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1、电动四驱混合动力汽车扭矩分配控制李红超;刘彻【摘 要】为了更大限度地提高电动四驱混合动力车型燃油经济性及动力性的优势, 该文对汽车的起步、匀速、加速及减速4种行驶工况进行了分析,对在上述工况下 的能量流以相应的速度阀值进行划分,提出电动四驱混合动力车型行驶经济性关键 控制参数的2种调整方案,达到了混合动力系统节能减排的目标.期刊名称】汽车工程师年(卷),期】2018(000)011【总页数】3页(P54-55,58)关键词】 混合动力汽车;电动四驱;扭矩分配;控制;能量流作 者】 李红超;刘彻作者单位】 长城汽车股份有限公司;河北省汽车工程技术研究中心正文语种】 中 文在混合动力车型的开发过程
2、中，国内外各大汽车公司根据市场定位、技术路线等的不同，推出了多种不同的混合动力车型，其中电动四驱(E4WD )混合动力汽车是 近年来较新的车型，它是在ISG/BSG混动车的基础上，加入了一个后轴驱动电机(Electric Rear Axle Drive Motor)，该电机通过减速齿轮与后轴相连。E4WD 车型具有良好的经济性，同时具有良好的操纵性能。混合动力整车控制器( HCU) 通过使用或禁用不同的动力源可实现两驱、四驱和纯电3种不同的驱动模式，同 时在滑行和制动工况下，可实现能量回收。E4WD混合动力车型结构简单，易于 在传统汽车的基础上进行改造，已成为各大车企重点研发的车型1。为此，文
3、章 对电动E4WD动力系统的工作模式进行分析，并在技术上对其关键控制参数进行 设计。1 系统结构E4WD混合动力汽车是在发动机前置前驱的基础上，通过增加前电机和后电机以 及电池构成E4WD混合动力系统。前轴由发动机和前电机联合提供动力，并通过 变速器将动力输出，经前轴差速器分配给两前轮。后轴由后电机提供动力，经后轴 差速器分配给两后轮。前电机和后电机均为可逆电机，既可以工作在电动机模式为 汽车提供驱动力，也可以工作在发电机模式产生电能。电池作为储能装置存储电机 产生的电能和向电机提供电能。2 行驶工况2.1 起步工况 传统内燃机汽车在起步工况下，需要在低转速下输出较大的扭矩，此时的燃油经济 性
4、较差。因此，为避免出现这样的情况，当汽车在10 km/h的速度阀值以下，高 压电池荷电状态（SOC ）水平高于阀值时，汽车起步为后轴电机输出100%的扭矩。若电池的SOC低于阀值，则发动机也将参与汽车的起动，汽车起步工况能量流， 如图1所示。图1 电动四驱混合动力汽车起步工况能量流图2.2 匀速工况汽车以10-70 km/h的速度匀速行驶时，系统认为汽车在中低速行驶，此时可实 现E4WD功能。在转角为0的情况下，HCU将前后桥扭矩比例调整至60/40 , 此时起动功能发电机（BSG ）将提供一个持续的能量给电池和后轴电机供电，以保 证电池有足够的能量提供给电机，满足有可能产生的加速工况。中低速
5、匀速工况能 量流，如图2所示。图2 电动四驱混合动力汽车中低速匀速工况能量流图汽车以70 km/h以上的速度进行匀速行驶时，系统将认为汽车在高速行驶。为保 证汽车的行驶稳定性，降低电池的电量消耗，HCU将前后桥扭矩分配比例提高， 直至前桥输出100%的扭矩，同时前轴BSG电机将持续给电池充电。高速匀速工 况能量流，如图3所示。图3 电动四驱混合动力汽车高速匀速工况能量流图2.3 加速工况在高压电池的SOC水平高于阀值，汽车速度低于70 km/h，并有小加速的情况下， HCU将增大后轴电机的扭矩输出比例，以保证汽车扭矩输出的及时性，使顾客有 较好的加速体验。E4WD混合动力汽车小加速工况能量流，
6、如图4所示。图4 电动四驱混合动力汽车小加速工况能量流图如果驾驶员继续增加油门踏板力度，高压电池SOC水平高于阀值，HCU将同时增 加发动机及后电机的扭矩，以保证汽车具有良好的动力性。E4WD混合动力汽车大 加速工况能量流，如图5所示。图5 电动四驱混合动力汽车大加速工况能量流图当车速超过70 km/h后，为了保证行驶稳定性，HCU将降低后电机扭矩，同时增 高发动机扭矩输出，此扭矩比例调整过程保证了总的扭矩输出依照油门踏板深度的 增加而增加，期间转化过程平顺，驾驶员不易察觉。2.4 减速工况 当驾驶员踩下制动踏板后，制动能量回收系统将协调液压和电机制动力矩，同时控 制真空制动助力器的电动真空泵
7、。驾驶员通过踩下制动踏板解耦后轴的制动回路， 有意增大制动踏板的行程，汽车最初会仅由连接到后轴的电机施加制动，并产生电 力，系统能通过踏板的位置判断出需要多大的发电机力矩。E4WD混合动力汽车制动能量回收工况能量流，如图6所示。图6 电动四驱混合动力汽车制动能量回收工况能量流图如果驾驶员加大踏板的力度，额外的液压制动力矩将按普通的方式施加于汽车的前 轴，从而使得汽车前后轴都实施制动。如果发电机无法在后轴上产生足够的制动力 矩，系统会利用液压调节器生成额外的制动压力。液压和电动机间的转换过程十分 平顺，驾驶员甚至察觉不到，汽车的表现和踏板感也与普通汽车无异2。3 行驶经济性影响参数调整决定整车经
8、济性的关键控制参数可分为2类。 一类参数影响工作模式的选择，根据当前的运行状态选择最经济的工作模式。汽车 速度对模式的选取起到重要的作用，所以速度阀值的选取直接影响工作模式的选择。上述模式以低于10 km/h为低速工况，高于10 km/h低于70 km/h为中速工况， 高于70 km/h为高速工况，此阀值的选取应综合考虑汽车动力性、行驶稳定性及 燃油经济性，发动机的性能参数将对其速度阀值的选取起到决定性影响作用。另一类参数影响给定工作模式下不同动力源之间的扭矩分配，从而在该工作模式下获得最优的经济性，高压电池SOC阀值就为这一类参数。上述大部分模式均为 SOC高于阀值时的能量流，但是如果某个模
9、式下高压电池SOC低于阀值，那电池 中的能量将不可用，此时HCU必将增加发动机的扭矩比例以补充后电机扭矩减小 的空缺，此阀值的选取受到电池充电、放电能力的影响3。4 结论文章通过对E4WD混合动力汽车扭矩分配控制的分析，提高了 E4WD车型控制逻 辑及各类阀值的匹配设计能力，克服了控制逻辑设计不当导致的经济性下降、动力 性不足的问题，同时作为新能源汽车E4WD车型，其克服了纯电动汽车续航里程 短、充电时间长的缺点，弥补了传统四驱汽车燃油经济性差的不足，为今后各大车企提高新能源车型开发能力提供了参考参考文献【相关文献】：56-61.86.，41（7）：1王俊华电动四驱混合动力汽车工作模式分析及关键参数设计几汽车技术，2015 ( 3 )2彭利平博世零事故”愿景：安全技术和驾驶员辅助系统J.汽车电器，2014(5)：3夏珩，魏丹，伊海霞，等电动四驱混合动力车的功率分配策略J机电工程技术，2012 124.
