[发明专利]一种行星多挡混合动力系统模式切换控制方法

说明书

本发明公开了一种行星多挡混合动力系统模式切换控制方法，该发明旨在克服行星多挡混合动力系统结构复杂、运行模式多样，所带来的动力系统模式切换过程引起的纵向冲击，进一步加剧整车的平顺性问题。包括以下步骤：首先针对第一类模式切换过程进行阶段划分，并根据每个阶段的传动系统特征进行动力学建模；结合工程中常用协调控制策略的特点，探究模式切换参数影响规律，形成了行星多挡混合动力系统模式切换过程的分层控制问题描述；然后，考虑离合器在结合过程的不同运行状态，采用自适应模糊滑模方法设计了动力源与离合器的最佳期望轨迹，以期望实现高效的机电耦合模式切换过程，从而保证整车在模式切换过程中的平顺性。

技术领域

本发明属于混合动力车辆控制领域，更确切地说，本发明涉及一种行星多挡混合动力系统模式切换控制方法。

背景技术

驾驶性能是反映混合动力汽车性能的重要指标，它主要通过汽车加速度，冲击度等具有瞬态特性的参数来表征。考虑到复杂多变的行驶工况特点，为保证车辆对各种工况均具有良好的适应性，系统需要在不同工作模式之间进行切换。因此,可以毫不夸张的说，针对行星多挡混合动力车辆开展模式切换平顺性研究重点和核心在于确立发动机，电机以及离合器的瞬态协调控制机制。

行星多挡混合动力系统模式切换多样，本发明针对有代表性的混合驱动模式切换至发动机直驱模式为例进行说明：发动机与电机的输出动力通过行星齿轮机构实现非线性耦合，离合器需要经历分离-滑磨-接合的动态切换过程，且存在发动机延迟响应特性、离合器转矩传递特性等非线性约束，导致混合动力系统的动态协调控制问题尤为复杂；此外，模式切换过程中参数时变、建模误差以及外部道路阻力干扰等不确定性问题，进一步加剧了模式切换过程的复杂性。此过程中即包含耦合叠加的多动力源各异响应特性，又包含不连续性的离合器分离/结合特性，若控制不当，容易使动力源总扭矩输出剧烈变化，产生较大的车辆纵向冲击。因此，如何开发一种控制精度高、响应快速、参数适应性广以及抗干扰能力强的模式切换控制器，从而实现高效的混合动力系统模式切换机电耦合控制，仍存在着较大挑战。

现有的技术中，如2015年11月04日公开的发明专利，公开号：CN105015318A，本发明公开了一种双转子电机行星轮式混合动力系统及工作模式切换方法,利用双转子电机来完成发动机的起动功能，取消了发动机飞轮以双转子电机的内转子替代飞轮,使得系统结构更加紧凑。提高了混合动力系统的适应性和运行效率。2020年01月30日公开的发明专利，公开号：CN110733332A，公开了一种基于AMT的混合动力系统及控制方法,动力可在发动机和电机间根据工况需求自由切换,既满足环保排放的要求,还确保续航里程不受限制。

综上所述，现有技术中，涉及到的行星多挡混合动力系统，主要研究的构型紧凑，运行效率高，以及更加适用于节能减排的性能需求。但是，很少关注行星混合动力系统复杂的机电耦合问题，进而模式切换引起的纵向冲击，从而引起的整车平顺性问题。因此本发明首先针对第一类模式切换过程进行阶段划分，并根据每个阶段的传动系统特征进行动力学建模；结合工程中常用协调控制策略的特点，探究模式切换参数影响规律，形成了行星多挡混合动力系统模式切换过程的分层控制问题描述；然后，考虑离合器在结合过程的不同运行状态，采用自适应模糊滑模方法设计了顶层动力源与离合器的最佳期望轨迹，以期望实现高效的机电耦合模式切换过程，从而保证整车在模式切换过程中的平顺性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服行星多挡混合动力系统结构复杂、运行模式多样，所带来的动力系统模式切换过程引起的纵向冲击，进一步加剧整车的平顺性问题，提出了一种行星多挡混合动力系统模式切换控制方法。为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，包括下列步骤：

首先，针对第一类模式切换过程进行阶段划分，并根据每个阶段的传动系统特征进行动力学建模；