CN108725428A - 混合动力汽车前后轮扭矩控制方法及控制装置 - Google Patents

混合动力汽车前后轮扭矩控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

一种混合动力汽车前后轮扭矩控制方法及控制装置，所述扭矩控制方法包括：根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构的理论总扭矩；检测当前车辆的运行模式；当检测到运行模式为AWD运行模式时，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率；根据理论总扭矩和滑移率，获取动力源对后变速机构的后实际扭矩；根据理论总扭矩和后实际扭矩，获取动力源对前变速机构的前实际扭矩。此扭矩分配方法根据滑移率调整前后轮的扭矩，从而在滑移率较大时，减小前轮和后轮之间的滑移率，提升行驶稳定性。并且，还能够将车辆所需的扭矩较为均匀的分配至前轮和后轮，从而提升车辆的操控性和稳定性。

Description

混合动力汽车前后轮扭矩控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种混合动力汽车前后轮扭矩控制方法及控制装置。
背景技术
混合动力四轮驱动汽车通常具有两种运行模式，包括：普通运行模式和AWD运行模式。在一般情况下，采用普通运行模式，车辆中发动机、驱动电机等动力源优先向前轮提供扭矩，主要由前轮驱动车辆行驶，此模式下的车辆具有较好的燃油效率。但是，在道路路面摩擦系数较小，轮胎的摩擦极限减小时，普通运行模式难以控制车辆的行驶状态。
因此，在特定条件下，需要采用AWD运行模式，车辆中发动机、驱动电机等动力源同时向前轮和后轮提供扭矩。此模式下的车辆具有更好的运动性能，当车辆突然启动或行驶于陡坡、泥路和较滑的路面时，适于采用AWD运行模式，以提供更大的驱动力，较好的控制车辆的行驶状态。
无论是普通运行模式，还是AWD运行模式，均需要有效的分配发动机和驱动电机的输出扭矩，以使发动机和驱动电机能够运行在最佳状态。但是，目前混合动力四轮驱动汽车中，对不同运行模式下如何有效分配发动机和驱动电机的输出扭矩，并没有太多的研究。亟待提出一种适于混合动力四轮驱动汽车运行时的扭矩分配方法。
发明内容
本发明解决的问题是混合动力四轮驱动汽车中，现有的扭矩分配方法有可能使发动机和驱动电机不在最佳运行状态。
为解决上述问题，本发明提供一种混合动力汽车前后轮扭矩控制方法，包括：根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构的理论总扭矩；检测当前车辆的运行模式；当检测到所述运行模式为AWD运行模式时，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率；根据所述理论总扭矩和所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩；根据所述理论总扭矩和所述后实际扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
可选的，所述车辆的前轮和后轮之间具有基准滑移率，所述根据所述理论总扭矩和所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩之前，还包括：比较所述滑移率和所述基准滑移率的大小，根据比较结果，确定所述后实际扭矩的获取方式。
可选的，当所述比较结果为：所述滑移率大于或等于所述基准滑移率时，所述后实际扭矩的获取方式包括：根据所述滑移率，计算所述动力源对后变速机构的第一实际扭矩；根据所述理论总扭矩，计算所述动力源对后变速机构的第二实际扭矩；比较所述第一实际扭矩和所述第二实际扭矩，所述后实际扭矩为所述第一实际扭矩和所述第二实际矩中相对较大的扭矩。
可选的，当所述比较结果为：所述滑移率小于所述基准滑移率时，所述后实际扭矩的获取方式包括：根据所述理论总扭矩，计算所述动力源对后变速机构的第二实际扭矩，所述后实际扭矩为所述第二实际扭矩。
可选的，所述滑移率通过以下公式进行计算：
其中，Sslip表示滑移率，DvFrontRear表示车辆前后轮速度差，vVeh表示车辆行驶速度，vFearLeft表示车辆左前轮的速度，vFearRight表示车辆右前轮的速度，vRearLeft表示车辆左后轮的速度，vRearRight表示车辆右后轮的速度。
可选的，所述第一实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqslip表示第一实际扭矩，Kp表示比例控制增益，Ki表示积分控制增益，DvFrontRear表示车辆前后轮速度差，表示时间。
可选的，所述第二实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqbasic表示第二实际扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比。facvVeh表示第二实际扭矩修正系数，vVeh表示车辆行驶速度，vreference表示车辆行驶速度理论极限值。
可选的，所述前实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqfront表示前实际扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比，Trqrear表示后实际扭矩。
