一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法和扭矩分配装置与流程

本发明属于混合动力汽车技术领域，具体涉及一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法和扭矩分配装置。

背景技术：

在混合动力汽车中，一般采用发动机和电机作为混合动力进行驱动，其能量管理方法是混合动力电动汽车的核心技术，是实现车辆燃油经济性和清洁环保性的关键。

通过大量实际道路测试，在市区工况舒适性的驾车方式对应发动机需求扭矩并不是很大，但是由于市区工况车多人多、跟车距离短、路口多，驾驶工况复杂，因此驾驶员加速踏板波动十分复杂，时刻都在变化。传统的混动汽车中，发动机目标扭矩和驾驶员加速踏板开度关联性较强，踩下油门踏板时，发动机会瞬间从0扭矩过渡到一个很大的扭矩，并且随着油门踏板变化而变化，这种发动机分扭矩方法会使发动机的扭矩不断产生波动，驾驶员松开加速踏板滑行或者踩制动踏板时，发动机扭矩又会降到0，大部分工况下，发动机扭矩都是在持续波动变化的状态，因此发动机扭矩波动剧烈，效率变差。现有的技术中，有采用了一种扭矩分配方法来解决发动机扭矩波动剧烈的问题，主要在前期根据驾驶员的需求扭矩执行发动机扭矩，在达到一定车速和发动机转速后再控制发动机，让发动机处于稳态扭矩状态，但是在城市工况下，红绿灯和礼让行人较多，不可能一直处于加速状态，因此，在发动机进入稳态扭矩前，发动机扭矩波动依旧剧烈。

并且大部分购买插电混动汽车行驶的大部分工况均是城市工况。这种插电混动汽车特别是在动力电池soc电量较低时，就无法纯电行驶，需要发动机提供行车扭矩及电池充电扭矩，而发动机响应速度慢，在城市工况下频繁地踩松加速踏板会导致发动机扭矩波动剧烈，效率变差，且整车动力响应也变慢了。

技术实现要素：

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法，本发明所要解决的技术问题是：如何在城市道路行驶时提高发动机的工作效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法，包括：

步骤a：根据加速踏板开度启动发动机，并使发动机工作在稳态高效率工况下，并执行该工况下的发动机稳态扭矩；

步骤b：根据上述加速踏板开度得到驾驶员需求扭矩；

步骤c：设置发动机目标扭矩的参数表：当驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为发动机稳态扭矩；当驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为驾驶员需求扭矩；

步骤d：根据发动机转速和/或驾驶员需求扭矩查找步骤c的参数表，得到发动机目标扭矩；

步骤e：保持执行发动机稳态扭矩时，驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值再乘以相应的传动比，获得电机的负扭矩，将该负扭矩作为电机的执行扭矩，让电机处于发电模式使发动机保持工作在稳态高效率工况下。

在混合动力汽车中，在车速为0且加速踏板开度为0时发动机会停机以减少油耗，起步时，根据加速踏板开度来启动发动机后，根据预先设定好的发动机稳态扭矩，直接让发动机工作在发动机的稳态扭矩，以获得最佳的燃油性和发动机工作效率。在加速踏板开度较小时，驾驶员需求扭矩会小于发动机的稳态扭矩，通过查找参数表来继续保持发动机的稳态扭矩，而不是降低发动机扭矩来适应驾驶员需求扭矩，而是通过让电机产生负扭矩来实现驾驶员需求扭矩的要求。因此，在这个过程中，发动机一直保持在稳态扭矩进行工作，不会因为小幅踩加速踏板或者松加速踏板而导致发动机扭矩就波动，提高了发动机的工作效率。而大幅踩加速踏板使驾驶员需求扭矩大于稳态扭矩，则输出发动机目标扭矩，使发动机满足驾驶员需求扭矩。

在上述的用于混合动力汽车的扭矩分配方法中，在步骤b中，设置驾驶员需求扭矩的参数表二：对应的车速和加速踏板开度映射驾驶员需求扭矩；当加速踏板开度大于0时，驾驶员需求扭矩由加速踏板开度和当前车速查找参数表二获得；当加速踏板开度为0时，驾驶员需求扭矩为0。当汽车滑行时，即发动机处于启动状态但加速踏板为零时，这时驾驶员需求扭矩为零。

