CN103818375B - 单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法，包括以下步骤：建立数组；获取转矩以及比较转矩误差等步骤。本发明不需要安装专用传感器，易于实现，可多次修正，避免因发动机ECU软件算法缺陷或者进排气系统等变化导致发动机转矩误差大带来的影响。

Description

单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法

技术领域

本发明涉及混合动力汽车电控领域，具体为一种单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法。

背景技术

在混合动力汽车中整车控制器VCU需要知道当前发动机的转矩负荷状况。整车控制器VCU通过SAEJ1939-71协议在报文EEC2和EEC3中提取指示转矩和摩擦转矩占外特性比值等信息。部分发动机ECU存在软件算法欠完善或者进排气系统变化导致发动机ECU发送转矩负荷短期误差较大的情况，可能导致机械式自动变速器AMT延迟换挡，换挡后车速下降或者车辆冲击较大，也可能导致混合动力汽车发动机处于较大负荷下工作，或者电机不当助力导致能量损失加大，节能效果变差。

申请号为CN201110445023的专利通过标定放热速率中的参数和转矩损失中的系数确定发动机指示扭矩和损失扭矩，两者之差即为发动机净转矩。

但是，上述专利基于发动机ECU的大量数据准确采集及复杂运算，高度依赖发动机燃烧相关的参数，在使用国外原装ECU的场合往往受限；另外需要在电力测功机台架上试验，对于已装车使用一定时期的发动机无法验证其转矩估算准确性。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法。

本发明单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法，包括以下步骤：

第一步：将发动机在混合动力模式下工作转速段分为n等份，将发动机油门开度分为m等份，设置正整数变量j（j=0,1,2,3……j<n）和i(i=0,1,2,3……,i<m)；

建立数组变量T_MOTOR[n][m],对于任意属于其中的元素T_MOTOR[j][i]表示当前第j组转速时且发动机油门开度位于第i组时的永磁同步电机转矩反馈值；

建立数组变量T_ENG[n][m],对于任意属于其中的元素T_ENG[j][i]表示当前第j组转速时发动机油门开度位于第i组时发动机ECU自身估算的转矩值；

建立数组T_VCU_ENG[n][m],对于任意属于其中的元素T_VCU_ENG[j][i]表示当前第j组转速时且发动机油门开度位于第i组时整车控制器存储的此时发动机转矩估算值；

第二步：启动车辆仪表台上的“转矩校正”复位式翘板开关，整车控制器采集到该信号即进入转矩校正模式。整车控制器驱动车辆将电储能系统电压释放到较低水平后车辆停车，启动发动机至怠速，自动变速箱处于空挡，电控离合器结合，初始化j=0,i=0；

第三步：整车控制器向发动机ECU和永磁同步电机控制器发送目标油门开度和目标转速，直至发动机和永磁同步电机两者转速恒定；

第四步：整车控制器获取发动机ECU发送的发动机当前转矩和永磁同步电机反馈的当前转矩，并将发动机当前转矩和永磁同步电机当前转矩分别放入数组T_ENG[j][i]和数组T_MOTOR[j][i]；

第五步：比较T_MOTOR[j][i]和T_ENG[j][i]之差与与发动机当前转速下全油门转矩值（通常称为外特性）之比,判断该比值是否小于允许误差值e,若两者误差小于允e，则整车控制器采用T_ENG[j][i]此时发动机的转矩值，并写入整车控制器自身存储空间；若两者误差大于e，则整车控制器采用T_MOTOR[j][i]作为此时发动机的转矩值，并写入整车控制器自身存储空间。

第六步：令i=i+1完成j组转速时下一个油门开度转矩校正，整车控制器通过线性插值查表完成i和i+1之间其他油门开度的发动机转矩估算。

令j=j+1,依次完成i<m情况下各个油门开度下的转矩校正,直到达到转速上限。

第七步：完成转矩校正后，自动退出该模式，并请求重启整车控制器。

本发明单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法，具有以下有益效果：1.不需要安装专用传感器，易于实现，可多次修正，避免因发动机ECU软件算法缺陷或者进排气系统等变化导致发动机转矩误差大带来的影响。2.永磁同步电机转矩估算利用电磁关系获取，其转矩估算补偿避开了进气歧管压力和发动机零部件受环境影响导致的转矩估算误差变大情况。3.利用永磁同步电机反馈转矩作为统一基准，可以针对不同类型和厂家的发动机，避免了因匹配新的发动机导致的发动机标定参数重大修改。4.校正方便快捷，当整车控制器收到司机或者专业调试人员进入“转矩校正”模式指令后，也可以设置翘板开关或利用笔记本电脑与整车控制器通讯，即可快速实现转矩修正。当进入校正模式后，并不需要将发动机返回电力测功机台架重新标定，可以满足临时检测发动机转矩估算准确性需要。5.该校正方法并不摒弃发动机原有转矩估算，而是参考其原有转矩估算值，避免单一采用新估算方法带来的局限。

