CN111891108B - 混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，首先解析得到驾驶员需求扭矩，分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；之后滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将发动机需求扭矩经限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一运算周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；最后计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩并分别经限制后相应发送至第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。本发明方法简单可控，实现系统最优效率。

Description

混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法

技术领域

本发明涉及汽车控制领域，特别涉及一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法。

背景技术

本发明使用的混合动力传动装置的结构示意图如图1所示，其主要部件包括：第一电机EM1、第二电机EM2、发动机ICE、行星齿轮耦合机构19、输入轴1和第一连接轴8，行星齿轮耦合机构19包括第一单行星排PG1和第二单行星排PG2，第一单行星排PG1包括第一太阳轮S1、第一行星轮P1、第一行星架PC1和第一齿圈R1，第二单行星排PG2包括第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2和第二齿圈R2，第一行星架PC1和第二齿圈R2连接构成第一中心轴3并在第一中心轴3上设置第一制动器B1，第一制动器B1的一端固定在变速箱壳体18上；第一太阳轮S1上连接有内部中空的第一套轴4，第一中心轴3穿过第一套轴4，第一中心轴3与输入轴1之间设置有第一离合器C1，输入轴1通过飞轮减振器FW与发动机ICE的输出轴连接；第一套轴4通过第一减速齿轮副15与第一电机EM1上的第一电机轴6相连接；第二太阳轮S2上连接有内部中空的第二套轴5，第二行星架PC2和第一齿圈R1连接构成第二中心轴2，第二中心轴2穿过第二套轴5且第二中心轴2作为传动装置的输出轴；第二套轴5通过第三减速齿轮副17与第二电机EM2上的第二电机轴7相连接，第二电机轴7与第一连接轴8之间设置有第二离合器C2，第一连接轴8通过第二减速齿轮副20与输入轴1相连接，第一电机EM1、第二电机EM2与第二中心轴2平行布置。本发明使用的混合动力传动装置，其结构已在专利名称为一种用于纵置后驱混合动力车辆的传动装置(公开号CN 106627117A)中公开。

当第一离合器C1锁止时，系统进入混合动力模式即混动模式，发动机及第一电机、第二电机同时驱动可获得该混动模式下的最大扭矩。发动机及第一电机、第二电机以不同功率分流模式工作时，需要通过控制策略对发动机及第一电机、第二电机进行扭矩分配，以实现系统效率最优化。而如何对发动机及第一电机、第二电机进行扭矩分配，以使得混合动力系统在混动模式下取得最优的系统效率，便成为了当下研究的一个课题。

发明内容

本发明旨在提供一种简单可控、实现系统最优效率、提高整车燃油经济性的混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法。

本发明通过以下方案实现：

一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，在车辆以混合动力模式正常行驶时，按以下步骤进行：

I混合动力控制器获取当前第一电机控制器信号、第二电机控制器信号、发动机控制器信号、电池控制器信号、车速和油门踏板开度信号，根据当前车速和油门踏板开度信号解析得到驾驶员需求扭矩，之后混合动力控制器根据第一电机状态、第二电机状态、整车故障等级分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，根据当前工况确定其对应的系统最优效率，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；

Ⅱ将步骤I得到的驾驶员需求扭矩经滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将步骤I得到的发动机需求扭矩经电池允许的最大充电功率、第一电机外特性扭矩、第二电机外特性扭矩和发动机外特性扭矩限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一运算周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；

Ⅲ根据步骤Ⅱ得到的滤波后驾驶员需求扭矩和发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩，混合动力控制器将发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩、经第一电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第一电机的执行扭矩、经第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第二电机的执行扭矩相应发送至发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。根据计算得到的第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩可确定是单电机驱动还是双电机驱动，实现混合动力模式即混动模式下不同扭矩的功率分流，使系统始终工作在最佳效率区间，实现系统效率最优化。使用第一电机可使用的实际扭矩上下限值对第一电机的执行扭矩进行限制的方法具体为：若计算得到的第一电机的执行扭矩高于第一电机可使用的实际扭矩上限值，则限制后的第一电机的执行扭矩为第一电机可使用的实际扭矩上限值；若计算得到的第一电机的执行扭矩低于第一电机可使用的实际扭矩下限值，则限制后的第一电机的执行扭矩为第一电机可使用的实际扭矩下限值；若计算得到的第一电机的执行扭矩介于第一电机可使用的实际扭矩上、下限值之间，则限制后的第一电机的执行扭矩为计算得到的第一电机的执行扭矩。使用第二电机可使用的实际扭矩上下限值对第二电机的执行扭矩进行限制的方法具体为：若计算得到的第二电机的执行扭矩高于第二电机可使用的实际扭矩上限值，则限制后的第二电机的执行扭矩为第二电机可使用的实际扭矩上限值；若计算得到的第二电机的执行扭矩低于第二电机可使用的实际扭矩下限值，则限制后的第二电机的执行扭矩为第二电机可使用的实际扭矩下限值；若计算得到的第二电机的执行扭矩介于第二电机可使用的实际扭矩上、下限值之间，则限制后的第二电机的执行扭矩为计算得到的第二电机的执行扭矩。

