详情

原文传递一种CVT插电式四驱混合动力汽车的CVT速比优化及能量管理方法

专利名称：	一种CVT插电式四驱混合动力汽车的CVT速比优化及能量管理方法
摘要：	本发明公开了一种CVT插电式四驱混合动力汽车的CVT速比优化及能量管理方法。首先将运行模式划分为：后驱电机驱动模式、双电机驱动模式、纯发动机驱动模式、混合模式、行车充电模式和制动模式；然后以前轴动力传动系统总效率最高为优化目标，采用瞬时优化方法分别对双电机驱动模式、纯发动机驱动模式、混合模式和行车充电模式下的CVT速比进行优化，从而获得上述四种运行模式下的CVT目标速比MAP图；最后根据车速、车辆的需求转矩和电池SOC值确定整车的运行模式，并根据运行模式确定发动机、后驱电机和ISG电机的转矩和CVT的目标速比。本发明提高了CVT插电式四驱混合动力传动系统效率，降低了整车燃油消耗和排放。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江西;36
申请人：	南昌工程学院
发明人：	曾育平;蔡杨
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910667202.4
公开号：	CN110395243A
代理机构：	南昌丰择知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘小平
分类号：	B60W10/06(2006.01);B;B60;B60W;B60W10
申请人地址：	330099 江西省南昌市天祥大道289号
主权项：	1.一种CVT插电式四驱混合动力汽车的CVT速比优化及能量管理方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将CVT插电式四驱混合动力汽车的运行模式划分为：后驱电机驱动模式、双电机驱动模式、纯发动机驱动模式、混合模式(包括四驱混合模式和前轴混合模式)、行车充电模式和制动模式(机械制动和再生制动模式)； (2)以前轴动力传动系统总效率最高为优化目标，并采用瞬时优化方法分别对双电机驱动模式、纯发动机驱动模式、混合模式运行模式和行车充电模式下的CVT速比进行优化，从而获得上述四种运行模式下的CVT目标速比MAP图； (3)根据车速、车辆的需求转矩和电池SOC值确定整车的运行模式,并根据运行模式确定发动机、后驱电机和ISG电机的转矩以及CVT的目标速比。 2.权利要求1所述的CVT插电式四驱混合动力汽车的前轴采用P2构型，即ISG电机位于发动机与变速器之间，且发动机与ISG电机同轴连接，前轴变速器采用CVT；后轴采用后驱电机进行驱动。 3.根据权利要求1所述的CVT插电式四驱混合动力汽车的CVT速比优化及能量管理方法，其特征在于，所述以动力传动系统总效率最高为优化目标，采用瞬时优化方法分别对双电机驱动模式、纯发动机驱动模式、混合模式运行模式和行车充电模式下的CVT速比进行优化，从而获得上述四种运行模式下的CVT目标速比MAP图，包括以下步骤： ①车辆的最高车速为V1,前轴车轮处的最大需求功率为P1，以较小的车速值△V对整车车速在0至V1范围内进行离散，以较小的功率值△P对前轴车轮处的需求功率在0至P1范围内进行离散，这样可得到一系列整车车速和前轴车轮处需求功率的工作点对； ②针对每一个车速和前轴车轮处需求功率工作点对(Vm，Pn)进行如下计算： Nm＝2.65Vm/Rtire (1) Tn＝9549.3·Pn/Nm (2) 