CN109291916B - 混合动力汽车的扭矩控制***及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合动力汽车的扭矩控制***及车辆。该***包括：扭矩请求机构，用于根据车辆状态对整车需求扭矩进行协调；扭矩分配机构，用于根据前后轴扭矩分配比例将整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配，以及根据BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配。本发明的混合动力汽车的扭矩控制***能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。

Description

混合动力汽车的扭矩控制***及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车的扭矩控制***及车辆。
背景技术
混合动力汽车通常采用驱动电机和发动机作为动力装置，由于有两个或以上的动力源，因此，如何合理地实现多动力源的扭矩分配、协调是实现混合动力车的关键技术，只有合理的分配动力才能够达到整车的动力性、经济型、驾驶性和排放。
相关技术中，主要是把扭矩协调部分放在现有的控制器里面，没有独立的控制单元，存在以下缺点：可移植性比较差；各控制都是独立控制的，不能实现扭矩的互相协调；各控制单元不能很好的配合整车工作。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种混合动力汽车的扭矩控制***，该***能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种混合动力汽车的扭矩控制***，包括：扭矩请求机构，用于根据采集的驾驶意图信息和预存的扭矩值限制区间计算整车需求扭矩，并根据车辆状态对所述整车需求扭矩进行协调，以及对所述整车需求扭矩的变化进行动态限制；扭矩分配机构，用于根据整车的驾驶模式确定所述整车需求扭矩的前后轴扭矩分配比例，并根据所述前后轴扭矩分配比例将所述整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配，以及根据BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配。
进一步的，还包括：动态调节机构，用于根据驾驶性要求和安全性要求对分配给前后轴的扭矩进行滤波和干预，并根据启停请求确定启停扭矩，以及对滤波和干预后的前后轴的扭矩以及启停扭矩进行动态调节。
进一步的，所述扭矩请求机构包括下述中的至少一个：加速踏板扭矩请求计算单元，用于根据驾驶意图信息和扭矩限制区间计算整车需求扭矩；扭矩协调单元，用于根据车辆状态对所述整车需求扭矩进行协调，以得到协调后的整车需求的扭矩；需求扭矩动态限制单元，用于限制所述整车需求的扭矩的变化梯度，以使所述整车需求的扭矩平稳变化。
进一步的，所述车辆状态包括ESP的干预、巡航/自适应巡航扭矩要求以及车速限制要求中至少一种。
进一步的，所述扭矩分配机构包括：高压负荷控制单元，用于根据动力电池状态和整车驾驶模式动力电池充电时和放电时的BSG目标扭矩和后桥扭矩；轴间扭矩分配比例请求单元，用于根据整车的驾驶模式确定所述整车需求扭矩的前后轴扭矩分配比例；轴间扭矩分配单元，用于根据所述前后轴扭矩分配比例以及高压负荷控制单元的充电和放电的扭矩将所述整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配；发动机与BSG电机扭矩确认单元，用于根据高压负荷控制单元中BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配。
进一步的，所述动力电池状态包括动力电池的荷电状态和动力电池的温度。
