CN105292109A - 混合动力电动汽车动力品质控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,包括步骤1:在线接收或识别混合动力系统运行及车辆的状态信息、驾驶员操作信息;步骤2:执行驾驶员指令扭矩、指令功率控制;步骤3:执行车辆动力与能量管理控制,计算出对各动力源的初级控制指令并进行运行模式切换判断;步骤4:执行基于车辆冲击度预测和反馈的模式运行动力品质主动控制;步骤5:执行基于动力源转速预调节和反馈的模式切换动力品质主动控制;步骤6:执行基于特征工况主动捕捉的动力源动态响应特性自学习;步骤7:输出控制指令给个动力源。本发明实现混合动力电动汽车动力品质的实时控制的诸多问题,具有动力品质好、易于实车实现的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车控制技术,具体地,涉及一种混合动力电动汽车动力品质控制方法。
背景技术
混合动力汽车(含插电式混合动力汽车)已成为全球发展的重点和热点,由多种能量源、多种异构动力源通过机电耦合在控制系统的控制下运行。由于各异构动力源的动力输出特性的不同,导致车辆动力品质恶化,影响驾乘的舒适性,而且对车辆可靠性带来不利影响。因此,有必要对混合动力汽车的动力品质进行有效的控制。
目前,对混合动力汽车的动力品质的控制,一般采用斜坡函数来抑制车辆驱动转矩的突变,进而达到抑制车辆加速度的突变,避免车辆冲击。但该斜坡函数的确定往往未充分各动力源的特性、严重依赖试验标定而过份抑制,导致为实现冲击度抑制而未能充分发挥系统中各动力源的性能潜力,影响车辆动力性和经济性;存在动力源的实际输出与指令输出的差异,这种差异的累积导致了驱动转矩的大幅波动,进而引起车辆冲击恶化。另一方面,混合动力系统往往存在丰富的运行模式,现有的控制方法往往只考虑了模式切换的快速完成而进行切换过程的控制,未将切换过程中及切换完成后的车辆冲击度作为模式切换控制的优化目标,导致模式切换控制引起的车辆冲击问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,实现混合动力汽车在实际运行中的动力品质在线优化动态协调控制,充分发挥出混合动力汽车的性能潜力、保证车辆动力品质和驾乘的舒适性,并有助于避免动力品质对车辆可靠性带来的不利影响。
根据本发明提供的混合动力电动汽车动力品质控制方法,应用在电动汽车的混合动力系统上,包括如下步骤:
步骤1:根据采样传感器信号,以及混合动力控制器通过CAN总线获得能量源状态信息、动力源运行信息,获得驾驶员操作信息和车辆运行状态信息;
步骤2:执行基于主动减振阻尼器的驾驶员指令扭矩、指令功率控制,并记录驾驶员指令扭矩、指令功率;
步骤3:利用驾驶员指令扭矩、指令功率,根据车辆的运行模式分别计算出不同的运行模式下对所述混合动力系统中的动力源的初级控制指令,所述初级控制指令包括:初级转速指令或初级转矩指令;并判断车辆的运行模式是否需要发生切换,若需要切换运行模式则执行步骤B,若无需切换则执行步骤A;
步骤A:执行基于车辆冲击度预测和反馈的运行模式下车辆动力品质主动控制,计算出在稳定的运行模式下的对动力源的最终控制指令,即转速指令或转矩指令;
步骤B:执行基于动力源转速预调节和反馈的运行模式下对车辆切换动力品质主动控制,计算出车辆运行模式切换中对动力源的最终控制指令,即转速指令或转矩指令;
步骤4:通过CAN总线输出最终控制指令给动力源。
优选地,所述混合动力系统包括混合动力控制器、能量源、动力源、汽车动力附件、CAN总线、传感器,所述的混合动力控制器平台通过CAN总线分别与能量源、动力源、汽车动力附件相连接,并通过电气线束与传感器相连接;所述汽车动力附件,包括散热子系统和空调子系统。
优选地,还包括:所述混合动力控制器根据在步骤3中计算出的对动力源的初级控制指令得到所述动力传动耦合器所需的运行模式、传动比控制指令,并利用该传动比控制指令对车辆的动力传动耦合器进行控制。
优选地,还包括自学习步骤:执行基于特征工况主动捕捉的动力源动态响应特性自学习,实现对所述混合动力系统中的动力源的动态特性的在线识别存储。
优选地,所述动力源,包括发动机、驱动电机、动力传动耦合器,其中,所述动力传动耦合器用于将发动机、驱动电机进行机电耦合并将动力输出用于驱动车辆。
优选地,所述步骤1中的所述能量源状态信息包括:蓄电池荷电状态、剩余能量状态;所述动力源运行信息包括:动力源的转速、转矩信息;采样传感器信号包括:加速踏板传感器信号、制动踏板传感器信号、离合器踏板传感器信号、点火钥匙开关信号、变速手柄位置传感器信号、车辆加速度传感器信号;所述车辆运行状态信息包括车速、加速度。
优选地,所述步骤2包括如下步骤:
步骤2.1:将驾驶员操作信息中的驾驶员加速踏板或制动踏板信号的采样值转化为指令值,转化公式如下:
APPdmd curr=min(APPdmd pre+APPrate×ΔtAPP,APPRaw curr);
BPPdmd curr=min(BPPdmd pre+BPPrate×ΔtBPP,BPPRaw curr);
式中:APPdmd curr、APPdmd pre分别为当前时刻、前一时刻的加速踏板的指令值,BPPdmd curr、BPPdmd pre分别为当前时刻、前一时刻的制动踏板的指令值,APPRaw curr、BPPRaw curr分别为当前时刻的加速踏板、制动踏板信号采样值,ΔtAPP、ΔtBPP分别为加速踏板、制动踏板指令值的更新周期,APPrate、BPPrate分别为加速踏板指令、制动踏板指令的允许变化速率;
若APPRaw curr>APPdmd pre,则APPrate=APPrate +(t);
若APPRaw curr≤APPdmd pre,则APPrate=APPrate -(t);
若BPPRaw curr>BPPdmd pre,则BPPrate=BPPrate +(t);
若BPPRaw curr≤BPPdmd pre,则BPPrate=BPPrate -(t);
APPrate +(t)=APPratemax×(1-eλ1ⅹt);
APPrate -(t)=APPratemax×(1-eλ2ⅹt);
BPPrate +(t)=BPPratemax×(1-eλ3ⅹt);
BPPrate -(t)=BPPratemax×(1-eλ4ⅹt);
式中:APPrate +(t)、APPrate -(t)分别为加速踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值,BPPrate +(t)、BPPrate -(t)分别为制动踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值,t为加速踏板或制动踏板信号采样值到指令值的转化所经历的时间,APPratemax、BPPratemax分别为基于冲击度控制要求而设置的加速踏板开度和制动踏板开度的变化速率的最大允许值,λ1、λ2、λ3、λ4分别为按冲击度控制要求经试验测定或计算确定的加速踏板开度增大时、加速踏板开度减小时、制动踏板开度增大时、制动踏板开度减小时的允许变化速率限制值随t的控制参数;
步骤2.2:获得基于反馈的驾驶员对所述混合动力系统的驾驶员指令扭矩Tdrvr、指令功率Pdrvr,并记录该扭矩值Tdrvr、功率值Pdrvr,计算公式如下:
Tdrvr=min(|Treal FB+Tdrvr rate×ΔtTdrvr|,|Tdrvr RAW)|)×sgn(Tdrvr RAW);
Pdrvr=Tdrvr×ω;
Treal FB=∑i=1~N(SBi×Treal i);
