混合動力汽車的扭矩分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動力汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合動力汽車的扭矩分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力汽車已經(jīng)成為解決環(huán)境污染和能源短缺最具市場潛力的車型之一。
[0003]混合動力汽車的工作模式包括:純電動模式，只由電機提供驅(qū)動力；聯(lián)合驅(qū)動模式，由發(fā)動機和電機共同提供驅(qū)動力；純發(fā)動機模式，只由發(fā)動機提供驅(qū)動力。
[0004]混合動力汽車通過合理地采用電機提供驅(qū)動力，能夠達(dá)到節(jié)省油耗的作用，據(jù)此，目前的混合動力汽車的控制單元內(nèi)都內(nèi)置有扭矩分配策略，在不改變扭矩需求的前提下，合理分配發(fā)動機和電機的扭矩，使動力總成的效率達(dá)到最佳?，F(xiàn)有混合動力整車廠家的數(shù)據(jù)說明，扭矩分配功能對混合動力車節(jié)油貢獻率高達(dá)7%，可見扭矩分配功能對混合動力車具有重要的意義。正是為了節(jié)約油耗，目前存在的扭矩分配策略是讓發(fā)動機工作在最佳燃油消耗曲線附近，或者，限制發(fā)動機的工作區(qū)域，將發(fā)動機的工作點限制在一定的高效區(qū)內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]【背景技術(shù)】中提及的扭矩分配策略，只從節(jié)省發(fā)動機油耗的角度出發(fā)，并未結(jié)合整個動力總成的效率考慮，故實際上，并不會按照預(yù)期實現(xiàn)最佳的整車經(jīng)濟性能。本發(fā)明提供一種混合動力汽車的扭矩分配方法，結(jié)合了整個動力總成考慮扭矩分配，實現(xiàn)整車經(jīng)濟性能的實際提升。
[0006]本發(fā)明提供的混合動力汽車的扭矩分配方法，包括下述步驟:
[0007]在混合動力模式下，根據(jù)行車需要確定驅(qū)動車輛扭矩；
[0008]根據(jù)驅(qū)動車輛扭矩，獲得發(fā)動機的若干設(shè)定扭矩分配值；
[0009]獲得在各設(shè)定扭矩分配值下，發(fā)動機和電機的等效燃油消耗率；并獲得扭矩不分配時，僅由發(fā)動機提供驅(qū)動車輛扭矩所對應(yīng)的發(fā)動機的有效燃油消耗率；
[0010]比較等效燃油消耗率和發(fā)動機的有效燃油消耗率的大小，前者小時，對應(yīng)的設(shè)定扭矩分配值為有利扭矩分配值，按照有利扭矩分配值執(zhí)行扭矩分配；后者小時，為不利扭矩分配值，不執(zhí)行扭矩分配。
[0011]本方案，不再以發(fā)動機的有效燃油消耗率作為經(jīng)濟性的指標(biāo)，而是考慮到能量轉(zhuǎn)化過程中的損失，以整體動力總成(發(fā)動機、電機)的等效燃油消耗率作為參考，以獲得有利扭矩分配值，并按照有利扭矩分配值執(zhí)行扭矩分配，而排除不利的扭矩分配值，從而使得扭矩分配更貼合實際工況，使車輛始終運行在最低的能耗點，提高整車經(jīng)濟性。
[0012]可選地，所述混合動力模式為發(fā)電模式時，發(fā)動機和電機的扭矩分配關(guān)系為:發(fā)動機部分扭矩用于提供驅(qū)動車輛扭矩，剩余部分扭矩提供至電機的電池以充電；
[0013]所述等效燃油消耗率BJ，按照如下公式計算:
[0014]Be' = Bb+{pa+(pb-pa) X η IX n2x n3x n4} x100
