CN102849062B - 一种增程式电动汽车的驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增程式电动汽车的驱动控制方法，其特征在于：电量消耗阶段根据驾驶员目标行驶里程和工况平均车速确定是否需要发动机参与工作。在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，需要发动机参与工作，否则一直以纯电动模式行驶。需要发动机参与工作时，发动机只在整车需求进入其经济区时工作，且不主动补充电能。电量消耗阶段，根据驱动电机在一挡和二挡的驱动能力和工作效率确定挡位。电量维持阶段，动力系统低速行驶时串联工作，高速行驶时并联工作；电量维持阶段，根据发动机在高效率区运行的要求确定工作挡位。其实现了整车能量的高效使用，提高了整车续驶里程；并提高了整车行驶工况适应性，实现了发动机高效工作。

Description

一种增程式电动汽车的驱动控制方法

技术领域

本发明涉及一种增程式电动汽车的驱动控制方法，属于增程式电动汽车动力系统控制方法领域。

背景技术

由于动力电池的能量密度不能满足车用需求，目前纯电动汽车的续驶里程短，不能被用户接受。增程式电动汽车在纯电动汽车的基础上增加发动机驱动系统，在电量充足时，增程式电动汽车具有全性能纯电动能力，车辆以纯电动行驶；在电量不足时，通过发动机提供整车行驶能量，提高整车续驶里程。根据动力系统结构不同，增程式电动汽车可以分为串联增程式电动汽车、并联增程式电动汽车、混联增程式电动汽车。串联驱动方式在高速时的燃油经济性差，并联驱动方式在低速时的燃油经济性差。兼具串联工作和并联工作方式的增程式电动汽车可以取得综合燃油经济性最佳的效果。

增程式电动汽车常用的电能使用方式是电能充足时车辆纯电动行驶，直到动力电池荷电状态（SOC）达到下限后才让发动机工作。但电能不足时，整车持续大功率工作的性能下降，动力性受到影响，不适合需要高功率的长距离行驶工况。

发明内容

发明的目的在于提供一种增程式电动汽车的驱动控制方法，其针对兼具串联工作和并联工作方式的增程式电动汽车，可以充分利用发动机直接驱动的优点，保持长途行驶的动力性，并能提高续驶里程。

本发明的技术方案是这样实现的：一种增程式电动汽车的驱动控制方法，由发动机（1）、发电机（2）、离合器（3）、驱动电机（4）和两挡变速器（5）等组成；其特征在于：发电机（2）可实现起动发动机（1）和发电的功能，发动机（1）和驱动电机（4）之间有一个离合器（3），通过离合器（3）的分离或接合可以实现发动机（1）直接驱动车辆或串联行驶；驱动电机（4）与主减速器之间有一个两挡变速器（5）；

其中，两挡变速器的一挡速比由驱动电机最大转矩与整车最大爬坡度的关系确定，二挡速比由发动机最高转速与整车最高车速的关系确定，并且一挡传动比与二挡传动比之比小于驱动电机最高转速与额定转速之比；驱动电机是车辆主要动力源，满足整车驱动功率的需求，包括百公里加速时间、整车最高车速和整车最大爬坡度等需求；发动机是辅助动力源，只需满足最高巡航车速的功率和附件功率的需求；发电机在动力电池SOC达到下限后平衡动力电池SOC；驱动电机、发动机和发电机的最高转速相同。

增程式电动汽车根据动力电池荷电状态（SOC）将整车工作状态分为电量消耗（Charge Depleting，CD）阶段和电量维持（Charge Sustaining，CS）阶段。在动力电池SOC较高时，增程式电动汽车工作在CD阶段。由于整车高速时需求功率高，如果以纯电动行驶，电能消耗很快，不利于提高续驶里程和保持长途行驶的动力性。同时该增程式电动汽车动力系统具有大功率驱动电机和小功率发动机，高速时发动机可以高效直接驱动。所以，在CD阶段，低速时纯电动，高速时发动机在其高效区直接驱动。在动力电池SOC达到下限后，增程式电动汽车进入CS阶段，低速时串联工作，高速时并联工作，可以得到最佳的燃油经济性。

下面详细描述本发明提出的增程式电动汽车驱动控制方法。

如图2所示，增程式电动汽车在动力电池SOC到达门限值SOC_l前处于CD阶段，然后进入CS阶段。在CS阶段，动力电池SOC维持在SOC_l附近。通过外接充电为动力电池补充电能后，增程式电动汽车再次进入CD阶段。

本发明提出的增程式电动汽车驱动控制方法包括CD阶段转矩分配、CD阶段挡位控制、CS阶段转矩分配和CS阶段挡位控制共四部分。

1、CD阶段转矩分配

CD阶段，根据驾驶员的目标行驶里程和工况的平均车速确定发动机是否参与工作。判断逻辑如图3所示。在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，发动机参与工作，否则整车一直以纯电动模式行驶。

工况平均车速高时，整车功率需求较高，如果以纯电动行驶，CD阶段里程较短；如果此时目标行驶里程长，进入CS模式后，整车动力性受到动力电池的限制，不能在整个行驶里程内都保持很好的动力性。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，在整个行驶里程内都保持很好的动力性。

工况平均车速高时，整车工作在高速区间的时间段较长，并且由于发动机功率较小，此时发动机可以在其经济区间工作，提供一部分整车驱动力。CD阶段不需要主动为动力电池补充电量，没有发电损失和动力电池充放电损失。CS阶段，需要一直维持电量平衡，存在发电损失和动力电池充放电损失。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，可以延长CD阶段里程，实现电能的最佳使用，提高整车经济性。

图4所示是CD阶段发动机参与工作时的驱动模式控制方法。图4中，T_drv代表驾驶员需求的变速器输入轴驱动转矩，v_CD是CD阶段发动机工作的最低车速，T_EV,CD是CD阶段车速大于v_CD时的纯电动最大转矩，T_Eng,h是发动机经济区最大转矩，v^* _CD是CD阶段由并联驱动切换到纯电动的车速限制，是CD阶段由并联驱动到纯电动模式的转矩限制，是CD阶段由联合驱动模式切换到发动机单独驱动的转矩限制。为了保证整车平稳工作，不出现模式频繁切换，v^* _CD<v_CD，，，并且v_CD与v^* _CD之差、T_EV,CD与之差和T_Eng,h与之差都在较小的范围内。

CD阶段，整车以纯电动模式起步。直到车速大于v_CD后，如果驾驶员需求转矩T_drv超出纯电动转矩上限T_EV,CD，则发动机起动，整车并联工作。并联工作时有两种工作模式，如果驾驶员需求转矩处于发动机经济区间，即T_EV,CD<T_drv≤T_Eng,h时，整车进入发动机单独驱动模式；如果需求转矩超出发动机最大转矩，即T_drv>T_Eng,h，整车进入联合驱动模式。整车在联合驱动模式下工作时，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即,则进入发动机单独驱动模式。在并联工作时，如果车速降低到一定限制或驾驶员需求转矩降低到一定限制，即v<v^* _CD或，则发动机关闭，进入纯电动模式。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机不工作，驱动电机单独满足驾驶员需求。

b．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与车轮具有直接连接，发电机和驱动电机不工作，发动机单独满足驾驶员需求。

c．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发电机不工作，发动机与驱动电机共同满足驾驶员需求。由于电机在低转矩区的效率较低，根据驱动电机效率特性确定驱动电机最小转矩限制T_m,min。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ之差大于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ＞T_m,min，则发动机目标转矩为其燃油经济性最佳的转矩T_econ，驱动电机目标转矩为T_drv-T_econ。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ之差小于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ≤T_m,min，则发动机目标转矩为T_drv-T_m,min，驱动电机目标转矩为T_m,min。

2、CD阶段挡位控制

在该增程式电动汽车动力系统处于CD阶段时，电能充足，驱动电机是主要动力源，可以单独满足所有的动力性要求。如果需要发动机工作，发动机也只是辅助动力源。所以，按照驱动电机在不同挡位工作的驱动能力和效率确定变速器挡位。

变速器挡位根据主减速器输入轴转速和主减速器输入轴需求转矩确定。设变速器一挡速比为i_l，二挡速比为i_h。设主减速器输入轴需求转矩为T_drv,fd，主减速器输入轴转速为n。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为三个区域，如图5所示。

①区域1： $T_{m,\max ,h}\left(n\right)\&le;T_{\mathrm{drv},\mathrm{fd}}\left(n\right)\&le;T_{m,\max ,l}\left(n\right)$

其中，T_m,max,h(n)是二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩，T_m,max,l(n)是一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩，如式（7）。

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{m,\max ,h}\left(n\right)=T_{m,\max }(i_h\&CenterDot;n)\&CenterDot;i_h\\ T_{m,\max ,l}\left(n\right)=T_{m,\max }(i_l\&CenterDot;n)\&CenterDot;i_l\end{array}\right.---\left(7\right)$

