CN104827885B - 混合动力汽车及其变速器速比的确定方法 - Google Patents
混合动力汽车及其变速器速比的确定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104827885B CN104827885B CN201510184446.9A CN201510184446A CN104827885B CN 104827885 B CN104827885 B CN 104827885B CN 201510184446 A CN201510184446 A CN 201510184446A CN 104827885 B CN104827885 B CN 104827885B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- speed
- initial value
- gear
- current gear
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract description 25
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- LFHISGNCFUNFFM-UHFFFAOYSA-N chloropicrin Chemical compound [O-][N+](=O)C(Cl)(Cl)Cl LFHISGNCFUNFFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种混合动力汽车及其变速器速比的确定方法，其中，该方法包括：S1，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定当前档位对应的转速范围；S2，根据速比初始值计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率；S3，判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率；S4，若大于电动机额定功率，则以预设步长调整速比初始值，并重复执行S2‑S4；S5，若小于或等于电动机额定功率，将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。该方法可准确计算出每个档位下的速比值，该速比值可满足最大爬坡度且在该速比值下发动机可运行于最佳燃油经济性曲线。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车及其变速器速比的确定方法。
背景技术
目前，确定汽车的变速器速比的方式主要有两种，一种是基于经验公式确定汽车的变速器速比，另一种方式是基于正交设计方式确定汽车的变速器速比。针对传统汽车和轻度混合动力汽车(电机仅起到部分助力作用)，上述两种方式可以准确确定出变速器速比。
然而，对于电动比例较大的混合动力汽车，由于发动机参数进行了大幅减小，相关技术中的确定汽车的变速器速比的方式存在如下问题：1)由于变速器速比之间的间隔不是根据工况设计，可能会导致发动机不能工作在最佳燃油经济性曲线上，整车经济性变差；2)城市工况行驶时，尽管发动机功率满足要求，但如果变速器速比不合理、可能会导致驱动扭矩不能满足需求；3)没有考虑到发动机动态特性，当前在参数匹配过程中，主要是基于发动机的稳态试验数据。但在混合驱动模式下，发动机大部分时间处于非稳态工况，发动机的实时动态参数还受到曲轴角加速度和运行工况的影响。当汽车加速时，由于混合气浓度逐渐变稀，致使发动机扭矩比稳态工况下的扭矩低，发动机扭矩下降量与曲轴角加速度近似成线性关系。当汽车减速时，由于混合气浓度逐渐变浓，使发动机扭矩比稳态工况下的扭矩高，扭矩上升量与曲轴减速度也近似成线性关系。参数匹配过程中应该考虑发动机的动态特性。
因此，如何依靠合理的方法确定混合动力汽车的变速器速比是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种混合动力汽车变速器速比的确定方法。该方法可以准确计算出混合动力汽车在每个档位下的速比值，该速比值可以满足最大爬坡度且在该速比值下发动机可运行于最佳燃油经济性曲线。
本发明的第二个目的在于提出一种混合动力汽车。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法，包括：S1，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定所述当前档位对应的转速范围；S2，根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率；S3，判断所述每个转速对应的所述需求功率与所述发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于所述电动机额定功率；S4，若大于所述电动机额定功率，则以预设步长调整所述速比初始值，并重复执行步骤S2-S4；以及S5，若小于或等于所述电动机额定功率，将速比当前值作为与所述当前档位对应的速比值输出。
根据本发明实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法，在确定当前档位的变速器对应的速比初始值后，确定当前档位对应的转速范围，并计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率，然后判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率，若否，则以预设步长调整速比初始值，并循环计算。若是，则将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。该实施例的方法可以准确计算出混合动力汽车在每个档位下的速比值，该速比值可以满足最大爬坡度且在该速比值下发动机可运行于最佳燃油经济性曲线。
根据本发明的一个实施例，所述混合动力汽车包括五个档位，当所述当前档位为一档、二档或者三档时，所述确定当前档位的变速器对应的速比初始值，包括：获得发动机单独驱动时当前档位对应的稳态转速范围；计算所述稳态转速范围内每个转速对应的车速和发动机最大转矩；以及根据所述发动机最大转矩和所述车速确定所述速比初始值。
