CN214138501U - 混合动力系统用扭矩分配控制装置、系统及混合动力车辆 - Google Patents

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CN214138501U CN202023099466.1U CN202023099466U CN214138501U CN 214138501 U CN214138501 U CN 214138501U CN 202023099466 U CN202023099466 U CN 202023099466U CN 214138501 U CN214138501 U CN 214138501U
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Abstract

本实用新型涉及一种混合动力系统用扭矩分配控制装置、系统及混合动力车辆，该装置包括：制动回收扭矩预估模块，输出最终需求的轮边制动扭矩；驾驶员需求扭矩预估模块，输出整车需求扭矩；整车最终需求扭矩仲裁模块，用于结合轮边制动扭矩以及整车需求扭矩，确定出最终轮边需求扭矩；当量油耗最小化扭矩分配模块，输出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩，从而可以提供一个基于试验数据的可标定的装置用于混合动力系统匹配开发研究；该控制装置可以对制动力进行有效地数值化描述和分析，并为制动能量回收提供一个可调试的控制平台；该控制装置可以有效减少仿真工程师对于发动机控制逻辑的知识依靠，并能很好地进行电机以及电池管理的研究分析。

Description

混合动力系统用扭矩分配控制装置、系统及混合动力车辆
技术领域
本实用新型属于汽车动力学领域，尤其涉及一种混合动力系统用扭矩分配控制装置、系统及混合动力车辆。
背景技术
随着国家日益严苛的油耗法规(预计LCV四阶段油耗相比三阶段限值降低近15％)，整车企业正面临着油耗和TCO的双重压力。开发新一代发动机、整车的进一步优化和智能化节油有限，实现起来困难，投入成本高，并且这两个手段也很难实现四阶段油耗的要求。其中，电动化是能够实现四阶段油耗要求的有效技术手段，P0轻混合系统对发动机和整车系统的改动要求最小，也是最容易实现的。
在技术方面P0轻混系统,串联式混合动力(SERIES HEV),纯电动(BEV)和增程式(REEV)都是目前商用车市场较为热门的技术。新能源汽车市场还面临动力电池优质产能不足，充电桩等基础设施技术不完善等问题，且短时间内很难从根本上解决。
实用新型内容
本实用新型的主要目的提供了一种混合动力系统用扭矩分配控制装置、系统及混合动力车辆，可以提供一个基于试验数据的可标定的装置用于混合动力系统匹配开发研究；该控制装置可以对制动力进行有效地数值化描述和分析，并为制动能量回收提供一个可调试的控制平台；该控制装置可以有效减少仿真工程师对于发动机控制逻辑的知识依靠，并能很好地进行电机以及电池管理的研究分析。
本实用新型第一方面提供了一种混合动力系统用扭矩分配控制装置，所述装置包括：
制动回收扭矩预估模块，用于根据车辆电动力运行数据对制动扭矩数据信号进行逻辑处理，得到最终需求的轮边制动扭矩；
驾驶员需求扭矩预估模块，用于根据车辆油动力运行数据计算出整车需求扭矩；
整车最终需求扭矩仲裁模块，用于结合所述轮边制动扭矩以及所述整车需求扭矩，确定出最终轮边需求扭矩；
当量油耗最小化扭矩分配模块，用于基于预设分配模型，并结合所述最终轮边需求扭矩输出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩。
可选的，还包括：
电动力运行数据转化模块，用于根据制动踏板材料属性，将制动踏板的制动力信号转化所述制动扭矩数据信号；
所述电动力运行数据转化模块与所述制动回收扭矩预估模块构成通讯连接，而且，所述电动力运行数据转化模块上传所述制动扭矩数据信号至所述制动回收扭矩预估模块。
可选的，所述制动回收扭矩预估模块包括：
滤波元件，用于将传输至所述制动回收扭矩预估模块的所述制动扭矩数据信号进行滤波处理。
可选的，所述车辆电动力运行数据包括以下各项中的一项或多项：
电池SOC信息、整车车速信息、电机转速信息以及挡位速比信息。
可选的，所述车辆油动力运行数据包括以下各项中的一项或多项：
驾驶员的油门踏板信号、制动踏板信号、整车车速信息、整车质量以及整车加速度。
可选的，所述预设分配模型根据以下计算逻辑算法计算出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩：
Figure BDA0002846371130000021
其中，
Figure BDA0002846371130000022
为最小当量油耗；
mf(t)整车发动机需要的燃油值；
mbatt(t)为电机电池系统等效的能量燃烧消耗值；
k，u分别为整车发动机燃油修正系数和电机电池等效燃油修正系数；
而且，
Figure BDA0002846371130000023
电池能量等效因子和p(SOC(t))惩罚函数需要根据试验数据进行在线标定，才可提高扭矩分配预测准确性。
本实用新型第二方面提供了一种混合动力系统用扭矩分配控制系统，包括以上所述的一种混合动力系统用扭矩分配控制装置。
