一种混合动力汽车工作模式控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种混合动力汽车工作模式控制方法，该方法包括将加速踏板的位置与一定车速对应，得到踏板位置与车速的对应关系；计算当前车速到目标车速的车速变化速率，根据所述车速变化速率计算车速控制增量；在混合动力汽车工作模式切换过程中，发动机油门根据设定的变化速率变化，电机的调速命令根据电机转速控制增量确定。本发明方法无需对发动机的输出转矩进行精确估算，始终能够保持车辆运行的平稳，尤其是在模式切换过程中的运行平稳性和减少机械冲击，提高模式切换控制过程的鲁棒性和驾驶的舒适性。
【专利说明】一种混合动力汽车工作模式控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力汽车的控制，具体地指一种混合动力汽车工作模式控制方法。
【背景技术】
[0002]并联混合动力汽车有纯电动驱动、纯发动机驱动、电机与发动机联合驱动、发动机驱动电机发电等工作模式，系统在这些工作模式之间进行切换的过程中，存在发动机输出转矩和电机输出转矩突变的情况，会对车速稳定性产生影响。目前，为了控制车速的稳定性，通常通过维持混合动力系统输出转矩的平稳来实现，即对发动机的输出转矩进行估算，然后调节电机的转矩去补偿发动机转矩的波动，以实现两者总的输出转矩平稳变化，从而满足车速稳定对转矩的需求，这种方法的弊端在于发动机转矩的影响因素非常复杂，很难实现较为准确的估算，电机的转矩反馈在实际应用中也难以保证准确一致，所以，靠发动机转矩估计和电机转矩反馈的控制方法适应性较差，不能满足实际行车的需要。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种混合动力汽车工作模式控制方法，该控制方法将加速踏板的命令直接对应成驾驶员对车速的需求，将满足驾驶员加速踏板位置所代表的车速需求作为控制的目标，实现混合动力系统平稳的输出，维持车速的稳定，避免了现有技术中难于准确估算发动机输出转矩的问题。
[0004]实现本发明目的采用的技术方案是一种混合动力汽车工作模式控制方法，该方法包括:
[0005]将加速踏板的位置与一定车速对应，得到踏板位置与车速的对应关系；
[0006]计算当前车速到目标车速的车速变化速率，根据所述车速变化速率计算车速控制增量；
[0007]在混合动力汽车工作模式切换过程中，发动机油门根据设定的变化速率变化，电机的调速命令根据电机转速控制增量确定。
[0008]在上述技术方案中，根据一个控制周期内的踏板位置变化量和踏板位置变化率、当前车速、以及预设的踏板位置与车速对应关系，经过模糊推理计算得出目标车速和到达目标车速的车速变化速率，并根据该车速变化率进行每个控制周期的车速控制增量。如果算得的车速变化率小于设定的阈值，那么采用上一控制周期得到的车速变化率在本控制周期按照车速变化速率计算车速控制增量；如果车速变化率大于设定的阈值，就按该算得的照车速变化速率进行每个控制周期的车速控制增量。
[0009]进一步地，根据所述得到的车速控制增量，以及当前挡位和传动系的传动比，计算电机的目标转速及由当前转速到目标转速的变化率；或者发动机的目标转速及由当前转速到目标转速的变化率。
[0010]进一步地，根据电池状态、加速踏板位置、车速、工作模式信息，计算发动机的目标油门值，设定发动机油门变化率。在发动机单独驱动模式下，由前述的车速控制增量结合传动比确定发动机转速控制增量，根据发动机转速控制增量确定发动机油门控制量的大小；
[0011]进一步地，在模式切换过程中，发动机油门改变时按照所述设定的油门变化率变化，电机的调速命令按照所述得到的电机由当前转速到目标转速的转速变化率计算的电机转速控制增量确定，目标是控制车速跟踪由加速踏板位置对应的目标车速。
[0012]进一步地，如果是模式切换过程或者发动机和电机共同工作模式下，对发动机油门按照所述设定的油门变化率控制对电机进行调速控制；如果是发动机单独驱动，发动机油门变化量及变化率得到的车速控制增量确定。由于在正常行车及混合动力系统在纯电动、纯发动机驱动、电机与发动机联合驱动、发动机驱动电机发电等模式之间进行切换的过程中，电机和发动机动力变化控制的目标是满足驾驶员加速踏板位置所代表的车速需求，维持车速的稳定。本发明方法无需估算发动机的输出转矩，将系统的动态过程控制统一到对车速的稳定性控制，利用转速量容易检测和反馈的特点，将加速踏板命令直接解释成驾驶员对车速的需求，控制的目标是满足驾驶员加速踏板位置所代表的车速需求，维持车速的稳定，解决并联混合动力系统在工作模式切换、变速器换挡过程中的平顺、无冲击控制问题，同时降低发动机的瞬态工况波动，减少瞬态排放和油耗。
[0013]混合动力汽车由当前车速到达目标车速的过程是一个车速的渐变过程，根据加速踏板位置得到目标车速，目标车速与当前车速相减得到车速差，该车速差不直接用于计算电机调速信号或发动机执行信号的大小，而是根据加速踏板位置变化率、车速、电池及电机状态，经模糊推理后，得到由当前车速到目标车速的车速变化速率，在每个控制周期按照该车速变化速率计算车速控制增量，按照算得的车速控制增量确定电机调速信号或发动机执行信号量的大小。