可选的，当检测到所述运行模式为普通运行模式时，获取所述动力源对所述前变速机构的最大扭矩；根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
可选的，所述根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩的方法包括：比较所述理论总扭矩和所述最大扭矩，所述前实际扭矩为所述理论总扭矩和所述最大扭矩中相对较小的扭矩。
可选的，在所述根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩之后，还包括：根据所述理论总扭矩和所述前实际扭矩，获取所述动力源对所述后变速机构的后实际扭矩。
可选的，所述后实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqrear表示后实际扭矩，Trqfront表示前实际扭矩(即最大扭矩)，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比。
可选的，所述混合动力汽车包括发动机，前驱动电机和后驱动电机；所述发动机和前驱动电机的至少其中之一提供所述前实际扭矩；和/或，所述后驱动电机提供所述后实际矩。
可选的，所述前实际扭矩包括前驱动电机提供的前驱动电机扭矩和发动机机提供的发动机扭矩；根据当前车辆状态信息、驾驶员输入信息和最优燃油效率图，获取所述发动机扭矩。
为结局上述技术问题，本技术方案还提供一种混合动力汽车前后轮扭矩控制装置，包括：理论总扭矩获取单元，用于根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构的理论总扭矩；运行模式检测单元，用于检测当前车辆的运行模式；滑移率获取单元，用于当所述运行模式检测单元检测到所述运行模式为AWD运行模式时，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率；后实际扭矩获取单元，用于根据所述理论总扭矩获取单元获取的所述理论总扭矩和所述滑移率获取单元获取的所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩；前实际扭矩获取单元，用于根据所述理论总扭矩获取单元获取的所述理论总扭矩和后实际扭矩获取单元获取的所述后实际扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
可选的，当所述运行模式检测单元检测到所述运行模式为普通运行模式时，所述前实际扭矩获取单元用于根据所述理论总扭矩获取单元获取的所述理论总扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
可选的，所述后实际扭矩获取单元包括后驱动电机扭矩获取单元；和/或，所述前实际扭矩获取单元包括前驱动电机扭矩获取单元和发动机扭矩获取单元。
可选的，所述后驱动电机扭矩获取单元集成于后驱动电机控制单元；和/或，所述前驱动电机扭矩获取单元集成于前驱动电机控制单元；和/或，所述发动机扭矩获取单元集成于所述汽车电子控制单元。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
混合动力汽车在AWD运行模式下，通过获取动力源对前变速机构的理论总扭矩，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率，并根据理论总扭矩和滑移率获取动力源对后变速机构的后实际扭矩，根据理论总扭矩和后实际扭矩，获取动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。此扭矩分配方法能够根据滑移率调整前后轮的扭矩，从而在滑移率较大时，减小前轮和后轮之间的滑移率，提升行驶稳定性。并且，还能够将车辆所需的扭矩较为均匀的分配至前轮和后轮，从而进一步提升车辆的操控性能和行驶稳定性。
进一步的，混合动力汽车在普通运行模式下，通过获取动力源对前变速机构的理论总扭矩和最大扭矩，并根据理论总扭矩和最大扭矩获取动力源对前变速机构的前实际扭矩，根据理论总扭矩和前实际扭矩，获取动力源对所述后变速机构的后实际扭矩。此扭矩分配方法使得动力源优先向前轮提供扭矩，车辆主要由前轮驱动行驶，使车辆具有较好的燃油效率。并且，当车辆所需的扭矩过大，而动力源对前的扭矩无法满足车辆运行所需的扭矩时，还能够通过对后轮施加补充扭矩，以维持车辆正常行驶。保证了在具有较好燃油效率的前提下，实现车辆的稳定行驶。
进一步的，在获取前实际扭矩之后，还通过发动机燃油效率图结合当前车辆状态信息、驾驶员输入信息等获取最优发动机扭矩，并通过获取的前实际扭矩和最优发动机扭矩，计算得到前驱动电机扭矩。因此，能够较好的分配前实际扭矩，使发动机始终工作在燃油效率较高的状态，提高车辆经济性能，减少污染物的排放。
附图说明
图1是本发明具体实施例混合动力汽车传动系统的结构示意图；
图2是本发明具体实施例混合动力汽车扭矩控制方法的流程图；
图3是本发明具体实施例混合动力汽车AWD模式下，后实际扭矩控制方法的详细流程图；
图4是本发明具体实施例混合动力汽车最优发动机扭矩获取示意图；
图5是本发明具体实施例混合动力汽车中发动机扭矩和前驱动电机扭矩的简易分配图；
图6是本发明具体实施例混合动力汽车扭矩控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，一种混合动力汽车的传动系统，包括：用于作为动力源的发动机E、电池B和驱动电机M1、M2，作为输出端的车轮F1、F2、R1、R2，和用于将动力源的动力传递至车轮F1、F2、R1、R2的变速机构T1、T2。
