用于混合動力汽車的駕駛員扭矩需求解析方法與流程

本發明涉及用于混合動力汽車動力系統控制的駕駛員扭矩需求解析方法，屬于電動汽車整車控制領域。

背景技術：

目前，傳統汽車的駕駛員扭矩需求解析并不以與常規內燃發動機車輛和混合動力車輛二者均兼容的方法解析駕駛員扭矩需求。傳統的駕駛員需求扭矩解析方法多基于發動機飛輪端解析駕駛員扭矩需求，而駕駛員真正的預期應該體現在輪端的驅動力，傳統的解析方法并不以滿足駕駛員預期標準的方式識別駕駛員輸入，同時動力系統扭矩能力在不同環境下的變化沒有被充分考慮。

而動力系統扭矩能力是隨著環境不斷變化，當車輛環境溫度較低或者車輛處于高原環境時，發動機扭矩能力會降低，最終導致動力系統扭矩能力降低。特別是混合動力汽車，當電池溫度超出工作范圍或者電池電量嚴重不足時，混合動力汽車電機輸出功率會大大降低，最終導致動力系統扭矩能力降低。當變速器溫度過高時，傳動系扭矩容量也將會降低，最終導致動力系統扭矩能力降低。

如果駕駛員扭矩需求解析不考慮動力系統扭矩能力，當駕駛員需求扭矩超出動力系統扭矩能力后，加速踏板持續增加時但車輛動力沒有隨之增加，車輛表現與駕駛員意圖不符。因此在解析駕駛員扭矩需求時需要充分考慮動力系統扭矩能力，這對于混合動力車輛尤為重要。

技術實現要素：

發明要解決的問題

本發明提供一種混合動力汽車駕駛員扭矩需求解析方法，其特征在于基于驅動輪端進行扭矩解析，與傳統車基于發動機飛輪端進行扭矩解析相比，更代表駕駛員真實期望，同時可以滿足不同混合動力構型的駕駛員扭矩需求解析；實時計算動力系統扭矩能力，在動力系統扭矩能力變化時，保證駕駛員扭矩需求解析很好的跟隨加速踏板變化。

本發明的技術方案如下

本發明提供了一種用于混合動力汽車的駕駛員扭矩需求解析方法，所述混合動力汽車包括發動機、驅動電機、變速器、高壓電池總成部件，所述駕駛員扭矩需求解析方法包括：

動力系統扭矩能力計算方法，基于發動機當前扭矩能力、電機當前扭矩能力、傳動系傳動比、當前傳動比對應的傳動損失、傳動系扭矩容量，計算動力源作用到驅動輪端的最大驅動扭矩；

駕駛員扭矩需求解析方法，基于動力系統最大可輸出扭矩、加速踏板開度及車速信息，計算解析當前動力系統輸出扭矩，當加速踏板開度為最大值時，扭矩需求與動力系統最大可輸出扭矩相同。

所述動力系統扭矩能力和駕駛員扭矩需求解析都是基于驅動輪端的，發動機扭矩能力、電機扭矩能力及傳動系扭矩容量都會對動力系統扭矩能力產生影響，進而影響駕駛員扭矩需求解析。

應用發動機水溫計算發動機扭矩損失發動機進氣壓力作為修正系數進行發動機當前扭矩能力計算，發動機水溫越低，發動機當前扭矩能力越小，發動機進氣壓力越低，發動機當前扭矩能力越小，其計算方法為

所述電機當前所能提供的扭矩能力不僅與電機系統狀態相關，同時與電池系統狀態強相關，即電池當前可用功率將決定電機當前扭矩能力，采用電池荷電狀態修正系數fsoc，電池健康狀態修正系數fsoh，電池溫度修正系數電機溫度修正系數對計算電機當前扭矩能力，其計算方法為

所述傳動系扭矩容量為傳動系可傳遞的最大扭矩，其中傳動系扭矩容量受機械傳動部件的限制(如離合器、傳動軸、齒輪等)，傳動系扭矩容量將限制動力源扭矩輸出，其計算方法為

其中trqmax為動力源可輸出的最大扭矩。

依據傳動系傳動比imax將發動機扭矩能力、電機扭矩能力換算到車輪端；同時根據不同混合動力構型以及電機布置位置，發動機和電機對應的傳動比可不相同。

所述傳動系損失為發動機和電機扭矩傳遞到車輪端的傳動損失扭矩trqloss，與動力源可輸出的最大扭矩trqmax和擋位相關，是基于動力總成試驗臺架測試所得，動力系統最大扭矩能力計算法為

