CN104626959A

CN104626959A - 一种混合动力汽车系统及其能量管理策略

Info

Publication number: CN104626959A
Application number: CN201510051086.5A
Authority: CN
Inventors: 杨福; 赵雪; 杨博文; 刘艺博; 王晶; 刘玉双
Original assignee: Jilin Jianzhu University
Current assignee: BEIJING XIANGYUAN TONGDA TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: CN104626959B

Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车系统及其能量管理策略。一种混合动力汽车系统，其动力源为内燃机和驱动电机，提供的动力通过转速、转矩耦合装置传递至车轮，在本系统中还加入了能量管理单元及两个机电电池EMB，能量管理单元与动力电池、驱动电机、两个EMB及发电机等主要部件通过电气回路互联，在能量管理策略设计规则的指导下，将系统的能量管理策略进行了具体化，详细地规划了不同工况下能量的流向。本系统的优势在于：控制两个EMB主要进行短时、大功率输出，而动力电池和内燃机则工作于更加稳定、一致的工况，将原本应该由动力电池和内燃机承担的不理想工况改为由EMB承担，从而实现优化整车动力性、经济性、提高动力电池寿命等目的。

Description

一种混合动力汽车系统及其能量管理策略

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车系统及其能量管理策略，特别涉及一种采用双机电电池作为能量缓冲装置的混合动力汽车系统及其能量管理策略。

背景技术

机电电池(Electro-Magnetic Battery,EMB)是一种新型储能装置，典型的EMB结构如图1所示，主要由高速轴承、真空腔、转子飞轮以及定子绕组等构成，EMB的转子飞轮一般以高速旋转，EMB的工作原理为：在定子磁场转速高于转子速度时，磁场驱动转子飞轮加速，该过程相当于电动机工作在驱动工况，这时将电能转换为转子飞轮的机械能；在定子磁场转速低于转子速度时，磁场迫使转子飞轮减速，该过程相当于电动机工作在制动工况，这时将转子飞轮机械能转换为电能。

从这样的外部特性看，EMB具有电池的特性，本质上EMB是电动机/发电机，它的充、放电过程实际上是准确、高效地按需求在一定时间内以一定规律调节转速的过程，EMB在工作时有三种工作模式，即充电、放电和空运行，从电机角度可理解为转速的提高、降低和保持。EMB与其他储能装置一样，能量流向是单向的，即不能同时充电、放电。

具有如图2所示转子飞轮结构的EMB，其所储存的能量由下列公式给出：

E = \frac{π (R^{4} - r^{4}) hρ}{4} ω^{2} (t) - - - (I)

其中，R为转子外径，r为转子内径，h为转子高度，材料密度为ρ。

由公式(I)可以看出，当转子飞轮结构尺寸确定后，EMB的储能大小与转子飞轮转速的平方成正比。

EMB储能相比于其他储能方式，有着独特的优点：储能密度高，功率密度大；荷电状态(State of charge,SOC)容易测量；充、放电速度快；使用寿命长；安全性高，不会出现化学电池燃烧、爆炸等情况；结构鲁棒性好；对环境友好无污染等。

目前常见的混合动力系统存在着如下问题：

(1)制动能量回收方面性能不佳

原因：为了满足安全、寿命等要求，动力电池的充电功率一般限制在较低水平(明显低于放电功率)，即在制动能量回收的情况下，电池管理系统(BMS)限制了动力电池通过驱动电机所能提供的最大制动转矩，因而降低了制动能量回收的效率。

(2)内燃机动力性和燃油经济性均有优化空间

原因：动力性和经济性两个因素是相互制约的关系，混合动力系统提高经济性的思路是利用电动机的理想输出特性降低内燃机在非经济区间工作的可能性，在这样的设计中，与相同功率的传统内燃机车辆相比，动力性在某些对转矩需求大的工况下必然一定程度地被削弱；另一方面，由于一般混合动力系统的驱动电机功率相对内燃机的功率偏小，在某些对转矩需求处于中、高水平的场合中仍然是内燃机承担主要驱动任务，这样，内燃机仍然需要工作在较为宽广的工况范围内，因而限制了燃油经济性进一步提高。