根据本发明的一个实施例，当所述当前档位为四档时，所述确定当前档位的变速器对应的速比初始值，包括：读取当前档位的变速器对应的预设值，并将所述预设值作为当前档位的变速器对应的速比初始值；或者获得三档的变速器对应的速比初始值，并将所述三档的变速器对应的速比初始值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。
根据本发明的一个实施例，当所述当前档位为五档时，所述确定当前档位的变速器对应的速比初始值，包括：获得所述混合动力汽车的最高车速，并根据所述最高车速计算所述当前档位的变速器对应的速比初始值。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的发动机输出功率，包括：针对每个转速，获得所述混合动力汽车的加速度，并根据所述加速度和当前转速计算所述发动机处于最佳燃油状态时的输出扭矩；以及根据所述输出扭矩计算所述发动机输出功率。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的混合动力汽车，包括：发动机；电动机；控制器，所述控制器分别与所述发动机和所述电动机相连，所述控制器用于执行以下步骤：S1，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定所述当前档位对应的转速范围；S2，根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率；S3，判断所述每个转速对应的所述需求功率与所述发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于所述电动机额定功率；S4，若大于所述电动机额定功率，则以预设步长增加所述速比初始值，并重复执行步骤S2-S4；以及S5，若小于或等于所述电动机额定功率，将速比当前值作为与所述当前档位对应的速比值输出。
根据本发明实施例的混合动力汽车，控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值后，首先确定当前档位对应的转速范围，并计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率，然后判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率，若否，则以预设步长调整速比初始值，并循环计算。若是，则将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。该实施例的方法可以准确计算出混合动力汽车在每个档位下的速比值，在该速比值可以满足最大爬坡度且在该速比值下发动机可运行于最佳燃油经济性曲线。
根据本发明的一个实施例，所述混合动力汽车包括五个档位，当所述当前档位为一档、二档或者三档时，所述控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值，具体为：获得发动机单独驱动时当前档位对应的稳态转速范围；计算所述稳态转速范围内每个转速对应的车速和发动机最大转矩；以及根据所述发动机最大转矩和所述车速确定所述速比初始值。
根据本发明的一个实施例，当所述当前档位为四档时，所述控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值，具体为：读取当前档位的变速器对应的预设值，并将所述预设值作为当前档位的变速器对应的速比初始值；或者获得三档的变速器对应的速比初始值，并将所述三档的变速器对应的速比初始值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。
根据本发明的一个实施例，当所述当前档位为五档时，所述控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值，具体为：获得所述混合动力汽车的最高车速，并根据所述最高车速计算所述当前档位的变速器对应的速比初始值。
根据本发明的一个实施例，所述控制器根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的发动机输出功率，具体为：针对每个转速，获得所述混合动力汽车的加速度，并根据所述加速度和当前转速计算所述发动机处于最佳燃油状态时的输出扭矩；以及根据所述输出扭矩计算所述发动机输出功率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
图1是根据本发明一个实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法的流程图。
图2是根据本发明一个实施例的混合动力汽车中驱动系统的示例图。
图3是根据本发明一个实施例的车速与最大加速之间的关系示意图。
图4是根据本发明一个实施例的车速与最小加速之间的关系示意图。
图5是根据本发明一个实施例的车速与需求功率的最小功率的关系示意图。
图6是根据本发明一个实施例的车速与需求功率的最大功率的关系示意图。
图7是根据本发明一个实施例的发动机输出功率、需求功率与车速的关系示意图一。
图8是根据本发明一个实施例的发动机输出功率、需求功率与车速的关系示意图二。
图9是根据本发明一个实施例的发动机输出功率、需求功率与车速的关系示意图三。
图10是根据本发明一个实施例的发动机输出功率、需求功率与车速的关系示意图四。
图11是根据本发明一个实施例的发动机输出功率、需求功率与车速的关系示意图五。
图12是根据本发明一个实施例的混合动力汽车的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
下面参考附图描述根据本发明实施例的混合动力汽车及混合动力汽车变速器速比的确定方法。
图1是根据本发明一个实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法的流程图。需要说明的是，本发明实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法可适用于五档变速器的混合动力汽车，本发明实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法是以如图2所示的五档变速器混合动力汽车结构进行说明的，本领域的技术人员可以理解，本发明实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法同样适用于其他车型和变速器。其中，如图2所示，五档变速器混合动力汽车包括发动机、TM电机和5档自动离合手动变速箱(Auto-clutchManual Transmission，简称AMT)。
