CN113753018A - 轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法，属于混合动力车辆控制领域。未换挡时需要考虑行驶模式带来的平顺性影响，主要集中于液驱系统或者发动机动力的介入和退出瞬态过程中；开始换挡后，由于离合器的分离需对发动机进行卸扭处理，此时车辆发生动力中断，需依据驾驶扭矩需求结合发动机卸扭动态过程求取液压马达扭矩需求；挡位切换完成后，离合器结合时，为了迅速恢复车辆动力并保证离合器滑模过程损耗最小，发动机需逐渐升扭，同时控制器准确计算所需马达转矩补偿量。该过程的协调控制可保证离合器结合时车辆的纵向平顺性，同时通过液驱系统的动态补偿调节离合器输出轴转速可加快离合器结合进程，有效缩短换挡时间。

Description

轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力车辆控制领域，具体涉及一种轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法。

背景技术

与电动马达相比，液压马达在高功率密度和低成本的中型和重型车辆上显示出其优势。高功率密度有助于液压驱动系统比电气驱动系统更紧凑，而低成本加速了其商业化。人们提出并研究了各种液压混合动力汽车驱动系统。然而，大多数研究集中在驾驶系统设计和能源管理策略优化方面。随着车辆域控制概念的提出，越来越多的企业认为集中式电子电气架构代替分布式电子电气架构是大势所趋，而汽车动力域控制器是一种高度集成化的动力总成管理单元。配有机械式自动变速箱(AMT)的商用车可以减轻驾驶员负担提高舒适性。但是AMT增加了动力域的复杂性，液压系统的介入也对动力域稳态控制优化带来一定难度，同时换挡过程中若动力域内各系统动态协调控制不好会引起顿挫影响乘坐舒适性和可靠性。亟待新理论和技术的突破。因此对轮毂液驱混合动力域的集成控制方案进行细致探讨，探明其动力域内的耦合机理，充分发挥轮毂液驱混合动力系统经济性与动力性优势与换挡过程动力不间断的特性，实现动力域内协调稳定控制，可以有效提高轮毂液驱混合动力车辆的综合品质。

目前的现有技术如2020年12月11日公开的发明专利：公开号：CN112060926A，一种动力域控制系统、域控制系统及燃料电池车辆，该发明专利主要关注于动力域内各部件连接及通信关系，且因纯电动及燃料电池车辆动力耦合关系较混合动力更简单，其对于动力域系统的控制及关键动力部件的耦合特性描述相对较少。又如2021年2月9日公开的发明专利：公开号：CN112918461A，一种纯电动汽车动力系统动力域控制器及其控制方法，该发明专利公开了动力域控制器的控制方法，运用电子模块装置和控制方法，集成了整车控制器、电池管理系统主控模块、电机控制器主控模块，开发出三合一的新能源动力域控制器，替代原先的分布式控制设计方案，成本较低，开发费用较低，更易平台化、占用CAN网络资源少，控制策略仿真成本低，但是该动力域方法仅适用于纯电动车辆，无法移植到轮毂液驱混合动力车辆中。

发明内容

为了克服轮毂液驱混合动力商用车在行驶过程中由于模式切换和换挡等动态过程的出现导致的车辆动力发生中断或者突变带来的行驶不平顺等问题，本发明基于轮毂液驱混合动力商用车设计了一种轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法，可以充分发挥轮毂液驱混合动力的冗余驱动特点，实现动力域内动态协调控制，提高混合动力车辆的综合品质，满足用户对换挡平顺性、行驶经济性和车辆动力性的兼顾需求。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

步骤一：判断车辆是否需要换挡，车辆需要换挡时进入换挡过程中动力域内动态协调控制时域，当车辆不换挡时，由动力域控制系统仲裁判定车辆行驶模式，当模式发生变化时，进行动力域内模式切换动态协调控制；

步骤二：若进入换挡过程中动力域内动态协调控制时域，则从换挡开始时记起，即由动力域控制器仲裁是否升降挡，若有升降挡需求，那么控制发动机扭矩，按一定斜率进行清扭操作，同时控制液压泵排量，调节液压系统压力，控制液压马达转矩上升，补充由于发动机扭矩卸载而出现的动力空缺部分，保证车辆车轮处的扭矩与驾驶员需求转矩保持一致，其中，驾驶员需求转矩是由油门踏板开度与车速插值扭矩解析表格得到；

