混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)多能源綜合控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)多能源綜合控制方法；
【背景技術(shù)】
[0002]混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、電動機、發(fā)電機、功率耦合裝置、自動變速器和減速器等部件組成，以滿足重型車輛驅(qū)動大功率與大轉(zhuǎn)矩等需求；發(fā)動機功率經(jīng)過功率耦合裝置進行分流，一路傳遞給發(fā)電機進行發(fā)電，一路向后傳遞進過主離合器后和電動機輸出功率匯合；經(jīng)過自動變速器和減速器后驅(qū)動車輪運轉(zhuǎn)；功率耦合裝置實現(xiàn)功率的分流與匯流；由于牽引車、越野車等重型車輛需求扭矩較大，所以系統(tǒng)還包括一個三擋機械式自動變速器；主離合器不結(jié)合時，可由電動機實現(xiàn)車輛的純電驅(qū)動；發(fā)電機可作為啟動電機使用，用來啟動發(fā)動機；
[0003]由于混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)包括多個控制子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合工作，才能實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)功能與經(jīng)濟性、動力性等指標；如何實現(xiàn)多能源的能量管理與各子系統(tǒng)控制是綜合控制器的主要任務(wù)，在控制模式切換與換擋過程中控制各相關(guān)部件協(xié)調(diào)工作對系統(tǒng)控制品質(zhì)有重大影響，也是能量管理邏輯實現(xiàn)的前提，這個功能也由綜合控制器實現(xiàn)；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)多能源綜合控制方法，使控制邏輯更為簡明、清晰，同時兼顧了功率流的優(yōu)化配置與動態(tài)過程的品質(zhì)控制要求。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，其包括決策層、中間層和伺服層；決策層也稱為系統(tǒng)層，根據(jù)油門(或制動)踏板位置、換擋手柄信號及其它相關(guān)信息判斷駕駛員意圖，確定驅(qū)動(或制動)功率總需求，按照控制模式設(shè)定與切換策略決定駕駛員需求的混合動力系統(tǒng)控制模式；
[0006]中間層根據(jù)相關(guān)信息將總需求功率在各功率部件間進行功率分配，確定各部件預(yù)期的工作狀態(tài)；此工作狀態(tài)指在當前總功率需求下預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)，即穩(wěn)態(tài)控制目標；
[0007]伺服層也可稱為部件層，根據(jù)各部件(或操作元件)的穩(wěn)態(tài)控制目標和系統(tǒng)控制品質(zhì)要求，按照一定邏輯設(shè)計到達穩(wěn)態(tài)目標的動態(tài)過程，計算當前采樣時刻的瞬時控制目標；然后將控制指令通過CAN總線或驅(qū)動電路發(fā)送給相應(yīng)部件；
[0008]決策層主要來劃分系統(tǒng)工作模式；一般混合動力控制策略中，將系統(tǒng)工作模式劃分為純電動、發(fā)動機單獨驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動并發(fā)電、發(fā)動機電動機混合驅(qū)動、制動等，實際混合動力系統(tǒng)也確實工作在這些模式下；但考慮到使確定邏輯更加清晰簡明，在本文中的系統(tǒng)決策層將系統(tǒng)控制模式進行了簡化；在決策層，系統(tǒng)控制模式被劃分為純電動、發(fā)動機啟動、混合驅(qū)動、制動、倒車、停車充電等幾種簡單模式，不對發(fā)動機工作時電動機、發(fā)電機的具體工作狀態(tài)進行區(qū)分；在中間層確定部件穩(wěn)態(tài)控制目標時，才根據(jù)計算結(jié)果對部件模式進行準確的界定，例如電動機需求轉(zhuǎn)矩目標值的正、負、零，決定了系統(tǒng)是工作在發(fā)動機電動機混合驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動并發(fā)電還是發(fā)動機單獨驅(qū)動模式；系統(tǒng)控制模式相當于是由分層結(jié)構(gòu)綜合控制方法的決策層與中間層共同完成的，這樣做簡化了系統(tǒng)控制模式確定規(guī)則與綜合控制邏輯；
[0009]中間層完成能量管理與分配功能；在制動工況，綜合控制策略根據(jù)制動功率需求，將功率在電機功率與機械功率之間分配，一般原則為:在低制動強度下，優(yōu)先采用電機制動，進行制動能量回收；在中高制動強度時，采用機電并聯(lián)制動，電機進行制動助力；