具体的，驱动电机M1、M2包括前驱动电机M1和后驱动电机M2，变速机构T1、T2包括前变速机构T1和后变速机构T2，车轮F1、F2、R1、R2包括左前轮F1、右前轮F2、左后轮R1和右后轮R2。发动机E和前驱动电机M1通过前变速机构T1将动力输出至前轮F1、F2，后驱动电机M2通过后变速机构T2将动力输出至后轮R1、R2。
其中，变速机构T1表示发动机E和前驱动电机M1将动力传递至前轮F1、F2的所经过的全部变速部件的总和，包括变速箱D1，差速器D2等。变速机构T2表示后驱动电机M2将动力传递至后轮R1、R2的所经过的全部变速部件的总和，包括减速器D3等。
混合动力汽车具有两种运行模式，分别为普通运行模式和AWD运行模式。
在普通运行模式下，传动系统优先通过发动机E、前驱动电机M1向前轮F1、F2提供扭矩，主要由前轮F1、F2驱动车辆行驶，此模式下的车辆具有较好的燃油效率。在AWD运行模式下，传动系统优先通过后驱动电机M2向后轮R1、R2提供扭矩，同时，通过发动机E、前驱动电机M1向前轮F1、F2提供扭矩，一般由前轮F1、F2和后轮R1、R2共同驱动车辆行驶，此模式下的车辆具有更好的运动性能，能够较好的控制车辆的行驶状态。
但是，无论是普通运行模式还是AWD运行模式，目前均没有提出一种如何对前轮扭矩和后轮扭矩进行分配、如何对发动机和电机扭矩进行分配，以提高车辆运行效率、使发动机和驱动电机处于最佳工作状态的方法。
基于此，本实施例提出一种混合动力汽车前后轮扭矩分配方法。
参照图2，步骤S11，根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构的理论总扭矩。
车辆在行驶过程中，必然需要提供给车轮F1、F2、R1、R2相应的扭矩以克服阻力，维持车辆正常行驶。车辆实际所需的扭矩可以通过现有的各种熟知的方法进行计算。目前，一般通过汽车电子控制系统(ECU)根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息来确定车辆实际所需的扭矩。其中，当前车辆状态信息包括车辆行驶速度和车辆当前档位等，驾驶员输入信息包括加速踏板变化量(APS信号值)等。
当确定车辆实际所需的扭矩后，则可以获取动力源对前变速机构T1的理论总扭矩。例如，若车辆实际所需的扭矩指的是所需完全施加给前轮F1、F2的扭矩，根据当前档位可以获取前变速机构T1的传动比，根据下述公式1即可计算得到理论总扭矩。如前所述，此处的传动比为动力源将动力传递至前轮F1、F2的所经过的全部变速部件的总和的传动比。
Trqdriver＝TrqF1F2/Ratiofront
其中，Trqdriver表示理论总扭矩，TrqF1F2表示车辆实际所需的扭矩(所需完全施加给前轮F1、F2的扭矩)，Ratiofront表示前变速机构的传动比。
需要说明的是，获取动力源对前变速机构T1的理论总扭矩中，所述“获取”表示：获取对应的扭矩，但扭矩的获取方式并不受限制，可以通过计算获取，也可以通过传感器检测获取。下述获取均表示相同的含义，不再赘述。
具体的，理论总扭矩可以由理论总扭矩获取单元根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息计算得到。其中，理论总扭矩获取单元可以集成于汽车电子控制单元。
在获取所述理论总扭矩后，执行步骤S12。
步骤S12，检测当前车辆的运行模式。
如前所述，运行模式包括AWD运行模式或普通运行模式，检测当前车辆的运行模式，即是检测运行模式为AWD运行模式还是普通运行模式。
在AWD运行模式下，需要优先确定动力源分配给后轮R1、R2的后实际扭矩，然后再确定动力源分配给前轮F1、F2的前实际扭矩。在普通运行模式下，则需要优先确定动力源分配给前轮F1、F2的前实际扭矩，然后再确定动力源分配给后轮R1、R2的后实际扭矩。两种模式的扭矩分配方式不一样，因而需要在扭矩分配之前，确定车辆运行模式。
其中，车辆运行模式的选择可以人为手动进行控制。例如在车辆仪表板上设置AWD按钮，在AWD按钮打开的情况下，车辆运行模式为AWD运行模式；在AWD按钮关闭的情况下，车辆运行模式为普通运行模式。车辆运行模式的选择也可以根据车辆运行状态，利用汽车电子控制单元自动控制。例如可以根据车辆横摆角速度、前后轮速度差等参数来调整车辆运行模式。
需要说明的是，AWD运行模式和普通运行模式是非此即彼的，当检测到车辆为普通运行模式时，则车辆运行模式为AWD运行模式。当检测到车辆为非AWD运行模式时，则车辆运行模式为普通运行模式。
具体的，当前车辆运行模式可以由运行模式检测单元进行检测得到。其中，运行模式检测单元同样可以集成于汽车电子控制单元。
若检测到当前车辆运行模式为AWD运行模式，则执行步骤S13。若检测到当前车辆运行模式为普通运行模式，则执行步骤S16。
步骤S13，当检测到所述运行模式为AWD运行模式时，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率。
理论上，行驶过程中车辆的车轮F1、F2、R1、R2与路面之间均为滚动摩擦，前轮F1、F2的速度和后轮R1、R2的速度之间没有差异。但是，车辆在实际行驶过程中，前轮F1、F2的速度和后轮R1、R2的速度不可避免的会存在差异，使得车轮F1、F2、R1、R2会与路面发生滑动摩擦。滑移率指的就是在车轮F1、F2、R1、R2运动中滑动成分所占的比率。
其中，滑移率可以通过以下公式2计算得到。
