踏板开度在20%以下吋，转换车速以经济性作为调节目标，由电动机带动汽车加速行驶到25km/h时切换到发动机驱动。当汽车油门踏板开度在60%以上吋，转换车速以动カ性作为调节目标，由电动机带动汽车加速行驶到10km/h时切换到发动机驱动。当汽车油门踏板开度在20%到60%之间时，随着油门踏板开度的増大，转换车速的控制由经济性向动カ性偏移。在兼顾经济性的条件下，当油门踏板开度在20%到40%之间时，模糊控制下的动カ切换车速与门限值控制下的动カ切换车速相同，在车速达到25km/h时动カ源由电动机切换到发动机；当油门踏板开度超过40%后，模糊控制下的转换车速随着油门踏板开度的变换逐渐降低，在油门踏板开度达到60%后转换车速达到最低值为10km/h。本实用新型超轻度混合动カ电动汽车动カ切換模糊控制系统以发动机最佳燃油经济性或电动机最佳效率为控制目标的动力转换控制策略，以油门踏板位置及蓄电池SOC状态为输入变量，设计了混合动カ汽车动カ转换模糊控制器，建立了整车控制仿真模型。文中阐述了由电动机切換到发动机工作时发动机的起动、调速控制，以及离合器快速平稳 地结合的过程。仿真结果表明对转换车速的门限值控制模糊化能够使转换车速更加符合驾驶员对动カ性的要求。上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
权利要求1.一种超轻度混合动力电动汽车动力切换模糊控制系统，包括动力系统、油门踏板位置传感器(21)、车速传感器(25)、发动机控制器和电动机控制器；所述动力系统包括发动机(I)和电动机(2)，所述发动机(I)和电动机(2)通过一动力耦合器连接至一金属带式无级变速器(7)，所述金属带式无级变速器(7)依次通过传动系统以及主减速器和差速器(16)后将动力传递到车轮(15);所述电动机(2)与一蓄电池组(4)连接；其特征在于 还包括蓄电池监测模块(22)、模糊控制器(23)和动力切换控制模块(26)； 所述蓄电池监测模块(22)与所述蓄电池组(4)连接；所述蓄电池监测模块(22)、所述油门踏板位置传感器(21)和车速传感器(25)均与所述模糊控制器(23)连接； 所述发动机控制器(261)、电动机控制器(262)和车速传感器均与所述动力切换控制模块(26)连接。
2.根据权利要求I所述超轻度混合动力电动汽车动力切换模糊控制系统，其特征在于所述金属带式无级变速器(7)与所述传动系统构成一功率回流式无级自动变速器。
专利摘要本实用新型公开了一种超轻度混合动力电动汽车的动力切换模糊控制系统，包括动力系统、油门踏板位置传感器、车速传感器、发动机控制器和电动机控制器；所述动力系统包括发动机和电动机，所述发动机和电动机通过一动力耦合器连接至一金属带式无级变速器；还包括蓄电池监测模块、模糊控制器和动力切换控制模块；所述蓄电池监测模块与所述蓄电池组连接；所述蓄电池监测模块、所述油门踏板位置传感器和车速传感器均与所述模糊控制器连接；所述发动机控制器、电动机控制器和车速传感器均与所述动力切换控制模块连接。模糊控制系统使用模糊控制器根据接收到的油门踏板开度信号和蓄电池荷电状态(SOC)信号，判断出发动机与电动机切换时的车速。
文档编号B60W10/06GK202574209SQ201220056860
公开日2012年12月5日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者张伯俊, 郭家田, 刘升, 石传龙, 王毓, 崔立军 申请人:天津职业技术师范大学, 张伯俊