[0015]其中，
[0016]Bb為有扭矩分配時發(fā)動機的燃油消耗率，P八為無扭矩分配時與驅(qū)動車輛扭矩對應(yīng)的發(fā)動機輸出功率，Pb為有扭矩分配時發(fā)動機的輸出功率；
[0017]η I為電機的發(fā)電效率，η 2為電池的充電效率、η 3為電機系統(tǒng)的電動效率、η4為電池的放電效率。
[0018]可選地，所述混合動力模式為聯(lián)合驅(qū)動模式時，發(fā)動機和電機的扭矩分配關(guān)系為:發(fā)動機和電機的扭矩共同用于提供驅(qū)動車輛扭矩；
[0019]所述等效燃油消耗率(V按照如下公式計算:
[0020]Ce' = {Ce+ (Pa-Pc) / η 3 X n 4/k} + {Pc+ (Pa-Pc) / n } X 1000
[0021]其中，Ce為有扭矩分配時發(fā)動機的燃油消耗率，PaS無扭矩分配時與驅(qū)動車輛扭矩對應(yīng)的發(fā)動機輸出功率，Pe為有扭矩分配時發(fā)動機的輸出功率；
[0022]η 3為電機的電動效率，η 4為電池的發(fā)電效率、k為油電轉(zhuǎn)換系數(shù)。
[0023]可選地，若獲得若干有利扭矩分配值，則按照等效燃油消耗率最低的扭矩分配值執(zhí)行扭矩分配。
[0024]可選地，將有利扭矩分配值進行存儲，實際扭矩分配時，直接根據(jù)動力模式以及驅(qū)動車輛扭矩獲得對應(yīng)的有利扭矩分配值進行扭矩分配。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明中混合動力汽車動力總成的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中混合動力汽車一種具體實施例的萬有特性曲線圖；
[0027]圖3為本發(fā)明所提供混合動力汽車扭矩分配方法一種具體實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
[0029]請參考圖1，圖1為本發(fā)明中混合動力汽車動力總成的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]混合動力汽車的動力總成包括發(fā)動機、自動式離合器、電機、機械式自動變速箱AMT及其控制系統(tǒng)TCU，以及為電機供電的電池及其控制系統(tǒng)BMS。圖中，ECU為發(fā)動機控制單元，MCU為電機的控制系統(tǒng)，CANU CAN2為總線，用于傳遞信號。
[0031]混合動力汽車主要由以下動力模式:
[0032]純電動模式，即僅由電池提供行車動力，一般是起步時采用；
[0033]純發(fā)動機模式；
[0034]混合動力模式。
[0035]則，對于扭矩分配，主要針對混合動力模式，純電動模式下，發(fā)動機的扭矩為零，純發(fā)動機模式下，僅由發(fā)動機提供動力，且只提供驅(qū)動車輛的動力。如圖3所示，純電動模式和純發(fā)動機模式時，可直接返回，也可以將混合動力模式作為扭矩分配方法進行的激活條件。
[0036]請參考圖2和圖3，圖2為本發(fā)明中混合動力汽車一種具體實施例的萬有特性曲線圖，其中，A點為滿足驅(qū)動車輛扭矩的位置，B點扭矩大于A點扭矩，C點扭矩小于A點扭矩；圖3為本發(fā)明所提供混合動力汽車扭矩分配方法一種具體實施例的流程圖。
[0037]該混合動力汽車的扭矩分配方法，包括下述步驟:
[0038]S1、在混合動力模式下，根據(jù)行車需要確定驅(qū)動車輛扭矩；
