专利名称：一种无级变速中度混合动力汽车的扭矩控制方法
技术领域：
本发明属于混合动力汽车控制领域，特别涉及一种CVT (无级变速)中度混合动力 汽车的扭矩控制方法。
背景技术：
目前存在于市场上的混合动力汽车配备的变速系统主要有手动(MT)、自动(AT) 和手自动一体化变速系统。由于成本和技术原因，CVT混合动力汽车较少，主要出现在高端 汽车上。配备MT变速系统的混合动力汽车虽然有良好的驾驶动力性和经济性，但是MT对 于驾驶员而言操作强度大，且因驾驶员驾驶熟练程度不同整车的燃油经济性、污染排放表 现各不相同。配备AT变速系统的混合动力汽车操作简易、节能但是存在换挡效率低下的问 题。CVT从技术上解决了 AT换挡效率低下的问题，CVT可以实现无换挡，连续扭矩输出，在 制动能量回收时为能量回收提供方便，CVT能快速变换速比可以让发动机在大部分时间工 作在最佳工况，基于这些优势CVT也成为混合动力汽车的理想首选。一般的混动汽车控制方法也大多集中在对手动(MT)、自动(AT)、手自动一体化变 速系统的汽车的控制，而对于CVT混动汽车的控制主要注重行驶稳定性和驾驶舒适性，没 有把能量的合理分配作为重点，这样就会使整车经济性、尾气排放效果打折扣。
发明内容
本发明提供一种CVT中度混合动力汽车的扭矩控制方法，以解决CVT混动汽车能 量分配合理性问题。此方案科学合理，能够满足整车动力性和经济性的要求。本发明的技术方案为
一种CVT中度混合动力汽车的扭矩控制方法，所述方法是先由发动机管理系统ECU根 据驾驶员油门踏板位移量计算出整车需求扭矩，在计算出整车需求扭矩后，发动机管理系 统ECU将整车需求扭矩发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU再根据当前电池电量情况和 发动机运行状况进行电机扭矩和发动机扭矩分配；
分配的原则如下首先满足电机扭矩需求，发动机扭矩等于整车需求扭矩与电机扭矩 的差值；然后用分配出的发动机扭矩乘以当前发动机转速得出发动机需求功率，再根据发 动机最佳工作曲线查表求出当前需求功率下的发动机需求扭矩和需求转速，CVT控制速比， 从而让发动机工作在当前需求功率下的最佳工况。本发明的技术方案主要涉及混合动力汽车整车控制器、发动机管理系统、电机控 制器、变速器控制器，整车控制器负责对整车需求扭矩进行分配及监控控制，而发动机管理 系统和电机控制器负责响应主控制器的需求扭矩从而来驱动整车工作，变速器控制器负责 监控及切换变速器工作状态。本发明方法能满足整车动力性，也能结合CVT工作特性使发动机工作工况得到优 化，使整车燃油消耗更经济，污染排放更少，达到了一定的节能减排的效果；此方案科学合理，具有可实施性，符合时代背景可以在CVT混合动力汽车上得到推广应用。
图1 本发明的一种CVT中度混合动力汽车动力系统结构框图。图2 本发明的一种CVT中度混合动力汽车扭矩控制原理图。
具体实施例方式本混合动力汽车动力系统结构如图1，包含发动机、无级变速器CVT、电机、高压电 池组、D⑶C直流转换电路。还具备如下电子控制器整车控制器HCU、发动机管理系统E⑶、 电池管理系统B⑶、电机管理系统IPU、变速器管理系统TCU等。其中整车控制器HCU主要负责协调控制，发动机管理系统E⑶主要负责监控发动 机工作，电池管理系统B⑶主要负责监控动力电池工作，电机管理系统IPU主要负责监控电 机工作，变速器管理系统TCU主要负责监控CVT工作；发动机、电机为同轴连接，其扭矩输出 通过无级变速器CVT变比后驱动车轮；系统自带起动机，当高压电池组电能不够无法驱动 电机启动发动机时整车控制器HCU可以控制起动机来启动发动机；整车控制器HCU、发动机 管理系统E⑶、电源管理系统B⑶、变速器管理系统TCU通过CAN总线相互通讯；高压电池组 通过DCDC转换输出12V电压供整车其他使用；发动机管理系统ECU会根据驾驶员油门踏板 需求求出整车需求扭矩，主控制器HCU得到此扭矩会判断当前状态进行模式切换、分配扭 矩，再传达扭矩命令给电机控制器IPU和发动机管理系统E⑶，以满足整车的动力需求。本混合动力汽车扭矩控制原理如图2所示。发动机管理系统ECU根据驾驶员油门 踏板位移量求出整车需求扭矩并将整车需求扭矩发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU 得到此扭矩后首先判断当前整车运行状态(即加减速行驶、勻速行驶、刹车、滑行等状态)进 行能量回收、加速助力、正常运行等模式切换、根据各种模式要求分配发动机扭矩和电机扭 矩。