其中，Sslip表示滑移率，DvFrontRear表示车辆前后轮速度差，vVeh表示车辆行驶速度，vFrontLeft表示车辆左前轮的速度，vFrontRight表示车辆右前轮的速度，vRearLeft表示车辆左后轮的速度，vRearRight表示车辆右后轮的速度。
也就是说，滑移率是通过左前轮F1、右前轮F2、左后轮R1和右后轮R2的实际速度计算得到的。那么，在获取滑移率之前，需要分别检测左前轮F1、右前轮F2、左后轮R1和右后轮R2的实际速度，具体可以采用轮速传感器进行检测，例如磁电式轮速传感器或霍尔式轮速传感器。
具体的，滑移率可以由滑移率获取单元根据轮速传感器检测到的车轮速度计算得到。其中，滑移率获取单元同样可以集成于汽车电子控制单元。
在获取所述滑移率后，执行步骤S14。
步骤S14，根据所述理论总扭矩和所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩。
后实际扭矩可以根据前述获取的理论总扭矩和滑移率进行计算。本实施例中，根据所获取的滑移率的不同具有可以有以下两种计算方式。
其中，车辆的前轮F1、F2和后轮R1、R2之间具有基准滑移率，基准滑移率是一个确定的值，在车辆生产、试验之后即被确定。若所获取的滑移率大于或等于基准滑移率，则需要利用滑移率计算后实际扭矩，以减小前轮F1、F2和后轮R1、R2之间的滑移率。若所获取的滑移率小于基准滑移率，则无需利用滑移率计算后实际扭矩。
参照图3，在获取所述滑移率之后，获取所述后实际扭矩之前，还包括：
步骤S140，比较所述滑移率和所述基准滑移率的大小。
将所获取的滑移率和基准滑移率相比较，根据比较结果，确定后实际扭矩的获取方式。
具体的，基准滑移率可以事先存储于存储单元中，然后利用滑移率比较单元根据滑移率获取单元计算得到的滑移率和存储单元中的基准滑移率，以确定后实际扭矩的获取方式。其中，存储单元、滑移率比较单元同样可以集成于汽车电子控制单元。
若滑移率大于或等于标准滑移率，则执行步骤S141。否则，则执行步骤S143。
步骤S141，根据所述滑移率，计算所述动力源对后变速机构的第一实际扭矩；根据所述理论总扭矩，计算所述动力源对后变速机构的第二实际扭矩。
第一实际扭矩可以通过以下公式3计算得到。
其中，Trqslip表示第一实际扭矩，Kp表示比例控制增益，Ki表示积分控制增益，DvFrontRear表示车辆前后轮速度差，表示时间。
车辆前后轮速度差可以根据前述公式2计算得到。比例控制增益和积分控制增益均为车辆的标准参数值，和基准滑移率类似，比例控制增益和积分控制增益分别为两个确定的值，在车辆生产、试验之后即被确定。
具体的，比例控制增益和积分控制增益可以事先存储于存储单元中，然后利用第一实际扭矩获取单元根据滑移率获取单元计算得到的车辆前后轮速度差和存储单元中的比例控制增益和积分控制增益，以计算得到第一实际扭矩。其中，第一实际扭矩获取单元可以集成于后驱动电机控制单元。
第二实际扭矩可以通过以下公式4计算得到。
其中，Trqbasic表示第二实际扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比。facvVeh表示第二实际扭矩修正系数，vVeh表示车辆行驶速度，vreference表示车辆行驶速度理论极限值。
在理想状况下，车辆行驶速度为0，第二实际扭矩修正系数为1，此时，第二实际扭矩的公式简化为：
也就是说，理想状况下，动力源分配至前轮F1、F2的扭矩等于动力源分配至后轮R1、R2的扭矩，均为车辆实际所需的扭矩的一半。
在实际状况下，需要对动力源分配至后轮R1、R2的扭矩进行修正，即对第二实际扭矩进行修正。该修正系数和车辆行驶速度相关，车辆行驶速度越快，则第二实际扭矩越小，当车辆行驶速度达到设定值时，则第二实际扭矩为0，动力源不再对后轮R1、R2施加扭矩。
此设定值即为车辆行驶速度理论极限值，当车辆行驶速度达到该理论极限值时，车辆行驶速度非常快，所需求的总扭矩比较小。此时，车辆所需求的总扭矩可以完全施加在前轮F1、F2上，而不必施加于后轮R1、R2。
其中，车辆行驶速度理论极限值为车辆的标准参数值，和基准滑移率类似，为确定的值，在车辆生产、试验之后即被确定。
上述公式4中的车辆行驶速度可以根据前述公式2计算得到。第二实际扭矩与当前车辆的前变速机构传动比、后变速机构传动比相关。那么，在计算第二实际扭矩之前，需要分别获取前变速机构T1的传动比和后变速机构T2的传动比，具体可以由汽车电子控制单元检测得到。
具体的，车辆行驶速度理论极限值可以事先存储于存储单元中，然后利用第二实际扭矩获取单元根据汽车电子控制单元检测得到的前变速机构传动比、后变速机构传动比、理论总扭矩和存储单元中的车辆行驶速度理论极限值，以计算得到第二实际扭矩。其中，第二实际扭矩获取单元同样可以集成于后驱动电机控制单元。
在计算所述第一实际扭矩和所述第二实际扭矩后，执行步骤S142。
步骤S142，比较所述第一实际扭矩和所述第二实际扭矩，所述后实际扭矩为所述第一实际扭矩和所述第二实际矩中相对较大的扭矩。
获取第一实际扭矩的目的在于减小前轮F1、F2和后轮R1、R2之间的滑移率，获取第二实际扭矩的目的在于使车辆所需的扭矩能够在前轮F1、F2和后轮R1、R2之间均匀分配。最终目的均在于较好的控制车辆的行驶状态，使车辆具有较好的操控性能。
通过比较第一实际扭矩、第二实际扭矩，并选取其中相对较大的扭矩作为后实际扭矩，则能够尽可能的同时满足以上目的，提升车辆的操控性能。
具体的，可以利用后实际扭矩比较单元根据第一实际扭矩获取单元计算得到的第一实际扭矩和第二实际扭矩获取单元计算得到的第二实际扭矩，确定相对较大的扭矩作为后实际扭矩。其中，后实际扭矩比较单元同样可以集成于后驱动电机控制单元。