基于動力系統扭矩能力、加速踏板開度、車速信息進行扭矩需求解析，其中動力系統扭矩能力為100％加速踏板開度下的扭矩需求。

本發明所述的混合動力汽車駕駛員扭矩解析方法考慮了動力系統扭矩能力在不同環境下的差異性，根據動力系統扭矩能力調整駕扭矩駛員扭矩需求。涉及扭矩需求是基于驅動輪端，與基于變速器輸入軸的需求扭矩相比，車輛驅動扭矩響應更能滿足駕駛員預期驅動力；當汽車動力系統扭矩能力變化時，能保證不同加速踏板開度下驅動力的差異性。本發明充分考慮了動力系統扭矩能力，當動力系統扭矩能力降低后，最大油門開度下駕駛員扭矩需求應與動力系統扭矩能力相吻合，部分油門開度下的駕駛員扭矩需求相應降低，保證不同油門開度下，車輛有不同的表現。

附圖說明

圖1所示為典型混合動力系統結構示意圖。

圖2所示為本申請混合動力汽車駕駛員扭矩需求解析方法流程圖。

圖3所示為本申請混合動力汽車駕駛員扭矩需求解析方法結構框圖。

附圖標記說明：

1發動機；2分離離合器；3電動機；4變速器輸入軸；5變速箱；6主減速器；100動力系統扭矩能力計算模塊；200動力系統最大驅動扭矩計算模塊；駕駛員扭矩需求解析模塊300；110發動機最大功扭矩計算模塊；120電機最大扭矩計算模塊；130傳動系扭矩限制模塊；140傳動系傳動比計算模塊；150傳動系損失計算模塊。

具體實施方式

本發明提供了一種混合動力汽車駕駛員扭矩需求解析方法，以解決現有動力系統扭矩能力改變情況下，車輛實際輸出扭矩與駕駛員意圖不匹配的問題。

本發明公開了一種混合動力汽車駕駛員扭矩需求解析方法，所述混合動力汽車包括發動機、驅動電機、變速器、高壓電池等總成部件，所述方法包括動力系統扭矩能力計算方法和駕駛員扭矩需求解析方法。

所述動力系統扭矩能力計算方法是基于發動機當前扭矩能力、電機當前扭矩能力、傳動系傳動比、傳動系損失以及傳動系扭矩容量，計算動力源作用到驅動輪端的最大驅動扭矩，當發動機當前扭矩能力或者電機扭矩能力降低時，動力系統扭矩能力將隨之降低。駕駛員扭矩需求解析方法是基于動力系統扭矩能力、加速踏板開度、車速信息，計算解析駕駛員在驅動輪端的扭矩需求。

發動機當前扭矩能力與發動機水溫、發動機進氣壓力相關。當發動機冷卻水溫度越低時，發動機摩擦扭矩越大，發動機扭矩能力越小，因此應用發動機水溫計算發動機扭矩損失當發動機進氣壓力越低時，發動機進氣量越少，發動機扭矩能力變小，因此采用進氣壓力影響因子對發動機扭矩能力進行修正。

電機當前最大扭矩能力與電機本體溫度、逆變器溫度、電池可用功率等因素相關。電機本體和逆變器超過工作范圍情況下，溫度越高電機可提供的最大功率越小，因此采用電機溫度影響因子對電機扭矩能力進行修正。電池可用功率與電池荷電狀態、電池健康狀態、電池溫度等因素相關。電池荷電狀態越低，電池可用功率越小；電池健康狀態越低，電池可用功率越小；電池溫度超過工作范圍，電池可用功率變小，因此采用電池荷電狀態影響因子fsoc、電池健康狀態影響因子fsoh、電池溫度影響因子對電池可用功率進行修正。

傳動系扭矩容量為傳動系允許傳遞的最大扭矩，傳動系扭矩容量受電機、發動機到驅動輪端的機械傳動機構影響。動力傳動部件(如離合器卻、變速器、主減速器等)的扭矩傳遞容量會影響到動力源作用到車輪端的最大驅動扭矩。

傳動系損失為發動機和電機扭矩傳遞到車輪端的傳動損失。主要包括離合器、變速器、主減速器等動力傳動部件的傳動損失。不同擋位、不同的變速器油溫、傳遞扭矩等都將影響傳動損失。

所述駕駛員扭矩需求解析方法是基于動力系統扭矩能力、加速踏板位置及車速信息的，當加速踏板開度為最大值時，駕駛員扭矩需求等于動力系統最大扭矩能力，當加速踏板開度小于最大值時，扭矩需求小于動力系統扭矩能力，隨加速踏板開度增大而增大。為應對不同駕駛風格的車輛，對駕駛員扭矩需求進行歸一化處理，可表示為fp＝f(p，vspd)，式中p表示油門踏板開度，vspd表示車速。