(3)动力电池寿命较短

原因：通过驱动电机制动回收的能量一般质量不高，在不同制动工况中，能量的持续时间、大小、变化规律很难确定，因此动力电池在进行制动能量回收时，要求对持续时间和强度大幅变化的电流进行吸收，同时还要在充、放电之间频繁切换，使动力电池工作条件不理想，扰乱内部电化学反应，降低动力电池寿命。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种采用双EMB作为快速能量缓冲装置的混合动力系统，如图4，该系统利用EMB充放电快、主动充放电、响应速度快、效率高、耐过充过放等优秀特点，通过对能量管理的规则和能量管理策略的设计，控制两个EMB主要进行短时、大功率输出，而动力电池和内燃机则工作于更加稳定、一致的工况，将原本应该由动力电池和内燃机承担的不理想工况改为由EMB承担，从而实现优化整车动力性、经济性、提高动力电池寿命等目的。

结合附图，说明如下：

一种混合动力汽车系统，由内燃机、发电机、动力电池及驱动电机组成，内燃机和驱动电机提供的动力通过转速、转矩耦合装置传递至车轮，本系统还包括能量管理单元及两个机电电池EMB，能量管理单元与动力电池、驱动电机、两个EMB及发电机等主要部件通过电气回路互联，其中，动力电池、驱动电机和两个EMB与能量管理单元之间可以双向传递能量，发电机与能量管理单元只能单向传递能量；能量管理单元通过功率电子单元实现对以上部件之间能量流向的控制，控制两个EMB主要进行短时、大功率输出，而动力电池和内燃机则工作于更加稳定、一致的工况，将原本应该由动力电池和内燃机承担的不理想工况改为由EMB承担。

一种混合动力汽车系统，有如下不同于常见混合动力系统的独特工作模式：

1)纯动力电池模式

在动力电池电量较充足时，仅动力电池就可以满足系统对驱动电机的驱动/制动转矩需求，此时驱动车辆的能量仅由动力电池提供，车辆制动时的能量也仅由动力电池吸收；

2)EMB和动力电池混合模式

当车辆的转矩需求处于中、低水平，且动力电池通过驱动电机所能提供的驱动或制动转矩不能满足系统转矩的需求时，驱动或制动转矩的不足由EMB填补；

3)纯内燃机模式

当转矩需求处于中等水平，且位于内燃机的经济区内，系统经过转矩分配策略决定转矩需求全部由内燃机提供；

4)EMB和内燃机混合模式

当车辆的转矩需求处于中等水平，且动力电池的SOC较低、EMB的SOC较高时，EMB通过驱动电机输出的转矩和内燃机输出的转矩共同驱动车辆；

5)EMB、内燃机、动力电池混合模式

当车辆的转矩需求处于中、高水平时，三者共同输出转矩；当转矩需求激增时，先由EMB快速放电的特点通过驱动电机进行转矩输出，以弥补短暂的动力性疲软；当转矩需求较高时，超过内燃机和驱动电机最大转矩之和时，这时转矩的不足由EMB通过驱动电机弥补。

一种混合动力汽车系统的能量管理策略：

首先将内燃机和驱动电机不能及时提供或不适于提供的短时、大功率能量定义为能量缺口，“不能及时提供”是指在内燃机和驱动电机两者之一或两者共同处于较高负荷时，剩余功率不足以满足需求的情况；“不适于提供”是指在内燃机和驱动电机两者协同或两者之一单独工作时车辆动力性或经济型不佳的情况，能量缺口由EMB通过驱动电机输出转矩来弥补，其分为三类，即正能量缺口、无能量缺口和负能量缺口，正能量缺口指车辆要求EMB通过驱动电机输出能量；负能量缺口指车辆要求EMB通过驱动电机吸收能量；无能量缺口指车辆要求EMB保持目前能量状态，既不吸收能量，也不输出能量。

再将EMB的SOC划分为如图8中的和三个区间，为低SOC区间，值域为[0％,X]，为中SOC区间，值域为(X,Y]，高SOC区间，值域为(Y,100％]，图中各分界点的值可以按照不同设计需求进行调整，图8中，灰色区域为EMB的工作区间，EMB具有放电深和耐过充的特点。

