CN104648116B - 双模式行星混联***及其控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合动力车辆领域，特别是涉及到了一种双模式行星混联***及其控制***。该双模式行星混联***的发动机的输出轴与行星排***之间串接有扭矩传感器，扭矩传感器与整车控制器连接，发动机实际输出的精确扭矩Eng_Trq可通过扭矩传感器反馈得到，对发动机扭矩控制实现闭环PI修正：(1)实际扭矩小于目标扭矩时，加大发动机扭矩输出；(2)实际扭矩大于目标扭矩时，发动机停止目标指令输出，发电机负载反拖。在使用的时候，扭矩传感器可实时的采集模拟信号量，整车控制器得到模拟量信号计算出发动机当前真实扭矩值，通过控制策略计算实现发动机精确闭环控制，从而解决了行星排***发动机工作点不能得到精确控制的问题。

Description

双模式行星混联***及其控制***
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域，特别是涉及到了一种双模式行星混联***及其控制***。
背景技术
在混合动力车辆领域中，串联能实现发动机的最优控制，但是全部能量都会经过二次转换，损失较大；并联能实现较好的传动效率，但是发动机与输出轴机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内；因此混联式动力***是一个较好的选择。当前混联式动力***主要采用行星机构作为功率分流装置，行星排***的优势在于：它能够实现发动机转速与输出轴转速之间的解耦。控制***在任何车速时，都可以控制发动机的转速和扭矩，从而实现发动机高效区工作。但由于发动机的机械和燃烧特性，其自身计算出的当前扭矩值往往存在误差，导致行星排***发动机工作点不能得到精确控制，无法最大限度的发挥该***的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双模式行星混联***，以解决行星排***发动机工作点不能得到精确控制的问题。
同时，本发明的目的还在于提供上述双模式行星混联***的控制***。
为了解决上述问题，本发明的双模式行星混联***采用以下技术方案：双模式行星混联***，包括发动机、发电机、行星排机构、驱动电机、动力电源、整车控制器和双电机及电附件的集成控制器，所述发动机的输出轴与行星排***之间串接有扭矩传感器，扭矩传感器与整车控制器连接，根据行星排机构的构型得到发动机扭矩Te与输出轴扭矩Tout关系、发动机转速Ne与输出轴转速Nout的关系，整车控制器根据车辆匹配信息计算整车在不同车速V和油门开度AccPed_Norm下的需求功率，协调发动机和两个电机的工作，可得到发动机需求功率Power_e；当发动机需要参与驱动时，根据当前发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，找到油耗oil_eff最低的发动机转速点作为发动机目标控制转速Eng_DemadSpd；然后根据目标控制转速Eng_DemadSpd和发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，得到发动机目标控制扭矩Eng_DemadTrq；发动机实际输出的精确扭矩Eng_Trq通过扭矩传感器反馈得到，对发动机扭矩控制实现闭环PI修正：(1)实际扭矩小于目标扭矩时，加大发动机扭矩输出；(2)实际扭矩大于目标扭矩时，发动机停止 目标指令输出，发电机负载反拖。
所述发动机的输出轴与行星排机构之间还设置有扭转减振器。
所述行星排机构包括前行星排和后行星排，前行星排包括PG1太阳轮、PG1齿圈和PG1行星架，后行星排包括PG2齿圈、PG2行星架、PG2太阳轮，所述PG1齿圈和PG2行星架连接，PG2齿圈为固定齿圈。
发动机到行星排机构的输出轴的关系为：发动机扭矩Te与行星排机构的输出轴扭矩Tout关系为：转速Ne关系与输出轴转速Nout为：(其中：1.k1为PG1齿圈半径与PG1太阳轮半径的比值；2.Te为发动机输出的扭矩值；3.Nm1为MG1电机输出的转速值)。
双模式行星混联***的控制***采用以下技术方案：双模式行星混联控制***，包括整车控制器，还包括与整车控制器连接的扭矩传感器，扭矩传感器用于串接在双模式行星混联***的发动机的输出轴与行星排机构的输出轴之间，根据行星排机构的构型得到发动机扭矩Te与输出轴扭矩Tout关系、发动机转速Ne与输出轴转速Nout的关系，整车控制器根据车辆匹配信息计算整车在不同车速V和油门开度AccPed_Norm下的需求功率，协调发动机和两个电机的工作，可得到发动机需求功率Power_e；当发动机需要参与驱动时，根据当前发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，找到油耗oil_eff最低的发动机转速点作为发动机目标控制转速Eng_DemadSpd；然后根据目标控制转速Eng_DemadSpd和发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，得到发动机目标控制扭矩Eng_DemadTrq；发动机实际输出的精确扭矩Eng_Trq通过扭矩传感器反馈得到，对发动机扭矩控制实现闭环PI修正：(1)实际扭矩小于目标扭矩时，加大发动机扭矩输出；(2)实际扭矩大于目标扭矩时，发动机停止目标指令输出，发电机负载反拖。
由于本发明的双模式行星混联***的发动机输出轴与行星排机构之间串接有扭矩传感器，并且扭矩传感器与整车控制器连接，因此，在使用的时候，扭矩传感器可实时的采集模拟信号量，整车控制器得到模拟量信号计算出发动机当前真实扭矩值，通过控制策略计算实现发动机精确闭环控制，从而解决了行星排***发动机工作点不能得到精确控制的问题。
更进一步的，扭转减振器可减轻发动机工作时启动瞬间的冲击；由于后行星排PG2齿圈是锁止的，前行星排PG1齿圈连接到后行星排PG2行星架上，驱动电机可通过后行星排速比实现减速增扭功能，减小了驱动电机的尺寸，从而降低了双电机***的成本。
附图说明
图1是双模式行星混联***的示意图；
图2是双模式行星混联***的控制流程图。
具体实施方式
双模式行星混联***的实施例，如图1-2所示，该双模式行星混联***包括发动机11、扭矩传感器12、扭转减振器13、行星排机构、MG1发电机14、MG2驱动电机15、整车控制器16、动力电源、双电机及电附件集成控制器18。
扭矩传感器12和扭转减振器13依次串接在发动机11与行星排机构之间的位置处，并且扭矩传感器12与整车控制器16连接。
行星排机构包括前行星排和后行星排，前行星排包括PG1太阳轮19、PG1齿圈20、PG1行星架21，后行星排包括PG2齿圈22、PG2行星架23、PG2太阳轮24，其中PG1齿圈21和PG2行星架23连接，PG2齿圈22为固定齿圈。
根据行星排机构的构型得到发动机扭矩Te与行星排机构的输出轴17的扭矩Tout关系为：发动机转速Ne与输出轴17转速Nout的关系：其中：1.k1为PG1齿圈半径与PG1太阳轮半径的比值；2.Te为发动机输出的转速值；3.Nm1为MG1电机输出的扭矩值。整车控制器根据车辆匹配信息计算整车在不同车速V和油门开度AccPed_Norm下的需求功率，协调发动机和两个电机的工作，可得到发动机需求功率Power_e；当发动机需要参与驱动时，根据当前发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，找到油耗oil_eff最低的发动机转速点作为发动机目标控制转速Eng_DemadSpd；然后根据目标控制转速Eng_DemadSpd和发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，得到发动机目标控制扭矩Eng_DemadTrq；发动机实际输出的精确扭矩Eng_Trq通过扭矩传感器反馈得到，对发动机扭矩控制实现闭环PI修正：(1)实际扭矩小于目标扭矩时，加大发动机扭矩输出；(2)实际扭矩大于目标扭矩时，发动机停止目标指令输出，发电机负载反拖。
双模式行星混联控制***的实施例，该双模式行星混联控制***的构成与上述双模式行星混联***中所涉及到的控制***相同，此处不予赘述。

