CN105774795A - 并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统 - Google Patents

并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统，所述方法主要包括以下步骤：当需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩；当大于发动机能够输出的最优扭矩，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩；当大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩；当大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩。由此解决现有技术不能合理地分配需求扭矩的技术问题。

Description

并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统
技术领域
本发明涉及混合动力系统车辆技术领域，尤其涉及一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统。
背景技术
进入21世纪，世界能源问题以及环境保护问题成为限制人类社会发展的突出问题，在此背景下，汽车行业把新能源汽车作为研究热点。其中，混合动力汽车又是新能源汽车研究的重要领域。混合动力，意指将热动力和电动力两种动力来源，按照实际运转负荷大小进行灵活调控，以达到提高能量转换效率的一项技术。
混合动力汽车可以分为串联式、并联式以及混合式等。串联的形式相当于发动机只充当一台发电机的角色，它的运转只为供给车辆行驶所需的电能，目前几乎不被使用。混联式混合动力系统的特点在于发动机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。混联式动力系统可以灵活地根据工况来调节发动机的功率输出和电机的运转。但是，此联结方式系统复杂，成本高。并联式混合动力的两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。
在并联式混合动力系统汽车的研究和发展过程中，如何合理地将需求扭矩分配给各个动力源，提高新能源汽车的经济型和动力性成为当今迫切需要解决的问题。通常，并联式混合动力系统汽车在行驶过程中，电机和发动机同时工作。混合动力系统整车控制器可以根据当前车速、加速踏板开度等条件判断当前需求扭矩，然而，如何将当前需求扭矩合理地分配给发动机和电机，从而使发动机和电机工作在高校区域，进而提高能源利用率，是目前存在的技术难题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的并联式混合动力系统车辆不能合理地将需求扭矩分配给各个动力源，从而提出一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统来解决该问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，所述混合动力系统包括发动机、通过第一离合器与所述发动机耦合的第一电机、通过第二离合器与所述第一电机耦合的第二电机、以及与所述第一电机和第二电机连接的电池，所述扭矩分配方法包括以下步骤：获取所述车辆的需求扭矩；当所述需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩；当所述需求扭矩大于发动机能够输出的最优扭矩时，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩；当所述需求扭矩大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩；当所述需求扭矩大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩；其中所述发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩分别为所述发动机、第一电机和第二电机在最佳性能条件下输出的最大扭矩。
优选地，所述第二电机的额定功率大于所述第一电机。
优选地，所述使发动机输出最优扭矩的步骤之后还包括以下步骤：将所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分通过发第一电机转换为电能；将所述电能储存到所述电池中。
优选地，所述需求扭矩根据加速踏板开度以及车速查表获取。
优选地，所述第一电机能够输出的最大扭矩为所述第一电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第一电机输出的最大扭矩中的较小者；所述第二电机能够输出的最大扭矩为所述第二电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第二电机输出的最大扭矩中的较小者。
本发明还提供一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统，其特征在于，所述混合动力系统包括发动机、通过第一离合器与所述发动机耦合的第一电机、通过第二离合器与所述第一电机耦合的第二电机、以及与所述第一电机和第二电机连接的电池，所述扭矩分配系统包括：获取需求扭矩模块，用于获取所述车辆的需求扭矩；第一分配模块，用于当所述需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩；第二分配模块，用于当所述需求扭矩大于发动机能够输出的最优扭矩，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩；第三分配模块，用于当所述需求扭矩大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩；第四分配模块，用于当所述需求扭矩大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩。
优选地，所述第二电机的额定功率大于所述第一电机。
优选地，所述第一分配模块还包括：转换模块，用于将所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分通过发第一电机转换为电能；储存模块，用于将所述电能储存到所述电池中。
