CN106467109A - 一种混合动力汽车的扭矩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力汽车的扭矩控制方法，包括：步骤S1，整车控制器VCU根据加速踏板开度和车辆状态计算出车辆总需求扭矩和BSG扭矩；步骤S2，发动机管理系统EMS根据所述车辆总需求扭矩和所述BSG扭矩计算出发动机扭矩；步骤S3，将所述发动机扭矩与所述BSG扭矩之和作为驱动车辆行驶的驱动扭矩。混合动力汽车的扭矩控制方法，由于在发动机端的计算考虑了BSG扭矩，所以对扭矩精度要求相对不高，可有效解决扭矩精度达不到要求导致的一系列驾驶性问题，并且整车匹配容易，鲁棒性及经济性均较好。

Description

一种混合动力汽车的扭矩控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种混合动力汽车的扭矩控制方法。

背景技术

随着油耗法规越来越严，降低油耗成为所有汽车厂商研发的重中之重。这些技术之中，快速起停技术因其可接受的成本和较高的节油率是公认最容易大规模量产的技术之一。

传统的12V起停系统因电池电机功率有限，实际节油率并不能达到理想状态。48V系统是介于12V起停系统和高压混合动力系统的中间方案，通过引入48V的起停电机和电池，可以实现比12V系统更长时间的停机以及制动能量回收，节油率可以达到10%以上。另外，结合48V电增压器可以帮助发动机小型化，使节油率提高到15%-20%。而与高压混合动力技术相比，成本不及其一半。因此，48V系统被广泛认为是最易于市场推广的下一代节油技术。BSG电机（Belt-alternator Starter Generator，皮带驱动启动电机）是48V系统的关键部件之一，通过皮带连接于发动机上，用于实现发动机的快速起动、行驶过程中的发电、助力以及制动能量回收等功能。

在现有的扭矩控制方法中，整车控制器VCU解析出的车辆需求扭矩分别由发动机和电机各自实现，对发动机和电机的扭矩控制精度要求较高，如果扭矩精度达不到要求就会出现加速延迟、车辆窜动等驾驶性问题，可靠性较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可靠性高的混合动力汽车的扭矩控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力汽车的扭矩控制方法，包括：

步骤S1，整车控制器VCU根据加速踏板开度和车辆状态计算出车辆总需求扭矩和BSG扭矩；

步骤S2，发动机管理系统EMS根据所述车辆总需求扭矩和所述BSG扭矩计算出发动机扭矩；

步骤S3，将所述发动机扭矩与所述BSG扭矩之和作为驱动车辆行驶的驱动扭矩。

其中，所述步骤S1中整车控制器VCU计算出车辆总需求扭矩具体包括：

VCU发送起动模式及起动扭矩给BSG电机的MCU；

所述MCU在不超过起动模式规定时间内，产生扭矩拖动发动机转动；

VCU根据加速踏板开度和发动机转速，通过查表差值法计算出车辆总需求扭矩。

其中，所述步骤S1中整车控制器VCU计算出BSG扭矩具体包括：

VCU根据48V电池荷电状态，通过查表法计算BSG的发电功率；

VCU根据当前转速将所述BSG的发电功率换算得到BSG的发电扭矩Tbsg1；

VCU根据加速踏板开度和发动机转速，通过查表差值法计算得到BSG的助力扭矩Tbsg2；

将所述BSG的发电扭矩Tbsg1减去所述BSG的助力扭矩Tbsg2，得到BSG扭矩。

其中，所述步骤S2具体包括：

EMS根据所述BSG扭矩计算出发动机最小扭矩；

EMS对所述发动机最小扭矩、所述车辆总需求扭矩和怠速控制扭矩自学习值求和，得到所述发动机扭矩。

其中，所述计算出发动机最小扭矩具体包括：

将所述BSG扭矩换算为发动机附件电机扭矩；

对所述发动机附件电机扭矩、电子负载扭矩和其他负载扭矩求和，得到发动机附件扭矩；

对所述发动机附件扭矩、扭矩自学习值和发动机倒拖扭矩求和，得到所述发动机最小扭矩；

其中，处于刹车能量回收工况时，EMS采用能量回收前一时刻的BSG扭矩来换算所述发动机附件电机扭矩。

其中，所述步骤S2还包括：

EMS根据所述车辆总需求扭矩是否为0来判断发动机是否进入怠速工况，如果所述车辆总需求扭矩为0，则判断发动机进入怠速工况，如果所述车辆总需求扭矩不为0，则判断发动机未进入怠速工况。

