CN115257752A - 一种混合动力汽车起步控制方法、系统及汽车 - Google Patents

一种混合动力汽车起步控制方法、系统及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车起步控制方法、系统及汽车，所述方法具体为：在汽车起步时，基于油门开度、车速和油温，确定动力源扭矩；针对动力源扭矩进行扭矩补偿，补偿的扭矩值是通过不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线以及当前里程获得；不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线是基于离合器扭矩与里程的关系曲线获得，所述离合器扭矩与里程的关系曲线通过标定方式得出。本发明先确定动力源扭矩，再根据不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线以及车辆的行驶里程对动力源扭矩进行补偿，解决车辆起步时的抖动问题，同时对扭矩的补偿也不需增加额外硬件，只需在软件层面做适当修改，就能对车辆起步时出现的抖动问题进行避免，可行性强。

Description

一种混合动力汽车起步控制方法、系统及汽车
技术领域
本发明涉及混动汽车技术领域，具体涉及NVH技术。
背景技术
随着能源问题的日益凸显，新能源技术得到了飞速的发展，在新技术的研究中，各大公司均发布了不同架构的混动汽车。双离合器自动变速器在爬行过程中通过离合器的滑摩传递扭矩，该扭矩与离合器控制压力、离合器摩擦系数、转速差、磨损量等相关。由于车辆里程的增加，离合器摩擦系数及磨损量会变化，造成离合器的请求扭矩和实际扭矩值差值变大，即滑磨传递扭矩变大。车辆的起步抖动与滑磨扭矩的变化有很大关系。
现有技术之一公开了一种双离合器自动变速器爬行抖动控制方法，该方法在无法避免车辆起步过程中离合器转速抖动的工况下，能够自动识别该工况，然后在通过离合器压力补偿来抑制离合器转速的下降，解决车辆抖动的问题。该控制方法无法提前规避爬行抖动，并且识别抖动再去补偿对控制系统的精确度及硬件的响应要求较高，势必会提高成本。
现有技术之二公开了一种混合动力车辆爬行控制方法、装置、车辆及存储介质，该方法通过对混合动力车辆在爬行过程中，对电机实行转速控制并对发动机实行转矩控制的第一爬行控制模式，或对发动机实行转速控制并对电机实行转矩控制的第二爬行控制模式，解决变速器输入轴转速波动的问题，并实现在保证混动爬行车速稳定的情况下，保证电池和高压附件的电功率供应，减少变速器对离合器的控制频率。
两个现有技术并未考虑车辆里程的增加，离合器摩擦系数及磨损量的变化引起的起步、爬行抖动因素，进而不能有效指导产品开发和问题规避。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种混合动力汽车起步控制方法，以解决现有技术未考虑车辆里程的增加，离合器摩擦系数及磨损量的变化引起的起步、爬行抖动因素，进而不能有效指导产品开发和问题规避的问题；目的之二在于提供一种一种混合动力汽车起步控制系统；目的之三在于提供一种汽车。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种混合动力汽车起步控制方法，所述方法具体为：
在汽车起步时，基于油门开度、车速和油温，确定动力源扭矩；
针对动力源扭矩进行扭矩补偿，补偿的扭矩值是通过不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线以及当前里程获得；
不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线是基于离合器扭矩与里程的关系曲线获得，所述离合器扭矩与里程的关系曲线通过标定方式得出。
根据上述技术手段，车辆在起步时，先确定动力源扭矩，再根据不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线以及车辆的行驶里程对动力源扭矩进行补偿，解决车辆起步时的抖动问题。此补偿方法既可以提升离合器前端的扭矩，又不会使离合器后端扭矩跟着改变，因此不会造成太大的改动，影响其他参数。
