CN107487317A - 用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法和装置。混合动力车辆包括发动机、驱动电机和ISG电机。该方法包括：确定混合动力车辆的当前需求扭矩；根据发动机的当前转速、以及预设的发动机的转速与发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩；当发动机扭矩小于当前需求扭矩时，控制发动机输出发动机扭矩；根据驱动电机的当前转速、以及预设的驱动电机的转速与驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩；当驱动电机扭矩小于车辆电机扭矩时，控制驱动电机输出驱动电机扭矩；控制ISG电机输出一体电机扭矩。这样，使车辆扭矩分配更加合理，增强了车辆的动力性和经济性，节省了能源。
Description
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，具体地，涉及一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法和装置。
背景技术
随着电力技术的发展，混合动力车辆的性能越来越可靠，其凭借环保节能的优势受到了用户的热烈追捧。混合动力车辆的动力系统通常包括发动机、离合器、离合器执行机构、起动发电一体(Integrated Starter and Generator，ISG)电机、驱动电机、变速箱、主减速器等。双电机(ISG电机和驱动电机)单离合器的混合动力车辆，可以实现电动、串联、并联、起停等各种模式，其控制系统比较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法和装置，使得车辆能耗低、动力性强。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法，所述混合动力车辆包括发动机、驱动电机以及起动发电一体电机，所述方法包括：确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩；根据所述发动机的当前转速、以及预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩；当所述发动机扭矩小于所述当前需求扭矩时，控制所述发动机输出所述发动机扭矩，其中，所述当前需求扭矩由所述发动机扭矩和车辆电机扭矩组成；根据所述驱动电机的当前转速、以及预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩；当所述 驱动电机扭矩小于所述车辆电机扭矩时，控制所述驱动电机输出所述驱动电机扭矩；控制所述起动发电一体电机输出一体电机扭矩，其中，所述车辆电机扭矩由所述驱动电机扭矩和所述一体电机扭矩组成。
可选地，所述确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩的步骤包括：根据当前车速和加速踏板的开度确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
可选地，所述确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩的步骤包括：根据当前车速和加速踏板的开度确定基础扭矩；根据电池的荷电状态确定所述电池的荷电平衡扭矩；根据所述基础扭矩和所述荷电平衡扭矩确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
可选地，所述预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线为所述发动机的万有特性曲线。
可选地，所述预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线为所述驱动电机的最大外特性曲线。
本发明还提供一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配装置，所述混合动力车辆包括发动机、驱动电机以及起动发电一体电机，所述装置包括：需求扭矩确定模块，用于确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩；发动机扭矩确定模块，用于根据所述发动机的当前转速、以及预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩；发动机控制模块，用于当所述发动机扭矩小于所述当前需求扭矩时，控制所述发动机输出所述发动机扭矩，其中，所述当前需求扭矩由所述发动机扭矩和车辆电机扭矩组成；驱动电机扭矩确定模块，用于根据所述驱动电机的当前转速、以及预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩；驱动电机控制模块，用于当所述驱动电机扭矩小于所述车辆电机扭矩时，控制所述驱动电机输出所述驱动电机扭矩；一体电机控制模块，用于控制所述起动发电一体电机输出一体电机扭矩，其中，所述车辆电机扭矩由所述驱 动电机扭矩和所述一体电机扭矩组成。