[0039]即需保證輸出的扭矩能夠滿足當(dāng)前的車輛行駛扭矩需求，實時進行扭矩分配計算時，驅(qū)動車輛扭矩即根據(jù)駕駛意愿體現(xiàn)出的所需扭矩，預(yù)先進行扭矩分配計算時，驅(qū)動車輛扭矩即為設(shè)定的值；
[0040]S2、根據(jù)驅(qū)動車輛扭矩，獲得發(fā)動機的若干設(shè)定扭矩分配值；
[0041]當(dāng)處于混合動力模式時，可再分為兩種模式，一種是發(fā)電模式，一種是聯(lián)合驅(qū)動模式。
[0042]發(fā)電模式下，僅由發(fā)動機提供驅(qū)動車輛扭矩，且發(fā)動機還可以進一步提高扭矩輸出(只能提高，否則無法滿足基本的驅(qū)動車輛扭矩需求)，如圖2所示，發(fā)動機由A點執(zhí)行扭矩分配至B點，輸出扭矩增加，增加的扭矩可用于電池充電，此時的設(shè)定扭矩分配值即B點對應(yīng)的扭矩。
[0043]聯(lián)合驅(qū)動模式下，由發(fā)動機和電機共同提供驅(qū)動車輛扭矩，此時，進行扭矩分配，則發(fā)動機以小于驅(qū)動車輛扭矩的方式降低扭矩輸出，以充分利用電機的輸出扭矩，如圖2所示，發(fā)動機由A點執(zhí)行扭矩分配至C點，此時的設(shè)定扭矩分配值即C點對應(yīng)的扭矩。
[0044]顯然，B、C點并非固定值，理論上，小于A點(對應(yīng)于驅(qū)動車輛扭矩)的扭矩值均可作為聯(lián)合驅(qū)動模式時的扭矩分配值，大于A點的扭矩值均可作為發(fā)電模式時的扭矩分配值，即獲得的設(shè)定扭矩分配值可以是若干個連續(xù)值，也可以是按照一定規(guī)律選取的間隔值，為了獲得能夠符合預(yù)期的，后續(xù)所述的所有有利扭矩分配值，優(yōu)選地獲得連續(xù)的設(shè)定扭矩分配值。
[0045]S3、獲得在各設(shè)定扭矩分配值下，發(fā)動機和電機的等效燃油消耗率；并獲得扭矩不分配時，僅由發(fā)動機提供，且發(fā)動機僅提供驅(qū)動車輛扭矩時發(fā)動機的有效燃油消耗率；
[0046]這里可分發(fā)電模式和聯(lián)合驅(qū)動模式進行計算，如下:
[0047]模式一、發(fā)電模式
[0048]發(fā)動機和電機的扭矩分配關(guān)系為:發(fā)動機部分扭矩用于提供驅(qū)動車輛扭矩，剩余部分扭矩提供至電機的電池以充電。
[0049]則，用于充電的功率Δ P:
[0050]AP = Pb-Pa (I)
[0051]Pb為扭矩分配于B點的發(fā)動機功率，即發(fā)動機的實際輸出功率(與該點的扭矩分配值對應(yīng))，高于A點的功率(A點功率等于滿足驅(qū)動車輛扭矩的驅(qū)動車輛功率)，二者差值為充電的功率。
[0052]ΔΡ要經(jīng)過電機的發(fā)電效率η 1、電池的充電效率η2、電機系統(tǒng)的電動效率η3、電池的放電效率η4這一系列的效率轉(zhuǎn)化后，最終才是有效的能量。也就是說，ΔΡ不可能百分百的有效地作用于整車上，要經(jīng)過電機系統(tǒng)和電池的效率轉(zhuǎn)化，最后的有效效率η為:
[0053]n = nix n2X n3X n4 (2)
[0054]所以，發(fā)動機增加的Δ P功率最后真正能夠作用到整車上的有效功率ΔΡ'為:
[0055]ΔΡ, = ΔΡΧ η (3)
[0056]故，B點的實際有效功率為:
[0057]Pb' = Pa+(Pb-Pa) X η ⑷
[0058]由發(fā)動機萬有數(shù)據(jù)可得發(fā)動機在B點的單位小時油耗量Bb:
[0059]而發(fā)動機有效燃油消耗率公式為:
[0060]Be= B Β + Ρ X 100