CN109747626A - 一种并联插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法，该方法首先判断整车所处的工作模式，根据不同工作模式相应地求解整车输出转矩。通过求解电池需求功率，判断电池需求功率是否受到电池最大放电功率的限制，若没有限制，两电机都输出各自转速下对应的最大转矩，并耦合发动机转矩得整车输出转矩；反之，通过主电机和辅电机的二维转矩遍历矩阵，重新分配两电机转矩，并耦合发动机转矩，使得在电池最大放电功率限制解除的条件下，整车的总输出转矩最大。本发明方法基于主电机和辅电机二维转矩遍历矩阵，故所得的总输出转矩是汽车各车速下可输出的理论最大值，改善动力性能和驾驶体验。

Description

一种并联插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法

技术领域

本发明属于纯电动汽车技术领域，特别涉及一种并联式双驱动电机插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法。

背景技术

随着能源与环境问题日益突出，节能与新能源汽车越来越引起各国政府和人民的关注。插电混合动力汽车作为一种新能源汽车，同时具备了纯电动车和传统油电混动车的优点，相对于纯电动车动力性更好并且续航里程更高，相对于传统油电混动车可以更多地使用电能实现短途零排放，因此成为当下最具有发展前景的新能源汽车。搭载双驱动电机的插电混合动力汽车，动力性极佳，成为多家车企的重点发展目标。

并联式双驱动电机插电混合动力汽车的驱动模式包括纯电动模式和并联混动模式，其中纯电动模式包括单电机驱动和双电机驱动模式，并联混动模式包括单电机并联混动模式和双电机并联混动模式。一种并联式双驱动电机插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法充分考虑了所有驱动模式并使得基于一个变速箱的三个动力源之间的动力耦合输出达到最优，为充分提高多动力源插电混合动力汽车的动力性提供了很好的参考依据，该领域尚未相关发明。

发明内容

为实现上述目的，根据本发明实施例的一种行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法，包括以下步骤：

A、工作模式的识别

工作模式分为纯电工作模式和并联工作模式两种，纯电工作模式时，发动机不参与驱动，输出转矩T_eng为0，主电机参与驱动或辅电机参与驱动或主电机和辅电机同时参与驱动；并联工作模式时，发动机参与驱动，输出转矩T_eng由发动机转速插值外特性曲线得到，同时主电机参与驱动或辅电机参与驱动或主电机和辅电机同时参与驱动；通过判断电池SOC是否达到模式切换门限值，来选择工作模式；

B、电池需求功率求解

车辆行驶速度V用于计算主电机转速S_MG1和辅电机转速S_MG2，计算公式如下：

S_MG1＝V/R×i₀/0.377 (1)

S_MG2＝S_MG1×i_gb (2)

式中S_MG1为主电机转速，单位r/min；S_MG2为辅电机转速，单位r/min；V为车速，单位km/h；R为车轮滚动半径，单位m；i₀为主减速器速比；i_gb为变速器速比；

利用主电机转速S_MG1和辅电机转速S_MG2通过插值外特性曲线求解当前转速下主电机可输出的最大转矩和辅电机可输出的最大转矩进而求解主电机最大转矩下的需求功率P_MG1和辅电机最大转矩下的需求功率P_MG2，并求解电池需求功率P_bat，计算公式如下：

式中P_bat为电池需求功率，单位kW；为主电机转矩，单位Nm；为辅电机转矩，单位Nm；η_MG1为主电机效率；η_MG2为辅电机效率；η_bat为电池放电效率；

C、整车输出转矩求解

判断电池需求功率P_bat是否达到了电池最大放电功率P_放的限制，若没有达到限制，两电机都输出各自转速下对应的最大转矩和并耦合发动机输出转矩T_eng，计算总的输出转矩T_all，计算公式如下：

