本發(fā)明涉及用于混合動力汽車動力系統(tǒng)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(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)汽車的駕駛員扭矩需求解析并不以與常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)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(tǒng)的駕駛員需求扭矩解析方法多基于發(fā)動機(jī)飛輪端解析駕駛員扭矩需求，而駕駛員真正的預(yù)期應(yīng)該體現(xiàn)在輪端的驅(qū)動力，傳統(tǒng)的解析方法并不以滿足駕駛員預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的方式識別駕駛員輸入，同時動力系統(tǒng)扭矩能力在不同環(huán)境下的變化沒有被充分考慮。

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

如果駕駛員扭矩需求解析不考慮動力系統(tǒng)扭矩能力，當(dāng)駕駛員需求扭矩超出動力系統(tǒng)扭矩能力后，加速踏板持續(xù)增加時但車輛動力沒有隨之增加，車輛表現(xiàn)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(tǒng)扭矩能力，這對于混合動力車輛尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)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(qū)動輪端進(jìn)行扭矩解析，與傳統(tǒng)車基于發(fā)動機(jī)飛輪端進(jìn)行扭矩解析相比，更代表駕駛員真實(shí)期望，同時可以滿足不同混合動力構(gòu)型的駕駛員扭矩需求解析；實(shí)時計(jì)算動力系統(tǒng)扭矩能力，在動力系統(tǒng)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(fā)明的技術(shù)方案如下

本發(fā)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(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、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(tǒng)扭矩能力計(jì)算方法，基于發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力、電機(jī)當(dāng)前扭矩能力、傳動系傳動比、當(dāng)前傳動比對應(yīng)的傳動損失、傳動系扭矩容量，計(jì)算動力源作用到驅(qū)動輪端的最大驅(qū)動扭矩；

駕駛員扭矩需求解析方法，基于動力系統(tǒng)最大可輸出扭矩、加速踏板開度及車速信息，計(jì)算解析當(dāng)前動力系統(tǒng)輸出扭矩，當(dāng)加速踏板開度為最大值時，扭矩需求與動力系統(tǒng)最大可輸出扭矩相同。

所述動力系統(tǒng)扭矩能力和駕駛員扭矩需求解析都是基于驅(qū)動輪端的，發(fā)動機(jī)扭矩能力、電機(jī)扭矩能力及傳動系扭矩容量都會對動力系統(tǒng)扭矩能力產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響駕駛員扭矩需求解析。

應(yīng)用發(fā)動機(jī)水溫計(jì)算發(fā)動機(jī)扭矩?fù)p失發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力作為修正系數(shù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力計(jì)算，發(fā)動機(jī)水溫越低，發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力越小，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力越低，發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力越小，其計(jì)算方法為

所述電機(jī)當(dāng)前所能提供的扭矩能力不僅與電機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)，同時與電池系統(tǒng)狀態(tài)強(qiáng)相關(guān)，即電池當(dāng)前可用功率將決定電機(jī)當(dāng)前扭矩能力，采用電池荷電狀態(tài)修正系數(shù)fsoc，電池健康狀態(tài)修正系數(shù)fsoh，電池溫度修正系數(shù)電機(jī)溫度修正系數(shù)對計(jì)算電機(jī)當(dāng)前扭矩能力，其計(jì)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(jī)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(jì)算方法為

其中trqmax為動力源可輸出的最大扭矩。

依據(jù)傳動系傳動比imax將發(fā)動機(jī)扭矩能力、電機(jī)扭矩能力換算到車輪端；同時根據(jù)不同混合動力構(gòu)型以及電機(jī)布置位置，發(fā)動機(jī)和電機(jī)對應(yīng)的傳動比可不相同。

所述傳動系損失為發(fā)動機(jī)和電機(jī)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(guān)，是基于動力總成試驗(yàn)臺架測試所得，動力系統(tǒng)最大扭矩能力計(jì)算法為

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

本發(fā)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(tǒng)扭矩能力在不同環(huán)境下的差異性，根據(jù)動力系統(tǒng)扭矩能力調(diào)整駕扭矩駛員扭矩需求。涉及扭矩需求是基于驅(qū)動輪端，與基于變速器輸入軸的需求扭矩相比，車輛驅(qū)動扭矩響應(yīng)更能滿足駕駛員預(yù)期驅(qū)動力；當(dāng)汽車動力系統(tǒng)扭矩能力變化時，能保證不同加速踏板開度下驅(qū)動力的差異性。本發(fā)明充分考慮了動力系統(tǒng)扭矩能力，當(dāng)動力系統(tǒng)扭矩能力降低后，最大油門開度下駕駛員扭矩需求應(yīng)與動力系統(tǒng)扭矩能力相吻合，部分油門開度下的駕駛員扭矩需求相應(yīng)降低，保證不同油門開度下，車輛有不同的表現(xiàn)。