进一步的，所述高压负荷控制单元用于在动力电池的荷电状态大于第一阈值时，根据整车的状态要求控制后桥电机和BSG电机主动放电，当所述动力电池的荷电状态小于第二阈值时，根据整车的状态要求控制后桥电机和BSG电机强制充电，当所述动力电池的荷电状态位于所述第一阈值和所述第二阈值之间时，根据整车的动力性、经济型、排放要求进行充放电控制，如果所述动力电池的温度低于第一预定温度，则通过对所述动力电池进行充放电而对所述动力电池进行加热，其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
进一步的，所述动态调节机构包括：滤波单元，用于对发动机扭矩进行滤波、对前桥扭矩进行滤波、对发动机进行慢扭滤波以及对BSG电机扭矩进行滤波；发动机干预扭矩单元，用于根据ESP干预和变速器换挡干预时对分配给前后轴的扭矩进行计算；后桥电机工作方向单元，用于根据驾驶员需求判断整车是向前行驶还是向后行驶；启停协调单元，用于根据整车的状态进行快速停机和正常停机的扭矩需求，以及停机位置的计算；动态调节输出扭矩单元，用于输出最终的前后轴扭矩。
进一步的，所述驾驶员需求包括挡位状态。
进一步的，还包括：扭矩输出机构，用于向被控单元输出最终的前后轴扭矩。
本发明的混合动力汽车的扭矩控制***，扭矩控制***分为三个彼此相关但独立的机构，扭矩请求机构可根据驾驶员请求以及整车的状态，合理的进行整车的扭矩需求，扭矩分配机构可根据整车的状态以及高压部件的安全要求，进行整车需求扭矩前、后轴分配，动态调节机构可根据驾驶性和整车安全要求进行扭矩分配的动态协调，这样，能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
本发明的另一个目的在于提出一种混合动力汽车的扭矩控制方法，该混合动力汽车的扭矩控制方法能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种混合动力汽车的扭矩控制方法，采用根据上述任意一个实施例所述的扭矩控制***。
所述的混合动力汽车的扭矩控制方法与上述的混合动力汽车的扭矩控制***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的再一个目的在于提出一种车辆，该车辆能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的混合动力汽车的扭矩控制***。
所述的车辆与上述的混合动力汽车的扭矩控制***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个方面的实施例所述的混合动力汽车的扭矩控制***的结构框图；
图2为本发明一个方面的实施例所述的混合动力汽车的扭矩控制***中扭矩请求机构的示意图；
图3为本发明一个方面的实施例所述的混合动力汽车的扭矩控制***中扭矩分配机构的示意图；
图4为本发明一个方面的实施例所述的混合动力汽车的扭矩控制***中动态调节机构的示意图；
图5为本发明一个方面的实施例所述的混合动力汽车的扭矩控制***中扭矩输出机构的示意图。
附图标记说明：
混合动力汽车的扭矩控制***100、扭矩请求机构110、扭矩分配机构120、动态调节机构130、加速踏板扭矩请求计算单元111、扭矩协调单元112、需求扭矩动态限制单元113、高压负荷控制单元121、轴间扭矩分配比例请求单元122、轴间扭矩分配单元123、发动机与BSG电机扭矩确认单元124、滤波单元131、发动机干预扭矩单元132、后桥电机工作方向单元133、启停协调单元134、动态调节输出扭矩单元135。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明一个实施例的混合动力汽车的扭矩控制***的结构框图。
其中，混合动力汽车为一般采用驱动电机和发动机作为动力装置的车辆，例如：前轴驱动采用发动机和BSG电机，后轴驱动采用驱动电机。
如图1所示，并结合图2-图4，根据本发明一个实施例的混合动力汽车的扭矩控制***100，包括：扭矩请求机构110和扭矩分配机构120。
其中，扭矩请求机构110用于根据采集的驾驶意图信息和预存的扭矩值限制区间计算整车需求扭矩，并根据车辆状态对整车需求扭矩进行协调，以及对整车需求扭矩的变化进行动态限制。扭矩分配机构120用于根据整车的驾驶模式确定整车需求扭矩的前后轴扭矩分配比例，并根据前后轴扭矩分配比例将整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配，以及根据BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配。
