專利名稱：一種cvt混合動力汽車動力源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種CVT (無級自動變速器)混合動カ汽車，特別是關(guān)于ー種混合動カ電動汽車領(lǐng)域中在電機助力模式驅(qū)動エ況下的CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混合動カ汽車驅(qū)動エ況下，制定合理的能量管理策略可以改善整車工作特性，進(jìn)而提高其燃油經(jīng)濟性。對于裝配CVT (無級自動變速器)的混合動カ汽車，CVT速比能夠在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，因此可以通過綜合控制發(fā)動機、電機以及CVT，更優(yōu)地實現(xiàn)動カ源轉(zhuǎn)矩分配以及整車工作特性優(yōu)化。針對CVT混合動カ汽車能量優(yōu)化分配問題，目前大部分的研究均以發(fā)動機工作在高效區(qū)為控制目標(biāo)，忽略了電機、電池和傳動系統(tǒng)自身效率對混合動カ系統(tǒng)能量利用率的影響。也有少數(shù)研究者以系統(tǒng)效率最高為目標(biāo)開展了相關(guān)研究，但是其狀態(tài)變量是車速和加速度，而加速度難以直觀地反映駕駛員意圖和感受。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種以系統(tǒng)效率最高為目標(biāo)，以車速、カロ速踏板開度和電池SOC為優(yōu)化狀態(tài)變量，在滿足整車動カ性的前提下，能提高整車工作效率，優(yōu)化得出動カ源目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，解決電機助力模式驅(qū)動エ況下轉(zhuǎn)矩分配問題的CVT混合動力汽車動力源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案ー種CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)，其特征在于它包括駕駛員操作平臺、CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機控制器、電機控制器、無級自動變速器控制器、主減速器和電池；所述駕駛員操作平臺內(nèi)的傳感器將采集到的踏板開度值發(fā)送至所述CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)，所述CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)根據(jù)踏板開度值及由所述發(fā)動機控制器反饋至的車速進(jìn)行優(yōu)化處理后，分別向所述發(fā)動機控制器發(fā)送發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩信號、向所述電機控制器發(fā)送電機轉(zhuǎn)矩信號、向所述無級自動變速器控制器發(fā)送傳動比信號；所述無級自動變速器控制器輸出信號傳輸至所述主減速器，最終將動カ傳遞至車輪；所述電池為電機供電。所述CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)包括駕駛員意圖識別模塊和動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊，所述駕駛員意圖識別模塊接收所述加速踏板開度值和反饋車速后，得到需求轉(zhuǎn)矩，并將所得需求轉(zhuǎn)矩值發(fā)送至所述動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊內(nèi)，由所述動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)和約束條件對所述CVT混合動カ汽車系統(tǒng)的動カ源轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化。所述駕駛員操作平臺內(nèi)設(shè)置有加速踏板位置傳感器和制動踏板位置傳感器。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于采用由駕駛員操作平臺、CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機控制器、電機控制器、無級自動變速器控制器、主減速器和蓄電池組構(gòu)成的CVT混合動カ汽車系統(tǒng)，根據(jù)動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)和約束條件對CVT混合動カ汽車動カ源進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化效率較高。2、本實用新型由于采用基于CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)來實現(xiàn)動カ源轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化分配，是針對裝配CVT的混合動カ電動汽車電機在助力模式驅(qū)動エ況下的動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配方法，該方法能夠緊密地將駕駛員操作與車輛控制關(guān)聯(lián)到實際應(yīng)用中。3、本實用新型由于采用的優(yōu)化狀態(tài)變量是車速和、加速踏板開度值和電池SOC，并結(jié)合車輛傳動系統(tǒng)動カ學(xué)方程，得出整車系統(tǒng)的需求輸出功率和需求輸入功率，從而得到系統(tǒng)效率的表達(dá)式，以系統(tǒng)效率最高為目標(biāo)，在滿足整車動カ性的前提下，提高了整車工作效率，優(yōu)化得出確保系統(tǒng)效率最高的發(fā)動機、電機目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩和CVT目標(biāo)速比隨車速和加速踏板開度值A(chǔ)PS的變化規(guī)律，具體解決電機助力模式驅(qū)動エ況下的轉(zhuǎn)矩分配問題。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于混合動カ電動汽車領(lǐng)域中。
