本發明屬于擋位控制，具體涉及混合動力車輛的擋位控制系統及方法。

背景技術：

1、隨著節能減排發展趨勢，純電或油電混合動力的車輛得到了廣泛的使用，這類車輛的換擋通過整車控制器、電機控制器、換擋控制器、電機協調的完成，升降檔通過駕駛員進行操作，但不同的駕駛習慣如快慢踩下電門踏板，容易出現車輛擋位與車速不匹配現象會造成電耗高。

2、另外，駕駛員不能及時獲取到路況信息，難以根據路況信息預見性調控車輛擋位，導致車輛換擋時刻不合理也會造成電耗高，無法充分發揮油電混合動力車電機響應快和寬泛的高效率優勢。

技術實現思路

1、本發明提供了一種基于混合動力車輛預見性的擋位控制系統及方法，根據路況信息預見性調控車輛擋位，充分發揮油電混合動力車電機響應快和寬泛的高效率優勢。

2、為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

3、本發明第一方面提供了一種基于混合動力車輛預見性的擋位控制系統，包括整車控制器；所述整車控制器電性連接電機控制器和變速箱控制器；

4、整車控制器與導航設備電性連接，并通過導航設備獲取路況信息，根據路況信息計算道路預測權重因子，根據車輛駕駛信息和道路預測權重因子識別駕駛員意圖并計算總動力需求；將總動力需求分配至車輛主變速箱的驅動裝置并生成擋位調控指令，將擋位調控指令發送至電機控制器和變速箱控制器；

5、所述驅動裝置包括發動機、第一電機和第二電機；所述電機控制器根據擋位調控指令控制所述第一電機和/或第二電機動作，所述變速箱控制器根據擋位調控指令調控車輛主變速箱的輸出擋位。

6、進一步的，動力電池組通過配電總成為所述第一電機和第二電機供電，所述配電總成電性連接所述整車控制器；

7、發送機和第二電機傳動連接至行星齒輪組，由行星齒輪組驅動車輛主變速箱；所述發送機與行星齒輪組之間設有模式選擇器；所述模式選擇器與所述整車控制器電性連接；

8、所述整車控制器通過配電總成獲取動力電池組的電荷狀態，在車輛行駛狀態下根據電荷狀態生成驅動模式選擇指令，所述模式選擇器根據驅動模式選擇指令控制發送機與行星齒輪組之間傳動的通斷。

9、進一步的，所述驅動模式選擇指令包括電機驅動指令、混合驅動指令和發動機驅動指令；

10、當動力電池組的電荷狀態大于設定第一電荷閾值時，所述整車控制器生成電機驅動指令，所述電機控制器控制第一電機和/或第二電機驅動所述車輛主變速箱；所述模式選擇器控制發送機與行星齒輪組之間傳動連接斷開；

11、當動力電池組的電荷狀態處于設定第一電荷閾值至第二電荷閾值之間時，所述整車控制器生成混合驅動指令，所述電機控制器控制第一電機和/或第二電機轉動；所述模式選擇器控制發送機與行星齒輪組之間傳動連接；所述發動機以及第一電機和/或第二電機驅動所述車輛主變速箱；

12、當動力電池組的電荷狀態小于設定第二電荷閾值之間時，所述整車控制器生成發動機驅動指令，所述模式選擇器控制發送機與行星齒輪組之間傳動連接；所述發動機驅動所述車輛主變速箱和第一電機動作，第一電機發電并為動力電池組充電。

13、進一步的，所述車輛駕駛信息包括油門踏板開度信息和車輛行駛速度；

14、所述整車控制器電性連接有車速傳感器和油門開度傳感器，所述整車控制器通過車速傳感器采集車輛行駛速度；所述車控制器通過油門開度傳感器采集所述油門踏板開度信息；

15、所述整車控制器根據油門踏板開度信息計算油門相對開度和油門開度變化率；根據油門相對開度、油門開度變化率、車輛行駛速度和道路預測權重因子識別駕駛員意圖；所述駕駛員意圖分為停車行為、減速行駛、勻速行駛、加速行駛和急加速行駛；

16、所述整車控制器根據駕駛員意圖預測加速度并計算車輛所需的總動力需求。

17、本發明第二方面提供了一種基于混合動力車輛預見性的擋位控制方法，具體包括：

18、通過導航設備獲取路況信息，根據路況信息計算道路預測權重因子；

19、獲取油門踏板開度信息和車輛行駛速度；根據油門踏板開度信息計算油門相對開度和油門開度變化率；根據油門相對開度、油門開度變化率、車輛行駛速度和道路預測權重因子識別駕駛員意圖；根據駕駛員意圖預測加速度并計算車輛所需的總動力需求；

20、將總動力需求分配至車輛主變速箱的驅動裝置并生成擋位調控指令，將擋位調控指令發送至電機控制器和變速箱控制器；

21、通過電機控制器根據擋位調控指令控制所述第一電機和/或第二電機動作，通過變速箱控制器根據擋位調控指令調控車輛主變速箱的輸出擋位。

22、進一步的，還包括：所述整車控制器電性連接模式選擇器；所述連接模式選擇器用于控制所述發動機與車輛主變速箱傳送連接的通斷；

23、通過配電總成獲取動力電池組的電荷狀態，在車輛行駛狀態下根據電荷狀態選擇車輛驅動模式，所述車輛驅動模式包括電機驅動模式、混合驅動模式或發動機驅動模式；

24、當動力電池組的電荷狀態大于設定第一電荷閾值時，所述整車控制器選擇電機驅動模式，所述電機控制器控制第一電機和/或第二電機驅動所述車輛主變速箱；所述模式選擇器控制發送機與行星齒輪組之間傳動連接斷開；