附圖說明

圖1所示為典型混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)框圖。

附圖標(biāo)記說明：

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

具體實(shí)施方式

本發(fā)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(xiàn)有動力系統(tǒng)扭矩能力改變情況下，車輛實(shí)際輸出扭矩與駕駛員意圖不匹配的問題。

本發(fā)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(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、變速器、高壓電池等總成部件，所述方法包括動力系統(tǒng)扭矩能力計(jì)算方法和駕駛員扭矩需求解析方法。

所述動力系統(tǒng)扭矩能力計(jì)算方法是基于發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力、電機(jī)當(dāng)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(jì)算動力源作用到驅(qū)動輪端的最大驅(qū)動扭矩，當(dāng)發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力或者電機(jī)扭矩能力降低時，動力系統(tǒng)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(tǒng)扭矩能力、加速踏板開度、車速信息，計(jì)算解析駕駛員在驅(qū)動輪端的扭矩需求。

發(fā)動機(jī)當(dāng)前扭矩能力與發(fā)動機(jī)水溫、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力相關(guān)。當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻水溫度越低時，發(fā)動機(jī)摩擦扭矩越大，發(fā)動機(jī)扭矩能力越小，因此應(yīng)用發(fā)動機(jī)水溫計(jì)算發(fā)動機(jī)扭矩?fù)p失當(dāng)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力越低時，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量越少，發(fā)動機(jī)扭矩能力變小，因此采用進(jìn)氣壓力影響因子對發(fā)動機(jī)扭矩能力進(jìn)行修正。

電機(jī)當(dāng)前最大扭矩能力與電機(jī)本體溫度、逆變器溫度、電池可用功率等因素相關(guān)。電機(jī)本體和逆變器超過工作范圍情況下，溫度越高電機(jī)可提供的最大功率越小，因此采用電機(jī)溫度影響因子對電機(jī)扭矩能力進(jìn)行修正。電池可用功率與電池荷電狀態(tài)、電池健康狀態(tài)、電池溫度等因素相關(guān)。電池荷電狀態(tài)越低，電池可用功率越?。浑姵亟】禒顟B(tài)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(tài)影響因子fsoc、電池健康狀態(tài)影響因子fsoh、電池溫度影響因子對電池可用功率進(jìn)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(jī)、發(fā)動機(jī)到驅(qū)動輪端的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)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(qū)動扭矩。

傳動系損失為發(fā)動機(jī)和電機(jī)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(tǒng)扭矩能力、加速踏板位置及車速信息的，當(dāng)加速踏板開度為最大值時，駕駛員扭矩需求等于動力系統(tǒng)最大扭矩能力，當(dāng)加速踏板開度小于最大值時，扭矩需求小于動力系統(tǒng)扭矩能力，隨加速踏板開度增大而增大。為應(yīng)對不同駕駛風(fēng)格的車輛，對駕駛員扭矩需求進(jìn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該混合動力系統(tǒng)由兩個動力源組成，第一動力源為發(fā)動機(jī)1，第二動力源為電動機(jī)3，其中分離離合器2可以將發(fā)動機(jī)1與傳動系分離，電機(jī)扭矩經(jīng)過變速箱5、主減速器6作用到驅(qū)動輪，實(shí)現(xiàn)純電動行駛。分離離合器2接合時，發(fā)動機(jī)扭矩和電動機(jī)扭矩經(jīng)過變速箱5、主減速器6作用到驅(qū)動輪，實(shí)現(xiàn)混合動力行駛。

圖2示出本申請實(shí)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(jì)算流程，包括如下步驟：

s1根據(jù)發(fā)動機(jī)水溫、進(jìn)氣壓力、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算當(dāng)前發(fā)動機(jī)最大扭矩能力。在實(shí)施過程中，在發(fā)動機(jī)臺架獲取標(biāo)態(tài)下最大發(fā)動機(jī)扭矩并通過識別當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)前進(jìn)氣壓力、當(dāng)前發(fā)動機(jī)水溫，根據(jù)進(jìn)氣壓力影響因子發(fā)動機(jī)水溫影響下的發(fā)動機(jī)扭矩?fù)p失計(jì)算當(dāng)前發(fā)動機(jī)可輸出的最大扭矩具體計(jì)算方法為

