一种混合动力汽车坡道阻力获取方法技术

为解决现有技术中坡道阻力计算方法精度较低，容易出现偏差的问题，本发明专利技术提供了一种混合动力汽车坡道阻力获取方法，该坡道阻力获取方法全面考虑了车辆的驱动力及车辆阻力，并由此建立车辆动力学方程，在换算过程中不仅考虑了车辆外部的加速阻力、滑行阻力等，同时进一步考虑了车辆内部各转动部件带来的惯性阻力，由于考虑全面，该获取方法保证了所估算出的坡道阻力的准确可靠，为坡道上的换挡策略、SOC平衡策略以及扭矩分配策略提供了重要的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力汽车坡道阻力获取方法
本专利技术涉及汽车电子
，尤其指混合动力汽车的坡道阻力估算方法。
技术介绍
混合动力技术目前已经进入成熟期，燃料电池技术、纯电动技术、燃氢发动机、代用燃料等技术由于受到技术瓶颈和基础设施建设等一系列的问题的限制，还处在研发期。因此，目前混合动力汽车的市场化将显得更加重要，在混合动力汽车的研发过程中，电池模块、动力总成、混合动力整车控制器(HybridControlUnit，简称HCU)等技术是混合动力汽车研发的难点。其中HCU实现整个混合动力车辆中发动机节点、电机节点以及电池节点等动力节点的控制、协调以及能量分配，同时还负责整个车辆换挡策略的控制以及电池电量平衡策略等，是整个车辆控制的核心。车辆在实际的道路上运行的过程中，除了受到驾驶员的需求控制外，还受到路面的工况的影响，在影响整车控制的道路工况中坡度是个关键性的影响因素之一，不同的坡道对应不同的坡道阻力。不同的坡道阻力会对整车控制器的换挡策略产生较大的影响，若未考虑坡道因素，在坡道上会导致档位频繁切换的问题，所谓频繁切档指在上坡的过程中驾驶员通过深踩油门提高动力，但是由于坡道的存在，车速不能按照实际驾驶员的加速的意图上升，车速缓慢上升导致了车辆不得不以降档的方式为车辆提供动力；当车速达到一定速度后，车辆的档位又变回原来的档位；这样就导致了两次的档位切换，因此在上坡的过程中车速延迟油门的变化导致了车辆的档位频繁切换；同时在混合动力车辆爬坡的过程中，由于存在较大的坡道阻力，在按照正常驱动策略运行的情况下电机分配到的扭矩较大，会导致其电池荷电状态(StateofCharge，简称SOC)在爬坡的过程中一直较低，影响整个车辆SOC的平衡控制策略。因此，对于新能源汽车的坡道阻力估算方法显得尤为重要，目前，主要采用两种方法获得坡道阻力，一种方法是采用逐点静态检测技术，即在车辆上安装检测设备检测道路信息，获得道路的坡度，进而计算出车辆的坡度阻力。然而该种方法的精度的检测及维护工作量大，效率低，且这种技术易受到换挡冲击、路面不平等随机因素干扰，易累积出现误差。一种方法是采用动力学方程的方法，采集整车的各项参数，如车速、车辆加速度、整车质量等信息获得坡道阻力。但目前的动力学估算方法主要适用于传统车辆，其考虑的因素较少，计算方法较为简单。比如现有技术中给出了一种坡道阻力计算方法，其在获得车辆的车速信息后，微分获得车辆加速度，并通过传感器获得一合加速度信息，该合加速度信息为车辆加速度与重力加速度的矢量和，再通过计算重力加速度的分量，从而获得坡度，并获得坡度阻力，这种方法由于主要只考虑车辆加速度，未考虑其车辆的输出扭矩、各种阻力因素等，其坡道阻力计算方法精度较低，容易出现偏差。
技术实现思路