式中T_all为整车总的输出转矩，单位Nm；T_eng为发动机输出转矩，单位Nm；为辅电机输出转矩，单位Nm；i_gb为变速箱速比；为主电机输出转矩，单位Nm；

若电池需求功率P_bat达到了电池最大放电功率P_放的限制，需要重新分配两电机转矩，若使辅电机发挥最大转矩可求得此时主电机的转矩计算公式如下：

为当前情况下主电机的最小工作转矩，为当前情况下主电机的最大工作转矩，这里要满足不小于0的条件，即若求出的小于0，则取0，从到按一定计算间隔(根据对计算结果的精度要求选择，一般可取0.1～5Nm)改变主电机转矩值，则主电机的工作范围为其中：

…

计算每个计算间隔主电机转矩下对应的辅电机转矩为耦合每种情况下的主电机转矩、辅电机转矩和发动机转矩，计算公式参见公式(4)，求得所有情况下的整车输出转矩为数组的最大分量max(T_all)即当前车速下整车理论最大输出转矩。

由此，根据本发明的一种并联式双驱动电机插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法，通过主电机和辅电机的二维转矩遍历矩阵，合理分配主电机转矩和辅电机转矩，使得在当前特定工作模式下整车输出的转矩为理论最大输出转矩。因而，本发明充分考虑了并联式双驱动电机插电混合动力***的动力源转矩耦合情况，计算方法考虑全面、简单有效。

另外，根据本发明上述实施例还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述步骤A中并联工作模式时，在车速较低，发动机尚未达到怠速转速时，整车输出转矩由主电机或辅电机或主电机和辅电机同时决定；模式切换的电池SOC门限值，与电池特征有关，一般取固定值；所述步骤C中公式(2)在纯电动模式下也一样成立，这时只需把发动机转矩T_eng代入0即可；主电机和辅电机转矩遍历方法可以使主电机转矩为自变量，辅电机转矩为因变量，也可以使辅电机转矩为自变量，主电机转矩为因变量，最终结果一致。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的一种并联式双驱动电机插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法的流程图；

图2为本发明实施例所适用的一种并联式双驱动电机插电混合动力汽车构型简图；

图3为根据本发明实施例的各驱动模式的动力***复合外特性图一；

图4为根据本发明实施例的各驱动模式的动力***复合外特性图二。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的物理量或具有相同或类似意义的物理量。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述根据本发明实施例的行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示为一种并联式双驱动电机插电混合动力汽车构型简图，***可通过控制离合器的开闭，实现纯电驱动模式和并联混合驱动模式；通过控制主电机控制器和辅电机控制器，可实现对主电机和辅电机转速和转矩的控制。

如图2所示方法，为适用于图1所示并联式双驱动电机插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法。该方法包括：

步骤1：根据电池SOC判断驱动模式，分为纯电驱动模式和并联混动驱动模式。在纯电驱动模式下，离合器断开，发动机不参与驱动，发动机输出转矩T_eng为0；在并联混动驱动模式下，离合器结合，发动机参与驱动，由车速V确定发动机转速，由发动机转速S_eng插值外特性曲线得到发动机输出转矩为T_eng。

步骤2：由车速V依次确定主电机转速S_MG1和辅电机转速S_MG2，由主电机转速和辅电机转速分别插值各自的外特性曲线得到主电机可输出的最大转矩和辅电机可输出的最大转矩根据主电机和辅电机的转速和转矩求出主电机和辅电机的需求功率P_MG1和P_MG2。

步骤3：根据主电机和辅电机的需求功率P_MG1和P_MG2求出电池需求功率P_bat，判断电池需求功率P_bat是否大于电池最大放电功率P_放。

步骤4：若电池需求功率P_bat不大于电池最大放电功率P_放，输出主电机转矩辅电机转矩和发动机转矩T_eng的耦合转矩T_all；若电池需求功率P_bat大于电池最大放电功率P_放，需要重新分配主电机输出转矩和辅电机输出转矩，使得在电池需求功率P_bat不大于电池最大放电功率P_放的情况下，整车输出转矩为理论最大输出转矩。

