CN101625551A - 一种插电式混合动力电动车车速控制方法 - Google Patents

一种插电式混合动力电动车车速控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种插电式混合动力电动车车速控制方法，主要包括：车速控制条件判断，目标车速设定和整车实际车速PI控制，通过合理设置目标车速及PI控制算法设计确保车速的稳定控制防止车速振荡，提高了驾驶整车的驾驶舒适性。

Description

一种插电式混合动力电动车车速控制方法
技术领域
本发明属于插电式电动汽车驱动系统的控制领域，具体涉及一种插电式混合动力电动车车速控制方法。
背景技术
Plug-in插电式混合动力系统作为新的混合动力系统研究方向，越来越多的汽车厂商在发展混合动力与电动车之际，都会将Plug-in可充电式的系统考虑进去，纯电动汽车和基于纯电动汽车的Plug-in混合动力系统已成趋势。
具有车速控制用及引擎控制用的电子控制设备、两设备协调运转执行车速控制的车速控制装置已广为人知，如自动巡航控制装置。由于整车常处于下坡工况，需要负扭矩来阻止车速增加，要进行可靠的车速控制对于传统车辆控制而言需要改变整车的刹车系统。Plug-in插电式混合动力系统可以通过驱动电机的电动及再生制动模式实现整车车速的可靠控制，而其中目标车速设定以及车速控制的稳定性是一难点，Plug-in插电式混合动力系统整车车速控制系统设计及整车车速稳定性如何保障是现有技术无法解决的。
发明内容
本发明的目的在于通过合理设置目标车速及PI控制算法设计确保车速的稳定控制防止车速振荡，提高驾驶了整车的驾驶舒适性。
本发明控制系统主要包括：车速控制条件判断；目标车速设定；整车实际车速PI控制。对于车速控制条件判断主要考虑巡航需求按钮信号，驶者油门输入，刹车信号及变速箱档位信号，如果存在巡航需求，油门输入＜5％，且档位为D档即驾驶档，且无刹车，则认为存在车速控制。目标车速设定时，首先根据实际车速确定最终目标车速，如果实际车速大于15km/h则目标车速＝实际车速-5，否则将目标车速设为10km/h。整车实际车速PI控制算法中，首先根据整车实际车速以及目标车速来确定PI车速控制算法的目标车速，如果实际车速小于10km/h则将PI控制目标车速设为10km/h，如果实际车速大10km/h则进行跟随车速计算，然后进行整车的PI车速控制。
具体技术方案如下：
一种插电式混合动力电动车车速控制方法，整车控制器以及PI车速控制器模块进行如下步骤的算法：
(1)车速控制条件判断；
(2)目标车速设定；
(3)整车实际车速PI控制。
所述步骤(1)中具体算法所考虑的变量为巡航需求按钮信号、驶者油门输入、刹车信号和变速箱档位信号。
所述步骤(1)中具体算法为：当存在巡航需求，油门输入＜5％，且档位为D档即驾驶档，且无刹车，则认为存在车速控制。
所述步骤(1)中具体算法为：当不存在巡航需求，或无油门输入，或有刹车信号，或档位非D档即驾驶档，则不进行车速控制，对PI车速控制器进行复位。
所述步骤(2)中首先根据实际车速确定最终目标车速，最终目标车速的数值根据实际车速可调整。
最终目标车速算法如下：当实际车速大于15km/h，最终目标车速＝实际车速-5km/h；当实际车速小于等于15km/h，则将最终目标车速设为10km/h。
所述步骤(3)中，首先根据整车实际车速以及目标车速来确定PI车速控制算法的目标车速，PI车速控制算法的目标车速的数值根据整车实际车速以及目标车速可调整。
该算法具体如下：当实际车速大10km/h，则进行跟随车速计算，计算公式为：
跟随车速＝MAX(MIN((K*Vreal-Delt)，Vtarget+5)，Vtarget)，
其中，K为比例系数，Vreal为实际车速，Delt为偏移量，Vtarget为步骤(2)中设定的目标车速；
然后根据跟随车速计算PI控制目标车速，计算公式为：
PI控制目标车速＝(跟随车速-PI控制目标车速old)*0.3+PI控制目标车速old，
其中，PI控制目标车速old为上一周期PI控制目标车速的输出值，初始值为10km/h。
该算法具体如下：当实际车速小于10km/h，则将PI控制目标车速设为10km/h。
然后进行整车的PI车速控制，PI车速控制的计算公式为：Y(k)＝UP(k)+UI(k)+Uanti-windup(k)，其中，UP(k)＝KPe(k)，UI(k)＝UI(k-1)+KIe(k)，Uanti-windup(k)＝Kanti-windup[Ysat(k)-Y(k)]，KP，KI及Kanti-windup分别为P，I及反饱和的增益系数。
在PI车速控制器模块中增加了PI车速控制目标车速，目标车速跟随整车车速的变化而变化，实现PI控制的稳定性。
附图说明
图1为插电式PHEV的整体结构
图2为插电式电驱动系统的控制流程图
图3为PI车速控制目标车速控制流程图
图中：
1：差速器
2：变速箱
3：驱动电机
4：发电机组
5：变频调速器
6：整车控制器
7：直流变换器
8：EPS
9：E-Vacu
10：12V小电池
11：Air-Condition
12：高压电池
13：车载充电器
14：220V交流电
A：电连接
B：控制信号
C：机械连接
W1：右前轮
W2：左前轮
W3：右后轮
W4：左后轮
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
图1为插电式混合动力系统的结构图，采用串联式混合动力系统结构。高压电池可以车载充电器用220V民用交流电源给与充电，当充电完成后，车载充电器自动断开；在整车行驶过程中也可以在通过发电机组充电。动力电池主要用于提供能量给驱动电机和空调系统工作，当驱动电机电动时，直流母线电压经过变频器转化给三相交流电供给驱动电机工作。驱动电机通过变速箱和差速器传递给驱动轮，驱动整车运行。发动机和启动/发电机为一体式连接，发动机通过发动机控制器EMS进行控制，发电机工作状态通过发电机控制器进行控制。发电机组将发的交流电通过逆变器转化成直流电储存在高压电池中，也可以直接驱动电动机。整车控制器通过监测整车各子系统的状态来进行整车动力管理，包括整车车速控制。