在工况选择中，以国标规定的NEDC工况进行说明，该工况由ECE(EconomicCommission for Europe)(市区)和EUDC(Extra Urban Driving Cycle)(郊区)工况组成，本领域的技术人员可以理解，本发明实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法同样适用于其他工况。
如图1所示，该混合动力汽车变速器速比的确定方法可以包括：
S1，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定当前档位对应的转速范围。
在混合动力汽车中，通常在发动机负荷适中时，在纯发动机工况时经济性较好，一方面此时发动机效率较高，另外此时避免了电机助力或发电过程中的电力损耗；同时当混合动力汽车中的电机发生故障时，纯发动机工况可确保车辆安全回家；因此在城市工况中纯发动机工况必须具备。
为了满足发动机的单独驱动功能，应使混合动力汽车中的变速器为1～3挡时，发动机传递至车轮的转矩曲线包络整个城市工况的所需转矩。因此，在变速器为一档、二档或者三档时，确定当前档位的变速器对应的速比初始值过程为：获得发动机单独驱动时当前档位对应的稳态转速范围；计算稳态转速范围内每个转速对应的车速和发动机最大转矩；以及根据发动机最大转矩和车速确定速比初始值。
在当前档位为四档时，可读取当前档位的变速器对应的预设值，并将所述预设值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。例如，预设值可以为4，即变速器为四档时，变速器的速比初始值可以为4。
另外，在本发明实施例中，四档的变速器对应的速比初始值除了使用预设值外，还可以获得三档的变速器对应的速比初始值，并将三档的变速器对应的速比初始值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。
在当前档位为五档时，确定五档变速器对应的速比初始值的过程为：获得混合动力汽车的最高车速，并根据最高车速计算当前档位的变速器对应的速比初始值。
具体地，在获得混合动力汽车的最高车速后，可根据确保最高车速时公式来确定五挡变速器的速比初始值，其中，i5表示五挡变速器的速比初始值，Nemax为混合驱动时的最高稳定转速，Rr是车轮滚动半径。
其中，计算一档、二档和三档变速器的速比初始值的过程为：
(1)ECE+EUDC工况共有600秒，0～600秒之间、以0.01秒为间隔，共有60001个时刻点，可计算出每个时刻处车速、转矩、功率和加速度，可以组成一个5行60001列的数组，数组的第一行为时间、第二行为车速、第三行为转矩、第四行为功率、第五行为加速度。绘制转矩tor为纵坐标、车速v为横坐标的二维图形tor-v。
(2)确定发动机单独驱动时的稳定转速范围(例如1000～5000r/min)，以满足最大爬坡度时一挡速比的作为初始值，初始值计算公式如下：i1≥(Gfcosαmax+Gsinαmax)Rr/TtqmaxηT，式中i1表示一挡的速比初始值，G表示车重，f表示滚动阻力系数，αmax表示最大爬坡度时对应度数，Ttqmax表示发动机和电机混合驱动的最大扭矩，Rr为车轮半径，ηT是传动效率。根据发动机外特性曲线，计算一挡速比、每个转速时发动机传递到车轮处最大转矩tormax1、车速v1，并将曲线tormax1-v1绘制到图形tor-v上。当一挡速比增加时、tormax1-v1上移，随着一挡速比的增加、当tormax1-v1曲线恰好包络对应车速范围内的tor-v图形时，停止运算、此时的一挡速比为i1d，i1d对应的最高车速为v1d。
(3)确定二挡的速比初始值，计算二挡速比、每个转速时发动机传递到车轮处最大转矩tormax2、车速v2及二挡最高车速v2max，并将曲线tormax2-v2绘制到图形tor-v上。当二挡速比增加时、tormax2-v2上移，随着二挡速比的增加，当v1d到v2max间的tormax2-v2曲线恰好包络对应车速范围内的tor-v图形时，停止运算、此时的二挡速比为i2d，i2d对应的最高车速为v2d。
(4)确定三挡的速比初始值，计算三挡速比、每个转速时发动机传递到车轮处最大转矩tormax3、车速v3及单挡最高车速v3max，并将曲线tormax3-v3绘制到图形tor-v上。当三挡速比增加时、tormax3-v3上移，随着三挡速比的增加，当v2d到v3max间的tormax3-v3曲线恰好包络对应车速范围内的tor-v图形时，停止运算、此时的三挡速比为i3d。
S2，根据速比初始值计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率。
具体地，在获得当前档位的转速范围后，可以以预设时间为间隔计算每个转速计算每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率。例如，当前档位为一档，假定获得一档的转速范围为1000～4000r/min，可以以1r/min为间隔计算每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率。
需要说明的是，该实施例中的发动机输出功率是发动机运行于最佳状态时的功率输出值，该发动机输出功率可以是稳态工况下发动机的输出功率，也可以是非稳态工况下发动机的输出功率。
S3，判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率。
S4，若大于电动机额定功率，则以预设步长调整速比初始值，并重复执行步骤S2-S4。
其中，预设步长是预先设置的，例如，预设步长可以为0.01，即在大于电动机额定功率时，可将变速器的速比初始值增加或者减少0.01，然后再以增加或者减少后的速比值重复执行步骤S2-S4。
S5，若小于或等于电动机额定功率，将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。