在上述的用于混合动力汽车的扭矩分配方法中，在步骤c中，所述的参数表包括参数表四和参数表述六，参数表四：对应的发动机转速和驾驶员需求扭矩映射发动机的基础扭矩；参数表六：对应的发动机转速映射发动机的基础扭矩；驾驶员需求扭矩大于0时选用参数表四，驾驶员需求扭矩等于0时，选用参数表六。

在上述的用于混合动力汽车的扭矩分配方法中，在步骤d中，所述发动机目标扭矩由基础扭矩加上第一修正扭矩和第二修正扭矩得到，第一修正扭矩是根据车速进行修正的，第二修正扭矩是根据空调附件功率修正的。在驾驶员需求扭矩为0时，也通过第一修正扭矩和第二修正扭矩相加来计算最精确的驾驶员需求扭矩。

在上述的用于混合动力汽车的扭矩分配方法中，在加速踏板开度大于设定阈值时，设定阈值为10％-50％，优选30％，在驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩，发动机按驾驶员需求扭矩执行；在加速踏板开度小于设定阈值时，设定阈值为10％-50％，优选30％，在驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩，发动机保持稳态高效率工况下的扭矩执行。在小幅加速踩加速踏板时，可以能在一定程度上保持发动机工作在稳态高效率工况，特别适合在城市工况下。但是当大幅踩加速踏板时，发动机根据总需求扭矩执行，能够适用于高速工况下。因为在经过短暂的加速后，可以让发动机也工作在稳态下。加速踏板开度的30％是指加速踏板当前的开度占总开度的比例。

一种用于混合动力汽车的扭矩分配控制装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收加速踏板开度信号、车速信号和发动机转速信号和发动机实际扭矩信号；

启动模块，用于根据加速踏板开度信号启动发动机,使发动机工作在稳态高效率工况下，并执行该工况下的发动机稳态扭矩；

参数表模块，包括用于获得驾驶员需求扭矩的参数表二、用于用获得发动机基础扭矩的参数表四和参数表六，参数表四设置为：当驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为发动机稳态扭矩；当驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为驾驶员需求扭矩；参数表六设置为：发动机基础扭矩为发动机稳态扭矩；

数据处理模块，用于计算电机扭矩和发动机目标扭矩并输出电机扭矩信号和发动机目标扭矩信号；

执行模块，用于接收发动机目标扭矩信号并控制发动机执行该发动机扭矩以及接收电机扭矩信号控制电机执行该扭矩；在发动机保持执行发动机稳态扭矩时，驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值再乘以相应的传动比，获得电机的负扭矩，将该负扭矩作为电机的执行扭矩，让电机处于发电模式使发动机保持工作在稳态高效率工况下。

在上述的用于混合动力汽车的扭矩分配控制装置中，在参数表模块中，参数表二设定为：对应的车速和加速踏板开度映射驾驶员需求扭矩；当加速踏板开度大于0时，驾驶员需求扭矩由加速踏板开度和当前车速查找参数表二获得；当加速踏板开度为0时，驾驶员需求扭矩为0。

上述的用于混合动力汽车的扭矩分配控制装置中，在数据处理模块中，参数表四设定为：对应的发动机转速和驾驶员需求扭矩映射发动机的基础扭矩；参数表六设定为：对应的发动机转速映射发动机的基础扭矩；驾驶员需求扭矩大于0时选用参数表四，驾驶员需求扭矩等于0时，选用参数表六。

上述的用于混合动力汽车的扭矩分配控制装置中，在数据处理模块中，所述发动机目标扭矩由基础扭矩加上第一修正扭矩和第二修正扭矩得到，第一修正扭矩是根据车速进行修正的，第二修正扭矩是根据空调附件功率修正的。

上述的用于混合动力汽车的扭矩分配控制装置中，在加速踏板开度信号大于设定阈值时，设定阈值为10％-50％，优选30％，在驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩，发动机按驾驶员需求扭矩执行；在加速踏板开度信号小于设定阈值时，设定阈值为10％-50％，优选30％，在驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩，发动机保持稳态高效率工况下的扭矩执行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、相比传统发动机分扭方法，使用该方法可大幅度减少小扭矩发动机工况点，减少发动机瞬态变化工况，明显地提升发动机实际效率。

2、相比传统方法，增加了很多发电的工况，有助于电池soc平衡与电池电量兜底。

3、完全松开油门踏板时发动机依旧保持一定扭矩，实现在不踩加速踏板时也能发电。当驾驶员踩下加速踏板时，电机扭矩随需求扭矩的增大而减小，可快速、精确地响应驾驶员的需求。当驾驶员松开加速踏板时，发动机依旧保持一定扭矩，电机迅速响应负扭矩行车发电，动力总成输出扭矩为零，防止了松加速踏板时整车顿挫。

