專利名稱：一種無級變速中度混合動力汽車的扭矩控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動力汽車控制領(lǐng)域，特別涉及一種CVT (無級變速)中度混合動力 汽車的扭矩控制方法。
背景技術(shù)：
目前存在于市場上的混合動力汽車配備的變速系統(tǒng)主要有手動(MT)、自動(AT) 和手自動一體化變速系統(tǒng)。由于成本和技術(shù)原因，CVT混合動力汽車較少，主要出現(xiàn)在高端 汽車上。配備MT變速系統(tǒng)的混合動力汽車雖然有良好的駕駛動力性和經(jīng)濟(jì)性，但是MT對 于駕駛員而言操作強度大，且因駕駛員駕駛熟練程度不同整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、污染排放表 現(xiàn)各不相同。配備AT變速系統(tǒng)的混合動力汽車操作簡易、節(jié)能但是存在換擋效率低下的問 題。CVT從技術(shù)上解決了 AT換擋效率低下的問題，CVT可以實現(xiàn)無換擋，連續(xù)扭矩輸出，在 制動能量回收時為能量回收提供方便，CVT能快速變換速比可以讓發(fā)動機在大部分時間工 作在最佳工況，基于這些優(yōu)勢CVT也成為混合動力汽車的理想首選。一般的混動汽車控制方法也大多集中在對手動(MT)、自動(AT)、手自動一體化變 速系統(tǒng)的汽車的控制，而對于CVT混動汽車的控制主要注重行駛穩(wěn)定性和駕駛舒適性，沒 有把能量的合理分配作為重點，這樣就會使整車經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放效果打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種CVT中度混合動力汽車的扭矩控制方法，以解決CVT混動汽車能 量分配合理性問題。此方案科學(xué)合理，能夠滿足整車動力性和經(jīng)濟(jì)性的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種CVT中度混合動力汽車的扭矩控制方法，所述方法是先由發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU根 據(jù)駕駛員油門踏板位移量計算出整車需求扭矩，在計算出整車需求扭矩后，發(fā)動機管理系 統(tǒng)ECU將整車需求扭矩發(fā)送給整車控制器HCU，整車控制器HCU再根據(jù)當(dāng)前電池電量情況和 發(fā)動機運行狀況進(jìn)行電機扭矩和發(fā)動機扭矩分配；
分配的原則如下首先滿足電機扭矩需求，發(fā)動機扭矩等于整車需求扭矩與電機扭矩 的差值；然后用分配出的發(fā)動機扭矩乘以當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速得出發(fā)動機需求功率，再根據(jù)發(fā) 動機最佳工作曲線查表求出當(dāng)前需求功率下的發(fā)動機需求扭矩和需求轉(zhuǎn)速，CVT控制速比， 從而讓發(fā)動機工作在當(dāng)前需求功率下的最佳工況。本發(fā)明的技術(shù)方案主要涉及混合動力汽車整車控制器、發(fā)動機管理系統(tǒng)、電機控 制器、變速器控制器，整車控制器負(fù)責(zé)對整車需求扭矩進(jìn)行分配及監(jiān)控控制，而發(fā)動機管理 系統(tǒng)和電機控制器負(fù)責(zé)響應(yīng)主控制器的需求扭矩從而來驅(qū)動整車工作，變速器控制器負(fù)責(zé) 監(jiān)控及切換變速器工作狀態(tài)。本發(fā)明方法能滿足整車動力性，也能結(jié)合CVT工作特性使發(fā)動機工作工況得到優(yōu) 化，使整車燃油消耗更經(jīng)濟(jì)，污染排放更少，達(dá)到了一定的節(jié)能減排的效果；此方案科學(xué)合理，具有可實施性，符合時代背景可以在CVT混合動力汽車上得到推廣應(yīng)用。


圖1 本發(fā)明的一種CVT中度混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2 本發(fā)明的一種CVT中度混合動力汽車扭矩控制原理圖。
