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CN103523010A - 一种混合动力汽车驱动过程中速比控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车驱动过程中速比控制方法 Download PDF

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Abstract

一种混合动力汽车速比控制方法，首先S1：接收速比控制相关的信号；S2：通过实验测得发动机和电机的效率图，并制定出各自的最佳经济曲线；S3：计算发动机和电机在各自需求功率下的最佳经济转速；S4：考虑发动机和电机需求功率占比以及转速对效率的影响计算得到目标转速；S5：通过目标转速、车速以及主减速比计算得到目标速比；S6：将目标速比发送给速比控制执行器进行执行。本方法在混合驱动车辆时充分考虑了发动机和电机工作所占比重，以及转速对各自效率的不同影响得到优化的目标速比，本方法提供的方法可以使车辆经济性得到提高。

Description

一种混合动力汽车驱动过程中速比控制方法
技术领域
本申请涉及汽车驱动控制技术领域，特别是涉及并联式强混合动力汽车（包括插电式强混合动力汽车）速比控制方法及系统。
背景技术
随着全球能源紧缺和汽车排放对环境污染等问题日益严重，推进低能耗、低排放的新能源汽车已成为各界的共识，混合动力汽车是目前大规模产业化的首选，同时随着用户对驾驶性及舒适性需求的增加，开发带自动变速器特别是无极变速器的混合动力汽车十分有必要，无极变速器和手动档变速器或者有级自动变速器相比驾驶舒适性和动力性有很大的提高，这主要是由于无极自动变速器的速比可以连续变化，从而使动力源工作在经济区间下。
由于发动机和电机的工作特点具有很大的区别，虽然常规车辆的速比控制方法已比较成熟，但这种方法不能直接应用到混合动力车辆速比控制，特别是具有纯电驱动的强混合动力汽车的速比控制中。
发明内容
本发明提供一种混合动力汽车速比控制方法及系统，该方法在汽车驱动过程中控制无极变速器的速比，从而可以满足车辆经济性的需求。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种混合动力汽车速比控制方法，包括以下步骤：
S1：接收车速、驾驶员需求功率、发动机需求功率、电机需求功率；
S2：通过实验测得发动机和电机的效率图，并制定出各自的最佳经济曲线；
发动机和电机效率由各自的扭矩和转速确定；
对于并联式的动力系统，处于驱动状态时发动机、电机的转速是相同的，在一定车速下由速比确定，在一定行驶工况下驱动扭矩是确定的，通过控制速比可以调节发动机、电机的工作点，从而使整个动力系统的效率更高。
根据实验测得的发动机效率图，制定出发动机的最佳经济工作曲线，曲线上的每个点对应一个功率以及此功率下最经济的转速转速；
根据实验测得的电机效率图，制定出电机电动时的最佳经济工作曲线，曲线上的每个点一个功率以及此功率下最经济的转速转速；
S3：计算发动机和电机在各自需求功率下的最佳经济转速；
根据发动机需求功率和发动机的最佳经济工作曲线可计算得到发动机的最佳经济转速和效率；
根据电机需求功率和电机的最佳经济工作曲线可计算得到电机的最佳经济转速和效率。
S4： 考虑发动机和电机需求功率占比以及转速对效率的影响计算得到目标转速；具体方法为：
根据发动机需求功率、效率图计算如果发动机工作在上述求出的电机最佳经济转速下发动机的效率，并计算发动机工作点从发动机最佳经济转速移到电机最佳经济转速时效率减小的值；
根据电机需求功率、效率图计算如果电机工作在上述求出的发动机最佳经济转速下电机的效率，并计算电机工作点从电机最佳经济转速移到发动机最佳经济转速时效率减小的值；
计算上述发动机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比；
计算上述电机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比；
分别计算发动机需求功率、电机需求功率占驾驶员需求功率的比，其中驾驶员需求功率等于发动机需求功率与电机需求功率之和，发动机需求功率与电机需求功率具体值由专门的分配算法决定，本专利不涉及其分配算法，只根据分配的结果计算占比；
同时考虑发动机和电机效率的目标转速为：
以发动机最佳经济转速为基础，向电机最佳经济转速方向偏移一个值，即发动机最佳经济转速加上这个偏移值，即为目标转速；所述偏移值等于发动机最佳经济转速和电机最佳经济转速之差的绝对值乘以上述计算的电机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比，再乘以电机需求功率占驾驶员需求功率的比；
或者，以电机最佳经济转速为基础，向发动机最佳经济转速方向偏移一个值，即电机最佳经济转速加上这个偏移值，即为目标转速；所述偏移值等于发动机最佳经济转速和电机最佳经济转速之差的绝对值乘以上述计算的发动机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比，再乘以发动机需求功率占驾驶员需求功率的比。
S5：通过目标转速、车速以及主减速比直接计算得到无极变速器的目标速比；
S6：将目标速比发送给速比控制执行机构执行，便可完成无极变速器的速比控制。
由以上技术方案可见，本发明提供的该混合动力汽车速比控制方法在使用时，首先接收速比控制相关的信号，其次分别计算发动机和电机在各自需求功率下的最佳经济转速，由于发动机和电机效率特点的不同在各自需求功率下对应的最佳经济转速通常不相等，而对于并联式动力系统来说，混合驱动时发动机和电机转速相同，因此需要在发动机最佳经济转速和电机最佳经济转速之间确定一个目标转速可以兼顾发动机和电机的效率，本方法考虑发动机和电机需求功率的占比以及转速对各自效率的影响比重来计算得到目标转速，然后再结合车速、主减速比可以计算得到目标速比，最后将目标速比发送给速比控制执行器执行完成速比控制。
与现有技术相比，在混合驱动车辆时充分考虑了发动机和电机工作所占比重，以及转速对各自效率的不同影响得到优化的目标速比，本方法提供的方法可以使车辆经济性得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例和本技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的混合动力汽车速比控制方法的流程示意图； 
图2为发动机最佳经济曲线及工作点示意图。
图3为电机最佳经济曲线及工作点示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，本发明提供的混合动力汽车速比控制方法包括以下步骤：
S1：接收加速踏板开度、驾驶员需求功率、发动机需求功率和实际转速、电机需求功率和实际转速、以及车速。
S2：通过实验测得发动机和电机的效率图，并制定出各自的最佳经济曲线。
S3：计算发动机和电机在各自需求功率下的最佳经济转速。
S4： 考虑发动机和电机需求功率占比以及转速对效率的影响计算得到目标转速。
S5：通过目标转速、车速以及主减速比计算得到目标速比。
S6：将目标速比发送给速比控制执行器进行执行。
下面以具体实施例对本申请提供的该混合动力汽车速比控制方法进行详细说明。
在实际应用中，车速为V，驾驶员需求功率为P，发动机需求功率为P_eng，电机需求功率为P_mg，通过发动机效率图确定的发动机最佳经济曲线如图2中所示，通过电机的效率图确定的电机最佳经济曲线如图3中所示。
绘出发动机功率为P_eng的等功率曲线，此曲线和发动机最佳经济曲线的交点（图2中A）对应的转速n1即为功率P_eng对应的最佳经济转速，同时根据发动机效率图可以得到A点的效率Eff_eng_A。
绘出电机功率为P_mg的等功率曲线，此曲线和电机最佳经济曲线的交点（图3中C）对应的转速n2即为功率P_mg对应的最佳经济转速，同时根据电机效率图可以得到C点的效率Eff_mg_C。
根据发动机效率图，求得在需求功率P_eng下，转速为n2时（图2中B点）对应的发动机效率为Eff_eng_B，从而发动机在满足需求功率P_eng下从发动机最佳工作转速n1对应的A点移到电机最佳经济转速n2对应的B时，效率减少值为Eff_eng_A－Eff_eng_B。
根据电机效率图，求得在需求功率P_mg下，转速为n1时（图3中D点）对应的发动机效率为Eff_mg_D，从而电机在满足需求功率P_mg下从电机最佳工作转速n2对应的C点移到发动机最佳经济转速n1对应的D时，效率减少值为Eff_eng_C－Eff_eng_D。
发动机需求功率占驾驶员需求功率的比为P_eng/P，电机需求功率占驾驶员需求功率的比为P_mg/P。
同时考虑发动机和电机效率的目标转速n为：
以发动机最佳经济转速n1为基础，向电机最佳经济转速n2方向偏移一个值，这个值等于
|n1－n2|*（Eff_eng_C－Eff_eng_D）/（Eff_eng_A－Eff_eng_B＋Eff_eng_C－Eff_eng_D）*P_mg/P；
或者，以电机最佳经济转速n2为基础，向发动机最佳经济转速n1方向偏移一个值，这个值等于
|n1－n2|*（Eff_eng_A－Eff_eng_B）/（Eff_eng_A－Eff_eng_B＋Eff_eng_C－Eff_eng_D）*P_eng/P。
设汽车车轮半径为r，主减速比为i_o，由汽车理论知道变速目标速比i_g=0.377*n*r/（V*i_o）。
将此目标速比发送给速比控制执行器即可完成对变速器速比的控制。