可选地，所述需求扭矩确定模块包括：第一确定子模块，用于根据当前车速和加速踏板的开度确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
可选地，所述需求扭矩确定模块包括：基础扭矩确定子模块，用于根据当前车速和加速踏板的开度确定基础扭矩；荷电平衡扭矩确定子模块，用于根据电池的荷电状态确定所述电池的荷电平衡扭矩；第二确定子模块，用于根据所述基础扭矩和所述荷电平衡扭矩确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
可选地，所述预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线为所述发动机的万有特性曲线。
可选地，所述预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线为所述驱动电机的最大外特性曲线。
通过上述技术方案，将混合动力车辆的当前需求扭矩按照发动机、驱动电机、ISG电机的优先顺序分配给该三者，以由该三者各自提供相应的扭矩，共同构成当前需求扭矩。这样，确保了发动机和驱动电机以较高的效率工作，从而使车辆扭矩分配更加合理，增强了车辆的动力性和经济性，节省了能源，并且车辆驾驶平顺。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一示例性实施例提供的用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法的流程图；
图2是另一示例性实施例提供的用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法的流程图；
图3是一示例性实施例提供的确定当前需求扭矩的流程图；以及
图4是一示例性实施例提供的用于并联式混合动力车辆的扭矩分配装置的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是一示例性实施例提供的用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法的流程图。所述混合动力车辆包括发动机、驱动电机以及ISG电机。如图1所示，所述方法可以包括以下步骤。
在步骤S11中，确定混合动力车辆的当前需求扭矩。
当前需求扭矩是指由驾驶员指示的、由混合动力车辆的发动机、驱动电机以及ISG电机提供给车辆的扭矩。例如，驾驶员通过脚踩加速踏板，指示动力装置为车辆提供扭矩。
在步骤S12中，根据发动机的当前转速、以及预设的发动机的转速与发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩。
对于发动机的每个特定的转速，都对应有使得发动机工作效率最佳的输出扭矩。因此，可以预先确定出发动机的转速与发动机输出的扭矩的关系曲线。在该关系曲线中，由发动机的转速可以对应得出使得发动机工作效率最佳的输出扭矩。这样，在检测到发动机的转速时，可以根据该关系曲线确定出对应的发动机扭矩。也就是，所确定的发动机扭矩是在发动机以当前转速运转时，能够使得发动机工作效率最佳的输出扭矩。例如，预设的发动机的 转速与发动机输出的扭矩的关系曲线为发动机的万有特性曲线。可以理解的是，所确定的发动机扭矩应该小于能够使发动机正常工作的最大扭矩。
在步骤S13中，当发动机扭矩小于当前需求扭矩时，控制发动机输出发动机扭矩。其中，当前需求扭矩由发动机扭矩和车辆电机扭矩组成。
也就是，当发动机扭矩小于当前需求扭矩时，从当前需求扭矩中提取出发动机扭矩，控制该发动机扭矩由发动机输出。这样能够确保发动机工作效率最佳。当前需求扭矩中，在提取出发动机扭矩之后剩余的扭矩称为车辆电机扭矩，该车辆电机扭矩由驱动电机和ISG电机提供。
反之，当发动机扭矩大于或等于当前需求扭矩时，可以控制发动机输出当前需求扭矩，以保证发动机的高效运转。
在步骤S14中，根据驱动电机的当前转速、以及预设的驱动电机的转速与驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩。
对于驱动电机的每个特定的转速，都对应有使得驱动电机工作效率最佳的输出扭矩。因此，可以预先确定出驱动电机的转速与驱动电机输出的扭矩的关系曲线。在该关系曲线中，由驱动电机的转速可以对应得出使得驱动电机工作效率最佳的输出扭矩。这样，在检测到驱动电机的转速时，可以根据该关系曲线确定出对应的驱动电机扭矩。也就是，所确定的驱动电机扭矩是在驱动电机以当前转速运转时，能够使得驱动电机工作效率最佳的输出扭矩。例如，预设的驱动电机的转速与驱动电机输出的扭矩的关系曲线为驱动电机的最大外特性曲线。可以理解的是，所确定的驱动电机扭矩应该小于能够使驱动电机正常工作的最大扭矩。并且，应该考虑电池中的实际电流，使得所确定的驱动电机扭矩小于能够使电池正常工作的最大扭矩。
在步骤S15中，当驱动电机扭矩小于车辆电机扭矩时，控制驱动电机输出驱动电机扭矩。
也就是，当驱动电机扭矩小于车辆电机扭矩时，从车辆电机扭矩中提取 出驱动电机扭矩，控制该驱动电机扭矩由驱动电机输出。这样能够确保驱动电机工作效率最佳。
反之，当驱动电机扭矩大于或等于车辆电机扭矩时，可以控制驱动电机输出车辆电机扭矩，以保证驱动电机的高效运转。
在步骤S16中，控制ISG电机输出一体电机扭矩。其中，车辆电机扭矩由驱动电机扭矩和一体电机扭矩组成。