本实用新型第三方面提供了一种混合动力车辆，包括以上所述一种混合动力系统用扭矩分配控制系统。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：可以提供一个基于试验数据的可标定的装置用于混合动力系统匹配开发研究；该控制装置可以对制动力进行有效地数值化描述和分析，并为制动能量回收提供一个可调试的控制平台；该控制装置可以有效减少仿真工程师对于发动机控制逻辑的知识依靠，并能很好地进行电机以及电池管理的研究分析。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例混合动力系统用扭矩分配控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为本实用新型的一个实施例混合动力系统用扭矩分配控制装置的结构示意图。
根据图1所示，本实用新型提供了一种混合动力系统用扭矩分配控制装置，在另一实施例中，该装置应用于P0(48V系统)级混合动力系统扭矩分配控制系统；具体的，该装置包括：制动回收扭矩预估模块、驾驶员需求扭矩预估模块、整车最终需求扭矩仲裁模块以及当量油耗最小化扭矩分配模块。
其中，制动回收扭矩预估模块，用于根据车辆电动力运行数据对制动扭矩数据信号进行逻辑处理，得到最终需求的轮边制动扭矩；
驾驶员需求扭矩预估模块，用于根据车辆油动力运行数据计算出整车需求扭矩；其中，在另一实施例中，所述车辆电动力运行数据包括以下各项中的一项或多项：电池SOC信息、整车车速信息、电机转速信息以及挡位速比信息。
整车最终需求扭矩仲裁模块，用于结合所述轮边制动扭矩以及所述整车需求扭矩，确定出最终轮边需求扭矩；其中，在另一实施例中，所述车辆油动力运行数据包括以下各项中的一项或多项：驾驶员的油门踏板信号、制动踏板信号、整车车速信息、整车质量以及整车加速度。
当量油耗最小化扭矩分配模块，用于基于预设分配模型，并结合所述最终轮边需求扭矩输出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩。
具体的，当量油耗最小化扭矩分配模块根据SOC、最终轮边需求扭矩、电池电压、挡位、电机转速和整车车速按照预设的分配逻辑计算出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩。
在另一实施例中，还包括：
电动力运行数据转化模块，用于根据制动踏板材料属性，将制动踏板的制动力信号转化所述制动扭矩数据信号；
所述电动力运行数据转化模块与所述制动回收扭矩预估模块构成通讯连接，而且，所述电动力运行数据转化模块上传所述制动扭矩数据信号至所述制动回收扭矩预估模块。
具体的，电动力运行数据转化模块将制动踏板的百分比0～100信号转化为一个压力信号，该压力信号根据踏板材料属性对应出响应的制动初始扭矩信号。
在另一实施例中，所述制动回收扭矩预估模块包括：
滤波元件，用于将传输至所述制动回收扭矩预估模块的所述制动扭矩数据信号进行滤波处理。
在另一实施例中，所述预设分配模型根据以下计算逻辑算法计算出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩：
Figure BDA0002846371130000041
其中，
Figure BDA0002846371130000042
为最小当量油耗；
mf(t)整车发动机需要的燃油值；
mbatt(t)为电机电池系统等效的能量燃烧消耗值；
k，u分别为整车发动机燃油修正系数和电机电池等效燃油修正系数；
而且，
Figure BDA0002846371130000043
电池能量等效因子和p(SOC(t))惩罚函数需要根据试验数据进行在线标定，才可提高扭矩分配预测准确性。
就此，可以提供一个基于试验数据的可标定的装置用于混合动力系统匹配开发研究；该控制装置可以对制动力进行有效地数值化描述和分析，并为制动能量回收提供一个可调试的控制平台；该控制装置可以有效减少仿真工程师对于发动机控制逻辑的知识依靠，并能很好地进行电机以及电池管理的研究分析。
根据图1所示，在本实用新型的另一个实施例中，一种混合动力系统用扭矩分配控制装置解决了在没有清晰P0混合动控制技术的前提下，根据工程需要建立和标定响应的动力分配装置，从而为仿真模拟领域提供可靠的有效分析。根据仿真分析结果，标定工程师可以快速地找到标定方向以及快速优化方案。
利用该控制装置，搭载在整车动力平台中，可以进行有效地测试循环分析，并对整车的热管理系统，电机系统进行有效平衡，从而使整车油耗达到最优，最终实现降低油耗目标。
在单位成本增量条件下，P0轻混系统的节油效率最高，也是最具性价比、能够有效折中节油效率和经济性的混合动力解决方案。同时，P0系统对现有整车系统的改变较小，具有开发难度低和显著的时间成本优势。
这种扭矩分配装置最大的优点是：可以根据已知的知识点自己随意更改控制逻辑，并根据工程需要优化扭矩分配模型。
具体的，根据图1所示，本实用新型共有5个子系统模块：电动力运行数据转化模块、制动回收扭矩预估模块、驾驶员需求扭矩预估模块、整车最终需求扭矩仲裁模块以及当量油耗最小化扭矩分配模块。