附图说明

图1为单轴并联混合动力系统结构示意图。

图2为本发明流程示意图。

图3为图1中部分结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明本发明。

实施例：图1是一款单轴并联混合动力系统，电储能系统7可以外接插电.起步时电控离合器2分离，整车控制器5控制自动变速箱4进入前进挡，采用纯电机模式起步，发动机根据工况不同可能处于熄火状态，也可能处于怠速状态。当电储能系统管理单元报告储能系统剩余电能达到限制后，或者车速达到控制策略设定值后电控离合器2结合，进入纯发动机模式。当司机期望加速且电储能系统7剩余电能满足设定值，发动机转矩值接近上限时，永磁同步电机3和发动机1共同驱动。当车辆处于动力较充足工况，电储能系统7电能低于设定值且发动机1当前转矩值低于设定值时，即负荷偏轻时，发动机1既驱动车辆前进，也带动永磁同步电机3发电给电储能系统7补充电能，同时使自己工作在经济区域。整车控制器5根据司机的驾驶意图决定自动变速箱4是否切换挡位。当司机希望减速或者制动时，发动机1不再出力，电控离合器2分离，永磁同步电机3进入制动能量回收模式。可见发动机转矩估算反应发动机当前出力情况，是判断切换挡位及控制算法决策的重要依据。

发动机ECU及电储能系统7通过CAN网络实现信息共享，整车控制器5获取发动机1的转速、永磁同步电机3的转速、永磁同步电机3的实际转矩以及电储能系统7的当前剩余电量等,并通过CAN网络向永磁同步电机控制器6和发动机ECU及电控离合器2等执行机构发送目标转矩和目标转速，离合器分离或者结合命令等。电储能系统7负责能量存储，其内含的储能管理管理单元负责剩余电能估算电压，电流，温度监视和内部单元电能均衡。整车控制器5与发动机ECU之间通过CAN网络联系，整车控制器5向发动机ECU发送目标油门开度命令。发动机ECU向整车控制器5发送发动机转速、油门开度、指示转矩ActualEnginePercentTorque(AEPT)和摩擦转矩NominalFrictionPercentTorque（NFPT）等;整车控制器5和永磁同步电机控制器6之间使用CAN通讯并向其发送目标转矩命令，永磁同步电机控制器6反馈当前转速下实际转矩值。

按照混合动力汽车节能效果设计，发动机并不工作在满功率工况，发动机常用工作转速位于n₁至n₂间，且该区间永磁同步电机3的最大转矩和峰值功率大于发动机相应值。将发动机怠速值作为发动机转矩校正模式下的转速下限n₁rpm,将发动机进入转矩校正模式下的最大工作转速作为转速上限n₂rpm。将n₁-n₂转速段分为n份，n通常取14（视发动机差异和整车控制策略及永磁同步电机而定）。将发动机油门开度分为m等份，通常取m=10。

设置正整数变量j（j=0,1,2,3……j<n）和i(i=0,1,2,3……,i<m)。

建立数组变量T_MOTOR[n][m],对于任意属于其中的元素T_MOTOR[j][i]表示当前第j组转速时且发动机油门开度位于第i组时的永磁同步电机转矩反馈值。

建立数组变量T_ENG[n][m],对于任意属于其中的元素T_ENG[j][i]表示当前第j组转速时发动机油门开度位于第i组时发动机ECU自身估算的转矩值。

建立数组T_VCU_ENG[n][m],对于任意属于其中的元素T_VCU_ENG[j][i]表示当前第j组转速时且发动机油门开度位于第i组时整车控制器存储的此时发动机转矩估算值。

司机或者专业调试人员按下车辆仪表台上的“转矩校正”复位式翘板开关后，整车控制器5采集到该信号即进入转矩校正模式。整车控制器5驱动车辆将电储能系统7电压释放到较低水平后车辆停车，启动发动机至怠速，自动变速箱4处于空挡，电控离合器2结合。初始化，j=0,i=0.整车控制器5调节发动机目标油门开度，由于混合动力汽车发动机ECU原有油门信号管脚不是直接和车辆上的司机脚下的加速踏板（即传统车通俗叫法油门）信号线直接相连，而是通过整车控制器5发送的信号决定。例如司机把脚下的加速踏板踩得较深，表示希望尽快加速，这时候若处于发动机单独驱动模式，整车控制器5会发送一个比较大的目标油门开度，例如90%甚至100%。