主减速器输入轴转速为n时，二挡时驱动电机的转速为i_h·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_h·n)，可得到二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。主减速器输入轴转速为n时，一挡时驱动电机的转速为i_l·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_l·n)，可得到一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

此时需求转矩超出了二挡时驱动电机的驱动能力，但在一挡时驱动电机的驱动能力范围内，所以此时变速器工作在一挡。

②区域2： $T_{\mathrm{drv},\mathrm{fd}}\left(n\right)\&le;T_{m,\max ,h}\left(n\right)$ 且 $n\&le;n_{m,\max ,l}$

其中，n_m,max,l是一挡时驱动电机最大转速对应的主减速器输入轴转速。根据速比关系，该值为n_m,max/i_l，n_m,max是驱动电机最高转速。

变速器在一挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_l·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

变速器在二挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_h·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

根据变速器在不同挡位下的驱动电机效率确定理想换挡曲线，作为制定实际换挡曲线的基础。

③区域3：n≥n_m,max,l

此时，超出了驱动电机在一挡时的工作区间，所以此时变速器工作在二挡。

3、CS阶段驱动转矩分配

图6所示是CS阶段驱动工作模式控制方法。图6中，SOC_h是串联补充电量的SOC上限，SOC_m是行车发电模式SOC门限值，并且有SOC_l<SOC_m<SOC_h，v_CS是CS阶段发动机接入工作的最低车速，T_EV,CS是CS阶段车速大于v_CS时的纯电动最大转矩，T_Eng,l是发动机经济区间转矩下限，v^* _CS是CS阶段由发动机工作到纯电动模式的车速限制，是CS阶段由行车发电到纯电动模式的转矩限制，是由发动机单独驱动模式到行车发电模式的转矩限制。为了保证整车平稳工作，不出现模式频繁切换，v^* _CS<v_CS，，，且v_CS与v^* _CS之差、T_EV,CS与之差和T_Eng,l与之差都在较小的范围内。

在CS阶段，车速较低，即v≤v_CS时，整车串联工作，具有两种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC较低，即SOC低于门限值SOC_l时，整车进入串联模式。在串联模式下，如果SOC高于门限值SOC_h，整车进入纯电动模式。

在CS阶段，车速较高，即v>v_CS时，整车并联驱动，具有四种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC降低到一定门限或者驾驶员需求转矩超出纯电动最大转矩，即SOC<SOC_l或T_drv>T_EV,CS，进入行车发电模式。在行车发电模式下，如果SOC升高到一定门限值且驾驶员需求转矩进入纯电动区间，即SOC>SOC_m且，进入纯电动模式。在行车发电模式下，如果驾驶员需求转矩大于发动机经济区间转矩下限，即T_drv>T_Eng,l时，整车进入发动机单独驱动模式。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩小于发动机经济区间下限，即时，则进入行车发电模式。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩超出了发动机工作区间，即T_drv>T_Eng,h时，发动机进入联合驱动模式。在联合驱动模式下，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即，则进入发动机单独驱动模式。

与CD阶段发动机参与工作的转矩分配方法相比，T_EV,CS<T_EV,CD，v_CS<v_CD以扩大发动机直接驱动的工作区间。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机都不工作，驱动电机提供驾驶员需求转矩。

b．串联模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机工作补充电量，驱动电机提供驾驶员需求转矩。发动机工作点根据发动机效率、发电机效率和动力电池效率综合确定。

c．行车发电模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。此时整车负荷较低，通过行车发电提高发动机负荷，提高整车燃油经济性。

如果SOC小于或等于门限值SOC_m，发动机工作在其经济区间下限T_Eng,l。如果SOC高于门限值SOC_m，发动机单独驱动，直到SOC低于门限值SOC_m1。并且SOC_l<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

发电机目标转矩T_g为驾驶员需求转矩T_drv与发动机目标转矩T_e之差T_drv-T_e。

d．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。该模式可以充分利用发动机高效直接驱动的优势。该模式下，如果 SOC高于门限值SOC_l，发动机单独驱动。如果SOC低于门限值SOC_l，发动机为动力电池补充电量，直到SOC高于门限值SOC_l1。并且SOC_l<SOC_l1<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

需要补充电量时，如果需求转矩小于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为T_econ；如果需求转矩大于或等于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。

e．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与电机共同提供驾驶员需求转矩。发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。

如果需要电机补充的转矩小于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则驱动电机随转，发电机助力；如果需要补充的转矩大于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，驱动电机助力。

4．CS阶段挡位控制

CS阶段，需要维持电量平衡，要尽量利用发动机直接驱动的优势，使系统具有较高的燃油经济性。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的驱动电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为四个区域，如图7所示。

①区域1：n＜n_e,min,l时

n_e,min,l是发动机一挡驱动的最低主减速器输入轴转速。此时，发动机不能直接驱动，由驱动电机提供需求转矩，故此时按照驱动电机的驱动能力和驱动效率选择挡位，即按照与CD阶段相同的控制方法确定挡位。

②区域2：n＜n_e,min,h且T_drv,fd＜T_e,max,h·a时

n_e,min,h是发动机二挡驱动的最低主减速器输入轴转速，T_e,max,h是二挡时发动机作用在主减速器输入轴的最大转矩。系数a是一个大于1的系数，其作用是利用二挡联合驱动的经济性优势。

该区域内，二挡工作的发动机负荷更高，燃油经济性比一挡好，故变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n_e,min,l≤n≤n_e,max,l且T_drv,fd≥T_e,max,h·a时

n_e,max,l是发动机一挡驱动的最高主减速器输入轴转速。

该区域已超出二挡发动机工作区，但此时发动机可以在一挡高效驱动，所以变速器的理想挡位是一挡。

④区域4：n＞n_e,max,l时

此时，变速器在一挡时，发动机不能直接驱动。n_e,max,l接近一挡时发动机最高转速对应的主减速器输入轴转速，该转速下二挡时驱动电机转速已进入恒功率区。该区域变速器选择二挡。

上述不同区域内的理想挡位是确定CS阶段实际换挡曲线的基础。

本发明的积极效果是基于兼具串联工作和并联工作方式的增程式电动汽车，实现了动力系统在整车不同行驶状态下的高效工作，同时实现了整车能量的高效使用，提高了整车续驶里程。CD阶段根据驾驶员目标行驶里程和工况平均车速确定是否需要发动机参与工作，提高了整车行驶工况适应性。如果需要发动机工作，本发明提出的转矩分配方法，实现了发动机工作在高效区。同时，发明了CD阶段挡位控制方法提高CD阶段经济性。CS阶段，设计了转矩分配方法保证动力电池SOC平衡，并使动力系统高效工作。同时，发明了CS阶段的挡位控制方法，实现了发动机高效工作。

附图说明

图1是本发明的增程式电动汽车动力系统示意图。

图2是增程式电动汽车电量消耗阶段和电量维持阶段的示意图。

图3是电量消耗阶段判断是否需要发动机工作的逻辑图

图4是电量消耗阶段工作模式控制方法示意图。

图5是电量维持阶段工作模式控制方法示意图。

图6是电量消耗阶段两挡变速器挡位控制原理示意图。

图7是电量保持阶段两挡变速器挡位控制原理示意图。

图8是具体实施实例1的增程式电动汽车动力系统结构图。

图9是具体实施实例2的增程式电动汽车动力系统结构图。

图10是具体实施实例3的增程式电动汽车动力系统结构图。

图11是具体实施实例4的增程式电动汽车动力系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述，本发明既可以串联工作又可以并联工作、发动机可以在两个挡位工作并且驱动电机可以在两个挡位工作的增程式电动汽车，但不只限于4种实施方案的内容。

实施例1

如图8所示，增程式电动汽车动力系统，包括内燃机、第一电动机、第二电动机、双离合传动装置和行星齿轮机构。内燃机（1）的曲轴与双离合传动装置的壳体（2）连接。双离合传动装置的第一离合器（3）通过轴（14）与行星齿轮机构连接，第二离合器（4）与第一电动机转子（17）连接。第二电动机转子（11）与行星齿轮机构的行星架相连，通过齿圈输出动力。通过控制双离合传动装置第一离合器（3）与第二离合器（4）的结合或分离，可实现总成串联和并联运行模式的切换。如图1所示其中，内燃机用来满足车辆高速匀速行驶的驱动功率与电动附件消耗功率的需求。第一电动机用来使内燃机高效地串联工作、满足动力电池SOC平衡和电动附件电能需求。第二电动机功率由整车动力性决定，行星齿轮机构的一档满足最大爬坡度要求，二档满足最高车速要求。

第二电动机转子与行星齿轮机构的行星架相连，。当锁止太阳轮时，行星齿轮机构的传动比大于0.5且小于1（二档）；当使太阳轮和行星架锁成一体时，行星齿轮机构的传动比等于1（一档）。通过匹配主减速器传动比和行星齿轮结构参数使一挡传动比和二挡传动比符合整车要求。

