一种分布式电动卡车转矩分配方法与流程

本发明涉及新能源商用车控制，更为具体地说是指一种分布式电动卡车转矩分配方法。

背景技术：

1、在卡车行业电动化革新之路的蓬勃发展背景下，各大车企也开始注重卡车动力控制系统的研究开发。而随着新能源卡车集成式换挡电驱桥和分布式驱动相关技术研究的不断深入，结合集成式换挡电驱桥和分布式电驱桥的动力系统构型也正逐渐受到重视。

2、目前，已经出现了一些关于双电驱桥的扭矩分配方法，如公开号为cn 118182101a的中国专利申请公开用于车辆双电驱桥的扭矩分配系统和方法，其中，扭矩分配方法包括由车辆的车辆控制器获得请求的扭矩；以及判断所述请求的扭矩是否应该在双电驱桥中的第一电驱桥和第二电驱桥之间分配。该专利主要是在增加双电驱桥车辆的工作效率、减少耗能的同时合理分配两个电驱桥之间的使用和停用阶段，以增加电驱桥的使用寿命，但未考虑行驶过程中的换挡转矩分配控制，对车辆性能提升较少。

3、而公开号为cn 116587880a的中国专利申请公开一种双桥电驱桥协同控制方法、双桥电驱桥及车辆。该专利首先判断扭矩分配方案，若采用双桥驱动模式，根据车速和驾驶员需求驱动扭矩与最优双桥电驱桥扭矩分配比例系数之间的对应关系，确定最优双桥电驱桥扭矩分配比例，同时还设计换挡策略，当车辆满足换挡条件，先对某一桥进行换挡操作，且保证换挡过程车辆驱动扭矩保持不变，完成之后再对另一桥进行切换。该专利是在达到换挡转速点时，先减小扭矩，当扭矩为零时再换挡。这种换挡方式的换挡总时长较大，对车辆动力性和平顺性的提升不够。

技术实现思路

1、本发明提供一种分布式电动卡车转矩分配方法，以解决现有双电驱桥的换挡转矩分配存在换挡总时长较大，对车辆动力性和平顺性的提升不够等缺点。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种分布式电动卡车转矩分配方法，所述电动卡车的二、三轴都为驱动轴，分别是中轴分布式电驱桥和后轴集成式换挡电驱桥，具体方法如下：

4、s1、判断电动卡车当前车速、油门踏板开度及其变化率，若车速小于阈值或油门踏板开度及其变化率大于阈值，则优先满足驾驶员的动力需求，采用动力性转矩分配控制方法，根据驾驶员的需求转矩、以及中轴和后轴允许输出的最大转矩，调节中轴分布式电驱桥和后轴集成式换挡电驱桥的输出转矩；

5、s2、若电动卡车的车速超过阈值且油门踏板开度及其变化率小于阈值，则采用经济性转矩分配控制方法，根据后轴集成式换挡电驱桥的当前档位、车速和需求转矩，查询驱动效率最优的分配比例系数map得到最优分配比例系数，实时调节后轴集成式换挡电驱桥和中轴分布式电驱桥的输出转矩；

6、s3、判断后轴的电机转速是否处于换挡点转速范围内，若电机转速不在设定换挡点转速范围内，则保持原先的转矩分配控制方法；若电机转速处于设定换挡点转速范围内，则采用换挡转矩分配控制方法，提前减少后轴集成式换挡电驱桥的输出转矩，并将减少的输出转矩叠加到中轴分布式电驱桥上，使双电驱桥的输出转矩之和与总需求转矩相一致。

7、上述步骤s1中的动力性转矩分配控制方法，具体包括：

8、s11、根据当前车速计算中轴分布式电驱桥允许输出的最大转矩tmiddle_high和后轴集成式换挡电驱桥允许输出的最大转矩trear_high，并比较得到两者中的最大值和最小值，再与总需求驱动转矩treq进行对比，进而得到中轴的需求转矩tmiddle_req和后轴的需求转矩trear_req；

9、s12、若总需求驱动转矩的一半超过两者中的最大值，即0.5*treq＞max(tmiddle_high，trear_high)，则中轴的需求转矩和后轴的需求转矩分别为：式中，δtmiddle_high为中轴分布式电驱桥允许的最大转矩增加量，δtrear_high为后轴集成式换挡电驱桥允许的最大转矩增加量，tmiddle为当前时刻中轴分布式电驱桥的实际转矩，trear为当前时刻后轴集成式换挡电驱桥的实际转矩；

10、s13、若需求驱动转矩的一半介于两者中的最大值与最小值之间，即min(tmiddle_high，trear_high)≤0.5*treq≤max(tmiddle_high，trear_high)，则比较当前车速下中轴和后轴允许输出最大转矩的大小，若中轴分布式电驱桥允许输出最大转矩小于后轴集成式换挡电驱桥允许输出最大转矩，即tmiddle_high≤trear_high，则中轴的需求转矩和后轴的需求转矩分别为：