第一电机控制器信号包括第一电机状态、第一电机实际转速、第一电机实际扭矩、第一电机温度、第一电机正负向外特性扭矩等；第二电机控制器信号包括第二电机状态、第二电机实际转速、第二电机实际扭矩、第二电机温度、第二电机正负向外特性扭矩等；发动机控制器信号包括发动机实际转速、发动机实际扭矩、发动机水温、发动机燃油消耗率等；电池控制器信号包括电池母线电压、电池电流、电池温度、电池允许功率上下限值等。

各工况系统最优效率与发动机需求扭矩、第一齿圈需求转速的对应表预先存入混合动力控制器中，该对应表通过实车标定优化得到，其标定方法按现有技术进行，通过当前工况在该对应表中查找到对应的系统最优效率后再对应查找得到发动机需求扭矩、第一齿圈需求转速。滤波后驾驶员需求扭矩根据解析得到的驾驶员需求扭矩按现有技术中的滤波处理方法得到。

所述步骤I中，第一电机可使用的实际扭矩上下限值、第二电机可使用的实际扭矩上下限值的获取方法具体为：

(1)第一电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：

a、当在五个运算周期内有一个运算周期的第一电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(1)、公式(2)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值T_{E1_maxlim}、第一电机可使用的实际扭矩下限值T_{E1_minlim}：

T_{E1_maxlim}＝min(min(T_{E1_phymin}×i_E1，T_{E1_max})，∣T_P1∣)……………(1)，

T_{E1_minlim}＝max(max(T_{E1_phymax}×i_E1，T_{E1_min})，∣T_P1∣)……………(2)；

b、当在五个运算周期内有一个运算周期的第一电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(3)、公式(4)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值T_{E1_maxlim}、第一电机可使用的实际扭矩下限值T_{E1_minlim}：

T_{E1_maxlim}＝min(min(T_{E1_phymin}×i_E1×0.5，T_{E1_max})，∣T_P1∣)………(3)，

T_{E1_minlim}＝max(max(T_{E1_phymax}×i_E1×0.5，T_{E1_min})，∣T_P1∣)………(4)；

(2)第二电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：

a、当在五个运算周期内有一个运算周期的第二电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(5)、公式(6)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值T_{E2_maxlim}、第二电机可使用的实际扭矩下限值T_{E2_minlim}：

T_{E2_maxlim}＝min(min(T_{E2_phymin}×i_E2，T_{E2_max})，∣T_P2∣)…………(5)，

T_{E2_minlim}＝max(max(T_{E2_phymax}×i_E2，T_{E2_min})，∣T_P2∣)…………(6)；

b、当在五个运算周期内有一个运算周期的第二电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(7)、公式(8)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值T_{E2_maxlim}、第二电机可使用的实际扭矩下限值T_{E2_minlim}：

T_{E2_maxlim}＝min(min(T_{E2_phymin}×i_E2×0.5，T_{E2_max})，∣T_P2∣)………(7)，

T_{E2_minlim}＝max(max(T_{E2_phymax}×i_E2×0.5，T_{E2_min})，∣T_P2∣)………(8)；

公式(1)～(8)中，T_{E1_phymin}为第一电机负向外特性扭矩；T_{E1_hymax}为第一电机正向外特性扭矩；T_{E2_phymin}为第二电机外特性负向扭矩；T_{E2_hymax}为第二电机外特性正向扭矩；T_{E1_max}为预设的第一电机安全扭矩最大值，其值可根据需要进行调整设计；T_{E1_min}为预设的第一电机安全扭矩最小值，其值可根据需要进行调整设计；T_{E2_max}为预设的第二电机安全扭矩最大值，其值可根据需要进行调整设计；T_{E2_min}为预设的第二电机安全扭矩最小值，其值可根据需要进行调整设计；T_P1为预设的第一电机扭矩保护值，T_P2为预设的第二电机扭矩保护值，T_P1与T_P2相等，T_P1与T_P2的值可根据需要进行调整设计；i_E1为第一减速齿轮副传动比，为负值；i_E2为第三减速齿轮副传动比，为负值。

