专利名称：一种cvt混合动力汽车动力源转矩优化分配系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种CVT (无级自动变速器)混合动カ汽车，特别是关于ー种混合动カ电动汽车领域中在电机助力模式驱动エ况下的CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配系统。
背景技术：
混合动カ汽车驱动エ况下，制定合理的能量管理策略可以改善整车工作特性，进而提高其燃油经济性。对于装配CVT (无级自动变速器)的混合动カ汽车，CVT速比能够在一定范围内连续变化，因此可以通过综合控制发动机、电机以及CVT，更优地实现动カ源转矩分配以及整车工作特性优化。针对CVT混合动カ汽车能量优化分配问题，目前大部分的研究均以发动机工作在高效区为控制目标，忽略了电机、电池和传动系统自身效率对混合动カ系统能量利用率的影响。也有少数研究者以系统效率最高为目标开展了相关研究，但是其状态变量是车速和加速度，而加速度难以直观地反映驾驶员意图和感受。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种以系统效率最高为目标，以车速、カロ速踏板开度和电池SOC为优化状态变量，在满足整车动カ性的前提下，能提高整车工作效率，优化得出动カ源目标转矩，解决电机助力模式驱动エ况下转矩分配问题的CVT混合动力汽车动力源转矩优化分配系统。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案ー种CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配系统，其特征在于它包括驾驶员操作平台、CVT混合动カ汽车整车控制系统、发动机控制器、电机控制器、无级自动变速器控制器、主減速器和电池；所述驾驶员操作平台内的传感器将采集到的踏板开度值发送至所述CVT混合动カ汽车整车控制系统，所述CVT混合动カ汽车整车控制系统根据踏板开度值及由所述发动机控制器反馈至的车速进行优化处理后，分别向所述发动机控制器发送发动机输出转矩信号、向所述电机控制器发送电机转矩信号、向所述无级自动变速器控制器发送传动比信号；所述无级自动变速器控制器输出信号传输至所述主减速器，最終将动カ传递至车轮；所述电池为电机供电。所述CVT混合动カ汽车整车控制系统包括驾驶员意图识别模块和动カ源转矩分配模块，所述驾驶员意图识别模块接收所述加速踏板开度值和反馈车速后，得到需求转矩，并将所得需求转矩值发送至所述动カ源转矩分配模块内，由所述动カ源转矩分配模块内预先设定的目标函数和约束条件对所述CVT混合动カ汽车系统的动カ源转矩进行优化。所述驾驶员操作平台内设置有加速踏板位置传感器和制动踏板位置传感器。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型由于采用由驾驶员操作平台、CVT混合动カ汽车整车控制系统、发动机控制器、电机控制器、无级自动变速器控制器、主減速器和蓄电池组构成的CVT混合动カ汽车系统，根据动カ源转矩分配模块内预先设定的目标函数和约束条件对CVT混合动カ汽车动カ源进行优化，其优化效率较高。2、本实用新型由于采用基于CVT混合动カ汽车整车控制系统来实现动カ源转矩的优化分配，是针对装配CVT的混合动カ电动汽车电机在助力模式驱动エ况下的动カ源转矩优化分配方法，该方法能够紧密地将驾驶员操作与车辆控制关联到实际应用中。3、本实用新型由于采用的优化状态变量是车速和、加速踏板开度值和电池SOC，并结合车辆传动系统动カ学方程，得出整车系统的需求输出功率和需求输入功率，从而得到系统效率的表达式，以系统效率最高为目标，在满足整车动カ性的前提下，提高了整车工作效率，优化得出确保系统效率最高的发动机、电机目标输出转矩和CVT目标速比随车速和加速踏板开度值APS的变化规律，具体解决电机助力模式驱动エ况下的转矩分配问题。本实用新型可以广泛应用于混合动カ电动汽车领域中。