通过执行上述步骤可以准确计算出每个档位变速器对应的速比值，该速比值是当前档位变速器的最佳变速比，在该变速比值下，发动机运行于最佳燃油经济性曲线、同时优化了电动机的负荷率。
由于在确定每个档位的变速器的最佳速比值的过程中，需要考虑发动机的动态特性，因此，在确定每个当前对应的速比值之前，还可以计算在ECE+EUDC工况下各个车速处的最大和最小加速度、匀速车速个数及其对应的功率、不同车速时最大功率和最小功率，以及非稳态工况下、发动机运行于最佳燃油经济性曲线时输出转矩。
本发明实施例以ECE+EUDC工况为分析对象，在混合动力汽车的发动机和电机参数确定的条件下进行实验测量。具体地，ECE+EUDC工况共有600秒，0～600秒之间、以0.01秒为间隔，共有60001个时刻点，可计算出每个时刻处车速、转矩、功率和加速度，可以组成一个5行60001列的数组，数组的第一行为时间、第二行为车速、第三行为转矩、第四行为功率、第五行为加速度。
通过对实验测量结果进行分析可以得出下面的分析结果：
(1)各个车速处的最大加速和最小加速
其中，车速与最大加速之间的关系如图3所示；车速与最小加速之间的关系如图4所示。
(2)匀速车速个数及其对应的功率
通过分析可以得出，匀速行驶的车速包括15、32、35、50、70、100和120km/h，对应的功率分别为1.3274、3.0921、3.4536、5.5827、9.526、18.8和27.936kW。
(3)不同车速时需求功率的最大功率和最小功率
其中，车速与需求功率的最小功率之间的关系如图5所示；车速与需求功率的最大功率之间的关系如图6所示。需要说明是，图5和图6中不包括车辆匀速行驶时的功率。
(4)非稳态工况下、发动机运行于最佳燃油经济性曲线时输出转矩
在ECE+EUDC工况下，车辆加速度数值acc_d有0.7m/s2～1.0m/s2之间的8种加速度，每一速比g时，曲轴角加速度值为acc_d*g/r，如果是五挡变速器，可组合出40种发动机曲轴加速度。逐一测试不同曲轴加速度时的动态特性数据，需测试40次，工作量非常大，而且当前的试验测试设备精度也达不到要求。为了减少工作量，采用以下步骤来计算任意工况下发动机的输出转矩。
a、分别计算出发动机转矩衰减5％、2.5％时的曲轴角加速度dω1和dω2，测试出以上两点及稳态时发动机的转矩和油耗特性；
b、计算出稳态和两种非稳态工况下发动机的最佳燃油经济性曲线；
c、换算出三种工况(dω1、dω2和稳态)、1000～5500r/min(以1r/min为间隔)间发动机转矩与转速的变化曲线，形成一个以转速为行、曲轴角加速度为列的4501*3的数组s_d_t，由于最佳经济性曲线上多个油门都对应1000r/min，1000r/min时对应转矩为最大油门对应的转矩。
d、在任意工况下，首先根据车速、加速度和挡位换算出曲轴角速度ω和角加速度数值dω，利用二维插值数组interp2([dω1dω20],[1000:5500],s_d_t,dω,ω)，计算出任意工况下发动机的转矩tt_d，此转矩为动态工况、发动机运行于最佳燃油经济性曲线时输出的转矩数值。
如果不具备发动机动态试验的条件，对于非稳态工况下的发动机输出功率，可通过对稳态工况下发动机的输出扭矩进行修正，并将修正后的发动机的输出扭矩作为非稳态工况下发动机的输出扭矩，然后再根据输出扭矩计算出发动机的输出功率。其中，修正稳态工况下发动机的输出扭矩的公式如下：
其中，Te D是非稳态工况下发动机的输出扭矩(即发动机动态输出扭矩)，Te表示稳态工况发动机的输出扭矩(发动机稳态输出扭矩)，dωe/dt为发动机曲轴角加速度，λ是非稳态工况下发动机输出扭矩下降系数。
下面将分别介绍五个档位确定变速器速比的具体实现过程：
1)、确定一档的速比值
在城市工况中，蓄电池SOC(荷电状态，State Of Charge)低于目标值且车速较低时，可使变速器置于一挡，通过电动机的转矩调节、使发动机沿着最佳经济性曲线运行，同时对蓄电池进行充电。
其中，当前挡位为一挡且发动机输出功率、需求功率与车速的关系示意图，如图7所示。其中，曲线a表示发动机运行于最佳燃油经济性曲线，其余四条粗斜线表示在ECE+EUDC工况下需求功率与车速的变化关系。
需要说明的是，在某一车速处，电动机输出功率等于发动机输出功率与需求功率间的差值。当一挡速比增加(减少)时，发动机输出功率线是向上(向下)浮动的，就会改变电动机输出功率的数值。为了发动机沿着最佳经济性曲线运行，同时对蓄电池进行充电，应使发动机的输出功率与各车速时最小需求功率的差值小于或者等于电动机额定功率。
此外，在城市工况运行时，车辆经常处于加速过程中、发动机工作于非稳态。在此情况下，当曲轴角加速度不同时，最佳燃油经济性曲线有一定的差异，对应输出的发动机功率也不同。
以图中的20km/h处为例，需求功率共计三个数值，表明整个工况中在此转速下会出现三个不同的加速度数值，由公式可以看出，输出转矩与曲轴角加速度成反比，加速度越大、输出转矩越小，在车速和挡位相同时，输出功率就越小。为了使整个工况下电动机输出功率均处于额定功率之内，此处的发动机输出功率应为加速度最小时的对应值。
因此，在通过步骤S1-S5确定一档变速器对应的速比值时，在步骤S3中，可判断每个转速对应的发动机输出功率的最小值与需求功率的差值是否小于或等于电动机额定功率。对应地，在发动机输出功率的最小值与需求功率的差值小于或等于电动机额定功率时，则以预设步长例如0.01增加速比初始值，并重复执行步骤S2-S4。
当每个转速对应的发动机输出功率的最小值与需求功率的差值均小于或等于电动机额定功率时，则此时对应的速比值即为当前档位对应的最佳速比值。
2)、确定二挡的速比值
在当前档位处于二档过程中，通常混合动力汽车的需求功率较小，此时，若蓄电池SOC低于目标值，可通过调整使发动机运行于最佳燃油经济性曲线、同时为蓄电池组充电。
其中，当前挡位为二挡且发动机运行于最佳燃油经济性曲线时，发动机输出功率随车速的变化关系示意图，如图7所示。其中，曲线a表示发动机运行于最佳燃油经济性曲线，其余四条粗斜线表示在ECE+EUDC工况下功率需求与车速的变化关系，图中的A、B和C点表示混合动力汽车在32km/h、35km/h和50km/h匀速行驶时所需的需求功率，通过图8可以看出，此时所需功率较小。
