本發(fā)明涉及混合動(dòng)力系統(tǒng),具體涉及一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置及其控制方法。
背景技術(shù):
目前,國(guó)外美軍、俄羅斯、歐洲各國(guó)等普遍把混合動(dòng)力電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)作為下一代軍用多軸驅(qū)動(dòng)重型車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)展方向,這與民用車輛領(lǐng)域,各國(guó)政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)大力發(fā)展以電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車為主的新能源汽車的世界車輛發(fā)展趨勢(shì)相符,但以此目的研究開(kāi)發(fā)的重型車輛對(duì)駕駛員駕駛意圖進(jìn)行識(shí)別簡(jiǎn)單的處理,表現(xiàn)在,體現(xiàn)駕駛意圖的加速踏板和制動(dòng)踏板開(kāi)度簡(jiǎn)單的進(jìn)行線性化處理,甚至有些混合動(dòng)力汽車制動(dòng)踏板開(kāi)度采用開(kāi)關(guān)處理(0,表示沒(méi)有減速,1,表示減速),無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別駕駛意圖,無(wú)法準(zhǔn)確確定當(dāng)前駕駛員對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的功率和轉(zhuǎn)矩需求,導(dǎo)致能量管理策略的模式選擇和各動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配不合理,駕駛員需要重新修正踏板以到達(dá)其駕駛目的,能量管理策略根據(jù)駕駛員意圖的變化重新調(diào)整驅(qū)動(dòng)模式和轉(zhuǎn)矩分配,如此循環(huán),反映在整車上就是駕駛性不好,驅(qū)動(dòng)模式的頻繁切換和能量分配的不合理,混合動(dòng)力系統(tǒng)的效率下降和整車油耗的增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置,目的是解決現(xiàn)有混合動(dòng)力裝置不能根據(jù)駕駛意圖控制分配驅(qū)動(dòng)力,發(fā)動(dòng)機(jī)能源消耗過(guò)大等問(wèn)題。
本發(fā)明提供一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置的控制方法,目的提供一種能夠根據(jù)駕駛意圖控制電機(jī)開(kāi)關(guān),在不同駕駛意圖下根據(jù)整車實(shí)際需求合理分配驅(qū)動(dòng)力,整車機(jī)動(dòng)能力更強(qiáng)的混合動(dòng)力的特點(diǎn)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置,包括:
發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī),其具有貫穿式的輸出軸,所述輸出軸的一端連接變速箱,另一端連接離合器;
驅(qū)動(dòng)電機(jī),其輸出軸連接后橋,輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛后橋;
其中,所述發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠單獨(dú)或組合一起與發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)為車輛提供動(dòng)力;
發(fā)動(dòng)機(jī),其輸出軸連接離合器;
變速箱,其輸出軸連接前橋,輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛前橋;
監(jiān)測(cè)裝置,其用于采集車速,車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度的數(shù)據(jù);
主控機(jī),其與所述監(jiān)測(cè)裝置連接,用于對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后確定駕駛員加速駕駛意圖,對(duì)車輛進(jìn)行控制。
優(yōu)選的是,所述主控機(jī)與所述監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)can總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
優(yōu)選的是,所述變速箱為五檔以上的變速箱。
優(yōu)選的是,所述前橋和所述后橋,都分別具有減速裝置。
優(yōu)選的是,在動(dòng)力輸出到后橋的動(dòng)力路徑上,還設(shè)置有中央差速器,其用于消除驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)現(xiàn)象。
優(yōu)選的是,還包括:蓄電池,其與所述發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)及所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)電聯(lián)。
一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置的控制方法,
采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),包括:車速、車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度;
將所述數(shù)據(jù)通過(guò)can總線通信電路傳輸至主控機(jī);
所述主控機(jī)對(duì)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理,確定駕駛員的加速駕駛意圖,其采用模糊控制模型,包括如下步驟:
步驟一、分別將車速、車輪轉(zhuǎn)速以及車輪滑移率轉(zhuǎn)換為模糊論域中的量化等級(jí);將所述車速以及所述車輪轉(zhuǎn)速輸入模糊控制模型,均分為5個(gè)等級(jí),模糊控制模型輸出為車輪滑移率,分為5個(gè)等級(jí);
步驟二、分別將車輪滑移率、油門踏板角度百分比以及加速駕駛意圖轉(zhuǎn)換為模糊論域中的量化等級(jí);將所述車輪滑移率以及所述油門踏板角度百分比輸入模糊控制模型,均分為5個(gè)等級(jí),模糊控制模型輸出為加速駕駛意圖,分為5個(gè)等級(jí);
步驟三、根據(jù)所述加速駕駛意圖控制發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的開(kāi)啟和關(guān)閉;