图I是本实用新型的CVT混合动カ汽车系统结构示意图；图2是本实用新型的混合动カ汽车动カ源转矩分配示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图I所示，本实用新型的CVT(无级自动变速器)混合动カ汽车系统包括驾驶员操作平台1、CVT混合动カ汽车整车控制系统2、发动机控制器(ECU)3、电机控制器(IPU)4、无级自动变速器控制器CTCU) 5、主減速器6和电池7。驾驶员操作平台I内设置有加速踏板位置传感器11和制动踏板位置传感器12，カロ速踏板位置传感器11将采集到的加速踏板开度值APS发送至CVT混合动カ汽车整车控制系统2 ;制动踏板位置传感器12将采集到的制动踏板开度值BPS也发送至CVT混合动カ汽车整车控制系统2。CVT混合动カ汽车整车控制系统2根据加速踏板开度值APS及由E⑶3反馈至的车速进行优化处理后，分别向E⑶3发送发动机输出转矩信号Te，向IPU 4发送电机转矩信号Tm，向TCU 5发送传动比信号iWT。ECU 3根据发动机输出转矩信号Te控制发动机工作，IPU 4根据电机转矩信号Tm控制电机工作，TCU 5根据传动比信号iCTT控制CVT工作，T⑶5输出信号传输至主减速器6，最终将动カ传递至车轮驱动车辆行驶。其中，电池7为电机供电。上述实施例中，CVT混合动カ汽车整车控制系统2包括驾驶员意图识别模块21和动カ源转矩分配模块22，驾驶员意图识别模块21接收加速踏板开度值APS后，根据驾驶员意图识别模块21可得到需求转矩与加速踏板开度值APS和车速相关，并将所得需求转矩发送至动カ源转矩分配模块22内，由动カ源转矩分配模块22内预先设定的目标函数和约束条件对本实用新型的CVT混合动カ汽车动カ源转矩进行优化。如图2所示，本实用新型的CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配方法主要是基于CVT混合动カ汽车整车控制系统2来实现动力源的优化分配，是针对装配CVT的混合动力电动汽车电机在助力模式驱动エ况下的动カ源转矩优化分配方法，该方法能够紧密地将驾驶员操作与车辆控制关联到实际应用中，采用的优化状态变量是车速和、加速踏板开度值APS和电池7的SOC (电池的荷电状态)，并结合车辆传动系统动力学方程，得出整车系统的需求输出功率和需求输入功率，从而得到系统效率的表达式，以系统效率最高为目标，在满足整车动カ性的前提下，提高整车工作效率，优化得出确保系统效率最高的发动机、电机目标输出转矩和CVT目标速比随车速和加速踏板开度值APS的变化规律，具体解决电机助力模式驱动エ况下的转矩分配问题，其中，驱动エ况包括三种工作模式发动机単独驱动模式、发动机驱动加发电模式以及电机助力模式。CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配方法的具体步骤如下I)驾驶员意图识别模块21根据接收到的加速踏板开度值APS及车速，可以得到符合驾驶需求的需求转矩Td，并将需求转矩值发送至动カ源转矩分配模块22内。2)动カ源转矩分配模块22以接收到的需求转矩Td为基础，根据汽车动力学理论， 建立一个与需求转矩Td相关联的整车传动系统动力学方程，由于驾驶员意图识别模块21发送至的需求转矩Td与加速踏板开度值APS相关，因此，动カ源转矩分配模块22内实际上是建立了ー个与加速踏板开度值APS相关的整车传动系统动力学方程，该方程如下