因此，在通过步骤S1-S5确定二档变速器对应的速比值时，在步骤S3中，可判断每个转速对应的发动机输出功率的最小值与需求功率的差值是否小于或等于电动机额定功率。对应地，在发动机输出功率的最小值与需求功率的差值时，则以预设步长例如0.01增加速比初始值，并重复执行步骤S2-S4。当每个转速对应的发动机输出功率的最小值与需求功率的差值小于或等于电动机额定功率时，将对应的速比当前值作为当前档位对应的速比值输出。
3)、确定三挡的速比值
其中，在当前档位为三挡时，混合动力汽车的需求功率、发动机功率随车速的变化关系示意图，如图9所示，其中，曲线a表示发动机运行于最佳燃油经济性曲线，其余四条粗斜线表示在ECE+EUDC工况下功率需求与车速的变化关系，从图中可以看出，在此车速范围内需求功率值较大，大部分数值大于电机的额定功率。此时，如果蓄电池SOC大于目标值，可使变速器置于三挡，使发动机运行于最佳燃油经济性曲线、电动机处于助力状态。
因此，在通过步骤S1-S5确定二档变速器对应的速比值时，在步骤S3中，可判断每个转速对应的需求功率的最大值与发动机输出功率的差值是否小于或等于电动机额定功率。对应地，若需求功率的最大值与发动机输出功率的差值小于或等于电动机额定功率，则以预设步长例如0.01增加速比初始值，并重复执行步骤S2-S4。当每个转速对应的需求功率的最大值与发动机输出功率的差值小于或等于电动机额定功率时，将对应的速比当前值作为当前档位对应的速比值输出，该速比当前值即为三档的最佳速比值，在此速比值时，发动机运行于最佳燃油经济性曲线，且电动机处于助力状态。
4)、确定四挡的速比值
四档位的车速范围在70～120km/h之间，混合动力汽车的需求功率和发动机输出功率随车速的变化关系示意图，如图10所示，其中，曲线a表示发动机运行于最佳燃油经济性曲线，其余四条粗斜线表示在ECE+EUDC工况下功率需求与车速的变化关系。从图中可以看出，在此车速范围内需求功率值较大，最大需求功率接近于发动机最大功率、大部分数值大于电机的额定功率，因此，此时需要电动机和发动机的混合驱动，以提高动力源的效率。如果此时蓄电池SOC大于目标值，可通过电动机输出转矩的调节、使发动机运行于最佳燃油经济性曲线。
因此，在通过步骤S1-S5确定二档变速器对应的速比值时，在步骤S3中，可判断每个转速对应的需求功率的最大值与发动机输出功率的差值是否小于或等于电动机额定功率。对应地，若需求功率的最大值与发动机输出功率的差值小于或等于电动机额定功率，则速比初始值减小预设步长例如0.01，并重复执行步骤S2-S4。当每个转速对应的需求功率的最大值与发动机输出功率的差值小于或等于电动机额定功率时，将对应的速比当前值作为当前档位对应的速比值输出，该速比当前值即为四档的最佳速比值，在此速比值时，发动机运行于最佳燃油经济性曲线，且电动机处于助力状态。
例如，当前档位为四档，四档的速比初始值等于4，假定在ECE+EUDC工况下的车速与最大加速度之间的关系如图3所示，车速与需求功率的最大功率之间的关系如图6所示，此时可以以0.5km/h为间隔计算70～120km/h之间的每个车速处的最大加速度，以及确定每个车速处的发动机输出功率，然后计算每个车速处的电动机额定功率；以及可根据图6计算每个车速处的需求功率的最大值。在计算出每个车速处的需求功率最大值与发动机输出功率后，可计算每个车速处的需求功率最大值与发动机输出功率的差值，并判断每个车速处对应的差值是否小于或者等于电动机额定功率。若有一个车速的差值大于电动机额定功率，可将速比初始值减少0.01，然后再重新进行计算，直至当所有车速处的需求功率最大值与发动机输出功率之间的差值均小于或者等于电动机额定功率时，将当前对应的速比值输出，该速比值即为四档对应的速比值，该速比值可以使得发动机运行于最佳燃油经济性曲线，且电动机处于助力状态。
4)、确定五挡的速比值
通过步骤S1-S5同样可以计算出五档变速器对应的速比值。
进一步而言，在城市(ECE)工况中，车辆接近于匀速的时间较多，50km/h和70km/h匀速行驶时的需求功率较小、均小于10kW，100km/h和120km/h匀速行驶时的需求功率较大、分别接近于20kW和30kW。当需求功率较高且蓄电池SOC高于目标值时，可通过电动机的助力作用、使发动机运行于最佳燃油工况点，此时电动机的负荷率也较高。当需求功率较小且蓄电池SOC低于目标值时，若五挡速比选择恰当、可使发动机接近于最佳燃油工况点运行。
例如，在城市(ECE)工况中，车辆处于匀速的时间较多，假定车辆经常以50、70和100km/h匀速行驶，可将三个车速处发动机输出功率与需求功率最小值的差值小于或者等于零时，对应的速比值作为五档变速器的速比值，计算该速比值的过程为：①通过最高车速确定出五档的变速器对应的速比初始值；②计算50km/h、70km/h和100km/h处的需求功率的数值；③计算三个车速处发动机输出功率与需求功率最小值的差值；④判断三个车速处发动机输出功率与需求功率最小值的差值是否均小于或者等于零；⑤若是，则运算结束，并将对应的速比值输出，若否，则将速比初始值减小0.01，并返回③。其中，发动机输出功率曲线通过50km/h、70km/h和100km/h处的关系示意图如图11所示，图11中的四条粗线表示需求功率与车速的关系。
根据本发明实施例的混合动力汽车变速器速比的确定方法，在确定当前档位的变速器对应的速比初始值后，确定当前档位对应的转速范围，并计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率，然后判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率，若否，则以预设步长调整速比初始值，并循环计算。若是，则将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。该实施例的方法可以准确计算出混合动力汽车在每个档位下的速比值，该速比值可以满足最大爬坡度且在该速比值下发动机可运行于最佳燃油经济性曲线。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种混合动力汽车。
如图12所示，混合动力汽车包括：发动机10、电动机20和控制器30，其中：
控制器30控制器分别与发动机10和电动机20相连，控制器30用于执行以下步骤：
S1'，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定当前档位对应的转速范围；