整车控制器5向发动机ECU发送第j组转速下第i组目标油门开度，同步向永磁同步电机控制器6发送目标转矩，起步阶段对永磁同步电机3的目标转矩从较小值开始，此时永磁同步电机3处于发电状态。当发动机1和永磁同步电机3转速稳定在第j组转速时，不再动态调整目标油门开度和目标转矩。由于此时加速度为0，发动机1所产生的实际转矩和永磁同步电机3反馈转矩相等。记录此时永磁同步电机控制器6通过CAN网络向整车控制器5反馈的当前转速下的实际产生的转矩为T_MOTOR[j][i]。

整车控制器5通过CAN总线获取发动机ECU发送的发动机当前转矩放入数组T_ENG[j][i]。比较T_MOTOR[j][i]和T_ENG[j][i]之差与发动机当前转速下全油门转矩值（通常称为外特性）之比,判断该比值是否小于允许误差值e,若两者误差小于允许值e（根据混合动力汽车控制精度要求并考虑到永磁同步电机转矩估算误差，通常e取3%），则说明第j组转速且油门开度为第i组数据时，发动机ECU自身转矩估算准确,整车控制器5采用T_ENG[j][i]并写入整车控制器5自身存储空间；若误差大于e，则整车控制器5采用T_MOTOR[j][i]作为此时发动机的转矩值，并写入整车控制器5自身存储空间。令i=i+1完成j组转速时下一个油门开度转矩校正。整车控制器5最终通过线性插值查表完成i和i+1之间其他油门开度的发动机转矩估算。

令j=j+1,重复以上步骤，依次完成i<m情况下各个油门开度下的转矩校正,直到达到转速上限n2。

完成转矩校正后，自动退出该模式，并请求重启整车控制器5。

Claims (1)

1.一种单轴并联式混合动力汽车发动机转矩估算校正方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：将发动机在混合动力模式下工作转速段分为n等份，将发动机油门开度分为m等份，设置正整数变量j(j＝0,1,2,3，……j<n)和i(i＝0,1,2,3，……,i<m)；

建立数组变量T_MOTOR[n][m],对于任意属于其中的元素T_MOTOR[j][i]表示当前第j组转速时且发动机油门开度位于第i组时的永磁同步电机转矩反馈值；

建立数组变量T_ENG[n][m],对于任意属于其中的元素T_ENG[j][i]表示当前第j组转速时发动机油门开度位于第i组时发动机ECU自身估算的转矩值；

建立数组T_VCU_ENG[n][m],对于任意属于其中的元素T_VCU_ENG[j][i]表示当前第j组转速时且发动机油门开度位于第i组时整车控制器存储的此时发动机转矩估算值；

第二步：启动车辆仪表台上的“转矩校正”复位式翘板开关，整车控制器采集到该信号即进入转矩校正模式。整车控制器驱动车辆将电储能系统电压释放到较低水平后车辆停车，启动发动机至怠速，自动变速箱处于空挡，电控离合器结合，初始化j＝0,i＝0；

第三步：整车控制器向发动机ECU和永磁同步电机控制器发送目标油门开度和目标转速，直至发动机和永磁同步电机两者转速恒定；

第四步：整车控制器获取发动机ECU发送的发动机当前转矩和永磁同步电机反馈的当前转矩，并将发动机当前转矩和永磁同步电机当前转矩分别放入数组T_ENG[j][i]和数组T_MOTOR[j][i]；

第五步：比较T_MOTOR[j][i]和T_ENG[j][i]之差与发动机当前转速下全油门转矩值之比,判断该比值是否小于允许误差值e，若两者误差小于e，则整车控制器采用T_ENG[j][i]此时发动机的转矩值，并写入整车控制器自身存储空间；若两者误差大于e，则整车控制器采用T_MOTOR[j][i]作为此时发动机的转矩值，并写入整车控制器自身存储空间。

第六步：令i＝i+1完成j组转速时下一个油门开度转矩校正，整车控制器通过线性插值查表完成i和i+1之间其他油门开度的发动机转矩估算。

令j＝j+1,依次完成i<m情况下各个油门开度下的转矩校正,直到达到转速上限。

第七步：完成转矩校正后，自动退出该模式，并请求重启整车控制器。