一种双电机混动驱动系统的纯电模式扭矩分配方法.docx

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1、CN 114103623 A说明书1/6页一种双电机混动驱动系统的纯电模式扭矩分配方法技术领域0001本创造涉及车辆驱动系统技术领域，尤其涉及一种双电机混动驱动系统的纯电模式扭矩分配方法。背景技术0002随着人民生活水平的提高，全球汽车保有量不断增加，由此引发了诸如空气污染程 度加重以及能源急剧消耗的问题，鉴于此，开展新能源汽车是解决以上问题的有效途径之一。 新能源汽车中，混动汽车由于油耗低、巡航里程高的优点，已然成为汽车行业的热点研究对象， 相应的，混动汽车的纯电模式驱动下的系统节能控制方法也受到了广泛关注。当前混动系统里 的电动局部大多为单电机结合一挡或两挡等变速箱动力系统形式驱动车辆行驶

2、。单电机峰 值扭矩、功率特性直接限制了纯电动车辆的动力性表现。单挡位的传动系统只有一个传动比，对 经济性优化的空间不大，两挡传动系统动力性和经济性有优化的可能，但是却会产生动力中断, 影响驾驶性。创造内容0003 本创造的目的是针对现有技术的缺乏之处而提出一种双电机混动驱动系统的纯 电模式扭矩分配方法，能够提供更高的动力输出和更灵活的控制策略、实现换挡无动力中断， 通过在纯电模式下高效的分配两个电机的驱动扭矩，最大限度的挖掘系统的节能能力，最大限 度的减少电能消耗。0004实现本创造目的技术方案是：一种双电机混动驱动系统的纯电模式扭矩分配方法，双电机混动驱动系统包括发 动机、第一驱动电机、第二

3、驱动电机、离合器和传动系组，所述发动机通过离合器切断和连接传 动系组；所述传动系组包括同步器、第一传动系、第二传动系和第三传动系，所述第一驱动电机 通过同步器分别连接第一传动系或第二传动系，所述第二驱动电机连接第三传动系，纯电模 式扭矩分配方法，包括以下步骤：步骤一：根据车速v和驾驶员所需求的轮端总扭矩T总，经查表法找出不同传动系下 的扭矩分配比例k的最优值；”步骤二：根据步骤一查到的扭矩分配比例k的最优值，确定第一驱动电机的初始扭 矩Teml-Raw=k X T总/i】，其中i1为第一驱动电机到轮端的传动比；步骤三：比拟第一驱动电机的初始扭矩Temi - Raw与第一驱动电机的极限扭矩 Te

4、ml-limit的大小，根据不同结果确定第一驱动电机的需求扭矩Te/-Req和第二驱动电机的初始 扭矩Tem2-Raw；步骤四：比拟第二驱动电机的初始扭矩Tcm2_Raw与第二驱动电机的极限扭矩 Keiimit的大小，根据不同结果确定第一驱动电机的需求扭矩Tpml.晒和第二驱动电机的需 Dili乙 X X 111 X LC/lll .I.求扭矩1m2-Req。0005进一步地，所述步骤一中，查表法的表格是通过离线优化方法得到汽车纯电行驶CN 114103623 A说明书过程中任一时刻下的扭矩分配比例k的最优值所拟合而成的表格，以系统的总效率小作为 优化目标，以扭矩分配比例k作为优化变量，给定第

5、一驱动电机车速V和轮端总扭矩T总，从而 得到每一种工况下的扭矩分配比例k的最优值，提取对应的工况参数和优化结果，进而迈成不 同车速v对应的扭矩分配表格。0006进一步地，在确定每一状态下的扭矩分配比例k的最优值时，通过电机台架试验预先 建立效率MAP表，首先给定不同工况和不同的扭矩分配比例k,根据传动路径，查对应的效率 MAP表并得到所有的总效率小,当总效率n邙为最正确时，所对应的扭矩分配比例k,即为该工况 下的扭矩分配比例k的最优值。0007进一步地，在给定不同工况和不同扭矩分配比例k,通过仿真软件simulink建立仿真模型，分别以扭矩分配比例k、轮端总扭矩几、车速v为变量构建矩阵nf(T