圖I是本實用新型的CVT混合動カ汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩分配示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I所示，本實用新型的CVT(無級自動變速器)混合動カ汽車系統(tǒng)包括駕駛員操作平臺1、CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)2、發(fā)動機控制器(ECU)3、電機控制器(IPU)4、無級自動變速器控制器CTCU) 5、主減速器6和電池7。駕駛員操作平臺I內(nèi)設(shè)置有加速踏板位置傳感器11和制動踏板位置傳感器12，カロ速踏板位置傳感器11將采集到的加速踏板開度值A(chǔ)PS發(fā)送至CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)2 ;制動踏板位置傳感器12將采集到的制動踏板開度值BPS也發(fā)送至CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)2。CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)2根據(jù)加速踏板開度值A(chǔ)PS及由E⑶3反饋至的車速進(jìn)行優(yōu)化處理后，分別向E⑶3發(fā)送發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩信號Te，向IPU 4發(fā)送電機轉(zhuǎn)矩信號Tm，向TCU 5發(fā)送傳動比信號iWT。ECU 3根據(jù)發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩信號Te控制發(fā)動機工作，IPU 4根據(jù)電機轉(zhuǎn)矩信號Tm控制電機工作，TCU 5根據(jù)傳動比信號iCTT控制CVT工作，T⑶5輸出信號傳輸至主減速器6，最終將動カ傳遞至車輪驅(qū)動車輛行駛。其中，電池7為電機供電。上述實施例中，CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)2包括駕駛員意圖識別模塊21和動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊22，駕駛員意圖識別模塊21接收加速踏板開度值A(chǔ)PS后，根據(jù)駕駛員意圖識別模塊21可得到需求轉(zhuǎn)矩與加速踏板開度值A(chǔ)PS和車速相關(guān)，并將所得需求轉(zhuǎn)矩發(fā)送至動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊22內(nèi)，由動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊22內(nèi)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)和約束條件對本實用新型的CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化。如圖2所示，本實用新型的CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配方法主要是基于CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)2來實現(xiàn)動力源的優(yōu)化分配，是針對裝配CVT的混合動力電動汽車電機在助力模式驅(qū)動エ況下的動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配方法，該方法能夠緊密地將駕駛員操作與車輛控制關(guān)聯(lián)到實際應(yīng)用中，采用的優(yōu)化狀態(tài)變量是車速和、加速踏板開度值A(chǔ)PS和電池7的SOC (電池的荷電狀態(tài))，并結(jié)合車輛傳動系統(tǒng)動力學(xué)方程，得出整車系統(tǒng)的需求輸出功率和需求輸入功率，從而得到系統(tǒng)效率的表達(dá)式，以系統(tǒng)效率最高為目標(biāo)，在滿足整車動カ性的前提下，提高整車工作效率，優(yōu)化得出確保系統(tǒng)效率最高的發(fā)動機、電機目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩和CVT目標(biāo)速比隨車速和加速踏板開度值A(chǔ)PS的變化規(guī)律，具體解決電機助力模式驅(qū)動エ況下的轉(zhuǎn)矩分配問題，其中，驅(qū)動エ況包括三種工作模式發(fā)動機単獨驅(qū)動模式、發(fā)動機驅(qū)動加發(fā)電模式以及電機助力模式。CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配方法的具體步驟如下I)駕駛員意圖識別模塊21根據(jù)接收到的加速踏板開度值A(chǔ)PS及車速，可以得到符合駕駛需求的需求轉(zhuǎn)矩Td，并將需求轉(zhuǎn)矩值發(fā)送至動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊22內(nèi)。2)動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊22以接收到的需求轉(zhuǎn)矩Td為基礎(chǔ)，根據(jù)汽車動力學(xué)理論， 建立一個與需求轉(zhuǎn)矩Td相關(guān)聯(lián)的整車傳動系統(tǒng)動力學(xué)方程，由于駕駛員意圖識別模塊21發(fā)送至的需求轉(zhuǎn)矩Td與加速踏板開度值A(chǔ)PS相關(guān)，因此，動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊22內(nèi)實際上是建立了ー個與加速踏板開度值A(chǔ)PS相關(guān)的整車傳動系統(tǒng)動力學(xué)方程，該方程如下
