CN107139916B - 用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机、变速器、高压电池总成部件，所述驾驶员扭矩需求解析方法包括：动力系统扭矩能力计算方法，基于发动机当前扭矩能力、电机当前扭矩能力、传动系传动比、当前传动比对应的传动损失、传动系扭矩容量，计算动力源作用到驱动轮端的最大驱动扭矩；驾驶员扭矩需求解析方法，基于动力系统最大可输出扭矩、加速踏板开度及车速信息，计算解析当前动力系统输出扭矩，当加速踏板开度为最大值时，扭矩需求与动力系统最大可输出扭矩相同。
Description
技术领域
本发明涉及用于混合动力汽车动力系统控制的驾驶员扭矩需求解析方法，属于电动汽车整车控制领域。
背景技术
目前，传统汽车的驾驶员扭矩需求解析并不以与常规内燃发动机车辆和混合动力车辆二者均兼容的方法解析驾驶员扭矩需求。传统的驾驶员需求扭矩解析方法多基于发动机飞轮端解析驾驶员扭矩需求，而驾驶员真正的预期应该体现在轮端的驱动力，传统的解析方法并不以满足驾驶员预期标准的方式识别驾驶员输入，同时动力系统扭矩能力在不同环境下的变化没有被充分考虑。
而动力系统扭矩能力是随着环境不断变化，当车辆环境温度较低或者车辆处于高原环境时，发动机扭矩能力会降低，最终导致动力系统扭矩能力降低。特别是混合动力汽车，当电池温度超出工作范围或者电池电量严重不足时，混合动力汽车电机输出功率会大大降低，最终导致动力系统扭矩能力降低。当变速器温度过高时，传动系扭矩容量也将会降低，最终导致动力系统扭矩能力降低。
如果驾驶员扭矩需求解析不考虑动力系统扭矩能力，当驾驶员需求扭矩超出动力系统扭矩能力后，加速踏板持续增加时但车辆动力没有随之增加，车辆表现与驾驶员意图不符。因此在解析驾驶员扭矩需求时需要充分考虑动力系统扭矩能力，这对于混合动力车辆尤为重要。
发明内容
发明要解决的问题
本发明提供一种混合动力汽车驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于基于驱动轮端进行扭矩解析，与传统车基于发动机飞轮端进行扭矩解析相比，更代表驾驶员真实期望，同时可以满足不同混合动力构型的驾驶员扭矩需求解析；实时计算动力系统扭矩能力，在动力系统扭矩能力变化时，保证驾驶员扭矩需求解析很好的跟随加速踏板变化。
本发明的技术方案如下
本发明提供了一种用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机、变速器、高压电池总成部件，所述驾驶员扭矩需求解析方法包括：
动力系统扭矩能力计算方法，基于发动机当前扭矩能力、电机当前扭矩能力、传动系传动比、当前传动比对应的传动损失、传动系扭矩容量，计算动力源作用到驱动轮端的最大驱动扭矩；
驾驶员扭矩需求解析方法，基于动力系统最大可输出扭矩、加速踏板开度及车速信息，计算解析当前动力系统输出扭矩，当加速踏板开度为最大值时，扭矩需求与动力系统最大可输出扭矩相同。
所述动力系统扭矩能力和驾驶员扭矩需求解析都是基于驱动轮端的，发动机扭矩能力、电机扭矩能力及传动系扭矩容量都会对动力系统扭矩能力产生影响，进而影响驾驶员扭矩需求解析。
应用发动机水温计算发动机扭矩损失发动机进气压力作为修正系数进行发动机当前扭矩能力计算，发动机水温越低，发动机当前扭矩能力越小，发动机进气压力越低，发动机当前扭矩能力越小，其计算方法为
所述电机当前所能提供的扭矩能力不仅与电机系统状态相关，同时与电池系统状态强相关，即电池当前可用功率将决定电机当前扭矩能力，采用电池荷电状态修正系数fsoc，电池健康状态修正系数fsoh，电池温度修正系数电机温度修正系数对计算电机当前扭矩能力，其计算方法为
所述传动系扭矩容量为传动系可传递的最大扭矩，其中传动系扭矩容量受机械传动部件的限制(如离合器、传动轴、齿轮等)，传动系扭矩容量将限制动力源扭矩输出，其计算方法为其中trqmax为动力源可输出的最大扭矩。