本发明具体实施的增程式电动汽车驱动控制方法包括CD阶段转矩分配、CD阶段挡位控制、CS阶段转矩分配和CS阶段挡位控制。

在动力电池SOC到达门限值SOC_l前处于CD阶段，然后进入CS阶段。在CS阶段，动力电池SOC维持在SOC_l附近。通过外接充电为动力电池补充电能后，增程式电动汽车再次进入CD阶段，如图2所示。其中SOC_l根据动力电池类型、寿命随放电深度的变化、放电功率随SOC状态的变化确定。对于磷酸铁锂动力电池，SOC_l典型值为0.25~0.35。

1、CD阶段转矩分配

CD阶段，根据驾驶员的目标行驶里程和工况的平均车速确定发动机是否参与工作。判断逻辑如图3所示。在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，发动机参与工作，否则整车一直以纯电动模式行驶。

工况平均车速高时，整车功率需求较高，如果以纯电动行驶，CD阶段里程较短；如果此时目标行驶里程长，进入CS模式后，整车动力性受到动力电池的限制，不能在整个行驶里程内都保持很好的动力性。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，在整个行驶里程内都保持很好的动力性。

工况平均车速高时，整车工作在高速区间的时间段较长，并且发动机功率较小，这时发动机可以在其经济区间直接驱动，提供一部分整车驱动力。CD阶段不需要主动为动力电池补充电量，没有发电损失和动力电池充放电损失。CS阶段，需要一直维持电量平衡，存在发电损失和动力电池充放电损失。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，可以延长CD阶段里程，实现电能的最佳使用，提高整车经济性。

图4所示是CD阶段发动机参与工作时的驱动模式控制方法。CD阶段，整车以纯电动模式起步。直到车速大于v_CD后，如果驾驶员需求转矩T_drv超出纯电动转矩上限T_EV,CD，则发动机起动，进入并联工作。并联工作时有两种工作模式，如果驾驶员需求转矩处于发动机经济区间，即T_EV,CD<T_drv≤T_Eng,h时，整车进入发动机单独驱动模式；如果需求转矩超出发动机最大转矩，即T_drv>T_Eng,h，整车进入联合驱动模式。整车在联合驱动模式下工作时，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即,则进入发动机单独驱动模式。在并联工作时，如果车速降低到一定限制或驾驶员需求转矩降低到一定限制，即v<v^* _CD或，则发动机关闭，进入纯电动模式。

v_CD发动机经济转速区间对应的最低车速。v^* _CD根据v_CD下调，下调比例一般为5%~15%。T_Eng,h一般为发动机最大转矩线。一般为发动机最大转矩线等比例下调，下调比例一般为5%~15%。T_EV,CD根据发动机燃油经济性MAP限制经济区间最低燃油经济性（单位为g/kWh），并考虑T_EV,CD随转速变化的平稳程度确定。根据T_EV,CD等比例下调，一般下调幅度为5%~15%。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机不工作，驱动电机单独满足驾驶员需求。

b．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与车轮具有直接连接，发电机和驱动电机不工作，发动机单独满足驾驶员需求。

c．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与驱动电机共同满足驾驶员需求。由于电机在低转矩区的效率较低，根据驱动电机效率特性确定驱动电机最小转矩限制T_m,min。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ之差大于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ＞T_m,min，则发动机目标转矩为其燃油经济性最佳的转矩T_econ，驱动电机目标转矩为T_drv-T_econ。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ之差小于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ≤T_m,min，则发动机目标转矩为T_drv-T_m,min，驱动电机目标转矩为T_m,min。

2、CD阶段挡位控制

在该增程式电动汽车动力系统处于CD阶段时，电能充足，驱动电机是主要动力源，可以单独满足所有的动力性要求。如果需要发动机工作，发动机也只是辅助动力源。所以，按照驱动电机在不同挡位工作的驱动能力和效率确定变速器挡位。

变速器挡位根据主减速器输入轴转速和主减速器输入轴需求转矩确定。设变速器一挡速比为i_l，二挡速比为i_h。设主减速器输入轴需求转矩为T_drv,fd，主减速器输入轴转速为n。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为三个区域，如图5所示。

①区域1： $T_{m,\max ,h}\left(n\right)\&le;T_{\mathrm{drv},\mathrm{fd}}\left(n\right)\&le;T_{m,\max ,l}\left(n\right)$

其中，T_m,max,h(n)是二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩，T_m,max,l(n)是一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

主减速器输入轴转速为n时，二挡时驱动电机的转速为i_h·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_h·n)，可得到二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。主减速器输入轴转速为n时，一挡时驱动电机的转速为i_l·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_l·n)，可得到一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

此时需求转矩超出了二挡时驱动电机的驱动能力，但在一挡时驱动电机的驱动能力范围内，所以此时变速器工作在一挡。

②区域2：T_drv,fd(n)≤T_m,max,h(n)且n＜n_m,max,l

其中，n_m,max,l是一挡时驱动电机最大转速对应的主减速器输入轴转速。根据速比关系，该值为n_m,max,l/i_l，n_m,max是驱动电机最高转速。

变速器在一挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_l·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

变速器在二挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_h·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

根据变速器在不同挡位下的驱动电机效率确定理想换挡曲线。

确定理想换挡曲线的方法如下：在该区域转速范围内均匀选择一定数量的转速点；在每个转速下，给定一组主减速器输入轴转矩，计算相同主减速器输入轴转矩下的驱动电机在一挡工作的效率与驱动电机在二挡工作的效率；在每个转速下，将驱动电机在一挡工作的效率与在二挡工作的效率相同的转矩点作为该转速下的理想换挡点；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都大于或等于在二挡工作的效率，则该转速下的理想换挡点转矩为0；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都小于或等于在二挡工作的效率，，则该转速下的理想换挡点转矩为区域2该转速下的最大转矩；将不同转速下的理想换挡点连起来就是CD阶段理想换挡曲线，横坐标是主减速器输入轴转速，纵坐标是主减速器输入轴转矩。

驱动系统的工作点是指主减速器输入轴转速和主减速器输入轴转矩的组合。如果工作点位于换挡曲线左侧或上方时，变速器的理想挡位是一挡；如果工作点位于换挡曲线右侧或下方时，变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n≥n_m,max,l

此时，超出了驱动电机在一挡时的工作区间，所以此时变速器工作在二挡。

3、CS阶段转矩分配

图5所示是CS阶段驱动工作模式控制方法。在CS阶段，车速较低，即v≤v_CS时，整车串联工作，具有两种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC较低，即SOC低于门限值SOC_l时，整车进入串联模式。在串联模式下，如果SOC高于门限值SOC_h，整车进入纯电动模式。

在CS阶段，车速较高，即v>v_CS时，整车并联驱动，具有四种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC降低到一定门限或者驾驶员需求转矩超出纯电动最大转矩，即SOC<SOC_l或T_drv>T_EV,CS，进入行车发电模式。在行车发电模式下，如果SOC升高到一定门限值且驾驶员需求转矩进入纯电动区间，即SOC>SOC_m且，进入纯电动模式。在行车发电模式下，如果驾驶员需求转矩大于发动机经济区间下限，即T_drv>T_Eng,l时，整车进入发动机单独驱动模式，其中T_Eng,l>T_EV,CS。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩小于发动机经济区间下限，即时，则进入行车发电模式。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩超出了发动机工作区间，即T_drv>T_Eng,h时，发动机进入联合驱动模式。在联合驱动模式下，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即，则进入发动机单独驱动模式。

与CD阶段发动机参与工作的转矩分配方法相比，T_EV,CS<T_EV,CD，以扩大发动机直接驱动的工作区间。v_CS为一挡发动机能直接驱动的最低车速。T_EV,CS和T_Eng,l根据发动机燃油经济性并考虑T_EV,CS、T_Eng,l随转速变化的平稳程度确定。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机都不工作，驱动电机提供驾驶员需求转矩。

b．串联模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机工作补充电量，驱动电机提供驾驶员需求转矩。发动机工作点根据发动机效率、发电机效率和动力电池效率综合确定。

串联工作的系统综合效率如式（1）。

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{sys}}={\mathrm{\&eta;}}_e\&CenterDot;\frac{T_e\&CenterDot;\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_g-P_{\mathrm{loss}}}{T_e\&CenterDot;\mathrm{\&omega;}}---\left(1\right)$

其中，η_sys代表串联工作的系统效率，T_e代表发动机工作点转矩，ω代表发动机工作点角速度，η_e代表发动机效率，η_g代表发电机效率，P_loss代表动力电池充电损失功率。

在发动机和电机的工作范围内，选择上述系统效率η_sys最大的点作为串联发动机工作点。

c．行车发电模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。此时整车负荷较低，通过行车发电提高发动机负荷，提高整车燃油经济性。

