一种混合动力汽车多模耦合驱动系统的变模控制方法

摘要

本发明公开了一种混合动力汽车多模耦合驱动系统的变模控制方法，该方法步骤为：整车控制器通过与各传感器通讯来获取各子系统的信息，实现司机驾驶意图解析、车辆运行状态识别和电池状态估计；接着，进行模式切换与力矩分配控制，包括驱动系统模式优选与切换控制策略制定以及基于能耗最小原则计算各动力子系统的驱动力矩分配系数，生成所需的控制指令；然后，将生成的控制指令通过CAN通讯传递给各控制器，控制离合器接合、驱动模式选取和各动力单元的力矩输出，实现多模耦合驱动控制；最后，接收各控制器反馈信息并结合各传感器信号共同实现闭环控制。本发明在不同行驶工况下，充分利用集中式驱动系统可以通过变速来提高动力性、经济性和分布式驱动系统可以独立协调两侧驱动力矩分配，实现灵活的动力学稳定性控制的优点，明显提高车辆行驶的动力性，经济性和行驶稳定性。

主权项

一种混合动力汽车多模耦合驱动系统的变模控制方法，该控制方法所基于控制系统的硬件包括挡位传感器、加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、方向盘转角传感器、方向盘力矩传感器、分布式驱动按键、车速传感器、轮速传感器、整车惯性测量单元、选模机构转角位置传感器、变模机构转角位置传感器、离合机构转角位置传感器、发动机转速传感器、主电机转速传感器、副电机转速传感器、发动机控制器、主电机控制器、副电机控制器、离合器操纵机构控制器、选变模机构控制器、电池管理系统和整车控制器；该控制方法内容包括如下步骤：步骤1.所述整车控制器的控制流程为：首先，通过与各传感器通讯来获取各子系统的信息，实现司机驾驶意图解析、车辆运行状态识别和电池状态估计；接着，进行模式切换与力矩分配控制，包括驱动系统模式优选与切换控制策略制定以及基于能耗最小原则计算各动力子系统的驱动力矩分配系数，生成所需的控制指令；然后，将生成的控制指令通过CAN通讯传递给各控制器，控制离合器接合、驱动模式选取和各动力单元的力矩输出，实现多模耦合驱动控制；最后，接收各控制器反馈信息并结合各传感器信号共同实现闭环控制；步骤2.针对车辆在良好路面行驶工况，低速行驶时为优先保证整车动力性而采用集中式驱动模式，高速行驶时为优先保证整车行驶稳定性而采用分布式驱动模式行驶，同时通过两挡变速提高车辆的经济性；步骤3.启动车辆后,首先进行挡位检测，检测为前进挡时，进入集中式/分布式判断程序；如果车辆为刚起步状态，采用集中式驱动；如果车辆不是刚起步状态则需要根据电池当前的电荷量SOC、纯电模式转变为混动模式时电池电荷量的门限值SOC_obj、当前车速V、分布式驱动进入集中式驱动的车速门限值V_down、集中式驱动进入分布式驱动的车速门限值V_up、车辆需求转矩T_r、发动机当前转速下的最大转矩T_emax和电机当前转速下的最大转矩T_mmax进行模式判定；当初始模式判定为集中式驱动时，若V小于V_up，则继续采用集中式驱动；若V大于V_up，则进入SOC和SOC_obj的比较判断；当初始模式判定为分布式驱动时，若V小于V_down，则采用集中式驱动；若V大于V_down，则进入SOC和SOC_obj的比较判断；当SOC大于SOC_obj，则进入T_r/2和T_mmax的比较，若T_r/2大于T_mmax，则进入集中式驱动，若T_r/2小于T_mmax，则进入分布式驱动；当SOC小于SOC_obj，则进入T_r/2和T_mmax、T_emax的比较，若T_r/2同时小于T_mmax、T_emax，则进入分布式驱动；其余情况则进入集中式驱动；步骤4.当车辆在冰雪、泥泞、凹凸不平这类恶劣路面行驶时，驾驶员可以直接按下分布驱动按键，车辆强制进入分布式驱动模式，此时，整车控制器通过车速V和各轮轮速V_r自动识别车轮滑移率、通过方向盘转角传感器和整车惯性测量单元获取方向盘转角和车辆横摆角速度变化信号，判定车辆动力学稳定性控制阈值，通过调整动力系统的力矩输出进行驱动防滑转、制动防抱死和横摆稳定性控制；当车辆进行原地转向行驶时，整车控制器通过车速和方向盘转角、转矩信号进行工况判定，直接强制车辆进入分布式驱动模式，此时通过调整各动力单元的转矩输出，使两侧转向轮的驱动力矩产生较大差异，从而通过差动助力转向来提高驾驶员的操纵轻便性并在一定程度上减小转弯半径；当驾驶员松开分布式驱动按键或车辆脱离原地转向行驶时，则车辆根据步骤3进行驱动；步骤5.强制进入分布式驱动模式后，在当前车速下车辆需求转矩大于0时进入驱动控制；在驱动控制中，当SOC大于SOC_obj时，采用双电机并联分布式驱动；当SOC小于SOC_L时，采用发动机‑主电机并联分布式驱动，此时T_e＝T_emax；当SOC介于SOC_obj和电池最低电荷门限值SOC_L之间且T_r/2小于T_eopt时，采用发动机‑主电机并联分布式驱动，此时T_e＝T_eopt；SOC介于SOC_obj和SOC_L之间且T_r/2大于T_eopt时，采用发动机‑主电机并联分布式驱动，此时T_e＝T_emax；在制动控制中，当SOC大于电池最高电荷门限值SOC_H时，采用机械制动；当SOC小于SOC_H且|T_re|大于2|T_mmmax|时，采用双电机并联分布式制动+机械制动；当SOC小于SOC_H且|T_re|小于2|T_mmmax|时，采用双电机并联分布式制动；步骤6.在车辆行驶过程中随时进行故障检测，在集中式驱动模式下若检测出任一动力单元出现故障，则采用另外两个动力单元并联驱动模式；在分布式驱动模式下如检测到发动机或副驱动电机发生故障，则采用另外两个动力单元并联分布式驱动模式；若检测到主电机发生故障，则直接转为发动机‑副电机并联集中式驱动模式。