本实施例中，后实际扭矩完全由后驱动电机M2提供，可以设计后实际扭矩获取单元，使后实际扭矩获取单元包括后驱动电机扭矩获取单元，后驱动电机扭矩获取单元集成第一实际扭矩获取单元、第二实际扭矩获取单元和后实际扭矩比较单元的功能。并且，可以将后实际扭矩获取单元集成在后驱动电机控制单元中。
继续参照图3，若滑移率小于标准滑移率，则执行步骤S143。
步骤S143，根据所述理论总扭矩，计算所述动力源对后变速机构的第二实际扭矩，所述后实际扭矩为所述第二实际扭矩。
由于所获取的滑移率小于基准滑移率，则无需减小前轮F1、F2和后轮R1、R2之间的滑移率，因而无需利用滑移率计算第一实际扭矩。此时，可以仅通过第二实际扭矩获取单元计算第二实际扭矩，并将计算得到的第二实际扭矩作为最终的后实际扭矩。
此处第二实际扭矩的计算方法可以根据前述公式4计算得到，不再赘述。
继续参照图2，在获取所述后实际扭矩后，执行步骤S15。
步骤S15，根据所述理论总扭矩和所述后实际扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
汽车电子控制单元能够根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息计算得到理论总扭矩，当一部分扭矩配合给后轮R1、R2后，则需要将另一部分扭矩分配给前轮F1、F2，以维持车辆的正常行驶。
本实施例中，后实际扭矩为动力源对后变速机构T2的扭矩，因此，动力源施加于后轮R1、R2的扭矩可以通过以下公式5计算得到。
TrqR1R2＝Trqrear·Ratiorear
其中，TrqR1R2表示后轮所直接受到的扭矩，Trqrear表示后实际扭矩，Ratiorear表示后变速机构传动比。
理论总扭矩为动力源完全对前变速机构T1的扭矩，动力源施加于前轮F1、F2和后轮R1、R2的总扭矩可以通过以下公式6计算得到。
TrqF1F2R1R2＝Trqdriver·Ratiofront
其中，TrqF1F2R1R2表示前轮和后轮所直接受到的总扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比。
动力源施加于前轮F1、F2和后轮R1、R2的总扭矩是不变的，当一部分扭矩配合给后轮R1、R2后，则需要将另一部分扭矩分配给前轮F1、F2。综合公式5和公式6，可以计算得到动力源对前变速机构T1的前实际扭矩，具体可以通过以下公式7计算得到。
其中，Trqfront表示前实际扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比，Trqrear表示后实际扭矩。
前实际扭矩与当前车辆的前变速机构传动比、后变速机构传动比相关。那么，在计算前实际扭矩之前，需要分别获取前变速机构T1的传动比和后变速机构T2的传动比，具体可以由汽车电子控制单元检测得到。
具体的，可以利用前实际扭矩获取单元根据汽车电子控制单元检测得到的前变速机构传动比、后变速机构传动比、理论总扭矩和后实际扭矩获取单元计算得到的后实际扭矩，以计算得到前实际扭矩。
其中，前实际扭矩至少由发动机E和前驱动电机M1中的至少其中之一提供，因此，前实际扭矩获取单元可以包括发动机扭矩获取单元和前驱动电机扭矩获取单元。此时，发动机扭矩获取单元可以集成于汽车电子控制单元，前驱动电机扭矩获取单元可以集成于前驱动电机控制单元。
通过上述分析，在AWD运行模式下，动力源的扭矩能够精确的分配至后变速机构T2(即后轮R1、R2)和前变速机构T1(即前轮F1、F2)。减小前轮F1、F2和后轮R1、R2之间的滑移率。并且，还能够将车辆所需的扭矩均匀的分配至前轮F1、F2和后轮R1、R2，提升车辆的操控性能和行驶稳定性。
以上是检测到当前车辆运行模式为AWD运行模式下的前后轮扭矩分配方法。以下说明当检测到当前车辆运行模式为普通运行模式时，车辆前后轮的扭矩分配方法。
继续参照图2，在步骤S12中，若检测到当前车辆运行模式为普通运行模式，则执行步骤S16。
步骤S16，当检测到所述运行模式为普通运行模式时，获取所述动力源对所述前变速机构的最大扭矩。
如前所述，在AWD运行模式下，需要优先计算后轮R1、R2所需的扭矩；但是，在普通运行模式下，则需要优先计算前轮F1、F2所需的扭矩。
并且，当前轮F1、F2的扭矩已经能够满足车辆运行所需的扭矩时，则无需对后轮R1、R2施加扭矩。当车辆运行所需的扭矩过大，而使前轮F1、F2的扭矩无法满足车辆运行所需的扭矩时，才需要对后轮R1、R2施加补充扭矩，以维持车辆正常行驶。因此，需要获取动力源对前变速机构T1的最大扭矩，并比较最大扭矩和理论总扭矩，以确定动力源对前变速机构T1的前实际扭矩。
本实施例中，动力源对前变速机构T1的最大扭矩具体由当前电池B的电量、前驱动电机M1的性能和发动机E的性能所确定。
具体的，最大扭矩可以由最大扭矩获取单元根据当前电池B的电量信息、前驱动电机M1和发动机E的性能信息等计算得到。其中，最大扭矩获取单元可以集成于汽车电子控制单元。
在获取所述动力源对前变速机构的最大扭矩后，执行步骤S17。
步骤S17，根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
该步骤的具体含义为：在获取理论总扭矩和最大扭矩后，比较理论总扭矩和最大扭矩，前实际扭矩为理论总扭矩和最大扭矩中相对较小的扭矩。
获取动力源对前变速机构的最大扭矩的意义在于：与理论总扭矩相比较。若最大扭矩大于或等于理论总扭矩，则前实际扭矩为理论总扭矩。此时，前实际扭矩已经能够满足车辆运行所需的扭矩，无需对后轮R1、R2施加后实际扭矩。若最大扭矩小于理论总扭矩，则前实际扭矩为最大扭矩。此时，前实际扭矩并不能够满足车辆运行所需的扭矩，还需对后轮R1、R2施加后实际扭矩，以维持车辆的正常行驶。