11、s14、若中轴分布式电驱桥允许输出的最大转矩大于后轴集成式换挡电驱桥允许输出最大转矩，即tmiddle_high＞trear_high，则中轴的需求转矩和后轴的需求转矩分别为：

12、s15、若需求驱动转矩的一半小于两者中的最小值，即0.5*teq＜min(tmiddle_high，trear_high)，则中轴的需求转矩和后轴的需求转矩分别为：

13、上述步骤s2中的经济性转矩分配控制方法，具体如下：根据后轴集成式换挡电驱桥当前档位、车速和需求转矩，通过查询基于驱动效率最优的分配比例系数map得到最优分配比例系数kopt，进而得到中轴和后轴的需求转矩，分别为：

14、

15、式中，δtincrease为标定的轴间转矩增加量，δtdecrease为标定的轴间转矩减少量，δtmiddle_low为中轴分布式电驱桥允许的最大转矩减少量，δtrear_low为后轴集成式换挡电驱桥允许的最大转矩减少量。

16、上述基于驱动效率最优的分配比例系数map是根据后轴集成式换挡电驱桥不同档位的速比、需求转矩、车速、后轴集成式换挡电驱桥和中轴分布式电驱桥的电驱动系统效率曲线离线计算得到的，具体如下：首先设置相同的档位、速比、需求转矩和车速，然后计算不同分配比例系数的电驱动系统总功率并进行对比，在满足需求转矩的前提下，选取电驱动系统总功率最小的分配比例系数并保存，最后做成分配比例系数map。

17、步骤s3中的换挡转矩分配控制方法，具体包括：

18、s31、根据油门踏板开度和当前车速计算后轴集成式换挡电驱桥的换挡转速点ngear，判断后轴集成式换挡电驱桥的电机转速ncenter是否处于换挡转速范围内，并计算当前转速与最佳换挡转速点的差值δn＝ngear-ncenter是否超过阈值δnthresold，若超过阈值，则保持原有的转矩分配控制方法；若小于阈值，则比较中轴分布式电驱桥允许输出的最大转矩与需求转矩的大小；

19、s32、若中轴分布式电驱桥允许输出的最大转矩超过需求转矩，即treq≤tmiddle_high，则需保证当后轴电机转速达到换挡转速点时后轴的输出转矩已降为零，故根据需求转矩、转速差值、以及当前时刻的后轴集成式换挡电驱桥的实际输出转矩，计算轴间的转矩变化量δt，表示为：式中，δtrear为后轴集成式换挡电驱桥的转矩变化量，δt0为标定的轴间转矩变化调节时间，δt为根据转速差计算的轴间转矩变化调节时间；中轴的需求转矩和后轴的需求转矩分别为：

20、s33、若中轴分布式电驱桥允许输出最大转矩小于需求转矩，即treq＞tmiddle_high，则需保证当后轴电机转速达到换挡转速点时中轴的输出转矩已达到最大，故根据需求转矩、转速差值、以及当前时刻的中轴分布式电驱桥的实际输出转矩以及中轴允许输出的最大转矩，计算轴间的转矩变化量(δt)，表示为：中轴的需求转矩和后轴的需求转矩分别为：

21、s34、当后轴集成式换挡电驱桥的电机转速到达换挡转速点时，后轴集成式换挡电驱桥直接进行摘挡、调速和进档操作，此时中轴和后轴的需求转矩分别为：

22、s35、当后轴集成式换挡电驱桥换挡操作完成后，则根据后轴集成式换挡电驱桥当前档位、车速和需求转矩，通过查询基于驱动效率最优的分配比例系数map得到最优分配比例系数kopt，进而得到中轴和后轴的需求转矩，分别为：

23、由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

24、1、本发明针对换挡过程的转矩分配控制方法，通过提前减少后轴集成式换挡电驱桥的输出转矩，并将减少的输出转矩叠加到中轴分布式电驱桥上，保证双电驱桥的输出转矩之和与总需求转矩相一致，同时结合基于转速差的转矩控制方法，确保后轴集成式换挡电驱桥的电机转速达到换挡转速点时后轴输出转矩为零或中轴输出转矩达到最大，缩短换挡时间并实现换挡过程无动力中断，提升动力性和平顺性。

25、2、本发明充分考虑各电驱动系统效率对能耗和经济性的影响，根据车速、档位、总需求转矩以及各电驱动系统的效率曲线离线建立最优分配比例系数map，通过查询map得到最优分配比例系数，同时在转矩分配过程中考虑转矩斜率变化，提升平顺性和经济性。