【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车动态控制领域，具体提供一种混联式混合动力汽车的模式切换系统与控制方法。
技术介绍
1、随着国家大力推动节能减排工作，高集成度、高新能以及低排放的混联式混合动力汽车成为各企业和高校的研究热点。对于低动力需求行驶，混联式混合动力汽车通过电机进行驱动，对于高动力需求行驶，混联式混合动力汽车联合发动机和电机一起驱动，面对不同行驶工况在不同模式之间进行切换，充分发挥发动机和电机优势，从而达到节能减排的效果。因此，混联式混合动力汽车在工作时不可避免地会涉及到模式切换，比较典型的模式切换是由纯电驱模式向混合驱动模式的切换，由于此切换过程中涉及多个离合器工作的非连续性以及发动机启动的强非线性，很容易造成转矩耦合波动，影响模式切换时驾驶的平顺性。
2、实际生活中，驾驶工况随时改变，在多离合器相互配合工作的混联式混合动力汽车中，不仅需要模式切换系统具备一定的鲁棒性，保证切换过程多个离合器工作的非连续性以及发动机启动的强非线性带来的干扰，仍需要考虑在切换至混动模式的初始时刻，随着加速工况的改变，混动模式下pi控制器的固定比例增益和积分增益带来的转矩突变问题。
技术实现思路
1、为了提高混联式混合动力汽车从纯电模式切换至混动模式的模式切换品质，本专利技术提出一种混联式混合动力汽车的模式切换系统与控制方法，其目的是改善模式切换平顺性，增加模式切换过程鲁棒性，解决混动模式下pi控制器的固定比例增益和积分增益带来的转矩突变问题。
2、为了实现以上目的，本专利技术所采用的
3、一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述系统包括模式切换识别模块、离合器转矩观测模块、转矩控制分配模块、自适应调节模块以及混联式混合动力汽车传动系统；其中，
4、所述模式切换识别模块根据获取到的驾驶员信息及车辆状态信息，判断是否进行纯电模式至混动模式的切换；
5、所述离合器转矩观测模块实时预估模式切换过程中离合器滑摩时的传递转矩；
6、所述转矩控制分配模块基于分层架构进行转矩控制分配；
7、所述自适应调节模块根据加速工况，对应调节pi控制器的比例及积分增益。
8、作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述混联式混合动力汽车的传动系统包括第一行星排和第二行星排；
9、所述第一行星排包括第一太阳轮、环绕第一太阳轮并与其外啮合的第一行星轮，以及位于第一行星轮外周的第一齿圈，第一行星架连接第一行星轮；
10、所述第二行星排包括第二太阳轮、环绕第二太阳轮并与其外啮合的第二行星轮，以及位于第二行星轮外周的第二齿圈，第二行星架连接第二行星轮；其中，
11、发动机的输出轴与第一齿圈连接；
12、第一电机的输出轴与第一太阳轮连接的同时，与第二齿圈通过第二离合器以可选择方式连接；
13、第二电机的输出轴与第二太阳轮连接；
14、第二行星架与输出轴连接，且与第一行星架通过第一离合器以可选择方式连接；第一行星架通过第三离合器与外部以可选择方式实现锁定；
15、第二齿圈通过第四离合器与外部以可选择方式实现锁定；
16、所述pi控制器连接第一电机。
17、作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述模式切换识别模块根据车速信息和油门踏板开度实时计算出整车需求转矩；并通过将实时车速信息、整车需求转矩及电池荷电状态与预先行车标定的切换时车速阈值、切换时整车需求转矩阈值及切换时电池荷电状态阈值进行比对，以判断是否进行模式切换；当其中任意一项达到对应阈值时，即触发纯电模式向混动模式切换。
18、作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述离合器转矩观测模块，根据转矩控制分配模块计算出的转矩控制指令，并结合扩张状态观测器，实时预估模式切换过程中离合器分离时的滑摩传递转矩。
19、作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述离合器转矩观测模块中，
20、系统的动力学方程可记为：
21、
22、其中，
23、ωe表示发动机转速；
24、ωout表示输出轴转速；
25、u1，u2分别表示发动机端和输出轴端的虚拟控制律，可根据转矩控制分配模块得到；
26、i11、i12、i21、i22、i11、i12、i21、i22、j1及j2表示惯量参数；
27、tcb1表示离合器分离时的传递转矩；
28、te以及tout分别表示发动机转矩和输出端负载，其中，
29、发动机转矩te可通过bp神经网络估计得到；
30、输出端负载tout记为：
31、
32、其中，
33、m表示整车质量；
34、g表示重力加速度；
35、froll表示滚动阻力系数；
36、θ表示道路坡度；
37、ρ为空气密度；
38、cd为空气阻力系数；
39、a为迎风面积；
40、vr表示车速；
41、a表示加速度；
42、r为车轮半径。
43、输出轴端动力学方程记为：
44、
45、根据扩张状态观测器原理，将离合器分离时的传递转矩tcb1作为新的扩张状态变量记为：
46、
47、扩张状态观测器记为：
48、
49、其中，
50、e为估计误差；
51、z1为ωout的实时估计值；
52、z2为扩张状态变量的估计值；
53、β1、β2分别表示增益变量系数。