s2根據(jù)電池荷電狀態(tài)、電池健康狀態(tài)、電池溫度、電機(jī)溫度，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)最大扭矩能力。在實(shí)施過程中，通過電機(jī)臺架獲取標(biāo)態(tài)下最大電機(jī)扭矩通過識別當(dāng)前電池荷電狀態(tài)、電池健康狀態(tài)、電池溫度、電機(jī)溫度，根據(jù)池荷電狀態(tài)影響因子fsoc、電池健康狀態(tài)影響因子fsoh、電池溫度影響因子電機(jī)溫度影響因子計(jì)算當(dāng)前電機(jī)可輸出的最大扭矩具體計(jì)算方法為

s3根據(jù)傳動系扭矩能力，限制動力源輸出總扭矩。最大發(fā)動機(jī)與電機(jī)總扭矩之和，不能超過當(dāng)前傳動系最大可傳遞的扭矩。當(dāng)最大發(fā)動機(jī)與電機(jī)總扭矩之和大于當(dāng)前傳動系最大可傳遞的扭矩，應(yīng)限制動力源扭矩為當(dāng)前傳動系最大傳遞扭矩并認(rèn)為當(dāng)前動力源最大可輸出的扭矩為當(dāng)前傳動系最大傳遞扭矩發(fā)動機(jī)與電機(jī)總扭矩之和小于當(dāng)前傳動系最大傳遞扭矩，不限制動力源總扭矩，并認(rèn)為當(dāng)前動力源可輸出的最大扭矩為最大發(fā)動機(jī)與電機(jī)總扭矩之和，具體計(jì)算方法為

s4根據(jù)當(dāng)前車速和動力源最大可輸出的扭矩，計(jì)算不同擋位傳動比對應(yīng)的動力系統(tǒng)輸出扭矩，并把最大動力系統(tǒng)輸出扭矩所對應(yīng)的傳動比作為計(jì)算傳動系最大扭矩能力的傳動比imax。

s5根據(jù)當(dāng)前動力源最大扭矩和擋位，計(jì)算傳動系扭矩?fù)p失trqloss，實(shí)際應(yīng)用中是通過傳動系臺架測試獲取傳動系扭矩?fù)p失。

s6根據(jù)當(dāng)前動力源最大扭矩傳動比imax和傳動系損失trqloss，計(jì)算動力系統(tǒng)最大輸出扭矩trqmax，具體計(jì)算方法為

s7根據(jù)當(dāng)前動力系統(tǒng)可輸出的最大扭矩、油門踏板開度、車速，計(jì)算當(dāng)前駕駛員扭矩需求trqreq。設(shè)計(jì)不同油門開度下，油門開度p與動力系統(tǒng)最大輸出扭矩的對應(yīng)關(guān)系fp。為應(yīng)對不同駕駛風(fēng)格的車輛，對駕駛員扭矩需求進(jìn)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(jì)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(jié)構(gòu)框圖，包括動力系統(tǒng)扭矩能力計(jì)算模塊100、動力系統(tǒng)最大驅(qū)動扭矩計(jì)算模塊200和駕駛員扭矩需求解析模塊300。

所述動力系統(tǒng)扭矩能力計(jì)算模塊包括：

發(fā)動機(jī)最大功扭矩計(jì)算模塊110，根據(jù)當(dāng)前發(fā)動機(jī)冷卻水溫度、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力，計(jì)算發(fā)動機(jī)所能輸出的最大扭矩；

電機(jī)最大扭矩計(jì)算模塊120，用于根據(jù)當(dāng)前電機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)、電池狀態(tài)，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)能輸出的最大扭矩；

傳動系扭矩限制模塊130，用于根據(jù)所述當(dāng)前傳動系狀態(tài)，計(jì)算當(dāng)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(jì)算模塊140，用于根據(jù)所述當(dāng)前車速和不同擋位傳動比，計(jì)算出提供最大驅(qū)動力所對應(yīng)的傳動比；

傳動系損失計(jì)算模塊150，用于根據(jù)當(dāng)前擋位、變速器油溫，計(jì)算當(dāng)前動力系統(tǒng)損失的扭矩；

動力系統(tǒng)最大驅(qū)動扭矩計(jì)算模塊200，用于根據(jù)當(dāng)前動力源可輸出的最大扭矩、傳動系傳動比、傳動系扭矩?fù)p失，計(jì)算當(dāng)前動力系統(tǒng)可輸出的最大驅(qū)動力。

駕駛員扭矩需求解析模塊300，用于根據(jù)當(dāng)前動力系統(tǒng)可輸出的最大驅(qū)動力、當(dāng)前油門踏板開度、車速信息，解析當(dāng)前駕駛員扭矩需求。