(mgf cosa + mg^,ma+ ^ ^ + m —)r = TJ0 -Jrm- (Je ωΒ+Jm ωηhi0， (I)如图I所示，实施例中由于发动机和电机是同轴连接，所以两者的转速之间存在如下关系COe =COm = COr ioicvT + rnri0diCVT Idt,(2)ωΓ = u/r ；ar = (du / dt) / r ,(3)式中，m为整车质量；g为重力加速度ば为滚动阻力系数；α为道路坡度角；CD为空气阻カ系数；A为迎风面积；u为车速；du/dt为车辆加速度；r为车轮半径；Td为需求转矩为主减速比为车轮转动惯量；为车轮转速为发动机转动惯量；为发云力机转速；Jm为电机转动惯量；ωm为电机转速；iCVT为CVT传动比；η CTT为CVT效率。3)将发动机功率作为整个CVT混合动カ汽车系统的需求输入功率Pin，其表达式为Pin = TeO ノ η e,(4)式中，Te为发动机输出转矩；为发动机转速；も为发动机效率。4)将克服车辆行驶阻カ消耗的功率(包括滚动阻力、坡度阻力、空气阻カ和加速阻力)和蓄电池功率看作系统的输出功率，并且考虑电池电机子系统充电或放电助力驱动的需求功率,则在发动机单独驱动模式、发动机驱动加发电模式和电机助力模式这三种驱动エ况工作模式下，系统的需求输出功率Ptjutl可分别表示为发动机単独工作模式吋，系统的需求输出功率Pwtl为Pouti = (mSf cos or + sin or + ^ . +Sm — + (Je+Jm)l°lcvT η2αντ1-ψ-)η , (5)发动机驱动加发电模式时，系统的需求输出功率Pwtl为
权利要求1.ー种CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配系统，其特征在于它包括驾驶员操作平台、CVT混合动カ汽车整车控制系统、发动机控制器、电机控制器、无级自动变速器控制器、主減速器和电池；所述驾驶员操作平台内的传感器将采集到的踏板开度值发送至所述CVT混合动カ汽车整车控制系统，所述CVT混合动カ汽车整车控制系统根据踏板开度值及由所述发动机控制器反馈至的车速进行优化处理后，分别向所述发动机控制器发送发动机输出转矩信号、向所述电机控制器发送电机转矩信号、向所述无级自动变速器控制器发送传动比信号；所述无级自动变速器控制器输出信号传输至所述主减速器，最終将动カ传递至车轮；所述电池为电机供电。
2.如权利要求I所述的ー种CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配系统，其特征在于所述CVT混合动カ汽车整车控制系统包括驾驶员意图识别模块和动カ源转矩分配模块，所述驾驶员意图识别模块接收所述加速踏板开度值和反馈车速后，得到需求转矩，并将所得需求转矩值发送至所述动カ源转矩分配模块内，由所述动カ源转矩分配模块内预先设定的目标函数和约束条件对所述CVT混合动カ汽车系统的动カ源转矩进行优化。
3.如权利要求I或2所述的ー种CVT混合动カ汽车动カ源转矩优化分配系统，其特征在于所述驾驶员操作平台内设置有加速踏板位置传感器和制动踏板位置传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种CVT混合动力汽车动力源转矩优化分配系统，它包括驾驶员操作平台、CVT混合动力汽车整车控制系统、发动机控制器、电机控制器、无级自动变速器控制器、主减速器和电池；驾驶员操作平台内的传感器将采集到的踏板开度值发送至CVT混合动力汽车整车控制系统，CVT混合动力汽车整车控制系统根据踏板开度值及由发动机控制器反馈至的车速进行优化处理后，分别向发动机控制器发送发动机输出转矩信号、向电机控制器发送电机转矩信号、向无级自动变速器控制器发送传动比信号；无级自动变速器控制器输出信号传输至主减速器，最终将动力传递至车轮；电池为电机供电。本实用新型能提高整车工作效率，解决驱动工况下转矩分配问题，能广泛应用于混合动力电动汽车领域中。
文档编号B60W10/06GK202481077SQ20122006043
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者严钦山, 李克强, 李宗华, 洪木南, 罗禹贡, 苏岭, 赵峰, 连小珉, 郑永霞 申请人:清华大学, 重庆长安新能源汽车有限公司