6、bV,k)。0008进一步地，所述步骤三中，假设TuMRajTemlTimit，那么第一驱动电机需求扭矩中间值 %.Raw二口r.，第二驱动电机的初始扭矩q2-Ra(T总工止网Rad i/ iz,其中i?为第二 驱动电机至轮端的传动比；否那么第一驱动电机的扭矩计算中间值Temi.difrTem.-Teml-limit， e in 1 I? e q-Teml-limit1“口- Raw(，,总、 eml-Req 、ip/ iz+Teml-diff * i2。9进一步地，所述步骤四中，Teml.RawTeml.limit，时，匕做山aw和Tmimit的大小，假设 Tem2-RawTem2-limi

7、t，那么第二驱动电机的需求扭矩为TeeReq=TeeRaw，否那么第二驱动电机的扭矩 计算中间值Teedif丁em2-Raw em2-limit : id 1 q-eml -ReqRaw+em2-diffX i2/ij 继续比拟Teml-Req和Teml-limit的大小，右当eml-Req丁。-1 imit，eml-Req-eml-ReqRaw+ Tem2-diffXi2/ii 否贝%；至-NT-t时，比拟嚷-加和丁cm2-limit的大 小，Tem2.RawTem2.limit，那么第二驱动电机的需求扭矩为Tem2.Req=Tem2-Raw，否败-q二 T1em2-limit 0010采用

8、了上述技术方案，本创造具有以下的有益效果：本创造混动驱动系统配有两个电机，当系统处于纯电模式下，发动机不参与工 作，离合器始终处于翻开状态，轮端的驱动力由两个电机提供，并且第一驱动电机通过同步器 连接两个具有不同传动比的传动系，能够提供更高的动力输出和更灵活的控制策略、实现换 挡无动力中断，通过查表法能够快速获得扭矩分配比例k的最优值，从而在纯电模式下高效地 分配两个电机的驱动扭矩，最大限度地挖掘系统的节能能力，从而最大限度地减少电能消耗。 E0011 (2)本创造查表法的表格是通过离线优化方法得到，降低了车辆驱动控制器实时运 算的负载率。0012 (3)本创造在确定表格中每一状态下的扭矩分配

9、比例k的最优值时，通过给定不同工 况和不同扭矩分配比例k,通过查效率MAP表能够轻松快速获得所有的总效率n总，从而确定 总效率n总的最优值，进而得到该工况下的扭矩分配比例k的最优值，保证数据的公面性和准 确性。0013 (4)本创造通过仿真软件simulink分别以扭矩分配比例k、轮端总扭矩T总和车速v 构建矩阵，从而高效快速的获得所有的总效率小,并输出各工况下的总效率也最在值所对J A 应的扭矩分配比例k的最优值。0014(5)本创造在确定两个电机的需求扭矩时，充分考虑Teml-Raw和Teml.limit大小判断，CN 114103623 A说明书3/6页以及Lm2-Raw和delimit

10、的大小判断，从而得出不同状态下的最正确扭矩分配方法，从而使整车在 纯电模式下具备最正确的经济性。附图说明0015为了使本创造的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对 本创造作进一步详细的说明，其中：图1为本创造双电机混动驱动系统传动结构图；图2为本创造双电机混动驱动系统的纯电模式扭矩分配方法流程图；图3为本创造查表法扭矩分配比例k离线寻优方法流程图。E0016附图中的标号为：发动机1、第一驱动电机2、第二驱动电机3、离合器4、同步器5、第一传动系6、第二 传动系7、第三传动系8。具体实施方式001刀为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术