如果SOC小于或等于门限值SOC_m，发动机工作在其经济区间下限T_Eng,l。如果SOC高于门限值SOC_m，发动机单独驱动，直到SOC低于门限值SOC_m1。并且SOC_l<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

发电机目标转矩T_g为驾驶员需求转矩T_drv与发动机目标转矩T_e之差T_drv-T_e。

d．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。该模式可以充分利用发动机高效直接驱动的优势。该模式下，如果 SOC高于门限值SOC_l，发动机单独驱动。如果SOC低于门限值SOC_l，发动机为动力电池补充电量，直到SOC高于门限值SOC_l1。并且SOC_l<SOC₁<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

需要补充电量时，如果需求转矩小于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为T_econ；如果需求转矩大于或等于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。

e．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与电机共同提供驾驶员需求转矩。发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。如果需要电机补充的转矩小于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则驱动电机不工作，发电机助力；如果需要补充的转矩大于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则发电机不工作，驱动电机工作。

4．CS阶段挡位控制

CS阶段，需要维持电量平衡，要尽量利用发动机直接驱动的优势，使系统具有较高的燃油经济性。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为四个区域，如图7所示。

①区域1：n＜n_e,min,l时

n_e,min,l是发动机一挡驱动的最低主减速器输入轴转速。此时，发动机不能直接驱动，由驱动电机提供需求转矩，故此时按照驱动电机的驱动能力和驱动效率选择挡位，即按照与CD阶段相同的控制方法确定挡位。

②区域2：n＞n_e,min,h且T_drv,fd＜T_e,max,h·a时

n_e,min,h是发动机二挡驱动的最低主减速器输入轴转速，T_e,max,h是二挡时发动机作用在主减速器输入轴的最大转矩。系数a是一个大于1的系数，其作用是利用二挡联合驱动的经济性优势。

该区域内，二挡工作的发动机负荷更高，燃油经济性比一挡好，故变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n_e,min,l≤n≤n_e,max,l且T_drv,fd≥T_e,max,h·a时

n_e,max,l是发动机一挡驱动的最高主减速器输入轴转速。

该区域已超出二挡发动机工作区，但此时发动机可以在一挡高效驱动，所以变速器的理想挡位是一挡。

④区域4：n＞n_e,max,l时

此时，变速器在一挡时，发动机不能直接驱动。n_e,max,l接近一挡时发动机最高转速对应的主减速器输入轴转速，该转速下二挡时驱动电机转速已进入恒功率区。该区域变速器选择二挡。

实施例2

如图9所示，增程式电动汽车动力系统，包括内燃机、第一电动机、第二电动机、双离合传动装置和行星齿轮机构。内燃机（1）的曲轴与双离合传动装置的壳体（2）连接。双离合传动装置的第一离合器（3）通过轴（14）与行星齿轮机构连接，第二离合器（4）与第一电动机转子（17）连接。第二电动机转子（11）与行星齿轮机构的齿圈（5）相连，通过行星架（6）输出动力。通过控制双离合传动装置第一离合器（3）与第二离合器（4）的结合或分离，可实现总成串联和并联运行模式的切换。其中，内燃机用来满足车辆高速匀速行驶的驱动功率与电动附件消耗功率的需求。第一电动机用来使内燃机高效地串联工作、满足动力电池SOC平衡和电动附件电能需求。第二电动机功率由整车动力性决定，行星齿轮机构的一档满足最大爬坡度要求，二档满足最高车速要求。

当锁止太阳轮（7）时，行星齿轮机构的传动比大于1小于2，即一挡；当使太阳轮（7）和行星架（6）锁成一体时，行星齿轮机构的传动比等于1，即二挡。通过匹配主减速器传动比和行星齿轮结构参数使一挡传动比和二挡传动比符合整车要求。

本发明提出的增程式电动汽车驱动控制方法包括CD阶段转矩分配、CD阶段挡位控制、CS阶段转矩分配和CS阶段挡位控制共四部分。

在动力电池SOC到达门限值SOC_l前处于CD阶段，然后进入CS阶段。在CS阶段，动力电池SOC维持在SOC_l附近。通过外接充电为动力电池补充电能后，增程式电动汽车再次进入CD阶段，如图2所示。其中SOC_l根据动力电池类型、寿命随放电深度的变化、放电功率随SOC状态的变化确定。

1、CD阶段转矩分配

CD阶段，根据驾驶员的目标行驶里程和工况的平均车速确定发动机是否参与工作。判断逻辑如图3所示。在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，发动机参与工作，否则整车一直以纯电动模式行驶。

工况平均车速高时，整车功率需求较高，如果以纯电动行驶，CD阶段里程较短；如果此时目标行驶里程长，进入CS模式后，整车动力性受到动力电池的限制，不能在整个行驶里程内都保持很好的动力性。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，在整个行驶里程内都保持很好的动力性。

工况平均车速高时，整车工作在高速区间的时间段较长，并且发动机功率较小，这时发动机可以在其经济区间直接驱动，提供一部分整车驱动力。CD阶段不需要主动为动力电池补充电量，没有发电损失和动力电池充放电损失。CS阶段，需要一直维持电量平衡，存在发电损失和动力电池充放电损失。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，可以延长CD阶段里程，实现电能的最佳使用，提高整车经济性。

图4所示是CD阶段发动机参与工作时的驱动模式控制方法。CD阶段，整车以纯电动模式起步。直到车速大于v_CD后，如果驾驶员需求转矩T_drv超出纯电动转矩上限T_EV,CD，则发动机起动，进入并联工作。并联工作时有两种工作模式，如果驾驶员需求转矩处于发动机经济区间，即T_EV,CD<T_drv≤T_Eng,h时，整车进入发动机单独驱动模式；如果需求转矩超出发动机最大转矩，即T_drv>T_Eng,h，整车进入联合驱动模式。整车在联合驱动模式下工作时，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即,则进入发动机单独驱动模式。在并联工作时，如果车速降低到一定限制或驾驶员需求转矩降低到一定限制，即v<v^* _CD或，则发动机关闭，进入纯电动模式。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机不工作，驱动电机单独满足驾驶员需求。

b．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与车轮具有直接连接，发电机和驱动电机不工作，发动机单独满足驾驶员需求。

c．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与驱动电机共同满足驾驶员需求。由于电机在低转矩区的效率较低，根据驱动电机效率特性确定驱动电机最小转矩限制T_m,min。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ之差大于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ＞T_m,min，则发动机目标转矩为其燃油经济性最佳的转矩T_econ，驱动电机目标转矩为T_drv-T_econ。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ之差小于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ≤T_m,min，则发动机目标转矩为T_drv-T_m,min，驱动电机目标转矩为T_m,min。

2、CD阶段挡位控制

在该增程式电动汽车动力系统处于CD阶段时，电能充足，驱动电机是主要动力源，可以单独满足所有的动力性要求。如果需要发动机工作，发动机也只是辅助动力源。所以，按照驱动电机在不同挡位工作的驱动能力和效率确定变速器挡位。

变速器挡位根据主减速器输入轴转速和主减速器输入轴需求转矩确定。设变速器一挡速比为i_l，二挡速比为i_h。设主减速器输入轴需求转矩为T_drv,fd，主减速器输入轴转速为n。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为三个区域，如图5所示。

①区域1： $T_{m,\max ,h}\left(n\right)\&le;T_{\mathrm{drv},\mathrm{fd}}\left(n\right)\&le;T_{m,\max ,l}\left(n\right)$

其中，T_m,max,h(n)是二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩，T_m,max,l(n)是一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

主减速器输入轴转速为n时，二挡时驱动电机的转速为i_h·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_h·n)，可得到二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。主减速器输入轴转速为n时，一挡时驱动电机的转速为i_l·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_l·n)，可得到一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

此时需求转矩超出了二挡时驱动电机的驱动能力，但在一挡时驱动电机的驱动能力范围内，所以此时变速器工作在一挡。

②区域2：T_drv,fd(n)≤T_m,max,h(n)且n≤n_m,max,l

其中，n_m,max,l是一挡时驱动电机最大转速对应的主减速器输入轴转速。根据速比关系，该值为n_m,max,l/i_l，n_m,max是驱动电机最高转速。

变速器在一挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_l·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

变速器在二挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_h·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

根据变速器在不同挡位下的驱动电机效率确定理想换挡曲线。

确定理想换挡曲线的方法如下：在该区域转速范围内均匀选择一定数量的转速点；在每个转速下，给定一组主减速器输入轴转矩，计算相同主减速器输入轴转矩下驱动电机在一挡工作的效率与驱动电机在二挡工作的效率；在每个转速下，将驱动电机在一挡工作的效率与在二挡工作的效率相同的转矩点作为该转速下的理想换挡点；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都大于或等于在二挡工作的效率，则该转速下的理想换挡点转矩为0；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都小于或等于在二挡工作的效率，，则该转速下的理想换挡点转矩为区域2该转速下的最大转矩；将不同转速下的理想换挡点连起来就是CD阶段理想换挡曲线，横坐标是主减速器输入轴转速，纵坐标是主减速器输入轴转矩。

