[发明专利]一种驾驶员需求转矩的解析方法

摘要

一种车轮处驾驶员需求转矩的解析方法，该方法首先计算电源系统的最大放电功率数值；根据电源系统的最大放电功率数值和电机的峰值转矩特性，计算驱动系统中各电机的最大输出转矩数组；按照电机的最大输出转矩数组、发动机外特性转矩曲线、传动系统的挡位数比和传动效率，计算动力系统传递至前轴和后轴车轮处的最大转矩数组；基于地面最大附着能力，对前轴和后轴转矩进行限制；计算加速踏板开度最大时车辆在车轮处获得的最大转矩数组，并线性插值出其他踏板开度时的转矩数组；给定加速踏板开度和车速，即可插值获得车轮处驾驶员需求转矩数值。

主权项

一种驾驶员需求转矩的解析方法，该方法的步骤是：1)计算电源系统的最大放电功率数值(Maximum Power，MP)；2)根据电源系统的MP和电机的峰值转矩特性，计算驱动系统中各电机的最大输出转矩数组(Motor Maximum Torque Array，MTA)；3)根据电机MTA、发动机外特性转矩曲线、传动系统的挡位数比和传动效率，计算动力系统传递至前轴和后轴车轮处的最大转矩数组(Wheel Maximum Torque Array，WTA)；4)根据地面最大附着能力对前轴和后轴转矩进行限制，计算加速踏板开度最大时车辆在车轮处获得的最大转矩数组(Vehicle Maximum Torque Array，VTA)，并线性插值出其他踏板开度时的转矩数组。所述的计算电源系统的最大放电功率数值(Maximum Power，MP)的设计方法如下所示：该功率数值是指电源系统可释放出的最大功率数值，电源系统如果是单独的蓄电池或超级电容，MP为蓄电池或超级电容单独最大的放电功率；电源系统如果是由超级电容和蓄电池等电源组成的联合体，MP是指联合体中各单元的最大输出电功率之和；电源系统如果包括发动机和发电机组成的辅助动力单元(Auxiliary Power Unit，APU)，以及蓄电池或超级电容等单独电源系统，MP是指APU与各电源系统最大放电功率之和；所述的根据电源系统的MP和电机的峰值转矩特性，计算驱动系统中各电机的最大输出转矩数组(Motor Maximum Torque Array，MTA)的设计方法如下所示：设定一个转速数组(Speed Array，SA)，SA是指从0到电机最高转速间、以某一固定转速(例如100r/min)为间隔的多个转速组成，根据SA和MP，计算出SA中各数值对应的转矩、组成MTA，MTA和SA中数值一一对应；对于纯电动汽车、串联式和并联式混合动力汽车，一般只有一个驱动电机，按照电源系统的MP、计算出对应的MTA，称之为电源系统限制的MTA，同时，根据电机的峰值转矩特性、可插值得到转速数组对应的最大转矩，称之为电机特性限制的MTA，每个转速时存在一个电源系统限制的最大转矩和一个电机特性限制的最大转矩，两个限制转矩取最小值、即可得到不同转速时最小值组成的MTA；对于混联式混合动力汽车，存在两个电机，一个为主电机、功率大且用来驱动车辆， 一个为从电机、功率较小且主要用于启停或发电，主、从两个电机都有可能同时驱动车辆，首先让电源系统放电功率满足主电机峰值功率需求，从电机获得的功率为电源系统最大放电功率与主电机峰值功率之差，在此条件下，主电机的MTA为其峰值转矩数组，按照从电机获得的功率和其峰值转矩，根据纯电动汽车电机MTA的计算方法，可以得到从电机的MTA；所述的根据电机MTA、发动机外特性转矩曲线、传动系统的挡位数比和传动效率，计算动力系统传递至前轴和后轴车轮处的最大转矩数组(Wheel Maximum Torque Array，WTA)的设计方法如下所示：对于单轴驱动、动力系统由电机和单级减速器(Motor and Reduction，MR)组成的纯电动汽车和串联式混合动力汽车，根据SA和单级减速速比、计算出车速数组(Velocity Array，VA)，电机MTA乘以单级减速速比和传动效率、可得到车轮处的最大转矩数组(Wheel Maximum Torque Array，WTA)，如果车辆是前(后)轮驱动，前(后)轴车轮的驱动转矩为计算的WTA、后(前)轴车轮驱动转矩为0，VA和WTA数值一一对应；对于单轴驱动，动力系统由发动机、电机和自动变速器(Engine，Motor and Transmission，EMT)组成的并联式混合动力汽车，对电机MTA和发动机外特性转矩曲线进行求和、得到动力系统的复合转矩数组，根据复合转矩数组、SA和变速器每个挡位速比，计算出每个挡位对应的VA和WTA，绘制出每个挡位VA和WTA曲线、求取转矩最大值的包络曲线，包络曲线对应的车速与转矩即为最终VA和WTA的对应关系，如果车辆是前(后)轮驱动，前(后)轴车轮的转矩数组为最终计算出的WTA，后(前)轴车轮驱动转矩为0；对于前轴动力系统通常由发动机、电机和自动变速器组成，后轴动力系统由电机和单级减速器组成的混联式混合动力汽车，根据MR和EMT系统计算方法，分别计算出前轴和后轴的WTA，得到WTA随VA的变化关系；所述的根据地面最大附着能力对前轴和后轴转矩进行限制，计算加速踏板开度最大时车辆在车轮处获得的最大转矩数组(Vehicle Maximum Torque Array，VTA)，并线性插值出其他踏板开度时的转矩数组的设计方法如下所示：根据汽车理论中前轴和后轴车轮地面附着力的计算方法、分别计算地面附着力提供的最大转矩数值(Maximum Adhesive Torque，MAT)，前轴MAT根据加速度为0时的公式计算，根据常见行驶工况的最大加速度、计算后轴的MAT；前(后) 轴WTA中的每个数值与前(后)轴MAT取最小，得到附着力限制下前(后)轴车轮处的最大转矩数组(Maximum Adhesive Limited Wheel Torque Array，MAWA)，前轴和后轴MAWA之和为车辆的VTA，VTA和VA中数值是一一对应；VTA随VA的变化关系，表示加速踏板开度为100％时车轮处驾驶员需求转矩随车速的变化关系，设定加速踏板开度为0时每个车速对应的需求转矩均为0，利用线性插值方法、可确定出不同油门开度的需求转矩数组；给定加速踏板开度和车速，就可插值获得车轮处驾驶员需求转矩数值。