CN114110157B - 一种双档电四驱换档控制方法 - Google Patents

一种双档电四驱换档控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双档电四驱换档控制方法，包括：计算得到整车需求轮边扭矩T；计算当前电驱动系统提供的前轴最大扭矩Tmax_f和后轴最大扭矩Tmax_r；在前轴扭矩范围和后轴扭矩范围中随机生成M组作为计算分配系数a的初始随机值；根据最优算法实时计算得到分配系数a；根据分配系数a对前轴扭矩和后轴扭矩进行分配；计算电驱动变速箱档位为二档，重复上述步骤，分别选取前轴和后轴的电驱总成扭矩输出总成能耗低的档位作为输出档位。本发明采用最优经济性控制方法进行前、后轴换档控制，使整车驱动运行在最高效率工作点，增加整车续驶里程，有效提高整车续驶里程。

Description

一种双档电四驱换档控制方法
技术领域
本发明属于汽车控制领域，具体涉及一种双档电四驱换挡控制方法。
背景技术
采用通过标定的简单方法进行多档四驱电动车进行换档控制，对纯电工况续驶里程和整车经济性的提高空间有限，随着用户对续驶里程要求高和对整车经济性的严格要求，基于标定的换档控制方法远远不能满足当前用户要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种双档电四驱换挡控制方法，采用最优经济性控制方法进行前、后轴换档控制，使整车驱动运行在最高效率工作点，增加整车续驶里程，有效提高整车续驶里程。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种双档电四驱换档控制方法，包括以下步骤：
S1、设定双档变速箱档位为一档，根据此时油门踏板开度、制动踏板开度、车速和荷电状态计算得到整车需求轮边扭矩T；
S2、根据电驱动转速n计算当前电驱动系统提供的前轴最大扭矩Tmax_f和后轴最大扭矩Tmax_r；
S3、在电驱动系统可提供的前轴扭矩范围和后轴扭矩范围中随机生成M组作为计算分配系数a的初始随机值；
S4、根据最优算法实时计算得到分配系数a；
S5、根据分配系数a对前轴扭矩和后轴扭矩进行分配，得到前轴扭矩值为T*a，后轴扭矩值为T*(1-a)，并分别计算得到一档状态下的前轴和后轴的电驱总成能耗最小值Q(t)；
Q(t)＝T_f(t)*n_f(t)/(9550*η_f)*+T_r(t)*n_r(t)/(9550*η_r)
其中，T_f(t)＝T*a，T_r(t)＝T*(1-a)
S6、计算双档变速箱档位为二档后，根据此时油门踏板开度、制动踏板开度、车速和荷电状态计算得到电驱动转速和整车需求扭矩后，重复步骤S2～S5，得到二档状态下的前轴和后轴的电驱总成能耗最小值，比较一档和二档状态下的前轴和后轴的电驱总成能耗最小值，分别选取前轴和后轴的电驱总成扭矩输出总成能耗低的档位作为输出档位。
S1具体为：
S11、设定双档变速箱档位为一档，根据当前车速和计算得到电驱动转速n；
S12、根据油门踏板开度变化、车速变化，判断此时驾驶员的驾驶意图，根据驾驶意图得到其对应的电驱总成输出特性，计算得到整车需求扭矩T。
驾驶意图包括动态意图和稳态意图，其中动态意图对应电驱总成峰值输出特性，稳态意图对应电驱总成额定输出特性。
S4具体为：
S41、根据处理器的运算能力，设定每个组合优化迭代次数Gen；
S42、计算M个初始随机值对应的电驱动系统能耗总值，得到其中的最小能耗总值和该最小能耗总值所对应的随机值N1，将N1进行存储；
S43、采用差分演化算法中的变异运算和/或交叉运算，对M个初始随机值进行数据处理，获得M个新随机值；
S44、计算M个新随机值对应的电驱动系统能耗总值，得到其中最小能耗总值Q2和该最小能耗总值所对应的随机值N2，将N2进行存储；进一步，比较上一步Q1与Q2能耗总值的大小，取最小能耗总值，并将对应的N1与N2中的值进行存储；