4、相比发动机扭矩与加速踏板完全解耦的控制方法(无论加速踏板多大，发动机恒扭矩工作)，本方法的稳态分扭(发动机恒扭矩状态工作扭矩)更容易制定，且综合效率更高。

附图说明

图1是本发明的扭矩分配方法流程图。

图2是本发明的发动机扭矩和加速踏板开度的曲线图，粗线条表示发动机扭矩，细线条表示加速踏板开度。

图3是本发明的功能模块图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本发明实施例提供的一种用于混合动力汽车的扭矩分配方法，包括如下步骤：

步骤a：根据加速踏板开度和电池soc的电量查找参数表一，参数表一设定为：电池soc电量、车速以及加速踏板对应发动机的启动，在启动大于设定时启动发动机。在发动机停机时踩踏加速踏板后，通过查参数表一来启动发动机，并使发动机工作在稳态高效率工况下，并执行该工况下的发动机稳态扭矩；即有加速踏板开度时发动机由停机状态启动，并且直接按稳态高效率工况下的发动机稳态扭矩作为发动机的执行扭矩。发动机的稳态高效率工况是事先设定好的，通过发动机的最优点火角和节气门开度进行设定，并将这些数据保证在行程电脑中，当发动机启动时ems(发动机管理系统)直接执行这个最优点火角和节气门开度，使其工作在稳态高效率工况。

步骤b：根据上述加速踏板开度得到驾驶员需求扭矩；即通过参数表二来获得驾驶员需求扭矩。参数表二设定为：对应的车速和加速踏板开度映射驾驶员需求扭矩；当加速踏板开度大于0时，驾驶员需求扭矩由加速踏板开度和当前车速查找参数表二获得。当加速踏板开度为0时，驾驶员需求扭矩为0，即当汽车滑行时，即发动机处于启动状态但加速踏板为零时，这时驾驶员需求扭矩为零。

驾驶员需求扭矩是驾驶员在行驶时加速、滑行或者减速车辆所需求的总的扭矩。驾驶员需求扭矩通过设置在行程电脑中的参数表二进行查找得到，参数表二是常规的驾驶员需求扭矩和加速踏板开度解析表，其通过试验和经验法则进行标定，根据车速和加速踏板开度，确定驾驶员需求扭矩，所有情况罗列后就形成这张参数表二。

步骤c：设置发动机目标扭矩的参数表：当驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为发动机稳态扭矩；当驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为驾驶员需求扭矩。所述的参数表包括参数表四和参数表述六，参数表四：对应的发动机转速和驾驶员需求扭矩映射发动机的基础扭矩；参数表六：对应的发动机转速映射发动机的基础扭矩；驾驶员需求扭矩大于0时选用参数表四，驾驶员需求扭矩等于0时，选用参数表六。

参数表四和参数表六的发动机稳态扭矩值是通过经验计算得到，先计算出各个空调附件功率、各个发动机转速、各个需求扭矩下的最高效的发动机扭矩值，依据整车nvh、电池充电能力、热管理能力给出稳态发动机扭矩值的限制范围，而后依据整车仿真wltc、nedc、cltc等工况，考率效率损失，确定稳态发动机扭矩值。

在相同发动机转速下设置相同的发动机扭矩，参数表四和参数表六由不同的转速集合形成，并且设定规则：驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩值时，输出发动机稳态扭矩值，需求扭矩大于发动机稳态扭矩值时，输出驾驶员需求扭矩值。

步骤d：根据发动机转速和/或驾驶员需求扭矩查找步骤c的参数表，得到发动机目标扭矩；发动机目标扭矩为基础扭矩加上第一修正扭矩和第二修正扭矩，第一修正扭矩是根据车速进行修正的，第二修正扭矩是根据空调附件功率修正的。。

具体来说，当加速踏板开度大于0时，根据发动机转速和驾驶员需求扭矩查找步骤c的参数表四得到发动机基础扭矩，并且加上第一修正扭矩和第二修正扭矩计算得到发动机目标扭矩，将发动机目标扭矩发送给ems进行执行。当加速踏板开度为0时，根据发动机转速查找步骤c的参数表六得到发动机基础扭矩，并且加上第一修正扭矩和第二修正扭矩计算得到发动机目标扭矩，将发动机目标扭矩发送给ems进行执行。