[0014]传统的控制方法中将驾驶员的加速踏板位置解释成对动力系统转矩的需求，实际驾驶员在踩加速踏板感受到的是对车速的一种需求，并没有直接关心转矩的变化，将驾驶员的加速踏板命令直接解释成对车速的需求进行控制，不影响并联混合动力汽车在某一固定工作模式下的车速控制，而且可以大大有利于对模式切换过程中平顺性控制。
[0015]本发明方法无需对发动机的输出转矩进行精确估算，始终能够保持车辆运行的平稳，尤其是在模式切换过程中的运行平稳性和减少机械冲击，提高模式切换控制过程的鲁棒性和驾驶的舒适性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明混合动力汽车工作模式控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0018]步骤S1、并联混合动力汽车多能源控制器读加速踏板信号、当前车速信号、挡位信号、电池状态信息、电机状态信息、发动机状态信息、行车模式开关信号、制动踏板信号、空调开关等附件状态。
[0019]步骤S2、计算当前时刻较前一时刻加速踏板位置变化量和踏板位置变化速率。
[0020]步骤S3、根据一个控制周期内的踏板位置变化量和踏板位置变化率、当前车速、以及预设的踏板位置与车速对应关系，经过模糊推理计算得出目标车速和到达目标车速的车速变化速率，并根据该车速变化率进行每个控制周期的车速控制增量。如果算得的车速变化率小于设定的阈值，那么采用上一控制周期得到的车速变化率在本控制周期按照车速变化速率计算车速控制增量；如果车速变化率大于设定的阈值，就按该算得的照车速变化速率进行每个控制周期的车速控制增量。
[0021]步骤S4、根据S3中得到的车速控制增量，以及当前挡位和传动系的传动比，计算电机的目标转速及由当前转速到目标转速的变化率；或者发动机的目标转速及由当前转速到目标转速的变化率(仅在发动机单独驱动模式下需要)。
[0022]步骤S5，根据电池状态、加速踏板位置、车速、工作模式信息，计算发动机的目标油门值，设定发动机油门变化率。在发动机单独驱动模式下，由前述的车速控制增量结合传动比确定发动机转速控制增量，根据发动机转速控制增量确定发动机油门控制量的大小。
[0023]在模式切换过程中，发动机油门改变时按照步骤S5中设定的油门变化率变化，电机的调速命令按照由S4得到的电机由当前转速到目标转速的转速变化率计算的电机转速控制增量确定，目标是控制车速跟踪由加速踏板位置对应的目标车速。
[0024]步骤S6，如果是模式切换过程或者发动机和电机共同工作(包含发动机和电机联合驱动和发动机驱动电机发电两种情况)模式下，对发动机油门按照步骤S5中设定的油门变化率控制对电机进行调速控制；如果是发动机单独驱动，发动机油门变化量及变化率由步骤S3得到的车速控制增量确定。
[0025]通过上述步骤能够满足驾驶员的车速需求和混合动力系统工作模式切换的要求。
【权利要求】
1.一种混合动力汽车工作模式控制方法，其特征在于，包括: 将加速踏板的位置与一定车速对应，得到踏板位置与车速的对应关系； 计算当前车速到目标车速的车速变化速率，根据所述车速变化速率计算车速控制增量; 在混合动力汽车工作模式切换过程中，发动机油门根据设定的变化速率变化，电机的调速命令根据电机转速控制增量确定。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车工作模式控制方法，其特征在于:根据一个控制周期内的踏板位置变化量和踏板位置变化率、当前车速、以及预设的踏板位置与车速对应关系，经过模糊推理计算得出目标车速和到达目标车速的车速变化速率，并根据该车速变化率进行每个控制周期的车速控制增量。如果算得的车速变化率小于设定的阈值，那么采用上一控制周期得到的车速变化率在本控制周期按照车速变化速率计算车速控制增量；如果车速变化率大于设定的阈值，就按该算得的照车速变化速率进行每个控制周期的车速控制增量。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车工作模式控制方法，其特征在于:根据所述得到的车速控制增量，以及当前挡位和传动系的传动比，计算电机的目标转速及由当前转速到目标转速的变化率；或者发动机的目标转速及由当前转速到目标转速的变化率。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车工作模式控制方法，其特征在于:根据电池状态、加速踏板位置、车速、工作模式信息，计算发动机的目标油门值，设定发动机油门变化率。在发动机单独驱动模式下，由前述的车速控制增量结合传动比确定发动机转速控制增量，根据发动机转速控制增量确定发动机油门控制量的大小； 在模式切换过程中，发动机油门改变时按照所述设定的油门变化率变化，电机的调速命令按照所述得到的电机由当前转速到目标转速的转速变化率计算的电机转速控制增量确定，目标是控制车速跟踪由加速踏板位置对应的目标车速。
5.根据权利要求4所述的混合动力汽车工作模式控制方法，其特征在于:如果是模式切换过程或者发动机和电机共同工作模式下，对发动机油门按照所述设定的油门变化率控制对电机进行调速控制；如果是发动机单独驱动，发动机油门变化量及变化率得到的车速控制增量确定。
【文档编号】B60W30/182GK104139778SQ201410292522
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】杜常清, 郭迪, 唐陆奇, 颜伏伍 申请人:武汉理工大学