一種混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動(dòng)力汽車(chē)控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)低消耗、低排放的環(huán)保汽車(chē)成為當(dāng)今研宄的重點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)兩種動(dòng)力源，再和作為能量存儲(chǔ)的蓄電池組合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，可充分發(fā)揮純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)今最具研宄意義的低排放和低油耗汽車(chē)。因此研宄開(kāi)發(fā)一種基于駕駛員動(dòng)作的混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成控制方法將具有重要的意義。
[0003]混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)一般至少有兩種車(chē)載能量源，其中一種為具有高功率密度的能量源。利用兩種能量源的特性互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)整車(chē)系統(tǒng)性能的改善和提高。要實(shí)現(xiàn)兩者之間相互協(xié)調(diào)工作，這就需要有良好的控制方法。控制方法不僅僅要實(shí)現(xiàn)整車(chē)最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還要兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)排放、蓄電池壽命、駕駛性能、各部件可靠性及整車(chē)成本等多方面要求，并針對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)各部件的特性和汽車(chē)的運(yùn)行工況，使發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池和傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配。當(dāng)前混合動(dòng)力汽車(chē)的控制方法不十分完善，一方面表現(xiàn)在對(duì)車(chē)輛行駛的實(shí)時(shí)狀況中的變量采集不充分導(dǎo)致對(duì)行駛實(shí)時(shí)狀況判斷不準(zhǔn)確。另一方面，對(duì)采集到的車(chē)輛行駛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)利用不充分不合理，比如現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的控制方法有兩種，一種是根據(jù)車(chē)速，當(dāng)車(chē)速大于閥值時(shí)，使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)車(chē)速小于閥值時(shí)，使用電池驅(qū)動(dòng)。另一種是根據(jù)電池電量，當(dāng)電池電量小于某一閥值時(shí)，使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)電池電量大于閥值時(shí)使用電池驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)有的控制方法較為機(jī)制化，進(jìn)而浪費(fèi)燃料；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，因此，合理的動(dòng)力分配方法還應(yīng)該考慮到對(duì)環(huán)境的影響。
[0004]經(jīng)過(guò)檢索，現(xiàn)有技術(shù)中存在相關(guān)的技術(shù)方案，如發(fā)明專利申請(qǐng):200910132390.7，申請(qǐng)日:2009年4月I日，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，該方法是當(dāng)電池電量不足或車(chē)速高于一設(shè)定值時(shí)采用集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，使用集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)前置前驅(qū)；當(dāng)車(chē)速較低且電量充足時(shí)采用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式，由后電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛；當(dāng)整車(chē)制動(dòng)或松開(kāi)油門(mén)踏板后進(jìn)入再生制動(dòng)模式回收四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)能量；當(dāng)路況相對(duì)復(fù)雜或急加速且電池電量允許時(shí)進(jìn)入四驅(qū)模式，由集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與后電機(jī)系統(tǒng)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。該申請(qǐng)案主要是基于車(chē)速和電池電量來(lái)對(duì)整車(chē)工作模式進(jìn)行判別的，判斷機(jī)制不夠靈活，不能夠根據(jù)實(shí)際路況優(yōu)化動(dòng)力分配方案。
[0005]又如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201210007113.5，申請(qǐng)日:2012年I月11日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:混合動(dòng)力汽車(chē)多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種混合動(dòng)力汽車(chē)多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)，該發(fā)明根據(jù)車(chē)載GPS定位系統(tǒng)和傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)到的汽車(chē)行駛環(huán)境和路況，根據(jù)混合動(dòng)力汽車(chē)所處的當(dāng)前行駛路況信息，確定汽車(chē)相應(yīng)的工作模式；然后，根據(jù)汽車(chē)的行駛環(huán)境區(qū)分出E(城市、農(nóng)村、近郊)、F(遠(yuǎn)郊、高速)兩種行駛工況，針對(duì)E工況，優(yōu)先控制的重點(diǎn)應(yīng)考慮汽車(chē)的排放性指標(biāo)，針對(duì)F工況，優(yōu)先控制的重點(diǎn)應(yīng)考慮汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，設(shè)計(jì)以行駛路況為驅(qū)動(dòng)的多模型切換控制規(guī)貝1J，并對(duì)各工作模式分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器。該發(fā)明僅根據(jù)GPS定位模塊信號(hào)、傳感器信號(hào)以及電池SOC與已有經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的門(mén)限值比較判別當(dāng)前行駛模式，雖然具有一定的實(shí)用性，但是不能保證動(dòng)力的最佳匹配，無(wú)法使整車(chē)的效率達(dá)到最優(yōu)。該方法利用車(chē)載GPS定位系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域限速來(lái)測(cè)定車(chē)速需求，不能滿足實(shí)時(shí)的車(chē)速需求，因此不能準(zhǔn)確判別整車(chē)的實(shí)時(shí)工作模式。