(mgf cosa + mg^,ma+ ^ ^ + m —)r = TJ0 -Jrm- (Je ωΒ+Jm ωηhi0， (I)如圖I所示，實施例中由于發(fā)動機和電機是同軸連接，所以兩者的轉(zhuǎn)速之間存在如下關(guān)系COe =COm = COr ioicvT + rnri0diCVT Idt,(2)ωΓ = u/r ；ar = (du / dt) / r ,(3)式中，m為整車質(zhì)量；g為重力加速度ば為滾動阻力系數(shù)；α為道路坡度角；CD為空氣阻カ系數(shù)；A為迎風(fēng)面積；u為車速；du/dt為車輛加速度；r為車輪半徑；Td為需求轉(zhuǎn)矩為主減速比為車輪轉(zhuǎn)動慣量；為車輪轉(zhuǎn)速為發(fā)動機轉(zhuǎn)動慣量；為發(fā)云力機轉(zhuǎn)速；Jm為電機轉(zhuǎn)動慣量；ωm為電機轉(zhuǎn)速；iCVT為CVT傳動比；η CTT為CVT效率。3)將發(fā)動機功率作為整個CVT混合動カ汽車系統(tǒng)的需求輸入功率Pin，其表達(dá)式為Pin = TeO ノ η e,(4)式中，Te為發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩；為發(fā)動機轉(zhuǎn)速；も為發(fā)動機效率。4)將克服車輛行駛阻カ消耗的功率(包括滾動阻力、坡度阻力、空氣阻カ和加速阻力)和蓄電池功率看作系統(tǒng)的輸出功率，并且考慮電池電機子系統(tǒng)充電或放電助力驅(qū)動的需求功率,則在發(fā)動機單獨驅(qū)動模式、發(fā)動機驅(qū)動加發(fā)電模式和電機助力模式這三種驅(qū)動エ況工作模式下，系統(tǒng)的需求輸出功率Ptjutl可分別表示為發(fā)動機単獨工作模式吋，系統(tǒng)的需求輸出功率Pwtl為Pouti = (mSf cos or + sin or + ^ . +Sm — + (Je+Jm)l°lcvT η2αντ1-ψ-)η , (5)發(fā)動機驅(qū)動加發(fā)電模式時，系統(tǒng)的需求輸出功率Pwtl為
權(quán)利要求1.ー種CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)，其特征在于它包括駕駛員操作平臺、CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機控制器、電機控制器、無級自動變速器控制器、主減速器和電池；所述駕駛員操作平臺內(nèi)的傳感器將采集到的踏板開度值發(fā)送至所述CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)，所述CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)根據(jù)踏板開度值及由所述發(fā)動機控制器反饋至的車速進(jìn)行優(yōu)化處理后，分別向所述發(fā)動機控制器發(fā)送發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩信號、向所述電機控制器發(fā)送電機轉(zhuǎn)矩信號、向所述無級自動變速器控制器發(fā)送傳動比信號；所述無級自動變速器控制器輸出信號傳輸至所述主減速器，最終將動カ傳遞至車輪；所述電池為電機供電。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)，其特征在于所述CVT混合動カ汽車整車控制系統(tǒng)包括駕駛員意圖識別模塊和動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊，所述駕駛員意圖識別模塊接收所述加速踏板開度值和反饋車速后，得到需求轉(zhuǎn)矩，并將所得需求轉(zhuǎn)矩值發(fā)送至所述動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊內(nèi)，由所述動カ源轉(zhuǎn)矩分配模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)和約束條件對所述CVT混合動カ汽車系統(tǒng)的動カ源轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化。
3.如權(quán)利要求I或2所述的ー種CVT混合動カ汽車動カ源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)，其特征在于所述駕駛員操作平臺內(nèi)設(shè)置有加速踏板位置傳感器和制動踏板位置傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種CVT混合動力汽車動力源轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配系統(tǒng)，它包括駕駛員操作平臺、CVT混合動力汽車整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機控制器、電機控制器、無級自動變速器控制器、主減速器和電池；駕駛員操作平臺內(nèi)的傳感器將采集到的踏板開度值發(fā)送至CVT混合動力汽車整車控制系統(tǒng)，CVT混合動力汽車整車控制系統(tǒng)根據(jù)踏板開度值及由發(fā)動機控制器反饋至的車速進(jìn)行優(yōu)化處理后，分別向發(fā)動機控制器發(fā)送發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩信號、向電機控制器發(fā)送電機轉(zhuǎn)矩信號、向無級自動變速器控制器發(fā)送傳動比信號；無級自動變速器控制器輸出信號傳輸至主減速器，最終將動力傳遞至車輪；電池為電機供電。本實用新型能提高整車工作效率，解決驅(qū)動工況下轉(zhuǎn)矩分配問題，能廣泛應(yīng)用于混合動力電動汽車領(lǐng)域中。
文檔編號B60W10/06GK202481077SQ20122006043
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者嚴(yán)欽山, 李克強, 李宗華, 洪木南, 羅禹貢, 蘇嶺, 趙峰, 連小珉, 鄭永霞 申請人:清華大學(xué), 重慶長安新能源汽車有限公司