本发明专利技术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。本发明专利技术在不同行驶工况下，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。
【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉及汽车控制系统领域，尤其涉及一种混合动力汽车多模耦合驱动系统的变模控制方法，具体地说是根据集成分布式/集中式驱动功能的插电式混合动力汽车的复杂行驶工况需求，进行多种驱动模式自动选取和切换的变模控制方法。技术背景为了能够充分利用集中式驱动和分布式驱动的各自优势并避免其缺陷，申请人前期设计了一种适用于插电式混合动力汽车的多模耦合驱动系统，其结构如图2所示，包括发动机1、离合器2、电动离合机构3、副驱动电机4、传动总成5、选变模执行机构6、电池组7、主驱动电机8、第一车轮9和第二车轮12、第一半轴10和第二半轴11；发动机1输出轴和离合器2相联，电动离合机构3置于离合器2上，离合器2的输出端和副驱动电机4相联，副驱动电机4输出端和传动总成5相联，选变模执行机6置于传动总成5上，传动总成5的另一端和主驱动电机8相联，传动总成5的两个输出端分别连接第一半轴10和第二半轴11，两半轴末端分别为第一车轮9和第二车轮12，电池组7向主驱动电机8和副驱动电机4供电。该多模耦合驱动系统通过模式切换可以实现发动机-双电机并联集中式驱动、发动机-副驱动电机并联集中式驱动、发动机-双电机并联分布式驱动和主驱动电机集中式驱动四大类驱动模式，并可以根据纯电驱动和混合驱动细分出二十几种单一驱动模式。当变模执行机构控制第一同步器54和第二齿轮52接合、第二同步器55和第二齿轮52接合时，该系统可以实现发动机-双电机并联集中式驱动模式，具体可以根据发动机1是否启动、离合器2是否接合、副驱动电机4是处于驱动状态还是处于发电状态、主驱动电机8是处于驱动状态还是处于发电状态，细化为双电机并联纯电驱动、双电机并联驱动同时启动发动机、发动机-双电机并联混合驱动、发动机和主驱动电机并联混合驱动同时副驱动电机发电、发动机驱动-双电机发电、双电机制动共六种模式。当变模执行机构控制第一同步器54和第二齿轮52接合、第二同步器55处于空挡时，该系统可以实现发动机—副驱动电机并联集中式驱动，具体可以根据发动机1是否启动、离合器2是否接合、副驱动电机4是处于驱动状态还是处于发电状态，细化为副驱动电机单独纯电驱动、副驱动电机驱动同时启动发动机、发动机单独驱动、发动机—副驱动电机并联混合驱动和发动机驱动—副驱动电机发电、副驱动电机制动共六种模式。当变模执行机构控制第一同步器54和第一齿轮51接合、第二同步器55和第三齿轮53接合时，该系统可以实现发动机—双电机并联分布式驱动，具体可以根据发动机1是否启动、离合器2是否接合、副驱动电机4是处于驱动状态还是处于发电状态、主驱动电机8是处于
驱动状态还是处于发电状态，细化为双电机分布式纯电驱动、双电机分布式驱动同时副驱动电机启动发动机、发动机—双电机分布式混合驱动、发动机和主驱动电机分布式混合驱动同时副驱动电机发电、双电机分布式制动共五种模式。当变模执行机构控制第一同步器54处于空挡、第二同步器55和第二齿轮52接合时，该系统可以实现主驱动电机集中式驱动，具体可以根据发动机1是否启动、离合器2是否接合、副驱动电机4是处于驱动状态还是处于发电状态、主驱动电机8是处于驱动状态还是处于发电状态，细化为主驱动电机单独纯电驱动、主驱动电机单独驱动同时副驱动电机启动发动机、发动机带动副驱动电机发电同时主电机驱动、主电机制动共4种模式。该系统可以根据车辆的复杂行驶工况需求采取多种机电耦合驱动模式，提高车辆的动力性、经济性、操纵稳定性、转向轻便性、灵活性和可靠性。为了能更好的实现上述诸多功能，本专利技术将提出一种针对该驱动系统的一种混合动力汽车多模耦合驱动系统的变模控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混合动力汽车多模耦合驱动系统的变模控制方法，用以实现混合动力汽车多模耦合驱动系统的分布式与集中式驱动模式的自动优选和切换，从而提高车辆的动力性、经济性、操纵稳定性、转向轻便性、灵活性和可靠性。