本发明中，发生以下情况都视为整车为三级故障：1、发动机扭矩故障(即发动机实际扭矩小于发动机需求扭矩的一半)；2、发动机摩擦扭矩报文丢失或超时；3、发动机水温报文丢失或超时；4、电池电压、电池电量值、电池状态报文丢失或超时；5、第一电机、第二电机正负向外特性扭矩报文丢失或超时；6、第一电机控制器报文丢失或超时；7、DC报文丢失或超时；8、第二电机控制器报文丢失或超时；9、油泵电机过温。

所述步骤Ⅱ中，发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩T_{VM_sollopt}按公式(9)计算得到：

T_{VM_sollopt}＝min(T_{VM_act}，T_{VM_}mem，T_{VM_emax})……………………(9)，

其中，T_{VM_act}为当前发动机实际执行扭矩，若油泵无故障时，其值按公式(10)计算得到，若油泵有故障时，其值按公式(11)计算得到；T_{VM_}mem为上一运算周期的发动机实际执行扭矩；T_{VM_emax}为经第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(12)计算得到；

T_{VM_act}＝min(T_{VM_int}，T_{VM_pwrlim}，T_{VM_emax})…………………………(10)，

T_{VM_act}＝min(T_{VM_int}，T_{VM_pwrlim}，T_{VM_emax}，T_{VM_opclim})………………(11)，

T_{VM_emax}＝min(max(T_{VM_}T_E1min，T_{VM_}T_E1max)，max(T_{VM_}T_E2min，T_{VM_}T_E2max))………………………………………………………………(12)，

其中，T_{VM_int}为经发动机外特性扭矩限制后的发动机需求扭矩值，其值按公式(13)计算得到；T_{VM_pwrlim}为经电池允许的最大充电功率限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(14)计算得到；T_{VM_opclim}为油泵电机故障时的发动机需求扭矩限制值，油泵电机故障主要油泵电机过温故障，其值可根据实车标定得到；T_{VM_}T_E1min为经第一电机可使用的实际扭矩上限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(15)计算得到；T_{VM_}T_E1max为经第一电机可使用的实际扭矩下限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(16)计算得到；T_{VM_}T_E2min为经第二电机可使用的实际扭矩上限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(17)计算得到；T_{VM_}T_E2max为经第二电机可使用的实际扭矩下限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(18)计算得到；

T_{VM_int}＝min(T_{VM_raw}，T_{VM_max})……………………………………………(13)，

T_{VM_pwrlim}＝(BMS_pwrlim×0.3)/w_st+T_{VM_}mem……………………………(14)，

T_{VM_}T_E1min＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂+T_{E1_maxlim}×i₁－T_{E1_maxlim}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_S1×α_pc×i₁+J_S1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_S1×J_R×i₁ ²+J_S1×α_pc×i₁ ²+J_S1×J_R×i₁×i₂－J_S1×α_pc×i₁×i₂)/i₂……………………………………(15)，

T_{VM_}T_E1max＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂+T_{E1_minlim}×i₁－T_{E1_minlim}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_S1×α_pc×i₁+J_S1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_S1×J_R×i₁ ²+J_S1×α_pc×i₁ ²+J_S1×J_R×i₁×i₂－J_S1×α_pc×i₁×i₂)/i₂……………………………………(16)，

T_{VM_}T_E2min＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{E2_maxlim}×i₁+T_{E2_maxlim}×i₂+J_R×α_R×i₁+J_S2×α_pc×i₁－J_S2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_S2×α_R×i₂ ²+J_S2×α_pc×i₂ ²+J_S2×α_R×i₁×i₂－J_S2×α_pc×i₁×i₂)/i₁……………………………………(17)，

T_{VM_}T_E2max＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{E2_minlim}×i₁+T_{E2_minlim}×i₂+J_R×α_R×i₁+J_S2×α_pc×i₁－J_S2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_S2×α_R×i₂ ²+J_S2×α_pc×i₂ ²+J_S2×α_R×i₁×i₂－J_S2×α_pc×i₁×i₂)/i₁……………………………………(18)，

其中，T_{VM_raw}为发动机需求扭矩；T_{VM_max}为发动机外特性扭矩最大值；BMS_pwrlim为电池功率限制值，其值等于当前电池功率减去电池允许最大充电功率；w_st为第一行星架角速度，T_{E1_maxlim}为第一电机可使用的实际扭矩上限值，T_{E1_minlim}为第一电机可使用的实际扭矩下限值，T_{E2_maxlim}为第二电机可使用的实际扭矩上限值；T_{E2_minlim}为第二电机可使用的实际扭矩下限值；T_R为滤波后驾驶员需求扭矩，J_s1为第一太阳轮的转动惯量，J_s2为第二太阳轮的转动惯量，J_pc为第一行星架的转动惯量，J_R为第一齿圈的转动惯量，α_R为第一齿圈的角加速度，α_pc为第一行星架的角加速度，i₁为第一单行星排的传动比，i₂为第二单行星排的传动比。