驱动系统的工作点是指主减速器输入轴转速和主减速器输入轴转矩的组合。如果工作点位于换挡曲线左侧或上方时，变速器的理想挡位是一挡；如果工作点位于换挡曲线右侧或下方时，变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n≥n_m,max,l

此时，超出了驱动电机在一挡时的工作区间，所以此时变速器工作在二挡。

3、CS阶段转矩分配

图5所示是CS阶段驱动工作模式控制方法。在CS阶段，车速较低，即v≤v_CS时，整车串联工作，具有两种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC较低，即SOC低于门限值SOC_l时，整车进入串联模式。在串联模式下，如果SOC高于门限值SOC_h，整车进入纯电动模式。

在CS阶段，车速较高，即v>v_CS时，整车并联驱动，具有四种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC降低到一定门限或者驾驶员需求转矩超出纯电动最大转矩，即SOC<SOC_l或T_drv>T_EV,CS，进入行车发电模式。在行车发电模式下，如果SOC升高到一定门限值且驾驶员需求转矩进入纯电动区间，即SOC>SOC_m且，进入纯电动模式。在行车发电模式下，如果驾驶员需求转矩大于发动机经济区间下限，即T_drv>T_Eng,l时，整车进入发动机单独驱动模式，其中T_Eng,l>T_EV,CS。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩小于发动机经济区间下限，即时，则进入行车发电模式。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩超出了发动机工作区间，即T_drv>T_Eng,h时，发动机进入联合驱动模式。在联合驱动模式下，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即，则进入发动机单独驱动模式。

与CD阶段发动机参与工作的转矩分配方法相比，T_EV,CS<T_EV,CD，以扩大发动机直接驱动的工作区间。v_CS为一挡发动机能直接驱动的最低车速。T_EV,CS和T_Eng,l根据发动机燃油经济性并考虑T_EV,CS、T_Eng,l随转速变化的平稳程度确定。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机都不工作，驱动电机提供驾驶员需求转矩。

b．串联模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机工作补充电量，驱动电机提供驾驶员需求转矩。发动机工作点根据发动机效率、发电机效率和动力电池效率综合确定。

在发动机和电机的工作范围内，选择上述系统效率η_sys最大的点作为串联发动机工作点。

c．行车发电模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。此时整车负荷较低，通过行车发电提高发动机负荷，提高整车燃油经济性。

如果SOC小于或等于门限值SOC_m，发动机工作在其经济区间下限T_Eng,l。如果SOC高于门限值SOC_m，发动机单独驱动，直到SOC低于门限值SOC_m1。并且SOC_l<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

发电机目标转矩T_g为驾驶员需求转矩T_drv与发动机目标转矩T_e之差T_drv-T_e。

d．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。该模式可以充分利用发动机高效直接驱动的优势。该模式下，如果 SOC高于门限值SOC_l，发动机单独驱动。如果SOC低于门限值SOC_l，发动机为动力电池补充电量，直到SOC高于门限值SOC_l1。并且SOC_l<SOC_l1<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

需要补充电量时，如果需求转矩小于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为T_econ；如果需求转矩大于或等于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。

e．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与电机共同提供驾驶员需求转矩。发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。如果需要电机补充的转矩小于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则驱动电机不工作，发电机助力；如果需要补充的转矩大于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则发电机不工作，驱动电机工作。

4．CS阶段挡位控制

CS阶段，需要维持电量平衡，要尽量利用发动机直接驱动的优势，使系统具有较高的燃油经济性。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为四个区域，如图7所示。

①区域1：n＜n_e,min,l时

n_e,min,l是发动机一挡驱动的最低主减速器输入轴转速。此时，发动机不能直接驱动，由驱动电机提供需求转矩，故此时按照驱动电机的驱动能力和驱动效率选择挡位，即按照与CD阶段相同的控制方法确定挡位。

②区域2：n＞n_e,min,h且T_drv,fd＜T_e,max,h·a时

n_e,min,h是发动机二挡驱动的最低主减速器输入轴转速，T_e,max,h是二挡时发动机作用在主减速器输入轴的最大转矩。系数a是一个大于1的系数，其作用是利用二挡联合驱动的经济性优势。

该区域内，二挡工作的发动机负荷更高，燃油经济性比一挡好，故变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n_e,min,l≤n≤n_e,max,l且T_drv,fd≥T_e,max,h·a时

n_e,max,l是发动机一挡驱动的最高主减速器输入轴转速。

该区域已超出二挡发动机工作区，但此时发动机可以在一挡高效驱动，所以变速器的理想挡位是一挡。

④区域4：n＞n_e,max,l时

此时，变速器在一挡时，发动机不能直接驱动。n_e,max,l接近一挡时发动机最高转速对应的主减速器输入轴转速，该转速下二挡时驱动电机转速已进入恒功率区。该区域变速器选择二挡。

实施例3

如图10所示，增程式电动汽车动力系统，包括内燃机、第一电动机、第二电动机、双离合传动装置和行星齿轮机构。内燃机（1）的曲轴与双离合传动装置的壳体（2）连接。双离合传动装置的第一离合器（3）通过轴（14）与行星齿轮机构连接，第二离合器（4）与第一电动机转子（17）连接。第二电动机转子与行星齿轮机构的太阳轮相连，通过行星架输出动力。通过控制双离合传动装置第一离合器（3）与第二离合器（4）的结合或分离，可实现总成串联和并联运行模式的切换。其中，内燃机用来满足车辆高速匀速行驶的驱动功率与电动附件消耗功率的需求。第一电动机用来使内燃机高效地串联工作、满足动力电池SOC平衡和电动附件电能需求。第二电动机功率由整车动力性决定，行星齿轮机构的一档满足最大爬坡度要求，二档满足最高车速要求。

当锁止齿圈时，行星齿轮机构的传动比大于2（一档）；当齿圈和行星架锁成一体时，行星齿轮机构的传动比等于1（二档）。通过匹配主减速器传动比和行星齿轮结构参数使一挡传动比和二挡传动比符合整车要求。

本发明提出的增程式电动汽车驱动控制方法包括CD阶段转矩分配、CD阶段挡位控制、CS阶段转矩分配和CS阶段挡位控制共四部分。

在动力电池SOC到达门限值SOC_l前处于CD阶段，然后进入CS阶段。在CS阶段，动力电池SOC维持在SOC_l附近。通过外接充电为动力电池补充电能后，增程式电动汽车再次进入CD阶段，如图2所示。其中SOC_l根据动力电池类型、寿命随放电深度的变化、放电功率随SOC状态的变化确定。

1、CD阶段转矩分配

CD阶段，根据驾驶员的目标行驶里程和工况的平均车速确定发动机是否参与工作。判断逻辑如图3所示。在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，发动机参与工作，否则整车一直以纯电动模式行驶。

工况平均车速高时，整车功率需求较高，如果以纯电动行驶，CD阶段里程较短；如果此时目标行驶里程长，进入CS模式后，整车动力性受到动力电池的限制，不能在整个行驶里程内都保持很好的动力性。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，在整个行驶里程内都保持很好的动力性。

工况平均车速高时，整车工作在高速区间的时间段较长，并且发动机功率较小，这时发动机可以在其经济区间直接驱动，提供一部分整车驱动力。CD阶段不需要主动为动力电池补充电量，没有发电损失和动力电池充放电损失。CS阶段，需要一直维持电量平衡，存在发电损失和动力电池充放电损失。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，可以延长CD阶段里程，实现电能的最佳使用，提高整车经济性。

图4所示是CD阶段发动机参与工作时的驱动模式控制方法。CD阶段，整车以纯电动模式起步。直到车速大于v_CD后，如果驾驶员需求转矩T_drv超出纯电动转矩上限T_EV,CD，则发动机起动，进入并联工作。并联工作时有两种工作模式，如果驾驶员需求转矩处于发动机经济区间，即T_EV,CD<T_drv≤T_Eng,h时，整车进入发动机单独驱动模式；如果需求转矩超出发动机最大转矩，即T_drv>T_Eng,h，整车进入联合驱动模式。整车在联合驱动模式下工作时，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即,则进入发动机单独驱动模式。在并联工作时，如果车速降低到一定限制或驾驶员需求转矩降低到一定限制，即v<v^* _CD或，则发动机关闭，进入纯电动模式。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机不工作，驱动电机单独满足驾驶员需求。

b．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与车轮具有直接连接，发电机和驱动电机不工作，发动机单独满足驾驶员需求。

c．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与驱动电机共同满足驾驶员需求。由于电机在低转矩区的效率较低，根据驱动电机效率特性确定驱动电机最小转矩限制T_m,min。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ之差大于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ＞T_m,min，则发动机目标转矩为其燃油经济性最佳的转矩T_econ，驱动电机目标转矩为T_drv-T_econ。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ之差小于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ≤T_m,min，则发动机目标转矩为T_drv-T_econ，驱动电机目标转矩为T_m,min。