同时，上述方法无需设置新的硬件，节省人力物力。
进一步，所述获取离合器的动力源扭矩的方法为：
基于起步信号，判断油门是否启动；
若油门启动，则获取驾驶员需求扭矩和爬行扭矩，判断驾驶员需求扭矩是否小于爬行扭矩，若是，则将爬行扭矩作为所述动力源扭矩；若否，则将驾驶员需求扭矩作为所述动力源扭矩；
若油门未启动，则获取爬行扭矩，若电池SOC超过阈值，则所述动力源扭矩为电机输出的爬行扭矩；若电池SOC未超过阈值，则所述动力源扭矩为发动机输出的爬行扭矩与电机充电扭矩之差。
进一步，所述爬行扭矩基于车速和油温获得，所述驾驶员需求扭矩基于油门开度和车速获取。
进一步，当切换所述起步模式时，所述驾驶员需求扭矩改变，所述起步模式为纯电模式、发动机直驱模式或者混动模式。
进一步，获得所述不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线的方法具体为：
P1:搭建动力总成台架；
P2:在动力总成台架上对电驱变速器进行磨合；
P3：获得初始离合器扭矩Tc1(0)，其中离合器扭矩Tc1(m)＝f1(Pc1，Δnslip)，其中，f1为根据离合器控制压力Pc1和离合器主被动端滑差Δnslip定义的离合器扭矩查表函数，m为行驶里程；
P4：在台架上进行循环测试，每个循环包括起步工况、倒挡爬坡工况以及D挡爬坡工况、综合评价路工况、基本内循环工况、D挡爬坡工况，每循环的测试公里数为L，L为4500-5200km；
P5：当第一个循环测试结束后，记录各控制压力下离合器的传递扭矩，绘制离合器扭矩与里程的关系曲线，记为Tc1(L)；
P6:共运行当量里程为n个循环测试后，记录各控制压力下离合器的传递扭矩，绘制离合器扭矩与里程的关系曲线，记为Tc1(nL)，通过Tc1(L)和Tc1(nL)，绘制不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线。
进一步，所述P02具体为：
P201：以10％油门从0km/h加速至该油门条件下的最高档位，达到最高车速的85％，保持5s；
P202:在10％的坡道上减速至0km/h；
P203:重复4次步骤S201-S203，共运行5次；
P204：油门增加10％；
P205：重复10次S201-S204，第10次重复时油门应为100％；
P206：重复1次步骤S201-S205，共运行2次。
一种根据上述的控制方法的混合动力汽车起步控制系统，包括：动力源扭矩获取模块，配置为基于油门开度、车速和油温，获取动力源扭矩；
补偿扭矩获取模块，配置为集成有不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，基于当前里程，通过查询不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，获取补偿扭矩，并将补偿扭矩补偿至动力源扭矩。
进一步，所述动力源扭矩获取模块获取动力源扭矩的方法为：基于起步信号，判断油门是否启动；
若油门启动，则获取驾驶员需求扭矩和爬行扭矩，判断驾驶员需求扭矩是否小于爬行扭矩，若是，则将爬行扭矩作为所述动力源扭矩；若否，则将驾驶员需求扭矩作为所述动力源扭矩；
若油门未启动，则获取爬行扭矩，若电池SOC超过阈值，则所述动力源扭矩为电机输出的爬行扭矩；若电池SOC未超过阈值，则所述动力源扭矩为发动机输出的爬行扭矩与电机充电扭矩之差。
一种汽车，配置有上述的控制系统。
本发明的有益效果：
本发明先确定动力源扭矩，再根据不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线以及车辆的行驶里程对动力源扭矩进行补偿，解决车辆起步时的抖动问题，同时对扭矩的补偿也不需增加额外硬件，只需在软件层面做适当修改，就能对车辆起步时出现的抖动问题进行避免，可行性强，实现成本较低。
附图说明
图1是混合动力汽车动力源扭矩获取方式示意图；
图2是混合动力汽车扭矩传递示意图；
图3是本发明实施例中所述的台架布置示意图；
图4是本发明实施例所述的台架试验磨合流程图；
图5是本发明所述的离合器P-T曲线示意图；
图6是3万公里时的增益曲线示意图；
图7是本发明所述的摩擦副的磨损阶段示意图；