所述步骤Ⅲ中，第一电机的执行扭矩T_{E1_执行}按公式(19)计算得到，第二电机的执行扭矩T_{E2_执行}按公式(20)计算得到：

T_{E1_执行}＝－(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂－T_{VM_sollopt}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_s1×α_pc×i₁+J_s1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_s1×α_R×i₁ ²+J_s1×α_pc×i₁ ²+J_s1×α_R×i₁×i₂－J_s1×α_pc×i₁×i₂)/((i₁－i₂)×i_E1)……………………………………(19)，

T_{E2_执行}＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{VM_sollopt}×i₁+J_R×α_R×i₁+J_s2×α_pc×i₁－J_s2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_s2×α_R×i₂ ²+J_s2×α_pc×i₂ ²+J_s2×α_R×i₁×i₂－J_s2×α_pc×i₁×i₂)/((i₁－i₂)×i_E2)……………………………………(20)，

其中，J_s1为第一太阳轮的转动惯量；J_s2为第二太阳轮的转动惯量；J_pc为第一行星架的转动惯量；J_R为第一齿圈的转动惯量；i₁为第一单行星排的传动比；i₂为第二单行星排的传动比；i_E1为第一减速齿轮副传动比，为负值；i_E2为第三减速齿轮副传动比，为负值；α_pc为第一行星架的角加速度；α_R为第一齿圈的角加速度；T_R为滤波后驾驶员需求扭矩；T_{VM_sollopt}为发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩。

本发明的混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，简单可控，通过一系列的参数限制后对发动机、第一电机、第二电机进行扭矩分配，可避免两电机和发动机失速及扭矩超限等问题，根据计算得到的第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩可确定是单电机驱动还是双电机驱动，实现混合动力模式即混动模式下不同扭矩的功率分流，使系统始终工作在最佳效率区间，实现系统效率最优化，提高整车的燃油经济性。

附图说明

图1为本发明使用的混合动力传动装置的结构示意图；

图2为实施例1中混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法的控制流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其流程控制图如图2所示，在车辆以混合动力模式正常行驶时，按以下步骤进行：

I混合动力控制器获取当前第一电机控制器信号、第二电机控制器信号、发动机控制器信号、电池控制器信号、车速和油门踏板开度信号，根据当前车速和油门踏板开度信号解析得到驾驶员需求扭矩，之后混合动力控制器根据第一电机状态、第二电机状态、整车故障等级分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，根据当前工况确定其对应的系统最优效率，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；

第一电机可使用的实际扭矩上下限值、第二电机可使用的实际扭矩上下限值的获取方法具体为：

(1)第一电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：

a、当在五个运算周期内有一个运算周期的第一电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(1)、公式(2)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值T_{E1_maxlim}、第一电机可使用的实际扭矩下限值T_{E1_minlim}：

T_{E1_maxlim}＝min(min(T_{E1_phymin}×i_E1，T_{E1_max})，∣T_P1∣)……………(1)，

T_{E1_minlim}＝max(max(T_{E1_phymax}×i_E1，T_{E1_min})，∣T_P1∣)……………(2)；

b、当在五个运算周期内有一个运算周期的第一电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(3)、公式(4)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值T_{E1_maxlim}、第一电机可使用的实际扭矩下限值T_{E1_minlim}：

T_{E1_maxlim}＝min(min(T_{E1_phymin}×i_E1×0.5，T_{E1_max})，∣T_P1∣)………(3)，

T_{E1_minlim}＝max(max(T_{E1_phymax}×i_E1×0.5，T_{E1_min})，∣T_P1∣)………(4)；

(2)第二电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：

a、当在五个运算周期内有一个运算周期的第二电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(5)、公式(6)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值T_{E2_maxlim}、第二电机可使用的实际扭矩下限值T_{E2_minlim}：

T_{E2_maxlim}＝min(min(T_{E2_phymin}×i_E2，T_{E2_max})，∣T_P2∣)…………(5)，

T_{E2_minlim}＝max(max(T_{E2_phymax}×i_E2，T_{E2_min})，∣T_P2∣)…………(6)；

b、当在五个运算周期内有一个运算周期的第二电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(7)、公式(8)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值T_{E2_maxlim}、第二电机可使用的实际扭矩下限值T_{E2_minlim}：

