CN107253475A - 一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法、扭矩分配控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法、扭矩分配控制器，该扭矩分配控制器采用所述扭矩分配方法对扭矩进行分配控制，该扭矩分配方法包括：步骤A，根据油门踏板的开度解析得出原始需求扭矩；步骤B，对原始需求扭矩进行驾驶性处理得出驾驶员需求扭矩；步骤C，根据原始需求扭矩计算发动机稳态需求扭矩，将发动机稳态需求扭矩作为发动机的执行扭矩；步骤D，计算驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当差值不小于零时，将差值作为电机的执行扭矩，当差值小于零时，控制电机进入发电模式。本发明的扭矩分配方法基于驾驶员需求扭矩，采用优化计算的动态扭矩分配策略，合理分配给发动机和电机，从而提高混合动力***的工作效率。

Description

一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法、扭矩分配控制器
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，特别是涉及一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法、扭矩分配控制器。
背景技术
随着全球能源紧缺和汽车排放污染等问题的日益严重，推进低能耗、低排放的新能源汽车已成为各界的共识。新能源汽车动力***方案中，强混***是当前不错的选择。在强混***中，动力配置一般采用较小的发动机和大扭矩、高功率的电机。发动机在响应驾驶员需求时，会动力不足，扭矩响应慢，此时需求电机做一定的助力，所以，为满足驾驶员动力性要求，在动态过程中需对发动机、电机做动态的扭矩分配。
强混***一般具有50到80公里的纯电动行驶里程，当电量下降到一定程度时，又可以进入混合驱动工作模式。强混***既考虑了一定的纯电动里程，达到较高的节能减排效果。又不受当前充电设施紧缺而限制用车情况，因而具有巨大的应用前景。
综上所述，如何提供一种在混合驱动工作模式下的扭矩分配方法，通过合理能量分配策略优化发动机工作区间，从而提高整个***的工作效率，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法、扭矩分配控制器，该扭矩分配控制器采用所述扭矩分配方法对扭矩进行分配控制，该扭矩分配方法基于驾驶员需求扭矩，采用优化计算的动态扭矩分配策略，合理分配给发动机和电机，从而提高混合动力***的工作效率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法，包括：
步骤A，根据油门踏板的开度解析得出原始需求扭矩；
步骤B，对所述原始需求扭矩进行驾驶性处理得出驾驶员需求扭矩；
步骤C，根据所述原始需求扭矩计算发动机稳态需求扭矩，将所述发动机稳态需求扭矩作为发动机的执行扭矩；
步骤D，计算所述驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当所述差值不小于零时，将所述差值作为电机的执行扭矩，当所述差值小于零时，控制所述电机进入发电模式。
优选地，在上述扭矩分配方法中，在步骤A之前还包括：判断整车***是否满足预设使能条件，所述预设使能条件具体为：
动力***处于扭矩驱动模式；且
发动机处于运行状态；且
电***满足预设发电助力条件。
优选地，在上述扭矩分配方法中，所述预设发电助力条件为：
电池的剩余电量大于整车***的最低允许发电电量；且
电池的可用发电功率大于整车***的最低使用发电功率；且
电机的可用充电功率大于整车的最低使用充电功率；且
电机的最大发电扭矩和最大助力扭矩均大于预设阈值。
一种用于混合动力汽车的扭矩分配控制器，包括：
接收模块，用于接收发动机的执行扭矩和驾驶员需求扭矩，所述发动机的执行扭矩为计算得到的发动机稳态需求扭矩；
处理模块，用于计算所述驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当所述差值不小于零时，得到将所述差值作为电机的执行扭矩的第一信号，当所述差值小于零时，得到控制所述电机进入发电模式的第二信号；
信号发送模块，用于将所述第一信号和所述第二信号发送给所述电机。
优选地，在上述扭矩分配控制器中，还包括用于判断预设使能条件的使能判断模块，所述预设使能条件具体为：
动力***处于扭矩驱动模式；且
发动机处于运行状态；且
电***满足预设发电助力条件。
优选地，在上述扭矩分配控制器中，还包括用于判断所述预设发电助力条件的发电助力判断模块，所述发电助力判断模块与所述使能判断模块电连接，所述预设发电助力条件为：
电池的剩余电量大于整车***的最低允许发电电量；且
电池的可用发电功率大于整车***的最低使用发电功率；且
电机的可用充电功率大于整车的最低使用充电功率；且
电机的最大发电扭矩和最大助力扭矩均大于预设阈值。