为降低系统工况复杂性、排除不经济的能量流动，提炼出的能量管理规则为：

(1)EMB在低SOC区间时，不通过驱动电机输出能量；

(2)EMB仅在高SOC区间才向动力电池充电；

(3)发电机在保证经济性的前提下向能量管理单元输送能量；

(4)发电机仅对处在和区的EMB充电；

(5)通过驱动电机回收的能量优先由SOC较低的EMB吸收，向驱动电机提供能量时优

先由SOC较高的EMB释放；

(6)两个EMB之间不进行能量交换。

有益效果：

相比现存的混合动力系统，本发明的系统由于采用了EMB作为能量缓冲和相应的能量管理策略，具有以下优越性：

(1)对内燃机的控制更注重经济性，可以获得更好的内燃机燃油消耗表现；

(2)内燃机的目标工作点范围更加一致，控制容易，效率高，散热需求稳定；

(3)降低了动力电池的充、放电能力等设计参数，降低动力电池选型、认可难度；

(4)动力电池工作条件更加理想，明确限制动力电池充、放电深度，延长动力电池寿命；

(5)采用EMB作为快速能量缓冲，动力电池不能直接吸收的能量先由EMB吸收，提高系统能量回收效率；

(6)利用EMB短时提供大功率能量，在提高经济性的同时保证动力性。

附图说明

图1典型EMB结构示意图。

图2典型EMB转子结构。

图3EMB在能量固定时的输出特性。

图4本发明的混合动力系统结构图。

图5本发明规定的内燃机经济区示意图。

图6本发明规定的动力电池充、放电功率示意图。

图7本发明混合动力系统的典型工况示意图。

图8EMB的SOC区间划分图例。

图9发电机向SOC较低的EMB#1充电。

图10发电机向SOC较低的EMB#2充电。

图11发电机向EMB#1和EMB#2同时充电。

图12驱动电机向SOC较低的EMB#1充电。

图13驱动电机向SOC较低的EMB#2充电。

图14驱动电机向EMB#1和EMB#2同时充电

图15驱动电机向SOC较低的EMB#1充电，发电机向SOC较高的EMB#2充电。

图16驱动电机向SOC较低的EMB#2充电，发电机向SOC较高的EMB#1充电。

图17SOC较高的EMB#1向驱动电机输出能量。

图18SOC较高的EMB#2向驱动电机输出能量。

图19SOC较高的EMB#1向驱动电机输出能量，发电机向SOC较低的EMB#2充电。

图20SOC较高的EMB#2向驱动电机输出能量，发电机向SOC较低的EMB#1充电。

图21EMB#1和EMB#2同时向驱动电机输出能量。

图22SOC较高的EMB#1向动力电池充电。

图23SOC较高的EMB#2向动力电池充电。

图24SOC较高的EMB#1向动力电池充电，发电机向SOC较低的EMB#2充电。

图25SOC较高的EMB#2向动力电池充电，发电机向SOC较低的EMB#1充电。

图26SOC较高的EMB#1向动力电池充电，驱动电机向SOC较低的EMB#2充电。

图27SOC较高的EMB#2向动力电池充电，驱动电机向SOC较低的EMB#1充电。

图28SOC较高的EMB#1向驱动电机输出能量，SOC较低的EMB#2向动力电池充电。

图29SOC较高的EMB#2向驱动电机输出能量，SOC较低的EMB#2向动力电池充电。

图30EMB#1和EMB#2同时向动力电池充电。

其中：1、高速轴承 2、真空腔 3、转子飞轮 4、定子绕组 5、永磁体/转子绕组

具体实施方式

结合附图对本发明进行进一步详细描述。

相比于其他电池的被动充放电特性，在本发明中EMB的应用价值体现在：

(1)EMB充、放电的主动性

通过控制EMB定子磁场的幅值和频率，使EMB可按需求主动地对充放电模式进行快速切换、主动地对能量进行吸收和释放、主动地调节能量吸收和释放的速率(功率)；当EMB储存的能量为E_x时，EMB按照某一固定需求功率P_x对外部持续输出能量时，持续时间t_d满足表达式：t_d＝E_x/P_x，当P_x为正时，EMB向外输出能量；当P_x为负时，EMB从外界吸收能量，如图3，EMB的工作状态可以在两条对称的双曲线上任意两点之间快速转移，因此非常适合向车辆提供短时、大功率的能量来满足动力性需求。