具体的，可以利用前实际扭矩比较单元根据理论总扭矩获取单元计算得到的理论总扭矩和最大扭矩获取单元计算得到的最大扭矩，确定相对较小的扭矩作为前实际扭矩。可以利用前实际扭矩获取单元根据前实际扭矩比较单元的比较结果，获取得到前实际扭矩。
其中，前实际扭矩比较单元可以集成于汽车电子控制单元。前实际扭矩分别由发动机E和前驱动电机M1提供，因此，前实际扭矩获取单元可以包括发动机扭矩获取单元和前驱动电机扭矩获取单元。此时，发动机扭矩获取单元可以集成于汽车电子控制单元，前驱动电机扭矩获取单元可以集成于前驱动电机控制单元。
在获取所述前实际扭矩后，执行步骤S18。
步骤S18，根据所述理论总扭矩和所述前实际扭矩，获取所述动力源对所述后变速机构的后实际扭矩。
如前所述，当动力源对前变速机构的最大扭矩大于或等于理论总扭矩时，前实际扭矩已经能够满足车辆运行所需的扭矩，无需对后轮R1、R2施加后实际扭矩。此时，无需计算动力源对后变速机构的后实际扭矩。
此步骤指的是当最大扭矩小于理论总扭矩时的情形。此时，前实际扭矩即为最大扭矩，后实际扭矩具体可以通过以下公式8计算得到。
其中，Trqrear表示后实际扭矩，Trqfront表示前实际扭矩(即最大扭矩)，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比。
后实际扭矩与当前车辆的前变速机构传动比、后变速机构传动比相关。那么，在计算后实际扭矩之前，需要分别获取前变速机构T1的传动比和后变速机构T2的传动比，具体可以由汽车电子控制单元检测得到。
具体的，可以利用后实际扭矩获取单元根据汽车电子控制单元检测得到的前变速机构传动比、后变速机构传动比、理论总扭矩和前实际扭矩获取单元获取得到的前实际扭矩，以计算得到后实际扭矩。其中，后实际扭矩获取单元可以集成于后驱动电机控制单元。
通过上述分析，在普通运行模式下，传动系统优先考虑前轮F1、F2的扭矩分配，车辆中发动机E、驱动电机M1优先向前轮提供扭矩，车辆主要由前轮F1、F2驱动行驶，使车辆具有较好的燃油效率。并且，当车辆所需的扭矩过大，而动力源对前轮F1、F2的扭矩无法满足车辆运行所需的扭矩时，还能够通过对后轮R1、R2施加补充扭矩，以维持车辆正常行驶。保证了在具有较好燃油效率的前提下，实现车辆的稳定行驶。
继续参照图1，本实施例中，前实际扭矩由发动机E、前驱动电机M1结合电池B的至少其中之一提供，后实际扭矩由后驱动电机M2结合电池B提供。在纯发动机E驱动模式下，前实际扭矩即为发动机扭矩。在驱动电机驱动模式下，前实际扭矩即为前驱动电机扭矩。在混合驱动模式下，前实际扭矩包括前驱动电机扭矩和发动机扭矩。
根据前述可知，无论车辆处于AWD运行模式，还是普通运行模式，均需要动力源提供前实际扭矩驱动车辆行驶。前实际扭矩包括发动机E提供的发动机扭矩和前驱动电机M1提供的前驱动电机扭矩。如何较好的分配发动机E的前驱动电机M1的扭矩，关系到车辆的经济性能。
参照图4，本实施例中，在获取前实际扭矩之后，还通过发动机燃油效率图获取最优发动机扭矩，并通过获取的前实际扭矩和最优发动机扭矩，计算得到前驱动电机扭矩。从而能够较好的分配前实际扭矩，使发动机始终工作在燃油效率较高的状态，提高车辆经济性能，减少污染物的排放。
其中，发动机燃油效率图是根据电池B、前驱动电机M1、发动机E和车辆整体载荷等诸多因素而绘制的，不同的车辆具有不同的燃油效率图。
发动机E的燃油效率和当前车辆状态信息、驾驶员输入信息有关。具体的，当前车辆状态信息包括发动机E的当前转速、发动机E的扭矩等，驾驶员输入信息包括加速踏板变化量(APS信号值)等。在发动机燃油效率图中，能够根据发动机转速、发动机扭矩和加速踏板变化量等信息，确定发动机E的燃油效率最高值。反过来说，能够根据发动机转速、加速踏板变化量和燃油效率最高值等信息，确定最优发动机扭矩。
最优发动机扭矩通过发动机燃油效率图、发动机转速和加速踏板变化量分析得到。那么，在获取最优发动机扭矩之前，需要分别检测发动机转速和加速踏板变化量，并获取发动机燃油效率图的信息，具体可以由汽车电子控制单元检测、获取得到。
具体的，可以利用发动机扭矩获取单元根据汽车电子控制单元检测、获取的发动机燃油效率图、发动机转速和加速踏板变化量，获取最优发动机扭矩。其中，发动机扭矩获取单元可以集成于汽车电子控制单元。
前驱动电机扭矩具体可以通过以下公式9计算得到。
Trqfront_motor＝Trqfront-Trqengine
其中，Trqfront_motor表示前驱动电机扭矩，Trqfront表示前实际扭矩，Trqengine表示最优发动机扭矩。
具体的，可以利用前驱动电机扭矩获取单元根据前实际扭矩获取单元获取得到的前实际扭矩和发动机扭矩获取单元获取得到的最优发动机扭矩，获取前驱动电机扭矩。其中，前驱动电机扭矩获取单元可以集成于前驱动电机控制单元。
需要说明的是，前实际扭矩不仅仅需要考虑发动机E的燃油效率，还要考虑电池B的电量状态。当电池B的电量状态处于较低状态时，尽量使前驱动电机M1不输出扭矩；并且，使发动机E运行，为电池进行充电。当电池B的电量状态处于较高状态时，则可以优先考虑发动机E的燃油效率，使发动机E提供最优发动机扭矩，使前驱动电机M1的扭矩作为补充扭矩。
具体的，参照图5，示出了发动机和前驱动电机扭矩的简易分配图。图中第一列表示前实际扭矩需求值，最后一列表示发动机E和前驱动电机M1扭矩分配值，第一行表示电池B电量值，最后一行表示车辆运行速度值。其中，“+”表示扭矩为正，“－”表示对电池进行充电，“0”表示扭矩为0。