当发动机转矩小于离合器可分离的最小标定扭矩阈值后，进入离合器分离阶段，此时控制离合器伺服控制单元，即控制伺服比例阀开度进而改变连接离合器分离挺杆的伺服缸，进而克服离合器回位弹簧的压紧力，从而精确控制离合器分离的速度和行程，达到发动机动力中断在变速箱输出轴处的目的；然后进一步控制换挡伺服机构，即换挡电机，拨动换挡涡轮蜗杆，推动同步器轴向移动，与目标档位结合，完成进挡过程；进挡完成后，需进一步结合离合器，此时需再次控制发动机转速及离合器输入轴转速与离合器输出轴转速使其同步，在同步过程中同时调节离合器伺服系统压力，在结合离合器，结合离合器过程中，控制发动机升扭，此时需再次协调液压马达转矩缓慢下降，使得在离合器结合过程中，车轮处总合成扭矩保持一致；最后当离合器成功结合且发动机和液压马达转矩恢复至稳态值后判定为换挡结束，车辆恢复稳态行驶；

步骤三：若车辆未在换挡过程中，且动力域控制器判断当前的行驶模式需要发生切换，即发动机或者液驱系统存在介入和退出，例如，当发动机单独驱动时，若车辆需求转矩大于发动机最优曲线阈值，且此时蓄能器压力大于可放能阈值时，动力域控制器控制液压系统开始介入动力输出，此时需协调控制液压蓄能器放液阀开度进而协调控制液驱系统介入过程，保证车辆在液驱动力介入时发生冲车现象，同时若车辆行驶在发动机、液驱系统联合驱动状态下，若整车需求转矩较小或者蓄能器压力小于继续放液阈值，动力域控制器仲裁结果为液驱系统需退出驱动，此时需协调控制发动机扭矩随之上升，防止车辆在液驱系统卸扭时所带来的整车驱动力矩损失造成车辆减速顿挫现象。

本发明与现有技术相比较，有益效果如下：

1.本发明所述的一种轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法是针对轮毂液驱商用车在动态换挡过程中，为克服AMT变速箱换挡所造成的动力中断而建立液驱系统动态补偿策略，一方面是为了保证离合器分离和结合时车辆的纵向平顺性，另一方面还可以通过液压系统的动态补偿调节离合器输出轴的转速加快离合器的结合进程，有效缩短换挡时间；

2.本发明所述的一种轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法是针对轮毂液驱车辆在模式切换动态过程中，考虑多动力源系统的介入和退出特点，分模式制定模式切换补偿动态协调策略，可以有效降低模式切换时的纵向冲击度，充分改善了轮毂液驱混合动力商用车的平顺性，提升驾乘人员的舒适度。

附图说明

下面结合附图对实施例的描述将变得容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的轮毂液驱混合动力商用车动力域系统结构示意图；

图2为根据本发明实施例的轮毂液驱混合动力商用车动力域系统架构示意图；

图3为根据本发明实施例的轮毂液驱混合动力商用车动力域动态协调控制流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图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。

下面参考附图来描述轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法，但本发明并不限于这些实施例。

参考附图1，轮毂液驱混合动力车辆主要包括以下部件及总成：1-前轴车轮，2-轮毂液驱马达，3-蓄能器，4-动力域控制器，5中轴车轮，6-后轴车轮，7-主减速器及差速器总成，8-万向节，9-12挡AMT总成，10-取力器，11-发动机总成，12液压变量泵，13-液压组合阀总成。轮毂液驱混合动力车辆动力域系统将整车控制器、液驱控制系统、变速箱控制系统、发动机管理系统均集成于动力域控制器中。

参考附图2，所述动力域控制器通过信号输入模块采集CAN线、硬线信号输入；所述动力域控制器通过控制输出模块向执行机构输出控制需求；所述动力域控制器通过整车端网关与其他域控制器进行通讯，所述整车端网关与所述动力域控制器通过以太网连接。

参考附图3，根据本发明所述的轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法，对步骤细节进行详细描述如下：

步骤一：判断车辆是否需要换挡，车辆需要换挡时进入换挡过程中动力域内动态协调控制时域，当车辆不换挡时，由动力域控制系统仲裁判定车辆行驶模式，当模式发生变化时，进行动力域内模式切换动态协调控制；

步骤二：若进入换挡过程中动力域内动态协调控制时域，则从换挡开始时记起，即由动力域控制器仲裁是否升降挡，若有升降挡需求，那么控制发动机扭矩，按一定斜率进行清扭操作，同时控制液压泵排量，调节液压系统压力，控制液压马达转矩上升，补充由于发动机扭矩卸载而出现的动力空缺部分，保证车辆车轮处的扭矩与驾驶员需求转矩保持一致，其中，驾驶员需求转矩是由油门踏板开度与车速插值扭矩解析表格得到；

