CN101857027B - 一种混合动力汽车加减速意图判断系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种混合动力汽车加减速意图判断系统，其包括整车控制器HCU、发动机管理系统ECU、电机控制器IPU和电池管理系统BCU；HCU、IPU、ECU和BCU之间通过CAN通讯进行数据传输，ECU、BCU受整车控制器HCU控制；发动机管理系统ECU根据驾驶员油门踏板需求得出油门踏板开度信号，然后将此信号通过CAN通讯传输给整车控制器HCU；整车控制器HCU根据当前汽车状态判断出加减速意图，进行状态模式切换，求出发动机和电机的需求扭矩，在加速状态下让电机助力，在减速状态下让电机充电。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车加减速意图判断系统及方法，属于混合动力汽车控制技术。
背景技术
混合动力汽车是发动机与电机联合驱动行驶的，两者之间协调工作，实现动力系统的能量分配。其工作模式有助力、充电、能量回收等，各个工作模式之间的切换都是要通过整个混动系统判断当前状态而进入特定工作区域。
但是现有的混合动力控制系统中，并没有对驾驶员加减速需求意图进行判断，无法准确使混动控制系统进入驾驶员要求的工作模式，可能会造成在不该充电的情况下系统进入了充电模式，严重影响整车行驶性能，不能充分发挥出混合动力汽车的整车动力性和经济性。
发明内容
本发明提供一种混合动力汽车加减速意图的判断系统及方法，旨在利用油门踏板需求来判断驾驶员的加减速意图，从而混合动力系统控制策略进行状态模式切换，让发动机和电机都能依照驾驶员的加减速意图来满足当前状态的动力需求，从而提高混合动力汽车的整体动力性和节能性。
为实现以上的发明目的，本发明的技术方案如下：
一种混合动力汽车加减速意图判断系统及方法，所述系统包括整车控制器HCU、发动机管理系统ECU、电机控制器IPU和电池管理系统BCU；所述整车控制器HCU、电机控制器IPU、发动机管理系统ECU、电池管理系统BCU之间通过CAN通讯进行数据传输，发动机管理系统ECU、电池管理系统BCU受整车控制器HCU控制；发动机管理系统ECU根据驾驶员油门踏板需求得出油门踏板开度信号，然后将此信号通过CAN通讯传输给整车控制器HCU；整车控制器HCU根据当前汽车状态判断出加减速意图，进行状态模式切换，求出发动机和电机的需求扭矩，在加速状态下让电机助力，在减速状态下让电机充电。
本发明方法分五个步骤来实现：
1、信号采集与发送：先由发动机管理系统需采集油门踏板信号，通过CAN通讯传递给整车控制器；
2、信号处理：整车控制器接收到此信号做两路处理：一路是原信号，原信号为直接整车控制器接收到的油门踏板信号，一路是滤波处理信号，采用低通滤波器对原信号进行滤波处理；
3、信号比较：用原信号减滤波处理信号取两路差值；
4、判断：此差值为正，说明驾驶员在加速，为负，说明驾驶员在减速，利用差值判断加减速状态，再利用状态机形成状态之间的切换，每个状态的对应差值都是通过标定设置的，且状态之间的切换是有冗余的，加速状态必须先过渡到平稳状态才能再到减速状态，减速状态要想过渡到加速状态也必须先过渡到平稳状态，相当于平稳状态是中间状态，驾驶员踩油门和松油门必须经过平稳状态的过程；
5、模式切换：控制策略在判断出汽车加减速意图之后，根据当前的加减速状态进行系统模式切换，使整车运行在最佳状态。在判断出是加速状态，控制策略根据整车扭矩及电池电量让系统从原来的充电模式进入助力模式或是正常工作模式。在判断出是减速状态，控制策略让系统从原来的正常工作模式进入到充电模式，而在判断出是平稳过渡状态，控制策略让系统按正常模式运行。
本发明可通过判断出驾驶员加减速意图，使混合动力系统进行状态模式的切换，当加减速意图发生变化，系统状态会立即随之发生变化，这种控制方法可快速地响应驾驶员的动力需求，优化整车系统的能源分配，同时可大幅度降低整车油耗。
本发明避免了驾驶员在踩油门加速，而系统还处在充电模式，系统动力性差的现象，也可让系统在松油门的过程多给高压电池充电，既满足整车的动力性，也提高了整车的能源使用效率。
附图说明
图1：混合动力控制系统结构框图
图2：加减速意图判断原理平面坐标示意图
图3：加减速意图判断流程图
图中1、发动机；2、电机；3、变速器；4、ECU即发动机管理系统，负责控制发动机；5、HCU即整车控制器，负责整车策略控制；6、IPU即电机控制器，实现对电机的冲放电控制；7、BCU即电池管理系统，实现对高压电池的控制；8、高压电池；9、DCDC。
具体实施方式
以下再结合附图详细说明本发明的内容：
如图1所示为混合动力控制系统结构框图，整车控制器HCU 5、电机控制器IPU 6、发动机管理系统ECU 4、电池管理系统BCU 7之间通过CAN通讯进行数据传输，ECU 4、IPU 6、BCU 7受HCU 5控制，发动机1和电机2是执行机构，HCU会根据当前汽车状态判断出加减速意图，从而进行状态模式切换，求出发动机和电机的需求扭矩以满足整车的动力需求。ECU4会根据驾驶员油门踏板需求得出油门踏板开度信号，然后将此信号通过CAN通讯传输给HCU 5；HCU 5判断出加减速状态及进行冲放电模式切换，在加速状态下会让电机助力，在减速状态下会让电机充电。