S45、重复执行步骤S42～S44，直到满足迭代次数Gen，比较各组存储的随机值对应的电驱动系统能耗总值，将最小能耗总值对应的随机值作为分配系数a。
差分演化算法用于将每次迭代中最小能耗总值对应的随机值保留。
还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述方法的步骤。
还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用实时最优换档算法，可以获得最优化换档点，采用最经济的换档规律进行电四驱的换档控制，可以在满足动力需求的情况下保证汽车的电动系统的低能耗，有助于提高整车动力总成运行于最高效率区间，提高整车续驶里程和经济性。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例中差分演化算法的流程示意图；
图3为本发明实施例中动态意图的判断示意图；
图4为本发明实施例中稳态意图的判断示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，双档电四驱换档控制方法具体包括：
(1)先设定两档变速箱档位为1档，获取油门踏板开度、制动踏板开度、车速情况，分别计算电驱动转速n；
(2)根据油门踏板开度变化、车速变化，判断当前的驾驶意图为瞬态意图还是稳态意图，以及当前电机瞬态or稳态，结合电机的峰值特性和额定特性，计算出当前轮边总需求扭矩，即整车需求轮边扭矩T；
(3)根据电驱动转速n，计算前电驱动系统能够提供给前轴的最大实时扭矩(正扭矩或负扭矩)Tmax_f，计算后电驱动系统当前可以提供给后轴的最大实时扭矩(正扭矩或负扭矩)Tmax_r；
(4)假设为驱动过程，根据前轴电驱动系统的最小可提供扭矩0Nm，当前最大可提供扭矩Tmaxxf，和后轴电驱动系统最小可提供扭矩0Nm，当前最大可提供扭矩Tmax_f，随机M个初始随机值；
(5)设定每个组合迭代次数Gen，Gen是根据处理器计算能力确定，例如，20次；
(6)计算M个初始值中每个初始值对应的电驱动系统能耗总值，确定出最小能耗总值和最小能耗总值所对应的初始值N1，将N1进行存储；
电驱动系统能耗总值公式：
Q(t)＝T_f(t)*n_f(t)/(9550*η_f)*+T_r(t)*n_r(t)/(9550*η_r)
其中，T_f(t)＝T*a，T_r(t)＝T*(1-a)
(7)采用差分演化算法中的变异运算和/或交叉运算，对M个数据进行数据处理，获得M个新数据；
(8)计算M个新随机值对应的电驱动系统能耗总值，得到其中最小能耗总值Q2和该最小能耗总值所对应的随机值N2，将N2进行存储；进一步，比较上一步Q1与Q2能耗总值的大小，取最小能耗总值，并将对应的N1与N2中的值进行存储；
差分演化算法中，每次迭代将最优值(能耗总值最小)保留下来，目的是在有限的迭代次数中找到最优的解(能耗总值最小)。N1或者N2是前轴的扭矩比例值。
(9)重复执行步骤(6)～(8)，直到满足迭代次数Gen，最终输出a，其中，步骤(6)中的M个初始值为上一轮生成的M个新的初始值；
(10)将a作为分配系数，对汽车前轴和后轴的扭矩进行分配，其中，汽车前轴的扭矩值为T*a，汽车后轴的扭矩值为T*(1-a)；
(11)经过以上步骤可以获得同时置于一档和二档前轴和后轴的电驱动总成最小能耗比，进一步比较置于不同为一档和二档的电驱总成能耗的大小，最终选择整个车辆总驱动能耗低的前轴档位和后轴对应档位；
采用状态机模式的动稳态驾驶意图设计，获得汽车前、后轴总体需要的实时需求轮边扭矩的粗略值T；采用电驱动系统当前最大能力(电机当前峰值功率、额定功率)、动力电池系统当前最大能力(电池短时放电电流、长时放电电流)、档位信息(档位修正系数)、高压附件状态(高压附件修正系数)等信息，对汽车前、后轴总体需要的实时需求轮边扭矩的粗略值T进行修正，获得汽车前、后轴总体需要的实时需求轮边扭矩T。