其中，驾驶意图信息包括但不限于：加速踏板踩下的行程，如图2中的APP所示，即：图2中APP指加速踏板踩下的行程。
进一步地，该混合动力汽车的扭矩控制***100还可以包括动态调节机构130，动态调节机构130用于根据驾驶性要求和安全性要求对分配给前后轴的扭矩进行滤波和干预，并根据启停请求确定启停扭矩，以及对滤波和干预后的前后轴的扭矩以及启停扭矩进行动态调节。
具体而言，如图2所示，扭矩请求机构110包括下述中的至少一个：加速踏板扭矩请求计算单元111、扭矩协调单元112和需求扭矩动态限制单元113。
其中，加速踏板扭矩请求计算单元111用于根据驾驶意图信息(即：驾驶意图)和预存的扭矩值限制区间(即：扭矩限制区间)计算整车需求扭矩。扭矩协调单元112用于根据车辆状态对整车需求扭矩进行协调，以得到协调后的整车需求的扭矩。需求扭矩动态限制单元113用于限制整车需求的扭矩的变化梯度，以使整车需求的扭矩平稳变化。
其中，车辆状态包括ESP的干预、巡航/自适应巡航扭矩要求以及车速限制要求中的至少一种。
具体地说，扭矩请求机构110中，根据驾驶员踩踏加速踏板的开度、以及整车的最小扭矩限制和最大扭矩限制(即：扭矩限制区间，最小扭矩限制和最大扭矩限制可以预先标定得到)来计算加速踏板扭矩请求(即整车扭矩请求)，然后根据ESP的干预、CC/ACC(巡航/自适应巡航)扭矩要求以及车速限制要求，进行整体的扭矩协调，以此计算出整车需求扭矩，整车需求扭矩的动态限制主要是限制扭矩的变化的梯度以及相应时间，目的是使整车需求扭矩平稳变化没有的阶跃，例如：当前的整车需求扭矩很小，而目标的整车需求扭矩很大，通过整车需求扭矩的动态限制，可以使当前的整车需求扭矩逐渐地调整到目标的整车需求扭矩，而不是突然调整到目标的整车需求扭矩，进而，可以保证车辆平稳。
如图3所示，扭矩分配机构120包括：高压负荷控制单元121、轴间扭矩分配比例请求单元122、轴间扭矩分配单元123和发动机与BSG电机扭矩确认单元124。
其中，高压负荷控制单元121用于根据动力电池状态和整车驾驶模式确定动力电池充电时和放电时的BSG目标扭矩和后桥扭矩。轴间扭矩分配比例请求单元122用于根据整车的驾驶模式确定所述整车需求扭矩的前后轴扭矩分配比例。轴间扭矩分配单元123用于根据所述前后轴扭矩分配比例以及高压负荷控制单元的充电和放电的扭矩将所述整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配。发动机与BSG电机扭矩确认单元124用于根据高压负荷控制单元中BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配。
其中，动力电池状态包括动力电池的荷电状态和动力电池的温度。高压负荷控制单元121用于在动力电池的荷电状态大于第一阈值时，根据整车的状态要求控制后桥电机和BSG电机主动放电，当所述动力电池的荷电状态小于第二阈值时，根据整车的状态要求控制后桥电机和BSG电机强制充电，当所述动力电池的荷电状态位于所述第一阈值和所述第二阈值之间时，根据整车的动力性、经济型、排放要求进行充放电控制，如果所述动力电池的温度低于第一预定温度，则通过对所述动力电池进行充放电而对所述动力电池进行加热，其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
具体而言，从高压负荷控制单元进行协调，首先高压负荷部分，其控制部分主要是根据高压电池的SOC、高压电池的温度以及整车驾驶模式进行充电和放电扭矩计算，如果电池的SOC过高，根据整车的状态要求后桥电机和BSG主动放电，如果电池的SOC过低，会根据整车的状态要求后桥电机和BSG强制充电，如果电池适中，根据整车的动力性、经济型、排放要求进行充放电控制，如果高压电池的温度较低，会通过充、放电进行电池加热；轴间扭矩分配比例请求主要是根据整车的驾驶模式将整车请求扭矩合理的分配到前后轴，使之能够适应更多的驾驶工况。轴间扭矩分配主要是根据整车请求扭矩和轴间分配比例请求，以及高压部件的要求进行前、后轴扭矩大小；发动机与BSG电机扭矩确认主要是根据高压负荷控制中BSG电机扭矩请求与前桥计算的扭矩，进行BSG和发动机扭矩分配。