11、方案进行详细的说明。0018（实施例1）如图1所示的双电机混动驱动系统，包括发动机1、第一驱动电机2、第二驱动电机 3、离合器4和传动系组，其中发动机1通过离合器4切断和连接传动系组。传动系组包括同步 器5、第一传动系6、第二传动系7和第三传动系8,第一传动系6、第二传动系7和第三传动系8 均为齿轮传动。第一驱动电机2通过同步器5分别连接第一传动系6或第二传动系7,第二驱 动电机3连接第三传动系8。当系统处于纯电模式下，发动机1不参与工作，离合器4始终处于 翻开状态，轮端的驱动力由两个电机提供。第一驱动电机2可通过同步器5和第一传动系6传 递至轮端，或通过同步器5和第二传动系7传递至轮端，有两

12、个传动比；第二驱动电机3通过 第三传动系8传递至轮端。本实施例具有双电机驱动，能够提供更高的动力输出和更灵活的控 制策略、实现换挡无动力中断。0019 一种如上所述的双电机混动驱动系统的纯电模式扭矩分配方法，能够使整个系统的 效率始终处于最高的水平，从而实现电机和整个齿轮传动系统的高效运行，提高整车的经济 性。0020整车动力学公式：i2. io = mgsina + mgfcosa +Q Av221.15+ 8ma其中，Mml和丁的2分别为第一驱动电机2的请求扭矩和第二驱动电机3的请求扭矩， L为第一驱动电机2到轮端的传动比，i2为第二驱动电机3到轮端的传动比，i为主减速比， mgsina,

13、mgfcosQeAv2/21.15,3ma分别为汽车行驶时所受的爬坡阻力，滋斓力，风阻加 a速阻力，r为车轮半径。整个传动系统效率：总=”其中，1ml为第一驱动电机2的效率,为传动系齿轮效率,。0m2为第二驱动电机3CN 114103623 ACN 114103623 A说明书4/6页= kT总= kT总= kT总的效率，设定第一驱动电机2传递至轮端的扭矩分配比例为k,那么 转速,Tm2 G- 0 = r总 一 kT总lein2lein2=f（7em2,期 m2）neml -Vjptonem2 =V.f2.l0可认为leu且为一常数,ml和又成分别为第一驱动电机2和第二驱动电机3的由以上式子联

14、立，动力系统的总效率可简化为T0 = f （Tq % k）由上式可知，动力系统的总效率n总在某个固定时刻，即某个工况下（某个轮端总扭 矩T总和车速v）,由轮端的扭矩分配比例k决虚。0021因此，可通过优化方法得到汽车纯电模式下某个时刻下的扭矩分配比例k最优值， 以使动力系统具备最高的效率，如图2所示具体包括以下步骤：步骤一：根据车速v和驾驶员所需求的轮端总扭矩T总，经查表法找出不同传动系下 的扭矩分配比例k的最优值；查表法的表格是通过离线优化方法得到汽车纯电行驶过程中任 一时刻下的扭矩分配比例k的最优值所拟合而成的表格，以系统的总效率n总作为优化目标, 以扭矩分配比例k作为优化变量，给定第一驱

15、动电机2车速V和轮端总扭矩T总，从而得到每一 种工况下的扭矩分配比例k的最优值，提取对应的工况参数和优化结果，进区形成不同车速v 对应的扭矩分配表格，保证数据的全面性和准确性。0022具体地，如图3所示通过仿真软件simulink建立仿真模型，分别以扭矩分配比例k、轮 端总扭矩T总、车速v为变量构建矩阵nf（T总,v,k）,扭矩分配比例k取值0,0 .1,0 .2,1,轮 端总扭矩T总取值0.1,250,500,750,3250N m,车遹取值10,20,30,-100111/黑 0023通点电机台架试验预先建立效率MAP表，通过矩阵的方式，在不同工况下（即不同的 轮端总扭矩T总和车速v）分别

16、给定不同的扭矩分配比例k,根据传动路径，查效率MAP表得出 不同的扭矩W配比例k下动力系统所有的总效率n总并输出，然后在输出的参数中寻找得出 传动总效率最正确的扭矩分配比例k,把该扭矩分配正例k作为该工况下的扭矩分配比例k的 最优值，并填入表格中，从而形成不同车速v对应的扭矩分配比例表。0024由于第一驱动电机2存在两个传动比，故需要分别计算一档和二挡下的扭矩分配比 例最优值，从而形成两个档位下的扭矩分配比例表，如表1所示为其中一个档位下的扭矩分 配比例表。0025 表1：扭矩分配比例表CN 114103623 Ar Tf a0.110203040 I SO607080190100001I1I