式中Rtire为轮胎半径，Nm为车轮转速，Tn为前轴车轮处的需求转矩，ifo为前轴主减速器速比，Tcvt_out为CVT输出转矩；在此基础上，以较小的速比值Δi对CVT速比在其最小速比值imin和最大速比值imax范围内进行离散，从而获得了一系列的CVT速比值，针对每个CVT速比值ik，首先通过(ik，Tcvt_out)查取CVT效率MAP图，获得该CVT速比值下的CVT效率ηcvt_k，然后再通过公式Tcvt_in＝Tcvt_out/(ik·ηcvt_k)和Nisg＝Nm·i01·ik分别计算出前轴动力端需求转矩和前轴ISG电机的转速，再根据整车不同的运行模式，对前轴动力端需求转矩在发动机和前轴ISG电机之间进行分配，即：双电机驱动模式：Te＝0,Tisg＝Tcvt_in,Ne＝0；纯发动机驱动模式：Te＝Tcvt_in,Tisg＝0,Ne＝Nisg；混合模式：Te＝Tel:ΔT:Temax,Tisg＝min(Tisg_max,Tcvt_in-Te),Ne＝Nisg；行车充电模式：Te＝Tel、Teopt or Temax,Tisg＝max(Tisg_min,Tcvt_in-Te),Ne＝Nisg；上述式中Te为发动机输出转矩，Tisg为电机转矩，Ne为发动机转速，ΔT为较小的发动机转矩步长。Telow为发动机的最小转矩，Temax为发动机最大输出转矩，Tel为发动机输出转矩的下限值，Teh发动机单独驱动的转矩上限值，Teopt为一定发动机转速下发动机效率最高点所对应的输出转矩，Tisg_min和Tisg_max分别为ISG电机的最小转矩和最大转矩；再通过(Te，Ne)查发动机效率MAP图获取发动机效率ηe_k，通过(Tisg，Nisg)查ISG电机效率MAP图获取ISG电机效率ηisg_k，在此基础上，通过如下公式分别计算各种运行模式下的动力传动系统总效率：双电机驱动模式：ηall＝ηisg_k·ηcvt_k；纯发动机驱动模式：ηall＝ηe_k·ηcvt_k；混合模式运行模式：行车充电模式：各个运行模式下总效率最高点所对应的CVT速比为该运行模式下车速和前轴车轮处需求功率工作点对(Vm，Pn)所对应的CVT目标速比；各个运行模式下的其它车速和前轴车轮处的需求功率工作点对均按步骤②获取其相应的CVT目标速比，最终获得各运行模式下的CVT目标速比MAP图。 4.根据权利要求1所述的CVT插电式四驱混合动力汽车的CVT速比优化及能量管理方法，其特征在于，所述根据车速、车辆的需求转矩和电池SOC值确定整车的运行模式,并根据运行模式确定发动机、后驱电机和ISG电机的转矩和CVT的目标速比，其特征在于其包括以下步骤： ①当车速小于等于定值V0，且车辆车轮处的需求转矩0≤Treq≤Tmmax·iro时，整车运行在后驱电机驱动模式,该模式下的转矩分配和CVT目标速比为： Te＝0,Tisg＝0,icvt＝imax； ②当车速小于等于定值V0，且车辆车轮处的需求转矩Treq＞Tmmax·iro时，整车运行在双电机驱动模式；首先通过车速和前轴车辆处的需求功率查取双电机驱动模式下的CVT目标速比MAP图，获取该模式下的CVT目标速比icvt，然后根据速比和CVT的输出转矩查取CVT效率MAP图，获取CVT的效率ηcvt，最后进行转矩分配：Te＝0,Tm＝Tmmax, ③当车速大于定值V0，且SOC≥SOCh,且车辆车轮处的需求转矩0≤Treq≤Tmmax·iro时，整车运行在后驱电机驱动模式，该模式下的转矩分配和CVT目标速比为： Te＝0,Tisg＝0,icvt＝imax； ④当车速大于定值V0，且SOC≥SOCh,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式Tmmax·iro＜Treq≤(Tmmax·iro+Tisgmax·ifo·icvt·ηcvt)时，整车运行在双电机驱动模式，其发动机、后驱电机和ISG电机转矩分配和CVT目标速比确定与步骤②一致； ⑤当车速大于定值V0，且SOC≥SOCh,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式Treq>(Tmmax·iro+Tisgmax·ifo·icvt·ηcvt)时，整车运行在四驱混合模式，首先通过车速和前轴车辆处的需求功率查取混合模式下的CVT目标速比MAP图，获取该模式下的CVT目标速比icvt，然后根据速比和CVT的输出转矩查取CVT效率MAP图，获取CVT的效率ηcvt，最后进行转矩分配： Tm＝Tmmax, 针对一系列的发动机转矩值，求取前轴动力传动系统总效率，该效率最高点所对应的发动机转矩即为发动机的输出转矩。 ⑥当车速大于定值V0，且SOCl≤SOC＜SOCh,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式0≤Treq≤Tel·ifo·icvt·ηcvt时，整车运行在后驱电机驱动模式,该模式下的转矩分配和CVT目标速比为：Te＝0,Tisg＝0,icvt＝imax； ⑦.当车速大于定值V0，且SOCl≤SOC＜SOCh,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式Tel·ifo·icvt·ηcvt＜Treq≤Teh·ifo·icvt·ηcvt时，整车运行在纯发动机驱动模式,首先通过车速和前轴车辆处的需求功率查取纯发动机驱动模式下的CVT目标速比MAP图，获取该模式下的CVT目标速比icvt，然后根据速比和CVT的输出转矩查取CVT效率MAP图，获取CVT的效率ηcvt，最后进行转矩分配： Tm＝0,Tisg＝0； ⑧当车速大于定值V0，且SOCl≤SOC＜SOCh,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式Treq＞Teh·ifo·icvt·ηcvt时，整车运行在混合模式,首先通过车速和前轴车辆处的需求功率查取混合模式下的CVT目标速比MAP图，获取该模式下的CVT目标速比icvt，然后根据速比和CVT的输出转矩查取CVT效率MAP图，获取CVT的效率ηcvt，最后进行转矩分配： Te＝Teh,Tm＝0, ⑨当车速大于定值V0，且SOC＜SOCl,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式0≤Treq≤Temax·ifo·icvt·ηcvt时，整车运行在行车充电模式,首先通过车速和前轴车辆处的需求功率查取行车充电模式下的CVT目标速比MAP图，获取该模式下的CVT目标速比icvt，然后根据速比和CVT的输出转矩查取CVT效率MAP图，获取CVT的效率ηcvt，最后进行转矩分配：当0≤Treq≤Tel·ifo·icvt·ηcvt时，Te＝Tel,Tm＝0, 当Tel·ifo·icvt·ηcvt＜Treq≤Teopt·ifo·icvt·ηcvt时，Te＝Teopt,Tm＝0, 当Teopt·ifo·icvt·ηcvt＜Treq≤Temax·ifo·icvt·ηcvt时，Te＝Temax,Tm＝0, ⑩当车速大于定值V0，且SOC＜SOCl,且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式Treq＞Temax·ifo·icvt·ηcvt时，整车运行在纯发动机驱动模式,首先通过车速和前轴车辆处的需求功率查取纯发动机驱动模式下的CVT目标速比MAP图，获取该模式下的CVT目标速比icvt，然后根据速比和CVT的输出转矩查取CVT效率MAP图，获取CVT的效率ηcvt，最后进行转矩分配： Tm＝0,Tisg＝0 当Treq＜0时，且车辆车轮处的需求转矩Treq满足式\|Treq\|≤\|Tmmin·iro\|，整车运行在再生制动模式下，转矩分配为： Te＝0,Tisg＝0 上述步骤中，Vt为车辆的车速，Treq为车辆车轮处的需求转矩，iro为后轴主减速器速比，ifo为前轴主减速器速比，Te为发动机的输出转矩，Tm为后驱电机的输出转矩，Tisg为前轴ISG电机的输出转矩，Tisgmax为ISG电机的最大输出转矩，Tmmax为后期电机的最大输出转矩，Tmmin为后期电机的最大充电转矩，SOCh为车辆工作在电量消耗阶段的电池SOC下限值，SOCl为车辆工作在电量维持阶段的电池SOC下限值。
所属类别：	发明专利