优选地，所述第一电机能够输出的最大扭矩为所述第一电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第一电机输出的最大扭矩中的较小者；所述第二电机能够输出的最大扭矩为所述第二电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第二电机输出的最大扭矩中的较小者。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明的一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法及系统，由于所述扭矩分配方法包括以下步骤：获取所述车辆的需求扭矩；当所述需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩；当所述需求扭矩大于发动机能够输出的最优扭矩时，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩；当所述需求扭矩大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩；当所述需求扭矩大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩；其中所述发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩分别为所述发动机、第一电机和第二电机在最佳性能条件下输出的最大扭矩。通过上述步骤，可以将当前需求扭矩合理地分配给混合动力系统的发动机和电机，使得发动机和电机工作在高效率区域，从而提高并联式混合动力系统车辆的能源利用率，提高车辆燃油的经济性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1的并联式混合动力系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法流程图；
图3是本发明实施例2的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法流程图。
图4是本发明实施例3的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
图1示出了一种混合动力系统，其包括发动机100、第一离合器500、第一电机200、第二离合器600、第二电机300、电池400。第一电机200通过第一离合器500与发动机100耦合，第二电机300通过第二离合器600与第一电机200耦合，电池400分别与第一电机100和第二电机300连接。当第一离合器500、第二离合器600同时闭合，发动机100、第一电机200、第二电机300机械地链接在一起，所述混合动力系统即实现并联工作模式。
图2示出了基于上述并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，所述扭矩分配方法包括以下步骤：
步骤S100，获取需求扭矩。即获取所述车辆的需求扭矩。所述需求扭矩可以根据加速踏板开度以及车速查表获取。根据加速踏板开度以及车速进行查表以获取需求扭矩，是本技术领域的常规技术手段，这里不予赘述。
步骤S210，判断是否满足第一分配条件。所述第一分配条件即为所述需求扭矩小于或等于发动机100能够输出的最优扭矩。当满足第一分配条件时，执行步骤S220。否则，执行步骤S310。发动机100能够输出的最优扭矩为发动机100在最佳性能条件下输出的最大扭矩。
步骤S220，使发动机100输出最优扭矩。
步骤S310，判断是否满足第二分配条件。所述第二分配条件即为所述需求扭矩大于发动机100能够输出的最优扭矩，并且小于或者等于发动机100与第一电机200能够输出的最优扭矩之和。当满足第二分配条件时，执行步骤S320。否则，执行步骤S410。第一电机200能够输出的最优扭矩，即为第一电机200在最佳性能条件下输出的最大扭矩。第二电机300能够输出的最优扭矩为第二电机300在最佳性能条件下输出的最大扭矩。
步骤S320，依次使发动机100、第一电机200输出最优扭矩。
步骤S410，判断是否满足第三分配条件。所述第三分配条件即为所述需求扭矩大于发动机100与第一电机200能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机100、第一电机200以及第二电机300能够输出的最优扭矩之和。当满足第三分配条件时，执行步骤S420。否则，执行步骤S510。
步骤S420，依次使发动机100、第一电机200、第二电机300输出最优扭矩。
步骤S510，判断是否满足第四分配条件。所述第四分配条件即为所述需求扭矩是否大于发动机100、第一电机200以及第二电机300能够输出的最优扭矩之和。当满足第四分配条件时，执行步骤S520。
步骤S520，依次使发动机100、第二电机200、第一电机300输出最大扭矩。
通过上述步骤，可以将当前需求扭矩合理地分配给混合动力系统的发动机和电机，使得发动机和电机工作在高效率区域，从而提高并联式混合动力系统车辆的能源利用率，提高车辆燃油的经济性。
优选地，第二电机300的额定功率大于第一电机200。
这样，在步骤S420中，使发动机100输出最优扭矩后，如果驱动力不足，再使额定功率较小的第一电机200输出最优扭矩，如果驱动力还是不足，再使额定功率较大的第二电机300输出最优扭矩。在步骤S520中，使发动机100输出最大扭矩后，如果驱动力不足，再使额定功率较大的第二电机300输出最大扭矩，如果驱动力还是不足，再使额定功率较小的第一电机200输出最大扭矩。由此可见，这样可以使发动机100、第一电机200、第二电机300尽可能长时间地工作在高效率区域，进一步提高并联式混合动力系统车辆的能源利用率，提高车辆燃油的经济性。
实施例2
图3示出了根据本发明的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法的优选实施例，与实施例1中的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法的不同之处在于，优选地，所述步骤S220之后还包括以下步骤：
步骤S230，将超出部分扭矩转换为电能。即将发动机100输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分通过发第一电机200转换为电能；
步骤S240，储存所述电能。即将所述电能储存到电池400中。
通过上述步骤，可以实现所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分的回收，进一步提高并联式混合动力系统车辆的能源利用率，进一步提高车辆燃油的经济性。
优选地，第一电机200能够输出的最大扭矩为第一电机200的峰值输出扭矩、电池400能够驱动第一电机200输出的最大扭矩中的较小者。其中，第一电机200的峰值输出扭矩可以通过查阅第一电机200的出厂参数获得，电池400能够驱动第一电机200输出的最大扭矩Fmax一般可以通过以下表达式计算得到：
Fmax＝(a*b-c)*9550/v(1)
其中，a为电池放电功率，b为电池放电效率，c为电池对其他部件的供电功率，v为电机转速。
以第一电机200的峰值输出扭矩、电池400能够驱动第一电机200输出的最大扭矩中的较小者作为第一电机200能够输出的最大扭矩，即可以使第一电机200最大地输出扭矩以满足对所述需要扭矩的分配，又充分考虑电池400的功率供给能力，使车辆可以更加稳定的行驶。
优选地，第二电机300能够输出的最大扭矩为第二电机300的峰值输出扭矩、电池400能够驱动第二电机300输出的最大扭矩中的较小者。其中，第二电机300的峰值输出扭矩可以通过查阅第二电机300的出厂参数获得，电池400能够驱动第二电机300输出的最大扭矩同样可以通过上述表达式(1)计算得到。
同样地，以第二电机300的峰值输出扭矩、电池400能够驱动第二电机300输出的最大扭矩中的较小者作为第二电机300能够输出的最大扭矩，即可以使第二电机300最大地输出扭矩以满足对所述需要扭矩的分配，又充分考虑电池400的功率供给能力，使车辆可以更加稳定的行驶。