圖1所示為典型混合動力系統結構示意圖。該混合動力系統由兩個動力源組成，第一動力源為發動機1，第二動力源為電動機3，其中分離離合器2可以將發動機1與傳動系分離，電機扭矩經過變速箱5、主減速器6作用到驅動輪，實現純電動行駛。分離離合器2接合時，發動機扭矩和電動機扭矩經過變速箱5、主減速器6作用到驅動輪，實現混合動力行駛。

圖2示出本申請實施例的一種基混合動力汽車駕駛員扭矩需求解析方法的計算流程，包括如下步驟：

s1根據發動機水溫、進氣壓力、發動機轉速，計算當前發動機最大扭矩能力。在實施過程中，在發動機臺架獲取標態下最大發動機扭矩并通過識別當前發動機轉速、當前進氣壓力、當前發動機水溫，根據進氣壓力影響因子發動機水溫影響下的發動機扭矩損失計算當前發動機可輸出的最大扭矩具體計算方法為

s2根據電池荷電狀態、電池健康狀態、電池溫度、電機溫度，計算當前電機最大扭矩能力。在實施過程中，通過電機臺架獲取標態下最大電機扭矩通過識別當前電池荷電狀態、電池健康狀態、電池溫度、電機溫度，根據池荷電狀態影響因子fsoc、電池健康狀態影響因子fsoh、電池溫度影響因子電機溫度影響因子計算當前電機可輸出的最大扭矩具體計算方法為

s3根據傳動系扭矩能力，限制動力源輸出總扭矩。最大發動機與電機總扭矩之和，不能超過當前傳動系最大可傳遞的扭矩。當最大發動機與電機總扭矩之和大于當前傳動系最大可傳遞的扭矩，應限制動力源扭矩為當前傳動系最大傳遞扭矩并認為當前動力源最大可輸出的扭矩為當前傳動系最大傳遞扭矩發動機與電機總扭矩之和小于當前傳動系最大傳遞扭矩，不限制動力源總扭矩，并認為當前動力源可輸出的最大扭矩為最大發動機與電機總扭矩之和，具體計算方法為

s4根據當前車速和動力源最大可輸出的扭矩，計算不同擋位傳動比對應的動力系統輸出扭矩，并把最大動力系統輸出扭矩所對應的傳動比作為計算傳動系最大扭矩能力的傳動比imax。

s5根據當前動力源最大扭矩和擋位，計算傳動系扭矩損失trqloss，實際應用中是通過傳動系臺架測試獲取傳動系扭矩損失。

s6根據當前動力源最大扭矩傳動比imax和傳動系損失trqloss，計算動力系統最大輸出扭矩trqmax，具體計算方法為

s7根據當前動力系統可輸出的最大扭矩、油門踏板開度、車速，計算當前駕駛員扭矩需求trqreq。設計不同油門開度下，油門開度p與動力系統最大輸出扭矩的對應關系fp。為應對不同駕駛風格的車輛，對駕駛員扭矩需求進行歸一化處理，可表示為fp＝f(p，vspd)，式中p表示油門踏板開度，vspd表示車速。具體計算方法為trqreq＝trqmax*fp。

圖3所示為一種混合動力汽車駕駛員扭矩解析方法的結構框圖，包括動力系統扭矩能力計算模塊100、動力系統最大驅動扭矩計算模塊200和駕駛員扭矩需求解析模塊300。

所述動力系統扭矩能力計算模塊包括：

發動機最大功扭矩計算模塊110，根據當前發動機冷卻水溫度、發動機進氣壓力，計算發動機所能輸出的最大扭矩；

電機最大扭矩計算模塊120，用于根據當前電機系統狀態、電池狀態，計算當前電機能輸出的最大扭矩；

傳動系扭矩限制模塊130，用于根據所述當前傳動系狀態，計算當前傳動系可傳遞的最大扭矩，并限制動力源的總扭矩；

傳動系傳動比計算模塊140，用于根據所述當前車速和不同擋位傳動比，計算出提供最大驅動力所對應的傳動比；

傳動系損失計算模塊150，用于根據當前擋位、變速器油溫，計算當前動力系統損失的扭矩；

動力系統最大驅動扭矩計算模塊200，用于根據當前動力源可輸出的最大扭矩、傳動系傳動比、傳動系扭矩損失，計算當前動力系統可輸出的最大驅動力。

駕駛員扭矩需求解析模塊300，用于根據當前動力系統可輸出的最大驅動力、當前油門踏板開度、車速信息，解析當前駕駛員扭矩需求。