T_{E2_maxlim}＝min(min(T_{E2_phymin}×i_E2×0.5，T_{E2_max})，∣T_P2∣)………(7)，

T_{E2_minlim}＝max(max(T_{E2_phymax}×i_E2×0.5，T_{E2_min})，∣T_P2∣)………(8)；

公式(1)～(8)中，T_{E1_phymin}为第一电机负向外特性扭矩；T_{E1_hymax}为第一电机正向外特性扭矩；T_{E2_phymin}为第二电机外特性负向扭矩；T_{E2_hymax}为第二电机外特性正向扭矩；T_{E1_max}为预设的第一电机安全扭矩最大值；T_{E1_min}为预设的第一电机安全扭矩最小值；T_{E2_max}为预设的第二电机安全扭矩最大值；T_{E2_min}为预设的第二电机安全扭矩最小值；T_P1为预设的第一电机扭矩保护值，T_P2为预设的第二电机扭矩保护值，T_P1与T_P2相等；i_E1为第一减速齿轮副传动比，为负值；i_E2为第三减速齿轮副传动比，为负值；

Ⅱ将步骤I得到的驾驶员需求扭矩经滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将步骤I得到的发动机需求扭矩经电池允许的最大充电功率、第一电机外特性扭矩、第二电机外特性扭矩和发动机外特性扭矩限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一运算周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；

发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩T_{VM_sollopt}按公式(9)计算得到：

T_{VM_sollopt}＝min(T_{VM_act}，T_{VM_}mem，T_{VM_emax})……………………(9)，

其中，T_{VM_act}为当前发动机实际执行扭矩，若油泵无故障时，其值按公式(10)计算得到，若油泵有故障时，其值按公式(11)计算得到；T_{VM_}mem为上一运算周期的发动机实际执行扭矩；T_{VM_emax}为经第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(12)计算得到；

T_{VM_act}＝min(T_{VM_int}，T_{VM_pwrlim}，T_{VM_emax})…………………………(10)，

T_{VM_act}＝min(T_{VM_int}，T_{VM_pwrlim}，T_{VM_emax}，T_{VM_opclim})………………(11)，

T_{VM_emax}＝min(max(T_{VM_}T_E1min，T_{VM_}T_E1max)，max(T_{VM_}T_E2min，T_{VM_}T_E2max))………………………………………………………………(12)，

其中，T_{VM_int}为经发动机外特性扭矩限制后的发动机需求扭矩值，其值按公式(13)计算得到；T_{VM_pwrlim}为经电池允许的最大充电功率限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(14)计算得到；T_{VM_opclim}为油泵电机故障时的发动机需求扭矩限制值，油泵电机故障主要油泵电机过温故障，其值可根据实车标定得到；T_{VM_}T_E1min为经第一电机可使用的实际扭矩上限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(15)计算得到；T_{VM_}T_E1max为经第一电机可使用的实际扭矩下限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(16)计算得到；T_{VM_}T_E2min为经第二电机可使用的实际扭矩上限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(17)计算得到；T_{VM_}T_E2max为经第二电机可使用的实际扭矩下限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(18)计算得到；

T_{VM_int}＝min(T_{VM_raw}，T_{VM_max})……………………………………………(13)，

T_{VM_pwrlim}＝(BMS_pwrlim×0.3)/w_st+T_{VM_}mem……………………………(14)，

T_{VM_}T_E1min＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂+T_{E1_maxlim}×i₁－T_{E1_maxlim}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_S1×α_pc×i₁+J_S1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_S1×J_R×i₁ ²+J_S1×α_pc×i₁ ²+J_S1×J_R×i₁×i₂－J_S1×α_pc×i₁×i₂)/i₂……………………………………(15)，

T_{VM_}T_E1max＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂+T_{E1_minlim}×i₁－T_{E1_minlim}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_S1×α_pc×i₁+J_S1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_S1×J_R×i₁ ²+J_S1×α_pc×i₁ ²+J_S1×J_R×i₁×i₂－J_S1×α_pc×i₁×i₂)/i₂……………………………………(16)，

T_{VM_}T_E2min＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{E2_maxlim}×i₁+T_{E2_maxlim}×i₂+J_R×α_R×i₁+J_S2×α_pc×i₁－J_S2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_S2×α_R×i₂ ²+J_S2×α_pc×i₂ ²+J_S2×α_R×i₁×i₂－J_S2×α_pc×i₁×i₂)/i₁……………………………………(17)，

