CN109624977A - 一种混合动力汽车的巡航模式控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，包括以下步骤：根据驾驶员的操作确定进入巡航状态，若无前车，由驾驶员设定巡航目标设定点车速，若有前车，则目标车速跟随前车。根据目标车速计算需求功率值并计算各工作模式的效率，检测与前车的距离、前车的车速、混合动力汽车的当前车速并计算巡航目标车速与当前车速的偏差。采集电池管理系统中当前的电池SOC的值以及部件反馈的故障状态。通过选取评价因素设计模糊综合评价模型，定当前巡航模式。该方法系统性强，兼顾巡航的经济性与安全性。

Description

一种混合动力汽车的巡航模式控制方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车巡航控制技术领域，特别涉及一种混合动力汽车的巡航模式控制方法。
背景技术
节能减排的需求愈发迫切，以及电池容量及安全技术的不足够充分，促进了混合动力汽车的发展，由于混合动力汽车具有多个动力源，各动力源相互耦合产生多种工作模式，合理切换工作模式对车辆经济性具有重要影响。为了改善汽车的经济性并使驾驶员驾驶更加轻松，汽车巡航控制在近些年迅速发展。主要包括定速巡航和自适应巡航，其中定速巡航使车辆保持在某一固定车速行驶，驾驶员不需要主动控制加速踏板而是由车内控制器完成，但转向和制动仍需要驾驶员进行控制；自适应巡航控制则通过雷达持续监测前方路况，能够主动跟前车保持一定的安全距离，并在危险情况下主动制动。
调研巡航控制的相关研究，目前巡航控制的研究多针对传统车，针对混合动力汽车的巡航控制的研究正逐步发展中，当前技术不足存在：巡航控制模式缺乏系统的评价方法，在城市工况中走走停停时无法保证高效的行驶模式，不利于车辆的经济性提升。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种评价并选择当前最优巡航模式的方法，该方法基于模糊综合评价模型，综合考虑了效率、电池SOC、相对距离以及相对速度四个评价因素，设计巡航模式为评价结果，能够系统的选择合理的巡航模式，提升巡航的经济性与安全性。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，包括以下步骤：
a.确定巡航目标车速：
通过雷达采集前车信息，若存在前车，则巡航目标车速Vtar跟随前车；
若不存在前车，则巡航目标车速Vtar为驾驶员设定的巡航目标设定点车速；
b.计算传动效率：
检测混合动力汽车的当前车速Vh，根据目标车速与当前车速的偏差dV，计算需求功率Preq的值，并根据需求功率Preq计算各模式下传动效率；
c.采集电池管理系统中当前的电池SOC，采集混合动力汽车与前车的距离S，采集各发动机控制器、电机控制器反馈的故障状态StErr；
d.以各模式下传动效率、电池SOC、距离S和相对速度偏差dV作为评价因素，为每个评价因素构建权重向量，设计模糊综合评价模型用于划分工作模式。
所述混合动力汽车包含发动机，发动机控制器，电机，电机控制器，整车控制器和电池管理系统。
所述混合动力汽车的工作模式包括纯电动模式、混合动力模式和发动机直驱模式；其中混合动力模式包含行车充电和联合驱动。
所述需求功率Preq的计算方法为：Preq＝Pwh+Pch；
其中，Pwh为驱动功率，Pch为充电功率；
驱动功率Pwh计算方法为：
当电池SOC大于预设阈值1时，充电功率Pch为0，若小于等于预设阈值1，充电功率Pch计算法方法为：Pch＝kch*dSOC；
式中，f为当前道路的滚动阻力，i为检测的坡度系数，Cd和A分别为空气阻力系数和车辆的迎风面积，δ为旋转质量换算系数，kch为修正系数，dSOC为当前电池SOC与预设阈值的偏差。
所述纯电动模式的效率EffEV根据电机的效率特性MAP查得；发动机直驱模式下，效率EffICE根据发动机的油耗MAP计算得到；混合动力模式下，首先遵循发动最优原则将需求功率分为P1与P2，P1由发动机提供，P2由电机提供，得到两部分的效率Eff1与Eff2，效率EffHEV计算方法为：EffHEV＝(kf·Eff1+Eff2)/(1+kf)，其中，kf为P1与P2的比值；