为解决现有坡道阻力估算方法精度较低，容易出现偏差的问题，本专利技术提供了一种混合动力汽车坡道阻力获取方法，所述混合动力汽车包括发动机、ISG电机、后电机、前变速箱、后变速机构、前驱动桥、及后驱动桥；所述发动机的输出轴在连接所述ISG电机后经所述前变速箱连接所述前驱动桥，所述后电机经所述后变速机构连接所述后驱动桥；其中，所述混合动力汽车坡道阻力获取方法包括如下步骤：获得所述前变速箱的速比n1、所述后变速机构的速比n2、轮胎的半径r及整车质量m；通过测算获得所述发动机的输出扭矩TEMS、所述ISG电机的输出扭矩TISG、和所述后电机的输出扭矩TERAD；通过车辆的滑行测试获得滑行阻力FC；由车辆的车速差分获得车辆的整车加速度然后通过表达式获得整车加速阻力FAcc；根据车辆上转动部件的转动惯量及角加速度，获得整车惯性阻力Fj；根据上述获得的参数，采用下述表达式估算获得坡道阻力FSlope：采用本专利技术提供的混合动力汽车坡道阻力获取方法，在估算的过程中，全面考虑了车辆的驱动力及车辆阻力，并由此建立车辆动力学方程，在换算过程中不仅考虑了车辆外部的加速阻力、滑行阻力等，同时进一步考虑了车辆内部各转动部件带来的惯性阻力，由于考虑全面，该获取方法保证了所估算出的坡道阻力的准确可靠，为坡道上的换挡策略、SOC平衡策略以及扭矩分配策略提供了重要的依据。附图说明图1是本专利技术实施例提供的混合动力汽车构型示意图；图2是本专利技术实施例提供的不同车速下滑行阻力曲线示意图；图3是本专利技术实施例提供的后电机角加速度估算流程图；图4是本专利技术实施例提供的发动机输出轴角加速度流程图；图5是本专利技术实施例提供的轮胎角加速度估算流程图；图6是本专利技术实施例提供的车辆加速度估算流程图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。专利技术人在对该混合动力汽车及其坡道阻力获取方法做了大量研究后，发现目前现有技术中坡道阻力计算方法精度较低，容易出现偏差，同时，对于混合动力汽车的坡道阻力获取方法，也没有可借鉴的经验。本部分将对混合动力汽车作为简单描述后，给出基于该混合动力汽车的坡道阻力获取方法。本专利技术基于一种混合动力汽车，为方便起见，先对该混合动力汽车做出说明，但本专利技术的目的并不是提供一种混合动力汽车，而是提供一种基于该混合动力汽车的坡道阻力获取方法。如图1所示，该混合动力汽车包括发动机、ISG(IntegratedStarterGenerator，中文名：集成起动电机)电机、后电机、前变速箱、后变速机构、前驱动桥、及后驱动桥；所述发动机的输出轴在连接ISG电机后经前变速箱连接前驱动桥，所述后电机经后变速机构连接后驱动桥。其中，图中电池模块为ISG电机及后电机提供动力，具体为该电池模块提供的直流电(图中所示单点划线表示直流)经逆变器后转换为交流电(图中所示双点划线表示交流)提供给ISG电机和后电机。同时，与逆变器连接有一DC/DC(DirectCurrenttoDirectCurrent，中文名：直流/直流转换器)，该DC/DC连接一蓄电池供电。所述蓄电池用于为车上的仪表等控制单元的电器提供供电，同时，DC/DC还提供充电功能，为蓄电池补充电量。ISG电机直接集成在发动机输出轴上，融合了电机、现代电力电子、数字信号处理、现代控制等技术，集传统汽车的起动和发电功能于一体，具有突出的起/停控制快、能量再生利用好、动力辅助性强等优点，尤其在降低排气污染、节约燃油方面效果明显。所述前变速箱为本领域技术人员所公知，用于实现改变齿轮传动比，本例前变速箱设置有5档，驾驶人员可以根据需要选择合适档位适用不同的车速。不同的档位意味着不同的齿轮传动比(也称速比)。后变速机构用于输出固定速比，将动力从电机传递给后驱动桥。前驱动桥、后驱动桥一般均由主减速器、差速器、驱动轴(左、右半轴)和驱动桥壳等组成。它的作用是将万向传动装置(连接传动轴)传来的动力折过90°角，改变力的传递方向，并由主减速器降低转速，增大转矩后，经差速器分配给左、右半轴(作为驱动轴)和驱动轮。主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速度。