依据传动系传动比imax将发动机扭矩能力、电机扭矩能力换算到车轮端；同时根据不同混合动力构型以及电机布置位置，发动机和电机对应的传动比可不相同。
所述传动系损失为发动机和电机扭矩传递到车轮端的传动损失扭矩trqloss，与动力源可输出的最大扭矩trqmax和挡位相关，是基于动力总成试验台架测试所得，动力系统最大扭矩能力计算法为
基于动力系统扭矩能力、加速踏板开度、车速信息进行扭矩需求解析，其中动力系统扭矩能力为100％加速踏板开度下的扭矩需求。
本发明所述的混合动力汽车驾驶员扭矩解析方法考虑了动力系统扭矩能力在不同环境下的差异性，根据动力系统扭矩能力调整驾扭矩驶员扭矩需求。涉及扭矩需求是基于驱动轮端，与基于变速器输入轴的需求扭矩相比，车辆驱动扭矩响应更能满足驾驶员预期驱动力；当汽车动力系统扭矩能力变化时，能保证不同加速踏板开度下驱动力的差异性。本发明充分考虑了动力系统扭矩能力，当动力系统扭矩能力降低后，最大油门开度下驾驶员扭矩需求应与动力系统扭矩能力相吻合，部分油门开度下的驾驶员扭矩需求相应降低，保证不同油门开度下，车辆有不同的表现。
附图说明
图1所示为典型混合动力系统结构示意图。
图2所示为本申请混合动力汽车驾驶员扭矩需求解析方法流程图。
图3所示为本申请混合动力汽车驾驶员扭矩需求解析方法结构框图。
附图标记说明：
1发动机；2分离离合器；3电动机；4变速器输入轴；5变速箱；6主减速器；100动力系统扭矩能力计算模块；200动力系统最大驱动扭矩计算模块；驾驶员扭矩需求解析模块300；110发动机最大功扭矩计算模块；120电机最大扭矩计算模块；130传动系扭矩限制模块；140传动系传动比计算模块；150传动系损失计算模块。
具体实施方式
本发明提供了一种混合动力汽车驾驶员扭矩需求解析方法，以解决现有动力系统扭矩能力改变情况下，车辆实际输出扭矩与驾驶员意图不匹配的问题。
本发明公开了一种混合动力汽车驾驶员扭矩需求解析方法，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机、变速器、高压电池等总成部件，所述方法包括动力系统扭矩能力计算方法和驾驶员扭矩需求解析方法。
所述动力系统扭矩能力计算方法是基于发动机当前扭矩能力、电机当前扭矩能力、传动系传动比、传动系损失以及传动系扭矩容量，计算动力源作用到驱动轮端的最大驱动扭矩，当发动机当前扭矩能力或者电机扭矩能力降低时，动力系统扭矩能力将随之降低。驾驶员扭矩需求解析方法是基于动力系统扭矩能力、加速踏板开度、车速信息，计算解析驾驶员在驱动轮端的扭矩需求。
发动机当前扭矩能力与发动机水温、发动机进气压力相关。当发动机冷却水温度越低时，发动机摩擦扭矩越大，发动机扭矩能力越小，因此应用发动机水温计算发动机扭矩损失当发动机进气压力越低时，发动机进气量越少，发动机扭矩能力变小，因此采用进气压力影响因子对发动机扭矩能力进行修正。
电机当前最大扭矩能力与电机本体温度、逆变器温度、电池可用功率等因素相关。电机本体和逆变器超过工作范围情况下，温度越高电机可提供的最大功率越小，因此采用电机温度影响因子对电机扭矩能力进行修正。电池可用功率与电池荷电状态、电池健康状态、电池温度等因素相关。电池荷电状态越低，电池可用功率越小；电池健康状态越低，电池可用功率越小；电池温度超过工作范围，电池可用功率变小，因此采用电池荷电状态影响因子fsoc、电池健康状态影响因子fsoh、电池温度影响因子对电池可用功率进行修正。
传动系扭矩容量为传动系允许传递的最大扭矩，传动系扭矩容量受电机、发动机到驱动轮端的机械传动机构影响。动力传动部件(如离合器却、变速器、主减速器等)的扭矩传递容量会影响到动力源作用到车轮端的最大驱动扭矩。
