混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，首先解析得到驾驶员需求扭矩，分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；之后滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将发动机需求扭矩经限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一个循环周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；最后计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩并分别经限制后相应发送至第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。本发明专利技术方法简单可控，实现系统最优效率。

【技术实现步骤摘要】
混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法
本专利技术涉及汽车控制领域，特别涉及一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法。
技术介绍
本专利技术使用的混合动力传动装置的结构示意图如图1所示，其主要部件包括：第一电机EM1、第二电机EM2、发动机ICE、行星齿轮耦合机构19、输入轴1和第一连接轴8，行星齿轮耦合机构19包括第一单行星排PG1和第二单行星排PG2，第一单行星排PG1包括第一太阳轮S1、第一行星轮P1、第一行星架PC1和第一齿圈R1，第二单行星排PG2包括第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二行星架PC2和第二齿圈R2，第一行星架PC1和第二齿圈R2连接构成第一中心轴3并在第一中心轴3上设置第一制动器B1，第一制动器B1的一端固定在变速箱壳体18上；第一太阳轮S1上连接有内部中空的第一套轴4，第一中心轴3穿过第一套轴4，第一中心轴3与输入轴1之间设置有第一离合器C1，输入轴1通过飞轮减振器FW与发动机ICE的输出轴连接；第一套轴4通过第一减速齿轮副15与第一电机EM1上的第一电机轴6相连接；第二太阳轮S2上连接有内部中空的第二套轴5，第二行星架PC2和第一齿圈R1连接构成第二中心轴2，第二中心轴2穿过第二套轴5且第二中心轴2作为传动装置的输出轴；第二套轴5通过第三减速齿轮副17与第二电机EM2上的第二电机轴7相连接，第二电机轴7与第一连接轴8之间设置有第二离合器C2，第一连接轴8通过第二减速齿轮副20与输入轴1相连接，第一电机EM1、第二电机EM2与第二中心轴2平行布置。本专利技术使用的混合动力传动装置，其结构已在专利名称为一种用于纵置后驱混合动力车辆的传动装置(公开号CN106627117A)中公开。当第一离合器C1锁止时，系统进入混合动力模式即混动模式，发动机及第一电机、第二电机同时驱动可获得该混动模式下的最大扭矩。发动机及第一电机、第二电机以不同功率分流模式工作时，需要通过控制策略对发动机及第一电机、第二电机进行扭矩分配，以实现系统效率最优化。而如何对发动机及第一电机、第二电机进行扭矩分配，以使得混合动力系统在混动模式下取得最优的系统效率，便成为了当下研究的一个课题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种简单可控、实现系统最优效率、提高整车燃油经济性的混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法。本专利技术通过以下方案实现：一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，在车辆以混合动力模式正常行驶时，按以下步骤进行：Ⅰ混合动力控制器获取当前第一电机控制器信号、第二电机控制器信号、发动机控制器信号、电池控制器信号、车速和油门踏板开度信号，根据当前车速和油门踏板开度信号解析得到驾驶员需求扭矩，之后混合动力控制器根据第一电机状态、第二电机状态、整车故障等级分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，根据当前工况确定其对应的系统最优效率，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；Ⅱ将步骤Ⅰ得到的驾驶员需求扭矩经滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将步骤Ⅰ得到的发动机需求扭矩经电池允许的最大充电功率、第一电机外特性扭矩、第二电机外特性扭矩和发动机外特性扭矩限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一个循环周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；Ⅲ根据步骤Ⅱ得到的滤波后驾驶员需求扭矩和发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩，混合动力控制器将发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩、经第一电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第一电机的执行扭矩、经第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第二电机的执行扭矩相应发送至发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。根据计算得到的第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩可确定是单电机驱动还是双电机驱动，实现混合动力模式即混动模式下不同扭矩的功率分流，使系统始终工作在最佳效率区间，实现系统效率最优化。