计入皮带打滑因素的混动车辆扭矩控制制造技术

一种混动车辆扭矩控制方案包括：在车辆运行过程中对皮带打滑事件进行多次采样，并且记录每次打滑初始发生时的电机和发动机实际输出扭矩，由此计算出每次打滑时皮带在电机带轮上的平均最大静摩擦力，基于各最大静摩擦力确定最大静摩擦力限值；判断基于车辆总需求扭矩分配给电机的需求扭矩导致的皮带在电机带轮上的预期静摩擦力是否大于所述最大静摩擦力限值；在所述预期静摩擦力大于所述平均最大静摩擦力的状况下，重新分配电机和发动机的需求扭矩而使得所述预期静摩擦力小于等于所述最大静摩擦力限值。大静摩擦力限值。大静摩擦力限值。

【技术实现步骤摘要】
计入皮带打滑因素的混动车辆扭矩控制


[0001]本申请涉及一种混动车辆扭矩控制，其中驱动电机与发动机间的皮带的打滑因素被计入。

技术介绍

[0002]混动车辆的动力系统的一类构型是驱动电机通过皮带与发动机实现软性连接。为了防止皮带松动，配备有张紧器用以将皮带张紧。但在某些工况下(如重载时，驾驶员急踩油门踏板，Boost助力制动等)，皮带仍会产生打滑，导致电机能量损失、效率下降，以及皮带寿命降低。
[0003]电机皮带打滑的原因，是因为在对电机和发动机进行扭矩分配时，并未考虑皮带的摩擦系数问题。此外，电机和发动机通过皮带进行软性连接，电机扭矩响应比发动机快，在扭矩变化大时容易出现打滑问题。现有技术中，虽然有检测皮带打滑的功能，但只能反映存在皮带打滑问题，并未对其采取措施。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种混动车辆扭矩控制方案，其能够考虑皮带的打滑因素对发动机与驱动电机的扭矩进行再次分配，避免或减轻打滑问题。
[0005]为了实现该目的，本申请在一个方面提供了一种混动车辆扭矩控制方案(控制单元和控制方法)，所述混动车辆包括发动机和电机，电机通过绕在电机带轮和发动机带轮上的皮带与发动机建立软性连接，所述控制方案包括：
[0006]在车辆运行过程中对皮带打滑事件进行多次采样，并且记录每次打滑初始发生时的电机和发动机实际输出扭矩，由此计算出每次打滑时皮带在电机带轮上的平均最大静摩擦力，基于各最大静摩擦力确定最大静摩擦力限值；
[0007]判断基于车辆总需求扭矩分配给电机的需求扭矩导致的皮带在电机带轮上的预期静摩擦力是否大于所述最大静摩擦力限值；
[0008]在所述预期静摩擦力大于所述平均最大静摩擦力的状况下，重新分配电机和发动机的需求扭矩而使得所述预期静摩擦力小于等于所述最大静摩擦力限值。
[0009]本申请的控制单元中的种种特征同样适用于本申请的控制方法。
[0010]本申请在另一方面提供了一种机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被处理器执行时实现本申请的控制方法。
[0011]根据本申请的混动车辆扭矩控制方案，在车辆原有的扭矩分配策略基础上计入皮带打滑因素，对扭矩进行再次分配，改进了扭矩分配策略，避免或减轻了打滑问题，从而提高了电机的传动效率，并提高了皮带的使用寿命。
附图说明
[0012]通过参照附图阅读下面的详细描述，可进一步理解本申请，在附图中：
[0013]图1是适用本申请的扭矩控制方案的混动车辆的动力系统示意图；
[0014]图2是电机与发动机不转动状态下的皮带受力示意图；
[0015]图3是电机与发动机转动时的皮带受力示意图；
[0016]图4是电机处皮带受力示意图；
[0017]图5是根据本申请的一种实施方式的混动车辆扭矩控制方案的流程图。
具体实施方式
[0018]本申请总体上涉及一种混动车辆扭矩控制方案，其适用于驱动电机与发动机之间通过皮带连接的混动车辆动力系统。这种动力方案的一个例子是P0构型，其中电机轴通过皮带耦合于发动机轴前端。需要指出，本申请的适用范围也涵盖混动车辆的其它动力系统，只要满足电机轴通过皮带耦合于发动机轴即可。
[0019]图1中展示了一种P0构型的混动车辆动力系统，其中，构成车辆动力源的电机1与发动机2之间通过绕在电机带轮3和发动机带轮4上的皮带5实现软连接，电机带轮3设置在电机1的电机轴6上，发动机带轮4设置在发动机2的发动机轴(曲轴)7的前端上。发动机轴7的后端连接着变速箱8，变速箱8驱动车轮9旋转。
[0020]当电机1和发动机2都处在启动状态时，电机轴6的输出动力通过皮带5传递到发动机轴7，从而电机动力与发动机动力会合而传递到变速箱8。当电机带轮3的线速度比发动机带轮4的线速度大一定量时，即可认为皮带5发生打滑。
[0021]具体而言，假定电机带轮3的半径为Rm，发动机带轮4的半径为Re，电机1的转速为Nm(rpm)，发动机2的转速为Ne(rpm)，则在满足下面的打滑判断公式时判断为皮带5发生打滑事件：
[0022]Nm*Rm
‑
Ne*Re＞Slip_C
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(1)
[0023]其中，Slip_C为标定量。
