CN105584473B - 一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法及装置，其中所述方法包括：步骤S1，根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；步骤S2，根据获得的后驱系统后差减减速比范围，分别计算对应的电机激励频率，得到电机激励频率范围；步骤S3，判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。本发明使得在设计之初即可有效避免前、后两套驱动系统在车内产生拍频噪声的现象，保证四驱混合动力车在各种工况下行驶和乘坐的舒适性。

Description

一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法及装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法及装置。
背景技术
随着社会的进步、科技的发展，环境和能源问题日益突出，发展和普及节能与新能源电动汽车的呼声日趋高涨。混合动力汽车作为节能汽车，发展迅速，在国内外已有多款混合动力汽车在量产和销售。由于混合动力汽车在传统车基础上增加了电机驱动系统，因而相对传统车售价会较高，因此在选购混合动力汽车时，除了汽车的基本性能外，舒适性也会成为重要的评价指标。
传统车NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与舒适性）性能的开发都已有了较成熟的开发流程和方法，然而新能源车作为一种新车型，在开发过程中会遇到很多传统车没有的NVH问题：四驱混合动力车与传统四驱车的驱动系统不同，四驱混合动力车有两套独立的驱动系统，分别是发动机前驱系统和电机后驱系统。四驱混合动力车在混动模式下工作时，前、后驱动系统都参与提供动力，两套驱动系统同时工作时，需要考虑两套驱动系统对车内乘员的影响。
本发明的发明人发现，如果发动机前驱系统中发动机的激励频率，与电机后驱系统中的电机激励频率相接近，叠加时其合成包络波形的振幅随时间作周期性变化，产生所谓拍频噪声，极大影响行驶和乘坐舒适性。但遗憾的是，现有技术中还没有针对此问题的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法及装置，避免前、后驱动系统在车内产生拍频噪声，提高行驶和乘坐舒适性。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法，包括：
步骤S1，根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；
步骤S2，根据获得的后驱系统后差减减速比范围，分别计算对应的电机激励频率，得到电机激励频率范围；
步骤S3，判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
其中，所述步骤S3中的发动机激励频率为所述步骤S1中变速箱最高档位工作时计算得到的发动机激励频率。
其中，如果所述电机激励频率范围中存在多个与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，则将与所述发动机激励频率差值的绝对值最大的电机激励频率所对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
其中，还包括：
如果所述电机激励频率范围中不存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，则根据所述混合动力汽车后驱电机的动力性和经济性重新获得后差减减速比范围。
其中，所述阈值设置为10Hz。
本发明还提供一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配装置，包括：
第一计算单元，用于根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；
第二计算单元，用于根据获得的后驱系统后差减减速比范围，分别计算对应的电机激励频率，得到电机激励频率范围；
匹配单元，用于判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
其中，所述匹配单元用于与电机激励频率比较的发动机激励频率为所述第一计算单元在变速箱最高档位工作时计算得到的发动机激励频率。
其中，所述匹配单元还用于，当所述电机激励频率范围中存在多个与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，将与所述发动机激励频率差值的绝对值最大的电机激励频率所对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
其中，所述匹配装置还包括：
重获单元，用于在所述匹配单元判断所述电机激励频率范围中不存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，根据所述混合动力汽车后驱电机的动力性和经济性重新获得后差减减速比范围。
其中，所述阈值为10Hz。
实施本发明所带来的有益效果是：本发明分别计算四驱混合动力汽车的前驱系统中变速箱各档位工作时的发动机激励频率，以及后驱系统中电机激励频率范围，然后当电机激励频率范围中存在与所述发动机激励频率电机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，将对应的后差减减速比确定为四驱混合动力汽车的后差减减速比，实现变速箱减速比与后差减减速比的匹配，在设计之初即可有效避免前、后两套驱动系统在车内产生拍频噪声的现象，保证四驱混合动力车在各种工况下行驶和乘坐的舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一中变速箱各档位工作时发动机激励频率曲线与电机及激励曲线示意图。
图3是本发明实施例二一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例进行详细说明。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法，包括：
步骤S1，根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；
步骤S2，根据获得的后差减减速比范围，计算得到电机激励频率范围；
步骤S3，判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
具体地，根据四驱混合动力汽车需要达到的最高车速、动力性、操纵性、经济性等因素，综合考虑车辆需要达到的性能，从而通过动力学仿真计算获得变速箱的主减速比和各档位的减速比。
四驱混合动力汽车的后轮通过电机进行驱动，增强了车辆的动力性，可有效弥补变速箱换挡时的动力缺失感。根据电机的特性和车辆的性能可以获得后差减的减速比范围。
步骤S1中，根据获得的变速箱的主减速比和各档位减速比，按公式（1）计算出变速箱各档位工作时，发动机工作转速范围内的阶次激励频率；步骤S2中，根据获得的后差减减速比范围，按公式（2）计算出电机旋转的激励频率范围：
（1）
（2）
其中，f1为发动机激励频率（Hz），f2为电机激励频率（Hz），V为车速（km/h），a为变速箱主减速比，b为变速箱各档位减速比，c为后差减减速比范围，n为发动机工作阶次（例如四缸机是2，六缸机是3），L轮是车轮周长（m），3.6则是将km/h换算成m/s的常数。图2示出了一个按上述方式计算得到的变速箱各档位工作时发动机激励频率曲线与电机及激励曲线示意图。