传动系损失为发动机和电机扭矩传递到车轮端的传动损失。主要包括离合器、变速器、主减速器等动力传动部件的传动损失。不同挡位、不同的变速器油温、传递扭矩等都将影响传动损失。
所述驾驶员扭矩需求解析方法是基于动力系统扭矩能力、加速踏板位置及车速信息的，当加速踏板开度为最大值时，驾驶员扭矩需求等于动力系统最大扭矩能力，当加速踏板开度小于最大值时，扭矩需求小于动力系统扭矩能力，随加速踏板开度增大而增大。为应对不同驾驶风格的车辆，对驾驶员扭矩需求进行归一化处理，可表示为fp＝F(P，Vspd)，式中P表示油门踏板开度，Vspd表示车速。
图1所示为典型混合动力系统结构示意图。该混合动力系统由两个动力源组成，第一动力源为发动机1，第二动力源为电动机3，其中分离离合器2可以将发动机1与传动系分离，电机扭矩经过变速箱5、主减速器6作用到驱动轮，实现纯电动行驶。分离离合器2接合时，发动机扭矩和电动机扭矩经过变速箱5、主减速器6作用到驱动轮，实现混合动力行驶。
图2示出本申请实施例的一种基混合动力汽车驾驶员扭矩需求解析方法的计算流程，包括如下步骤：
S1根据发动机水温、进气压力、发动机转速，计算当前发动机最大扭矩能力。在实施过程中，在发动机台架获取标态下最大发动机扭矩并通过识别当前发动机转速、当前进气压力、当前发动机水温，根据进气压力影响因子发动机水温影响下的发动机扭矩损失计算发动机当前扭矩能力具体计算方法为
S2根据电池荷电状态、电池健康状态、电池温度、电机温度，计算当前电机最大扭矩能力。在实施过程中，通过电机台架获取标态下最大电机扭矩通过识别当前电池荷电状态、电池健康状态、电池温度、电机温度，根据池荷电状态影响因子fsoc、电池健康状态影响因子fsoh、电池温度影响因子电机温度影响因子计算当前电机可输出的最大扭矩具体计算方法为
S3根据传动系扭矩能力，限制动力源输出总扭矩。最大发动机与电机总扭矩之和，不能超过当前传动系最大可传递的扭矩。当最大发动机与电机总扭矩之和大于当前传动系最大可传递的扭矩，应限制动力源扭矩为当前传动系最大传递扭矩并认为当前动力源最大可输出的扭矩为当前传动系最大传递扭矩发动机与电机总扭矩之和小于当前传动系最大传递扭矩，不限制动力源总扭矩，并认为当前动力源可输出的最大扭矩为最大发动机与电机总扭矩之和，具体计算方法为
S4根据当前车速和动力源最大可输出的扭矩，计算不同挡位传动比对应的动力系统输出扭矩，并把最大动力系统输出扭矩所对应的传动比作为计算传动系最大扭矩能力的传动比imax。
S5根据当前动力源最大扭矩和挡位，计算传动系扭矩损失trqloss，实际应用中是通过传动系台架测试获取传动系扭矩损失。
S6根据当前动力源最大扭矩传动比imax和传动系损失trqloss，计算动力系统最大输出扭矩trqmax，具体计算方法为
S7根据当前动力系统可输出的最大扭矩、油门踏板开度、车速，计算当前驾驶员扭矩需求trqreq。设计不同油门开度下，油门开度P与动力系统最大输出扭矩的对应关系fp。为应对不同驾驶风格的车辆，对驾驶员扭矩需求进行归一化处理，可表示为fp＝F(P，Vspd)，式中P表示油门踏板开度，Vspd表示车速。具体计算方法为trqreq＝trqmax*fp。
图3所示为一种混合动力汽车驾驶员扭矩解析方法的结构框图，包括动力系统扭矩能力计算模块100、动力系统最大驱动扭矩计算模块200和驾驶员扭矩需求解析模块300。
所述动力系统扭矩能力计算模块包括：
发动机最大功扭矩计算模块110，根据当前发动机冷却水温度、发动机进气压力，计算发动机所能输出的最大扭矩；
电机最大扭矩计算模块120，用于根据当前电机系统状态、电池状态，计算当前电机能输出的最大扭矩；
传动系扭矩限制模块130，用于根据所述当前传动系状态，计算当前传动系可传递的最大扭矩，并限制动力源的总扭矩；
传动系传动比计算模块140，用于根据所述当前车速和不同挡位传动比，计算出提供最大驱动力所对应的传动比；