图8是混合动力汽车起步控制系统的结构图。
其中，1—发动机，2—P2电机，3—变速器，4—C0离合器，5—C1离合器，6—C2离合器,7—电驱变速器，8—转速扭矩传感器，9—驱动轴，10—负载电机；11-动力源扭矩获取模块；12-补偿扭矩获取模块。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明技术方案的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实施例提出了一种混合动力汽车起步控制方法，如图1所示，方法具体为：
S1：在汽车起步时，根据油门开度、车速与油温确定动力源扭矩。起步模式包括：纯电模式(EV)、发动机直驱模式(ICE)和混动模式(HEV)。
本实施例中，S1具体为：
S101:车辆接受起步信号。
S102:根据是否踩油门，确定起步控制方式。若是，则执行步骤S103,否则进入步骤S201。
S103:根据油门开度信号及车速查表，确定驾驶员需求扭矩。根据车速及油温查表，确定爬行扭矩。
S104:判断驾驶员需求扭矩是否小于爬行扭矩。若是，则将爬行扭矩作为动力源扭矩；若否，则将驾驶员需求扭矩等于动力源扭矩。
本实施例中，可以通过查表，确定爬行扭矩。如表1所示为车速-油温查表确定的爬行扭矩。其中，x为车速，单位kph，y为油温，单位℃。
表1车速-油温关系确定的爬行扭矩表
y\x -3 0 1 2 …… 7 8 9 10
-30
-20
-10 Tq1 Tq2 Tq3 Tq4 …… Tq9 Tq10 Tq9 ……
0
……
可以通过查表确定当前起步模式下的驾驶员需求扭矩。如表2所示为纯电模式下的车速—油门开度确定的驾驶员需求扭矩。其中，x为车速，单位kph，y为油门开度，单位％。
表2纯电模式下车速-油门开度确定的驾驶员需求扭矩表
y\x 0 10 15 20 …… 90 100 110 ……
0
2.0
5.0 Tq1 Tq2 Tq3 Tq4 …… Tq9 Tq10 Tq9 ……
……
100.0
当切换起步模式时，参照的驾驶员需求扭矩表改变，进而导致驾驶员需求扭矩改变。
起步时，若没有踩油门，则进入步骤S105：
S105：根据车速—油温查表，确定爬行扭矩。
S106：电量SOC是否超过阈值，若是，进入步骤S203；否则进入步骤S204。
S107:仅电机输出爬行扭矩，此时离合器C0打开，离合器C1结合。此时的动力源扭矩等于电机输出的爬行扭矩。
S108:电量SOC低于阈值时，仅发动机输出爬行扭矩，此时离合器C0及C1均结合，发动机分一部分扭矩用于电机充电。此时动力源扭矩为发动机爬行扭矩与电机充电扭矩之差。
S2：读取车辆行驶累计里程，该里程信号tatolODOmeter可以通过CAN信号读取，然后结合不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，对动力源扭矩进行补偿，即Ttrans＝Tp+Toff，其中，Tp为动力源扭矩，Toff为补偿扭矩值。
本实施例中不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线的获取方法如下：
P1:参见图3搭建动力总成台架,包括发动机1、电驱变速器7、转速扭矩传感器8、驱动轴9以及负载电机10两台。
试验过程配重要求如表3所示：
表3台架试验配重表
载荷 5座车辆配重 5+2座车辆配重 7座车辆配重
空载(kg) 整车整备质量+70 整车整备质量+70 整车整备质量+70
载荷(kg) 整车整备质量+375 整车整备质量+470 整车整备质量+530
P2:参见图4和图5的工况在动力总成台架上对电驱变速器进行磨合：
P201：以10％油门从0km/h加速至该油门条件下的最高档位，达到最高车速的85％。
P202:保持5s。
P203:在10％的坡道上减速至0km/h。
P204:重复4次步骤P201-P203，共运行5次。
P205：油门增加10％。
P206：重复10次P201-P205，第10次重复时油门应为100％。
P207：重复1次步骤P201-P206，共运行2次。