2、CD阶段挡位控制

在该增程式电动汽车动力系统处于CD阶段时，电能充足，驱动电机是主要动力源，可以单独满足所有的动力性要求。如果需要发动机工作，发动机也只是辅助动力源。所以，按照驱动电机在不同挡位工作的驱动能力和效率确定变速器挡位。

变速器挡位根据主减速器输入轴转速和主减速器输入轴需求转矩确定。设变速器一挡速比为i_l，二挡速比为i_h。设主减速器输入轴需求转矩为T_drv,fd，主减速器输入轴转速为n。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为三个区域，如图5所示。

①区域1： $T_{m,\max ,h}\left(n\right)\&le;T_{\mathrm{drv},\mathrm{fd}}\left(n\right)\&le;T_{m,\max ,l}\left(n\right)$

其中，T_m,max,h(n)是二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩，T_m,max,l(n)是一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

主减速器输入轴转速为n时，二挡时驱动电机的转速为i_h·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_h·n)，可得到二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。主减速器输入轴转速为n时，一挡时驱动电机的转速为i_l·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_l·n)，可得到一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

此时需求转矩超出了二挡时驱动电机的驱动能力，但在一挡时驱动电机的驱动能力范围内，所以此时变速器工作在一挡。

②区域2：T_drv,fd(n)≤T_m,max,h(n)且n＜n_m,max,l

其中，n_m,max,l是一挡时驱动电机最大转速对应的主减速器输入轴转速。根据速比关系，该值为n_m,max/i_l，n_m,max是驱动电机最高转速。

变速器在一挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_l·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

变速器在二挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_h·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

根据变速器在不同挡位下的驱动电机效率确定理想换挡曲线。

确定理想换挡曲线的方法如下：在该区域转速范围内均匀选择一定数量的转速点；在每个转速下，给定一组主减速器输入轴转矩，计算相同主减速器输入轴转矩下驱动电机在一挡工作的效率与驱动电机在二挡工作的效率；在每个转速下，将驱动电机在一挡工作的效率与在二挡工作的效率相同的转矩点作为该转速下的理想换挡点；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都大于或等于在二挡工作的效率，则该转速下的理想换挡点转矩为0；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都小于或等于在二挡工作的效率，，则该转速下的理想换挡点转矩为区域2该转速下的最大转矩；将不同转速下的理想换挡点连起来就是CD阶段理想换挡曲线，横坐标是主减速器输入轴转速，纵坐标是主减速器输入轴转矩。

驱动系统的工作点是指主减速器输入轴转速和主减速器输入轴转矩的组合。如果工作点位于换挡曲线左侧或上方时，变速器的理想挡位是一挡；如果工作点位于换挡曲线右侧或下方时，变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n≥n_m,max,l

此时，超出了驱动电机在一挡时的工作区间，所以此时变速器工作在二挡。

3、CS阶段转矩分配

图5所示是CS阶段驱动工作模式控制方法。在CS阶段，车速较低，即v≤v_CS时，整车串联工作，具有两种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC较低，即SOC低于门限值SOC_l时，整车进入串联模式。在串联模式下，如果SOC高于门限值SOC_h，整车进入纯电动模式。

在CS阶段，车速较高，即v>v_CS时，整车并联驱动，具有四种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC降低到一定门限或者驾驶员需求转矩超出纯电动最大转矩，即SOC<SOC_l或T_drv>T_EV,CS，进入行车发电模式。在行车发电模式下，如果SOC升高到一定门限值且驾驶员需求转矩进入纯电动区间，即SOC>SOC_m且，进入纯电动模式。在行车发电模式下，如果驾驶员需求转矩大于发动机经济区间下限，即T_drv>T_Eng,l时，整车进入发动机单独驱动模式，其中T_Eng,l>T_EV,CS。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩小于发动机经济区间下限，即时，则进入行车发电模式。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩超出了发动机工作区间，即T_drv>T_Eng,h时，发动机进入联合驱动模式。在联合驱动模式下，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即，则进入发动机单独驱动模式。

与CD阶段发动机参与工作的转矩分配方法相比，T_EV,CS<T_EV,CD，以扩大发动机直接驱动的工作区间。v_CS为一挡发动机能直接驱动的最低车速。T_EV,CS和T_Eng,l根据发动机燃油经济性并考虑T_EV,CS、T_Eng,l随转速变化的平稳程度确定。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机都不工作，驱动电机提供驾驶员需求转矩。

b．串联模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机工作补充电量，驱动电机提供驾驶员需求转矩。发动机工作点根据发动机效率、发电机效率和动力电池效率综合确定。

在发动机和电机的工作范围内，选择上述系统效率η_sys最大的点作为串联发动机工作点。

c．行车发电模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。此时整车负荷较低，通过行车发电提高发动机负荷，提高整车燃油经济性。

如果SOC小于或等于门限值SOC_m，发动机工作在其经济区间下限T_Eng,l。如果SOC高于门限值SOC_m，发动机单独驱动，直到SOC低于门限值SOC_m1。并且SOC_l< SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

发电机目标转矩T_g为驾驶员需求转矩T_drv与发动机目标转矩T_e之差T_drv-T_e。

d．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。该模式可以充分利用发动机高效直接驱动的优势。该模式下，如果 SOC高于门限值SOC_l，发动机单独驱动。如果SOC低于门限值SOC_l，发动机为动力电池补充电量，直到SOC高于门限值SOC_l1。并且SOC_l<SOC_l1<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

需要补充电量时，如果需求转矩小于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为T_econ；如果需求转矩大于或等于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。

e．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与电机共同提供驾驶员需求转矩。发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。如果需要电机补充的转矩小于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则驱动电机不工作，发电机助力；如果需要补充的转矩大于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则发电机不工作，驱动电机工作。

4．CS阶段挡位控制

CS阶段，需要维持电量平衡，要尽量利用发动机直接驱动的优势，使系统具有较高的燃油经济性。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为四个区域，如图7所示。

①区域1： n＜n_e,min,l时

n_e,min,l是发动机一挡驱动的最低主减速器输入轴转速。此时，发动机不能直接驱动，由驱动电机提供需求转矩，故此时按照驱动电机的驱动能力和驱动效率选择挡位，即按照与CD阶段相同的控制方法确定挡位。

②区域2：n＞n_e,min,h且T_drv,fd＜T_e,max,h·a时

n_e,min,h是发动机二挡驱动的最低主减速器输入轴转速，T_e,max,h是二挡时发动机作用在主减速器输入轴的最大转矩。系数a是一个大于1的系数，其作用是利用二挡联合驱动的经济性优势。

该区域内，二挡工作的发动机负荷更高，燃油经济性比一挡好，故变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n_e,min,l≤n≤n_e,max,l且T_drv,fd≥T_e,max,h·a时

n_e,max,l是发动机一挡驱动的最高主减速器输入轴转速。

该区域已超出二挡发动机工作区，但此时发动机可以在一挡高效驱动，所以变速器的理想挡位是一挡。

④区域4：n＞n_e,max,l时

此时，变速器在一挡时，发动机不能直接驱动。n_e,max,l接近一挡时发动机最高转速对应的主减速器输入轴转速，该转速下二挡时驱动电机转速已进入恒功率区。该区域变速器选择二挡。

实施例4

如图11所示，增程式电动汽车动力系统，由内燃机、第一电动机和第二电动机三个动力源和两个双离合传动装置，内燃机（1）的曲轴与第一双离合传动装置壳体（2）连接。第一双离合传动装置的第一离合器（3）通过传动轴（12）与第二双离合传动装置壳体（7）连接。第一双离合传动装置的第二离合器与第一电动机转子（18）连接。第二电动机转子（11）通过传动轴（12）与第二双离合传动装置壳体（7）连接。第二双离合转动装置的第一离合器（8）与第一变速齿轮机构（6）连接。第二双离合转动装置的第二离合器（9）与第二变速齿轮机构（5）连接。通过控制第一双离合传动装置离合器的开合，来实现混合动力汽车动力总成运行模式的切换。通过控制第二双离合传动装置离合器的开合，为第二电动机提供两个传动比。

如图2所示，增程式电动汽车在动力电池SOC到达门限值SOC_l前处于CD阶段，然后进入CS阶段。在CS阶段，动力电池SOC维持在SOC_l附近。通过外接充电为动力电池补充电能后，增程式电动汽车再次进入CD阶段。

本发明提出的增程式电动汽车驱动控制方法包括CD阶段转矩分配、CD阶段挡位控制、CS阶段转矩分配和CS阶段挡位控制共四部分。

在动力电池SOC到达门限值SOC_l前处于CD阶段，然后进入CS阶段。在CS阶段，动力电池SOC维持在SOC_l附近。通过外接充电为动力电池补充电能后，增程式电动汽车再次进入CD阶段，如图2所示。其中SOC_l根据动力电池类型、寿命随放电深度的变化、放电功率随SOC状态的变化确定。