可以理解的是，分配给ISG电机输出的一体电机扭矩应该小于能够使ISG电机正常工作的最大扭矩。并且，应该考虑电池中的实际放电能力，使得分配给ISG电机的一体电机扭矩小于能够使电池正常工作的最大扭矩。
通过上述技术方案，将混合动力车辆的当前需求扭矩按照发动机、驱动电机、ISG电机的优先顺序分配给该三者，以由该三者各自提供相应的扭矩，共同构成当前需求扭矩。这样，确保了发动机和驱动电机以较高的效率工作，从而使车辆扭矩分配更加合理，增强了车辆的动力性和经济性，节省了能源，并且车辆驾驶平顺。
在另一实施例中，可以通过当前车速和加速踏板的开度来确定当前需求扭矩。图2是另一示例性实施例提供的用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法的流程图。如图2所示，在图1的基础上，确定混合动力车辆的当前需求扭矩的步骤(步骤S11)可以包括步骤S111。
在步骤S111中，根据当前车速和加速踏板的开度确定或者动力车辆的当前需求扭矩。
由于当前需求扭矩与车速、加速踏板的开度具有一定的对应关系，因此，可以预先确定出该对应关系。例如，可以预先作出三维曲面图，该三维曲面图中的每个点的三维坐标分别表示当前需求扭矩、车速、加速踏板的开度。当采集到车速和加速踏板的开度时，可以根据该三维曲面图确定出对应的当前需求扭矩。
在又一实施例中，还可以在驾驶员踩踏加速踏板指示的扭矩的基础上，考虑车辆电池的荷电状态，来确定当前需求扭矩。图3是一示例性实施例提供的确定当前需求扭矩的流程图。如图3所示，确定混合动力车辆的当前需求扭矩的步骤(步骤S11)可以包括以下步骤。
在步骤S112中，根据当前车速和加速踏板的开度确定基础扭矩。
与图2的实施例相似地，该实施例中，可以预先确定出基础扭矩与车速、加速踏板的开度的对应关系(例如画出三维曲线图)。当采集到车速和加速踏板的开度时，可以根据该对应关系确定出基础扭矩。
在步骤S113中，根据电池的荷电状态确定电池的荷电平衡扭矩。
所述荷电平衡扭矩是指为了使电池的荷电状态达到预定的值(例如，50％)，为电池充电而提供给电池的扭矩，或者使电池放电而生成的扭矩。例如，可以将基础扭矩与荷电平衡扭矩之和作为当前需求扭矩。在电池的荷电状态小于预定的值时，电池的荷电平衡扭矩为正值；在电池的荷电状态大于预定的值时，电池的荷电平衡扭矩为负值；在电池的荷电状态等于预定的值时，电池可以不充电也不放电，电池的荷电平衡扭矩为零。
可以理解的是，步骤S112和步骤S113在图3中有先后的顺序，也可以以其他顺序或同时执行。
在步骤S114中，根据基础扭矩和荷电平衡扭矩确定混合动力车辆的当前需求扭矩。
也就是，在车速和加速踏板所指示的扭矩(基础扭矩)的基础上，考虑为了将电池的荷电状态控制在预设值，增加荷电平衡扭矩(正值)给电池充电，总的扭矩作为当前需求扭矩由发动机、驱动电机和ISG电机来提供；或者，在基础扭矩的基础上，考虑为了将电池的荷电状态控制在预设值，让电池放电生成荷电平衡扭矩(负值)，将基础扭矩和荷电平衡扭矩之和作为当前需求扭矩由发动机、驱动电机和ISG电机来提供。
举例来说，当电池的荷电状态为50％时，所述荷电平衡扭矩为零，当前需求扭矩即为基础扭矩；当电池的荷电状态为20％时，当前需求扭矩为基础扭矩加上1000Nm(荷电平衡扭矩)；当电池的荷电状态为70％时，当前需求扭矩为基础扭矩加上-900Nm(荷电平衡扭矩)。
该实施例中，通过考虑电池的荷电状态，来调节分配给发动机、驱动电机和ISG电机的扭矩，使得在车辆的扭矩分配过程中，电池自动维持在预定的荷电状态，使车辆的扭矩分配更加合理。
本发明还提供一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配装置。所述混合动力车辆包括发动机、驱动电机以及起动发电一体电机。图4是一示例性实施例提供的用于并联式混合动力车辆的扭矩分配装置的框图。如图4所示，所述扭矩分配装置10可以包括需求扭矩确定模块11、发动机扭矩确定模块12、发动机控制模块13、驱动电机扭矩确定模块14、驱动电机控制模块15、和一体电机控制模块16。
需求扭矩确定模块11用于确定混合动力车辆的当前需求扭矩。
发动机扭矩确定模块12用于根据发动机的当前转速、以及预设的发动机的转速与发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩。
发动机控制模块13用于当发动机扭矩小于当前需求扭矩时，控制发动机输出发动机扭矩，其中，当前需求扭矩由发动机扭矩和车辆电机扭矩组成。
驱动电机扭矩确定模块14用于根据驱动电机的当前转速、以及预设的驱动电机的转速与驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩。
驱动电机控制模块15用于当驱动电机扭矩小于车辆电机扭矩时，控制驱动电机输出驱动电机扭矩。
一体电机控制模块16用于控制ISG电机输出一体电机扭矩，其中，车辆电机扭矩由驱动电机扭矩和所述一体电机扭矩组成。
例如，预设的发动机的转速与发动机输出的扭矩的关系曲线为发动机的 万有特性曲线。预设的驱动电机的转速与驱动电机输出的扭矩的关系曲线为驱动电机的最大外特性曲线。
在扭矩分配装置10的另一实施例中，需求扭矩确定模块11可以包括第一确定子模块。该第一确定子模块可以用于根据当前车速和加速踏板的开度确定混合动力车辆的当前需求扭矩。
