[发明专利]一种液压型混合动力汽车发动机起机过程协调控制方法

摘要

本发明公开了一种液压型混合动力汽车发动机起机过程协调控制方法，该方法针对发动机起机过程中模式切换时因不同模式下控制逻辑差异和输出转矩变化引发的车辆冲击现象，建立动力系统动力学模型和车辆冲击度与各动力源转矩变化率间的力学关系，采用发动机“稳态控制+斜率限制”、液压泵/马达基于“各动力源转矩变化率相互协调抑制”的液压系统转矩变化量限值修正方法，依据冲击度目标对各动力源转矩变化率进行相互协调的定量限制，实现起机协调控制。本方法基于车辆动力学模型进行冲击度分析，解决行驶模式切换前后由控制逻辑与转矩分配方式变化所引发的系统总输出转矩波动，保证了液压型混合动力汽车发动机起机过程的行驶平顺性。

主权项

1.一种液压型混合动力汽车发动机起机过程协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，根据车辆动力系统的动力学模型建立车轮转动状态(即角加速度)与各动力源的动力状态、车辆行驶阻力矩间的关系式(1)；再结合冲击度j的计算公式(2)得到冲击度与各动力源转矩间的关系式(3)；式中，R₁、S₁分别为前行星排齿圈和太阳轮的节圆半径；R₃、S₃分别为后拉维娜式行星排齿圈和大太阳轮的节圆半径；k₁、k₃分别为前行星排和后行星排的特征参数，且k₁＝R₁/S₁、k₃＝R₃/S₃；I′_v＝mR²/i₀+I_R1i₀+(I_B+I_S3)(1+k₃)²i₀+I_C3i₀；I′_e＝I_e+I_C1；I′_A＝I_A+I_S1；为车轮角加速度，rad/s²；I′_e为发动机与前行星排行星架转动惯量之和；I′_A为泵/马达A与前行星排太阳轮的转动惯量之和；I_C1、I_R1、I_S1、I_e、I_A、I_B分别为前行星排的行星架、齿圈、太阳轮以及发动机、泵/马达A和泵/马达B的转动惯量；T_A、T_B、T_e、T_f分别为泵/马达A转矩、泵/马达B转矩、发动机转矩以及车辆行驶阻力矩，Nm；j为车辆的冲击度；为车轮角加速度的一阶导数；m为整车质量，kg；R为车轮半径，m；i₀为主减速器的速比；C_e、C_A、C_B均为由公式相关变量简化时定义的常数，仅与车辆动力系统固有参数有关；步骤2，依次进行发动机响应特性识别及发动机响应转矩预估，得到发动机下一计算周期的输出转矩的预估值①响应特性识别：建立发动机下一周期的响应/输出转矩与发动机控制系统反馈的当前转矩整车控制器当前需求转矩(或负荷率)之间的关系式：式中，n代表当前采样/计算周期、n+1代表下一采样/计算周期；为下一周期发动机的响应/输出转矩，Nm；为发动机控制系统反馈的当前发动机转矩，Nm；为整车控制器当前发动机需求转矩，Nm；α₁、α₂分别为所占的权重因子；②响应转矩预估：依据发动机控制系统已经反馈的及整车控制器程序计算的求得当前周期的数值α₂，并以之代表当前和下一周期的响应特性；再参考当前周期获得的反馈及程序计算的需求即可由式(5)预估在当前输出基础上和需求作用下发动机将会输出的转矩式中，n‑1代表上一采样/计算周期、为发动机控制系统反馈的上一周期发动机转矩，Nm；步骤3，依据冲击度与动力源转矩之间的关系得到车辆冲击度与泵/马达A转矩变化率间的关系式(6)，并依据整车控制器的计算周期进行离散化，如式(7)所示；进而获得给定最大车辆冲击度限值±j_Max下的泵/马达A转矩变化量的上下限值，如式(8)所示：式中，C_V与C_A类似，也为公式相关变量简化时定义的常数，仅与车辆动力系统固有参数有关；j_Max为给定的最大车辆冲击度限值；为当前计算周期泵/马达B的输出转矩，Nm；为下一计算周期泵/马达B的输出转矩，Nm；△T_A,Min、△T_A,Max分别为泵/马达A转矩变化量的下限值和上限值；步骤4，基于发动机起机期间泵/马达A转矩变化量的限值，对整车控制器稳态转矩分配策略计算的泵/马达A需求转矩进行限制与修正；①当稳态转矩分配策略在相邻计算周期计算的泵/马达A需求转矩值的变化量大于△T_A,Max时，当前计算周期输出的最终实际需求值应为②当稳态转矩分配策略在相邻计算周期计算的泵/马达A需求转矩值的变化量小于△T_A,Min时，当前计算周期输出的最终实际需求应为③其他情况下，稳态转矩分配策略计算的泵/马达A需求转矩值即可满足车辆冲击度要求，故当前周期输出的最终实际需求即为稳态值步骤5，依据冲击度与动力源转矩之间的关系得到车辆冲击度与泵/马达B转矩变化率间的关系式(9)，并依据整车控制器的计算周期进行离散化，如式(10)所示；进而获得给定最大车辆冲击度限值±j_Max下的泵/马达B转矩变化量的上下限值，如式(11)所示：式中，为当前计算周期泵/马达A的输出转矩，Nm；为下一计算周期泵/马达A的输出转矩，Nm；△T_B,Min、△T_B,Max分别为泵/马达B转矩变化量的下限值和上限值；步骤6，基于发动机起机期间泵/马达B转矩变化量的限值，对整车控制器稳态转矩分配策略计算的泵/马达B需求转矩进行限制与修正：①当稳态转矩分配策略在相邻计算周期计算的泵/马达B需求转矩值的变化量大于△T_B,Max时，当前计算周期输出的最终实际需求值应为②当稳态转矩分配策略在相邻计算周期计算的泵/马达B需求转矩值的变化量小于△T_B,Min时，当前计算周期输出的最终实际需求应为③其他情况下，稳态转矩分配策略计算的泵/马达B需求转矩值即可满足车辆冲击度要求，故当前计算周期输出的最终实际需求即可为稳态值