T_{VM_}T_E2max＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{E2_minlim}×i₁+T_{E2_minlim}×i₂+J_R×α_R×i₁+J_S2×α_pc×i₁－J_S2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_S2×α_R×i₂ ²+J_S2×α_pc×i₂ ²+J_S2×α_R×i₁×i₂－J_S2×α_pc×i₁×i₂)/i₁……………………………………(18)，

其中，T_{VM_raw}为发动机需求扭矩；T_{VM_max}为发动机外特性扭矩最大值；BMS_pwrlim为电池功率限制值，其值等于当前电池功率减去电池允许最大充电功率；w_st为第一行星架角速度，T_{E1_maxlim}为第一电机可使用的实际扭矩上限值，T_{E1_minlim}为第一电机可使用的实际扭矩下限值，T_{E2_maxlim}为第二电机可使用的实际扭矩上限值；T_{E2_minlim}为第二电机可使用的实际扭矩下限值；T_R为滤波后驾驶员需求扭矩，J_s1为第一太阳轮的转动惯量，J_s2为第二太阳轮的转动惯量，J_pc为第一行星架的转动惯量，J_R为第一齿圈的转动惯量，α_R为第一齿圈的角加速度，α_pc为第一行星架的角加速度，i₁为第一单行星排的传动比，i₂为第二单行星排的传动比；

Ⅲ根据步骤Ⅱ得到的滤波后驾驶员需求扭矩和发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩，混合动力控制器将发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩、经第一电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第一电机的执行扭矩、经第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第二电机的执行扭矩相应发送至发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。

第一电机的执行扭矩T_{E1_执行}按公式(19)计算得到，第二电机的执行扭矩T_{E2_执行}按公式(20)计算得到：

T_{E1_执行}＝－(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂－T_{VM_sollopt}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_s1×α_pc×i₁+J_s1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_s1×α_R×i₁ ²+J_s1×α_pc×i₁ ²+J_s1×α_R×i₁×i₂－J_s1×α_pc×i₁×i₂)/((i₁－i₂)×i_E1)……………………………………(19)，

T_{E2_执行}＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{VM_sollopt}×i₁+J_R×α_R×i₁+J_s2×α_pc×i₁－J_s2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_s2×α_R×i₂ ²+J_s2×α_pc×i₂ ²+J_s2×α_R×i₁×i₂－J_s2×α_pc×i₁×i₂)/((i₁－i₂)×i_E2)……………………………………(20)，

其中，J_s1为第一太阳轮的转动惯量；J_s2为第二太阳轮的转动惯量；J_pc为第一行星架的转动惯量；J_R为第一齿圈的转动惯量；i₁为第一单行星排的传动比；i₂为第二单行星排的传动比；i_E1为第一减速齿轮副传动比，为负值；i_E2为第三减速齿轮副传动比，为负值；α_pc为第一行星架的角加速度；α_R为第一齿圈的角加速度；T_R为滤波后驾驶员需求扭矩；T_{VM_sollopt}为发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩。

Claims (2)

1.一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其特征在于：使用的混合动力传动装置包括第一电机、第二电机、发动机、行星齿轮耦合机构、输入轴和第一连接轴，行星齿轮耦合机构包括第一单行星排和第二单行星排，第一单行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一齿圈，第二单行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二齿圈，第一行星架和第二齿圈连接构成第一中心轴并在第一中心轴上设置第一制动器，第一制动器的一端固定在变速箱壳体上；第一太阳轮上连接有内部中空的第一套轴，第一中心轴穿过第一套轴，第一中心轴与输入轴之间设置有第一离合器，输入轴通过飞轮减振器与发动机的输出轴连接；第一套轴通过第一减速齿轮副与第一电机上的第一电机轴相连接；第二太阳轮上连接有内部中空的第二套轴，第二行星架和第一齿圈连接构成第二中心轴，第二中心轴穿过第二套轴且第二中心轴作为传动装置的输出轴；第二套轴通过第三减速齿轮副与第二电机上的第二电机轴相连接，第二电机轴与第一连接轴之间设置有第二离合器，第一连接轴通过第二减速齿轮副与输入轴相连接，第一电机、第二电机与第二中心轴平行布置；在车辆以混合动力模式正常行驶时，按以下步骤进行：

I混合动力控制器获取当前第一电机控制器信号、第二电机控制器信号、发动机控制器信号、电池控制器信号、车速和油门踏板开度信号，根据当前车速和油门踏板开度信号解析得到驾驶员需求扭矩，之后混合动力控制器根据第一电机状态、第二电机状态、整车故障等级分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，根据当前工况确定其对应的系统最优效率，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；