其中,所述車速的論域?yàn)閇0,100],所述車輪轉(zhuǎn)速的論域?yàn)閇0,1000],所述車輪滑移率為[1,0],所述油門踏板角度百分比為[0,1],所述加速駕駛意圖[0,1],設(shè)量化因子均為1,設(shè)定所述加速駕駛概率的閾值為0.53~0.56中的一個(gè)值。
優(yōu)選的是,所述車速的模糊集為{zo,ps,pm,pb,pvb},所述車輪轉(zhuǎn)速的模糊集為{zo,ps,pm,pb,pvb},所述車輪滑移率的模糊集為{b,mb,m,sm,s},所述油門踏板角度百分比的模糊集為{s,sm,m,mb,b},所述加速駕駛意圖的模糊集為{n,nm,m,ml,l};隸屬函數(shù)均選用三角函數(shù)。
優(yōu)選的是,所述模糊控制模型的控制規(guī)則為:
如果車輪滑移率為s,油門踏板角度百分比為mn或b,則加速駕駛意圖為l,此時(shí)所述主控機(jī)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)開(kāi)啟,所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉,對(duì)整車進(jìn)行驅(qū)動(dòng);
如果車輪滑移率為mn或b,油門踏板角度百分比為s,則加速駕駛意圖為n,此時(shí)所述主控機(jī)控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)啟,所述發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)關(guān)閉,對(duì)整車進(jìn)行驅(qū)動(dòng);
如果加速駕駛意圖為n或nm,則所述主控機(jī)開(kāi)啟所述驅(qū)動(dòng)電機(jī),關(guān)閉所述發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī);如果加速駕駛意圖為ml或l,則所述主控機(jī)關(guān)閉所述驅(qū)動(dòng)電機(jī),開(kāi)啟所述發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī);如果加速駕駛意圖為m,則該加速駕駛意圖為閾值。
優(yōu)選的是,采用如下公式解模糊判決,計(jì)算
本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置和主控機(jī),使車輛能夠根據(jù)駕駛意圖控制電機(jī)開(kāi)關(guān),具有在不同駕駛意圖下合理分配驅(qū)動(dòng)力,整車機(jī)動(dòng)能力更強(qiáng)的混合動(dòng)力的特點(diǎn)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn),部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明所述四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述車速的隸屬函數(shù)。
圖3為本發(fā)明所述車輪轉(zhuǎn)速的隸屬函數(shù)。
圖4為本發(fā)明所述車輪滑移率的隸屬函數(shù)。
圖5為本發(fā)明所述油門踏板角度百分比的隸屬函數(shù)。
圖6為本發(fā)明所述加速駕駛意圖的隸屬函數(shù)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明,以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
應(yīng)當(dāng)理解,本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
如圖1所示,本發(fā)明提供了一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置,其主體結(jié)構(gòu)包括:發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121、驅(qū)動(dòng)電機(jī)122、發(fā)動(dòng)機(jī)110、變速箱130、監(jiān)測(cè)裝置以及主控機(jī)300;其中,發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121具有貫穿式的輸出軸,輸出軸的一端連接變速箱130,另一端連接離合器140,驅(qū)動(dòng)電機(jī)122輸出軸連接后橋220,輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛后橋220,并且發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121與驅(qū)動(dòng)電機(jī)122能夠單獨(dú)或組合一起與發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)為車輛提供動(dòng)力,發(fā)動(dòng)機(jī)110輸出軸連接離合器140,變速箱130輸出軸連接前橋210,輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛前橋210,監(jiān)測(cè)裝置包括車速傳感器410、車輪轉(zhuǎn)速傳感器420以及油門踏板角度傳感器430,車速傳感器410用于采集車速,車輪轉(zhuǎn)速傳感器420用于采集車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度傳感器430用于采集油門踏板角度的數(shù)據(jù),主控機(jī)300與分別與車速傳感器410、車輪轉(zhuǎn)速傳感器420以及油門踏板角度傳感器430連接,用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后確定駕駛員加速駕駛意圖,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)122進(jìn)行控制。
在另一種實(shí)施例中,還包括:蓄電池組123,其與發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)122電聯(lián),用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)122供電,同時(shí)也可以通過(guò)發(fā)電機(jī)自身輸出功率的同時(shí)儲(chǔ)存能量,達(dá)到充放電一體的效果。
