一种HEV模式切换过程控制装置及方法与流程

本发明涉及一种hev模式切换过程控制装置及方法。

背景技术：

混合动力汽车(hev)是指车辆驱动系统采用发动机和电动机作为动力源的车辆，有纯电动、发动机驱动、混合驱动等多种工作模式。近年来，混合动力汽车被认为是有望降低油耗和空气污染的有效解决方案。但并联式混合动力汽车模式切换过程中，因离合器介入动力系统，容易引起系统输出转矩突变，造成整车动力冲击过大；且该切换过程还需保证离合器使用寿命以及反映驾驶员驾驶意图。目前，模式切换时能同时兼顾动力冲击小、离合器使用寿命长及驾驶意图反映充分的研究较少，也缺乏相应的有效控制方法。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便的hev模式切换过程控制装置及方法，它能实时调整电机转矩，避免整车输出扭矩突变过大，抑制传动系统产生动力冲击，提高驾驶平顺性。

本发明采用的技术方案是：一种hev模式切换过程控制装置，包括发动机、离合器、电机、总控单元、发动机ecu控制器、变速器tcu控制器及电机mcu控制器，发动机的输出轴通过离合器与电机的转轴连接；总控单元通过发动机ecu控制器与发动机连接，总控单元通过变速器tcu控制器与离合器连接，总控单元通过电机mcu控制器与电机连接；所述的变速器tcu控制器设有模糊控制器ⅰ和模糊控制器ⅱ；所述的发动机和电机上分别设有转速传感器，离合器设有压力传感器，转速传感器和压力传感器分别与总控单元连接。

一种利用上述的hev模式切换过程控制装置的hev模式切换过程控制方法，包括以下步骤：

1)接受模式切换指令后，总控单元开始监测离合器接合油压，离合器升压至指定油压，使得离合器传递转矩接近发动机阻力矩；

2)变速器tcu控制器的模糊控制器ⅰ工作，监测发动机转速及电机转速；

3)根据所测的发动机转速，判定是否达到目标转速，达到则发动机点火，否则返回步骤2)；

4)根据所测的发动机转速和电机转速，判断两者之差是否小于阈值，若是，进行下一步；否则发动机加大喷油量，返回步骤3)；

5)发动机转速和电机转速同步后，变速器tcu控制器的模糊控制器ⅱ工作，直至离合器接合油压与其临界油压之差小于阈值；

6)离合器升至最大油压，模式切换结束。

上述的hev模式切换过程控制方法中，步骤1)至步骤3)，电机转矩为离合器传递转矩和变速器输入端需求转矩之和，离合器传递转矩由所监测到的接合油压p计算得到，当pa-f≤0时，tcl＝0；当pa-f>0时，计算公式如下：tcl＝μrcn(pa-f)，式中：μ为离合器摩擦系数，rc为摩擦片的有效半径，n为离合器摩擦副数，tcl为离合器传递转矩，a为离合器液压油缸的活塞面积，f为离合器液压油缸的回位弹簧预紧力。

上述的hev模式切换过程控制方法中，所述步骤4)中，电机转矩为变速器输入端需求转矩与当前最大离合器传递转矩max(tcl)之差。

上述的hev模式切换过程控制方法中，所述步骤5)中，电机转矩为变速器输入端需求转矩与离合器传递转矩之差，离合器传递转矩由公式tcl＝μrcn(pa-f)确定，式中：μ为离合器摩擦系数，rc为摩擦片的有效半径，n为离合器摩擦副数，tcl为离合器传递转矩，a为离合器液压油缸的活塞面积，f为离合器液压油缸的回位弹簧预紧力。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明结构简单，操作方便，本发明使用时，首先将离合器接合压力、发动机与电机之间的转速差分别作为变速器tcu控制器的模糊控制器ⅰ、模糊控制器ⅱ工作的触发条件，对离合器接合油压、接合时长进行调整；然后基于各监测信号，完成对离合器传递转矩和电机转矩计算；本发明仍利用电机响应快的优势，实时调整电机转矩来抑制传动系统产生动力冲击，提高驾驶平顺性，但无需进行传统精度不高的发动机转矩估计或者布置成本较高且易坏的转矩传感器，得益于模糊控制器ⅱ的使用，克服了发动机转矩响应滞后和波动大的问题；本发明所采用的控制方法还能保证离合器使用寿命和反映驾驶员驾驶意图，由两模糊控制器的输出特性所决定，可实时根据驾驶员驾驶风格进行动态调整，具有结构简单，控制方便、控制效率高的优点。