在扭矩分配装置10的又一实施例中，需求扭矩确定模块11可以包括基础扭矩确定子模块、荷电平衡扭矩确定子模块、以及第二确定子模块。
基础扭矩确定子模块用于根据当前车速和加速踏板的开度确定基础扭矩。
荷电平衡扭矩确定子模块用于根据电池的荷电状态确定电池的荷电平衡扭矩。
第二确定子模块用于根据基础扭矩和荷电平衡扭矩确定混合动力车辆的当前需求扭矩。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
通过上述技术方案，将混合动力车辆的当前需求扭矩按照发动机、驱动电机、ISG电机的优先顺序分配给该三者，以由该三者各自提供相应的扭矩，共同构成当前需求扭矩。这样，确保了发动机和驱动电机以较高的效率工作，从而使车辆扭矩分配更加合理，增强了车辆的动力性和经济性，节省了能源，并且车辆驾驶平顺。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必 要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配方法，所述混合动力车辆包括发动机、驱动电机以及起动发电一体电机，其特征在于，所述方法包括：
确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩；
根据所述发动机的当前转速、以及预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩；
当所述发动机扭矩小于所述当前需求扭矩时，控制所述发动机输出所述发动机扭矩，其中，所述当前需求扭矩由所述发动机扭矩和车辆电机扭矩组成；
根据所述驱动电机的当前转速、以及预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩；
当所述驱动电机扭矩小于所述车辆电机扭矩时，控制所述驱动电机输出所述驱动电机扭矩；
控制所述起动发电一体电机输出一体电机扭矩，其中，所述车辆电机扭矩由所述驱动电机扭矩和所述一体电机扭矩组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩的步骤包括：
根据当前车速和加速踏板的开度确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩的步骤包括：
根据当前车速和加速踏板的开度确定基础扭矩；
根据电池的荷电状态确定所述电池的荷电平衡扭矩；
根据所述基础扭矩和所述荷电平衡扭矩确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线为所述发动机的万有特性曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线为所述驱动电机的最大外特性曲线。
6.一种用于并联式混合动力车辆的扭矩分配装置，所述混合动力车辆包括发动机、驱动电机以及起动发电一体电机，其特征在于，所述装置包括：
需求扭矩确定模块，用于确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩；
发动机扭矩确定模块，用于根据所述发动机的当前转速、以及预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线确定发动机扭矩；
发动机控制模块，用于当所述发动机扭矩小于所述当前需求扭矩时，控制所述发动机输出所述发动机扭矩，其中，所述当前需求扭矩由所述发动机扭矩和车辆电机扭矩组成；
驱动电机扭矩确定模块，用于根据所述驱动电机的当前转速、以及预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线确定驱动电机扭矩；
驱动电机控制模块，用于当所述驱动电机扭矩小于所述车辆电机扭矩时，控制所述驱动电机输出所述驱动电机扭矩；
一体电机控制模块，用于控制所述起动发电一体电机输出一体电机扭矩，其中，所述车辆电机扭矩由所述驱动电机扭矩和所述一体电机扭矩组成。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述需求扭矩确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据当前车速和加速踏板的开度确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述需求扭矩确定模块包括：
基础扭矩确定子模块，用于根据当前车速和加速踏板的开度确定基础扭矩；
荷电平衡扭矩确定子模块，用于根据电池的荷电状态确定所述电池的荷电平衡扭矩；
第二确定子模块，用于根据所述基础扭矩和所述荷电平衡扭矩确定所述混合动力车辆的当前需求扭矩。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设的所述发动机的转速与所述发动机输出的扭矩的关系曲线为所述发动机的万有特性曲线。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设的所述驱动电机的转速与所述驱动电机输出的扭矩的关系曲线为所述驱动电机的最大外特性曲线。
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