(2)耐过充、过放能力强

EMB的能量载体为旋转的转子飞轮，相比于化学电池内部复杂的电化能量转换，其能量转换过程更加简单直观，EMB的SOC最小值为0％，定义为转子飞轮转速为零的状态，这是化学电池所达不到的；SOC为100％的情况为EMB工作在额定转速时的储能状态。由于EMB继承了电机的结构，因此具有超过额定转速工作的能力，在转子飞轮机械强度足够、轴承工作极限允许的条件下，EMB的过载能力就等于其过充能力，因此EMB的SOC最大值可以超过100％。例如在10％的过载情况下，EMB可以多储存21％的能量，其过充能力可见一斑。

本发明所述的混合动力系统结构如图4所示。图4表达了各部件之间的能量传递过程，系统使用内燃机和驱动电机作为动力来源，两者提供的动力通过转速、转矩耦合装置最终传递至车轮。驱动电机在提供驱动转矩时消耗能量，在提供制动转矩时产生能量，其输入、输出电压类型为交流电；内燃机的曲轴带动发电机工作，其发电功率随发电机的励磁电流大小而改变，通过调节励磁电流可以改变发电机对内燃机的负荷，在某些情况，增大发电机功率可以使内燃机工作点向更经济的区域移动，其输入输出电压类型为交流电；EMB通过相关硬件的控制可以实现按某一规律进行充电或放电，其输入输出电压类型为交流电；动力电池通过自身电化学反应实现能量的储存和释放，其输入输出电压类型为直流电；以上这些装置中，EMB和动力电池是储能装置，发电机是发电装置，驱动电机既是执行机构又是发电装置；这些部件都连接在能量管理单元上，功率电子单元和能量管理策略是能量管理单元的两个核心，功率电子单元是能量流动的直接参与者，主要由整流桥、逆变器和DC/DC构成，整流桥完成交流变直流，逆变器完成直流变交流，DC/DC完成升压或降压；能量管理策略主要以软件形式在能量管理单元中运行，指导、监督功率电子单元完成指定的能量流动。

在本发明中，由于采用了作为快速能量缓冲的EMB和与系统相适用的能量管理策略，混合动力系统中动力总成部件的设计规则与传统混合动力系统有区别：

1)内燃机能够只工作在设计的经济区内，如图5，本发明中经济区的定义比一般混合动力系统小，使内燃机的工况点更加集中，在该经济区内内燃机所能提供的转矩范围为：

[T_{ICE}^{\min}, T_{ICE}^{\max}];

2)动力电池的最大充、放电功率由循环工况试验中功率需求的均方值为主要参考来进行设计，如图6，这样的设计同样使动力电池的工作条件更加一致，在考虑效率、损耗等因素下，单独由动力电池向驱动电机提供/回收能量时，驱动电机在进行驱动/制动时所能输出的转矩范围为：

3)EMB的储能容量主要以道路工况试验中所获取的能量缺口数据为依据，如图3，单独由EMB通过驱动电机进行驱动或制动时所能输出的转矩范围为：和

[T_{EMB}^{RG \min}, T_{EMB}^{RG \max}];

4)内燃机的附属发电机完成的工作更为复杂，除为车辆低压系统供电外，还要向EMB提供电能，为EMB供电时，需要考虑内燃机的经济性。

5)由于一个EMB不能同时进行充电和放电，为实现更灵活、更高效的能量流动，系统采用了双EMB结构，这样的结构可以使两个EMB工作在更多的状态，如一个充电、另外一个放电等状态，组成PING-PONG缓冲结构，提高能量吞吐效率，其优势将在后续能量管理策略的阐述中体现。

系统的工作模式分析

本发明中的混合动力系统的运行工况较为复杂，结合图7，分析系统的工作模式：

(1)纯电模式

如图7中阶段1，在动力电池的SOC较高时，仅动力电池就可以满足系统对驱动电机的驱动/制动转矩需求，此时驱动车辆的能量仅由动力电池提供，车辆制动时的能量也仅由动力电池吸收；

(2)EMB和动力电池混合模式

如图7中阶段2，当转矩需求处于中低水平，且动力电池通过驱动电机所能提供的驱动/制动转矩不能满足系统转矩的要求时，驱动/制动转矩缺口由EMB提供，优先由SOC较高的EMB提供能量，优先由SOC较低的EMB吸收能量；图中①和②为系统的能量缺口，由EMB补充；图中①和②为EMB完全可以弥补缺口转矩的情况；图中④和⑥为EMB不能完全弥补缺口转矩的情况；其中①、③、⑤和⑥为EMB弥补系统动力性的工况，②和④为EMB弥补系统经济型的工况；