为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：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SOCobj、当前车速V、分布式驱动进入集中式驱动的车速门限值Vdown、集中式驱动进入分布式驱动的车速门限值Vup、车辆需求转矩Tr、发动机当前转速下的最大转矩Temax和电机当前转速下的最大转矩Tmmax进行模式判定；当初始模式判定为集中式驱动时，若V小于Vup，则继续采用集中式驱动；若V大于Vup，则进入SOC和SOCobj的比较判断；当初始模式判定为分布式驱动时，若V小于Vdown，则采用集中式驱动；若V大于Vdown，则进入SOC和SOCobj的比较判断；当SOC大于SOCobj，则进入Tr/2和Tmmax的比较，若Tr/2大于Tmmax，则进入集中式驱动，若Tr/2小于Tmmax，则进入分布式驱动；当SOC小于SOCobj，则进入Tr/2和Tmmax、Temax的比较，若Tr/2同时小于Tmmax、Temax，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Vr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，从而通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
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SOCobj、当前车速V、分布式驱动进入集中式驱动的车速门限值Vdown、集中式驱动进入分布式驱动的车速门限值Vup、车辆需求转矩Tr、发动机当前转速下的最大转矩Temax和电机当前转速下的最大转矩Tmmax进行模式判定；当初始模式判定为集中式驱动时，若V小于Vup，则继续采用集中式驱动；若V大于Vup，则进入SOC和SOCobj的比较判断；当初始模式判定为分布式驱动时，若V小于Vdown，则采用集中式驱动；若V大于Vdown，则进入SOC和SOCobj的比较判断；当SOC大于SOCobj，则进入Tr/2和Tmmax的比较，若Tr/2大于Tmmax，则进入集中式驱动，若Tr/2小于Tmmax，则进入分布式驱动；当SOC小于SOCobj，则进入Tr/2和Tmmax、Temax的比较，若Tr/2同时小于Tmmax、Temax，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Vr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SOCobj时，采用双电机并联分布式驱动；当SOC小于SOCL时，采用发动机‑主电机并联分布式驱动，此时Te＝Temax；当SOC介于SOCobj和电池最低电荷门限值SOCL之间且Tr/2小于Teopt时，采用发动机‑主电机并联分布式驱动，此时Te＝Teopt；SOC介于SOCobj和SOCL之间且Tr/2大于Teopt时，采用发动机‑主电机并联分布式驱动，此时Te＝Temax；在制动控制中，当SOC大于电池最高电荷门限值SOCH时，采用机械制动；当SOC小于SOCH且|Tre|大于2|Tmmmax|时，采用双电机并联分布式制动+机械制动；当SOC小于SOCH且|Tre|小于2|Tmmmax|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。...
【技术特征摘要】
1.一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SOCobj、当前车速V、分布式驱动进入集中式驱动的车速门限值Vdown、集中式驱动进入分布式驱动的车速门限值Vup、车辆需求转矩Tr、发动机当前转速下的最大转矩Temax和电机当前转速下的最大转矩Tmmax进行模式判定；当初始模式判定为集中式驱动时，若V小于Vup，则继续采用集中式驱动；若V大于Vup，则进入SOC和SOCobj的比较判断；当初始模式判定为分布式驱动时，若V小于Vdown，则采用集中式驱动；若V大于Vdown，则进入SOC和SOCobj的比较判断；当SOC大于SOCobj，则进入Tr/2和Tmmax的比较，若Tr/2大于Tmmax，则进入集中式...
【专利技术属性】
技术研发人员：祁炳楠，张利鹏，谷定杰，张晓宏，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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