当电池B的电量较低时，优先考虑驱动电机M1，驱动电机M1尽量不工作，发动机E运行，并向电池B充电。当电池B的电量较高时，优先考虑使发动机E工作在最优燃油效率，输出最优发动机扭矩。此时，若车辆行驶速度较快，则尽量将扭矩分配给发动机E。若车辆行驶速度较慢，则尽量将扭矩分配给前驱动电机M1，以提高燃油效率。这是因为当车辆运行速度较低时，发动机的燃油效率通常不高，将扭矩尽量分配给前驱动电机M1，以避免发动机工作在燃油效率较低的状态。并且，当前实际扭矩需求较大时，可以使发动机E、驱动电机M1共同运行以提供扭矩。当前实际扭矩需求较小时，可以使发动机E、驱动电机M1中的其中之一运行以提供扭矩。
参照图6，本实施例还提供一种混合动力汽车前后轮扭矩控制装置200，扭矩控制装置200包括理论总扭矩获取单元201，运行模式检测单元202，滑移率获取单元203，后实际扭矩获取单元204和前实际扭矩获取单元205。
理论总扭矩获取单元201用于根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构T1的理论总扭矩。运行模式检测单元202用于检测当前车辆的运行模式，并判断所述运行模式是否为AWD运行模式或普通运行模式。其中，当前车辆状态信息包括车辆行驶速度和车辆当前档位等，驾驶员输入信息包括加速踏板变化量(APS信号值)等。
当运行模式检测单元202检测到运行模式为AWD运行模式时，滑移率获取单元203用于获取车辆的前轮F1、F2和后轮R1、R2之间的滑移率。后实际扭矩获取单元204用于根据理论总扭矩获取单元201获取的理论总扭矩和滑移率获取单元203获取的滑移率，获取动力源对后变速机构T2的后实际扭矩。前实际扭矩获取单元205用于根据理论总扭矩获取单元201获取的理论总扭矩和后实际扭矩获取单元204获取的后实际扭矩，获取动力源对前变速机构T1的前实际扭矩。
当运行模式检测单元202检测到运行模式为普通运行模式时，前实际扭矩获取单元205用于根据理论总扭矩获取单元201获取的理论总扭矩，获取动力源对前变速机构T1的前实际扭矩。若前实际扭矩能够满足车辆运行所需的扭矩，则后实际扭矩为0。否则，后实际扭矩获取单元204用于根据理论总扭矩获取单元201获取的理论总扭矩和前实际扭矩获取单元205获取的前实际扭矩，获取动力源对后变速机构T2的后实际扭矩。
其中，上述理论总扭矩获取单元201、运行模式检测单元202和滑移率获取单元203均可以集成于汽车电子控制单元。
本实施例中，后实际扭矩由后驱动电机M2提供，后实际扭矩获取单元204可以包括后驱动电机扭矩获取单元(图中未示出)。进一步的，后驱动电机扭矩获取单元可以包括第一实际扭矩获取单元214和第二实际扭矩获取单元224。第一实际扭矩获取单元214用于根据滑移率获取单元203获取的滑移率，计算动力源对后变速机构T2的第一实际扭矩。第二实际扭矩获取单元224用于根据理论总扭矩获取单元201获取的理论总扭矩，计算动力源对后变速机构T2的第二实际扭矩。后实际扭矩为第一实际扭矩、第二实际扭矩中相对较小的扭矩。此处的动力源指的是后驱动电机M2。其中，后实际扭矩获取单元204可以集成于后驱动电机控制单元。
前实际扭矩由发动机E和前驱动电机M1中的至少其中之一提供，前实际扭矩获取单元205包括发动机扭矩获取单元215和前驱动电机扭矩获取单元225。发动机扭矩获取单元215可以根据所获取的前实际扭矩和燃油效率图等，获取最优发动机扭矩。前驱动电机扭矩获取单元225可以根据所获取的前实际扭矩和发动机扭矩获取单元215获取的最优发动机扭矩，获取前驱动电机扭矩。其中，发动机扭矩获取单元215可以集成于汽车电子控制单元，前驱动电机扭矩获取单元225可以集成于前驱动电机控制单元。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (18)

1.一种混合动力汽车前后轮扭矩控制方法，其特征在于，包括：
根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构的理论总扭矩；
检测当前车辆的运行模式；
当检测到所述运行模式为AWD运行模式时，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率；
根据所述理论总扭矩和所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩；
根据所述理论总扭矩和所述后实际扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
2.如权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述车辆的前轮和后轮之间具有基准滑移率，所述根据所述理论总扭矩和所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩之前，还包括：
比较所述滑移率和所述基准滑移率的大小，根据比较结果，确定所述后实际扭矩的获取方式。
3.如权利要求2所述的扭矩控制方法，其特征在于，当所述比较结果为：所述滑移率大于或等于所述基准滑移率时，所述后实际扭矩的获取方式包括：
根据所述滑移率，计算所述动力源对后变速机构的第一实际扭矩；
根据所述理论总扭矩，计算所述动力源对后变速机构的第二实际扭矩；
比较所述第一实际扭矩和所述第二实际扭矩，所述后实际扭矩为所述第一实际扭矩和所述第二实际矩中相对较大的扭矩。
4.如权利要求2所述的扭矩控制方法，其特征在于，当所述比较结果为：所述滑移率小于所述基准滑移率时，所述后实际扭矩的获取方式包括：