54、作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述转矩控制分配模块，根据状态反馈控制器计算目标转速跟踪需求的虚拟控制律，基于最小控制量分配方法将虚拟控制律转化为各动力源的真实控制律，以模式切换的冲击度、离合器滑摩功以及切换时间的加权函数作为优化目标，结合遗传算法优化最小控制量分配方法的分配权重系数，得到各动力源的最优真实控制律。
55、作为本专利技术的进一步优选实施方式，所述转矩控制分配模块设置为包括：
56、虚拟控制律设计，将系统动力学方程转化为状态空间方程，记为：
57、
58、其中，
59、x为状态变量；
60、u为控制输入变量；
61、w为干扰变量；
62、y为输出变量；
63、a为系统矩阵；
64、b1、b2、c及d为参数矩阵；
65、根据转速跟踪需求，系统的状态空间方程可转化为增广状态空间方程，记为：
66、
67、其中，
68、分别表示系统增广后的状态变量和干扰变量；
69、e和f分别表示参数矩阵；
70、z为调节输出变量；
71、根据鲁棒h∞控制理论及矩阵的舒尔补引理，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述系统包括模式切换识别模块、离合器转矩观测模块、转矩控制分配模块、自适应调节模块以及混联式混合动力汽车传动系统；其中，
2.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述混联式混合动力汽车的传动系统包括第一行星排(PG1)和第二行星排(PG2)；
3.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述模式切换识别模块根据车速信息和油门踏板开度实时计算出整车需求转矩；并通过将实时车速信息、整车需求转矩及电池荷电状态与预先行车标定的切换时车速阈值、切换时整车需求转矩阈值及切换时电池荷电状态阈值进行比对，以判断是否进行模式切换；当其中任意一项达到对应阈值时，即触发纯电模式向混动模式切换。
4.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述离合器转矩观测模块，根据转矩控制分配模块计算出的转矩控制指令，并结合扩张状态观测器，实时预估模式切换过程中离合器分离时的滑摩传递转矩。
5.根据权利要求4所述的一种混联式混合动力
6.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述转矩控制分配模块，根据状态反馈控制器计算目标转速跟踪需求的虚拟控制律，基于最小控制量分配方法将虚拟控制律转化为各动力源的真实控制律，以模式切换的冲击度、离合器滑摩功以及切换时间的加权函数作为优化目标，结合遗传算法优化最小控制量分配方法的分配权重系数，得到各动力源的最优真实控制律。
7.根据权利要求6所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于，所述转矩控制分配模块设置为包括：
8.根据权利要求2所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述自适应调节模块，以目标加速度所对应的最优PI控制器的比例和积分增益为基础，将实际加速度与目标加速度差、实际加速度与目标加速度差的积分作为模糊控制的输入，将目标加速度下的PI控制器的比例增益和积分增益的增量作为模糊控制的输出，通过模糊控制算法实时调节混动模式下PI控制器的比例及积分增益。
9.根据权利要求8所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述模糊控制算法的步骤包括：
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述系统包括模式切换识别模块、离合器转矩观测模块、转矩控制分配模块、自适应调节模块以及混联式混合动力汽车传动系统；其中，
2.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述混联式混合动力汽车的传动系统包括第一行星排(pg1)和第二行星排(pg2)；
3.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述模式切换识别模块根据车速信息和油门踏板开度实时计算出整车需求转矩；并通过将实时车速信息、整车需求转矩及电池荷电状态与预先行车标定的切换时车速阈值、切换时整车需求转矩阈值及切换时电池荷电状态阈值进行比对，以判断是否进行模式切换；当其中任意一项达到对应阈值时，即触发纯电模式向混动模式切换。
4.根据权利要求1所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述离合器转矩观测模块，根据转矩控制分配模块计算出的转矩控制指令，并结合扩张状态观测器，实时预估模式切换过程中离合器分离时的滑摩传递转矩。
5.根据权利要求4所述的一种混联式混合动力汽车模式切换系统，其特征在于：所述离合器转矩观测模块中，
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪少华，容香伟，施德华，殷春芳，李春，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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