式中:Treal i为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的当前时刻的实际输出转矩,ΔtTdrvr为驾驶员指令转矩Tdrvr、指令功率Pdrvr的更新周期,ω为所述混合动力系统的输出转速,Tdrvr RAW在APPdmd curr>△1且BPPdmd curr<△2时为根据车速Vs=ω/βfinal×6.28×rw和APPdmd curr查表计算的驱动车辆的驾驶员指令转矩原始值、在APPdmd curr<△1且BPPdmd curr>△2时为根据车速Vs=ω/βfinal×6.28×rw和BPPdmd curr查表计算的制动车辆的驾驶员指令转矩原始值,Tdrvr rate为车辆驱动转矩的允许变化速率,SBi为第i个动力源到混合动力系统的输出端的传动比,βfinal为所述混合动力系统的输出端到车轮的传动比,△1、△2分别为加速踏板开度信号有效、制动踏板开度信号有效的下限值,rw为车轮半径,N为所述混合动力系统中的动力源的个数。
若|Tdrvr RAW|>|Treal FB|,则Tdrvr rate=Tdrvr rate+;
若|Tdrvr RAW|≤|Treal FB|则Tdrvr rate=Tdrvr rate-;
式中:Tdrvr rate+、Tdrvr rate-分别为基于冲击度控制要求而设置的车辆驱动指令转矩增大、减小时的允许变化速率的极限限制值。
优选地,所述步骤A包括如下步骤:
步骤A1:预测出所述混合动力系统中第i个动力源在下一时刻可实现的转速范围、转矩范围的向量Φi pre,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算公式如下:
Φi pre=[wipre,U,wipre,L,Tipre,U,Tipre,L]={[wicurr+R+ ωi,slfL n×Δti,wicurr+R- ωi,slfL n×Δti,Ticurr+R+ Ti,slfL m×Δti,Ticurr+R- Ti,slfL m×Δti],当(|wicurr-ωj,slfL n|最小且|Ticurr-Ti,slfL m|最小时,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)};
式中:Δti为下时刻与当前时刻间的时间,wipre,U、wipre,L、Tipre,U、Tipre,L分别为预测出的第i个动力源在下一时刻可实现的转速上限、转速下限、转矩上限、转矩下限,wicurr、Ticurr分别为通过CAN总线接收到的第i个动力源在当前时刻的实际转速、转矩,R+ ωi,slfL n、R- ωi,slfL n、R+ Ti,slfL m、R- Ti,slfL m分别是自学习出的第i个动力源在工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)可实现的转速动态响应增的速率、转速动态响应减的速率、转矩动态响应增的速率、转矩动态响应减的速率,其中,Ti,slfL m、ωj,slfL n分别为第i个动力源的转速动态响应增的速率脉谱、转速动态响应减的速率脉谱、转矩动态响应增的速率脉谱、转矩动态响应减的速率转矩脉谱共用的扭矩表头中第m个扭矩、转速表头中的第n个转速,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi,NTi为扭矩表头中所设的转矩的个数,NWi为转速表头中所设的转速的个数;
步骤A2:对第i个动力源的控制指令限制在可实现的范围内,得到可实现的控制指令,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算公式如下:
wiPsbl=max(min(wiRAW,wipre,U),wipre,L);
TiPsbl=max(min(TiRAW,Tipre,U),Tipre,L);
式中:wiRAW、TiRAW分别为对动力源i的初级转速指令、初级转矩指令,wiPsbl、TiPsbl分别为第i个动力源在下一时刻的可实现转速指令、转矩指令;
步骤A3:计算车辆的当前冲击度ξcurr、预测下一时刻的冲击度ξpre,计算公式如下;
ξcurr=Δ(ΔVs/Δtvs/)Δtvs;
若Treal FB≠Treal FB-,则ξpre=ξcurr×[TPsbl-Treal FB]/|Treal FB-Treal FB-|;;
若Treal FB=Treal FB-,则ξpre=ξcurr;
Treal FB-=∑i=1~N(SBi×Treal i),i=1,2,…,N;
TPsbl=∑i=1~N(SBi×TiPsbl),i=1,2,…,N;
式中:TPsbl为所述混合动力系统在下一时刻的可实现转矩指令,函数Δ(x)表示相邻两个x的差值,ΔVs为依据车速传感器采样并计算出的车速差,Δtvs为车速变化ΔVs对应的时间,Treal i-为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的前一时刻的实际输出转矩,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;
步骤A4:计算出非模式切换中对动力源i的最终控制指令转矩Tifinal、转速wifinal,并抑制冲击度在一定范围内,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算公式如下:
若|TPsbl|≥|Treal FB|,则Tifinal=sgn(TiPsbl)×min(SBi×|TPsbl|×ξLMT,U/|ξpre|,|TiPsbl|);
若|TPsbl|<|Treal FB|,则:Tifinal=sgn(TiPsbl)×min(SBi×|TPsbl|×ξLMT,L/|ξpre|,|TiPsbl|),
wifinal=wiPsbl;
式中:ξLMT,U、ξLMT,L分别为指令所述混合动力系统输出绝对值增大时的冲击度限制值、减小时的冲击度限制值;
步骤A5:若ξcurr大于冲击度限制值ξLMT,U或ξLMT,L,则对所述混合动力系统中的电机动力源i的Tifinal进行闭环调节,使ξcurr自动小于冲击度限制值ξLMT,U或ξLMT,L。
优选地,所述步骤B具体为:执行基于动力源转速预调节和反馈的模式切换动力品质主动控制,计算出对模式切换中对动力源的最终控制指令转速或转矩,实现对所述的混合动力系统运行模式切换过程中的动力品质的控制并将该过程分为顺次执行的当前模式的退出控制、下一模式切入的预控制、下一模式的切入控制三个阶段;
更为具体地,包括如下步骤:
步骤B1:若混合动力系统当前模式退出已完成且当前模式退出已完成标志尚未成立,则执行当前模式的退出控制,得到所述混合动力系统动力源i的最终控制指令转矩Tifinal,直到通过CAN总线反馈的实际转矩Ticurr变化为0后退出当前模式并设置一个当前模式退出已完成标志,实现退出当前运行模式,其中最终控制指令转矩Tifinal的计算公式如下:
Tifinal=sgn(Tifinal-)×min(SBi×|TPsbl|×ξLMT,L/|ξpre|,|TiPsbl|,|TiPsbl-|)
其中,
Tipre,L=Ticurr+R- Ti,slfL m×Δti,当(|wicurr-ωj,slfL n|最小且|Ticurr-Ti,slfL m|最小时,
m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi);
TiPsbl=Tipre,L;
ξcurr=ΔVs/Δtvs/Δtvs;
ξpre=ξcurr×[TPsbl-Treal FB]/|Treal FB-Treal FB-|,如Treal FB≠Treal FB-;
ξpre=ξcurr,如Treal FB=Treal FB-;(未重复)
式中:TiPsbl-为前一时刻的TiPsbl,Tifinal-为前一时刻的Tifinal,其中代式同所述权利要求8中所述的相应代式;