汽车前、后轴总体需要的实时轮边需求扭矩T(正、负扭矩)的计算流程包括：
(1)根据电驱动总成的特性，驾驶员的油门踏板意图，分为稳态意图和动态意图；
①稳态意图如图3所示：对应于电驱动总成峰值输出特性；
②动态意图如图4所示：对应于电驱动总成额定输出特性；
(2)根据当前的驾驶意图状态，油门踏板开度，即可计算出当前轮边需求扭矩T1。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双档电四驱换档控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设定双档变速箱档位为一档，根据油门踏板开度、制动踏板开度、车速和荷电状态计算得到整车需求轮边扭矩T；
S2、根据电驱动转速n计算当前电驱动系统提供的前轴最大扭矩Tmax_f和后轴最大扭矩Tmax_r；
S3、在电驱动系统可提供的前轴扭矩范围和后轴扭矩范围中随机生成M组作为计算分配系数a的初始随机值；
S4、根据最优算法实时计算得到分配系数a；
S5、根据分配系数a对前轴扭矩和后轴扭矩进行分配，得到前轴扭矩值为T*a，后轴扭矩值为T*(1-a)，并计算得到一档状态下的前轴和后轴的电驱总成能耗最小值；
Q(t)＝T_f(t)*n_f(t)/(9550*η_f)*+T_r(t)*n_r(t)/(9550*η_r)
其中，T_f(t)＝T*a，T_r(t)＝T*(1-a)；
S6、计算档位在二档时，根据此时油门踏板开度、制动踏板开度、车速和荷电状态计算得到整车需求扭矩T，重复步骤S2～S5，得到二档状态下的前轴和后轴的电驱总成能耗最小值，比较一档和二档状态下的前轴和后轴的电驱总成能耗最小值，选取前轴和后轴的电驱总成能耗值最小值较小的档位作为当前输出档位。
2.根据权利要求1所述的一种双档电四驱换档控制方法，其特征在于，S1具体为：
S11、设定双档变速箱档位为一档，根据此时车速得到电驱动转速n；
S12、根据油门踏板开度变化、车速变化，判断此时驾驶员的驾驶意图，
根据驾驶意图得到其对应的电驱总成输出特性，计算得到整车需求轮边扭矩T。
3.根据权利要求2所述的一种双档电四驱换档控制方法，其特征在于，驾驶意图包括动态意图和稳态意图，其中动态意图对应电驱总成峰值输出特性，稳态意图对应电驱总成额定输出特性。
4.根据权利要求1所述的一种双档电四驱换档控制方法，其特征在于，S4具体为：
S41、根据处理器的运算能力，设定每个组合优化迭代次数Gen；
S42、计算M个初始随机值对应的电驱动系统能耗总值，得到其中的最小能耗总值Q1和该最小能耗总值Q1所对应的随机值N1，将N1进行存储；
电驱动系统能耗总值：
Q_N(t)＝T_fN(t)*n_fN(t)/(9550*η_f)+T_rN(t)*n_rN(t)/(9550*η_r)
S43、采用差分演化算法中的变异运算和/或交叉运算，对M个初始随机值进行数据处理，获得M个新随机值；
S44、计算M个新随机值对应的电驱动系统能耗总值，得到其中最小能耗总值Q2和该最小能耗总值Q2所对应的随机值N2，将N2进行存储；进一步，比较上一步Q1与Q2能耗总值的大小，取最小能耗总值，并将对应的N1与N2中的值进行存储；
S45、重复执行步骤S42～S44，直到满足迭代次数Gen，比较各组存储的随机值对应的电驱动系统能耗总值，将最小能耗总值对应的随机值作为分配系数a。
5.根据权利要求4所述的一种双档电四驱换档控制方法，其特征在于，差分演化算法用于将每次迭代中最小能耗总值对应的随机值保留。
6.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
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