一種混合動力汽車動力總成控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動力汽車控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種混合動力汽車動力總成控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油危機和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，開發(fā)低消耗、低排放的環(huán)保汽車成為當(dāng)今研宄的重點?；旌蟿恿ζ嚲哂邪l(fā)動機和電機兩種動力源，再和作為能量存儲的蓄電池組合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，可充分發(fā)揮純電動汽車和傳統(tǒng)汽車的優(yōu)勢，成為當(dāng)今最具研宄意義的低排放和低油耗汽車。因此研宄開發(fā)一種基于駕駛員動作的混合動力汽車動力總成控制方法將具有重要的意義。
[0003]混合動力電動汽車一般至少有兩種車載能量源，其中一種為具有高功率密度的能量源。利用兩種能量源的特性互補，實現(xiàn)整車系統(tǒng)性能的改善和提高。要實現(xiàn)兩者之間相互協(xié)調(diào)工作，這就需要有良好的控制方法?？刂品椒ú粌H僅要實現(xiàn)整車最佳的燃油經(jīng)濟性，而且還要兼顧發(fā)動機排放、蓄電池壽命、駕駛性能、各部件可靠性及整車成本等多方面要求，并針對混合動力汽車各部件的特性和汽車的運行工況，使發(fā)動機、電動機、蓄電池和傳動系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹配。當(dāng)前混合動力汽車的控制方法不十分完善，一方面表現(xiàn)在對車輛行駛的實時狀況中的變量采集不充分導(dǎo)致對行駛實時狀況判斷不準(zhǔn)確。另一方面，對采集到的車輛行駛實時數(shù)據(jù)利用不充分不合理，比如現(xiàn)有技術(shù)中常見的控制方法有兩種，一種是根據(jù)車速，當(dāng)車速大于閥值時，使用發(fā)動機驅(qū)動；當(dāng)車速小于閥值時，使用電池驅(qū)動。另一種是根據(jù)電池電量，當(dāng)電池電量小于某一閥值時，使用發(fā)動機驅(qū)動；當(dāng)電池電量大于閥值時使用電池驅(qū)動。現(xiàn)有的控制方法較為機制化，進而浪費燃料；隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們的環(huán)保意識越來越強，因此，合理的動力分配方法還應(yīng)該考慮到對環(huán)境的影響。
[0004]經(jīng)過檢索，現(xiàn)有技術(shù)中存在相關(guān)的技術(shù)方案，如發(fā)明專利申請:200910132390.7，申請日:2009年4月I日，該申請案公開了一種混合動力汽車的動力系統(tǒng)及其控制方法，該方法是當(dāng)電池電量不足或車速高于一設(shè)定值時采用集成式起動發(fā)電機驅(qū)動模式，使用集成式起動發(fā)電機驅(qū)動系統(tǒng)前置前驅(qū)；當(dāng)車速較低且電量充足時采用純電動驅(qū)動模式，由后電機驅(qū)動車輛行駛；當(dāng)整車制動或松開油門踏板后進入再生制動模式回收四個驅(qū)動輪的制動能量；當(dāng)路況相對復(fù)雜或急加速且電池電量允許時進入四驅(qū)模式，由集成式起動發(fā)電機驅(qū)動系統(tǒng)與后電機系統(tǒng)共同驅(qū)動車輛行駛。該申請案主要是基于車速和電池電量來對整車工作模式進行判別的，判斷機制不夠靈活，不能夠根據(jù)實際路況優(yōu)化動力分配方案。
[0005]又如中國專利申請?zhí)?201210007113.5，申請日:2012年I月11日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:混合動力汽車多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)，該申請案公開了一種混合動力汽車多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)，該發(fā)明根據(jù)車載GPS定位系統(tǒng)和傳感器實時檢測到的汽車行駛環(huán)境和路況，根據(jù)混合動力汽車所處的當(dāng)前行駛路況信息，確定汽車相應(yīng)的工作模式；然后，根據(jù)汽車的行駛環(huán)境區(qū)分出E(城市、農(nóng)村、近郊)、F(遠郊、高速)兩種行駛工況，針對E工況，優(yōu)先控制的重點應(yīng)考慮汽車的排放性指標(biāo)，針對F工況，優(yōu)先控制的重點應(yīng)考慮汽車的燃油經(jīng)濟性指標(biāo)，設(shè)計以行駛路況為驅(qū)動的多模型切換控制規(guī)貝1J，并對各工作模式分別設(shè)計相應(yīng)的控制器。該發(fā)明僅根據(jù)GPS定位模塊信號、傳感器信號以及電池SOC與已有經(jīng)驗設(shè)置的門限值比較判別當(dāng)前行駛模式，雖然具有一定的實用性，但是不能保證動力的最佳匹配，無法使整車的效率達到最優(yōu)。該方法利用車載GPS定位系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域限速來測定車速需求，不能滿足實時的車速需求，因此不能準(zhǔn)確判別整車的實時工作模式。