步骤B2:若混合动力系统当前模式退出已完成标志成立,说明前一模式已经退出,则进行下一模式切入的预控制,当切入动力源i通过CAN总线反馈的实际转速wi达到目标转速wiafter后设置一个下一模式切入的预控制已完成标志,其中,进行下一模式切入的预控制包括如下步骤:
步骤B2.1:根据下一模式,确定出与所述混合动力系统的动力输出端的传动链当前处于断开状态且下一模式运行中该传动链将被结合的待切入动力源i;
步骤B2.2:计算下一模式切换完成时刻的待切入动力源i的目标转速wiafter,计算公式如下:
wiafter=ω×SBi+Δwi;
式中:ω为所述混合动力系统的输出端转速,SBi为从待切入动力源i到所述混合动力系统的输出端的传动比,Δwi为待切入动力源i从速度为wiafter后执行模式切换所需时间内该动力源的转速自由下降量;
则能够得到动力源i通过CAN总线反馈的实际转速wi达到最终转速wifinal,最终控制指令转矩Tifinal:
wifinal=witrans(t);
Tifinal=Titrans(t);
式中:witrans(t)、Titrans(t)分别为通过试验测定或计算得出的在待切入动力源i在与所述混合动力系统的输出端的传动链处于断开状态时使转速达到目标转速wiafter的转速控制的时间轨迹、转矩控制的时间轨迹;
步骤B3:若下一模式切入的预控制已完成标志成立,则进行下一模式的切入控制,依次分为第一阶段模式快切换控制、第二阶段模式慢切换控制、第三阶段的模式快切换控制三个阶段,模式切换控制完成的标志为:
wifinal=0;
Tifinal=0;
若第一阶段模式快切换控制已完成标志未成立,则执行第一阶段模式快切换控制,使模式切换执行器快速运动直到待切入第i个动力源与所述混合动力系统的输出端的传动链处于刚结合的位置后设置一个第一阶段模式快切换控制已完成标志;
若第一阶段模式快切换控制已完成标志成立,说明第一阶段模式快切换控制已完成,则执行第二阶段模式慢切换控制,对模式切换执行器的位置、速度按无冲击切入的优化轨迹进行跟踪控制,直到待切入第i个动力源通过CAN总线反馈的实际转速与所述混合动力系统的输出端的实际转速SBi的差值小于下一模式无冲击切入的设定值,然后设置一个第二阶段模式慢切换控制已完成标志;
若第二阶段模式慢切换控制已完成标志成立,说明第二阶段模式慢切换控制已完成,则执行第三阶段的模式快切换控制,使模式切换执行器快速运动,直到待切入第i个动力源与所述混合动力系统的输出端的传动链处于完全结合的位置,使所述混合动力系统完成模式切换并进入新的运行模式,然后清除所述的当前模式退出已完成标志、下一模式切入的预控制已完成标志、第一阶段模式快切换控制已完成标志、第二阶段模式慢切换控制已完成标志。
优选地,所述自学习步骤包括:
步骤S1:自学习更新所述混合动力系统中第i个动力源的转矩、转速的动态响应特性,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算动力源i的动态响应增的速率脉谱和动态响应减的速率脉谱,计算公式如下:
Φi slfL+=[R+ Ti,slfL m,R+ ωi,slfL n]
={[(Ticurr-Ticurr-)/Δti|Tifinal->Ticurr-,
(wicurr-wicurr-)/Δti|wifinal->wicurr-],
当(|wicurr--ωj,slfL n|最小且|Ticurr--Ti,slfL m|最小时,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)}
Φi slfL-=[R- Ti,slfL m,R- ωi,slfL n]
={[(Ticurr-Ticurr-)/Δti当Tifinal-<Ticurr-时,
(wicurr-wicurr-)/Δti当wifinal-<wicurr-时],当
(|wicurr--ωj,slfL n|最小且|Ticurr--Ti,slfL m|最小时,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)};
式中:Φi slfL+为动力源i的动态响应增的速率脉谱,Φi slfL-为动态响应减的速率脉谱,(Ti,slfL m,ωj,slfL n)为第i个动力源的工况点,其中m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi,Ti,slfL m、ωj,slfL n分别为第i个动力源的转速动态响应增的速率脉谱、转速动态响应减的速率脉谱、转矩动态响应增的速率脉谱、转矩动态响应减的速率转矩脉谱共用的扭矩表头中第m个扭矩、转速表头中的第n个转速,m=1,2,…,NT,n=1,2,…,NWi,NTi为扭矩表头中所设的转矩的个数,NWi为转速表头中所设的转速的个数;Tifinal-、wifinal-分别为前一时刻对动力源i的转速指令、转矩指令,wicurr-、Ticurr-分别为前一时刻接收到动力源i的实际转速、实际转矩,wicurr、Ticurr分别为所接收到的当前时刻动力源i的实际转速、实际转矩,Δti为从前一时刻到当前时刻经历的时间;
将wicurr-、Ticurr-分别与Ti,slfL m、ωj,slfL n进行比较,其中m=1,2,…,NTi、k=1,2,…,NWi,自学习计算出运行点(wicurr-,Ticurr-)时的动力源i的动态响应速率并在大于与运行点(wicurr-,Ticurr-)的工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)的动态响应增的速率、动态响应减的速率时,自学习更新得动态响应增的速率脉谱Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱Φi slfL-,
其中,对未完成自学习更新的其它工况点的动态响应增的速率、动态响应减的速率仍为初始设定值;
步骤S2:将自学习更新后的动力源i的动态响应增的速率脉谱Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱Φi slfL-存储在所述混合动力控制器的内存中,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明在充分发挥混合动力系统性能潜力的同时,实现了其动力品质的优化控制,并通过在线自学习各动力源动态特性解决了这些特性的试验工作量大或尚不完善的问题,以及这些动态特性随车辆运行的变化而引起的动力品质问题;
2、本发明实现了对混合动力汽车的动力品质自学习在线实时控制,具有动力品质好、易于实车实现的特点;
3、本发明所提供的动力品质方法,可方便地用于内燃机-蓄电池或超级电容、燃料电池发动机--蓄电池或超级电容等混合动力汽车甚至纯电动汽车。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明中的混合动力系统的结构示意图。
图2为本发明的一种混合动力电动汽车动力品质控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明的一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,所述的混合动力系统包括混合动力控制器、能量源、动力源、汽车动力附件、CAN总线、传感器,所述的混合动力控制器平台分别通过CAN总线与能量源、动力源、动力附件相连接并通过电气线束与传感器相连接。
所述汽车动力附件,包括散热子系统和空调子系统。
所述动力源,包括发动机、驱动电机、动力传动耦合器,其中,所述动力传动耦合器用于将发动机、驱动电机进行机电耦合并将动力输出以驱动车辆。