图2为插电式混合动力系统整车车速控制流程图，主要包括：车速控制条件判断；目标车速设定；整车实际车速PI控制。
对于车速控制条件判断主要考虑巡航需求按钮信号，驶者油门输入，刹车信号及变速箱档位信号，如果存在巡航需求，油门输入＜5％，且档位为D档即驾驶档，且无刹车，则认为存在车速控制；如果巡航需求按钮信号，油门输入，刹车信号或档位信号任何一个不满足条件，则不进行车速控制，对PI车速控制器进行复位。
目标车速设定时，首先根据实际车速确定最终目标车速，如果实际车速大于15km/h则目标车速＝实际车速-5，否则将目标车速设为10km/h。将目标车速设置在实际车速-5是为了给PI控制器提前控制的可能，如果将目标车速设为实际车速必然导致整车车速控制的振荡；目标车速最小限值目前设在10km/h可以标定。
整车实际车速PI控制算法中，首先根据整车实际车速以及目标车速来确定PI车速控制算法的目标车速(该算法在图3中具体阐述)；然后进行整车的PI车速控制，PI车速控制的计算公式为Y(k)＝UP(k)+UI(k)+Uanti-windup(k)
其中UP(k)＝KPe(k)；UI(k)＝UI(k-1)+KIe(k)；
Uanti-windup(k)＝Kanti-windup[Ysat(k)-Y(k)]；
KP，KI及Kanti-windup分别为P，I及反饱和的增益系数。
图3为PI车速控制目标车速。如果实际车速小于10km/h则将PI控制目标车速设为10km/h，如果实际车速大10km/h则进行跟随车速计算，计算公式为：
跟随车速＝MAX(MIN((K*Vreal-Delt)，Vtarget+5)，Vtarget)
其中K为比例系数；
Vreal为实际车速；
Delt为偏移量；
Vtarget为图2中设定的目标车速；
根据跟随车速计算PI控制目标车速，计算公式为：
PI控制目标车速＝(跟随车速-PI控制目标车速old)*0.3+PI控制目标车速old
其中PI控制目标车速old为上一周期PI控制目标车速的输出值，初始值为10km/h。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，整车控制器以及PI车速控制器模块进行如下步骤的算法：
(1)车速控制条件判断；
(2)目标车速设定；
(3)整车实际车速PI控制。
2、如权利要求1所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中具体算法所考虑的变量为巡航需求按钮信号、驶者油门输入、刹车信号和变速箱档位信号。
3、如权利要求2所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中具体算法为：当存在巡航需求，油门输入＜5％，且档位为D档即驾驶档，且无刹车，则认为存在车速控制。
4、如权利要求2或3所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中具体算法为：当不存在巡航需求，或无油门输入，或有刹车信号，或档位非D档即驾驶档，则不进行车速控制，对PI车速控制器进行复位。
5、如权利要求1所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中首先根据实际车速确定最终目标车速，最终目标车速的数值根据实际车速可调整。
6、如权利要求5所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，最终目标车速算法如下：当实际车速大于15km/h，最终目标车速＝实际车速-5km/h；当实际车速小于等于15km/h，则将最终目标车速设为10km/h。
7、如权利要求1所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，首先根据整车实际车速以及目标车速来确定PI车速控制算法的目标车速，PI车速控制算法的目标车速的数值根据整车实际车速以及目标车速可调整。
8、如权利要求7所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，该算法具体如下：当实际车速大10km/h，则进行跟随车速计算，计算公式为：
跟随车速＝MAX(MIN((K*Vreal-Delt)，Vtarget+5)，Vtarget)，
其中，K为比例系数，Vreal为实际车速，Delt为偏移量，Vtarget为步骤(2)中设定的目标车速；
然后根据跟随车速计算PI控制目标车速，计算公式为：
PI控制目标车速＝(跟随车速-PI控制目标车速old)*0.3+PI控制目标车速old，
其中，PI控制目标车速old为上一周期PI控制目标车速的输出值，初始值为10km/h。
9、如权利要求7所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，该算法具体如下：当实际车速小于10km/h，则将PI控制目标车速设为10km/h。
10、如权利要求7-9中任一项所述的插电式混合动力电动车车速控制方法，其特征在于，然后进行整车的PI车速控制，PI车速控制的计算公式为：Y(k)＝UP(k)+UI(k)+Uanti-windup(k)，其中，UP(k)＝KPe(k)，UI(k)＝UI(k-1)+KIe(k)，Uanti-windup(k)＝Kanti-windup[Ysat(k)-Y(k)]，
KP，KI及Kanti-windup分别为P，I及反饱和的增益系数。
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CN103777521A (zh) * 2014-01-14 2014-05-07 重庆邮电大学 一种基于模糊控制的车辆低速控制方法
CN106143113A (zh) * 2015-04-09 2016-11-23 广州汽车集团股份有限公司 一种插电式混合动力系统及其控制方法
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