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明將混合動力控制邏輯劃分為決策層、中間層與伺服層；控制策略的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，使控制邏輯更為簡明、清晰，同時兼顧了功率流的優(yōu)化配置與動態(tài)過程的品質(zhì)控制要求；
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明；
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0013]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明；
[0014]參照圖1，本【具體實施方式】采用以下技術(shù)方案:混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，其包括決策層、中間層和伺服層；決策層也稱為系統(tǒng)層，根據(jù)油門(或制動)踏板位置、換擋手柄信號及其它相關(guān)信息判斷駕駛員意圖，確定驅(qū)動(或制動)功率總需求，按照控制模式設(shè)定與切換策略決定駕駛員需求的混合動力系統(tǒng)控制模式；
[0015]中間層根據(jù)相關(guān)信息將總需求功率在各功率部件間進行功率分配，確定各部件預(yù)期的工作狀態(tài)；此工作狀態(tài)指在當前總功率需求下預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)，即穩(wěn)態(tài)控制目標；
[0016]伺服層也可稱為部件層，根據(jù)各部件(或操作元件)的穩(wěn)態(tài)控制目標和系統(tǒng)控制品質(zhì)要求，按照一定邏輯設(shè)計到達穩(wěn)態(tài)目標的動態(tài)過程，計算當前采樣時刻的瞬時控制目標；然后將控制指令通過CAN總線或驅(qū)動電路發(fā)送給相應(yīng)部件；
[0017]決策層主要來劃分系統(tǒng)工作模式；一般混合動力控制策略中，將系統(tǒng)工作模式劃分為純電動、發(fā)動機單獨驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動并發(fā)電、發(fā)動機電動機混合驅(qū)動、制動等，實際混合動力系統(tǒng)也確實工作在這些模式下；但考慮到使確定邏輯更加清晰簡明，在本文中的系統(tǒng)決策層將系統(tǒng)控制模式進行了簡化；在決策層，系統(tǒng)控制模式被劃分為純電動、發(fā)動機啟動、混合驅(qū)動、制動、倒車、停車充電等幾種簡單模式，不對發(fā)動機工作時電動機、發(fā)電機的具體工作狀態(tài)進行區(qū)分；在中間層確定部件穩(wěn)態(tài)控制目標時，才根據(jù)計算結(jié)果對部件模式進行準確的界定，例如電動機需求轉(zhuǎn)矩目標值的正、負、零，決定了系統(tǒng)是工作在發(fā)動機電動機混合驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動并發(fā)電還是發(fā)動機單獨驅(qū)動模式；系統(tǒng)控制模式相當于是由分層結(jié)構(gòu)綜合控制方法的決策層與中間層共同完成的，這樣做簡化了系統(tǒng)控制模式確定規(guī)則與綜合控制邏輯；
[0018]中間層完成能量管理與分配功能；在制動工況，綜合控制策略根據(jù)制動功率需求，將功率在電機功率與機械功率之間分配，一般原則為:在低制動強度下，優(yōu)先采用電機制動，進行制動能量回收；在中高制動強度時，采用機電并聯(lián)制動，電機進行制動助力；
[0019]所述的伺服層進行動態(tài)過程協(xié)調(diào)控制；動態(tài)過程包括兩種:一種為控制模式或擋位切換過程；另一種為總需求功率變化、控制模式或擋位切換等導(dǎo)致的部件目標轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩的較大幅度變化過程；通過按照一定邏輯設(shè)計到達穩(wěn)態(tài)目標的動態(tài)過程，在保證調(diào)節(jié)速度的前提下，減小轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩突變，從而減小變化過程沖擊、保護系統(tǒng)部件；動態(tài)過程協(xié)調(diào)控制算法包括:主離合器接合調(diào)速算法、換擋調(diào)速算法及各部件轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩變化速率限制算法;