如图2所示,结合图1,所述的一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,包括如下步骤:
在步骤201中,混合动力控制器通过CAN总线获得能量源状态信息、动力源运行信息,采样传感器信号并计算处理后获得驾驶员操作信息和车辆运行状态信息。然后执行步骤202;
在步骤202中,执行基于主动减振阻尼器的驾驶员指令扭矩、指令功率控制,得到驾驶员指令扭矩、指令功率。然后执行步骤203;
在步骤203中,执行车辆动力与能量管理控制策略,确定车辆运行模式,计算出对所述混合动力系统中的各动力源的初级控制指令转速或转矩,并进行所述混合动力运行模式切换判断。如需要进行运行模式切换则转到步骤205,否则转到步骤204;
在步骤204中,执行基于车辆冲击度预测和反馈的模式运行动力品质主动控制,计算出非模式切换中对各动力源的最终控制指令转速或转矩,实现对所述的混合动力系统在稳定的运行模式下的动力品质的控制优化。然后转到步骤206;
在步骤205中,执行基于动力源转速预调节和反馈的模式切换动力品质主动控制,计算出对模式切换中对各动力源的最终控制指令转速或转矩,实现对所述的混合动力系统在其运行模式切换过程中的动力品质的控制优化。然后转到步骤206;
在步骤206中,执行基于特征工况主动捕捉的动力源动态响应特性自学习,实现对所述混合动力系统中的各动力源的动态特性的在线识别存储。然后转到步骤207;
在步骤207中,通过CAN总线输出最终控制指令转速或转矩给各动力源,实现对混合动力汽车的动力品质的优化控制。
所述步骤201中的所述能量源状态信息包括蓄电池荷电状态、剩余能量状态,所述动力源运行信息包括所述各动力源的转速、转矩,所述传感器信号包括加速踏板传感器信号、制动踏板传感器信号、离合器踏板传感器信号、点火钥匙开关信号、变速手柄位置传感器信号等驾驶员驾驶车辆的操作信号以及车速传感器信号等,所述车辆运行状态信息包括车速。
所述的一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,还包括以下步骤:
步骤208,混合动力控制器根据在步骤203中计算出的对各动力源的初级控制指令转速或转矩,计算出所述动力传动耦合器所需的运行模式、传动比等控制指令,并在步骤207中利用该指令对所述动力传动耦合器实施控制。
所述步骤202中的执行基于主动减振阻尼器的驾驶员指令扭矩、指令功率控制,得到驾驶员指令扭矩、指令功率,具体包括如下步骤:
1)按以下公式计算出从驾驶员加速踏板或制动踏板信号采样值到指令值的转化:
APPdmd curr=min(APPdmd pre+APPrate×ΔtAPP,APPRaw curr);
BPPdmd curr=min(BPPdmd pre+BPPrate×ΔtBPP,BPPRaw curr)
其中:APPdmd curr、APPdmd pre分别为当前时刻与前一时刻的加速踏板的指令值,BPPdmd curr、BPPdmd pre分别为当前时刻与前一时刻的制动踏板的指令值,APPRaw curr、APPRaw curr分别为当前时刻的加速踏板、制动踏板信号采样值,ΔtAPP、ΔtBPP分别为加速踏板、制动踏板指令值的更新周期,APPrate、BPPrate分别加速踏板指令、制动踏板指令的允许变化速率:
APPrate=APPrate +(t)(ifAPPRaw curr>APPdmd pre)
orAPPrate -(t)(ifAPPRaw curr≤APPdmd pre);
BPPrate=BPPrate +(t)(ifBPPRaw curr>BPPdmd pre)orBPPrate -(t)(ifBPPRaw curr≤BPPdmd pre)其中:APPrate +(t)、APPrate -(t)分别为基于冲击度控制要求而设置的加速踏板开度增大、减小时的允许变化速率的极限限制值,BPPrate +(t)、BPPrate -(t)分别为基于冲击度控制要求而设置的制动踏板开度增大、减小时的允许变化速率的极限限制值,t为加速踏板或制动踏板信号采样值到指令值的转化所经历的时间。
2)按以下公式计算基于反馈的驾驶员对所述混合动力系统的指令转矩Tdrvr、指令功率Pdrvr:
Tdrvr=min(|f1(Treal FB)+Tdrvr rate×ΔtTdrvr|,|Tdrvr RAW)|)×sgn(Tdrvr RAW)
Pdrvr=Tdrvr×ω
其中,Treal FB={Treal i,i=1~N(N为所述混合动力系统中的动力源的个数)};Treal i为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的当前时刻的实际输出转矩,f1(.)为根据所述混合动力系统将其各动力源输出的实际转矩综合后转化为车辆驱动转矩的函数,ΔtTdrvr为驾驶员指令转矩Tdrvr、指令功率Pdrvr的更新周期,ω为所述混合动力系统的输出转速,Tdrvr RAW=f2(Vs,APPdmd curr)为根据车速Vs=f(ω)和APPdmd curr查表计算的驱动车辆的驾驶员指令转矩原始值,Tdrvr rate为车辆驱动转矩的允许变化速率:
Tdrvr rate=Tdrvr rate+(if|Tdrvr RAW|>|f1(Treal FB|)orTdrvr rate-(if|Tdrvr RAW|≤|f1(Treal FB|)
其中:Tdrvr rate+、Tdrvr rate-分别为基于冲击度控制要求而设置的车辆驱动指令转矩增大、减小时的允许变化速率的极限限制值。
所述步骤204中的执行基于车辆冲击度预测和反馈的模式运行动力品质主动控制,计算出非模式切换中对各动力源的最终控制指令转速或转矩,实现对所述的混合动力系统在稳定的运行模式下的动力品质的控制优化,具体包括如下步骤:
1)按下式分别预测出所述混合动力系统中动力源i(i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数)下一时刻可实现的转速范围、转矩范围:
Φi pre=[wipre,U,wipre,L,Tipre,U,Tipre,L]
={[wicurr+R+ ωi,slfL n×Δti,wicurr+R- ωi,slfL n×Δti,Ticurr+R+ Ti,slfL m×Δti,Ticurr+R- Ti,slfL m×Δti]|(|wicurr-ωj,slfL n|最小且|Ticurr-Ti,slfL m|最小,m=1~NTi,n=1~NWi)},其中,Δti为下时刻与当前时刻间的时间,wipre,U、wipre,L、Tipre,U、Tipre,L分别为预测出的动力源i在下一时刻可实现的转速上限、转速下限、转矩上限和转矩下限,wicurr、Ticurr分别为通过CAN总线接收到的动力源i在当前时刻的实际转速、转矩,R+ ωi,slfL n、R- ωi,slfL n、R+ Ti,slfL m、R- Ti,slfL分别是自学习出的动力源i在可能的工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)(m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)可实现的转速动态响应增的速率、转速动态响应减的速率、转矩动态响应增的速率、转矩动态响应减的速率。
2)按下式将对动力源i(i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数)的控制指令限制在可实现的范围内,得到可实现的控制指令:
wiPsbl=max(min(wiRAW,wipre,U),wipre,L);
TiPsbl=max(min(TiRAW,Tipre,U),Tipre,L);