如图2所示为混合动力汽车加减速意图判断原理平面坐标示意图，横坐标为时间，纵坐标为油门踏板开度，整车控制器会根据当前状态先对汽车加减速意图进行判断，它是先利用油门踏板开度信号与其滤波后信号的差值来了解当前状态下油门踏板的动作，此差值大于一个正数时，例如5，判断此时处于加速状态，此差值低于一个负数时，例如-3，判断此时处于减速状态，而此差值在一个允许不大也不小的范围里时，此范围考虑冗余后即为-2至4，判断此时处在正常油门踏板抖动或是正常过渡的状态。
如图3所示为混合动力汽车加减速意图判断流程图，具体过程如下：
(1)信号采集与发送：先由发动机管理系统ECU采集油门踏板信号，通过CAN通讯传递给整车控制器HCU；
(2)信号处理：整车控制器HCU接收到此信号做两路处理：一路是原信号，原信号为直接整车控制器HCU接收到的油门踏板信号，一路是滤波处理信号，采用低通滤波器对原信号进行滤波处理；
(3)信号比较：用原信号减滤波处理信号取两路差值；
(4)判断：整车控制器HCU利用差值判断加减速状态，此差值为正且大于设定标定值，说明驾驶员在加速；为负且小于设定标定值，说明驾驶员在减速。每个状态的对应差值都是通过标定设置的，标定的原则即要考虑踩油门的力度和深度，取一个合理值使之能够包含常规油门动作的趋势，且状态之间的切换是有冗余的，拿加速来举例，进入加速判断状态标定值可设为5，则退出标定值可设为4，有了冗余可以防止状态来回跳变；加速状态是驾驶员在踩油门的状态，减速状态是驾驶员在松油门的状态，而平稳过渡状态可分为驾驶员踩住油门不动、允许一点抖动、没踩油门、慢慢变化油门四种状态，只要踏板变化在加速标定值和减速标定值之间即可认为在平稳过渡状态，加速状态必须先过渡到平稳状态才能再到减速状态，减速状态要想过渡到加速状态也必须先过渡到平稳状态，相当于平稳状态是中间状态，驾驶员踩油门和松油门必须经过平稳状态的过程。
(5)模式切换：整车控制器HCU在判断出汽车加减速意图之后，根据当前的加减速状态进行系统模式切换，使整车运行在最佳状态。在判断出是加速状态，控制策略可根据整车扭矩及电池电量让系统从原来的充电模式进入助力模式或是正常工作模式。在判断出是减速状态，控制策略可让系统从原来的正常工作模式进入到充电模式，而在判断出是平稳过渡状态，控制策略可让系统按正常模式运行。
Claims (2)
1.一种混合动力汽车加减速意图判断系统，其特征在于：所述系统包括整车控制器HCU、发动机管理系统ECU、电机控制器IPU和电池管理系统BCU；所述整车控制器HCU、电机控制器IPU 、发动机管理系统ECU 、电池管理系统BCU 之间通过CAN通讯进行数据传输，发动机管理系统ECU、电池管理系统BCU受整车控制器HCU控制；发动机管理系统ECU根据驾驶员油门踏板需求得出油门踏板开度信号，然后将此信号通过CAN通讯传输给整车控制器HCU ；整车控制器HCU根据当前汽车状态判断出加减速意图，进行状态模式切换，求出发动机和电机的需求扭矩，在加速状态下让电机助力，在减速状态下让电机充电；
采用所述系统进行混合动力汽车加减速意图判断的步骤如下：
（1）信号采集与发送：先由发动机管理系统ECU采集油门踏板信号，通过CAN通讯传递给整车控制器HCU；
（2）信号处理：整车控制器HCU接收到此信号做两路处理：一路是原信号，原信号为直接整车控制器HCU接收到的油门踏板信号，一路是滤波处理信号，采用低通滤波器对原信号进行滤波处理；
（3）信号比较：用原信号减滤波处理信号取两路差值；
（4）判断：整车控制器HCU利用差值判断加减速状态，此差值为正且大于设定标定值，说明驾驶员在加速；为负且小于设定标定值，说明驾驶员在减速，其中设定标定值可根据油门踏板灵敏度来标定设置；当差值处于加速设定标定值和减速设定标定值之间为平稳过渡状态，状态之间的切换是有冗余的；加速状态必须先过渡到平稳状态才能再到减速状态，减速状态要想过渡到加速状态也必须先过渡到平稳状态，相当于平稳状态是中间状态，驾驶员踩油门和松油门必须经过平稳状态的过程；
（5）模式切换：整车控制器HCU在判断出汽车加减速意图之后，根据当前的加减速状态进行系统模式切换，使整车运行在最佳状态。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车加减速意图判断系统，其特征在于：所述步骤（5）的具体方式是：整车控制器HCU在判断驾驶员的意图是加速状态，则根据整车扭矩及电池电量让系统从原来的充电模式进入助力模式或是正常工作模式；在判断出是减速状态时，则让系统从原来的正常工作模式进入到充电模式，而在判断出是平稳过渡状态，控制策略让系统按正常模式运行。
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