当存在某部件故障状态StErr为1时，有该部件参与的工作模式效率置0；若当前电池SOC小于预设阈值2时，禁止进入纯电动模式，纯电动模式效率置0，其中预设阈值1小于预设阈值2。
所述模糊综合评价模型四个评价对象作为评价因素，因素集U＝{Eff,SOC,S,dV}，其中Eff＝max(EffEV,EffHEV,EffICE)；
设定最小安全距离阈值S1与安全距离阈值S2，S1＜S2，当距离S小于S1时，取0作为S的替代值，当距离S大于S2时，取S2作为S的替代值，当距离S在S1与S2之间时，不采用替代值。
选择A＝{a1,a2,a3,a4}为评价因素的权重矢量；以巡航模式mode作为为评价结果，选取M＝{m1,m2,m3,m4}，其中m1为制动模式，m2为发动机直驱模式，m3为混合动力模式，m3为纯电动模式。
将所述评价因素的指标代入隶属度函数，确定模糊评价关系矩阵R，模糊评价的结果B＝A·R，根据B＝(b1,b2,b3,b4)，则bi＝max(B)，i对应评价结果的第i种模式。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法流程图；
图2为根据本发明实施例的混合动力汽车的动力系统总成示意图；
图3为根据本发明实施例的参考电机效率MAP图；
图4为根据本发明实施例的参考发动机油耗MAP图；
图5为根据本发明实施例的巡航控制方法判断流程图；
图中：1、整车控制器；2、电机控制器；3、发动机控制器；4、电池管理系统；5、发动机；6、离合器；7、电机；8、变速器；9、逆变器；10、动力电池；11、主减速器；12、车轮。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的分析结果在附图中示出，同时下面通过参考附图所描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护范围。
如图2所示，为所研究混合动力汽车的动力系统示意图，包含发动机5、电机7两个动力源，可以实现多种工作模式模式，包括纯电动模式，混合动力模式与发动机直驱模式。
当离合器6断开时，由电机提供整车需求功率，为纯电动模式；当离合器6接合，电机空转时，进入发动机直驱模式；当离合器接合，电机驱动时，有发动机和电机共同提供整车需求功率，进入混合动力模式。
图5为所述混合动力汽车巡航模式控制方法的判断流程图，通过该过程可以选择合理的巡航模式。
判断过程为：首先，根据巡航按钮状态判断是否进入巡航模式，当驾驶员按下巡航按钮时，启动巡航控制。通过雷达扫描前方，若前方有车辆，则选择混合动力汽车车速跟随前车，若前方无车辆，则有驾驶员手动设定巡航目标车速。
根据电池管理系统反馈的电池状态信息有电池SOC与电池故障状态，确定电池无故障后，结合当前车辆速度与巡航目标车速分别计算充电功率与驱动功率。其中充电需求功率：Pch＝kch*dSOC，选取修正系数kch为30。
根据电机控制器与电池控制器反馈的故障状态，以及预储存在控制器中电机效率MAP与发动机油耗MAP计算纯电动模式、混合动力模式与发动机直驱模式的效率，其中，发动机油耗MAP如图3所示，电机效率MAP如图4所示。
此时认为电池能量为外部充电获得，由于发动机通过燃烧将热能转化为机械能，效率最低，电机效率最高，若在三种工作模式下均能提供需求功率，则纯电动模式效率最高，发动机直驱模式效率最低，选取最高效率。
设定最小安全距离阈值S1与安全距离阈值S2，当前车与本车距离小于S1时，较为危险，取0作为S的替代值，保证进行模糊评价时能进入制动模式，当距离S大于S2时，表示前车与本车距离较远，取S2作为S的替代值，使距离的变化不影响工作模式的判别结果，当距离S在S1与S2之间时，不采用替代值，根据模糊综合评价结果选定高效的工作模式。
下一步在模糊评价模型中进行判断，选取最高工作效率、电池SOC、车速偏差、距离为评价指标，根据经验容易知道，建立三角形隶属度函数，计算得到当前时刻的评价矩阵R4×4。