当发动机转矩小于离合器可分离的最小标定扭矩阈值后，进入离合器分离阶段，此时控制离合器伺服控制单元，即控制伺服比例阀开度进而改变连接离合器分离挺杆的伺服缸，进而克服离合器回位弹簧的压紧力，从而精确控制离合器分离的速度和行程，达到发动机动力中断在变速箱输出轴处的目的；然后进一步控制换挡伺服机构，即换挡电机，拨动换挡涡轮蜗杆，推动同步器轴向移动，与目标档位结合，完成进挡过程；进挡完成后，需进一步结合离合器，此时需再次控制发动机转速及离合器输入轴转速与离合器输出轴转速使其同步，在同步过程中同时调节离合器伺服系统压力，在结合离合器，结合离合器过程中，控制发动机升扭，此时需再次协调液压马达转矩缓慢下降，使得在离合器结合过程中，车轮处总合成扭矩保持一致；最后当离合器成功结合且发动机和液压马达转矩恢复至稳态值后判定为换挡结束，车辆恢复稳态行驶；

步骤三：若车辆未在换挡过程中，且动力域控制器判断当前的行驶模式需要发生切换，即发动机或者液驱系统存在介入和退出，例如，当发动机单独驱动时，若车辆需求转矩大于发动机最优曲线阈值，且此时蓄能器压力大于可放能阈值时，动力域控制器控制液压系统开始介入动力输出，此时需协调控制液压蓄能器放液阀开度进而协调控制液驱系统介入过程，保证车辆在液驱动力介入时发生冲车现象，同时若车辆行驶在发动机、液驱系统联合驱动状态下，若整车需求转矩较小或者蓄能器压力小于继续放液阈值，动力域控制器仲裁结果为液驱系统需退出驱动，此时需协调控制发动机扭矩随之上升，防止车辆在液驱系统卸扭时所带来的整车驱动力矩损失造成车辆减速顿挫现象。

Claims (1)

1.轮毂液驱混动商用车动力域动态协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：判断车辆是否需要换挡，车辆需要换挡时进入换挡过程中动力域内动态协调控制时域，当车辆不换挡时，由动力域控制系统仲裁判定车辆行驶模式，当模式发生变化时，进行动力域内模式切换动态协调控制；

步骤二：若进入换挡过程中动力域内动态协调控制时域，则从换挡开始时记起，即由动力域控制器仲裁是否升降挡，若有升降挡需求，那么控制发动机扭矩，按一定斜率进行清扭操作，同时控制液压泵排量，调节液压系统压力，控制液压马达转矩上升，补充由于发动机扭矩卸载而出现的动力空缺部分，保证车辆车轮处的扭矩与驾驶员需求转矩保持一致，其中，驾驶员需求转矩是由油门踏板开度与车速插值扭矩解析表格得到；

当发动机转矩小于离合器可分离的最小标定扭矩阈值后，进入离合器分离阶段，此时控制离合器伺服控制单元，即控制伺服比例阀开度进而改变连接离合器分离挺杆的伺服缸，进而克服离合器回位弹簧的压紧力，从而精确控制离合器分离的速度和行程，达到发动机动力中断在变速箱输出轴处的目的；然后进一步控制换挡伺服机构，即换挡电机，拨动换挡涡轮蜗杆，推动同步器轴向移动，与目标档位结合，完成进挡过程；进挡完成后，需进一步结合离合器，此时需再次控制发动机转速及离合器输入轴转速与离合器输出轴转速使其同步，在同步过程中同时调节离合器伺服系统压力，在结合离合器，结合离合器过程中，控制发动机升扭，此时需再次协调液压马达转矩缓慢下降，使得在离合器结合过程中，车轮处总合成扭矩保持一致；最后当离合器成功结合且发动机和液压马达转矩恢复至稳态值后判定为换挡结束，车辆恢复稳态行驶；

步骤三：若车辆未在换挡过程中，且动力域控制器判断当前的行驶模式需要发生切换，即发动机或者液驱系统存在介入和退出，例如，当发动机单独驱动时，若车辆需求转矩大于发动机最优曲线阈值，且此时蓄能器压力大于可放能阈值时，动力域控制器控制液压系统开始介入动力输出，此时需协调控制液压蓄能器放液阀开度进而协调控制液驱系统介入过程，保证车辆在液驱动力介入时发生冲车现象，同时若车辆行驶在发动机、液驱系统联合驱动状态下，若整车需求转矩较小或者蓄能器压力小于继续放液阈值，动力域控制器仲裁结果为液驱系统需退出驱动，此时需协调控制发动机扭矩随之上升，防止车辆在液驱系统卸扭时所带来的整车驱动力矩损失造成车辆减速顿挫现象。

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