其中,wiRAW、TiRAW分别为在所述步骤203中计算出的对动力源i的初级转速指令、初级转矩指令,wiPsbl、TiPsbl分别为动力源i在下一时刻的可实现转速指令、转矩指令。
3)按下式计算车辆的当前冲击度ξcurr、预测下一时刻的冲击度ξpre;
ξcurr=ΔVs/Δtvs/Δtvs;
ξpre=ξcurr×[f1(TPsbl)-f1(Treal FB)]/|f1(Treal FB)-f1(Treal FB-)|,iff1(Treal FB)≠f1(Treal FB-);
ξpre=ξcurr,iff1(Treal FB)=f1(Treal FB-);
其中,ΔVs为依据车速传感器采样并计算出的车速差,Δtvs为车速变化ΔVs对应的时间,Treal FB-={Treal i-,i=1~N(N为所述混合动力系统中的动力源的个数)},Treal i-为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的前一时刻的实际输出转矩,TPsbl={TiRAW,i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数},f1(.)为所述步骤4中所述具体步骤中的所述函数f1(.)。
4)按下式计算出非模式切换中对动力源i(i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数)的最终控制指令转矩Tifinal、wifinal,抑制冲击度在一定范围内:
Tifinal=sgn(TiPsbl)×min(SBi×|f1(TPsbl)|×ξLMT,U/|ξpre|,|TiPsbl|),
If|f1(TPsbl)|≥|f1(Treal FB)|;
Tifinal=sgn(TiPsbl)×min(SBi×|f1(TPsbl)|×ξLMT,L/|ξpre|,|TiPsbl|),
If|f1(TPsbl)|<|f1(Treal FB)|;
wifinal=wiPsbl;
其中,ξLMT,U、ξLMT,L为指令所述混合动力系统输出绝对值增大时的冲击度限制值、减小时的冲击度限制值,SBi为当前时刻从动力源i到所述混合动力系统输出端的传动比。
5)如ξcurr超过冲击度限制值ξLMT,U、ξLMT,L,则利用电机响应快的特点,根据当前所述混合动力系统是输出增大还是减小选择ξLMT,U或ξLMT,L为控制目标,对所述混合动力系统中的电机动力源i的Tifinal进行PID闭环调节,使ξcurr自动小于冲击度限制值ξLMT,U、ξLMT,L以内。
所述步骤205中的执行基于动力源转速预调节和反馈的模式切换动力品质主动控制,计算出对模式切换中对各动力源的最终控制指令转速或转矩,实现对所述的混合动力系统在其运行模式切换过程中的动力品质的控制优化,分为顺次执行的当前模式的退出控制、下一模式切入的预控制、下一模式的切入控制等三个阶段,具体包括如下步骤:
1)如当前模式退出已完成标志尚未成立,则执行当前模式的退出控制。按以下公式计算所述混合动力系统动力源i(i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数)的最终控制指令转矩Tifinal,直到其通过CAN总线反馈的实际转矩Ticurr变化为0,然后退出当前模式并设置一个当前模式退出已完成标志,实现快速且平顺地退出当前运行模式:
Tipre,L=Ticurr+R- Ti,slfL m×Δti|
(|wicurr-ωj,slfL n|最小且|Ticurr-Ti,slfL m|最小,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi);
TiPsbl=Tipre,L;
ξcurr=ΔVs/Δtvs/Δtvs;
ξpre=ξcurr×[f1(TPsbl)-f1(Treal FB)]/|f1(Treal FB)-f1(Treal FB-)|,如f1(Treal FB)≠f1(Treal FB-);
ξpre=ξcurr,如f1(Treal FB)=f1(Treal FB-);
Tifinal=sgn(Tifinal-)×min(SBi×|f1(TPsbl)|×ξLMT,L/|ξpre|,|TiPsbl|,|TiPsbl-|)
其中,TiPsbl-为前一时刻的TiPsbl,各符号的含义如所述步骤4中的所述具体步骤中的说明。
2)如当前模式退出已完成标志成立,说明前一模式已经退出,则按如下方法进行下一模式切入的预控制,直到待切入动力源i通过CAN总线反馈的实际转速wi达到目标转速wiafter,然后设置一个下一模式切入的预控制已完成标志:
根据下一模式,确定出与所述混合动力系统的动力输出端的传动链当前处于断开状态但下一模式运行中该传动链将被结合的待切入动力源i;
按下式计算下一模式切换完成时刻的待切入动力源i的目标转速wiafter:
wiafter=ω×SBi+Δwi
其中,ω为所述混合动力系统的输出端转速,SBi为从待切入动力源i到所述混合动力系统的输出端的传动比,Δwi为待切入动力源i从其速度为wiafter后执行模式切换所需时间内该动力源的转速自由下降量;
wifinal=witrans(t);
Tifinal=Titrans(t);
其中,witrans(t)、Titrans(t)分别为在待切入动力源i在其与所述混合动力系统的输出端的传动链处于断开状态时使其转速达到目标转速wiafter的转速控制的时间轨迹和转矩控制的时间轨迹。
3)如下一模式切入的预控制已完成标志成立,则在按以下方法进行下一模式的切入控制,依次分为第一阶段模式快切换控制、第二阶段模式慢切换控制、第三阶段的模式快切换控制等三个阶段,直到模式切换控制完成:
wifinal=0;
Tifinal=0;
如第一阶段模式快切换控制已完成标志未成立,则执行第一阶段模式快切换控制,使模式切换执行器快速运动,直到待切入动力源i与所述混合动力系统的输出端的传动链处于刚结合的位置,然后设置一个第一阶段模式快切换控制已完成标志;
如第一阶段模式快切换控制已完成标志成立,说明第一阶段模式快切换控制已完成,则执行第二阶段模式慢切换控制,对模式切换执行器的位置、速度按无冲击切入的优化轨迹进行跟踪控制,直到待切入动力源i通过CAN总线反馈的实际转速与所述混合动力系统的输出端的实际转速SBi的差值小于下一模式无冲击切入的设定值,然后设置一个第二阶段模式慢切换控制已完成标志;
如第二阶段模式慢切换控制已完成标志成立,说明第二阶段模式慢切换控制已完成,则执行第三阶段的模式快切换控制,使模式切换执行器快速运动,直到待切入动力源i与所述混合动力系统的输出端的传动链处于完全结合的位置,使所述混合动力系统完成模式切换并进入新的运行模式,然后清除所述的当前模式退出已完成标志、下一模式切入的预控制已完成标志成立、第一阶段模式快切换控制已完成标志、第二阶段模式慢切换控制已完成标志。
所述步骤206中的执行基于特征工况主动捕捉的动力源动态响应特性自学习,实现对所述混合动力系统中的各动力源的动态特性的在线识别存储,具体包括如下步骤:
1)自学习更新所述混合动力系统中动力源i(i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数)的转矩、转速的动态响应特性:
记动力源i的动态响应增的速率脉谱为Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱为Φi slfL-。对动力源i可能的工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)(m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi),记前一时刻在所述步骤207中对动力源i的转速指令、转矩指令分别为wifinal-、Tifinal-,记前一时刻在所述步骤1中接收到动力源i的实际转速、实际转矩分别为wicurr-、Ticurr-,记在所述步骤1中所接收到的当前时刻动力源i的实际转速、实际转矩分别为wicurr、Ticurr,记从前一时刻到当前时刻经历的时间为Δti,并分别将wicurr-、Ticurr-与Ti,slfL m(m=1,2,…,NTi)、ωj,slfL n(k=1~NWi)进行比较,按以下方法自学习计算出运行点(wicurr-,Ticurr-)时的动力源i的动态响应速率并在其大于与运行点(wicurr-,Ticurr-)最接近的可能工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)的动态响应增的速率、动态响应减的速率时,自学习更新得动态响应增的速率脉谱Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱Φi slfL-:
Φi slfL+=[R+ Ti,slfL m,R+ ωi,slfL n]
={[(Ticurr-Ticurr-)/Δti|Tifinal->Ticurr-,
(wicurr-wicurr-)/Δti|wifinal->wicurr-]|
(|wicurr--ωj,slfL n|最小且|Ticurr--Ti,slfL m|最小,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)}
Φi slfL-=[R- Ti,slfL m,R- ωi,slfL n]
={[(Ticurr-Ticurr-)/Δti|Tifinal-<Ticurr-,
(wicurr-wicurr-)/Δti|wifinal-<wicurr-]|
(|wicurr--ωj,slfL n|最小且|Ticurr--Ti,slfL m|最小,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)}
其中,对未完成自学习更新的其它可能的工况点的动态响应增的速率、动态响应减的速率仍为初始设定值。
2)将自学习更新后的动力源i(i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数)的动态响应增的速率脉谱Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱Φi slfL-存储在所述混合动力控制器的内存中。
本发明在充分发挥混合动力系统性能潜力的同时,实现了其动力品质的优化控制,并通过在线自学习各动力源动态特性解决了这些特性的试验工作量大或尚不完善的问题,以及这些动态特性随车辆运行的变化而引起的动力品质问题;实现了对混合动力汽车的动力品质自学习在线实时控制,具有动力品质好、易于实车实现的特点;可方便地用于内燃机-蓄电池或超级电容、燃料电池发动机--蓄电池或超级电容等混合动力汽车甚至纯电动汽车。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,应用在电动汽车的混合动力系统上,包括如下步骤:
步骤1:根据采样传感器信号,以及混合动力控制器通过CAN总线获得能量源状态信息、动力源运行信息,获得驾驶员操作信息和车辆运行状态信息;
步骤2:执行基于主动减振阻尼器的驾驶员指令扭矩、指令功率控制,并记录驾驶员指令扭矩、指令功率;
步骤3:利用驾驶员指令扭矩、指令功率,根据车辆的运行模式分别计算出不同的运行模式下对所述混合动力系统中的动力源的初级控制指令,所述初级控制指令包括:初级转速指令或初级转矩指令;并判断车辆的运行模式是否需要发生切换,若需要切换运行模式则执行步骤B,若无需切换则执行步骤A;
步骤A:执行基于车辆冲击度预测和反馈的运行模式下车辆动力品质主动控制,计算出在稳定的运行模式下的对动力源的最终控制指令,即转速指令或转矩指令;
步骤B:执行基于动力源转速预调节和反馈的运行模式下对车辆切换动力品质主动控制,计算出车辆运行模式切换中对动力源的最终控制指令,即转速指令或转矩指令;
步骤4:通过CAN总线输出最终控制指令给动力源。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,所述混合动力系统包括混合动力控制器、能量源、动力源、汽车动力附件、CAN总线、传感器,所述的混合动力控制器平台通过CAN总线分别与能量源、动力源、汽车动力附件相连接,并通过电气线束与传感器相连接;所述汽车动力附件,包括散热子系统和空调子系统。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,还包括:所述混合动力控制器根据在步骤3中计算出的对动力源的初级控制指令得到所述动力传动耦合器所需的运行模式、传动比控制指令,并利用该传动比控制指令对车辆的动力传动耦合器进行控制。
4.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,还包括自学习步骤:执行基于特征工况主动捕捉的动力源动态响应特性自学习,实现对所述混合动力系统中的动力源的动态特性的在线识别存储。
5.根据权利要求2所述的混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,所述动力源,包括发动机、驱动电机、动力传动耦合器,其中,所述动力传动耦合器用于将发动机、驱动电机进行机电耦合并将动力输出用于驱动车辆。
6.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,所述步骤1中的所述能量源状态信息包括:蓄电池荷电状态、剩余能量状态;所述动力源运行信息包括:动力源的转速、转矩信息;采样传感器信号包括:加速踏板传感器信号、制动踏板传感器信号、离合器踏板传感器信号、点火钥匙开关信号、变速手柄位置传感器信号、车辆加速度传感器信号;所述车辆运行状态信息包括车速、加速度。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车冲击度主动抑制的动力品质控制方法,其特征在于,所述步骤2包括如下步骤:
步骤2.1:将驾驶员操作信息中的驾驶员加速踏板或制动踏板信号的采样值转化为指令值,转化公式如下:
APPdmd curr=min(APPdmd pre+APPrate×△tAPP,APPRaw curr);
BPPdmd curr=min(BPPdmd pre+BPPrate×△tBPP,BPPRaw curr);
式中:APPdmd curr、APPdmd pre分别为当前时刻、前一时刻的加速踏板的指令值,BPPdmd curr、BPPdmd pre分别为当前时刻、前一时刻的制动踏板的指令值,APPRaw curr、BPPRaw curr分别为当前时刻的加速踏板、制动踏板信号采样值,△tAPP、△tBPP分别为加速踏板、制动踏板指令值的更新周期,APPrate、BPPrate分别为加速踏板指令、制动踏板指令的允许变化速率;
若APPRaw curr>APPdmd pre,则APPrate=APPrate +(t);
若APPRaw curr≤APPdmd pre,则APPrate=APPrate -(t);
若BPPRaw curr>BPPdmd pre,则BPPrate=BPPrate +(t);
若BPPRaw curr≤BPPdmd pre,则BPPrate=BPPrate -(t);
APPrate +(t)=APPratemax×(1-eλ1ⅹt);
APPrate -(t)=APPratemax×(1-eλ2ⅹt);
BPPrate +(t)=BPPratemax×(1-eλ3ⅹt);
BPPrate -(t)=BPPratemax×(1-eλ4ⅹt);