所述步骤I中，第一电机可使用的实际扭矩上下限值、第二电机可使用的实际扭矩上下限值的获取方法具体为：

(1)第一电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：

a、当在五个运算周期内有一个运算周期的第一电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(1)、公式(2)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值T_{E1_maxlim}、第一电机可使用的实际扭矩下限值T_{E1_minlim}：

T_{E1_maxlim}＝min(min(T_{E1_phymin}×i_E1，T_{E1_max})，∣T_P1∣)……………(1)，

T_{E1_minlim}＝max(max(T_{E1_phymax}×i_E1，T_{E1_min})，∣T_P1∣)……………(2)；

b、当在五个运算周期内有一个运算周期的第一电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(3)、公式(4)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值T_{E1_maxlim}、第一电机可使用的实际扭矩下限值T_{E1_minlim}：

T_{E1_maxlim}＝min(min(T_{E1_phymin}×i_E1×0.5，T_{E1_max})，∣T_P1∣)………(3)，

T_{E1_minlim}＝max(max(T_{E1_phymax}×i_E1×0.5，T_{E1_min})，∣T_P1∣)………(4)；

(2)第二电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：

a、当在五个运算周期内有一个运算周期的第二电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(5)、公式(6)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值T_{E2_maxlim}、第二电机可使用的实际扭矩下限值T_{E2_minlim}：

T_{E2_maxlim}＝min(min(T_{E2_phymin}×i_E2，T_{E2_max})，∣T_P2∣)…………(5)，

T_{E2_minlim}＝max(max(T_{E2_phymax}×i_E2，T_{E2_min})，∣T_P2∣)…………(6)；

b、当在五个运算周期内有一个运算周期的第二电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(7)、公式(8)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值T_{E2_maxlim}、第二电机可使用的实际扭矩下限值T_{E2_minlim}：

T_{E2_maxlim}＝min(min(T_{E2_phymin}×i_E2×0.5，T_{E2_max})，∣T_P2∣)………(7)，

T_{E2_minlim}＝max(max(T_{E2_phymax}×i_E2×0.5，T_{E2_min})，∣T_P2∣)………(8)；

公式(1)～(8)中，T_{E1_phymin}为第一电机负向外特性扭矩；T_{E1_p hymax}为第一电机正向外特性扭矩；T_{E2_phymin}为第二电机外特性负向扭矩；T_{E2_p hymax}为第二电机外特性正向扭矩；T_{E1_max}为预设的第一电机安全扭矩最大值；T_{E1_min}为预设的第一电机安全扭矩最小值；T_{E2_max}为预设的第二电机安全扭矩最大值；T_{E2_min}为预设的第二电机安全扭矩最小值；T_P1为预设的第一电机扭矩保护值，T_P2为预设的第二电机扭矩保护值，T_P1与T_P2相等；i_E1为第一减速齿轮副传动比，为负值；i_E2为第三减速齿轮副传动比，为负值；

Ⅱ将步骤I得到的驾驶员需求扭矩经滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将步骤I得到的发动机需求扭矩经电池允许的最大充电功率、第一电机外特性扭矩、第二电机外特性扭矩和发动机外特性扭矩限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一运算周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；

所述步骤Ⅱ中，发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩T_{VM_sollopt}按公式(9)计算得到：

T_{VM_sollopt}＝min(T_{VM_act}，T_VM_mem，T_{VM_emax})……………………(9)，

其中，T_{VM_act}为当前发动机实际执行扭矩，若油泵无故障时，其值按公式(10)计算得到，若油泵有故障时，其值按公式(11)计算得到；T_VM_mem为上一运算周期的发动机实际执行扭矩；T_{VM_emax}为经第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(12)计算得到；

T_{VM_act}＝min(T_{VM_int}，T_{VM_pwrlim}，T_{VM_emax})…………………………(10)，

T_{VM_act}＝min(T_{VM_int}，T_{VM_pwrlim}，T_{VM_emax}，T_{VM_opclim})………………(11)，

T_{VM_emax}＝min(max(T_VM_T_E1min，T_VM_T_E1max)，max(T_VM_T_E2min，T_VM_T_E2max))………………………………………………………………(12)，

其中，T_{VM_int}为经发动机外特性扭矩限制后的发动机需求扭矩值，其值按公式(13)计算得到；T_{VM_pwrlim}为经电池允许的最大充电功率限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(14)计算得到；T_{VM_opclim}为油泵电机故障时的发动机需求扭矩限制值；T_VM_T_E1min为经第一电机可使用的实际扭矩上限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(15)计算得到；T_VM_T_E1max为经第一电机可使用的实际扭矩下限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(16)计算得到；T_VM_T_E2min为经第二电机可使用的实际扭矩上限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(17)计算得到；T_VM_T_E2max为经第二电机可使用的实际扭矩下限值限制计算得到的发动机需求扭矩限制值，其值按公式(18)计算得到；

