CN110877608B - 同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法 - Google Patents

同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，有效抑制停车振动，其特征在于包括以下步骤：a.HCU检测到钥匙从On档打到Off档后，对高压系统进行延时下电；b.HCU实时检测电机转速并计算电机转速的变化速率；c.HCU根据电机当下的电机转速和转速变化率施加扭矩控制降低电机转速直至停机。

Description

同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力商用车技术领域，尤其涉及一种同轴并联混动商用车停机噪声抑制控制方法。
背景技术
专利《混合动力车辆的控制装置及混合动力车辆》中采用在不同频率范围段，通过在第一频段内控制发动机来抑制转速波动、或者在第二频段内控制电机扭矩输出来抑制发动机转速波动来降低混合动力车辆运行过程中车辆的抖动问题。
专利《混合动力汽车》针对怠速运转振动变大的问题，以调节节气门开度方式控制发动机，使发动机在怠速状态时合理控制发动机转速，避免发动机处在共振转速点，从而达到怠速减震的目的。现有专利中针对车辆的振动问题主要集中在车辆运行阶段：例如正常行驶及怠速运行工况，且多数适用于乘用车等小型车辆，商用车相比乘用车而言，动力系统的输出扭矩较大，对零部件可靠性要求较高，而且针对混合动力商用车停机振动的问题尚未有较好的解决方案。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，有效抑制停车振动。
本发明提供了一种同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，其特征在于包括以下步骤：
a.HCU检测整车运行状态，如果符合对停机一直功能的标准则高压系统进行延时下电，并执行后续步骤；
b.HCU实时检测电机转速并计算电机转速的变化速率；
c.HCU根据电机当下的电机转速和转速变化率施加扭矩控制降低电机转速直至停机。
上述技术方案中，步骤a中，HCU通过钥匙档位、车速、电机转速、电机控制状态、电池状态信息进行检测整车运行状态。
上述技术方案中，步骤a中，如果钥匙处在On，车速为0且大于800r/min时，则判断车辆处于怠速状态，不执行后续步骤。
上述技术方案中，步骤a中，当钥匙由On档到Off档且车速为0时，执行后续步骤；若检测到电机出现故障或者电机出现故障状态，则即使钥匙由On档到Off档，不执行后续步骤。
上述技术方案中，步骤b中，HCU判断检测到电机转速所属区间，并比较电机转速的实时变化率与当下时刻电机转速所属区间对应的转速变化率阀值，根据比较结果输出目标扭矩。
上述技术方案中，当电机转速处于800-600r/min之间时，针对上述电机转速区间设定有第一阀值内，HCU计算电机转速的实时变化率并与第一阀值进行比对，根据比对结果计算出反馈补偿扭矩，同时依据电机转速及电机的状态计算出电机的基础扭矩，叠加反馈补偿扭矩和基础扭矩作为目标扭矩并输出。
上述技术方案中，当电机转速处于600-300r/min之间时，针对上述电机转速区间设定有第二阀值内，HCU计算电机转速的实时变化率并与第二阀值进行比对，根据比对结果计算出反馈补偿扭矩，同时依据电机转速及电机的状态计算出电机的基础扭矩，叠加反馈补偿扭矩和基础扭矩作为目标扭矩并输出
上述技术方案中，当电机转速处于300-100r/min之间时，针对上述电机转速区间设定有第三阀值内，HCU计算电机转速的实时变化率与第三阀值的差值，将上述差值乘以系数值作为目标转矩输出。
上述技术方案中，在电子转速低于100r/min时，HCU停止向电机施加负扭矩控制，通过系统的摩擦阻力使电机停转。
上述技术方案中，还包括步骤d：当检测到电机转速为0后，HCU延时5s对系统进行下高压处理。