本发明实施例混合动力汽车的扭矩控制方法，由于在发动机端的计算考虑了BSG扭矩，所以对扭矩精度要求相对不高，可有效解决扭矩精度达不到要求导致的一系列驾驶性问题，并且整车匹配容易，鲁棒性及经济性均较好。

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是本发明实施例的48V混合动力汽车的整车系统架构示意图。

图2是本发明实施例混合动力汽车的扭矩控制方法的流程示意图。

图3是本发明实施例中车辆总需求扭矩计算查表示意图。

图4是本发明实施例中BSG扭矩计算示意图。

图5是本发明实施例中发动机扭矩计算示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，为本发明所适用的48V混合动力汽车的整车系统架构示意图，其中，混合动力车辆包括发动机、BSG电机、48V高压电池、变速器以及发动机管理系统EMS、电机控制器MCU、电池管理系统BMS、整车控制器VCU等控制单元，控制单元之间通过CAN总线进行信息通讯。

请再参照图2所示，本发明实施例提供一种混合动力汽车的扭矩控制方法，包括：

步骤S1，整车控制器VCU根据加速踏板开度和车辆状态计算出车辆总需求扭矩和BSG扭矩；

步骤S2，发动机管理系统EMS根据车辆总需求扭矩和BSG扭矩计算出发动机扭矩；

步骤S3，将发动机扭矩与BSG扭矩之和作为驱动车辆行驶的驱动扭矩。

以下对各步骤进行具体说明。

步骤S1中，VCU首先发送起动模式及起动扭矩给MCU，MCU在不超过起动模式规定时间Tst内，产生扭矩拖动发动机转动。起动完成后，VCU根据加速踏板开度GasPedalActPst和发动机转速EngSpd，通过查表差值法计算车辆总需求扭矩VCU_EngTorqReq，查表示意图见图3所示。

请再结合图4所示，VCU根据48V电池荷电状态ChargeSt通过查表法计算BSG的发电功率，一般情况下ChargeSt越小，发电功率越大；再根据当前转速将BSG的发电功率换算得到BSG的发电扭矩Tbsg1；VCU根据加速踏板开度GasPedalActPst和发动机转速EngSpd通过查表差值法计算得到BSG的助力扭矩Tbsg2；BSG扭矩VCU_BsgTrqReq= Tbsg1- Tbsg2。

MCU收到VCU_BsgTrqReq后，根据VCU_BsgTrqReq的大小和正负，使BSG电机产生相应的发电或助力扭矩，例如，BSG扭矩VCU_BsgTrqReq为正值时，则使BSG电机按扭矩大小进行发电；BSG扭矩VCU_BsgTrqReq为负值时，则使BSG电机按扭矩大小进行助力。

步骤S2中，EMS收到VCU发送的车辆总需求扭矩VCU_EngTorqReq和BSG扭矩VCU_BsgTrqReq后，首先将BSG扭矩VCU_BsgTrqReq引入到发动机附件扭矩（Accessories Torque）计算，从而影响发动机最小扭矩EMS_MinEngTorq的大小，即：

EMS根据BSG扭矩VCU_BsgTrqReq计算出发动机最小扭矩EMS_MinEngTorq；

EMS对发动机最小扭矩EMS_MinEngTorq、车辆总需求扭矩VCU_EngTorqReq和怠速控制扭矩自学习值Idle Control adaptation求和，得到所述发动机扭矩。

请结合图5所示，发动机扭矩EMS_EngTorq的计算过程是：

将BSG扭矩VCU_BsgTrqReq换算为发动机附件电机扭矩（Generator Load Torque），其值为torque_can，即torque_can = f (VCU_BsgTrqReq)；

对发动机附件电机扭矩、电子负载扭矩（Electric Load Torque）和其他负载扭矩（Other Load Torque）求和，得到发动机附件扭矩（Accessories Torque）；

对发动机附件扭矩、扭矩自学习值（Torque Adaptation）和发动机倒拖扭矩（Engine Drag Torque）求和，得到发动机最小扭矩EMS_MinEngTorq；通过前述三个步骤，即计算出了发动机最小扭矩EMS_MinEngTorq；

再对发动机最小扭矩、车辆总需求扭矩VCU_EngTorqReq和怠速控制扭矩自学习值Idle Control adaptation求和，得到发动机扭矩EMS_EngTorq。