如图4所示，动态调节机构130包括：滤波单元131、发动机干预扭矩单元132、后桥电机工作方向单元133、启停协调单元134和动态调节输出扭矩单元135。
其中，滤波单元131用于对发动机扭矩进行滤波、对前桥扭矩进行滤波、对发动机进行慢扭滤波以及对BSG电机扭矩进行滤波。发动机干预扭矩单元132用于根据ESP干预和变速器换挡干预时对分配给前后轴的扭矩进行计算。后桥电机工作方向单元133用于根据驾驶员需求判断整车是向前行驶还是向后行驶。启停协调单元134用于根据整车的状态进行快速停机和正常停机的扭矩需求，以及停机位置的计算。动态调节输出扭矩单元135用于输出最终的前后轴扭矩。
其中，驾驶员需求包括但不限于挡位状态。
具体而言，动态扭矩调节主要是根据驾驶员要求、道路环境以及整车零部件要求进行的适时调节。发动机扭矩滤波、前桥扭矩滤波、发动机慢扭滤波(即：滤波单元131)主要是为了防止需求扭矩的突变影响整车的驾驶性；安全性、驾驶性干预主要的功能是根据ESP干预和变速器换挡干预时扭矩的计算；后桥电机工作方向主要是根据驾驶员需求(如：D档、R档)，判断整车是向前行驶还是向后行驶；BSG扭矩滤波主要的工作是根据发动机快扭的变化和BSG目标扭矩的要求，进行BSG最终需求的扭矩；发动机干涉扭矩主要的工作是当BSG的扭矩不能满足前桥快扭要求的扭矩时，进行发动机的主动干预，目的是满足整车的驾驶需求；启动控制主要是工作是根据整车的动态启动和静态启动计算启动扭矩的大小；停机控制的主要工作是根据整车的状态进行快速停机和正常停机的扭矩需求，以及停机位置的计算；启停协调的主要工作时根据整车的状态协调发动机启动、停机，以及启停过程中变速器离合器状态请求；动态调节输出扭矩主要是根据要求进行扭矩以及被控部件状态的输出请求。
如图5所示，本发明实施例的混合动力汽车的扭矩控制***100，还包括：扭矩输出机构，扭矩输出机构用于向被控单元输出最终的前后轴扭矩。
根据本发明实施例的混合动力汽车的扭矩控制***，扭矩控制***分为三个彼此相关但独立的机构，扭矩请求机构可根据驾驶员请求以及整车的状态，合理的进行整车的扭矩需求，扭矩分配机构可根据整车的状态以及高压部件的安全要求，进行整车需求扭矩前、后轴分配，动态调节机构可根据驾驶性和整车安全要求进行扭矩分配的动态协调，这样，能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
进一步地，本发明的实施例公开了一种混合动力汽车的扭矩控制方法，该方法采用根据上述任意一个实施例所述的扭矩控制***。该方法中扭矩控制***分为三个彼此相关但独立的机构，扭矩请求机构可根据驾驶员请求以及整车的状态，合理的进行整车的扭矩需求，扭矩分配机构可根据整车的状态以及高压部件的安全要求，进行整车需求扭矩前、后轴分配，动态调节机构可根据驾驶性和整车安全要求进行扭矩分配的动态协调，这样，能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
需要说明的是，本发明实施例的混合动力汽车的扭矩控制方法的具体实现方式与本发明实施例的混合动力汽车的扭矩控制***的具体实现方式类似，具体请参见***部分的描述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，包括：上述任意一个实施例中的混合动力汽车的扭矩控制***。该车辆中扭矩控制***分为三个彼此相关但独立的机构，扭矩请求机构可根据驾驶员请求以及整车的状态，合理的进行整车的扭矩需求，扭矩分配机构可根据整车的状态以及高压部件的安全要求，进行整车需求扭矩前、后轴分配，动态调节机构可根据驾驶性和整车安全要求进行扭矩分配的动态协调，这样，能够根据驾驶员的要求进行扭矩请求、分配，能够根据整车的状态进行扭矩之间的互相协调，进而实现低油耗、低排放、高经济性的优点。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，包括：