Claims (5)

1.双模式行星混联***，包括发动机、发电机、行星排机构、驱动电机、动力电源、整车控制器和用于控制双电机及电附件的集成控制器，其特征在于，所述发动机的输出轴与行星排***之间串接有扭矩传感器，扭矩传感器与整车控制器连接，根据行星排机构的构型得到发动机扭矩Te与行星排机构输出轴扭矩Tout关系、发动机转速Ne与行星排机构的输出轴转速Nout的关系，整车控制器根据车辆匹配信息计算整车在不同车速V和油门开度AccPed_Norm下的需求功率，协调发动机和发电机和驱动电机的工作，可得到发动机需求功率Power_e；当发动机需要参与驱动时，根据当前发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，找到油耗oil_eff最低的发动机转速点作为发动机目标控制转速Eng_DemadSpd；然后根据目标控制转速Eng_DemadSpd和发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，得到发动机目标控制扭矩Eng_DemadTrq；发动机实际输出的精确扭矩Eng_Trq通过扭矩传感器反馈得到，对发动机扭矩控制实现闭环PI修正：(1)发动机实际输出的精确扭矩小于发动机目标控制扭矩时，加大发动机扭矩输出；(2)发动机实际输出的精确扭矩大于发动机目标控制扭矩时，发动机停止目标指令输出，发电机负载反拖。
2.根据权利要求1所述的双模式行星混联***，其特征在于，所述发动机的输出轴与行星排机构之间还设置有扭转减振器。
3.根据权利要求1或2所述的双模式行星混联***，其特征在于，所述行星排机构包括前行星排和后行星排，前行星排包括PG1太阳轮、PG1齿圈和PG1行星架，后行星排包括PG2齿圈、PG2行星架、PG2太阳轮，所述PG1齿圈和PG2行星架连接，PG2齿圈为固定齿圈。
4.根据权利要求3所述的双模式行星混联***，其特征在于，发动机到行星排机构的输出轴的关系为：发动机扭矩Te与行星排机构的输出轴扭矩Tout关系为：转速Ne与行星排机构的输出轴转速Nout的关系为：其中：1.k1为PG1齿圈半径与PG1太阳轮半径的比值；2.Te为发动机输出的扭矩值；3.Nm1为发电机输出的扭矩值。
5.双模式行星混联控制***，包括整车控制器，其特征在于，还包括与整车控制器连接的扭矩传感器，扭矩传感器串接在发动机与行星排机构之间的位置处，扭矩传感器用于串接在双模式行星混联***的发动机的输出轴与行星排机构的输出轴之间，根据行星排机构的构型得到发动机扭矩Te与输出轴扭矩Tout关系、发动机转速Ne与输出轴转速Nout的关系，整车控制器根据车辆匹配信息计算整车在不同车速V和油门开度AccPed_Norm下的需求功率，协调发动机和发电机和驱动电机的工作，可得到发动机需求功率Power_e；当发动机需要参与驱动时，根据当前发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，找到油耗oil_eff最低的发动机转速点作为发动机目标控制转速Eng_DemadSpd；然后根据目标控制转速Eng_DemadSpd和发动机需求功率Power_e查表发动机万有特性曲线MAP_e，得到发动机目标控制扭矩Eng_DemadTrq；发动机实际输出的精确扭矩Eng_Trq通过扭矩传感器反馈得到，对发动机扭矩控制实现闭环PI修正：(1)发动机实际输出的精确扭矩小于发动机目标控制扭矩时，加大发动机扭矩输出；(2)发动机实际输出的精确扭矩大于发动机目标控制扭矩时，发动机停止目标指令输出，发电机负载反拖。
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