17、11112SOi011Ii11115000.60I! i111 11i1!17SOos0.404030.4T11 .11J1二1F10000.5，-I0.403030.5O.SOSO.Sr1030.4125003| 0.40.4 _ _一 一 /0.60.40， 1J0.50.5- -050.415000.50.4040.50.5TQ05 I9 / 1o.s03030.417500.50.40.50.404 人 03 OS0.503OS1 J20000.50.4TT0.50.50.51t 10.50.5O.SOS0，22500.50.40.S| 0.5 J 0.50.50.5L .! |050

18、.50.525000.50.5os0.5041| 0.50.5OS1i27SO0.50.505Jo.s1r-i1O.S11I!3000 -1111卜一;1.1 k-1111 II1111132so11 II 1 1CN 114103623 A说明书5/6页根据表格内容，如车速为20km/h,T总为2750 N m时，扭矩分配比例k的最优值为0 .5。0026步骤二：根据步骤一查到的扭矩分配比例k的最优值，确定第一驱动电机2的初始扭比拟第一驱动电机2的初始扭矩TwiRaw与第一驱动电机2的极限扭矩 假设TegRawTemLt，那么第一驱动电机力将需求扭矩中间值T.-Req Ra比拟第一驱动电机2

19、的初始扭矩TwiRaw与第一驱动电机2的极限扭矩 假设TegRawTemLt，那么第一驱动电机力将需求扭矩中间值T.-Req Ra比拟第一驱动电机2的初始扭矩TwiRaw与第一驱动电机2的极限扭矩 假设TegRawTemLt，那么第一驱动电机力将需求扭矩中间值T.-Req Ra矩T。仙RaJkXT/ii，其中ii为第一驱动电机2到轮端的传动比； Ull! 111步骤三：Teml-limit 的大小，cml-Raw9 弟一驱动电机3的初始扭矩Tem2-Raw-总-Teml-Req Raw i )/12，I,21，3到轮端的传动比；否那么第一驱动电机2的扭矩计算中间值tml.dif尸Teml-RT

20、-imit，第一驱 动电机2的需求扭矩TeReq二T-t，第二驱动电机3的初始扭矩良心(丁总一久“3义L)/ ,2+(Teml-diff * 2)0027 步骤四：比拟第二驱动电机3的初始扭矩T-Raw与第二驱动电机3的极限扭矩 %2-1皿的大小，当%.Rawt并且时，那么第二驱动电机3的需求扭矩 为丁加-晒二1成-.；当着l-RawTm并且丁颂2-.三电时，第二驱动电机3的扭矩计算 中间值 Tem2-diff=Tem2-Raw ,cmZ-limit，1, o m - R o q-eml-ReqRaw+eni2-diffi继续比拟一网和丁妣皿的大小，假设%.RedT-，财或-网二八-ReqRj

21、LdffX否贝必MReq二T-M；当T-T-imit并且丁颂2.尸口2小时，那么第二驱动电机3 I j1)，e m 2 -Req二 km2-Raw 当eml-Raw 三1eml T imi t 并且Iem2-Rawlem2Timit 时，1em2-Req-T0028采用本实施例的扭矩分配方法能够简单且有效地提高汽车的经济性，通过查表法 能够快速获得扭矩分配比例k的最优值，从而在纯电模式下高效地分配两个电机的驱动扭CN 114103623 A说明书6/6 页矩，最大限度地挖掘系统的节能能力，从而最大限度地减少电能消耗。并且查表法的表格是通过 离线优化方法得到，大大降低了车辆驱动控制器实时运算的负载率。0029以上所述的具体实施例，对本创造的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本创造的具体实施例而已，并不用于限制本创造，凡在本创造 的精神和原那么之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创造的保护范围之内。CN 114103623 A说明书附图1/3页CN 114103623 A说明书附图2/3页CN 114103623 A说明书附图3/3页