一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法技术

本发明专利技术公开了一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，该方法针对并联混动汽车不同模式下两动力源工作与否差异，基于模式求解动力系统复合外特性，得到系统真实最大输出特性；针对CVT速比无级变化特性影响输出的特点，由车速、速比范围ig求CVT可输入转速范围；再基于不同模式下的主要动力源最优转速范围得输入转速限制；由限制后输入转速插值复合外特性得输入转矩范围；再由速比得输出转矩范围及系统最大输出转矩值；最终由加速踏板得需求转矩准确值。本方法基于模式求解动力系统复合外特性及最优工作转速范围，并由CVT速比无级变化特点，通过转速范围得转矩范围及系统真实最大输出特性，从而可准确估计需求转矩,改善动力性能和驾驶体验。

A method for estimating driver's demand torque in CVT parallel hybrid electric vehicle

The invention discloses a method for estimation of CVT parallel hybrid electric vehicle driver demand torque, the method for parallel hybrid vehicle model under two different power sources and not differences, complex characteristic of solving dynamic system model based on real system maximum output characteristics; output characteristics for effects of CVT ratio for CVT can be stepless change characteristics. The input speed range by speed, speed ratio range of Ig; then based on the main power optimal speed range under different modes of input speed limit; after the input speed is limited by the interpolation combined outer characteristic input torque range; the speed output torque range and system maximum output torque value; finally by the accelerator pedal needs accurate torque value. This method is based on the complex characteristics and optimal power system mode working speed range, and the CVT ratio continuously changes through the speed range of true maximum output torque range and characteristics of the system, which can accurately estimate the demand torque, improve the dynamic performance and driving experience.