附图说明

图1为本发明的hev模式切换过程控制装置的结构示意图。

图2为本发明的hev模式切换过程的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种hev模式切换过程控制装置，包括发动机1、离合器2、电机3、压力传感器5、总控单元10、发动机ecu控制器7、变速器tcu控制器8及电机mcu控制器9，发动机1的输出轴通过离合器2与电机3的转轴连接；总控单元10通过发动机ecu控制器7与发动机1连接，总控单元10通过变速器tcu控制器8与离合器2连接，总控单元10通过电机mcu控制器9与电机连接；所述的发动机1和电机3上分别设有转速传感器4和转速传感器6，离合器2设有压力传感器5，转速传感器4、压力传感器5和转速传感器6分别与总控单元10连接。变速器tcu控制器8设有模糊控制器ⅰ和模糊控制器ⅱ，模糊控制器ⅰ、模糊控制器ⅱ分别以离合器接合压力、发动机与电机之间的转速差作为触发条件。

本发明的工作原理如下：当车辆收到模式切换指令，变速器tcu控制器8立刻作出相应，将离合器2接合油压迅速提升至指定压力，此时离合器传递扭矩与发动机阻力矩平衡；然后变速器tcu控制器8的模糊控制器ⅰ开始工作，根据油门开度以及其变化率输出相应油压指令，同时监测发动机转速及电机转速；当发动机转速升至目标转速点时，发动机ecu控制器7开始工作，点火并进行调速，保持当前离合器油压；随后发动机转速上升，当发动机与电机转速两者之差小于阈值时，触发变速器tcu控制器8的模糊控制器ⅱ开始工作，同样根据油门开度以及其变化率输出相应油压指令，发动机1介入传动系统，电机3开始退出工作或保持部分工作状态，直至离合器接合油压与其临界油压之差小于阈值；此时，离合器2快速升至最大油压，模式切换结束。全过程中电机转矩会实时计算，相应电机mcu控制器9实时跟踪计算值。

一种hev模式切换过程控制方法，包括以下步骤：

1)接受模式切换指令后，总控单元10开始监测离合器接合油压，离合器2快速升压至指定油压，使得离合器2的传递转矩接近发动机阻力矩；

2)变速器tcu控制器8的模糊控制器ⅰ工作，监测发动机1的转速及电机3的转速；

3)根据所测的发动机1的转速，判定是否达到目标转速，达到则发动机1点火，否则返回步骤2)；

4)根据所测的发动机1转速和电机3转速，判断两者之差是否小于阈值，若是，进行下一步；否则发动机1加大喷油量，返回步骤3)；

5)发动机1转速和电机3转速同步后，变速器tcu控制器8的模糊控制器ⅱ工作，直至离合器2接合油压与其临界油压之差小于阈值；

6)离合器2快速升至最大油压，模式切换结束。

步骤1)至步骤3)，电机3的转矩为离合器传递转矩和变速器输入端需求转矩之和，离合器2的传递转矩由所监测到的接合油压p计算得到，当pa-f≤0时，tcl＝0；当pa-f>0时，计算公式如下：tcl＝μrcn(pa-f)，式中：μ为离合器摩擦系数，rc为摩擦片的有效半径，n为离合器摩擦副数，tcl为离合器传递转矩，a为离合器液压油缸的活塞面积，f为离合器液压油缸的回位弹簧预紧力。步骤4)中，电机3转矩为变速器输入端需求转矩与当前最大离合器传递转矩max(tcl)之差。电机3转矩为变速器输入端需求转矩与离合器传递转矩之差，离合器2的传递转矩由公式tcl＝μrcn(pa-f)确定，式中：μ为离合器摩擦系数，rc为摩擦片的有效半径，n为离合器摩擦副数，tcl为离合器传递转矩，a为离合器液压油缸的活塞面积，f为离合器液压油缸的回位弹簧预紧力。