S2'，根据速比初始值计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率；
S3'，判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率；
S4'，若大于电动机额定功率，则以预设步长增加速比初始值，并重复执行步骤S2'-S4'；以及
S5'，若小于或等于电动机额定功率，将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。
在本发明实施例中，混合动力汽车可以包括五个档位，当当前档位为一档、二档或者三档时，控制器30确定当前档位的变速器对应的速比初始值具体过程为：获得发动机单独驱动时当前档位对应的稳态转速范围；计算稳态转速范围内每个转速对应的车速和发动机最大转矩；以及根据发动机最大转矩和车速确定速比初始值。
在当前档位为四档时，控制器30确定当前档位的变速器对应的速比初始值的具体过程为：读取当前档位的变速器对应的预设值，并将预设值作为当前档位的变速器对应的速比初始值；或者获得三档的变速器对应的速比初始值，并将三档的变速器对应的速比初始值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。
在当前档位为五档时，控制器30确定当前档位的变速器对应的速比初始值的具体过程为：获得混合动力汽车的最高车速，并根据最高车速计算当前档位的变速器对应的速比初始值。
另外，上述控制器30根据速比初始值计算转速范围内每个转速对应的发动机输出功率的具体过程为：针对每个转速，获得混合动力汽车的加速度，并根据加速度和当前转速计算发动机处于最佳燃油状态时的输出扭矩；以及根据输出扭矩计算发动机输出功率。
需要说明的是，控制器30确定混合动力汽车每个档位对应的速比值的具体过程可参见上述对方法实施例的描述，此处不赘述。
根据本发明实施例的混合动力汽车，控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值后，首先确定当前档位对应的转速范围，并计算转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率，然后判断每个转速对应的需求功率与发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于电动机额定功率，若否，则以预设步长调整速比初始值，并循环计算。若是，则将速比当前值作为与当前档位对应的速比值输出。该实施例的方法可以准确计算出混合动力汽车在每个档位下的速比值，在该速比值可以满足最大爬坡度且在该速比值下发动机可运行于最佳燃油经济性曲线。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种混合动力汽车变速器速比的确定方法，其特征在于，包括：
S1，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定所述当前档位对应的转速范围；
S2，根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率；
S3，判断所述每个转速对应的所述需求功率与所述发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于所述电动机额定功率；
S4，若大于所述电动机额定功率，则以预设步长调整所述速比初始值，并重复执行步骤S2-S4；以及
S5，若小于或等于所述电动机额定功率，将速比当前值作为与所述当前档位对应的速比值输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合动力汽车包括五个档位，当所述当前档位为一档、二档或者三档时，所述确定当前档位的变速器对应的速比初始值，包括：
获得发动机单独驱动时当前档位对应的稳态转速范围；
计算所述稳态转速范围内每个转速对应的车速和发动机最大转矩；以及
根据所述发动机最大转矩和所述车速确定所述速比初始值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述当前档位为四档时，所述确定当前档位的变速器对应的速比初始值，包括：
读取当前档位的变速器对应的预设值，并将所述预设值作为当前档位的变速器对应的速比初始值；或者
获得三档的变速器对应的速比初始值，并将所述三档的变速器对应的速比初始值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述当前档位为五档时，所述确定当前档位的变速器对应的速比初始值，包括：
获得所述混合动力汽车的最高车速，并根据所述最高车速计算所述当前档位的变速器对应的速比初始值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的发动机输出功率，包括：
针对每个转速，获得所述混合动力汽车的加速度，并根据所述加速度和当前转速计算所述发动机处于最佳燃油状态时的输出扭矩；以及
根据所述输出扭矩计算所述发动机输出功率。
6.一种混合动力汽车，其特征在于，包括：
发动机；
电动机；
控制器，所述控制器分别与所述发动机和所述电动机相连，所述控制器用于执行以下步骤：
S1，确定当前档位的变速器对应的速比初始值，并确定所述当前档位对应的转速范围；
S2，根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的需求功率、发动机输出功率和电动机额定功率；
S3，判断所述每个转速对应的所述需求功率与所述发动机输出功率的差值的绝对值是否小于或等于所述电动机额定功率；
S4，若大于所述电动机额定功率，则以预设步长增加所述速比初始值，并重复执行步骤S2-S4；以及
S5，若小于或等于所述电动机额定功率，将速比当前值作为与所述当前档位对应的速比值输出。
7.根据权利要求6所述的混合动力汽车，其特征在于，所述混合动力汽车包括五个档位，当所述当前档位为一档、二档或者三档时，所述控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值，具体为：
获得发动机单独驱动时当前档位对应的稳态转速范围；
计算所述稳态转速范围内每个转速对应的车速和发动机最大转矩；以及
根据所述发动机最大转矩和所述车速确定所述速比初始值。