具體實施例方式本混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，包含發(fā)動機、無級變速器CVT、電機、高壓電 池組、D⑶C直流轉(zhuǎn)換電路。還具備如下電子控制器整車控制器HCU、發(fā)動機管理系統(tǒng)E⑶、 電池管理系統(tǒng)B⑶、電機管理系統(tǒng)IPU、變速器管理系統(tǒng)TCU等。其中整車控制器HCU主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制，發(fā)動機管理系統(tǒng)E⑶主要負(fù)責(zé)監(jiān)控發(fā)動 機工作，電池管理系統(tǒng)B⑶主要負(fù)責(zé)監(jiān)控動力電池工作，電機管理系統(tǒng)IPU主要負(fù)責(zé)監(jiān)控電 機工作，變速器管理系統(tǒng)TCU主要負(fù)責(zé)監(jiān)控CVT工作；發(fā)動機、電機為同軸連接，其扭矩輸出 通過無級變速器CVT變比后驅(qū)動車輪；系統(tǒng)自帶起動機，當(dāng)高壓電池組電能不夠無法驅(qū)動 電機啟動發(fā)動機時整車控制器HCU可以控制起動機來啟動發(fā)動機；整車控制器HCU、發(fā)動機 管理系統(tǒng)E⑶、電源管理系統(tǒng)B⑶、變速器管理系統(tǒng)TCU通過CAN總線相互通訊；高壓電池組 通過DCDC轉(zhuǎn)換輸出12V電壓供整車其他使用；發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU會根據(jù)駕駛員油門踏板 需求求出整車需求扭矩，主控制器HCU得到此扭矩會判斷當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行模式切換、分配扭 矩，再傳達(dá)扭矩命令給電機控制器IPU和發(fā)動機管理系統(tǒng)E⑶，以滿足整車的動力需求。本混合動力汽車扭矩控制原理如圖2所示。發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU根據(jù)駕駛員油門 踏板位移量求出整車需求扭矩并將整車需求扭矩發(fā)送給整車控制器HCU，整車控制器HCU 得到此扭矩后首先判斷當(dāng)前整車運行狀態(tài)(即加減速行駛、勻速行駛、剎車、滑行等狀態(tài))進(jìn) 行能量回收、加速助力、正常運行等模式切換、根據(jù)各種模式要求分配發(fā)動機扭矩和電機扭 矩。分配原則是主控制器HCU在分配扭矩的時候首先滿足電機扭矩需求，其中電機 扭矩通過當(dāng)前電池電量S0C、當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及CVT速比查表得到。通過上述方法查表得 到電機扭矩后，則發(fā)動機扭矩為整車需求扭矩與電機扭矩的差值，但此發(fā)動機扭矩并非為 發(fā)動機最佳扭矩。任何工況下發(fā)動機都有最佳工作點，發(fā)動機在最佳工作點工作性能最佳、油耗最 經(jīng)濟(jì)。而CVT無級變速器無換擋可以快速變換速比理論上可以讓發(fā)動機在大部分時間工作 在最佳工況點，基于上述我們可以采取基于無級變速CVT實時變化速比讓發(fā)動機工作在最 佳工作點的策略方案來完成扭矩控制。在CVT中度混合動力汽車上采取如下優(yōu)化策略，主控制器HCU仍然采取前述分配 方法分配出電機扭矩和發(fā)動機扭矩，再利用發(fā)動機扭矩乘以當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算出發(fā)動機 當(dāng)前功率。然后通過查發(fā)動機最佳工作曲線求出發(fā)動機需求扭矩和CVT需求轉(zhuǎn)速(即根據(jù) 發(fā)動機的最佳工作曲線與等功率線的交點可以得出當(dāng)前需求功率下的發(fā)動機最佳工作扭 矩和最佳工作轉(zhuǎn)速)。CVT根據(jù)當(dāng)前車速及需求最佳工作轉(zhuǎn)速變換速比，不斷調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn) 速，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速不斷靠近最佳工作轉(zhuǎn)速及CVT需求轉(zhuǎn)速，讓發(fā)動機工作在最佳工作點。
在整個系統(tǒng)中發(fā)動機、電機、CVT、整車的扭矩和轉(zhuǎn)速都應(yīng)該采取合理措施加以限 制并保證各部分協(xié)同工作以滿足駕駛員需求，并保障系統(tǒng)中各個元件的安全運行不受損 壞，整車安全以及駕駛員安全，也能達(dá)到到整車駕駛舒適性、可靠性的要求。