分配原则是主控制器HCU在分配扭矩的时候首先满足电机扭矩需求，其中电机 扭矩通过当前电池电量S0C、当前发动机转速以及CVT速比查表得到。通过上述方法查表得 到电机扭矩后，则发动机扭矩为整车需求扭矩与电机扭矩的差值，但此发动机扭矩并非为 发动机最佳扭矩。任何工况下发动机都有最佳工作点，发动机在最佳工作点工作性能最佳、油耗最 经济。而CVT无级变速器无换挡可以快速变换速比理论上可以让发动机在大部分时间工作 在最佳工况点，基于上述我们可以采取基于无级变速CVT实时变化速比让发动机工作在最 佳工作点的策略方案来完成扭矩控制。在CVT中度混合动力汽车上采取如下优化策略，主控制器HCU仍然采取前述分配 方法分配出电机扭矩和发动机扭矩，再利用发动机扭矩乘以当前发动机转速计算出发动机 当前功率。然后通过查发动机最佳工作曲线求出发动机需求扭矩和CVT需求转速(即根据 发动机的最佳工作曲线与等功率线的交点可以得出当前需求功率下的发动机最佳工作扭 矩和最佳工作转速)。CVT根据当前车速及需求最佳工作转速变换速比，不断调节发动机转 速，使发动机转速不断靠近最佳工作转速及CVT需求转速，让发动机工作在最佳工作点。
在整个系统中发动机、电机、CVT、整车的扭矩和转速都应该采取合理措施加以限 制并保证各部分协同工作以满足驾驶员需求，并保障系统中各个元件的安全运行不受损 坏，整车安全以及驾驶员安全，也能达到到整车驾驶舒适性、可靠性的要求。
权利要求
一种无级变速中度混合动力汽车的扭矩控制方法，所述方法是先由发动机管理系统ECU根据驾驶员油门踏板位移量计算出整车需求扭矩，发动机管理系统ECU计算出整车需求扭矩后发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU再根据当前电池电量情况和发动机运行状况进行电机扭矩和发动机扭矩分配；再传达扭矩命令给电机控制器IPU和发动机管理系统ECU，以满足整车的动力需求；所述电机扭矩和发动机扭矩分配的原则如下首先满足电机扭矩需求，发动机扭矩等于整车需求扭矩与电机扭矩的差值；然后用分配出的发动机扭矩乘以当前发动机转速得出发动机需求功率，再根据发动机最佳工作曲线查表求出当前需求功率下的发动机需求扭矩和CVT需求转速，变速器管理系统接收到CVT需求转速后使无级变速器CVT根据当前车速及需求转速变换速比，从而让发动机工作在当前需求功率下的最佳工况；所述方法涉及到发动机、无级变速器CVT、电机、高压电池组、DCDC直流转换电路、整车控制器HCU、发动机管理系统ECU、电池管理系统BCU、电机管理系统IPU、变速器管理系统TCU；整车控制器负责对整车需求扭矩进行分配及监控控制；发动机管理系统和电机控制器，变速器控制器负责监控及切换变速器工作状态；包含发动机管理系统ECU负责响应整车控制器的需求扭矩从而来驱动并监控发动机工作；电池管理系统BCU负责监控动力电池工作；电机管理系统IPU负责监控电机工作；变速器管理系统TCU负责监控CVT工作；所述发动机与电机同轴连接，其扭矩输出通过无级变速器CVT变速比后驱动车轮；整车控制器HCU、发动机管理系统ECU、电源管理系统BCU、变速器管理系统TCU通过CAN总线相互通讯；高压电池组通过DCDC直接转换电路输出12V电压供整车其他使用。
全文摘要
本发明提供一种无级变速中度混合动力汽车的扭矩控制方法，所述方法是先由发动机管理系统ECU根据驾驶员油门踏板位移量计算出整车需求扭矩，在计算出整车需求扭矩后，发动机管理系统ECU将整车需求扭矩发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU再根据当前电池电量情况和发动机运行状况进行电机扭矩和发动机扭矩分配。本发明方法能满足整车动力性，也能结合CVT工作特性使发动机工作工况得到优化，使整车燃油消耗更经济，污染排放更少，达到一定的节能减排的效果。
文档编号B60W20/00GK101941432SQ20101029051
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者严钦山, 李宗华, 杨宁, 苏岭, 邓柯军 申请人:重庆长安汽车股份有限公司;重庆长安新能源汽车有限公司