8.根据权利要求7所述的混合动力汽车，其特征在于，当所述当前档位为四档时，所述控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值，具体为：
读取当前档位的变速器对应的预设值，并将所述预设值作为当前档位的变速器对应的速比初始值；或者
获得三档的变速器对应的速比初始值，并将所述三档的变速器对应的速比初始值作为当前档位的变速器对应的速比初始值。
9.根据权利要求7所述的混合动力汽车，其特征在于，当所述当前档位为五档时，所述控制器确定当前档位的变速器对应的速比初始值，具体为：
获得所述混合动力汽车的最高车速，并根据所述最高车速计算所述当前档位的变速器对应的速比初始值。
10.根据权利要求6-9任一项所述的混合动力汽车，其特征在于，所述控制器根据所述速比初始值计算所述转速范围内每个转速对应的发动机输出功率，具体为：
针对每个转速，获得所述混合动力汽车的加速度，并根据所述加速度和当前转速计算所述发动机处于最佳燃油状态时的输出扭矩；以及
根据所述输出扭矩计算所述发动机输出功率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510184446.9A CN104827885B (zh) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | 混合动力汽车及其变速器速比的确定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510184446.9A CN104827885B (zh) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | 混合动力汽车及其变速器速比的确定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104827885A CN104827885A (zh) | 2015-08-12 |
| CN104827885B true CN104827885B (zh) | 2017-06-06 |
Family
ID=53806225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510184446.9A Active CN104827885B (zh) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | 混合动力汽车及其变速器速比的确定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104827885B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10000203B2 (en) * | 2016-01-13 | 2018-06-19 | Ford Global Technologies, Llc | EV mode shift strategy for hybrid vehicle |
| CN109455182B (zh) * | 2018-11-29 | 2020-09-01 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种轻型车国六标准下换挡点计算的Simulink实现方法 |
| CN109948878A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-06-28 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 基于油门-负荷变化趋势分析的车辆动力评估方法及系统 |
| CN110293953B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-10-08 | 潍柴动力股份有限公司 | 车辆工作模式控制方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN111102084B (zh) * | 2019-07-11 | 2023-10-27 | 襄阳康捷飞龙机械制造有限公司 | 发动机和机械设备及应用 |
| CN115263573A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-11-01 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种压燃发动机控制方法及相关设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101548116A (zh) * | 2006-12-04 | 2009-09-30 | 丰田自动车株式会社 | 动力输出装置、具有该动力输出装置的混合动力车辆、以及动力输出装置的控制方法 |
| CN101602364A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-12-16 | 宾洋 | 应用于phev的快速dp控制方法 |
| CN102666243A (zh) * | 2009-12-17 | 2012-09-12 | 斯堪尼亚商用车有限公司 | 驱动车辆的方法和系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102763A1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Volvo Technology Corporation | Hybrid powertrain |
| US8142318B2 (en) * | 2008-08-13 | 2012-03-27 | Palmer Denis L | Apparatus, system, and method for a variable ratio transmission |
-
2015
- 2015-04-17 CN CN201510184446.9A patent/CN104827885B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101548116A (zh) * | 2006-12-04 | 2009-09-30 | 丰田自动车株式会社 | 动力输出装置、具有该动力输出装置的混合动力车辆、以及动力输出装置的控制方法 |