优选地，在上述扭矩分配控制器中，还包括与所述接收模块电连接的驾驶性模块，所述驾驶性模块用于接收根据油门踏板的开度解析得出的原始需求扭矩，并对所述原始需求扭矩进行驾驶性处理得出所述驾驶员需求扭矩。
根据上述技术方案可知，本发明提供的用于混合动力汽车的扭矩分配方法中，发动机实际执行的是能量管理单元所计算的发动机稳态需求扭矩，而电机的工作模式依据驾驶员需求扭矩和发动机执行扭矩的相互大小关系而变化，如此便可使发动机发挥高效率工作的同时，合理分配电机的功能，从而提高混合动力***的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法的原理示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于混合动力汽车的扭矩分配功能模块的执行流程图；
图3是本发明实施例提供的一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法的结果示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
参见图1，为本发明实施例提供的一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法的原理示意图，本发明提供的扭矩分配方法包括以下步骤：
步骤A，驾驶员原始扭矩需求解析，即根据油门踏板的开度解析得出原始需求扭矩。
“解析”原始的驾驶员需求扭矩是指，检测油门踏板的实际开度占油门踏板的设计总开度的比例后，以该比例值乘以整车***的最大驱动扭矩值，所得乘积便是原始的驾驶员需求扭矩。
步骤B，需求扭矩驾驶性处理，即对步骤A得到的原始需求扭矩进行驾驶性处理得出驾驶员需求扭矩。
驾驶性处理为现有技术，包括Tip-in和Tip-out，Tip-in就是把原始的根据驾驶员踩踏板解析出来的扭矩进行梯度限制和滤波，保证扭矩上升的平顺性；Tip-out就是驾驶员松油门时，把原始需求扭矩做不同参数的梯度限制和滤波，保证扭矩下降的平顺性。
步骤C，能量管理稳态扭矩分配，即根据步骤A得到的原始需求扭矩计算发动机稳态需求扭矩，将发动机稳态需求扭矩作为发动机的执行扭矩。
“将发动机稳态需求扭矩作为发动机的执行扭矩”是指，VCU(Vehicle ControlUni，整车控制器)将发动机稳态需求扭矩发送给ECU(Electrical Control Unit，电子控制单元)，ECU以收到的发动机稳态需求扭矩为控制参数来调节节气门和点火角。
步骤D，动态扭矩分配，即计算驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当差值不小于零时，将差值作为电机的执行扭矩(图1中的“电机需求扭矩”)，当差值小于零时，控制电机进入发电模式。
“发动机实际扭矩”是指，在ECU发出控制信号以后，发动机执行过程中实际提供的扭矩，现有技术中，“发动机实际扭矩”可被检测获得并发送给VCU，作为VCU的控制参数。在实践中，“发动机实际扭矩”与“发动机稳态需求扭矩”通常存在一定偏差。
参见图2，为本发明实施例提供的一种用于混合动力汽车的扭矩分配功能模块的执行流程图，该扭矩分配功能模块是依据本发明提供的上述扭矩分配方法设计而成，其具体执行流程包括：S1，功能相关信号接收；S2，功能使能条件判断；S3，扭矩分配策略；S4，功能退出条件判断。
下面分别对S1～S4进行介绍：
S1，功能相关信号接收。
功能相关信号用于判断动力总成是否满足该功能模块的使能条件，接收的信号包括电池电量、可用放电功率、可用充电功率，电机最大发电扭矩、电机最大助力扭矩，发动机状态(运行或非运行)、档位，以及油门踏板信号。
S2，功能使能条件判断。
本实施例针对的是强混***在并联驱动过程中的动态扭矩分配，所以进入该功能的条件为：
a.电***有足够的发电和助力能力；且
b.动力***处于并联驱动状态；且
c.整车在行驶过程中而非在怠速转速控制过程中。
其中，条件a通常是从以下方面来判断电***具有足够的发电和助力能力：
电池的剩余电量大于整车***的最低允许发电电量；且
电池的可用发电功率大于整车***的最低使用发电功率；且
电机的可用充电功率大于整车的最低使用充电功率；且
电机的最大发电扭矩和最大助力扭矩均大于预设阈值。
条件b中，动力***处于并联驱动状态是指，发动机处于运行状态。当发动机处于非运行状态时，则为纯电动驱动模式。
条件c则是根据档位和油门踏板信号来判断，档位在驱动档位D/R时动力才会输出，踩了一定油门，这样动力***才会进入扭矩驱动模式，而不是怠速蠕行下的转速控制模式。
S3，扭矩分配策略。
扭矩分配策略即为，将能量管理单元所计算的发动机稳态需求扭矩作为发动机的执行扭矩；将驾驶员需求扭矩减去发动机执行扭矩的差值作为电机需求扭矩，如果该电机需求扭矩为不小于零的值，则电机进入助力模式，如果该电机需求扭矩为小于零的值，则电机进入发电模式。
扭矩分配策略的具体实施过程可参见上文关于图1的描述，在此不再赘述。
参见图3，为本实施例的分配策略的执行结果的示意图，由图3可见，随着驾驶员需求扭矩的变化，电机完成不同的功能，当发动机响应的开始阶段，电机进入助力模式，提供助力扭矩；当发动机响应到一定时间，发动机单独提供驱动力，电机进入发电模式；由图示的右侧部分可知，当发动机的实际扭矩小于驾驶员需求扭矩时，电机再次进入助力模式。
