[发明专利]一种行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法

说明书

技术领域

本发明属于混合动力汽车技术领域，特别涉及一种行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法。

背景技术

随着能源与环境问题日益突出，节能与新能源汽车的发展迫在眉睫。由于新能源汽车中纯电动汽车电池能量密度、续驶里程等技术限制有待突破，燃料电池汽车较高的制造、使用和维护成本以及复杂的配套设施限制了其发展应用。当前混合动力汽车由于其即可保证汽车较好的动力性，又能改善发动机工作状况、减少有害物排放、节约燃油，并且技术成熟可靠，因而已经成为各企业和科研机构汇聚的焦点之一。油电混合动力汽车将电机和发动机结合在一起，若加上行星齿轮的传动特性可以通过发电机调节发动机转速，实现发动机转速的解耦；同时通过电动机调节发动机转矩，实现发动机的转矩解耦；使发动机有可能在各种情况下都能工作在最节油的状态。因此，行星混联式油电混合动力汽车是目前各大汽车公司发展的优选车型。

现有技术中的行星混联式混合动力汽车的动力耦合系统可分为单行星排式和多行星排式，其中单行星排式耦合系统结构简单、成本较低、控制容易，因而获得了较为广泛的应用。针对行星混联式混合动力汽车的发动机、电动机与发电机三个动力源分别固定连接在行星排的行星架、齿圈与太阳轮上，其中齿圈输出动力，因而齿圈转速与车速成固定比例。由于行星齿轮的传动特性，需首先设定两个部件的转速、转矩后才能确定第三部件相应的转速、转矩。也因此可实现发动机的转速、转矩双解耦，进而调节发动机工作点，降低油耗。

在行星混联式混合动力汽车控制中，基本目标是通过控制电动机转矩、发电机转速间接控制发动机工作点，实现保证动力性的同时减小油耗。由于动力性直接影响驾驶员的驾驶感受和体验，因而驾驶员需求转矩估计至关重要。通过驾驶员对加速踏板的操作，估计其需求转矩值，然后依据经济或动力的倾向进行总需求转矩分配，使三个动力源协调、高效工作，达到经济性和动力性有侧重的兼顾。

一种行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法实现了包含三个动力源、具有两个自由度的行星式动力耦合系统的满负荷总转矩计算和驾驶员需求转矩实时估计，为汽车控制中的转矩分配做好数据准备，为经济性和动力性实现打下基础，该领域尚未相关发明。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法，其可在混合动力汽车的发动机、电动机及发电机型号确定的情况下，根据驾驶员操作实时准确计算驾驶员转矩需求，进而在实现节油的同时达到较好的动力性和驾驶体验。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一种行星混联式混合动力汽车驾驶员需求转矩计算方法，包括以下步骤：

A、驾驶员驾驶风格识别

驾驶风格分为动力型和经济型两种，动力型时发动机工作在外特性曲线上，可发挥整车最大动力性能；经济型时发动机工作在最优工作曲线上，可发挥整车最佳经济性能；通过在驾驶舱设置按钮识别驾驶员目标驾驶风格，若未操作则默认经济型；

B、车辆行驶速度和加速踏板开度检测

车辆行驶速度V用于计算齿圈转速S_r，进而可求解齿圈功率；加速踏板开度α用于由动力系统满负荷最大转矩T_max计算驾驶员实时需求转矩T_req，计算公式如下：

T_req＝α·T_max(1)

C、驾驶员需求转矩求解

C1、动力系统满负荷总转矩计算

针对单行星排混联式混合动力汽车的发动机、电动机与发电机三个动力源分别连接在行星排的行星架、齿圈与太阳轮上所形成的二自由度动力系统，通过遍历电动机与发电机的各个转速获得两电机工作转速范围内的二维转速遍历矩阵；在矩阵任意位置由两电机转速及行星排的传动特性计算对应的发动机转速，并存于矩阵对应元素位置，计算公式如下：

式中S_Eng为发动机转速,单位rpm；S_MG1为发电机转速,单位rpm；S_MG2为电动机转速,单位rpm；k为行星排的特征参数；

然后由矩阵中各动力源转速插值外特性曲线或最优工作曲线得到在当前工况下各自可输出的最大转矩；再由三动力源的连接关系及行星排的传动特性计算齿圈处转矩T_r，即动力系统最大可输出转矩T_ij，存成数表即二维转矩输出矩阵；计算公式如下：

T_c≈T_Eng(4)