具体的，电动力运行数据转化模块用于将制动踏板的百分比0～100信号转化为一个压力信号，该压力信号根据踏板材料属性对应出响应的制动初始扭矩信号；
制动回收扭矩预估模块用于将制动初始扭矩信号进行一阶滤波处理，得到一个有效且稳定的制动初始扭矩信号。通过电池SOC、整车车速、电机转速、挡位对过滤后的扭矩信号进行逻辑处理，得出最终需求的轮边制动扭矩；
驾驶员需求扭矩预估模块用于根据驾驶员的油门踏板信号、制动踏板信号、整车车速、整车质量以及整车加速度按照预设的计算公式计算预估出驾驶员的需求扭矩；
整车最终需求扭矩仲裁模块用于将最终需求的轮边制动扭矩、驾驶员的需求扭矩进行处理。该模型根据油门踏板、电机转速、挡位速比、车速以及最终需求的轮边制动扭矩通过预设的扭矩仲裁逻辑进行有效计算，最后得出最终的轮边需求扭矩；
当量油耗最小化扭矩分配模块用于根据SOC、最终的轮边需求扭矩、电池电压、挡位、电机转速和整车车速按照预设的分配逻辑计算出最优的发动机需求扭
Figure BDA0002846371130000061
其中，
Figure BDA0002846371130000062
为最小当量油耗；
mf(t)整车发动机需要的燃油值；
mbatt(t)为电机电池系统等效的能量燃烧消耗值；
k，u分别为整车发动机燃油修正系数和电机电池等效燃油修正系数；该系统中
Figure BDA0002846371130000063
电池能量等效因子和p(SOC(t))惩罚函数需要根据试验数据进行在线标定，才可提高扭矩分配预测准确性。
在本实用新型的另一个实施例中，提供了一种混合动力系统用扭矩分配控制系统，包括以上所述的一种混合动力系统用扭矩分配控制装置。
本实施例中的一种混合动力系统用扭矩分配控制系统所涉及的名词及实现原理具体可以参照上述实施例中的的一种混合动力系统用扭矩分配控制装置，在此不再赘述。
在本实用新型的另一个实施例中，提供了一种混合动力车辆，包括以上所述一种混合动力系统用扭矩分配控制系统。
本实施例中的一种混合动力车辆所涉及的名词及实现原理具体可以参照上述实施例中的的一种混合动力系统用扭矩分配控制装置，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本实用新型所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种混合动力系统用扭矩分配控制装置，其特征在于，所述装置包括：
制动回收扭矩预估模块，用于根据车辆电动力运行数据对制动扭矩数据信号进行逻辑处理，得到最终需求的轮边制动扭矩；
驾驶员需求扭矩预估模块，用于根据车辆油动力运行数据计算出整车需求扭矩；
整车最终需求扭矩仲裁模块，用于结合所述轮边制动扭矩以及所述整车需求扭矩，确定出最终轮边需求扭矩；
当量油耗最小化扭矩分配模块，用于基于预设分配模型，并结合所述最终轮边需求扭矩输出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
电动力运行数据转化模块，用于根据制动踏板材料属性，将制动踏板的制动力信号转化所述制动扭矩数据信号；
所述电动力运行数据转化模块与所述制动回收扭矩预估模块构成通讯连接，而且，所述电动力运行数据转化模块上传所述制动扭矩数据信号至所述制动回收扭矩预估模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述制动回收扭矩预估模块包括：
滤波元件，用于将传输至所述制动回收扭矩预估模块的所述制动扭矩数据信号进行滤波处理。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车辆电动力运行数据包括以下各项中的一项或多项：
电池SOC信息、整车车速信息、电机转速信息以及挡位速比信息。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车辆油动力运行数据包括以下各项中的一项或多项：
驾驶员的油门踏板信号、制动踏板信号、整车车速信息、整车质量以及整车加速度。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设分配模型根据以下计算逻辑算法计算出最优的发动机需求扭矩和电机需求扭矩：
Figure FDA0002846371120000021
其中，
Figure FDA0002846371120000022
为最小当量油耗；
mf(t)整车发动机需要的燃油值；
mbatt(t)为电机电池系统等效的能量燃烧消耗值；
k，u分别为整车发动机燃油修正系数和电机电池等效燃油修正系数；
而且，
Figure FDA0002846371120000023
电池能量等效因子和p(SOC(t))惩罚函数需要根据试验数据进行在线标定，才可提高扭矩分配预测准确性。
7.一种混合动力系统用扭矩分配控制系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的一种混合动力系统用扭矩分配控制装置。
8.一种混合动力车辆，其特征在于，包括权利要求7所述一种混合动力系统用扭矩分配控制系统。
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