下一步为权重矢量A1×4与评价矩阵R4×4相乘得到评价结果B1×4，选取评价集为M＝{制动模式，发动机直驱模式，混合动力模式，纯电动模式}，若B1×4中最大的结果出现在第i列，则评价集中第i个模式为巡航模式。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
a.确定巡航目标车速：
通过雷达采集前车信息，若存在前车，则巡航目标车速Vtar跟随前车；
若不存在前车，则巡航目标车速Vtar为驾驶员设定的巡航目标设定点车速；
b.计算传动效率：
检测混合动力汽车的当前车速Vh，根据目标车速与当前车速的偏差dV，计算需求功率Preq的值，并根据需求功率Preq计算各模式下传动效率；
c.采集电池管理系统中当前的电池SOC，采集混合动力汽车与前车的距离S，采集各发动机控制器、电机控制器反馈的故障状态StErr；
d.以各模式下传动效率、电池SOC、距离S和相对速度偏差dV作为评价因素，为每个评价因素构建权重向量，设计模糊综合评价模型用于划分工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，所述混合动力汽车包含发动机，发动机控制器，电机，电机控制器，整车控制器和电池管理系统。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，所述混合动力汽车的工作模式包括纯电动模式、混合动力模式和发动机直驱模式；其中混合动力模式包含行车充电和联合驱动。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，所述需求功率Preq的计算方法为：Preq＝Pwh+Pch；
其中，Pwh为驱动功率，Pch为充电功率；
驱动功率Pwh计算方法为：
当电池SOC大于预设阈值1时，充电功率Pch为0，若小于等于预设阈值1，充电功率Pch计算法方法为：Pch＝kch*dSOC；
式中，f为当前道路的滚动阻力，i为检测的坡度系数，Cd和A分别为空气阻力系数和车辆的迎风面积，δ为旋转质量换算系数，kch为修正系数，dSOC为当前电池SOC与预设阈值的偏差。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，所述纯电动模式的效率EffEV根据电机的效率特性MAP查得；发动机直驱模式下，效率EffICE根据发动机的油耗MAP计算得到；混合动力模式下，首先遵循发动最优原则将需求功率分为P1与P2，P1由发动机提供，P2由电机提供，得到两部分的效率Eff1与Eff2，效率EffHEV计算方法为：EffHEV＝(kf·Eff1+Eff2)/(1+kf)，其中，kf为P1与P2的比值；
当存在某部件故障状态StErr为1时，有该部件参与的工作模式效率置0；若当前电池SOC小于预设阈值2时，禁止进入纯电动模式，纯电动模式效率置0，其中预设阈值1小于预设阈值2。
6.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，所述模糊综合评价模型四个评价对象作为评价因素，因素集U＝{Eff,SOC,S,dV}，其中Eff＝max(EffEV,EffHEV,EffICE)；
设定最小安全距离阈值S1与安全距离阈值S2，S1＜S2，当距离S小于S1时，取0作为S的替代值，当距离S大于S2时，取S2作为S的替代值，当距离S在S1与S2之间时，不采用替代值；
选择A＝{a1,a2,a3,a4}为评价因素的权重矢量；以巡航模式mode作为为评价结果，选取M＝{m1,m2,m3,m4}，其中m1为制动模式，m2为发动机直驱模式，m3为混合动力模式，m3为纯电动模式。
7.根据权利要求6所述的一种混合动力汽车的巡航模式控制方法，其特征在于，将所述评价因素的指标代入隶属度函数，确定模糊评价关系矩阵R，模糊评价的结果B＝A·R，根据B＝(b1,b2,b3,b4)，则bi＝max(B)，i对应评价结果的第i种模式。
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