該發(fā)明中傳感器模塊采用彎道傳感器和坡道傳感器用以監(jiān)測彎道和坡道，只有當(dāng)車輛行駛?cè)霃澋篮推碌罆r，才能監(jiān)測到信號，因此不能對車輛行駛工況進行預(yù)測并且具有一定的延遲，進而使車輛動力不能得到即時合理的分配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中僅根據(jù)車速和電池SOC狀態(tài)來進行動力分配導(dǎo)致整車工作模式劃分不夠精確的不足，提供了一種混合動力汽車動力總成控制方法，本發(fā)明能夠根據(jù)駕駛員的操控動作獲得行車信號，進而對當(dāng)前行駛工況進行預(yù)判，再結(jié)合整車需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)進行動力分配，提高了整車的燃油經(jīng)濟性，根據(jù)不同行駛工況有效控制了尾氣排放，加速了環(huán)保汽車、綠色汽車的發(fā)展，符合經(jīng)濟、環(huán)保的發(fā)展要求。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種混合動力汽車動力總成控制方法，其控制過程為:根據(jù)駕駛員對油門踏板和制動踏板的操作獲得行車信號，根據(jù)行車信號對車輛當(dāng)前行駛工況進行預(yù)判；整車控制器接收當(dāng)前行駛工況信息，同時采集整車需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)信息；根據(jù)當(dāng)前行駛工況、整車需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)合理選擇動力分配方案，對動力進行合理分配。
[0011]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的行車信號包括:油門踏板行程、制動踏板行程、車速、油門踏板行程變化率和制動踏板行程變化率；所述的根據(jù)行車信號對車輛當(dāng)前行駛工況進行預(yù)判是采用模糊控制方法。
[0012]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述油門踏板行程和油門踏板行程變化率是通過油門踏板傳感器采集的信號經(jīng)過信號分析處理得到；所述制動踏板行程和制動踏板行程變化率是通過制動踏板傳感器采集的信號經(jīng)過信號分析處理得到；所述車速是通過車速傳感器采集的信號經(jīng)過信號處理器分析處理得到。
[0013]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述模糊控制方法為:根據(jù)油門踏板行程建立隸屬度函數(shù)MF1，定義與油門踏板行程相對應(yīng)的兩個隸屬等級:小、大；根據(jù)制動踏板行程建立隸屬度函數(shù)MF2，定義與制動踏板行程相對應(yīng)的兩個隸屬等級:小、大；根據(jù)車速建立隸屬度函數(shù)MF3，定義與車速相對應(yīng)的三個隸屬等級:慢、中、快；根據(jù)油門踏板行程變化率建立隸屬度函數(shù)MF4，定義與油門踏板行程變化率相對應(yīng)的兩個隸屬等級:緩、急；根據(jù)制動踏板行程變化率建立隸屬度函數(shù)MF5，定義與制動踏板行程變化率相對應(yīng)的兩個隸屬等級:緩、急；根據(jù)5個隸屬度函數(shù)將行車信號模糊化而得到油門踏板行程、制動踏板行程、車速、油門踏板行程變化率和制動踏板行程變化率的隸屬等級，然后根據(jù)行車信號的隸屬等級進行模糊處理。
[0014]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的模糊處理的方法為:采用if-then規(guī)則得到行駛工況的隸屬等級，該行駛工況的隸屬等級包括Xe、CS和GS，然后解模糊得出行駛工況信號，經(jīng)信號處理分析得到當(dāng)前行駛工況，與行駛工況的隸屬等級XC、CS和GS相對應(yīng)的行駛工況為:鄉(xiāng)村工況、城市工況和高速工況，再根據(jù)當(dāng)前行駛工況、整車需求轉(zhuǎn)矩和電池SOC狀態(tài)進行動力分配。
[0015]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述當(dāng)前行駛工況為鄉(xiāng)村工況，其動力分配方案為:
[0016]I)如果發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)矩能滿足整車轉(zhuǎn)矩需求，則發(fā)動機工作在經(jīng)濟區(qū)，提供經(jīng)濟轉(zhuǎn)矩，多余轉(zhuǎn)矩供電機發(fā)電，蓄電池處于充電狀態(tài)；
[0017]2)如果發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)矩不能滿足整車轉(zhuǎn)矩需求，其滿負(fù)荷轉(zhuǎn)矩能滿足需求，且電池電量充足，則發(fā)動機工作在經(jīng)濟區(qū)，以經(jīng)濟轉(zhuǎn)矩驅(qū)動汽車，不足部分由電機提供，此時電機工作于電動機模式，蓄電池處于放電狀態(tài)；
[0018]3)如果發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)矩不能滿足整車轉(zhuǎn)矩需求，其滿負(fù)荷轉(zhuǎn)矩能滿足需求，且電池電量不足，則發(fā)動機工作在滿負(fù)荷區(qū)，以需求轉(zhuǎn)矩驅(qū)動汽車，多余轉(zhuǎn)矩供電機發(fā)電，電機工作于發(fā)電機模式，蓄電池處于充電狀態(tài)。
[0019]作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的當(dāng)前行駛工況為城市工況，其動力分配方案為:
[0020]I)電池SOC在正常范圍內(nèi)，采用電動機單獨驅(qū)動模式，發(fā)動機不工作；制動時，電機工作在發(fā)電機模式；
[0021]2)電池SOC低于正常范圍值，采用發(fā)動機驅(qū)動模式，發(fā)動機穩(wěn)定在燃油經(jīng)濟區(qū)工作，怠速時則關(guān)閉發(fā)動機減小排放；制動時，電機工作在發(fā)電機模式回收制動能量。