需要说明的是，公式（1）中b实际上依据档位的不同有多个不同的值，例如有5个档位，b就有5个值，因此计算得到的f1也有5个值，对应图2所示的5条实线曲线。而公式（2）中c为一范围，因此计算得到的f2也为一范围，如图2所示2条点划线曲线之间的区域。每一个用于计算的c值都对应一个f2值。
从图2可以看出，较高档位（5档）的发动机激励频率曲线与电机激励频率曲线更接近，因此，步骤S3中，判断f1与f2的差值时，f1选取变速箱最高档位工作时计算得到的发动机激励频率。具体的判断则根据公式（3）：
| f1 - f2 |≥λ （3）
一般情况下，f1是大于f2的，但是，随着车辆档位越来越多，高档位下计算得到的发动机激励频率有可能比电机激励频率小，这也是公式（3）取绝对值的意义所在。阈值λ的设置需有效避免两个激励频率峰值的相互叠加影响，本实施例中λ设置为10Hz。
在已选择f1和λ的情况下，则可以判断步骤S2所计算得到的f2范围中是否存在满足公式（3）的取值，如果是，则可获知该值对应的后差减减速比ci（c中的取值），并将该后差减减速比ci确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比，从而完成变速箱减速比与后差减减速比的匹配。
从图2还可以看出，由于电机激励范围曲线离5档激励频率曲线最近，并且随着车速的增大，两条曲线的相隔变大，为了尽量远离5档的激励频率曲线，如果步骤S2所计算得到的f2范围中存在多个满足公式（3）的取值，则应选取与所述发动机激励频率差值的绝对值最大的电机激励频率所对应的后差减减速比作为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。在发动机激励频率确定的情况下，电机激励频率与其差值的绝对值越大，所对应的后差减减速比也越小，越小的后差减减速比能使得车辆在越低速切换至高档位行驶时（车辆4、5档之间的切换点与车辆变速箱的换挡策略相关），发动机工作激励频率和电机旋转频率激励相隔10Hz以上，以避免车内拍频轰鸣声的产生。
如果步骤S2所计算得到的f2范围中不存在满足公式（3）的取值，则根据所述混合动力汽车后驱电机的动力性和经济性重新获得后差减减速比范围。
由于变速箱的档位减速比是汽车动力经济性的决定因素，一般不会轻易改变，混合动力四驱车后驱电机是辅助动力，并且电机的减速比对车辆动力经济性影响相对较小，因此，本发明实施例通过改变后差减减速比的方式相对代价更小。
通过上述说明可知，本发明分别计算四驱混合动力汽车的前驱系统中变速箱各档位工作时的发动机激励频率，以及后驱系统中电机激励频率范围，然后当电机激励频率范围中存在与所述发动机激励频率电机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，将对应的后差减减速比确定为四驱混合动力汽车的后差减减速比，实现变速箱减速比与后差减减速比的匹配，在设计之初即可有效避免前、后两套驱动系统在车内产生拍频噪声的现象，保证四驱混合动力车在各种工况下行驶和乘坐的舒适性。
请再参照图3所示，基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配装置，包括：
第一计算单元31，用于根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；
第二计算单元32，用于根据获得的后驱系统后差减减速比范围，分别计算对应的电机激励频率，得到电机激励频率范围；
匹配单元33，用于判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
进一步地，所述匹配单元用于与电机激励频率比较的发动机激励频率为所述第一计算单元在变速箱最高档位工作时计算得到的发动机激励频率。
进一步地，所述匹配单元还用于，当所述电机激励频率范围中存在多个与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，将与所述发动机激励频率差值的绝对值最大的电机激励频率所对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
进一步地，本实施例的匹配装置还包括：
重获单元，用于在所述匹配单元判断所述电机激励频率范围中不存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，根据所述混合动力汽车后驱电机的动力性和经济性重新获得后差减减速比范围。
进一步地，本实施例中，阈值为10Hz。
有关本实施例的原理、有益效果等请参照本发明实施例一的描述，此处不再赘述。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配方法，包括：
步骤S1，根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；
步骤S2，根据获得的后驱系统后差减减速比范围，分别计算对应的电机激励频率，得到电机激励频率范围；
步骤S3，判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中的发动机激励频率为所述步骤S1中变速箱最高档位工作时计算得到的发动机激励频率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述电机激励频率范围中存在多个与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，则将与所述发动机激励频率差值的绝对值最大的电机激励频率所对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述电机激励频率范围中不存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，则根据所述混合动力汽车后驱电机的动力性和经济性重新获得后差减减速比范围。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述阈值设置为10Hz。
6.一种四驱混合动力汽车前、后驱动系统的匹配装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于根据获得的变速箱主减速比和各档位减速比，计算得到变速箱各档位工作时的发动机激励频率；
第二计算单元，用于根据获得的后驱系统后差减减速比范围，分别计算对应的电机激励频率，得到电机激励频率范围；
匹配单元，用于判断所述电机激励频率范围中是否存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率，如果是，则将所述电机激励频率对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
7.根据权利要求6所述的匹配装置，其特征在于，与电机激励频率相比较的发动机激励频率为所述第一计算单元在变速箱最高档位工作时计算得到的发动机激励频率。
8.根据权利要求7所述的匹配装置，其特征在于，所述匹配单元还用于，当所述电机激励频率范围中存在多个与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，将与所述发动机激励频率差值的绝对值最大的电机激励频率所对应的后差减减速比确定为所述四驱混合动力汽车的后差减减速比。
9.根据权利要求8所述的匹配装置，其特征在于，所述匹配装置还包括：
重获单元，用于在所述匹配单元判断所述电机激励频率范围中不存在与所述发动机激励频率差值的绝对值大于或等于阈值的电机激励频率时，根据所述混合动力汽车后驱电机的动力性和经济性重新获得后差减减速比范围。
10.根据权利要求6-9任一项所述的匹配装置，其特征在于，所述阈值为10Hz。
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