在另一種實(shí)施例中,發(fā)動(dòng)機(jī)110與發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元310電聯(lián),發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121與發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)電子控制單元320電聯(lián),變速箱130與變速箱電子控制單元330電聯(lián),蓄電池組123與蓄電池組電子控制單元340電聯(lián),驅(qū)動(dòng)電機(jī)122與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電子控制單元350電聯(lián),主控機(jī)300與與車速傳感器410、車輪轉(zhuǎn)速傳感器420以及油門踏板角度傳感器430均通過(guò)can總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,主控機(jī)300同時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元310、發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)電子控制單元320、變速箱電子控制單元330、蓄電池組電子控制單元340以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)電子控制單元350通過(guò)can總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后確定駕駛員加速駕駛意圖進(jìn)而對(duì)車輛進(jìn)行控制。
在另一種實(shí)施例中,變速箱130為五檔以上的變速箱。
在另一種實(shí)施例中,前橋210及后橋220都分別具有減速裝置。
在另一種實(shí)施例中,在動(dòng)力輸出到后橋220的動(dòng)力路徑上,設(shè)置有中央差速器,在具有不同的輸入角速度時(shí),其用于消除驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)現(xiàn)象。
在另一種實(shí)施例中,在特定情況下,能夠用于反偵查戰(zhàn)術(shù)要求,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),整車由驅(qū)動(dòng)電機(jī)122驅(qū)動(dòng),靜默低速行駛,最高純電動(dòng)行駛里程大于25km,可以有效避開(kāi)敵方目前主要通過(guò)紅外雷達(dá)探測(cè)熱源的偵查系統(tǒng),使整車反偵察能力更強(qiáng)。
在另一種實(shí)施例中,在用于整車動(dòng)力性需求較大時(shí),特別是高原地區(qū),空氣稀薄,發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降時(shí),可以通過(guò)主控機(jī)300控制發(fā)動(dòng)機(jī)110、發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)122協(xié)同輸出動(dòng)力,整車動(dòng)力性不會(huì)因?yàn)楦咴h(huán)境下降,整車動(dòng)力性更好。
本發(fā)明提供了一種四驅(qū)結(jié)構(gòu)的地面耦合混合動(dòng)力裝置的控制方法,包括如下步驟:
步驟一、通過(guò)車速傳感器410、車輪轉(zhuǎn)速傳感器420以及油門踏板角度傳感器430分別采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),包括:車速、車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度;
步驟二、將車速、車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度數(shù)據(jù)通過(guò)can總線通信電路傳輸至主控機(jī)300;
步驟三、主控機(jī)300對(duì)車速、車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理,采用模糊控制模型確定駕駛員的加速駕駛意圖,具體包括如下:
分別將車速v、車輪轉(zhuǎn)速ω以及車輪滑移率s轉(zhuǎn)換為模糊論域中的量化等級(jí);將車速v以及車輪轉(zhuǎn)速ω輸入模糊控制模型,模糊控制模型輸出為車輪滑移率s;分別將車輪滑移率s、油門踏板角度百分比
車速v的變化范圍為[0,100],車輪轉(zhuǎn)速ω的變化范圍為[0,1000],設(shè)定量化因子都為1,因此車速v以及車輪轉(zhuǎn)速ω的論域分別為[0,100]和[0,1000],車輪滑移率s的變化范圍為[1,0],設(shè)定比例因子也為1,因此車輪滑移率s的論域?yàn)閇1,0],油門踏板角度百分比
模糊控制模型的控制規(guī)則選取經(jīng)驗(yàn)為:
如果車輪滑移率s為小,油門踏板角度百分比
如果車輪滑移率s為大或較大,油門踏板角度百分比
也就是說(shuō),如果加速駕駛意圖為“較低加速或低速加速”,則主控機(jī)300開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)122,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121;如果加速駕駛意圖為“較高加速或高速加速”,則主控機(jī)300關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電機(jī)122,開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)121;如果加速駕駛意圖為“中等加速”,則該加速駕駛意圖為閾值,此種情況,如果車速、車輪轉(zhuǎn)速以及油門踏板角度稍有變化,則必然會(huì)有不同電機(jī)開(kāi)啟關(guān)閉的切換。
具體的模糊控制規(guī)則如表1、表2所示。
表1模糊控制規(guī)則
表2模糊控制規(guī)則
在另一種實(shí)施例中對(duì)于離散論域的情況,在模糊控制模型中采用如下公式
這里說(shuō)明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來(lái)簡(jiǎn)化本發(fā)明的說(shuō)明的。對(duì)本發(fā)明中混合動(dòng)力裝置的應(yīng)用、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上,但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用,它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域,對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言,可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改,因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下,本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。