传动系损失计算模块150，用于根据当前挡位、变速器油温，计算当前动力系统损失的扭矩；
动力系统最大驱动扭矩计算模块200，用于根据当前动力源可输出的最大扭矩、传动系传动比、传动系扭矩损失，计算当前动力系统可输出的最大驱动力。
驾驶员扭矩需求解析模块300，用于根据当前动力系统可输出的最大驱动力、当前油门踏板开度、车速信息，解析当前驾驶员扭矩需求。
Claims (8)
1.一种用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机、变速器和高压电池总成部件，所述驾驶员扭矩需求解析方法包括：
动力系统扭矩能力计算方法，基于发动机当前扭矩能力、电机当前扭矩能力、传动系传动比、当前传动比对应的传动损失和传动系扭矩容量，计算动力源作用到驱动轮端的最大驱动扭矩；
驾驶员扭矩需求解析方法，基于动力系统最大可输出扭矩和加速踏板开度及车速信息，计算解析当前动力系统输出扭矩，当加速踏板开度为最大值时，扭矩需求与动力系统最大可输出扭矩相同。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，所述动力系统扭矩能力和驾驶员扭矩需求解析都是基于驱动轮端的，发动机扭矩能力、电机扭矩能力及传动系扭矩容量都会对动力系统扭矩能力产生影响，进而影响驾驶员扭矩需求解析。
3.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，应用发动机水温计算发动机扭矩损失发动机进气压力作为修正系数进行发动机当前扭矩能力计算，发动机水温越低，发动机当前扭矩能力越小，发动机进气压力越低，发动机当前扭矩能力越小，其计算方法为其中为标态下最大发动机扭矩。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，所述电机当前扭矩能力不仅与电机系统状态相关，同时与电池系统状态强相关，即电池当前可用功率将决定电机当前扭矩能力，采用电池荷电状态修正系数fsoc，电池健康状态修正系数fsoh，电池温度修正系数电机温度修正系数对于计算电机当前扭矩能力，其计算方法为其中为标态下最大电机扭矩。
5.根据权利要求4所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，所述传动系扭矩容量为传动系可传递的最大扭矩，其中传动系扭矩容量受机械传动部件的限制，传动系扭矩容量将限制动力源扭矩输出，其计算方法为其中trqmax为动力源可输出的最大扭矩。
6.根据权利要求5所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，依据传动系传动比imax将发动机扭矩能力、电机扭矩能力换算到车轮端；同时根据不同混合动力构型以及电机布置位置，发动机和电机对应的传动比可不相同。
7.根据权利要求6所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，所述传动损失为发动机和电机扭矩传递到车轮端的传动损失扭矩trqloss，与动力源可输出的最大扭矩trqmax和挡位相关，是基于动力总成试验台架测试所得，动力系统最大扭矩能力计算法为
8.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的驾驶员扭矩需求解析方法，其特征在于，基于动力系统扭矩能力、加速踏板开度、车速信息进行扭矩需求解析，其中动力系统扭矩能力为100％加速踏板开度下的扭矩需求。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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