式中:APPrate +(t)、APPrate -(t)分别为加速踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值,BPPrate +(t)、BPPrate -(t)分别为制动踏板开度增大、减小时的允许变化速率的限制值,t为加速踏板或制动踏板信号采样值到指令值的转化所经历的时间,APPratemax、BPPratemax分别为基于冲击度控制要求而设置的加速踏板开度和制动踏板开度的变化速率的最大允许值,λ1、λ2、λ3、λ4分别为按冲击度控制要求经试验测定或计算确定的加速踏板开度增大时、加速踏板开度减小时、制动踏板开度增大时、制动踏板开度减小时的允许变化速率限制值随t的控制参数;
步骤2.2:获得基于反馈的驾驶员对所述混合动力系统的驾驶员指令扭矩Tdrvr、指令功率Pdrvr,并记录该扭矩值Tdrvr、功率值Pdrvr,计算公式如下:
Tdrvr=min(|Treal FB+Tdrvr rate×△tTdrvr|,|Tdrvr RAW)|)×sgn(Tdrvr RAW);
Pdrvr=Tdrvr×ω;
Treal FB=∑i=1~N(SBi×Treal i);
式中:Treal i为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的当前时刻的实际输出转矩,△tTdrvr为驾驶员指令转矩Tdrvr、指令功率Pdrvr的更新周期,ω为所述混合动力系统的输出转速,Tdrvr RAW在APPdmd curr>△1且BPPdmd curr<△2时为根据车速Vs=ω/βfinal×6.28×rw和APPdmd curr查表计算的驱动车辆的驾驶员指令转矩原始值、在APPdmd curr<△1且BPPdmd curr>△2时为根据车速Vs=ω/βfinal×6.28×rw和BPPdmd curr查表计算的制动车辆的驾驶员指令转矩原始值,Tdrvr rate为车辆驱动转矩的允许变化速率,SBi为第i个动力源到混合动力系统的输出端的传动比,βfinal为所述混合动力系统的输出端到车轮的传动比,△1、△2分别为加速踏板开度信号有效、制动踏板开度信号有效的下限值,rw为车轮半径,N为所述混合动力系统中的动力源的个数。
若|Tdrvr RAW|>|Treal FB|,则Tdrvr rate=Tdrvr rate+;
若|Tdrvr RAW|≤|Treal FB|则Tdrvr rate=Tdrvr rate-;
式中:Tdrvr rate+、Tdrvr rate-分别为基于冲击度控制要求而设置的车辆驱动指令转矩增大、减小时的允许变化速率的极限限制值。
8.根据权利要求7所述的混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,所述步骤A包括如下步骤:
步骤A1:预测出所述混合动力系统中第i个动力源在下一时刻可实现的转速范围、转矩范围的向量Φi pre,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算公式如下:
Φi pre=[wipre,U,wipre,L,Tipre,U,Tipre,L]
={[wicurr+R+ ωi,slfL n×△ti,wicurr+R- ωi,slfL n×△ti,Ticurr+R+ Ti,slfL m×△ti,Ticurr+R- Ti,slfL m×△ti],
当(|wicurr-ωj,slfL n|最小且|Ticurr-Ti,slfL m|最小时,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi)};
式中:△ti为下时刻与当前时刻间的时间,wipre,U、wipre,L、Tipre,U、Tipre,L分别为预测出的第i个动力源在下一时刻可实现的转速上限、转速下限、转矩上限、转矩下限,wicurr、Ticurr分别为通过CAN总线接收到的第i个动力源在当前时刻的实际转速、转矩,R+ ωi,slfL n、R- ωi,slfL n、R+ Ti,slfL m、R- Ti,slfL m分别是自学习出的第i个动力源在工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)可实现的转速动态响应增的速率、转速动态响应减的速率、转矩动态响应增的速率、转矩动态响应减的速率,其中,Ti,slfL m、ωj,slfL n分别为第i个动力源的转速动态响应增的速率脉谱、转速动态响应减的速率脉谱、转矩动态响应增的速率脉谱、转矩动态响应减的速率转矩脉谱共用的扭矩表头中第m个扭矩、转速表头中的第n个转速,m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi,NTi为扭矩表头中所设的转矩的个数,NWi为转速表头中所设的转速的个数;
步骤A2:对第i个动力源的控制指令限制在可实现的范围内,得到可实现的控制指令,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算公式如下:
wiPsbl=max(min(wiRAW,wipre,U),wipre,L);
TiPsbl=max(min(TiRAW,Tipre,U),Tipre,L);
式中:wiRAW、TiRAW分别为对动力源i的初级转速指令、初级转矩指令,wiPsbl、TiPsbl分别为第i个动力源在下一时刻的可实现转速指令、转矩指令;
步骤A3:计算车辆的当前冲击度ξcurr、预测下一时刻的冲击度ξpre,计算公式如下;
ξcurr=△(△Vs/△tvs/)△tvs;
若Treal FB≠Treal FB-,则ξpre=ξcurr×[TPsbl-Treal FB]/|Treal FB-Treal FB-|;;
若Treal FB=Treal FB-,则ξpre=ξcurr;
Treal FB-=∑i=1~N(SBi×Treal i),i=1,2,…,N;
TPsbl=∑i=1~N(SBi×TiPsbl),i=1,2,…,N;
式中:TPsbl为所述混合动力系统在下一时刻的可实现转矩指令,函数△(x)表示相邻两个x的差值,△Vs为依据车速传感器采样并计算出的车速差,△tvs为车速变化△Vs对应的时间,Treal i-为所述混合动力系统第i个动力源通过CAN总线反馈的前一时刻的实际输出转矩,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;
步骤A4:计算出非模式切换中对动力源i的最终控制指令转矩Tifinal、转速wifinal,并抑制冲击度在一定范围内,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算公式如下:
若|TPsbl|≥|Treal FB|,则Tifinal=sgn(TiPsbl)×min(SBi×|TPsbl|×ξLMT,U/|ξpre|,|TiPsbl|);
若|TPsbl|<|Treal FB|,则:Tifinal=sgn(TiPsbl)×min(SBi×|TPsbl|×ξLMT,L/|ξpre|,|TiPsbl|),
wifinal=wiPsbl;
式中:ξLMT,U、ξLMT,L分别为指令所述混合动力系统输出绝对值增大时的冲击度限制值、减小时的冲击度限制值;
步骤A5:若ξcurr大于冲击度限制值ξLMT,U或ξLMT,L,则对所述混合动力系统中的电机动力源i的Tifinal进行闭环调节,使ξcurr自动小于冲击度限制值ξLMT,U或ξLMT,L。