25、當動力電池組的電荷狀態處于設定第一電荷閾值至第二電荷閾值之間時，所述整車控制器選擇混合驅動模式，所述電機控制器控制第一電機和/或第二電機轉動；所述模式選擇器控制發送機與行星齒輪組之間傳動連接；所述發動機以及第一電機和/或第二電機驅動所述車輛主變速箱；

26、當動力電池組的電荷狀態小于設定第二電荷閾值之間時，所述整車控制器選擇發動機驅動模式，所述模式選擇器控制發送機與行星齒輪組之間傳動連接；所述發動機驅動所述車輛主變速箱和第一電機動作，第一電機發電并為動力電池組充電。

27、進一步的，根據路況信息計算道路預測權重因子，具體包括：

28、所述路況信息包括道路坡度、道路曲率、車流量和交通信號燈狀態；對路況信息進行標準化處理并消除量綱差異獲得路況標準化數據；

29、根據路況標準化數據計算路況協方差矩陣，通過pca主成分分析對路況協方差矩陣提取主要路況因子；

30、計算各主要路況因子的方差解釋率和線性組合系數；將方差解釋率和線性組合系數的乘積除以累積方差解釋率獲得道路預測權重因子。

31、進一步的，根據油門踏板開度信息計算油門相對開度，具體包括：

32、

33、公式中，為相對油門踏板開度，為油門踏板開度，為當前檔位及車速的穩定油門開度；k為道路預測權重因子。

34、進一步的，根據油門相對開度、油門開度變化率、車輛行駛速度和道路預測權重因子識別駕駛員意圖，具體包括：

35、所述油門相對開度的總范圍包括油門相對開度范圍、油門相對開度范圍、油門相對開度范圍、油門相對開度范圍和油門相對開度范圍；

36、所述油門開度變化率的總范圍包括油門開度變化率范圍、油門開度變化率范圍、油門開度變化率范圍、油門開度變化率范圍和油門開度變化率范圍；

37、所述車輛行駛速度的總范圍包括慢速范圍vs、低速范圍s、中速范圍m和高速范圍h；

38、所述道路預測權重因子的總范圍包括道路權重范圍、道路權重范圍、道路權重范圍、道路權重范圍和道路權重范圍；

39、對油門相對開度、油門開度變化率、車輛行駛速度和道路預測權重因子的范圍劃分結果進行映射獲得駕駛員意圖，所述駕駛員意圖包括停車行為、減速行駛、勻速行駛、加速行駛和急加速行駛。

40、進一步的，根據駕駛員意圖預測加速度并計算車輛所需的總動力需求，具體包括：

41、按照駕駛意圖和加速度的映射關系對駕駛員意圖進行映射獲得車輛加速度的預測值；

42、根據車輛加速度的預測值計算車輛所需的總動力需求，表達公式為：

43、

44、，

45、，

46、其中，為車輛重量，為重力加速度，為地面摩擦系數，為風阻系數，為車輛迎風面積，為車輛行駛速度，為道路坡度角，a為車輛加速度的預測值，為輪胎滾動產生阻力、為空氣阻力、為坡度阻力，為加速阻力，為總動力需求。

47、進一步的，將總動力需求分配至車輛主變速箱的驅動裝置并生成擋位調控指令，具體包括：

48、根據總動力需求計算車輛主變速箱的傳送比例，表達公式為：

49、

50、公式中，為總動力需求，為傳動效率，為第一電機、第二電機和發動機的輸出總扭矩，為主變速箱的傳動比，為主變速箱至所述車橋總成的傳動比，r為輪胎滾動半徑；

51、按照各車輛驅動模式下設定的比例分配總動力需求獲得發動機、第一電機和第二電機的輸出功率；所述車輛驅動模式包括電機驅動模式、混合驅動模式和發動機驅動模式；

52、根據發動機、第一電機和第二電機的輸出功率以及車輛主變速箱的傳送比例生成擋位調控指令。

53、進一步的，當前方有上坡路且上坡坡度大于第一坡度閾值，擋位調控指令為降低車輛主變速箱的輸出擋位時，將降檔時間點提前t1時段；當前方有下坡路且下坡坡度大于第二坡度閾值，擋位調控指令為提升車輛主變速箱的輸出擋位時，將升檔時間點推遲t2時段。

54、與現有技術相比，本發明的有益效果：

55、本發明整車控制器與導航設備電性連接，并通過導航設備獲取路況信息，根據路況信息計算道路預測權重因子，根據車輛駕駛信息和道路預測權重因子識別駕駛員意圖并計算總動力需求；將總動力需求分配至車輛主變速箱的驅動裝置并生成擋位調控指令，將擋位調控指令發送至電機控制器和變速箱控制器；結合路況信息和車輛駕駛信息，實現了智能化的動力分配和擋位調控。它不僅提升了燃油經濟性和駕駛性能，還提高了車輛的安全性和智能化水平，同時降低了運營成本。