Claims (3)

1.一种混合动力汽车速比控制方法，包括以下步骤：
S1：接收车速、驾驶员需求功率、发动机需求功率、电机需求功率；
S2：通过实验测得发动机和电机的效率图，并制定出各自的最佳经济曲线；
S3：计算发动机和电机在各自需求功率下的最佳经济转速；
S4： 考虑发动机和电机需求功率占比以及转速对效率的影响计算得到目标转速；
S5：通过目标转速、车速以及主减速比计算得到目标速比；
S6：将目标速比发送给速比控制执行器进行执行。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车速比控制方法，其特征在于包括以下步骤：所述步骤S4计算目标转速的方法为：
S4.1： 根据发动机需求功率、效率图计算如果发动机工作在步骤S3求出的电机最佳经济转速下发动机的效率，并计算发动机工作点从发动机最佳经济转速移到电机最佳经济转速时效率减小的值；
同时，根据电机需求功率、效率图计算如果电机工作在步骤S3求出的发动机最佳经济转速下电机的效率，并计算电机工作点从电机最佳经济转速移到发动机最佳经济转速时效率减小的值；
S4.2：计算上述发动机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比；
同时，计算上述电机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比；
S4.3：分别计算发动机需求功率、电机需求功率占驾驶员需求功率的比，其中驾驶员需求功率等于发动机需求功率与电机需求功率之和；
S4.4：计算目标转速：
以发动机最佳经济转速为基础，向电机最佳经济转速方向偏移一个值，即发动机最佳经济转速加上这个偏移值，即为目标转速；所述偏移值等于发动机最佳经济转速和电机最佳经济转速之差的绝对值乘以上述计算的电机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比，再乘以电机需求功率占驾驶员需求功率的比；
或者，以电机最佳经济转速为基础，向发动机最佳经济转速方向偏移一个值，即电机最佳经济转速加上这个偏移值，即为目标转速；所述偏移值等于发动机最佳经济转速和电机最佳经济转速之差的绝对值乘以上述计算的发动机效率减小值占发动机和电机效率减小值之和的比，再乘以发动机需求功率占驾驶员需求功率的比。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车速比控制方法，其特征在于，所述方法适用于并联式强混合动力汽车。
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