| CN101602364A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-12-16 | 宾洋 | 应用于phev的快速dp控制方法 |
| CN102666243A (zh) * | 2009-12-17 | 2012-09-12 | 斯堪尼亚商用车有限公司 | 驱动车辆的方法和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104827885A (zh) | 2015-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104827885B (zh) | 混合动力汽车及其变速器速比的确定方法 | |
| US7921943B2 (en) | Hybrid vehicle and control method thereof | |
| US8108089B2 (en) | Vehicle and control method thereof | |
| CN105102285B (zh) | 混合动力车辆的控制装置 | |
| US9162673B2 (en) | Gear shift control system for automatic transmission | |
| US8271156B2 (en) | Hybrid vehicle and control method thereof | |
| US10279798B2 (en) | Hybrid vehicle and control method of hybrid vehicle | |
| US10543829B2 (en) | Hybrid vehicle including electronic control unit configured to correct base driving force using correction driving force | |
| CN107161139A (zh) | 混合动力汽车及混合动力汽车用的控制方法 | |
| JP5737194B2 (ja) | ハイブリッド自動車 | |
| CN113044039B (zh) | 一种挡位计算方法和装置 | |
| CN109240125B (zh) | 一种混动车变速箱二轴需求扭矩计算方法 | |
| US10279794B2 (en) | Hybrid vehicle | |
| CN107399322B (zh) | 混合动力汽车 | |
| JP2015182554A (ja) | ハイブリッド車両 | |
| CN106627560A (zh) | 用于混合动力车换档控制的设备和方法 | |
| CN107415925A (zh) | 混合动力汽车 | |
| JP3601508B2 (ja) | 有段変速機を備えたハイブリッド車両 | |
| EP2789515A1 (en) | Gear shift instruction device | |
| JP2019108069A (ja) | ハイブリッド車両 | |
| CN108177649B (zh) | 一种混合动力汽车的换档方法及装置 | |
| CN114258364A (zh) | 一种混合动力车辆的请求驱动力的确定方法及装置 | |
| JP2017052496A (ja) | ハイブリッド自動車 | |
| JP4254764B2 (ja) | 自動車およびその制御方法 | |
| He et al. | Dynamic modification of Two-parameter shift schedule for automatic mechanical transmission in electric bus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180416 Address after: No. 188, Miyun District, Miyun District, Beijing, Beijing Patentee after: Beijing treasure Car Co.,Ltd. Address before: 102206 Changping District City, Shahe, Sha Yang Road, Beijing Patentee before: BEIQI FOTON MOTOR Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 188, Miyun District, Miyun District, Beijing, Beijing Patentee after: Beijing baowo Automobile Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: No. 188, Miyun District, Miyun District, Beijing, Beijing Patentee before: Beijing treasure Car Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240208 Address after: 102206, Beijing, Shahe, Changping District Town, Sha Yang Road, Lao Wan Village North Patentee after: BEIQI FOTON MOTOR Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: No. 188, Miyun District, Miyun District, Beijing, Beijing Patentee before: Beijing baowo Automobile Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |