一种E-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法与流程

一种e-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法
技术领域
1.本技术涉及电机扭矩分配技术领域，尤其涉及一种e-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法。


背景技术：

2.e-power架构从技术原理来分，它类似于串联式的混合动力系统。它最大特点在于动力传动系统和发电系统从机构上得以分离，车辆汽油发动机仅作为发电专用的动力装置，系统最大限度地运用了纯电动系统的优势，行驶感受无限接近纯电动车。
3.随着能源危机的加重，新能源技术越来越广泛地应用于商用车领域。作为传统能源与纯电控制的过渡，混动技术成为各整车厂研发的重要方向。现有的电机扭矩分配控制方法包括：一种用于分配混合动力车辆的电机扭矩的方法及装置。其中，混合动力车辆的电机包括前桥电机和后桥电机，方法包括：判断是否需要将电机扭矩优先分配给后桥电机；若是，根据后桥需求扭矩将电机扭矩分配给后桥电机，然后再将剩余扭矩分配给前桥电机；若否，计算扭矩分配因子，然后根据扭矩分配因子、总需求扭矩和扭矩限制值分配电机扭矩。
4.但是，上述方法并未考虑电机实际故障等级和电机实际效率特性计算电机需求扭矩的原始值，未解决电机故障情况下效率最优时电机扭矩分配；无车辆起步时电机需求扭矩计算，未解决电机起步问题；未考虑前后电驱桥电机实际转速对电机需求扭矩进行修正，未解决电机转速空转问题。此外，现有方法也未考虑前后电驱桥档位、电机温度、电机故障等级、机油温度对电机需求扭矩进行限制，保护电机及电驱桥。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述不足，本发明提供一种e-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法，以解决上述技术问题。
6.本技术提供了一种e-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法，e-power架构车包括两个电驱桥；其中，每个电驱桥包括两个电机，方法包括：根据电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数，计算电驱桥的扭矩限制系数；获取电机端需求总扭矩和机械效率，进而基于电机端需求总扭矩、电驱桥的扭矩限制系数、电机实际转速和电机实际扭矩，确定对应电机的电机效率最优需求扭矩；根据电机端需求总扭矩、机械效率和电机效率最优需求扭矩，确定电机对应的电机需求扭矩原始值；根据电机端需求总扭矩和电机起步峰值扭矩，确定各个电机的起步需求扭矩；根据实际车速、前桥档位速比和实际档位，计算电驱桥的转速计算值，进而确定各个电机的电机转速扭矩修正系数；根据电机对应的电机温度、机油温度、实际档位和电机扭矩限制系数，计算各个电机的扭矩限制系数；根据实际车速和实际转速，从需求扭矩协调原始值和起步需求扭矩值确定各个电机的需求扭矩原始值；进而将各个电机的需求扭矩原始值、电机转速扭矩修正系数和扭矩限制系数的乘积作为需求扭矩。
7.进一步地，在根据电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数，计算电驱桥的扭矩限制系数之前，方法还包括：获取电驱桥对应的两个电机各自的故障等级和故障码；进而根据
预设map表，确定两个电机各自对应的扭矩限制系数。
8.进一步地，根据电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数，计算电驱桥的扭矩限制系数，具体包括：计算电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数的乘积，为电驱桥的扭矩限制系数。
9.进一步地，基于电机端需求总扭矩、电驱桥的扭矩限制系数、电机实际转速和电机实际扭矩，确定对应电机的电机效率最优需求扭矩，具体包括：当两个电驱桥的扭矩限制系数均为0时，确定对应电机的电机效率最优需求扭矩均为0；当两个电驱桥的扭矩限制系数均为1时，设置两个电驱桥中的电驱桥1的扭矩分配系数为a；电驱桥2的扭矩分配系数为1-a；其中，a的取值范围为：[0.50.60.70.80.91]；设置电驱桥1中电机1的扭矩分配系数为b，电驱桥1中电机2的扭矩分配系数为1-b，其中，b的取值范围为：[0.50.550.60.650.70.750.8 0.850.90.951]；设置电驱桥2中电机3的扭矩分配系数为c，电驱桥2中电机4的扭矩分配系数为1-c；其中，c的取值范围为：[0.50.550.60.650.70.750.80.850.90.951]；根据电机实际转速和电机实际扭矩查预设map表，确定各个电机的电机效率；根据需求扭矩计算公式：电机1需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*a*b*电机1电机效率；电机2需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*a*（1-b）*电机2电机效率；电机3需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*（1-a）*c*电机3电机效率；电机4需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*（1-a）*（1-c）*电机4电机效率；根据a、b、c的取值范围，将a、b、c的取值数依次带入需求扭矩计算公式，获得四个电机需求扭矩加和最大值；确定最大值对应的四个电机的需求扭矩为电机的电机效率最优需求扭矩；当两个电驱桥有任一扭矩限制系数在0-1之间且另一扭矩限制系数为1时，电机端需求扭矩绝对值先分配到电驱桥扭矩限制系数为1的桥上，另一个电驱桥不驱动同时需求挂空挡；当电驱桥1扭矩限制系数为1，电驱桥2扭矩限制系数为0-1之间时，确定a为1，进而根据b的取值范围，确定电机1需求扭矩和电机2需求扭矩加和的最大值；确定电机1需求扭矩和电机2需求扭矩加和的最大值对应的需求扭矩为电机1和电机2的电机效率最优需求扭矩；电机3和电机4的电机效率最优需求扭矩为0；当两个电驱桥同时扭矩限制系数在0-1之间时，根据扭矩分配系数公式：a=电驱桥1扭矩限制系数/(电驱桥1扭矩限制系数+电驱桥2扭矩限制系数)；b=电机1扭矩限制系数/(电机1扭矩限制系数+电机2扭矩限制系数)；c=电机3扭矩限制系数/(电机3扭矩限制系数+电机4扭矩限制系数)；确定a、b、c的取值；进而根据需求扭矩计算公式，确定电机的电机效率最优需求扭矩。
[0010]
进一步地，根据电机端需求总扭矩、机械效率和电机效率最优需求扭矩，确定电机对应的电机需求扭矩原始值，具体包括：当电机端需求总扭矩为正值时，电机需求扭矩原始值=电机的电机效率最优需求扭矩*机械效率；当电机端需求总扭矩为负值时，电机需求扭矩原始值=0-电机的电机效率最优需求扭矩*机械效率；当电机端需求总扭矩为0值时，电机需求扭矩原始值=0。
[0011]
进一步地，根据电机端需求总扭矩和电机起步峰值扭矩，确定各个电机的起步需求扭矩，具体包括：根据公式：h=电机端需求总扭矩/2，获得电驱桥的两个电机的总需求扭矩；当总需求扭矩小于电机起步峰值扭矩时，电驱桥中一个电机的起步需求扭矩为：总需求扭矩；另一个电机的起步需求扭矩为：0；当总需求扭矩大于等于电机起步峰值扭矩时，电驱桥中一个电机的起步需求扭矩为：总需求扭矩-预设电机额定扭矩；另一个电机的起步需求
扭矩为：预设电机额定扭矩。
[0012]
进一步地，根据实际车速、前桥档位速比和实际档位，计算电驱桥的转速计算值，进而确定各个电机的电机转速扭矩修正系数，具体包括：确定车辆的档位；在前进挡时，根据公式：（实际车速*前桥档位速比*10000）/（60*2*3.14*前轮胎半径），计算电驱桥电机转速计算值；在倒挡时，根据公式：-（实际车速*前桥档位速比*10000）/（60*2*3.14*前轮胎半径），计算电驱桥电机转速计算值；根据赋值公式：（电驱桥电机实际转速最大值-电驱桥电机转速计算值）/电驱桥电机转速计算值，获得比较值；当比较值大于预设电机空速比值阈值时，电驱桥对应的电机的电机转速扭矩修正系数为0；否则，根据公式：1-[(电驱桥电机实际转速最大值-电驱桥电机转速计算值)/电驱桥电机转速计算值]，获得电驱桥对应的电机的电机转速扭矩修正系数。
[0013]
进一步地，根据电机对应的电机温度、机油温度、实际档位和电机扭矩限制系数，计算各个电机的扭矩限制系数，具体包括：根据电机的电机温度，确定电机的温度限制系数；根据电机的机油温度，确定电机的机油限制系数；根据电机的实际档位，确定电机对应的参考电机峰值扭矩；根据电机峰值扭矩和电机扭矩限制系数的乘积，确定电机极值扭矩；确定电机极值扭矩/实际电机峰值扭矩为档位电机限制系数；实际档位为0时，电机限制系数为0；确定温度限制系数、机油限制系数和档位电机限制系数的乘积为扭矩限制系数。
[0014]
本领域技术人员能够理解的是，本发明至少具有如下有益效果：1）基于电机实际故障等级及电机实际效率特性计算电机需求扭矩原始值计算，解决了电机故障情况下效率最优时电机扭矩分配；2）增加车辆起步时电机需求扭矩计算，解决了电机起步问题；3）基于前后电驱桥电机实际转速对电机需求扭矩进行修正，解决了电机转速空转问题；4）基于前后电驱桥档位、电机温度、机油温度对电机需求扭矩进行了限制，保护了电机及电驱桥。
附图说明
[0015]
下面参照附图来描述本公开的部分实施例，附图中：图1是本技术实施例提供的一种e-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法流程图。
具体实施方式
[0016]
本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例，并不表示本公开仅能通过该优选实施例实现，该优选实施例仅仅是用于解释本公开的技术原理，并非用于限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本公开的保护范围之内。
[0017]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要
素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0018]
下面通过附图对本技术实施例提出的技术方案进行详细的说明。
[0019]
本技术实施例提供了一种e-power架构自卸车电机扭矩分配控制方法，如图1所示，本技术实施例提供的方法，主要包括以下步骤：步骤110、根据电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数，计算电驱桥的扭矩限制系数。
[0020]
具体地，计算电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数的乘积，为电驱桥的扭矩限制系数。
[0021]
作为示例地，电驱桥1扭矩限制系数=电机1扭矩限制系数*电机2扭矩限制系数；电驱桥2扭矩限制系数=电机3扭矩限制系数*电机4扭矩限制系数；其中，当电驱桥1扭矩限制系数为0表示电驱桥1不可分配扭矩，电驱桥2扭矩限制系数为0表示电驱桥2不可分配扭矩；当电驱桥1扭矩限制系数、电驱桥2扭矩限制系数均为1表示无故障不限制；当电驱桥1扭矩限制系数、电驱桥2扭矩限制系数均为0表示严重故障无法驱动；当电驱桥1扭矩限制系数、电驱桥2扭矩限制系数有任一在0-1之间，表示在扭矩限制情况下进行分配。
[0022]
需要说明的是，电机扭矩限制系数为1表示无故障不限制，0表示电机无法使用，0-1之间表示电机扭矩限制。
[0023]
此外，在根据电驱桥对应的两个电机的扭矩限制系数，计算电驱桥的扭矩限制系数之前，方法还包括：获取电驱桥对应的两个电机各自的故障等级和故障码；进而根据预设map表，确定两个电机各自对应的扭矩限制系数。需要说明的是，map表是电机厂家出厂时测试得到的，故障等级和故障码与扭矩限制系数之间有对应关系。
[0024]
步骤120、获取电机端需求总扭矩和机械效率，进而基于电机端需求总扭矩、电驱桥的扭矩限制系数、电机实际转速和电机实际扭矩，确定对应电机的电机效率最优需求扭矩；根据电机端需求总扭矩、机械效率和电机效率最优需求扭矩，确定电机对应的电机需求扭矩原始值。
[0025]
其中，基于电机端需求总扭矩、电驱桥的扭矩限制系数、电机实际转速和电机实际扭矩，确定对应电机的电机效率最优需求扭矩，具体可以为：（1）当两个电驱桥的扭矩限制系数均为0时，确定对应电机的电机效率最优需求扭矩均为0。
[0026]
（2）当两个电驱桥的扭矩限制系数均为1时，设置两个电驱桥中的电驱桥1的扭矩分配系数为a；电驱桥2的扭矩分配系数为1-a；其中，a的取值范围为：[0.50.60.70.80.91]；设置电驱桥1中电机1的扭矩分配系数为b，电驱桥1中电机2的扭矩分配系数为1-b，其中，b的取值范围为：[0.50.550.60.650.70.750.80.850.90.951]；设置电驱桥2中电机3的扭矩分配系数为c，电驱桥2中电机4的扭矩分配系数为1-c；其中，c的取值范围为：[0.50.550.60.650.70.750.80.850.90.951]；根据电机实际转速和电机实际扭矩查预设map表，确定各个电机的电机效率；需要说明的是，预设map表为电机出厂时测试得到。预设map表用于存储电机实际转速和电机实
际扭矩与电机效率之间的对应关系。
[0027]
根据需求扭矩计算公式：电机1需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*a*b*电机1电机效率；电机2需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*a*（1-b）*电机2电机效率；电机3需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*（1-a）*c*电机3电机效率；电机4需求扭矩=电机端需求总扭矩绝对值*（1-a）*（1-c）*电机4电机效率；根据a、b、c的取值范围，将a、b、c的取值数依次带入需求扭矩计算公式，获得四个电机需求扭矩加和最大值；确定最大值对应的四个电机的需求扭矩为电机效率最优需求扭矩。
[0028]
（3）当两个电驱桥有任一扭矩限制系数在0-1之间且另一扭矩限制系数为1时，电机端需求扭矩绝对值先分配到电驱桥扭矩限制系数为1的桥上，另一个电驱桥不驱动同时需求挂空挡；当电驱桥1扭矩限制系数为1，电驱桥2扭矩限制系数为0-1之间时确定a为1，进而根据b的取值范围，确定电机1需求扭矩公式和电机2需求扭矩加和的最大值；确定最大值对应的需求扭矩为电机1和电机2的电机效率最优需求扭矩；电机3和电机4的电机效率最优需求扭矩为0。（需要说明的是，本发明中电机1和电机2对应电驱桥1电机，电机3和电机4对应电驱桥2电机）（4）当两个电驱桥同时扭矩限制系数在0-1之间时，根据扭矩分配系数公式：a=电驱桥1扭矩限制系数/(电驱桥1扭矩限制系数+电驱桥2扭矩限制系数)；b=电机1扭矩限制系数/(电机1扭矩限制系数+电机2扭矩限制系数)；c=电机3扭矩限制系数/(电机3扭矩限制系数+电机4扭矩限制系数)；确定a、b、c的取值；进而根据需求扭矩计算公式，确定电机的电机效率最优需求扭矩。
[0029]
其中，根据电机端需求总扭矩、机械效率和电机效率最优需求扭矩，确定电机对应的电机需求扭矩原始值，具体可以为：（1）当电机端需求总扭矩为正值时，电机需求扭矩原始值=电机的电机效率最优需求扭矩*机械效率；（2）当电机端需求总扭矩为负值时，电机需求扭矩原始值=0-电机的电机效率最优需求扭矩*机械效率；（3）当电机端需求总扭矩为0值时，电机需求扭矩原始值=0。
[0030]
此外，获取电机端需求总扭矩和机械效率的方法可由现有方法或技术实现，本技术对此不作限定。
[0031]
步骤130、根据电机端需求总扭矩和电机起步峰值扭矩，确定各个电机的起步需求扭矩；根据实际车速、前桥档位速比和实际档位，计算电驱桥的转速计算值，进而确定各个电机的电机转速扭矩修正系数；根据电机对应的电机温度、机油温度和电机扭矩限制系数，计算各个电机的扭矩限制系数。
[0032]
其中，根据电机端需求总扭矩和电机起步峰值扭矩，确定各个电机的起步需求扭矩，具体可以为：根据公式：h=电机端需求总扭矩/2，获得电驱桥的两个电机的总需求扭矩；当两个电机总需求扭矩小于单个电机起步峰值扭矩时，电驱桥中一个电机的起步需求扭矩为：两个电机总需求扭矩；另一个电机的起步需求扭矩为：0；当两个电机总需求扭矩大于等于单个电机起步峰值扭矩时，电驱桥中一个电机的起步需求扭矩为：总需求扭矩-预设电机额定扭矩；另一个电机的起步需求扭矩为：预设电机额定扭矩。
[0033]
其中，根据实际车速、前桥档位速比和实际档位，计算电驱桥的转速计算值，进而确定各个电机的电机转速扭矩修正系数，具体可以为：确定车辆的档位；在前进挡时，根据