从上述说明可知，当BSG电机助力时，发动机扭矩会变小，当BSG电机发电时，发动机扭矩会变大，因此通过改变BSG扭矩可以调整发动机的工作区间。

本发明实施例对于具有刹车能量回收功能的混合动力汽车，也提供了相应的扭矩控制方式。具体来说，一般工况下，图5所示发动机扭矩EMS_EngTorq的计算是时刻更新的；但是，当能量回收功能VCU_RegenerationAct起作用时，BSG扭矩VCU_BsgTrqReq会突然增大，由于前述发动机最小扭矩的计算引入了BSG扭矩，因此为了避免此时刻的BSG扭矩的变化影响发动机最小扭矩的计算，应使BSG扭矩不再更新，即：

处于刹车能量回收工况时，EMS采用能量回收前一时刻的BSG扭矩来换算发动机附件电机扭矩。

EMS通过总线接收车辆总需求扭矩VCU_EngTorqReq和BSG扭矩VCU_BsgTrqReq，然后根据车辆总需求扭矩VCU_EngTorqReq是否为0来判断发动机是否进入怠速工况，如果VCU_EngTorqReq为0，则判断发动机进入怠速工况，如果VCU_EngTorqReq不为0，则判断发动机未进入怠速工况。怠速工况下，发动机最小扭矩加入了BSG扭矩VCU_BsgTrqReq的计算，怠速稳定性较高。非怠速工况下，同前所述，通过改变BSG扭矩VCU_BsgTrqReq的大小及正负来调整发动机的工作负荷，达到节油的目的。

综上所述，本发明实施例混合动力汽车的扭矩控制方法，由于在发动机端的计算考虑了BSG扭矩，所以对扭矩精度要求相对不高，可有效解决扭矩精度到不到要求导致的一系列驾驶性问题，并且整车匹配容易，鲁棒性及经济性均较好。

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 (7)

1.一种混合动力汽车的扭矩控制方法，包括：

步骤S1，整车控制器VCU根据加速踏板开度和车辆状态计算出车辆总需求扭矩和BSG扭矩；

步骤S2，发动机管理系统EMS根据所述车辆总需求扭矩和所述BSG扭矩计算出发动机扭矩；

步骤S3，将所述发动机扭矩与所述BSG扭矩之和作为驱动车辆行驶的驱动扭矩。

2.根据权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤S1中整车控制器VCU计算出车辆总需求扭矩具体包括：

VCU发送起动模式及起动扭矩给BSG电机的MCU；

所述MCU在不超过起动模式规定时间内，产生扭矩拖动发动机转动；

VCU根据加速踏板开度和发动机转速，通过查表差值法计算出车辆总需求扭矩。

3.根据权利要求2所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤S1中整车控制器VCU计算出BSG扭矩具体包括：

VCU根据48V电池荷电状态，通过查表法计算BSG的发电功率；

VCU根据当前转速将所述BSG的发电功率换算得到BSG的发电扭矩Tbsg1；

VCU根据加速踏板开度和发动机转速，通过查表差值法计算得到BSG的助力扭矩Tbsg2；

将所述BSG的发电扭矩Tbsg1减去所述BSG的助力扭矩Tbsg2，得到BSG扭矩。

4.根据权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

EMS根据所述BSG扭矩计算出发动机最小扭矩；

EMS对所述发动机最小扭矩、所述车辆总需求扭矩和怠速控制扭矩自学习值求和，得到所述发动机扭矩。

5.根据权利要求4所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述计算出发动机最小扭矩具体包括：

将所述BSG扭矩换算为发动机附件电机扭矩；

对所述发动机附件电机扭矩、电子负载扭矩和其他负载扭矩求和，得到发动机附件扭矩；

对所述发动机附件扭矩、扭矩自学习值和发动机倒拖扭矩求和，得到所述发动机最小扭矩。

6.根据权利要求5所述的扭矩控制方法，其特征在于，处于刹车能量回收工况时，EMS采用能量回收前一时刻的BSG扭矩来换算所述发动机附件电机扭矩。

7.根据权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

EMS根据所述车辆总需求扭矩是否为0来判断发动机是否进入怠速工况，如果所述车辆总需求扭矩为0，则判断发动机进入怠速工况，如果所述车辆总需求扭矩不为0，则判断发动机未进入怠速工况。