【技术实现步骤摘要】
一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法
本专利技术属于并联混合动力汽车
，特别涉及一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法。
技术介绍
随着能源与环境问题日益严峻，节能与新能源汽车技术成为政府和企业的焦点。混合动力汽车由于其燃油经济性好、排放少成为新能源汽车的热门方向之一。其中的并联混合动力车型，由于结构相对简单、容易控制而得到较多发展应用。并且随着CVT机械式无级变速器的设计制造水平和控制技术的进步，其在混合动力汽车上的应用也越来越多。现有技术中，CVT并联混合动力汽车的驾驶员需求转矩估计专利较少，其他需求转矩估计的相关专利未有针对CVT速比可快速在大范围内无级变化的特点、也未有针对并联混合动力汽车在不同驱动模式下主要动力源最优工作转速范围不同对CVT输入端转速范围限制不同及不同驱动模式下两动力源工作与否对动力系统最大输出能力影响较大的特点，这对于汽车的动力性能发挥和驾驶体验不利。如中国专利公布号为CN102897214A，公布日为2013-01-30，公开了一种驾驶员需求转矩的解析方法，该方法对于单轴驱动，动力系统由发动机、电机和自动变速器组成的并联式混合动力汽车，把电机和发动机外特性转矩曲线进行求和作为动力系统的复合转矩数组；又如中国专利公布号为CN104648404A，公布日为2015-05-27，公开了一种驾驶员驾驶意图的解析方法，该方法将输出轴端发动机最大转矩与输出轴端电机最大驱动转矩之和作为加速踏板100％开度时的需求转矩；又如中国专利公布号为CN104029675A，公布日为2014-09-10，公开了一种混合动力汽车及其动力系统转矩控制方法，该方法中把当前动力系统状态下(电池、电机、发动机等各部件状态)所有运行模式下能够实现的最大驱动转矩作为动力系统最大转矩能力,也即动力系统最大转矩为发动机与电动机最大转矩之和；其中虽然考虑了当前动力系统中电池、电机、发动机等各部件状态，但是却没有考虑发动机、电动机在当前模式是否参与工作这一重要状态，而是把所有运行模式下能够实现的最大驱动转矩作为动力系统最大转矩能力，实际上还是把电机和发动机的最大转矩求和。因此上述三种方法均不完全合理，因为在有些模式下电动机与发动机仅有一个工作，系统最大输出特性会随驱动模式不同有较大改变，所以把两动力源最大转矩直接简单相加并不能准确代表汽车动力系统的实时真实最大输出特性。同时，上述中国专利公布号为CN102897214A的所述方法中，采用0至最高转速的全范围电机转速根据动力系统复合转矩求解各档、各输入转速下最大输出转矩。此方法不能解决混合动力汽车在不同驱动模式下主要动力源最优工作转速范围不同会对CVT输入端转速范围限制不同，如发动机参与工作时发动机最优工作范围一般相对电机转速范围较窄，在其低速、高速区域油耗差，控制策略一般不允许发动机在此区域工作的问题。针对上述的技术不足，本专利技术所述的一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，通过针对并联混合动力汽车在不同驱动模式下两动力源工作与否的差异，采用基于模式的动力系统复合外特性求解方式得到动力系统的真实最大输出特性；并针对CVT速比可在大范围内迅速无级变化、对输出特性有直接影响特点，由车速、速比范围ig求CVT输入端可用转速范围数组Sava；再基于当前模式求解主要动力源最优工作转速范围Slim，对输入端可用转速进行限制后得当前车速下可用的最优转速范围Sopt；再由各转速插值复合外特性得输入端转矩范围Tin；再由与各转速所对应速比得输出端转矩范围Tout；再对各速比下的转矩求最大值得系统最大输出转矩；最终由加速踏板得实时需求转矩的准确值。本方法基于驱动模式求解动力系统复合外特性，并根据CVT速比可无级变化特点和不同模式下最优转速差异，通过转速范围得转矩范围，最终求最值得到系统真实最大输出特性，可准确估计驾驶员实时需求转矩,进而改善汽车动力性能和驾驶体验。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，其考虑了在不同驱动模式下两动力源工作与否的差异，采用基于模式的动力系统复合外特性求解方式得到动力系统的真实最大输出特性；并且考虑了CVT速比可在大范围内迅速无级变化、对输出特性有直接影响特点，通过车速、速比范围求解CVT输入端可用转速范围数组Sava；同时还考虑了不同模式下主要动力源最优工作转速范围Sopt差异，得到当前模式下的输入端最优转速范围Sopt；进而通过插值及速比得到外特性对应的输入、输出转矩，从而通过对各个速比下的转矩值求最大得到系统当前真实的最大可输出转矩，最后由踏板得到需求转矩。因而本方法充分考虑了CVT并联混合动力汽车的结构特点及各驱动模式下动力源参与工作情况不同对系统最大输出能力和输入转速范围对最优工作转速区间有所限制的影响，同时考虑了CVT速比无极变化的特性，从而能够准确得到系统的真实最大输出特性，进而可以获得驾驶员需求转矩的精确结果。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，包括以下步骤：步骤1，根据并联混和动力汽车的电动机、发动机均位于CVT输入端的特点，不同驱动模式下各动力源是否参与驱动的情况会有所不同；首先根据两动力源外特性，采用基于驱动模式的动力系统复合外特性求解方法，得到各输入转速下的动力系统最大可输入转矩；步骤2，针对CVT速比可以实时快速无级变化的特点，如公式(1)所示，由实际车速v根据CVT的速比范围数组ig(速比范围数组间隔取不小于CVT速比变化灵敏度的某一较小值，如0.1)求解当前车速下CVT输入端的可用转速范围Sava，即可得与实时车速及任一速比is_ava相对应的各个转速Sava；也即根据当前车速值v可得速比与转速两个数组，且速比值与转速值一一对应；式中，n为CVT输入端转速,单位rpm；i0为主减速器速比；r为车轮半径，单位m；步骤3，根据不同驱动模式下主要动力源效率较高的最优工作转速限制范围不同的特点，基于当前驱动模式的主要动力源最优工作转速范围得到CVT输入端转速限制范围Slim；再由当前车速下CVT输入端的可用转速范围Sava，求二者交集，得到当前可用的CVT输入端最优工作转速范围Sopt，各转速对应速比记为is_opt；步骤4，由CVT输入端最优工作转速范围Sopt内的各个转速插值当前驱动模式下动力系统复合外特性T-S曲线，得到CVT输入转矩范围Tin；再结合与各个转速Sopt值所对应的速比is_opt，得到CVT可输出转矩范围Tout；步骤5，对实时车速、模式下的CVT可输出转矩范围Tout内的各转矩值求MAX，得到当前汽车状态(车速、驱动模式)下，动力系统的真实最大可输出转矩Tmax；步骤6，由当前汽车状态下动力系统最大可输出转矩Tmax和加速踏板信号k求得驾驶员预需求转矩T′req；步骤7，为避免所得驾驶员需求转矩出现较大的迅速波动，对预需求转矩值T′req的变化率进行限制，得到驾驶员实时需求转矩Treq，防止因需求转矩的迅速变化导致模式切换频繁或汽车冲击度过大。由此，根据本专利技术的一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，通过基于模式的动力系统复合外特性求解方法得到动力系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，根据并联混和动力汽车的电动机、发动机均位于CVT输入端的特点，不同驱动模式下各动力源是否参与驱动的情况会有所不同；首先根据两动力源外特性，采用基于驱动模式的动力系统复合外特性求解方法，得到各输入转速下的动力系统最大可输入转矩；步骤2，针对CVT速比可以实时快速无级变化的特点，如公式(1)所示，由实际车速v根据CVT的速比范围数组ig(速比范围数组间隔取不小于CVT速比变化灵敏度的某一较小值，如0.1)求解当前车速下CVT输入端的可用转速范围Sava，即可得与实时车速及任一速比is_ava相对应的各个转速Sava；也即根据当前车速值v可得速比与转速两个数组，且速比值与转速值一一对应；