權(quán)利要求
一種無級變速中度混合動力汽車的扭矩控制方法，所述方法是先由發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU根據(jù)駕駛員油門踏板位移量計算出整車需求扭矩，發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU計算出整車需求扭矩后發(fā)送給整車控制器HCU，整車控制器HCU再根據(jù)當(dāng)前電池電量情況和發(fā)動機運行狀況進(jìn)行電機扭矩和發(fā)動機扭矩分配；再傳達(dá)扭矩命令給電機控制器IPU和發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU，以滿足整車的動力需求；所述電機扭矩和發(fā)動機扭矩分配的原則如下首先滿足電機扭矩需求，發(fā)動機扭矩等于整車需求扭矩與電機扭矩的差值；然后用分配出的發(fā)動機扭矩乘以當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速得出發(fā)動機需求功率，再根據(jù)發(fā)動機最佳工作曲線查表求出當(dāng)前需求功率下的發(fā)動機需求扭矩和CVT需求轉(zhuǎn)速，變速器管理系統(tǒng)接收到CVT需求轉(zhuǎn)速后使無級變速器CVT根據(jù)當(dāng)前車速及需求轉(zhuǎn)速變換速比，從而讓發(fā)動機工作在當(dāng)前需求功率下的最佳工況；所述方法涉及到發(fā)動機、無級變速器CVT、電機、高壓電池組、DCDC直流轉(zhuǎn)換電路、整車控制器HCU、發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU、電池管理系統(tǒng)BCU、電機管理系統(tǒng)IPU、變速器管理系統(tǒng)TCU；整車控制器負(fù)責(zé)對整車需求扭矩進(jìn)行分配及監(jiān)控控制；發(fā)動機管理系統(tǒng)和電機控制器，變速器控制器負(fù)責(zé)監(jiān)控及切換變速器工作狀態(tài)；包含發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU負(fù)責(zé)響應(yīng)整車控制器的需求扭矩從而來驅(qū)動并監(jiān)控發(fā)動機工作；電池管理系統(tǒng)BCU負(fù)責(zé)監(jiān)控動力電池工作；電機管理系統(tǒng)IPU負(fù)責(zé)監(jiān)控電機工作；變速器管理系統(tǒng)TCU負(fù)責(zé)監(jiān)控CVT工作；所述發(fā)動機與電機同軸連接，其扭矩輸出通過無級變速器CVT變速比后驅(qū)動車輪；整車控制器HCU、發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU、電源管理系統(tǒng)BCU、變速器管理系統(tǒng)TCU通過CAN總線相互通訊；高壓電池組通過DCDC直接轉(zhuǎn)換電路輸出12V電壓供整車其他使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無級變速中度混合動力汽車的扭矩控制方法，所述方法是先由發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU根據(jù)駕駛員油門踏板位移量計算出整車需求扭矩，在計算出整車需求扭矩后，發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU將整車需求扭矩發(fā)送給整車控制器HCU，整車控制器HCU再根據(jù)當(dāng)前電池電量情況和發(fā)動機運行狀況進(jìn)行電機扭矩和發(fā)動機扭矩分配。本發(fā)明方法能滿足整車動力性，也能結(jié)合CVT工作特性使發(fā)動機工作工況得到優(yōu)化，使整車燃油消耗更經(jīng)濟(jì)，污染排放更少，達(dá)到一定的節(jié)能減排的效果。
文檔編號B60W20/00GK101941432SQ20101029051
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者嚴(yán)欽山, 李宗華, 楊寧, 蘇嶺, 鄧柯軍 申請人:重慶長安汽車股份有限公司;重慶長安新能源汽車有限公司