实施例3
图4示出了本发明实施例的一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统，包括获取需求扭矩模块001、第一分配模块002、第二分配模块003、第三分配模块004以及第四分配模块005。
获取需求扭矩模块001用于获取所述车辆的需求扭矩。获取需求扭矩模块001与实施例1中的步骤S100对应。
第一分配模块002用于当所述需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩。第一分配模块002与实施例1中的步骤S210、步骤S220对应。第一分配模块002还包括：转换模块，用于将所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分通过发第一电机转换为电能，所述转换模块与实施例2中的步骤S230对应；储存模块，用于将所述电能储存到所述电池中，所述储存模块与实施例2中的步骤S240对应。
第二分配模块003用于当所述需求扭矩大于发动机能够输出的最优扭矩，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩。第二分配模块003与实施例1中的步骤S310、步骤S320对应。
第三分配模块004用于当所述需求扭矩大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩。第三分配模块004与实施例1中的步骤S410、步骤S420对应。
第四分配模块005用于当所述需求扭矩大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩。第四分配模块005与实施例1中的步骤S510、步骤S520对应。
这样，可以将当前需求扭矩合理地分配给混合动力系统的发动机和电机，使得发动机和电机工作在高效率区域，从而提高并联式混合动力系统车辆的能源利用率，提高车辆燃油的经济性。并且可以实现所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分的回收，进一步提高并联式混合动力系统车辆的能源利用率，进一步提高车辆燃油的经济性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，其特征在于，所述混合动力系统包括发动机、通过第一离合器与所述发动机耦合的第一电机、通过第二离合器与所述第一电机耦合的第二电机、以及与所述第一电机和第二电机连接的电池，所述扭矩分配方法包括以下步骤：
获取所述车辆的需求扭矩；
当所述需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩；
当所述需求扭矩大于发动机能够输出的最优扭矩时，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩；
当所述需求扭矩大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩；
当所述需求扭矩大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩；
其中所述发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩分别为所述发动机、第一电机和第二电机在最佳性能条件下输出的最大扭矩。
2.根据权利要求1所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，其特征在于，所述第二电机的额定功率大于所述第一电机。
3.根据权利要求1或2所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，其特征在于，所述使发动机输出最优扭矩的步骤之后还包括以下步骤：
将所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分通过发第一电机转换为电能；
将所述电能储存到所述电池中。
4.根据权利要求1或2所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，其特征在于，所述需求扭矩根据加速踏板开度以及车速查表获取。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配方法，其特征在于，所述第一电机能够输出的最大扭矩为所述第一电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第一电机输出的最大扭矩中的较小者；所述第二电机能够输出的最大扭矩为所述第二电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第二电机输出的最大扭矩中的较小者。
6.一种并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统，其特征在于，所述混合动力系统包括发动机、通过第一离合器与所述发动机耦合的第一电机、通过第二离合器与所述第一电机耦合的第二电机、以及与所述第一电机和第二电机连接的电池，所述扭矩分配系统包括：
获取需求扭矩模块，用于获取所述车辆的需求扭矩；
第一分配模块，用于当所述需求扭矩小于或等于发动机能够输出的最优扭矩时，使发动机输出最优扭矩；
第二分配模块，用于当所述需求扭矩大于发动机能够输出的最优扭矩，并且小于或者等于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机输出最优扭矩；
第三分配模块，用于当所述需求扭矩大于发动机与第一电机能够输出的最优扭矩之和，并且小于或者等于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第一电机、第二电机输出最优扭矩；
第四分配模块，用于当所述需求扭矩大于发动机、第一电机以及第二电机能够输出的最优扭矩之和时，依次使发动机、第二电机、第一电机输出最大扭矩。
7.根据权利要求6所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统，其特征在于，所述第二电机的额定功率大于所述第一电机。
8.根据权利要求6所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统，其特征在于，所述第一分配模块还包括：
转换模块，用于将所述发动机输出最优扭矩超出所述需求扭矩的部分通过发第一电机转换为电能；
储存模块，用于将所述电能储存到所述电池中。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的并联式混合动力系统车辆的扭矩分配系统，其特征在于，所述第一电机能够输出的最大扭矩为所述第一电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第一电机输出的最大扭矩中的较小者；所述第二电机能够输出的最大扭矩为所述第二电机的峰值输出扭矩、所述电池能够驱动所述第二电机输出的最大扭矩中的较小者。
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