一种纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法技术

技术编号:30142900 阅读:4 留言:0更新日期:2021-09-23 15:10
本发明专利技术提出一种纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,包括1,计算动力系统的理论长/短时最大可用功率和理论长时/短时最小可用功率;2,计算动力系统的理论最大可用扭矩;3,对前后轴扭矩进行限制;4,对分配到前后轴的电机扭矩进行限制;5,前轴、后轴动力系统扭矩协调;6,输出前后轴最大可用扭矩或循环计算得到新的前后轴最大可用扭矩并输出。本方法基于电机能力限制和最后分配比来核算,在何种分配比下,可以充分发挥电池的功率,使电池最大功率设计更合理,同时引入循环计算,反复迭代的最大可用扭矩计算模型,动态调整车辆当前的扭矩能力估算,始终保证电池不出现过充和过放的同时最大限度的利用电池功率。同时最大限度的利用电池功率。同时最大限度的利用电池功率。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法


[0001]本专利技术涉及汽车动力系统的能量管理技术,具体涉及纯电动四驱车辆运行过程中整车最大可用能力的估算。

技术介绍

[0002]纯电动四驱车辆运行过程中,前、后驱动系统的扭矩分配非常重要,现有技术通常是以满足总的驾驶员需求扭矩为前提,也有一些要兼顾动力系统驱动效率的想法,但均为按一定比例来进行前、后驱动系统的扭矩分配,无法满足实际过程中复杂多变的驾驶情况。
[0003]在四驱系统的扭矩分配中,扭矩估算是重要环节,而计算四驱车辆整车当前最大可用扭矩关键,因为首先要知道当前系统能够提供多大的扭矩,才能谈扭矩分配的问题,单纯将扭矩分配到最优,可能并不是电池的最大充放电功率。
[0004]现在已有的对于四驱电机的扭矩估算方法如下:首先根据电池的最大可用功率减去高压附件用电消耗,得到可供给电机所用的总功率。其中高压附件包括直流变换器、空调压缩机、空调制热模块、直流转220V交流控制器等。然后根据公式:功率=电机平均效率*电机总扭矩*电机转速*系数,在已知功率和电机转速的情况下,换算出电机总的可用扭矩。
[0005]目前这种计算方式,存在的问题是:电机平均效率这个值不是一个准确值,该值估算过大会导致电池过充过放,从而损伤电池,该值估算过小则会使电池能力未得到充分发挥,电池会进行过量设计,引起成本增加。所以电机当前真实效率的估算就显得尤为重要。电机的效率在电机结构设计固定之后,影响电机效率的因素是:电机当前的转速和扭矩。而车辆前后两个电机的转速并不一致,前后速比一般不相同,如有的车辆确定前后电机之间的速比关系是3:1。即便是电机转速相同,四驱车辆在行驶过程中,前后电机的扭矩分配比也很少是刚好5:5,由于四驱车辆前后轴扭矩分配比会很大程度的影响车辆动力性、经济性及操控性,所以一般情况下,前后电机的实时扭矩是不一致的。因此,现有方法单纯的使用一个简单的经验值估算平均效率是不可取的。
[0006]中国专利申请号CN107640062A公开了《一种四驱电动汽车前后轴驱动扭矩分配控制方法》,其讨论了和路面附着系数对最优分配比的重新校核,但是路面附着系数可能存在估算不准的可能性,而且完全基于路面附着系数来进行前后轴扭矩分配比的分配极大的限制了车辆的其他可能分配比,也不利于经济性的考虑。
[0007]另外,还有一些文献,例如中国专利申请号CN109515211A公开了《一种纯电动电机输出扭矩计算方法》,给出一种通过电机自身稳定情况和物理特性限制条件下估算电机最大输出能力的方法,是对电机可用扭矩的一种估算。中国专利申请号CN110843551A公开了《一种四驱扭矩分配方法》,提出了一种基础四驱两个电机效率最高为目标的扭矩分配方法,但其研究的是扭矩分配环节,不能解决扭矩分配比变化后,如何动态的调整车辆当前的扭矩能力估算,使电池不出现过充过放的可能。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对现有技术存在的缺陷,提供一种纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,解决四驱车辆当前最大能够提供的扭矩大小是多少的问题,通过计算一个动态变化的动力系统可用扭矩,动态的调整车辆当前的扭矩能力估算,始终保证电池不出现过充和过放的同时最大限度的利用电池功率。
[0009]对于新能源汽车中的电池,本领域技术人员均知:
[0010]电池长时可放电功率(电池长时最大功率):低于该功率时,电池可无限长时按照低于该功率的值进行功率输出。
[0011]电池短时可放电功率(电池短时最大功率):等于该功率时,电池可在一定时间内(一般设计为:20s)按该功率输出。超过该时间,则电池将过热或发生其他寿命损伤。
[0012]电池长时可充电功率(电池长时最小功率):低于该功率时,电池可无限长时按照低于该功率的值进行充电。
[0013]电池短时可充电功率(电池短时最小功率):等于该功率时,电池只能以该功率充电不超过一定时间(一般设计为:20s)。也称电池短时最小功率。
[0014]以上几种功率,不同的主机厂或者电池厂家对长短时的具体时间小有差别,但都有长时放电和短时放电的区别。对于纯电动来说短时功率主要用于防扭震,对于混动汽车,短时功率主要用于提高发动机的响应性能。所以对时间的要求有所不同
[0015]本专利技术的技术方案如下:
[0016]一种纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,其包括如下步骤:
[0017]步骤1,计算动力系统的理论长/短时最大可用功率和理论长时/短时最小可用功率
[0018]步骤2,计算动力系统的理论最大可用扭矩;
[0019]步骤2.1,计算两个电机的实时当前效率:
[0020]步骤2.2,计算前后轴最大可用扭矩;
[0021]步骤2.3,计算当前动力系统最大/最小可用扭矩;
[0022]步骤3,对前后轴扭矩进行限制;
[0023]步骤4,对分配到前后轴的电机扭矩进行限制;
[0024]步骤5,前轴、后轴动力系统扭矩协调;
[0025]步骤6,基于触发条件,输出前后轴最大可用扭矩或循环计算得到新的前后轴最大可用扭矩并输出。
[0026]以下进一步具体说明上述方法的步骤:
[0027]步骤1,计算动力系统的理论长/短时最大可用功率和理论长时/短时最小可用功率。
[0028]计算公式如下:
[0029]动力系统的理论长/短时最大可用功率=电池的长时/短时最大可用功率减去高压附件实际用电功率。
[0030]动力系统的理论长时/短时最小可用功率=电池当前长时/短时的最小可用功率++高压附件实际用电功率。
[0031]步骤2,计算动力系统的理论最大可用扭矩(即机械能力估算)
[0032]步骤2.1:计算两个电机的实时当前效率:
[0033]前轴电机当前效率f1=f(n,T
前轴分配扭矩
)
[0034]后轴电机当前效率f2=f(n,T
后轴分配扭矩
)
[0035]其中,n为转速,f为效率,初始时刻效率赋值在0