公式：（实际车速*前桥档位速比*10000）/（60*2*3.14*前轮胎半径），计算电驱桥电机转速计算值；在倒挡时，根据公式：-（实际车速*前桥档位速比*10000）/（60*2*3.14*前轮胎半径），计算电驱桥电机转速计算值；根据赋值公式：（电驱桥电机实际转速最大值-电驱桥电机转速计算值）/电驱桥电机转速计算值，获得比较值；当比较值大于预设电机空速比值阈值时，电驱桥对应的电机的电机转速扭矩修正系数为0；否则，根据公式：1-[(电驱桥电机实际转速最大值-电驱桥电机转速计算值)/电驱桥电机转速计算值]，获得电驱桥对应的电机的电机转速扭矩修正系数。
[0034]
其中，根据电机对应的电机温度、机油温度、实际档位以及电机扭矩限制系数，计算各个电机的扭矩限制系数，具体可以为：（1）根据电机的电机温度，确定电机的温度限制系数；作为示例地，基于前、后电驱桥主副电机温度的电机需求扭矩限制，通过电机温度传感器采集电机温度信号，当电机温度高于电机无扭矩输出温度阈值时，输出对应的电机无扭矩输出的温度限制系数（数字1）；当电机温度低于电机无扭矩输出温度阈值，但高于电机扭矩线性输出限制温度阈值时，根据公式：（当前电机温度值-电机扭矩线性输出限制温度阈值）/（电机无扭矩输出温度阈值-电机扭矩线性输出限制温度阈值），确定温度限制系数；当电机温度不满足上述条件时，输出对应的电机温度正常不影响扭矩输出温度限制系数（数字0）。
[0035]
（2）根据电机的机油温度，确定电机的机油限制系数；作为示例地，基于前、后电驱桥机油温度的电机需求扭矩限制，通过电驱桥机油温度传感器采集机油温度信号，当电驱桥机油温度高于电机扭矩清零温度阈值时，输出对应的电机扭矩清零的机油限制系数（数字1）；当电驱桥机油温度低于电机扭矩清零温度阈值，但高于电机扭矩限制温度阈值时，根据公式：（当前机油温度值-电机扭矩限制温度阈值）/（电机扭矩清零温度阈值-电机扭矩限制温度阈值），确定机油限制系数；当电驱桥机油温度不满足上述条件时，输出对应的电驱桥机油温度正常机油限制系数（数字0）。
[0036]
（3）根据电机的实际档位，确定电机对应的参考电机峰值扭矩；根据电机峰值扭矩和电机扭矩限制系数的乘积，确定电机极值扭矩；确定电机极值扭矩/实际电机峰值扭矩为档位电机限制系数；实际档位为0时，档位电机限制系数为0；确定温度限制系数、机油限制系数和档位电机限制系数的乘积为扭矩限制系数。
[0037]
步骤140、根据实际车速和实际转速，从需求扭矩协调原始值和起步需求扭矩值确定各个电机的需求扭矩原始值；进而将各个电机的需求扭矩原始值、电机转速扭矩修正系数和扭矩限制系数的乘积作为需求扭矩。
[0038]
需要说明的是，根据实际车速和实际转速，从需求扭矩协调原始值和起步需求扭矩值确定各个电机的需求扭矩原始值，具体可以为：当实际车速为0且电机实际转速为0时，电机需求扭矩协调原始值选择电机起步需求扭矩；否则选取电机需求扭矩原始值。
[0039]
基于上述描述，本技术首先计算故障情况下电机效率最优时电机1/2/3/4需求扭矩原始值，然后计算电机1/2/3/4起步需求扭矩，然后计算电机1/2/3/4电机转速扭矩修正系数，然后计算电机1/2/3/4扭矩限制系数，最后计算最终的电机1/2/3/4需求扭矩。本技术中基于电机实际故障等级及电机实际效率特性计算电机需求扭矩原始值计算，解决电机故障情况下效率最优时电机扭矩分配；增加车辆起步时电机需求扭矩计算，解决电机起步问题；基于前后电驱桥电机实际转速对电机需求扭矩进行修正，解决电机转速空转问题；基于
前后电驱桥档位、电机温度、电机故障等级、机油温度对电机需求扭矩进行限制，保护电机及电驱桥。
[0040]
至此，已经结合前文的多个实施例描述了本公开的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本公开的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本公开技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本公开的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本公开的保护范围之内。