1、CD阶段转矩分配

CD阶段，根据驾驶员的目标行驶里程和工况的平均车速确定发动机是否参与工作。判断逻辑如图3所示。在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，发动机参与工作，否则整车一直以纯电动模式行驶。

工况平均车速高时，整车功率需求较高，如果以纯电动行驶，CD阶段里程较短；如果此时目标行驶里程长，进入CS模式后，整车动力性受到动力电池的限制，不能在整个行驶里程内都保持很好的动力性。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，在整个行驶里程内都保持很好的动力性。

工况平均车速高时，整车工作在高速区间的时间段较长，并且发动机功率较小，这时发动机可以在其经济区间直接驱动，提供一部分整车驱动力。CD阶段不需要主动为动力电池补充电量，没有发电损失和动力电池充放电损失。CS阶段，需要一直维持电量平衡，存在发电损失和动力电池充放电损失。目标行驶里程较长且工况平均车速较高时，可以通过发动机参与工作，可以延长CD阶段里程，实现电能的最佳使用，提高整车经济性。

图4所示是CD阶段发动机参与工作时的驱动模式控制方法。CD阶段，整车以纯电动模式起步。直到车速大于v_CD后，如果驾驶员需求转矩T_drv超出纯电动转矩上限T_EV,CD，则发动机起动，进入并联工作。并联工作时有两种工作模式，如果驾驶员需求转矩处于发动机经济区间，即T_EV,CD<T_drv≤T_Eng,h时，整车进入发动机单独驱动模式；如果需求转矩超出发动机最大转矩，即T_drv >T_Eng,h，整车进入联合驱动模式。整车在联合驱动模式下工作时，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即,则进入发动机单独驱动模式。在并联工作时，如果车速降低到一定限制或驾驶员需求转矩降低到一定限制，即v<v^* _CD或，则发动机关闭，进入纯电动模式。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机不工作，驱动电机单独满足驾驶员需求。

b．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与车轮具有直接连接，发电机和驱动电机不工作，发动机单独满足驾驶员需求。

c．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与驱动电机共同满足驾驶员需求。由于电机在低转矩区的效率较低，根据驱动电机效率特性确定驱动电机最小转矩限制T_m,min。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ之差大于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ＞T_m,min，则发动机目标转矩为其燃油经济性最佳的转矩T_econ，驱动电机目标转矩为T_drv-T_econ。如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ之差小于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv-T_econ≤T_m,min，则发动机目标转矩为T_drv-T_m,min，驱动电机目标转矩为T_m,min。

2、CD阶段挡位控制

在该增程式电动汽车动力系统处于CD阶段时，电能充足，驱动电机是主要动力源，可以单独满足所有的动力性要求。如果需要发动机工作，发动机也只是辅助动力源。所以，按照驱动电机在不同挡位工作的驱动能力和效率确定变速器挡位。

变速器挡位根据主减速器输入轴转速和主减速器输入轴需求转矩确定。设变速器一挡速比为i_l，二挡速比为i_h。设主减速器输入轴需求转矩为T_drv,fd，主减速器输入轴转速为n。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为三个区域，如图5所示。

①区域1： $T_{m,\max ,h}\left(n\right)<T_{\mathrm{drv},\mathrm{fd}}\left(n\right)\&le;T_{m,\max ,l}\left(n\right)$

其中，T_m,max,h(n)是二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩，T_m,max,l(n)是一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

主减速器输入轴转速为n时，二挡时驱动电机的转速为i_h·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_h·n)，可得到二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。主减速器输入轴转速为n时，一挡时驱动电机的转速为i_l·n，此时驱动电机最大转矩为T_m,max(i_l·n)，可得到一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩。

此时需求转矩超出了二挡时驱动电机的驱动能力，但在一挡时驱动电机的驱动能力范围内，所以此时变速器工作在一挡。

②区域2：T_drv,fd(n)≤T_m,max,h(n)且n＜n_m,max,l

其中，n_m,max,l是一挡时驱动电机最大转速对应的主减速器输入轴转速。根据速比关系，该值为n_m,max /i_l，n_m,max是驱动电机最高转速。

变速器在一挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_l·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

变速器在二挡工作时，如果主减速器输入轴转速为n，主减速器输入轴转矩为T_drv,fd，则驱动电机转速为i_h·n，驱动电机转矩（忽略变速器效率的影响），则此时驱动电机效率为。

根据变速器在不同挡位下的驱动电机效率确定理想换挡曲线。

确定理想换挡曲线的方法如下：在该区域转速范围内均匀选择一定数量的转速点；在每个转速下，给定一组主减速器输入轴转矩，计算相同主减速器输入轴转矩下驱动电机在一挡工作的效率与驱动电机在二挡工作的效率；在每个转速下，将驱动电机在一挡工作的效率与在二挡工作的效率相同的转矩点作为该转速下的理想换挡点；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都大于或等于在二挡工作的效率，则该转速下的理想换挡点转矩为0；在一定转速下，如果在区域2范围内的任何转矩下驱动电机在一挡工作的效率都小于或等于在二挡工作的效率，，则该转速下的理想换挡点转矩为区域2该转速下的最大转矩；将不同转速下的理想换挡点连起来就是CD阶段理想换挡曲线，横坐标是主减速器输入轴转速，纵坐标是主减速器输入轴转矩。

驱动系统的工作点是指主减速器输入轴转速和主减速器输入轴转矩的组合。如果工作点位于换挡曲线左侧或上方时，变速器的理想挡位是一挡；如果工作点位于换挡曲线右侧或下方时，变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n≥n_m,max,l

此时，超出了驱动电机在一挡时的工作区间，所以此时变速器工作在二挡。

3、CS阶段转矩分配

图5所示是CS阶段驱动工作模式控制方法。在CS阶段，车速较低，即v≤v_CS时，整车串联工作，具有两种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC较低，即SOC低于门限值SOC_l时，整车进入串联模式。在串联模式下，如果SOC高于门限值SOC_h，整车进入纯电动模式。

在CS阶段，车速较高，即v> v_CS时，整车并联驱动，具有四种工作模式，默认进入纯电动模式。在纯电动模式下，如果SOC降低到一定门限或者驾驶员需求转矩超出纯电动最大转矩，即SOC<SOC_l或T_drv>T_EV,CS，进入行车发电模式。在行车发电模式下，如果SOC升高到一定门限值且驾驶员需求转矩进入纯电动区间，即SOC>SOC_m且，进入纯电动模式。在行车发电模式下，如果驾驶员需求转矩大于发动机经济区间下限，即T_drv>T_Eng,l时，整车进入发动机单独驱动模式，其中T_Eng,l>T_EV,CS。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩小于发动机经济区间下限，即时，则进入行车发电模式。在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩超出了发动机工作区间，即T_drv>T_Eng,h时，发动机进入联合驱动模式。在联合驱动模式下，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，即，则进入发动机单独驱动模式。

与CD阶段发动机参与工作的转矩分配方法相比，T_EV,CS<T_EV,CD，以扩大发动机直接驱动的工作区间。v_CS为一挡发动机能直接驱动的最低车速。T_EV,CS和T_Eng,l根据发动机燃油经济性并考虑T_EV,CS、T_Eng,l随转速变化的平稳程度确定。

不同工作模式下的部件目标转矩控制方法如下。

a．纯电动模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机都不工作，驱动电机提供驾驶员需求转矩。

b．串联模式

该模式下，离合器分离，发动机和发电机工作补充电量，驱动电机提供驾驶员需求转矩。发动机工作点根据发动机效率、发电机效率和动力电池效率综合确定。

在发动机和电机的工作范围内，选择上述系统效率η_sys最大的点作为串联发动机工作点。

c．行车发电模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。此时整车负荷较低，通过行车发电提高发动机负荷，提高整车燃油经济性。

如果SOC小于或等于门限值SOC_m，发动机工作在其经济区间下限T_Eng,l。如果SOC高于门限值SOC_h，发动机单独驱动，直到SOC低于门限值SOC_m1。并且SOC_l<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

发电机目标转矩T_g为驾驶员需求转矩T_drv与发动机目标转矩T_e之差T_drv-T_e。

d．发动机单独驱动模式

该模式下，离合器接合，驱动电机随转。该模式可以充分利用发动机高效直接驱动的优势。该模式下，如果 SOC高于门限值SOC_l，发动机单独驱动。如果SOC低于门限值SOC_l，发动机为动力电池补充电量，直到SOC高于门限值SOC_l1。并且SOC_l<SOC_l1<SOC_m1<SOC_m<SOC_h。

需要补充电量时，如果需求转矩小于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为T_econ；如果需求转矩大于或等于发动机燃油经济性最佳的转矩T_econ，则发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。

e．联合驱动模式

该模式下，离合器接合，发动机与电机共同提供驾驶员需求转矩。发动机目标转矩为其经济区间上限T_Eng,h。如果需要电机补充的转矩小于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则驱动电机不工作，发电机助力；如果需要补充的转矩大于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则发电机不工作，驱动电机工作。