S4，功能退出条件判断。
功能退出条件与使能条件相对应，即：
d.电***没有足够的发电和助力能力；或
e.动力***不处于并联驱动状态；或
f.整车不在行驶过程中而在怠速转速控制过程中。
本发明提供的用于混合动力汽车的扭矩分配方法中，发动机实际执行的是能量管理单元所计算的发动机稳态需求扭矩，而电机的工作模式依据驾驶员需求扭矩和发动机执行扭矩的相互大小关系而变化，如此便可使发动机发挥高效率工作的同时，合理分配电机的功能，从而提高混合动力***的工作效率。
与上述实施例公开的扭矩分配方法相对应，本发明还提供了一种用于混合动力汽车的扭矩分配控制器，包括：
接收模块，用于接收发动机的执行扭矩和驾驶员需求扭矩，发动机的执行扭矩为计算得到的发动机稳态需求扭矩；
处理模块，用于计算驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当差值不小于零时，得到将差值作为电机的执行扭矩的第一信号，当差值小于零时，得到控制电机进入发电模式的第二信号；
信号发送模块，用于将第一信号和第二信号发送给电机。
在具体的实施例中，扭矩分配控制器还可以设置使能判断模块，用于判断预设使能条件，预设使能条件具体为：
动力***处于扭矩驱动模式；且
发动机处于运行状态；且
电***满足预设发电助力条件。
当然，为了降低使能判断模块的复杂程度，可以另外设置用于判断预设发电助力条件的发电助力判断模块，并将发电助力判断模块与使能判断模块电连接，这样，使能判断模块在判断预设使能条件时，从发电助力判断模块接收发电助力条件的判断结果即可。
在具体的实施例中，预设发电助力条件为：
电池的剩余电量大于整车***的最低允许发电电量；且
电池的可用发电功率大于整车***的最低使用发电功率；且
电机的可用充电功率大于整车的最低使用充电功率；且
电机的最大发电扭矩和最大助力扭矩均大于预设阈值。
本发明提供扭矩分配控制器中，接收模块用于接收驾驶员需求扭矩，为此，可以设置与接收模块电连接的驾驶性模块，驾驶性模块用于接收根据油门踏板的开度解析得出的原始需求扭矩，并对原始需求扭矩进行驾驶性处理得出驾驶员需求扭矩。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法，其特征在于，包括：
步骤A，根据油门踏板的开度解析得出原始需求扭矩；
步骤B，对所述原始需求扭矩进行驾驶性处理得出驾驶员需求扭矩；
步骤C，根据所述原始需求扭矩计算发动机稳态需求扭矩，将所述发动机稳态需求扭矩作为发动机的执行扭矩；
步骤D，计算所述驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当所述差值不小于零时，将所述差值作为电机的执行扭矩，当所述差值小于零时，控制所述电机进入发电模式。
2.根据权利要求1所述的扭矩分配方法，其特征在于，在步骤A之前还包括：判断整车***是否满足预设使能条件，所述预设使能条件具体为：
动力***处于扭矩驱动模式；且
发动机处于运行状态；且
电***满足预设发电助力条件。
3.根据权利要求2所述的扭矩分配方法，其特征在于，所述预设发电助力条件为：
电池的剩余电量大于整车***的最低允许发电电量；且
电池的可用发电功率大于整车***的最低使用发电功率；且
电机的可用充电功率大于整车的最低使用充电功率；且
电机的最大发电扭矩和最大助力扭矩均大于预设阈值。
4.一种用于混合动力汽车的扭矩分配控制器，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收发动机的执行扭矩和驾驶员需求扭矩，所述发动机的执行扭矩为计算得到的发动机稳态需求扭矩；
处理模块，用于计算所述驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值，当所述差值不小于零时，得到将所述差值作为电机的执行扭矩的第一信号，当所述差值小于零时，得到控制所述电机进入发电模式的第二信号；
信号发送模块，用于将所述第一信号和所述第二信号发送给所述电机。
5.根据权利要求4所述的扭矩分配控制器，其特征在于，还包括用于判断预设使能条件的使能判断模块，所述预设使能条件具体为：
动力***处于扭矩驱动模式；且
发动机处于运行状态；且
电***满足预设发电助力条件。
6.根据权利要求5所述的扭矩分配控制器，其特征在于，还包括用于判断所述预设发电助力条件的发电助力判断模块，所述发电助力判断模块与所述使能判断模块电连接，所述预设发电助力条件为：
电池的剩余电量大于整车***的最低允许发电电量；且
电池的可用发电功率大于整车***的最低使用发电功率；且
电机的可用充电功率大于整车的最低使用充电功率；且
电机的最大发电扭矩和最大助力扭矩均大于预设阈值。
7.根据权利要求4～6中任意一项所述的扭矩分配控制器，其特征在于，还包括与所述接收模块电连接的驾驶性模块，所述驾驶性模块用于接收根据油门踏板的开度解析得出的原始需求扭矩，并对所述原始需求扭矩进行驾驶性处理得出所述驾驶员需求扭矩。
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