該發(fā)明中傳感器模塊采用彎道傳感器和坡道傳感器用以監(jiān)測(cè)彎道和坡道，只有當(dāng)車(chē)輛行駛?cè)霃澋篮推碌罆r(shí)，才能監(jiān)測(cè)到信號(hào)，因此不能對(duì)車(chē)輛行駛工況進(jìn)行預(yù)測(cè)并且具有一定的延遲，進(jìn)而使車(chē)輛動(dòng)力不能得到即時(shí)合理的分配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中僅根據(jù)車(chē)速和電池SOC狀態(tài)來(lái)進(jìn)行動(dòng)力分配導(dǎo)致整車(chē)工作模式劃分不夠精確的不足，提供了一種混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成控制方法，本發(fā)明能夠根據(jù)駕駛員的操控動(dòng)作獲得行車(chē)信號(hào)，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前行駛工況進(jìn)行預(yù)判，再結(jié)合整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)力分配，提高了整車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)不同行駛工況有效控制了尾氣排放，加速了環(huán)保汽車(chē)、綠色汽車(chē)的發(fā)展，符合經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的發(fā)展要求。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成控制方法，其控制過(guò)程為:根據(jù)駕駛員對(duì)油門(mén)踏板和制動(dòng)踏板的操作獲得行車(chē)信號(hào)，根據(jù)行車(chē)信號(hào)對(duì)車(chē)輛當(dāng)前行駛工況進(jìn)行預(yù)判；整車(chē)控制器接收當(dāng)前行駛工況信息，同時(shí)采集整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)信息；根據(jù)當(dāng)前行駛工況、整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)合理選擇動(dòng)力分配方案，對(duì)動(dòng)力進(jìn)行合理分配。
[0011]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的行車(chē)信號(hào)包括:油門(mén)踏板行程、制動(dòng)踏板行程、車(chē)速、油門(mén)踏板行程變化率和制動(dòng)踏板行程變化率；所述的根據(jù)行車(chē)信號(hào)對(duì)車(chē)輛當(dāng)前行駛工況進(jìn)行預(yù)判是采用模糊控制方法。
[0012]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述油門(mén)踏板行程和油門(mén)踏板行程變化率是通過(guò)油門(mén)踏板傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)分析處理得到；所述制動(dòng)踏板行程和制動(dòng)踏板行程變化率是通過(guò)制動(dòng)踏板傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)分析處理得到；所述車(chē)速是通過(guò)車(chē)速傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器分析處理得到。
[0013]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述模糊控制方法為:根據(jù)油門(mén)踏板行程建立隸屬度函數(shù)MF1，定義與油門(mén)踏板行程相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)隸屬等級(jí):小、大；根據(jù)制動(dòng)踏板行程建立隸屬度函數(shù)MF2，定義與制動(dòng)踏板行程相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)隸屬等級(jí):小、大；根據(jù)車(chē)速建立隸屬度函數(shù)MF3，定義與車(chē)速相對(duì)應(yīng)的三個(gè)隸屬等級(jí):慢、中、快；根據(jù)油門(mén)踏板行程變化率建立隸屬度函數(shù)MF4，定義與油門(mén)踏板行程變化率相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)隸屬等級(jí):緩、急；根據(jù)制動(dòng)踏板行程變化率建立隸屬度函數(shù)MF5，定義與制動(dòng)踏板行程變化率相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)隸屬等級(jí):緩、急；根據(jù)5個(gè)隸屬度函數(shù)將行車(chē)信號(hào)模糊化而得到油門(mén)踏板行程、制動(dòng)踏板行程、車(chē)速、油門(mén)踏板行程變化率和制動(dòng)踏板行程變化率的隸屬等級(jí)，然后根據(jù)行車(chē)信號(hào)的隸屬等級(jí)進(jìn)行模糊處理。
[0014]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的模糊處理的方法為:采用if-then規(guī)則得到行駛工況的隸屬等級(jí)，該行駛工況的隸屬等級(jí)包括Xe、CS和GS，然后解模糊得出行駛工況信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理分析得到當(dāng)前行駛工況，與行駛工況的隸屬等級(jí)XC、CS和GS相對(duì)應(yīng)的行駛工況為:鄉(xiāng)村工況、城市工況和高速工況，再根據(jù)當(dāng)前行駛工況、整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)力分配。
[0015]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述當(dāng)前行駛工況為鄉(xiāng)村工況，其動(dòng)力分配方案為:
[0016]I)如果發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)矩能滿足整車(chē)轉(zhuǎn)矩需求，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)，提供經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)矩，多余轉(zhuǎn)矩供電機(jī)發(fā)電，蓄電池處于充電狀態(tài)；
[0017]2)如果發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)矩不能滿足整車(chē)轉(zhuǎn)矩需求，其滿負(fù)荷轉(zhuǎn)矩能滿足需求，且電池電量充足，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)，以經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，不足部分由電機(jī)提供，此時(shí)電機(jī)工作于電動(dòng)機(jī)模式，蓄電池處于放電狀態(tài)；
[0018]3)如果發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)矩不能滿足整車(chē)轉(zhuǎn)矩需求，其滿負(fù)荷轉(zhuǎn)矩能滿足需求，且電池電量不足，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作在滿負(fù)荷區(qū)，以需求轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，多余轉(zhuǎn)矩供電機(jī)發(fā)電，電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)模式，蓄電池處于充電狀態(tài)。
[0019]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的當(dāng)前行駛工況為城市工況，其動(dòng)力分配方案為:
[0020]I)電池SOC在正常范圍內(nèi)，采用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作；制動(dòng)時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)模式；
[0021]2)電池SOC低于正常范圍值，采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)工作，怠速時(shí)則關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)減小排放；制動(dòng)時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)模式回收制動(dòng)能量。