根据所述理论总扭矩，计算所述动力源对后变速机构的第二实际扭矩，所述后实际扭矩为所述第二实际扭矩。
5.如权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述滑移率通过以下公式进行计算：
其中，Sslip表示滑移率，DvFrontRear表示车辆前后轮速度差，vVeh表示车辆行驶速度，vFearLeft表示车辆左前轮的速度，vFearRight表示车辆右前轮的速度，vRearLeft表示车辆左后轮的速度，vRearRight表示车辆右后轮的速度。
6.如权利要求3所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述第一实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqslip表示第一实际扭矩，Kp表示比例控制增益，Ki表示积分控制增益，DvFrontRear表示车辆前后轮速度差，t表示时间。
7.如权利要求3或4所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述第二实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqbasic表示第二实际扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比。facvVeh表示第二实际扭矩修正系数，vVeh表示车辆行驶速度，vreference表示车辆行驶速度理论极限值。
8.如权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述前实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqfront表示前实际扭矩，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比，Trqrear表示后实际扭矩。
9.如权利要求1所述的扭矩控制方法，其特征在于，当检测到所述运行模式为普通运行模式时，获取所述动力源对所述前变速机构的最大扭矩；
根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
10.如权利要求9所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩的方法包括：比较所述理论总扭矩和所述最大扭矩，所述前实际扭矩为所述理论总扭矩和所述最大扭矩中相对较小的扭矩。
11.如权利要求9所述的扭矩控制方法，其特征在于，在所述根据所述理论总扭矩和所述最大扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩之后，还包括：根据所述理论总扭矩和所述前实际扭矩，获取所述动力源对所述后变速机构的后实际扭矩。
12.如权利要求11所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述后实际扭矩通过以下公式进行计算：
其中，Trqrear表示后实际扭矩，Trqfront表示前实际扭矩(即最大扭矩)，Trqdriver表示理论总扭矩，Ratiofront表示前变速机构传动比，Ratiorear表示后变速机构传动比。
13.如权利要求1－12任一项所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述混合动力汽车包括发动机，前驱动电机和后驱动电机；所述发动机和前驱动电机的至少其中之一提供所述前实际扭矩；和/或，所述后驱动电机提供所述后实际矩。
14.如权利要求13所述的扭矩控制方法，其特征在于，所述前实际扭矩包括前驱动电机提供的前驱动电机扭矩和发动机机提供的发动机扭矩；根据当前车辆状态信息、驾驶员输入信息和最优燃油效率图，获取所述发动机扭矩。
15.一种混合动力汽车前后轮扭矩控制装置，其特征在于，包括：
理论总扭矩获取单元，用于根据当前车辆状态信息和驾驶员输入信息，获取车辆中动力源对前变速机构的理论总扭矩；
运行模式检测单元，用于检测当前车辆的运行模式；
滑移率获取单元，用于当所述运行模式检测单元检测到所述运行模式为AWD运行模式时，获取车辆的前轮和后轮之间的滑移率；
后实际扭矩获取单元，用于根据所述理论总扭矩获取单元获取的所述理论总扭矩和所述滑移率获取单元获取的所述滑移率，获取所述动力源对后变速机构的后实际扭矩；
前实际扭矩获取单元，用于根据所述理论总扭矩获取单元获取的所述理论总扭矩和后实际扭矩获取单元获取的所述后实际扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
16.如权利要求15所述的扭矩控制装置，其特征在于，当所述运行模式检测单元检测到所述运行模式为普通运行模式时，所述前实际扭矩获取单元用于根据所述理论总扭矩获取单元获取的所述理论总扭矩，获取所述动力源对所述前变速机构的前实际扭矩。
17.如权利要求15或16所述的扭矩控制装置，其特征在于，所述后实际扭矩获取单元包括后驱动电机扭矩获取单元；和/或，所述前实际扭矩获取单元包括前驱动电机扭矩获取单元和发动机扭矩获取单元。
18.如权利要求17所述的扭矩控制装置，其特征在于，所述后驱动电机扭矩获取单元集成于后驱动电机控制单元；和/或，所述前驱动电机扭矩获取单元集成于前驱动电机控制单元；和/或，所述发动机扭矩获取单元集成于所述汽车电子控制单元。
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