本发明在现有整车架构及电气原理不更改的情况下,避免了额外的成本，通过延时下电，采用电机扭矩输出控制对由于转动惯量增加引起的转速波动进行控制，对停车振动抑制有较好的作用效果。商用车混动系统增加电机后，传动系统的转动惯量增加，由于变速箱、电机、发动机采用直连形式，三者的转速在任何时刻都保持一致，停机时相较于无电机类型的传统车辆，转动惯量的增加导致变速箱的转速下降率较慢，停机时间增加，同时转速波动也较大，增加了齿轮打齿的概率，传动系统的异响声音加大，降低了驾驶者的舒适感，增加停机振动抑制功能可以在软件层面提升传统系统的性能，降低噪声，同时在不增加硬件成本及任何机械改动的情况下，实现了系统改善。
附图说明
图1是本发明流程示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
该专利主要用于解决同轴并联混动商用车停机振动问题，同轴并联混动商用车结构中发动机、手动变速箱、电机采用直连的方式,发动机输出轴与电机输入轴之间采用联轴器的方式连接,在整个过程中发动机与电机无法脱开,当驾驶员将钥匙由On档打到Off档后，在目前通用的控制方式中整车高压会正常下电，动力传动系统的转速在无动力输入的情况下克服发动机摩擦阻力、传动系统的阻力及变速箱的搅油损失阻力将至为0,在这一过程中会出现明显的转速波动,导致变速箱出现振动和异响的问题,相较于传统燃油车而言,异响持续时间较长,影响驾驶员的主观感受及零部件的正常工作寿命。问题产生的机理在于增加电机及减振器后对整个传动系统引入了较大的转动惯量,相比传统车增加的转动惯量相当于飞轮的2倍以上,导致的结果就是在停机过程中,新增加部分存储的能量使整个系统的停机时间增长,同时引起了转速的波动,导致停机振动异响。
基于以上的机理分析，在不改变整体架构的基础上提出了停机振动抑制的控制方法。在该混合动力系统中，BMS(电池管理系统)、电机控制器(MCU)、HCU(整车控制器)采用常电供电方式，当整车低压电源开关打开后,BMS、MCU处于休眠状态,HCU处于工作状态,驾驶员从Off档打到On档后,HCU检测On的输入信号,通过软件唤醒BMS、MCU,实现整车高压系统的正常上电,当驾驶员将钥匙从On档关闭后,HCU检测整车运行状态,通过钥匙档位、车速、电机转速、电机控制状态、电池状态信息进行判断，对高压系统进行延时下电,在电机转速降到0之前，通过检测电机转速、计算电机转速的变化速率,通过电机施加扭矩控制实现降低转速波动及停机振动问题,相比无转矩控制模式下的情况，停机时间降低，转速抖动降低,振动异响情况有所改善。
如图1所示，本发明的具体的控制方法包括以下步骤：
1)驾驶员进行停机操作后，钥匙从On档打到Off档后，HCU通过钥匙档位、车速、电机转速、电机控制状态、电池状态信息进行检测整车运行状态。如果钥匙处在On，车速为0且大于800r/min时，则判断车辆处于怠速状态，不激活HCU停机抑制功能模块。当钥匙由On档到Off档且车速为0时，激活HCU停机抑制功能模块执行后续步骤；若检测到电机出现故障或者电机出现故障状态，则即使钥匙由On档到Off档，不激活HCU停机抑制功能模块。
2)HCU通过计算当前状态下，根据电机允许的输出扭矩，电池可允许的充放电电流，电池反馈状态、电机反馈状态等信息，施加负扭矩控制，通过电机转速的实时反馈计算转速的变化率，通过转速区间的阀值来进行扭矩变化的调节：
HCU停机抑制功能模块激活时，HCU从总线获取MCU的转速信号，整个停机过程转速是在下降趋势，当电机转速处于800-600r/min区间时，HCU计算电机转速的实时变化率与之前标定的第一阀值进行比对，计算出一个反馈补偿的扭矩；同时依据转速及电机的状态计算出电机的基础扭矩，上述两个扭矩进行叠加对外进行扭矩的输出；
其中第一阀值采用查表1的方式获得，输入为实时转速、转速变化率，输出为第一阀值。
表1
Figure BDA0002293651490000071
变化率差值＝转速实时变化率-第一阀值
反馈补偿扭矩＝变化率差值*5212
(5212为比例系数)；
基础扭矩＝9550P/N
其中P为电机的功率，此功率值是根据电机可允许工作的功率及电池工作电流计算而出，N为电机当前转速
输出扭矩＝反馈补偿扭矩+基础扭矩。
当电机转速处于600-300r/min区间时，此区间内传动系统的转速波动较大，HCU计算电机转速的实时变化率与之前标定的第二阀值进行比对，计算出一个反馈补偿的扭矩，同时依据转速及电机的状态计算出电机的基础扭矩，上述两个扭矩进行叠加对外进行扭矩的输出；