差速器用以连接左右半轴，可使两侧轮胎以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证轮胎的正常滚动。半轴是将差速器传来的扭矩再传给轮胎，驱动轮胎旋转，推动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力汽车坡道阻力获取方法，所述混合动力汽车包括发动机、ISG电机、后电机、前变速箱、后变速机构、前驱动桥、及后驱动桥；所述发动机的输出轴在连接所述ISG电机后经所述前变速箱连接所述前驱动桥，所述后电机经所述后变速机构连接所述后驱动桥；其特征在于，所述混合动力汽车坡道阻力获取方法包括如下步骤：获得所述前变速箱的速比n1、所述后变速机构的速比n2、轮胎的半径r及整车质量m；通过测算获得所述发动机的输出扭矩TEMS、所述ISG电机的输出扭矩TISG和所述后电机的输出扭矩TERAD；通过车辆的滑行测试获得滑行阻力FC；由车辆的车速差分获得车辆的整车加速度然后通过表达式获得整车加速阻力FAcc；根据车辆上转动部件的转动惯量及角加速度获得整车惯性阻力Fj；根据上述获得的参数，采用下述表达式估算获得坡道阻力FSlope：FSlope=[TEMS+TISG]n1/r+TERAD·n2/r‑FC‑FAcc‑Fj。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车坡道阻力获取方法，所述混合动力汽车包括发动机、ISG电机、后电机、前变速箱、后变速机构、前驱动桥、及后驱动桥；所述发动机的输出轴在连接所述ISG电机后经所述前变速箱连接所述前驱动桥，所述后电机经所述后变速机构连接所述后驱动桥；其特征在于，所述混合动力汽车坡道阻力获取方法包括如下步骤：获得所述前变速箱的速比n1、所述后变速机构的速比n2、轮胎的半径r及整车质量m；通过测算获得所述发动机的输出扭矩TEMS、所述ISG电机的输出扭矩TISG和所述后电机的输出扭矩TERAD；通过车辆的滑行测试获得滑行阻力FC；由车辆的车速差分获得车辆的整车加速度然后通过表达式获得整车加速阻力FAcc；根据车辆上转动部件的转动惯量及角加速度获得整车惯性阻力Fj；根据上述获得的参数，采用下述表达式估算获得坡道阻力FSlope：FSlope=[TEMS+TISG]n1/r+TERAD·n2/r-FC-FAcc-Fj。2.根据权利要求1所述的混合动力汽车坡道阻力获取方法，其特征在于，所述根据车辆上转动部件的转动惯量及角加速度获得整车惯性阻力Fj具体包括如下步骤：根据所述前驱动桥对应的转动惯量及角加速度估算得到前驱动桥惯性阻力Fjf，根据所述后驱动桥对应的转动惯量及角加速度估算得到后驱动桥惯性阻力Fjr，根据轮胎端对应的转动惯量及角加速度估算得到轮胎的惯性阻力Fjt；将所述前驱动桥惯性阻力Fjf、所述后驱动桥惯性阻力Fjr及所述轮胎的惯性阻力Fjt求和获得所述整车惯性阻力Fj。3.根据权利要求2所述的混合动力汽车坡道阻力获取方法，其特征在于，所述前驱动桥惯性阻力Fjf通过如下步骤获得：测算获得发动机输出轴角加速度发动机曲轴的转动惯量JEMS及ISG电机转子的转动惯量JISG；根据如下表达式获得所述前驱动桥惯性阻力Fjf：4.根据权利要求2所述的混合动力汽车坡道阻力获取方法，其特征在于，所述后驱动桥惯性阻力Fjr通过如下步骤获得：测算获得后电机角加速度和后轴总转动惯量JERAD；通过如下表达式获得所述后驱动桥惯性阻力Fjr：5.根据权利要求2所述的混合动力汽车坡道阻力...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春雷，夏珩，王俊华，魏丹，苏建云，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44