使用第一电机可使用的实际扭矩上下限值对第一电机的执行扭矩进行限制的方法具体为：若计算得到的第一电机的执行扭矩高于第一电机可使用的实际扭矩上限值，则限制后的第一电机的执行扭矩为第一电机可使用的实际扭矩上限值；若计算得到的第一电机的执行扭矩低于第一电机可使用的实际扭矩下限值，则限制后的第一电机的执行扭矩为第一电机可使用的实际扭矩下限值；若计算得到的第一电机的执行扭矩介于第一电机可使用的实际扭矩上、下限值之间，则限制后的第一电机的执行扭矩为计算得到的第一电机的执行扭矩。使用第二电机可使用的实际扭矩上下限值对第二电机的执行扭矩进行限制的方法具体为：若计算得到的第二电机的执行扭矩高于第二电机可使用的实际扭矩上限值，则限制后的第二电机的执行扭矩为第二电机可使用的实际扭矩上限值；若计算得到的第二电机的执行扭矩低于第二电机可使用的实际扭矩下限值，则限制后的第二电机的执行扭矩为第二电机可使用的实际扭矩下限值；若计算得到的第二电机的执行扭矩介于第二电机可使用的实际扭矩上、下限值之间，则限制后的第二电机的执行扭矩为计算得到的第二电机的执行扭矩。第一电机控制器信号包括第一电机状态、第一电机实际转速、第一电机实际扭矩、第一电机温度、第一电机正负向外特性扭矩等；第二电机控制器信号包括第二电机状态、第二电机实际转速、第二电机实际扭矩、第二电机温度、第二电机正负向外特性扭矩等；发动机控制器信号包括发动机实际转速、发动机实际扭矩、发动机水温、发动机燃油消耗率等；电池控制器信号包括电池母线电压、电池电流、电池温度、电池允许功率上下限值等。各工况系统最优效率与发动机需求扭矩、第一齿圈需求转速的对应表预先存入混合动力控制器中，该对应表通过实车标定优化得到，其标定方法按现有技术进行，通过当前工况在该对应表中查找到对应的系统最优效率后再对应查找得到发动机需求扭矩、第一齿圈需求转速。滤波后驾驶员需求扭矩根据解析得到的驾驶员需求扭矩按现有技术中的滤波处理方法得到。所述步骤Ⅰ中，第一电机可使用的实际扭矩上下限值、第二电机可使用的实际扭矩上下限值的获取方法具体为：(1)第一电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：a、当在五个循环周期内有一个循环周期的第一电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(1)、公式(2)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值TE1_maxlim、第一电机可使用的实际扭矩下限值TE1_minlim：TE1_maxlim＝min(min(TE1_phymin×iE1，TE1_max)，∣TP1∣)……………(1)，TE1_minlim＝max(max(TE1_phymax×iE1，TE1_min)，∣TP1∣)……………(2)；b、当在五个循环周期内有一个循环周期的第一电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(3)、公式(4)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值TE1_maxlim、第一电机可使用的实际扭矩下限值TE1_m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其特征在于：在车辆以混合动力模式正常行驶时，按以下步骤进行：/nⅠ混合动力控制器获取当前第一电机控制器信号、第二电机控制器信号、发动机控制器信号、电池控制器信号、车速和油门踏板开度信号，根据当前车速和油门踏板开度信号解析得到驾驶员需求扭矩，之后混合动力控制器根据第一电机状态、第二电机状态、整车故障等级分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，根据当前工况确定其对应的系统最优效率，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；/nⅡ将步骤Ⅰ得到的驾驶员需求扭矩经滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将步骤Ⅰ得到的发动机需求扭矩经电池允许的最大充电功率、第一电机外特性扭矩、第二电机外特性扭矩和发动机外特性扭矩限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一个循环周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；/nⅢ根据步骤Ⅱ得到的滤波后驾驶员需求扭矩和发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩，混合动力控制器将发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩、经第一电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第一电机的执行扭矩、经第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第二电机的执行扭矩相应发送至发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其特征在于：在车辆以混合动力模式正常行驶时，按以下步骤进行：
Ⅰ混合动力控制器获取当前第一电机控制器信号、第二电机控制器信号、发动机控制器信号、电池控制器信号、车速和油门踏板开度信号，根据当前车速和油门踏板开度信号解析得到驾驶员需求扭矩，之后混合动力控制器根据第一电机状态、第二电机状态、整车故障等级分析计算得到第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值，根据当前工况确定其对应的系统最优效率，查表得到当前工况系统最优效率对应的发动机需求扭矩和第一齿圈需求转速；