[0020]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點；本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)；本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括決策層、中間層和伺服層； 決策層也稱為系統(tǒng)層，根據(jù)油門踏板位置、換擋手柄信號及其它相關(guān)信息判斷駕駛員意圖，確定驅(qū)動功率總需求，按照控制模式設(shè)定與切換策略決定駕駛員需求的混合動力系統(tǒng)控制模式； 中間層根據(jù)相關(guān)信息將總需求功率在各功率部件間進行功率分配，確定各部件預(yù)期的工作狀態(tài)；此工作狀態(tài)指在當前總功率需求下預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)，即穩(wěn)態(tài)控制目標； 伺服層也可稱為部件層，根據(jù)各部件的穩(wěn)態(tài)控制目標和系統(tǒng)控制品質(zhì)要求，按照一定邏輯設(shè)計到達穩(wěn)態(tài)目標的動態(tài)過程，計算當前采樣時刻的瞬時控制目標；然后將控制指令通過CAN總線或驅(qū)動電路發(fā)送給相應(yīng)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)多能源綜合控制方法，其特征在于，其方法為:(I)、在決策層，系統(tǒng)控制模式被劃分為純電動、發(fā)動機啟動、混合驅(qū)動、制動、倒車、停車充電等幾種簡單模式，不對發(fā)動機工作時電動機、發(fā)電機的具體工作狀態(tài)進行區(qū)分；(2)、在中間層確定部件穩(wěn)態(tài)控制目標時，才根據(jù)計算結(jié)果對部件模式進行準確的界定，例如電動機需求轉(zhuǎn)矩目標值的正、負、零，決定了系統(tǒng)是工作在發(fā)動機電動機混合驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動并發(fā)電還是發(fā)動機單獨驅(qū)動模式；系統(tǒng)控制模式相當于是由分層結(jié)構(gòu)綜合控制方法的決策層與中間層共同完成的，簡化了系統(tǒng)控制模式確定規(guī)則與綜合控制邏輯；所述的中間層完成能量管理與分配功能；在制動工況，綜合控制策略根據(jù)制動功率需求，將功率在電機功率與機械功率之間分配，一般原則為:在低制動強度下，優(yōu)先采用電機制動，進行制動能量回收；在中高制動強度時，采用機電并聯(lián)制動，電機進行制動助力；(3)、所述的伺服層進行動態(tài)過程協(xié)調(diào)控制；動態(tài)過程包括兩種:一種為控制模式或擋位切換過程；另一種為總需求功率變化、控制模式或擋位切換等導(dǎo)致的部件目標轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩的較大幅度變化過程:通過按照一定邏輯設(shè)計到達穩(wěn)態(tài)目標的動態(tài)過程，在保證調(diào)節(jié)速度的前提下，減小轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩突變，從而減小變化過程沖擊、保護系統(tǒng)部件；動態(tài)過程協(xié)調(diào)控制算法包括:主離合器接合調(diào)速算法、換擋調(diào)速算法及各部件轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩變化速率限制算法。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)多能源綜合控制方法，它涉及混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)領(lǐng)域。其包括決策層、中間層和伺服層；決策層，根據(jù)油門踏板位置、換擋手柄信號及其它相關(guān)信息判斷駕駛員意圖，確定驅(qū)動功率總需求，按照控制模式設(shè)定與切換策略決定駕駛員需求的混合動力系統(tǒng)控制模式；中間層根據(jù)相關(guān)信息將總需求功率在各功率部件間進行功率分配，確定各部件預(yù)期的工作狀態(tài)；此工作狀態(tài)指在當前總功率需求下預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)，即穩(wěn)態(tài)控制目標；伺服層也可稱為部件層，根據(jù)各部件的穩(wěn)態(tài)控制目標和系統(tǒng)控制品質(zhì)要求。本發(fā)明使控制邏輯更為簡明、清晰，同時兼顧了功率流的優(yōu)化配置與動態(tài)過程的品質(zhì)控制要求。
【IPC分類】B60W10-08, B60W10-06, B60W30-188, B60W30-182, B60W10-18, B60W20-00
【公開號】CN104670218
【申請?zhí)枴緾N201410809044
【發(fā)明人】勵春亞
【申請人】勵春亞
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月14日