混合动力汽车驱动意图识别转矩补偿控制策略

解庆波 刘永刚 彭靖宇 李杰

Automobile Technology - - CONTENTS -

【摘要】通过车体冲击度对驾驶员驱动意图进行识别,并结合车辆的加速度确定了基于模糊控制的车辆驱动转矩补偿系数求解方法,在满足驾驶员需求的条件下,通过转矩补偿系数对电机补偿的发动机迟滞转矩进行优化,建立了基于工况的驱动意图识别转矩补偿控制策略。利用硬件在环平台在NEDC工况下对所制定的转矩补偿控制策略进行仿真分析,结果表明,在同等油耗条件下,所制定的转矩补偿策略与没有加入驱动意图识别的转矩补偿策略相比,电池SOC增加了2.1%。

主题词:混合动力汽车 驱动意图识别 转矩补偿 控制策略U469.7 A 10.19620/j.cnki.1000-3703.20172286中图分类号: 文献标识码: DOI: Torque Compensate Strategy of Hybrid Electric Vehicle Based on Driving Intention Recognition

Xie Qingbo1, Liu Yonggang2, Peng Jingyu2, Li Jie2 1. BYD Auto Industry Corporation Limited, Shenzhen 518118; 2. Chongqing University, Chongqing 400044) ( Abstract In the paper, the driving intention is recognized through the vehicle jerk analysis. Subsequently, the【 】recognition result is combined with the vehicle acceleration to ensure the vehicle torque correction coefficient by using the fuzzy logic method. The motor compensation torque is optimized by the vehicle torque correction coefficient on the premise of driver’s power demands satisfied to establish the driving cycle and driving intention based upon engine torque compensation control strategy. The proposed torque compensation strategy is tested by a Hardware- In- Loop ( HIL) simulation experiment under NEDC cycle. The simulation shows that the of power battery is increased by 2.1% SOC compared with the torque compensation strategy without driving intention recognition.

Key words: HEV, Driving intention recognition, Torque compensation, Control strategy 1 前言

Hybrid Electric Vehicle,HEV)

混合动力汽车( 的动力系统由多个动力源组成,不同的行驶工况与驱动意图会影响其动力性与经济性[1- 2],因此,在制定混合动力汽车转矩分配策略时应充分考虑行驶工况与驱动意图的影响。相关学者利用某种参数对行驶工况类型或驱动意图进行了识别[3- 7],然而,车辆在行驶过程中,由于发动机本身固有的转矩响应迟滞特性,实际转矩跟随不上目标转矩,驾驶员需求的动力性能会减弱,尤其在急加速时发动机不能及时响应,导致加速缓慢。因此,有人提出利用电机的快速响应特性随时补偿发动机的迟滞转矩[8],也有人提出利用电机实时补偿发动机输出转矩 与需求转矩的差值策略[9],以及利用电机转矩补偿发动机的转矩协调控制策略[10- 11]。然而车辆即使在匀速行驶过程中,同样会频繁出现发动机实际转矩小于目标转矩的现象,同时电机全部实时补偿发动机输出的迟滞转矩会增加电池电量的消耗。

针对上述问题,本文首先通过车体冲击度对驱动意图进行识别,并结合车辆加速度提出了基于模糊控制的车辆驱动转矩补偿系数求解方法,在满足驾驶员需求的条件下,利用转矩补偿系数对电机补偿发动机迟滞的转矩进行优化,建立了基于工况的混合动力汽车驱动意图识别转矩补偿策略。在同等油耗下,所制定的补偿策略与没有加入驱动意图识别的补偿策略相比,电池SOC同

2.1%

比增加 。

2.1 动力系统结构与参数

ISG 1

以某 型混合动力电动汽车为例,其结构如图

1

所示,动力系统参数如表 所列。

2.2 整车基本逻辑门限控制策略

2 2

整车基本能量管理策略及其方案如图 和表 所2 3

示,表 中各参数含义如表 所列。

3 驱动意图的识别方法

不同的行驶工况会对驾驶员的操纵产生影响[12- 13],因此,在行驶工况的基础上进行驱动意图的识别才能更准确。

3.1 行驶工况的识别方法

1)典型的行驶工况包括市区拥堵工况(工况 、城市

2) 3) 3

郊区工况(工况 及高速公路道路工况(工况 等 种,

3 120 s 5s

如图 所示。本文进行工况识别时,分别选取 和作为历史工况提取时间和工况预测时间,选取最高车速、平均车速、最大加速度、最大减速度、平均加速度、平均减速度、怠速时间比例作为工况识别的特征参数。利

BP 3 3

用 神经网络对行驶工况类型进行识别,以图 所示种工况作为工况识别的训练样本。

3.2 驱动意图识别系数的确定

[7]

根据参考文献 计算方法,利用车体冲击度计算J(t)

驱动意图识别系数。车体冲击度 及驱动意图识别系数R计算式为: d2

v( t)

=

J( t) 1)

d2t

=

R SD

J ˉ 2)

v(t)

式中, SDJ为冲击度的标准差; 为车速; J ˉ为平均冲击度。

1) 2) 9s 6s

式( 和式( 中,设定 为驱动意图识别周期,

3

为识别结果更新周期,通过计算,得到 种典型工况的平均冲击度J ˉ如表4

所列。

4 驱动意图下的转矩补偿

通过驾驶意图识别系数来判断驾驶员踩下油门或踏板的程度,可反映出驾驶员对车辆运行时驱动或制动 需求紧急程度的不同。本文通过对驱动意图识别系数与车辆加速度的分析,利用模糊控制方法确定驱动转矩补偿系数,在满足驾驶员需求的同时,尽量降低因电机补偿发动机迟滞转矩所消耗的电量。

4.1 驱动意图转矩补偿系数的确定

为满足驾驶员的转矩需求,需要利用电机的快速响应特性补偿发动机的响应迟滞。本文利用车辆加速度,结合整车实时识别的驱动意图识别系数R,利用模糊控制方法确定驱动意图转矩补偿系数。利用驱动意图转矩补偿系数与发动机迟滞转矩得到电机最终补偿发动机的转矩,在发动机单独驱动模式、混合驱动模式以及行车发电模式下对发动机迟滞转矩进行补偿。

加速度α驱动意图识别系数R以及转矩补偿系数的

5 4模糊控制规则如表 所列,其隶属度函数如图 所示。

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