扭矩请求机构，用于根据采集的驾驶意图信息和预存的扭矩值限制区间计算整车需求扭矩，并根据车辆状态对所述整车需求扭矩进行协调，以及对所述整车需求扭矩的变化进行动态限制；
扭矩分配机构，用于根据整车的驾驶模式确定所述整车需求扭矩的前后轴扭矩分配比例，并根据所述前后轴扭矩分配比例将所述整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配，以及根据BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配，其中，所述扭矩分配机构包括：
高压负荷控制单元，用于根据动力电池状态和整车驾驶模式确定动力电池充电时和放电时的BSG目标扭矩和后桥扭矩，其中，所述动力电池状态包括动力电池的荷电状态和动力电池的温度；
轴间扭矩分配比例请求单元，用于根据整车的驾驶模式确定所述整车需求扭矩的前后轴扭矩分配比例；
轴间扭矩分配单元，用于根据所述前后轴扭矩分配比例以及高压负荷控制单元的充电和放电的扭矩将所述整车需求扭矩进行前后轴扭矩分配；
发动机与BSG电机扭矩确认单元，用于根据高压负荷控制单元中BSG电机扭矩请求与前桥分配扭矩为BSG电机和发动机进行扭矩分配。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，还包括：
动态调节机构，用于根据驾驶性要求和安全性要求对分配给前后轴的扭矩进行滤波和干预，并根据启停请求确定启停扭矩，以及对滤波和干预后的前后轴的扭矩以及启停扭矩进行动态调节。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，所述扭矩请求机构包括下述中的至少一个：
加速踏板扭矩请求计算单元，用于根据驾驶意图信息和扭矩限值制区间计算整车需求扭矩；
扭矩协调单元，用于根据车辆状态对所述整车需求扭矩进行协调，以得到协调后的整车需求的扭矩；
需求扭矩动态限制单元，用于限制所述整车需求的扭矩的变化梯度，以使所述整车需求的扭矩平稳变化。
4.根据权利要求2所述的混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，所述车辆状态包括ESP的干预、巡航/自适应巡航扭矩要求以及车速限制要求中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，所述高压负荷控制单元用于在动力电池的荷电状态大于第一阈值时，根据整车的状态要求控制后桥电机和BSG电机主动放电，当所述动力电池的荷电状态小于第二阈值时，根据整车的状态要求控制后桥电机和BSG电机强制充电，当所述动力电池的荷电状态位于所述第一阈值和所述第二阈值之间时，根据整车的动力性、经济型、排放要求进行充放电控制，如果所述动力电池的温度低于第一预定温度，则通过对所述动力电池进行充放电而对所述动力电池进行加热，其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
6.根据权利要求2所述的混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，所述动态调节机构包括：
滤波单元，用于对发动机扭矩进行滤波、对前桥扭矩进行滤波、对发动机进行慢扭滤波以及对BSG电机扭矩进行滤波；
发动机干预扭矩单元，用于根据ESP干预和变速器换挡干预时对分配给前后轴的扭矩进行计算；
后桥电机工作方向单元，用于根据驾驶员需求判断整车是向前行驶还是向后行驶；
启停协调单元，用于根据整车的状态进行快速停机和正常停机的扭矩需求，以及停机位置的计算；
动态调节输出扭矩单元，用于输出最终的前后轴扭矩。
7.根据权利要求1-6任一项所述的混合动力汽车的扭矩控制***，其特征在于，还包括：
扭矩输出机构，用于向被控单元输出最终的前后轴扭矩。
8.一种混合动力汽车的扭矩控制方法，其特征在于，采用根据权利要求1-7任一项所述的扭矩控制***。
9.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-7任一项所述的混合动力汽车的扭矩控制***。
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