1之间根据调试情况选择,电机运行之后的效率根据前一刻的实际扭矩和前一刻的实际转速查电机效率表得到。
[0036]步骤2.2计算前后轴最大可用扭矩
[0037]首先,根据当前动力系统长时最大可用功率和当前车速,查四驱扭矩分配表得到给定功率下的理论最大前后轴扭矩分配比:
[0038]ε
理论最大前后轴扭矩分配比
=f(P
动力系统长时最大可用功率
,V)
[0039]其中:P
动力系统长时最大可用功率
为步骤1中计算得到的理论动力系统的长/短时最大可用功率,或理论动力系统的长时/短时最小可用功率,在驱动时选前者进行计算,在能量回收时选后者进行计算,V为当前车速。
[0040]然后,根据前后轴电机的实时当前效率f1=f(n,T
前轴分配扭矩
)f2=本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,计算动力系统的理论长/短时最大可用功率和理论长时/短时最小可用功率步骤2,计算动力系统的理论最大可用扭矩;步骤2.1,计算两个电机的实时当前效率:步骤2.2,计算前后轴最大可用扭矩;步骤2.3,计算当前动力系统最大/最小可用扭矩;步骤3,对前后轴扭矩进行限制;步骤4,对分配到前后轴的电机扭矩进行限制;步骤5,前轴、后轴动力系统扭矩协调;步骤6,基于触发条件,输出前后轴最大可用扭矩或循环计算得到新的前后轴最大可用扭矩并输出。2.根据权利要求1所述的纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,其特征在于,所述步骤1:动力系统的理论长/短时最大可用功率=电池的长时/短时最大可用功率

高压附件实际用电功率;动力系统的理论长时/短时最小可用功率=电池当前长时/短时的最小可用功率+高压附件实际用电功率;所述高压附件包括DCDC、PTC,ACP、DCAC;其中,当DCDC、PTC、ACP有实际需求时,采用实际值,当没有需求时,需要减一个预留值,DCDC预留为500w~1000w,PTC+ACP预留400w~700w。3.根据权利要求1所述的纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,其特征在于,所述步骤2.1计算两个电机的实时当前效率公式如下:前轴电机当前效率f1=f(n,T
前轴分配扭矩
)后轴电机当前效率f2=f(n,T
后轴分配扭矩
)其中,n为转速,f为效率,初始时刻效率赋值在0

1之间根据调试情况选择,电机运行之后的效率根据前一刻的实际扭矩和前一刻的实际转速查电机效率表得到。4.根据权利要求1所述的纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,其特征在于,所述步骤2.2计算前后轴最大可用扭矩具体包括:首先,根据动力系统长时最大可用功率和当前车速,查四驱扭矩分配表得到给定功率下的理论最大前后轴扭矩分配比:ε
理论最大前后轴扭矩分配比
=f(P
动力系统长时最大可用功率
,V)其中:P
动力系统长时最大可用功率
为步骤1中计算得到的动力系统的理论长/短时最大可用功率,或动力系统的理论长时/短时最小可用功率,在驱动时选前者进行计算,在能量回收时选后者进行计算,V为当前车速;然后,根据前后轴电机的实时当前效率、车速和四驱最大扭矩分配比计算前后轴最大可用扭矩。5.根据权利要求4所述的纯电动四驱车辆整车最大可用扭矩估算方法,其特征在于,
所述步骤2.2中,计算前后轴最大可用扭矩的公式如下:后轴长时/短时最大/最小可用扭矩:T
后轴长时最大可用扭矩
=μ*P
动力电池长时最大可用功率
T
后轴长时最小可用扭矩
=μ*P
动力电池长时最小可用功率
T
后轴短时最大可用扭矩
=μ*P
动力电池短时最大可用功率
T
后轴短时最小可用扭矩
=μ*P
动力电池短时最小可用功率
前轴长时/短时的最大/最小可用扭矩:T
前轴长时最大可用扭矩
=ε*T
后轴长时最大可用扭矩
T
前轴长时最小可用扭矩
=ε*T
后轴长时最小可用扭矩
T
前轴短时最大可用扭矩
=ε*T
后轴短时最大可用扭矩
T
前轴短时最小可用扭矩
=ε*T
后轴短时最小可用扭矩
其中6.根据权利要求1所述的纯电动四驱车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员:李易林富唐先尧
申请(专利权)人:重庆长安新能源汽车科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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