P3:进行基准传扭试验：控制润滑油流量为3L/min，润滑油温度为40℃，离合器控制压力为7-10bar，设定离合器主被动端不同滑差，如下表4记录各控制压力下离合器的传递扭矩，绘制如图4所示的离合器P-T曲线，可得到初始离合器扭矩Tc1(0)。所述离合器扭矩Tc1(m)＝f1(Pc1，Δnslip)，其中，f1为根据离合器控制压力Pc1和离合器主被动端滑差Δnslip定义的离合器扭矩查表函数，m为行驶里程。
表4各控制压力下离合器的传递扭矩
Figure BDA0003773357480000061
P4:在台架上根据下表5所示的标准试验工况进行循环,每循环参考公里数为L，L为4500-5200km，本实施中L为5000km。
表5标准试验工况循环方式
步骤 试验内容 试验循环参考公里数(km)
1 起步工况 10
2 倒挡爬坡工况+D挡爬坡工况 10+10
3 综合评价路工况 4000
5 基本内循环工况 900
6 D挡爬坡工况 70
P5:在台架上模拟起步时的工况进行传扭试验：控制润滑油流量为3L/min，润滑油温度为40℃，设定离合器主被动端不同滑差，根据表4记录各控制压力下离合器的传递扭矩，绘制离合器P-T曲线，记为Tc1(5000)。
P6:重复步骤P3-P4，共运行当量里程为六个循环时，即3万公里。通过5千-3万公里的离合器传扭P-T曲线绘制不同里程时的离合器传扭P-T增益曲线，即Tgain(m)＝Tc1(m)-Tc1(0)，该曲线可以是以图和/表的形式进行存储。图6所示为3万公里时的增益曲线。
如图7所示，任何摩擦副的磨损都可以被划分为三阶段，分别是磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。磨合完成后，进入稳定磨损阶段，此阶段是摩擦副正常运行阶段。在剧烈磨损阶段，工作情况急剧恶化，磨损率随着时间的增大而迅速增加，出现振动和噪声，温度急剧升高，从而导致离合器摩擦副完全失效。本发明关注的是稳定磨损阶段的扭矩变化情况，通过多次的台架试验及路试车标定，台架试验3万公里离合器的传扭趋于稳定。如表6所示。
表6车辆行驶里程—扭矩补偿表
Figure BDA0003773357480000071
由于起步时，离合器主被动端为大滑差，可取滑差为1000rpm或1300rpm时的扭矩增益值作为扭矩补偿量，可通过前述关于里程的扭矩增益值Tgain(m)＝Tc1(m)-Tc1(0)表6确认。在实车标定时，每隔5000公里对动力源扭矩Tp进行扭矩补偿，3万公里后，补偿值不再变化。但是，由于离合器摩擦片的不同，补偿值可根据台架传扭试验进行进一步确定。
根据图2传扭示意图所示，动力源扭矩决定了PCU发出的负载扭矩请求，离合器的请求扭矩与PCU发出的负载扭矩请求是查表关系。在车辆验证阶段，离合器的请求扭矩处于开环状态，单纯的修改动力源扭矩，会导致离合器的请求扭矩也跟着增大。
车辆在起步时，先通过图1所示步骤确定动力源扭矩，再根据车辆的行驶里程-扭矩补偿关系对动力源扭矩进行补偿，解决车辆起步时的抖动问题。此补偿方法既可以提升离合器前端的扭矩，又不会使离合器后端扭矩跟着改变，因此不会造成太大的改动，影响其他参数，节省人力物力。
本实施例还提出了一种混合动力汽车起步控制系统，如图8所示，包括动力源扭矩获取模块11，配置为基于油门开度、车速和油温，获取动力源扭矩；
补偿扭矩获取模块12，配置为集成有不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，基于当前里程，通过查询不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，获取补偿扭矩，并将补偿扭矩补偿至动力源扭矩。
本实施例还提出了一种汽车，配置有上述控制系统。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车起步控制方法，其特征在于：所述方法具体为：
在汽车起步时，基于油门开度、车速和油温，确定动力源扭矩；
针对动力源扭矩进行扭矩补偿，补偿的扭矩值是通过不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线以及当前里程获得；
