混合动力车辆扭矩分配控制策略研究

2020-06-11吴光耀周升辉王春生王帅郭靖陈聪

汽车实用技术 2020年10期

关键词：经济性扭矩优先

吴光耀周升辉王春生王帅郭靖陈聪

摘要：混合动力车辆的开发过程中，扭矩分配是扭矩控制的核心，而扭矩分配直接影响到车辆的保电性，经济性和加速性。文章以P0+P3+P4混合动力架构为例，详细阐述了两种不同扭矩分配策略的运行模式，验证分析了这两种扭矩分配策略在性能方面的优劣。

关键词：扭矩分配;保电性;经济性;加速性

中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）10-115-03

Research on Torque Distribution Control Strategy of Hybrid Electric Vehicle

Wu Guangyao， Zhou Shenghui， Wang Chunsheng， Wang Shuai， Guo Jing， Chen Cong

（BYD Automobile Industry Co. Ltd.， Guangdong Shenzhen 518118）

Abstract： In the process of hybrid electric vehicle development， torque distribution is the core of torque control， and torque distribution directly affects the vehicles electrical performance， economic performance and acceleration. Taking P0+P3+P4 hybrid vehicle architecture as an example， this paper expounds the operation modes of two different torque distribution strategies in detail， and verifies the advantages and disadvantages of these torque distribution strategies in terms of perfor -mance.

Keywords： Torque distribution; Electrical performance; Economic performance; Acceleration

CLC NO.： U469.7 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）10-115-03

前言

在混合動力车型的开发过程中，国内外各大汽车公司根据市场定位、技术路线的不同，推出了多种不同布置架构的混合动力车型，混合动力全时四驱P0+P3+P4架构是最近应用较多的车型，这种架构既满足了动力性的要求，同时也具有良好的经济性和操作性能。本文针对此架构的混合动力车辆，开发出发动机优先驱动和电机优先驱动两种不同的扭矩分配策略，同时验证了其经济性、保电性和加速性的优劣。

1 发动机优先驱动策略

1.1 纯电模式驱动

驾驶员需求扭矩来自于油门深度和车速，在纯电模式下，由前后电机承担驱动任务。在车辆起步阶段，30km/h以下前后电机各承担50%的驱动扭矩分配比例;50km/h以上后电机承担90%的驱动扭矩，30km/h到50km/h车速段，后电机分配比例由50%过度至90%，以保证分配比例的平滑转移。在正常驱动过程中，如果分配的驱动扭矩超出电机的能力，则将多余的驱动扭矩分配给另一个电机。

1.2 混动模式驱动

在混动模式下，由发动机和前后电机共同参与驱动。首先依据车速分配发动机驱动扭矩，剩余的驾驶员需求扭矩则分配给前后电机。为保证车辆的加速性和经济性，在50km/h以下车速段，发动机分配70%的驾驶员需求扭矩驱动车辆，前后电机承担30%的驱动扭矩。如果电机扭矩分配过少，与传统燃油车变化不大，体现不出电机响应扭矩快的优势，即车辆的加速性得不到保证;电机分配扭矩过多，则车辆的保电性和经济性将受到影响。120km/h以上，电机不参与驱动，只有发动机参与驱动;在50km/h至120km/h之间，电机分配扭矩由30%过度到0%，以保证电机驱动和发动机驱动的平滑过度。

前后电机分配的驱动扭矩按照优先后电机分配的原则，优先后电机驱动，当分配给后电机的驱动扭矩大于后电机的能力时，前电机分配剩余的驱动扭矩。

在发动机运行时，不单要承担驱动的任务，还要承担发电的责任。当分配给发动机的驱动扭矩在发动机的经济扭矩之下时，发动机按照标定的发电扭矩由BSG发电，但发动机总的输出扭矩不会超过经济扭矩;如果分配给发动机的驱动扭矩已经大于发动机的经济扭矩线，则发动机仍然工作在经济扭矩负荷点，不足的驱动扭矩转移给前后电机，此时发动机不再发电。

1.3 回馈模式

当驾驶员松开油门踏板或者踩制动踏板时，整车进入回馈模式，回馈的扭矩有前后电机或者和BSG共同承担。当车速在40km/h以下时，优先后电机分配扭矩，50km/h以上时，前后电机各承担50%的回馈扭矩，40km/h至50km/h为分配扭矩的过度阶段，以保证扭矩的平滑过度。

1.4 模式切換

在车辆驾驶台上有EV按键和HEV按键，由驾驶员控制EV模式和HEV模式的切换，但是也不是所有情况下两个模式都可以互相切换。在整车SOC很低，或者受低温影响电池放电功率很低，或者电池、电机发生故障时，电量释放受限的情况下，HEV模式是无法切换至EV模式的;同样，如果在发动机系统或者变速箱系统出现故障时，EV模式不可以切换至HEV模式。

正常情况下，EV模式也是会自动切换至HEV模式的，比如道路倾角过大，或者驾驶员需求扭矩超过限制值等情况;如果道路倾角逐渐变小或者驾驶员需求扭矩小于限制值，则又会再自动切换至EV模式。

2 电机优先策略

2.1 纯电模式驱动

纯电驱动模式，电机优先驱动策略和发动机优先驱动策略一样，驾驶员需求扭矩来自于油门深度和车速，由前后电机共同承担驱动任务。

2.2 混动模式驱动

在混动模式下，由发动机和前后电机共同按照扭矩分配参与驱动。车速在30km/h以下，为体现电机扭矩响应快的特点，全部由前后电机承担驱动扭矩;车速在100km/h以上，发动机和前后电机各承担50%的驱动扭矩;30km/h至100km/h之间，电机的分配扭矩由100%逐渐减少至50%。

前后电机分配的驱动扭矩按照优先后电机分配的原则，优先后电机驱动。当车速在30km/h以下，前后电机各承担50%的电机驱动扭矩，50km/h以上，后电机承担100%的电机驱动扭矩，30km/h至50km/h之间则后电机的分配扭矩由50%过度到100%，以保证扭矩的平稳转移。当分配给一个电机的驱动扭矩大于该电机的能力时，将剩余的驱动扭矩分配给另一个电机。

在发动机运行时，不仅要承担驱动的任务，还要承担发电的责任。当分配给发动机的驱动扭矩在发动机的经济扭矩之下时，发动机按照标定的扭矩由BSG或者前电机发电，发动机总输出扭矩仍然不会超出经济扭矩;如果分配给发动机的驱动扭矩已经大于发动机的经济扭矩线，则发动机仍然工作在经济扭矩负荷点，不足的驱动扭矩转移给前后电机，此时发动机不再发电。