T_{VM_int}＝min(T_{VM_raw}，T_{VM_max})……………………………………………(13)，

T_{VM_pwrlim}＝(BMS_pwrlim×0.3)/w_st+T_VM_mem……………………………(14)，

T_VM_T_E1min＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂+T_{E1_maxlim}×i₁－T_{E1_maxlim}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_S1×α_pc×i₁+J_S1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_S1×J_R×i₁ ²+J_S1×α_pc×i₁ ²+J_S1×J_R×i₁×i₂－J_S1×α_pc×i₁×i₂)/i₂……………………………………(15)，

T_VM_T_E1max＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂+T_{E1_minlim}×i₁－T_{E1_minlim}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_S1×α_pc×i₁+J_S1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_S1×J_R×i₁ ²+J_S1×α_pc×i₁ ²+J_S1×J_R×i₁×i₂－J_S1×α_pc×i₁×i₂)/i₂……………………………………(16)，

T_VM_T_E2min＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{E2_maxlim}×i₁+T_{E2_maxlim}×i₂+J_R×α_R×i₁+J_S2×α_pc×i₁－J_S2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_S2×α_R×i₂ ²+J_S2×α_pc×i₂ ² +J_S2×α_R×i₁×i₂－J_S2×α_pc×i₁×i₂)/i₁……………………………………(17)，

T_VM_T_E2max＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{E2_minlim}×i₁+T_{E2_minlim}×i₂+J_R×α_R×i₁+J_S2×α_pc×i₁－J_S2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_S2×α_R×i₂ ²+J_S2×α_pc×i₂ ²+J_S2×α_R×i₁×i₂－J_S2×α_pc×i₁×i₂)/i₁……………………………………(18)，

其中，T_{VM_raw}为发动机需求扭矩，T_{VM_max}为发动机外特性扭矩最大值，BMS_pwrlim为电池功率限制值，w_st为第一行星架角速度，T_{E1_maxlim}为第一电机可使用的实际扭矩上限值，T_{E1_minlim}为第一电机可使用的实际扭矩下限值，T_{E2_maxlim}为第二电机可使用的实际扭矩上限值；T_{E2_minlim}为第二电机可使用的实际扭矩下限值；T_R为滤波后驾驶员需求扭矩，J_s1为第一太阳轮的转动惯量，J_s2为第二太阳轮的转动惯量，J_pc为第一行星架的转动惯量，J_R为第一齿圈的转动惯量，α_R为第一齿圈的角加速度，α_pc为第一行星架的角加速度，i₁为第一单行星排的传动比，i₂为第二单行星排的传动比；

Ⅲ根据步骤Ⅱ得到的滤波后驾驶员需求扭矩和发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩，混合动力控制器将发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩、经第一电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第一电机的执行扭矩、经第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第二电机的执行扭矩相应发送至发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。

2.如权利要求1所述的混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中，第一电机的执行扭矩T_{E1_执行}按公式(19)计算得到，第二电机的执行扭矩T_{E2_执行}按公式(20)计算得到：

T_{E1_执行}＝－(T_R－J_R×α_R－T_R×i₂－T_{VM_sollopt}×i₂+J_R×α_R×i₂－J_s1×α_pc×i₁+J_s1×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₂－J_s1×α_R×i₁ ²+J_s1×α_pc×i₁ ²+J_s1×α_R×i₁×i₂－J_s1×α_pc×i₁×i₂)/((i₁－i₂)×i_E1)……………………………………(19)，

T_{E2_执行}＝(T_R－J_R×α_R－T_R×i₁－T_{VM_sollopt}×i₁+J_R×α_R×i₁+J_s2×α_pc×i₁－J_s2×α_pc×i₂+J_pc×α_pc×i₁－J_s2×α_R×i₂ ²+J_s2×α_pc×i₂ ²+J_s2×α_R×i₁×i₂－J_s2×α_pc×i₁×i₂)/((i₁－i₂)×i_E2)……………………………………(20)，

其中，J_s1为第一太阳轮的转动惯量；J_s2为第二太阳轮的转动惯量；J_pc为第一行星架的转动惯量；J_R为第一齿圈的转动惯量；i₁为第一单行星排的传动比；i₂为第二单行星排的传动比；i_E1为第一减速齿轮副传动比，为负值；i_E2为第三减速齿轮副传动比，为负值；α_pc为第一行星架的角加速度；α_R为第一齿圈的角加速度；T_R为滤波后驾驶员需求扭矩；T_{VM_sollopt}为发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩。

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