周文太，王 晨，赵治国，王 博，于海生，张 彤

(1.科力远混合动力技术有限公司，上海 201501)

(2.同济大学汽车学院，上海 201804)

(3.上海理工大学汽车工程研究所,上海 200093)

作者简介：周文太（1987—），男，硕士，主要研究方向为混合动力系统匹配及控制，zhouwentai@126.com.

通讯作者：王晨，男，工程师，w_chen_ev@sina.com.

摘要：发动机转矩不足、不出转矩等发动机转矩故障可造成车辆驱动能力急剧恶化，有必要对其实施诊断并妥善处理。针对功率分流式混合动力汽车，提出基于行星齿轮转矩平衡数学模型的诊断方法，并提出了分级容错控制策略，最后对诊断及容错控制策略进行了仿真验证。结果表明，该控制策略能够在预期的时间内诊断出故障，并能够进行妥善处理。

关键词：功率分流；混合动力；故障诊断；容错控制；发动机转矩故障

中图分类号：TP311.1   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)05-0097-05

    喷油不良、点火能量不合理等原因造成的发动机转矩不足、不出转矩等发动机转矩故障是较普遍的故障形式。功率分流式混合动力控制系统通常采用发动机管理系统 (engine management system, EMS)根据转矩模型得到的发动机转矩理论值作为输入，计算行星齿轮转矩平衡所需要的电机转矩，但发动机转矩故障发生时，发动机转矩真实值往往低于理论值，因而难以实现预期的转矩平衡，可能会造成车辆驱动能力急剧恶化，因此有必要对其进行诊断并做妥善处理。

针对发动机故障，李俊松提出基于神经网络的诊断方法，但该方法计算量大，不适合在嵌入式电子控制装置(electronic control unit, ECU)上应用。针对功率分流式混合动力汽车EMS报出的故障，刘龙龙提出了基于规则的容错控制策略，但EMS很难诊断出喷油不良、点火能量不合理造成的发动机转矩故障。

针对功率分流式混合动力汽车的发动机转矩故障，本文提出一种基于行星齿轮转矩平衡数学模型的诊断方法，使用数学模型实时估算实际的发动机转矩，并根据估算值与理论值之差确定故障等级；提出分级容错控制策略，当发动机转矩不足时，不使用发动机转矩控制行星齿轮转矩平衡；当诊断结果为发动机不出转矩时，控制发动机停止工作，进入纯电动跛行。

1 混合动力系统建模

功率分流式混合动力变速箱采用双排行星齿轮结构。如图1所示，双排行星齿轮共用齿圈和行星架，齿圈R(ring)连接到输出轴Ho(hybrid output)，行星架PC（planetary carrier）经扭转减振器TSD（torsional spring damper）连接到发动机，太阳轮S1(sun1)连接到电机E1，太阳轮S2(sun2)连接到电机E2。混合动力变速箱还拥有2个制动器，分别是用于锁止行星架的制动器B1，以及用于锁止太阳轮S1的制动器B2。

根据行星齿轮等效杠杆原理，可得行星齿轮的四轴转速关系：



N_S1=N_Ho·i₁+N_PC·(1-i₁)     （1）

N_S2=N_Ho·i₂+N_PC·(1-i₂)     （2）

N_S1= N_E1                   （3）

N_S2= N_E2                   （4）

N_PC= N_ENG                （5）

式中：i₁，i₂分别为前、后行星齿轮传动比；N_{Ho。。。。。。}