其中，第二阀值采用查表2的方式获取，输入为实时转速、转速变化率，输出为第二阀值。
表2
Figure BDA0002293651490000081
变化率差值＝转速实时变化率-第二阀值
反馈补偿扭矩＝变化率差值*5212
(5212为比例系数)；
基础扭矩＝9550P/N
其中P为电机的功率，此功率值是根据电机可允许工作的功率及电池工作电流计算而出，N为电机当前转速
输出扭矩＝反馈补偿扭矩+基础扭矩。
当转速低于300-100r/min时，电机响应较快，此时为了防止电机反拖发动机，同时抑制低转速下的波动，比较电机转速变化率的第三阀值与实时计算出的电机转速变化率，此阶段电机的扭矩输出值为转速变化率差值乘以系数值(系数值取值为0.43)；其中，第三阀值采用查表3的方式获取，输入为实时转速、转速变化率，输出为第三阀值。
表3
Figure BDA0002293651490000091
当电机转速低于100r/min时，为防止电机超调反拖发动机造成系统损坏，HCU停止向电机施加负扭矩控制，通过系统的摩擦阻力使电机停转。
3)当检测到电机转速为0后，HCU延时5s对系统进行下高压处理。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，其特征在于包括以下步骤：
a.HCU检测整车运行状态，如果符合对停机抑制功能的标准则高压系统进行延时下电，并执行后续步骤；
b.HCU实时检测电机转速并计算电机转速的变化速率；
c.HCU根据电机当下的电机转速和转速变化率施加扭矩控制降低电机转速直至停机；
步骤c中，HCU判断检测到电机转速所属区间，并比较电机转速的实时变化率与当下时刻电机转速所属区间对应的转速变化率阀值，根据比较结果输出目标扭矩；
当电机转速处于800-600r/min之间时，针对上述电机转速区间设定有第一阀值内，HCU计算电机转速的实时变化率与第一阀值的差值，将上述差值乘以系数值计算出反馈补偿扭矩，同时依据电机转速及电机的状态计算出电机的基础扭矩，叠加反馈补偿扭矩和基础扭矩作为目标扭矩并输出；其中第一阀值采用查表的方式获得，输入为实时转速、转速变化率，输出为第一阀值；
当电机转速处于600-300r/min之间时，针对上述电机转速区间设定有第二阀值内，HCU计算电机转速的实时变化率与第二阀值的差值，将上述差值乘以系数值计算出反馈补偿扭矩，同时依据电机转速及电机的状态计算出电机的基础扭矩，叠加反馈补偿扭矩和基础扭矩作为目标扭矩并输出；其中，第二阀值采用查表的方式获取，输入为实时转速、转速变化率，输出为第二阀值；
当电机转速处于300-100r/min之间时，针对上述电机转速区间设定有第三阀值内，HCU计算电机转速的实时变化率与第三阀值的差值，将上述差值乘以系数值作为目标转矩输出；其中，第三阀值采用查表的方式获取，输入为实时转速、转速变化率，输出为第三阀值；
在电子转速低于100r/min时，HCU停止向电机施加负扭矩控制，通过系统的摩擦阻力使电机停转。
2.根据权利要求1所述的同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，其特征在于步骤a中，HCU通过钥匙档位、车速、电机转速、电机控制状态、电池状态信息进行检测整车运行状态。
3.根据权利要求2所述的同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，其特征在于步骤a中，如果钥匙处在On，车速为0且大于800r/min时，则判断车辆处于怠速状态，不执行后续步骤。
4.根据权利要求3所述的同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，其特征在于步骤a中，当钥匙由On档到Off档且车速为0时，执行后续步骤；若检测到电机出现故障或者电机出现故障状态，则即使钥匙由On档到Off档，不执行后续步骤。
5.根据权利要求1所述的同轴并联混动商用车停机振动抑制控制方法，其特征在于还包括步骤d：当检测到电机转速为0后，HCU延时5s对系统进行下高压处理。
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