4．CS阶段挡位控制

CS阶段，需要维持电量平衡，要尽量利用发动机直接驱动的优势，使系统具有较高的燃油经济性。

以主减速器输入轴转速为横坐标，主减速器输入轴需求转矩为纵坐标，可以根据一挡和二挡下的电机驱动能力将主减速器输入轴转速-主减速器输入轴转矩平面分为四个区域，如图7所示。

①区域1：n＜n_e,min,l时

n_e,min,l是发动机一挡驱动的最低主减速器输入轴转速。此时，发动机不能直接驱动，由驱动电机提供需求转矩，故此时按照驱动电机的驱动能力和驱动效率选择挡位，即按照与CD阶段相同的控制方法确定挡位。

②区域2：n＞n_e,min,h且T_drv,fd＞T_e,max,h·a时

n_e,min,h是发动机二挡驱动的最低主减速器输入轴转速，T_e,max,h是二挡时发动机作用在主减速器输入轴的最大转矩。系数a是一个大于1的系数，其作用是利用二挡联合驱动的经济性优势。

该区域内，二挡工作的发动机负荷更高，燃油经济性比一挡好，故变速器的理想挡位是二挡。

③区域3：n_e,min,l≤n≤n_e,max,l且T_drv,fd≥T_e,max,h·a时

n_e,max,l是发动机一挡驱动的最高主减速器输入轴转速。

该区域已超出二挡发动机工作区，但此时发动机可以在一挡高效驱动，所以变速器的理想挡位是一挡。

④区域4：n＞n_e,max,l时

此时，变速器在一挡时，发动机不能直接驱动。n_e,max,l接近一挡时发动机最高转速对应的主减速器输入轴转速，该转速下二挡时驱动电机转速已进入恒功率区。该区域变速器选择二挡。

Claims (5)

1.  一种增程式电动汽车的驱动控制方法，根据动力电池荷电状态（SOC）将整车工作阶段分为电量消耗（Charge Depleting，CD）阶段和电量维持（Charge Sustaining，CS）阶段，包括CD阶段转矩分配、CD阶段挡位控制、CS阶段转矩分配和CS阶段挡位控制四部分，其特征在于：

       （1）CD阶段转矩分配，根据驾驶员目标行驶里程和工况平均车速确定是否需要发动机参与工作；在目标行驶里程大于行驶里程阈值且工况平均车速大于平均车速阈值时，需要发动机参与工作，否则整车一直以纯电动模式行驶；如果需要发动机参与工作，整车驱动模式分为纯电动、发动机单独驱动和联合驱动，发动机只在其经济区间工作，且不主动补充电能；

       （2）CD阶段挡位控制，根据驱动电机在变速器一挡和二挡的驱动能力和驱动电机工作效率确定变速器工作挡位；

       （3）CS阶段转矩分配，低速行驶时动力系统串联工作，高速行驶时动力系统并联工作；

       （4）CS阶段挡位控制根据发动机在高效率区运行的要求确定变速器工作挡位。

2.根据权利要求1所述的增程式电动汽车驱动控制方法，其特征在于所述的CD阶段的驱动模式如下：

（1）在车速低于CD阶段发动机最低接入车速，或整车转矩需求低于发动机经济区间下限时，整车工作在纯电动模式；

（2）当车速高于CD阶段发动机最低接入车速且整车需求转矩进入发动机经济区间时，整车工作在发动机单独驱动模式；

（3）当车速高于CD阶段发动机最低接入车速且整车需求超出发动机经济区间上限时，整车工作在联合驱动模式；由于电机在低转矩时的效率较低，根据驱动电机效率特性确定驱动电机最小转矩限制T_m,min；如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ

之差大于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv－T_econ＞T_m,min，则发动机目标转矩是其燃油经济性最佳的转矩T_econ，驱动电机目标转矩为T_drv－T_econ；

如果驾驶员需求转矩T_drv与发动机燃油经济性最佳转矩T_econ之差小于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，即T_drv－T_econ≤T_m,min，则发动机目标转矩为T_drv－T_m,min，驱动电机目标转矩为T_m,min。

3.根据权利要求1所述的增程式电动汽车驱动控制方法，其特征在于所述的CD阶段挡位控制，根据驱动电机在变速器一挡和二挡的驱动能力和驱动电机工作效率确定变速器工作挡位的具体步骤如下：

（1）主减速器输入轴需求转矩大于二挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩且小于或等于一挡时驱动电机作用在主减速器输入轴的最大转矩时，变速器工作在一挡；

（2）如果横坐标为主减速器输入轴转速、纵坐标为主减速器输入轴转矩的驱动系统工作点在一挡和二挡都可以驱动的区域内，根据驱动电机的效率确定理想换挡曲线，如果工作点位于换挡曲线左侧或上方时，变速器的理想挡位是一挡；如果工作点位于换挡曲线右侧或下方时，变速器的理想挡位是二挡；

（3）如果主减速器输入轴转速超出一挡时驱动电机最大转速对应的主减速器输入轴转速时，变速器工作在二挡。

4.根据权利要求1所述的增程式电动汽车驱动控制方法，其特征在于所述的在CS阶段的驱动方式为：

（1）车速低于CS阶段发动机可以接入的最低车速时，根据SOC确定发动机是否工作；

如果SOC低于门限值SOC _l ，整车进入串联模式；在串联模式下，如果SOC高于门限值SOC _h ，整车进入纯电动模式；串联模式下，发动机工作点选为发动机燃油经济性、发电机效率和动力电池效率综合最佳的点；

（2）车速大于CS阶段发动机接入车速时，根据驾驶员需求转矩和SOC确定工作模式；如果SOC较高，且驾驶员需求转矩较小，则工作在纯电动模式；在纯电动模式下，当SOC降低到一定门限值或者驾驶员需求转矩超SOC _m 出发动机最小工作转矩后，整车进入行车发电模式；在行车发电模式下，当SOC高于一定门限值且需求转矩低于发动机最小工作转矩后，整车进入纯电动模式；在行车发电模式下，当驾驶员需求转矩进入发动机经济区间时，整车进入发动机单独驱动模式；在发动机单独驱动模式下，当驾驶员需求转矩小于发动机经济区间下限时，整车进入行车发电模式；在发动机单独驱动模式下，如果驾驶员需求转矩超出了发动机经济区间上限，整车进入联合驱动模式；在联合驱动模式下，如果驾驶员需求转矩进入发动机经济区间，整车进入发动机单独驱动模式；

（3）行车发电模式下，驱动电机随转，发电机发电调整发动机负荷；如果SOC高于门限值，发动机单独驱动，直到SOC低于门限值SOC _m 1 ；然后发动机工作在其经济区间下限T _Eng , l ，直到SOC大于门限值SOC _m ；其中，SOC _l ＜SOC _m 1 ＜SOC _m ＜SOC _h ；

（4）发动机单独驱动模式下，驱动电机随转；该模式下，如果 SOC高于门限值SOC _l ，发动机单独驱动；如果SOC低于门限值SOC _l ，发动机为动力电池补充电量，直到SOC高于门限值SOC _l 1 ；并且SOC _l ＜SOC _l 1 ＜SOC _m 1 ＜SOC _m ＜SOC _h ；

（5）联合驱动模式下，发动机与电机共同提供驾驶员需求转矩；发动机工作在最佳经济区间上限T _Eng , h ；如果需要电机助力的转矩小于驱动电机最小转矩限制T_m,min，则驱动电机随转，发电机助力；如果需要电机助力的转矩大于或等于驱动电机最小转矩限制T_m,min，驱动电机助力。

5.根据权利要求1所述的增程式电动汽车驱动控制方法，其特征在于所述的在CS阶段挡位控制根据发动机在高效率区运行的要求确定变速器工作挡位的具体步骤如下：

    （1）主减速器输入轴转速低于一挡时发动机最低转速对应的主减速器输入轴转速时，发动机不能直接驱动，此时按照驱动电机的驱动能力和驱动效率选择挡位，即按照与CD阶段挡位控制相同的方法确定挡位；

    （2）主减速器输入轴转速大于二挡时发动机最低转速对应的主减速器输入轴转速时，且主减速器输入轴转矩小于二挡联合驱动经济区上限时，由于此时二挡工作的发动机负荷更高，燃油经济性比一挡好，此时变速器的理想挡位是二挡；

    （3）主减速器输入轴转速在一挡时发动机工作转速对应的主减速器输入轴转速区间内，且主减速器输入轴转矩大于二挡联合驱动经济区上限时，发动机可以在一挡高效驱动，此时变速器的理想挡位是一挡；

（4）主减速器输入轴转速大于一挡时发动机最高工作转速对应的主减速器输入轴转速时，此时已超出一挡时发动机工作范围，变速器选择二挡。