第一修正扭矩根据车速由查找参数表三得到，第二修正扭矩根据空调附件功率查找参数表四得到。参数表三设定为：根据车速制定扭矩修正值，车速在40km/h和90km/h之间时修正扭矩，小于40km/h或大于90km/h时不修正扭矩。同理，参数表五设定为：根据空调附件功率制定扭矩修正值。

步骤e：在加速踏板开度信号大于30时，在驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩，发动机按驾驶员需求扭矩执行；在加速踏板开度信号小于30时，在驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩，发动机保持稳态高效率工况下的扭矩执行。保持执行发动机稳态扭矩时，驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值再乘以相应的传动比，获得电机的负扭矩，将该负扭矩作为电机的执行扭矩，让电机处于发电模式使发动机保持工作在稳态高效率工况下。相应的传动比由发动机实际档位值和电机实际档位值相比得到。

通过上述的方法，发动机扭矩与加速踏板半解耦示意图如图2所示，本发明实现了驾驶员在小幅度踩油门或松油门时，发动机扭矩保持恒定，使发动机工作的绝大部分时间都是稳态高效率工况；在踩较大油门时，发动机扭矩跟随驾驶员需求，保证发动机在瞬态变化过程中仍以效率最优工作，发动机工作在大负荷区域效率较高且能量传递损失较小，综合效率较高。

如图3所示，本发明提供了一种用于混合动力汽车的扭矩分配控制装置的执行流程图，该装置的功能模块是根据上述的用于混合动力汽车的扭矩分配控制方法设计而成，其包括接收模块、启动模块、参数表模块、数据处理模块和执行模块。

具体如下：

接收模块，用于接收加速踏板开度信号、车速信号和发动机转速信号和发动机实际扭矩信号；

启动模块，用于根据加速踏板开度信号启动发动机,使发动机工作在稳态高效率工况下，并执行该工况下的发动机稳态扭矩；

参数表模块，包括用于获得驾驶员需求扭矩的参数表二、用于用获得发动机基础扭矩的参数表四和参数表六。

参数表二设定为：对应的车速和加速踏板开度映射驾驶员需求扭矩；当加速踏板开度大于0时，驾驶员需求扭矩由加速踏板开度和当前车速查找参数表二获得；当加速踏板开度为0时，驾驶员需求扭矩为0。

参数表三设定为：根据车速制定扭矩修正值，车速在40km/h和90km/h之间修正扭矩为10-20n.m，小于40km/h或大于90km/h时不修正扭矩。

同理，参数表五设定为：根据空调附件功率制定扭矩修正值。

参数表四设置为：对应的发动机转速和驾驶员需求扭矩映射发动机的基础扭矩；当驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为发动机稳态扭矩；当驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩时，发动机基础扭矩为驾驶员需求扭矩；

参数表六设置为：对应的发动机转速映射发动机的基础扭矩；发动机基础扭矩为发动机稳态扭矩；参数表四设定为：参数表六设定为：

数据处理模块，用于计算电机扭矩和发动机目标扭矩并输出电机扭矩信号和发动机目标扭矩信号；驾驶员需求扭矩大于0时，选用参数表四，所述发动机目标扭矩为通过查找参数表四得到的基础扭矩加上第一修正扭矩和第二修正扭矩，第一修正扭矩是根据车速通过查找参数表三得到，第二修正扭矩是根据空调附件功率修正通过查找参数表五得到。驾驶员需求扭矩等于0时，选用参数表六，所述发动机目标扭矩为通过查找参数表六得到的基础扭矩加上第一修正扭矩和第二修正扭矩得到。

执行模块，用于接收发动机目标扭矩信号并控制发动机执行该发动机扭矩以及接收电机扭矩信号控制电机执行该扭矩；在加速踏板开度信号大于30时，在驾驶员需求扭矩大于发动机稳态扭矩，发动机按驾驶员需求扭矩执行；在加速踏板开度信号小于30时，在驾驶员需求扭矩小于等于发动机稳态扭矩，发动机保持稳态高效率工况下的扭矩执行。在发动机保持执行发动机稳态扭矩时，驾驶员需求扭矩减去发动机实际扭矩的差值再乘以相应的传动比，获得电机的负扭矩，将该负扭矩作为电机的执行扭矩，让电机处于发电模式使发动机保持工作在稳态高效率工况下。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。