【技术特征摘要】
1.一种CVT并联混合动力汽车驾驶员需求转矩估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，根据并联混和动力汽车的电动机、发动机均位于CVT输入端的特点，不同驱动模式下各动力源是否参与驱动的情况会有所不同；首先根据两动力源外特性，采用基于驱动模式的动力系统复合外特性求解方法，得到各输入转速下的动力系统最大可输入转矩；步骤2，针对CVT速比可以实时快速无级变化的特点，如公式(1)所示，由实际车速v根据CVT的速比范围数组ig(速比范围数组间隔取不小于CVT速比变化灵敏度的某一较小值，如0.1)求解当前车速下CVT输入端的可用转速范围Sava，即可得与实时车速及任一速比is_ava相对应的各个转速Sava；也即根据当前车速值v可得速比与转速两个数组，且速比值与转速值一一对应；式中，n为CVT输入端转速,单位rpm；i0为主减速器速比；r为车轮半径，单位m；步骤3，根据不同驱动模式下主要动力源效率较高的最优工作转速限制范围不同的特点，基于当前驱动模式的主要动力源最优工作转速范围得到CVT输入端转速限制范围Slim；再由当前车速下CVT输入端的可用转速范围Sava，求二者交集，得到当前可用的CVT输入端最优工作转速范围Sopt，各转速对应速比记为is_opt；步骤4，由CVT输入端最优工作转速范围Sopt内的各个转速插值当前驱动模式下动力系统复合外特性T-S曲线，得到CVT输入转矩范围Tin；再结合与各个转速Sopt值所对应的速比is_opt，得到CVT可输出转矩范围Tout；步骤5，对实时车速、模式下的CVT可输出转矩范围Tout内的各转矩值求MAX，得到当前汽车状态(车速、驱动模式)下，动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小华，孙可华，宋大凤，李广含，董兵兵，王新明，李立鑫，王振伟，崔皓勇，黄海瑞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22