[发明专利]一种行星混联式汽车能量管理控制方法

摘要

本发明公开一种行星混联式汽车能量管理控制方法，特别解决爬坡起步过程的动力性和经济性的切换控制方法，属于混合动力汽车控制技术领域，由于驱动电机所能够提供的转矩有限，针对实车应用的控制策略：发动机工作点始终控制在最优工作曲线上会导致车辆动力性不足的问题，本发明方法根据工况不同(需要进行识别)，将发动机分为动力性与经济性控制两种方式，动力性控制时，发动机尽可能多的提供转矩保证车辆动力性；经济性控制时，将发动机控制在最优工作曲线上，提高车辆的燃油经济性。该能量管理控制方法充分考虑到了发动机与驱动电机的性能，弥补了当前被广为采用的发动机最优实车控制策略的不足，提高了车辆的经济性与动力性，且易于实施推广。

主权项

1.一种行星混联式汽车能量管理控制方法，包括以下步骤：第一步，判断车辆所处工况并选取控制方式计算发动机工作点，1.1：如果车速低于一定阈值(可标定)且加速踏板开度大于一定阈值(可标定)，并且持续一定的时间，则确定车辆处于大扭矩需求起步工况，并且主驱动电机的实际输出转矩不足以提供其所需转矩，则采取第二步中的动力性控制方式计算发动机工作点；1.2：若上述判断条件不满足，即车辆不处于大扭矩需求起步工况，则采取第三步中的经济性控制方式计算发动机工作点；第二步，采取动力性控制方式调节发动机工作点，2.1：首先计算发动机驱动需求功率，发动机驱动需求功率为发动机实际转速与需求扭矩的乘积，车辆开始进入发动机动力性控制模式时，给发动机需求扭矩一定的初始值Tinit，并随时间的增加而逐渐增大，从而求得发动机驱动需求功率，再加上给动力电池充电所需功率、摩擦功率与附件所需功率，即为发动机需求功率；2.2：确定发动机动力性曲线，自变量为发动机需求转速，因变量为发动机需求功率，动力性曲线函数表达式形式如下式所示：y＝k*x+by为发动机需求功率，x为发动机需求转速，k为斜率，b为截距；由两点解得此方程，第一点为发动机怠速时，发动机扭矩为初始扭矩值Tinit，第二点为发动机达到2000rpm(可标定，即起步成功后的发动机转速)，发动机扭矩为此转速下发动机能输出的最大扭矩，由发动机转速乘以转矩得到发动机功率，求出两点后，解得上式中的k和b；2.3：将2.1中求得的发动机需求功率，代入2.2中求得的动力性曲线函数表达式，如下式所示，求得发动机需求转速；2.4：发动机需求扭矩由发动机需求功率除以发动机需求转速得到；第三步，采取经济性控制方式调节发动机工作在最优工作曲线上，由主驱动电机补充不足的驱动转矩，保证车辆的经济性的同时兼顾动力性，具体包括：3.1：确定发动机驱动需求功率，由车辆需求转矩乘以车轮轮速得到，再加上给动力电池充电所需功率、摩擦功率与附件所需功率，即为发动机需求功率；3.2：确定发动机最优工作曲线，确定每个功率下发动机燃油消耗量最小的点对应的转速和转矩，已知发动机需求功率，可唯一确定转速，发动机最优工作曲线为功率与转速的关系曲线；3.3：将3.1中计算得到的发动机需求功率由3.2中求得的发动机最优工作曲线确定发动机需求转速，进而确定发动机需求扭矩；第四步，发动机采取扭矩控制方式，为防止发动机扭矩发生突变，特别是在大扭矩需求起步工况下，发动机需求扭矩较大，当车辆起步成功后，将发动机控制在最优工作曲线上时，发动机需求扭矩会骤减，因此需对发动机的需求扭矩进行斜率限制，具体包括：4.1：若当前时刻的发动机需求扭矩减去上一时刻的发动机需求扭矩小于一定值ll，则当前时刻的发动机需求扭矩为上一时刻的发动机需求扭矩加上ll；4.2：若当前时刻的发动机需求扭矩减去上一时刻的发动机需求扭矩大于一定值hl，则当前时刻的发动机需求扭矩为上一时刻的发动机需求扭矩加上hl；第五步，辅助电机1与主驱动电机2采用扭矩控制的方式，并分别计算其需求扭矩；5.1：发动机需求转速由辅助电机1通过PID控制的方法调节，辅助电机1所需扭矩为下式所示，neng_req为发动机需求转速，neng_act为发动机实际转速，Te为发动机转矩，将发动机需求转速与实际转速作差作为PID的输入，并与发动机传递到太阳轮上的转矩相加，即为辅助电机1的需求转矩，k为行星排特征参数；5.2：主驱动电机2需求扭矩计算，行星排转矩满足下式：Ts为太阳轮处的转矩，即为辅助电机1的转矩，TR为齿圈处的转矩，即为车轮处传递到传动轴处的转矩，TC为行星架的转矩，即为发动机的转矩，k为行星排特征参数；则主驱动电机的输出转矩由下式计算，为车轮处所需转矩减去发动机传递到传动轴处的转矩，Tmg2为主驱动电机2的转矩，Twh_r为车轮处所需转矩，fd_rt为主减速比，Te为发动机的转矩，k为行星排特征参数。