Ⅱ将步骤Ⅰ得到的驾驶员需求扭矩经滤波处理后得到滤波后驾驶员需求扭矩，将步骤Ⅰ得到的发动机需求扭矩经电池允许的最大充电功率、第一电机外特性扭矩、第二电机外特性扭矩和发动机外特性扭矩限制后得到当前发动机实际执行扭矩，将当前发动机实际执行扭矩与上一个循环周期的发动机实际执行扭矩进行比较，得到发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩；
Ⅲ根据步骤Ⅱ得到的滤波后驾驶员需求扭矩和发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩计算得到第一电机的执行扭矩、第二电机的执行扭矩，混合动力控制器将发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩、经第一电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第一电机的执行扭矩、经第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的第二电机的执行扭矩相应发送至发动机控制器、第一电机控制器、第二电机控制器进行执行。


2.如权利要求1所述的混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中，第一电机可使用的实际扭矩上下限值、第二电机可使用的实际扭矩上下限值的获取方法具体为：
(1)第一电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：
a、当在五个循环周期内有一个循环周期的第一电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(1)、公式(2)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值TE1_maxlim、第一电机可使用的实际扭矩下限值TE1_minlim：
TE1_maxlim＝min(min(TE1_phymin×iE1，TE1_max)，∣TP1∣)……………(1)，
TE1_minlim＝max(max(TE1_phymax×iE1，TE1_min)，∣TP1∣)……………(2)；
b、当在五个循环周期内有一个循环周期的第一电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(3)、公式(4)分别计算得到第一电机可使用的实际扭矩上限值TE1_maxlim、第一电机可使用的实际扭矩下限值TE1_minlim：
TE1_maxlim＝min(min(TE1_phymin×iE1×0.5，TE1_max)，∣TP1∣)………(3)，
TE1_minlim＝max(max(TE1_phymax×iE1×0.5，TE1_min)，∣TP1∣)………(4)；
(2)第二电机可使用的实际扭矩上下限值按以下情况计算得到：
a、当在五个循环周期内有一个循环周期的第二电机状态为待机状态且整车无三级故障时，按公式(5)、公式(6)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值TE2_maxlim、第二电机可使用的实际扭矩下限值TE2_minlim：
TE2_maxlim＝min(min(TE2_phymin×iE2，TE2_max)，∣TP2∣)…………(5)，
TE2_minlim＝max(max(TE2_phymax×iE2，TE2_min)，∣TP2∣)…………(6)；
b、当在五个循环周期内有一个循环周期的第二电机状态为待机状态且整车为三级故障时，按公式(7)、公式(8)分别计算得到第二电机可使用的实际扭矩上限值TE2_maxlim、第二电机可使用的实际扭矩下限值TE2_minlim：
TE2_maxlim＝min(min(TE2_phymin×iE2×0.5，TE2_max)，∣TP2∣)………(7)，
TE2_minlim＝max(max(TE2_phymax×iE2×0.5，TE2_min)，∣TP2∣)………(8)；
公式(1)～(8)中，TE1_phymin为第一电机负向外特性扭矩；TE1_hymax为第一电机正向外特性扭矩；TE2_phymin为第二电机外特性负向扭矩；TE2_hymax为第二电机外特性正向扭矩；TE1_max为预设的第一电机安全扭矩最大值；TE1_min为预设的第一电机安全扭矩最小值；TE2_max为预设的第二电机安全扭矩最大值；TE2_min为预设的第二电机安全扭矩最小值；TP1为预设的第一电机扭矩保护值，TP2为预设的第二电机扭矩保护值，TP1与TP2相等；iE1为第一减速齿轮副传动比，为负值；iE2为第三减速齿轮副传动比，为负值。


3.如权利要求2所述的混合动力商用车混动模式系统最优效率下的扭矩控制方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中，发动机参与电机扭矩计算的初始扭矩TVM_sollopt按公式(9)计算得到：
TVM_sollopt＝min(TVM_act，TVM_mem，TVM_emax)……………………(9)，
其中，TVM_act为当前发动机实际执行扭矩，若油泵无故障时，其值按公式(10)计算得到，若油泵有故障时，其值按公式(11)计算得到；TVM_mem为上一个循环周期的发动机实际执行扭矩；TVM_emax为经第一电机可使用的实际扭矩上下限值和第二电机可使用的实际扭矩上下限值限制后的发动机需求扭矩，其值按公式(12)计算得到；
T...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国富，钟发平，于海生，刘国志，程辉军，
申请(专利权)人：科力远混合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44