所述不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线是基于离合器扭矩与里程的关系曲线获得，所述离合器扭矩与里程的关系曲线通过标定方式得出。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述获取离合器的动力源扭矩的方法为：
基于起步信号，判断油门是否启动；
若油门启动，则获取驾驶员需求扭矩和爬行扭矩，判断驾驶员需求扭矩是否小于爬行扭矩，若是，则将爬行扭矩作为所述动力源扭矩；若否，则将驾驶员需求扭矩作为所述动力源扭矩；
若油门未启动，则获取爬行扭矩，若电池SOC超过阈值，则所述动力源扭矩为电机输出的爬行扭矩；若电池SOC未超过阈值，则所述动力源扭矩为发动机输出的爬行扭矩与电机充电扭矩之差。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述爬行扭矩基于车速和油温获得，所述驾驶员需求扭矩基于油门开度和车速获取。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：当切换所述起步模式时，所述驾驶员需求扭矩改变，所述起步模式为纯电模式、发动机直驱模式或者混动模式。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：获得所述不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线的方法具体为：
P1:搭建动力总成台架；
P2:在动力总成台架上对电驱变速器进行磨合；
P3：获得初始离合器扭矩Tc1（0），其中离合器扭矩Tc1（m）=f1（Pc1，Δnslip），其中，f1为根据离合器控制压力Pc1和离合器主被动端滑差Δnslip定义的离合器扭矩查表函数，m为行驶里程；
P4：在台架上进行循环测试，每个循环包括起步工况、倒挡爬坡工况以及D挡爬坡工况、综合评价路工况、基本内循环工况、D挡爬坡工况，每循环的测试公里数为L，L为4500-5200km；
P5：当第一个循环测试结束后，记录各控制压力下离合器的传递扭矩，绘制离合器扭矩与里程的关系曲线，记为Tc1（L）；
P6:共运行当量里程为n个循环测试后，记录各控制压力下离合器的传递扭矩，绘制离合器扭矩与里程的关系曲线，记为Tc1（nL），通过Tc1（L）和Tc1（nL），绘制不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述P02具体为：
P201：以10%油门从0km/h加速至该油门条件下的最高档位，达到最高车速的85%，保持5s；
P202:在10%的坡道上减速至0km/h；
P203:重复4次步骤S201-S203，共运行5次；
P204：油门增加10%；
P205：重复10次S201-S204，第10次重复时油门应为100%；
P206：重复1次步骤S201-S205，共运行2次。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的控制方法的混合动力汽车起步控制系统，其特征在于：包括：动力源扭矩获取模块，配置为基于油门开度、车速和油温，获取动力源扭矩；
补偿扭矩获取模块，配置为集成有不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，基于当前里程，通过查询不同里程时的离合器传扭增益的关系曲线，获取补偿扭矩，并将补偿扭矩补偿至动力源扭矩。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于：所述动力源扭矩获取模块获取动力源扭矩的方法为：基于起步信号，判断油门是否启动；
若油门启动，则获取驾驶员需求扭矩和爬行扭矩，判断驾驶员需求扭矩是否小于爬行扭矩，若是，则将爬行扭矩作为所述动力源扭矩；若否，则将驾驶员需求扭矩作为所述动力源扭矩；
若油门未启动，则获取爬行扭矩，若电池SOC超过阈值，则所述动力源扭矩为电机输出的爬行扭矩；若电池SOC未超过阈值，则所述动力源扭矩为发动机输出的爬行扭矩与电机充电扭矩之差。
9.一种汽车，其特征在于：配置有权利要求7或8所述的控制系统。
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