[0024]因为皮带是弹性体，紧边和松边之间的压力差引起的弹性滑动为带传动的固有特性，是无法避免的，因此考虑到弹性滑动的因素，这里引入标定量Slip_C，以使得打滑判断公式更可靠地反映真实的皮带打滑状况。Slip_C的具体数值可根据实际实验情况进行标定。
[0025]由于电机1和发动机2的转速都是实时检测的，因此利用式(1)能够判断皮带5打滑的发生。
[0026]接下来建立打滑模型。
[0027]首先对打滑时皮带5的受力情况进行分析，将电机带轮3、发动机带轮4以及皮带5进行简化，得到简化模型，如图2
‑
图4所示。其中，不工作时，电机1和发动机2都未转动时，皮带5中两边的拉力为预紧力，两边的预紧力基本相等，均表示为F0，如图2中所示。
[0028]工作时，如图3所示，电机1和发动机2都沿旋转箭头方向所示转动，电机1向发动机2传递扭矩，分析时将电机1视为主动轮，发动机2视为从动轮。在正常工作时，紧边拉力由预紧力F0增大为F1，皮带在紧边相对于不工作状态趋向于被拉长；松边拉力由预紧力F0减小为F2，皮带在松边相对于不工作状态趋向于缩短；但是，皮带5的总长不变。此时皮带5中的拉力有如下关系：
[0029]2F0＝F1+F2
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(2)
[0030]通常情况下，皮带5打滑发生在电机带轮3一侧。因此，取电机3这一侧为分离体，如图4所示。Ff为皮带5与电机带轮3间的静摩擦力总和，α为皮带5在电机带轮3上的包角(单位弧度)，f为皮带5与电机带轮3间的最大静摩擦系数。则有电机3处的力平衡公式：
[0031]Ff*Rm+F2*Rm
‑
F1*Rm＝0
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(3)
[0032]此处引入带传动柔韧体摩擦欧拉公式：
[0033]F1＝F2*e^(f*α)
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(4)
[0034]将式(2)、(3)带入式(4)后整理得到皮带5在电机带轮3上的最大静摩擦力Fec(即Ff的最大值)的表达式为：
[0035]Fec＝2F0*[e^(f*α)
‑
1]/[e^(f*α)+1][0036]＝(F1+F2)*[e^(f*α)
‑
1]/[e^(f*α)+1]ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0037]如前所述，在式(1)满足时，认为皮带5发生打滑，此时记录皮带5初始发生打滑时电机1的输出扭矩Tm和发动机2的输出扭矩Te。
[0038]需要指出，在发生打滑的状态下，由于皮带5与电机带轮3间的最大静摩擦大于滑动摩擦力，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混动车辆扭矩控制单元，所述混动车辆包括发动机(2)和电机(1)，电机(1)通过绕在电机带轮(3)和发动机带轮(4)上的皮带(5)与发动机(2)建立软性连接，所述控制单元配置成：在车辆运行过程中对皮带打滑事件进行多次采样，并且记录每次打滑初始发生时的电机和发动机实际输出扭矩，由此计算出每次打滑时皮带(5)在电机带轮(3)上的最大静摩擦力，基于各最大静摩擦力确定最大静摩擦力限值；判断基于车辆总需求扭矩分配给电机(1)的需求扭矩导致的皮带(5)在电机带轮(3)上的预期静摩擦力是否大于所述最大静摩擦力限值；在所述预期静摩擦力大于所述最大静摩擦力限值的状况下，重新分配电机(1)和发动机(2)的需求扭矩而使得所述预期静摩擦力小于等于所述最大静摩擦力限值。2.如权利要求1所述的控制单元，其中，在满足下述条件时确定发生皮带打滑事件：Nm*Rm
‑
Ne*Re＞Slip_C其中Rm为电机带轮半径，Re为发动机带轮半径，Nm为电机转速，Ne为发动机转速，Slip_C为标定量。3.如权利要求2所述的控制单元，其中，Slip_C是基于皮带(5)的紧边和松边之间的压力差引起的皮带弹性滑动确定的。4.如权利要求2或3所述的控制单元，其中，每次打滑时的最大静摩擦力Fec满足以下公式：Fec＝Tm/Rm将各次打滑时的最大静摩擦力Fec取平均值得到平均最大静摩擦力Fec_av；取最大静摩擦力限值Fec_th＝Fec_av*(0.85～1)。5.如权利要求4所述的控制单元，其中，重新分配的电机(1)和发动机(2)的需求扭矩满足以下公式：Tm_des+Te_des＝TdesTm_des≤Fec_th*Rm其中，Tdes为车辆总需求扭矩，Tm_des为电机需求扭矩，Te_des为发动机需求扭矩。6.如权利要求4或5所述的控制单元，其中，在电机升扭过程中，对电机实际扭矩进行限制满足以下公式：Tm_act≤Fec_th*Rm其中，Tm_act为电机实际扭矩。7.如权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜赟涛，方凯，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：