可选择两电机输出转矩之一为自变量，另一电机为因变量，如果以主电机输出转矩为自变量，如图3所示，以一定计算间隔(根据对计算结果的精度要求选择，一般可取0.1～5Nm)改变转矩值，得到一组主电机输出转矩分别求得各计算间隔主电机输出转矩下对应的辅电机输出转矩，即可得到一组辅电机输出转矩值根据对应的主电机转矩、辅电机转矩和发动机转矩可求得一组整车输出转矩取这组整车输出转矩中的最大值即为理论最大输出转矩。如果以辅电机输出转矩为自变量，如图4所示，计算方法与图3所示的方法类似，最终所得结果与图3相同。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、步骤、方法或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、步骤、方法或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管本文中较多的使用了诸如数组、范围、S_MG1、S_MG2、T_MG1、T_MG2、P_MG1、P_MG2、动力***等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种并联插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、工作模式的识别

工作模式分为纯电工作模式和并联工作模式两种，纯电工作模式时，发动机不参与驱动，输出转矩T_eng为0，主电机参与驱动或辅电机参与驱动或主电机和辅电机同时参与驱动；并联工作模式时，发动机参与驱动，输出转矩T_eng由发动机转速插值外特性曲线得到，同时主电机参与驱动或辅电机参与驱动或主电机和辅电机同时参与驱动；通过判断电池SOC是否达到模式切换门限值，来选择工作模式；

B、电池需求功率求解

车辆行驶速度V用于计算主电机转速S_MG1和辅电机转速S_MG2，计算公式如下：

S_MG1＝V/R×i₀/0.377 (1)

S_MG2＝S_MG1×i_gb (2)

式中S_MG1为主电机转速，单位r/min；S_MG2为辅电机转速，单位r/min；V为车速，单位km/h；R为车轮滚动半径，单位m；i₀为主减速器速比；i_gb为变速器速比；

利用主电机转速S_MG1和辅电机转速S_MG2通过插值外特性曲线求解当前转速下主电机可输出的最大转矩和辅电机可输出的最大转矩进而求解主电机最大转矩下的需求功率P_MG1和辅电机最大转矩下的需求功率P_MG2，并求解电池需求功率P_bat，计算公式如下：

式中P_bat为电池需求功率，单位kW；为主电机可输出的最大转矩，单位Nm；为辅电机可输出的最大转矩，单位Nm；η_MG1为主电机效率；η_MG2为辅电机效率；η_bat为电池放电效率；

C、整车输出转矩求解

判断电池需求功率P_bat是否达到了电池最大放电功率P_放的限制，若没有达到限制，两电机都输出各自转速下对应的最大转矩和并耦合发动机输出转矩T_eng，计算总的输出转矩T_all，计算公式如下：

式中T_all为整车总的输出转矩，单位Nm；T_eng为发动机输出转矩，单位Nm；为辅电机可输出的最大转矩，单位Nm；i_gb为变速箱速比；为主电机可输出的最大转矩，单位Nm；

若电池需求功率P_bat达到了电池最大放电功率P_放的限制，需要重新分配两电机转矩，若使辅电机发挥最大转矩可求得此时主电机的转矩计算公式如下：

为当前情况下主电机的最小工作转矩，为当前情况下主电机的最大工作转矩，这里要满足不小于0的条件，即若求出的小于0，则取0，从到按一定计算间隔(根据对计算结果的精度要求选择，一般可取0.1～5Nm)改变主电机转矩值，则主电机的工作范围为其中：

…

计算每个计算间隔主电机转矩下对应的辅电机转矩为耦合每种情况下的主电机转矩、辅电机转矩和发动机转矩，计算公式参见公式(4)，求得所有情况下的整车输出转矩为数组的最大分量max(T_all)即当前车速下整车理论最大输出转矩。

2.根据权利要求1所述的一种并联插电混合动力汽车动力最优的转矩需求解析方法，其特征在于：

所述步骤A中并联工作模式时，在车速较低，发动机尚未达到怠速转速时，整车输出转矩由主电机或辅电机或主电机和辅电机同时决定；模式切换的电池SOC门限值，与电池特征有关，一般取固定值；所述步骤C中公式(2)在纯电动模式下也一样成立，这时只需把发动机转矩T_eng代入0即可；主电机和辅电机转矩遍历方法可以使主电机转矩为自变量，辅电机转矩为因变量，也可以使辅电机转矩为自变量，主电机转矩为因变量，最终结果一致。