9.根据权利要求8所述的一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,所述步骤B具体为:执行基于动力源转速预调节和反馈的模式切换动力品质主动控制,计算出对模式切换中对动力源的最终控制指令转速或转矩,实现对所述的混合动力系统运行模式切换过程中的动力品质的控制并将该过程分为顺次执行的当前模式的退出控制、下一模式切入的预控制、下一模式的切入控制三个阶段;
更为具体地,包括如下步骤:
步骤B1:若混合动力系统当前模式退出已完成且当前模式退出已完成标志尚未成立,则执行当前模式的退出控制,得到所述混合动力系统动力源i的最终控制指令转矩Tifinal,直到通过CAN总线反馈的实际转矩Ticurr变化为0后退出当前模式并设置一个当前模式退出已完成标志,实现退出当前运行模式,其中最终控制指令转矩Tifinal的计算公式如下:
Tifinal=sgn(Tifinal-)×min(SBi×|TPsbl|×ξLMT,L/|ξpre|,|TiPsbl|,|TiPsbl-|)
其中,
Tipre,L=Ticurr+R- Ti,slfL m×△ti,当(|wicurr-ωj,slfL n|最小且|Ticurr-Ti,slfL m|最小时,
m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi);
TiPsbl=Tipre,L;
ξcurr=△Vs/△tvs/△tvs;
ξpre=ξcurr×[TPsbl-Treal FB]/|Treal FB-Treal FB-|,如Treal FB≠Treal FB-;
ξpre=ξcurr,如Treal FB=Treal FB-;(未重复)
式中:TiPsbl-为前一时刻的TiPsbl,Tifinal-为前一时刻的Tifinal,其中代式同所述权利要求8中所述的相应代式;
步骤B2:若混合动力系统当前模式退出已完成标志成立,说明前一模式已经退出,则进行下一模式切入的预控制,当切入动力源i通过CAN总线反馈的实际转速wi达到目标转速wiafter后设置一个下一模式切入的预控制已完成标志,其中,进行下一模式切入的预控制包括如下步骤:
步骤B2.1:根据下一模式,确定出与所述混合动力系统的动力输出端的传动链当前处于断开状态且下一模式运行中该传动链将被结合的待切入动力源i;
步骤B2.2:计算下一模式切换完成时刻的待切入动力源i的目标转速wiafter,计算公式如下:
wiafter=ω×SBi+△wi;
式中:ω为所述混合动力系统的输出端转速,SBi为从待切入动力源i到所述混合动力系统的输出端的传动比,△wi为待切入动力源i从速度为wiafter后执行模式切换所需时间内该动力源的转速自由下降量;
则能够得到动力源i通过CAN总线反馈的实际转速wi达到最终转速wifinal,最终控制指令转矩Tifinal:
wifinal=witrans(t);
Tifinal=Titrans(t);
式中:witrans(t)、Titrans(t)分别为通过试验测定或计算得出的在待切入动力源i在与所述混合动力系统的输出端的传动链处于断开状态时使转速达到目标转速wiafter的转速控制的时间轨迹、转矩控制的时间轨迹;
步骤B3:若下一模式切入的预控制已完成标志成立,则进行下一模式的切入控制,依次分为第一阶段模式快切换控制、第二阶段模式慢切换控制、第三阶段的模式快切换控制三个阶段,模式切换控制完成的标志为:
wifinal=0;
Tifinal=0;
若第一阶段模式快切换控制已完成标志未成立,则执行第一阶段模式快切换控制,使模式切换执行器快速运动直到待切入第i个动力源与所述混合动力系统的输出端的传动链处于刚结合的位置后设置一个第一阶段模式快切换控制已完成标志;
若第一阶段模式快切换控制已完成标志成立,说明第一阶段模式快切换控制已完成,则执行第二阶段模式慢切换控制,对模式切换执行器的位置、速度按无冲击切入的优化轨迹进行跟踪控制,直到待切入第i个动力源通过CAN总线反馈的实际转速与所述混合动力系统的输出端的实际转速SBi的差值小于下一模式无冲击切入的设定值,然后设置一个第二阶段模式慢切换控制已完成标志;
若第二阶段模式慢切换控制已完成标志成立,说明第二阶段模式慢切换控制已完成,则执行第三阶段的模式快切换控制,使模式切换执行器快速运动,直到待切入第i个动力源与所述混合动力系统的输出端的传动链处于完全结合的位置,使所述混合动力系统完成模式切换并进入新的运行模式,然后清除所述的当前模式退出已完成标志、下一模式切入的预控制已完成标志、第一阶段模式快切换控制已完成标志、第二阶段模式慢切换控制已完成标志。
10.根据权利要求4所述的一种混合动力电动汽车动力品质控制方法,其特征在于,所述自学习步骤包括:
步骤S1:自学习更新所述混合动力系统中第i个动力源的转矩、转速的动态响应特性,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数;计算动力源i的动态响应增的速率脉谱和动态响应减的速率脉谱,计算公式如下:
Φi slfL+=[R+ Ti,slfL m,R+ ωi,slfL n]
={[(Ticurr-Ticurr-)/△ti|Tifinal->Ticurr-,
(wicurr-wicurr-)/△ti|wifinal->wicurr-],
当(|wicurr--ωj,slfL n|最小且|Ticurr--Ti,slfL m|最小时,m=1,2,…,NTi,
n=1,2,…,NWi)}
Φi slfL-=[R- Ti,slfL m,R- ωi,slfL n]
={[(Ticurr-Ticurr-)/△ti当Tifinal-<Ticurr-时,
(wicurr-wicurr-)/△ti当wifinal-<wicurr-时],当
(|wicurr--ωj,slfL n|最小且|Ticurr--Ti,slfL m|最小时,m=1,2,…,NTi,
n=1,2,…,NWi)};
式中:Φi slfL+为动力源i的动态响应增的速率脉谱,Φi slfL-为动态响应减的速率脉谱,(Ti,slfL m,ωj,slfL n)为第i个动力源的工况点,其中m=1,2,…,NTi,n=1,2,…,NWi,Ti,slfL m、ωj,slfL n分别为第i个动力源的转速动态响应增的速率脉谱、转速动态响应减的速率脉谱、转矩动态响应增的速率脉谱、转矩动态响应减的速率转矩脉谱共用的扭矩表头中第m个扭矩、转速表头中的第n个转速,m=1,2,…,NT,n=1,2,…,NWi,NTi为扭矩表头中所设的转矩的个数,NWi为转速表头中所设的转速的个数;Tifinal-、wifinal-分别为前一时刻对动力源i的转速指令、转矩指令,wicurr-、Ticurr-分别为前一时刻接收到动力源i的实际转速、实际转矩,wicurr、Ticurr分别为所接收到的当前时刻动力源i的实际转速、实际转矩,△ti为从前一时刻到当前时刻经历的时间;
将wicurr-、Ticurr-分别与Ti,slfL m、ωj,slfL n进行比较,其中m=1,2,…,NTi、k=1,2,…,NWi,自学习计算出运行点(wicurr-,Ticurr-)时的动力源i的动态响应速率并在大于与运行点(wicurr-,Ticurr-)的工况点(Ti,slfL m,ωj,slfL n)的动态响应增的速率、动态响应减的速率时,自学习更新得动态响应增的速率脉谱Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱Φi slfL-,
其中,对未完成自学习更新的其它工况点的动态响应增的速率、动态响应减的速率仍为初始设定值;
步骤S2:将自学习更新后的动力源i的动态响应增的速率脉谱Φi slfL+和动态响应减的速率脉谱Φi slfL-存储在所述混合动力控制器的内存中,其中i=1,2,…,N,N为所述混合动力系统中的动力源的个数。
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