(3)纯内燃机模式

如图7中阶段3，当转矩需求处于中等水平，且位于内燃机的经济区内，系统经过转矩分配策略决定转矩需求全部由内燃机提供；

(4)EMB和内燃机混合模式

当转矩需求处于中等水平，且整体的经济性存在优化的可能性时，EMB和内燃机共同进行工作，这种情况的条件一般是，动力电池的SOC较低，EMB的SOC较高；

(5)EMB、内燃机、动力电池混合模式

如图7中阶段4和阶段5，当转矩需求处于中高水平时，三者共同提供输出转矩，三者的混合比例由系统实时进行最优分配；阶段4的开端转矩需求激增，动力电池的放电和内燃机提供转矩的速率低于需求转矩增加的速率，因此先由EMB的快速放电通过驱动电机进行转矩输出，来弥补此时动力性的疲软，当动力电池的电化学反应和内燃机的能量转换达到一定强度后，EMB逐渐削减输出；阶段5的转矩需求较高，超过内燃机经济区极限转矩与动力电池通过驱动电机输出转矩之和，这时转矩缺口由EMB提供，由于EMB的容量有限，仅能填补一部分缺口。

系统的能量管理策略

结合上面模式分析，对本发明系统的能量管理策略进行阐述。由于主要控制能量流向，因此从能量管理单元角度分析EMB给混合动力系统带来的变化和优势，下面分析主要针对EMB参与的能量流动过程进行分析，对在一般混合动力系统中已分析较完备的能量流动过程不再赘述，如驱动电机与动力电池之间的相互能量传递、发电机与动力电池之间的能量传递等。

(1)EMB在低SOC区间时，不通过驱动电机输出能量；

(2)EMB仅在高SOC区间才向动力电池充电；

(3)发电机在保证经济性的前提下向能量管理单元输送能量；

(4)发电机仅对处在和区的EMB充电；

先由SOC较高的EMB释放；

(6)两个EMB之间不进行能量交换。

结合发明内容中叙述的能量管理规则，对本发明系统的能量管理策略进行阐述。

(1)EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间

A正能量缺口

两个EMB的SOC均过低，不通过驱动电机进行能量输出；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，如图9或10，当两个EMB的SOC相同时，发电机同时对两者充电，如图11，直到EMB的SOC区间发生变化，这里的‘SOC区间发生变化’指由于EMB的SOC变化引起的SOC区间的变化，如EMB#1和EMB#2同时从区进入区；

B无能量缺口

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，如图9或10，当两个EMB的SOC相同时，发电机同时向两者充电，如图11，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB吸收，如图12或13，当两个EMB的SOC相同时，驱动电机同时向两者充电，如图14，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较高的EMB充电，如图15或16；当两个EMB的SOC相同时，发电机不再向EMB充电，两个EMB同时吸收驱动电机回馈的能量,如图14。

(2)EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间或

EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间

A正能量缺口

由SOC较高的EMB通过驱动电机输出能量，如图17或18，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，如图19或20，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，如图9或10，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB吸收，如图12或13，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较高的EMB充电，如图15或16，直到EMB的SOC区间发生变化。

(3)EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间

A正能量缺口

由SOC较高的EMB向驱动电机输出能量，如图17或18，当两个EMB的SOC相同时，两者同时通过驱动电机输出能量，如图21，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，在保证经济性的前提下，并且两个EMB没有同时放电，那么发电机向SOC较低的EMB充电，如图19或20，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

C负能量缺口

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较高的EMB充电，如图15或16；当两个EMB的SOC相同时，发电机不再向EMB充电，两个EMB同时吸收驱动电机回馈的能量,如图14，直到EMB的SOC区间发生变化。

(4)EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间或

EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间

A正能量缺口

由SOC较高的EMB进行能量输出，如图17或18，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

由SOC较高的EMB向动力电池充电，如图22或23，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，如图24或25，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

由SOC较高的EMB向动力电池充电，同时，通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB吸收，如图26或27，直到EMB的SOC区间发生变化，此时发电机不向EMB输出能量。

(5)EMB#1的SOC处于区间EMB#2的SOC处于区间

A正能量缺口

由SOC较高的EMB向驱动电机输出能量，SOC较低的EMB向动力电池充电，如图28或29，直到EMB的SOC区间发生变化；当两个EMB的SOC达到相同时，两个EMB共同通过驱动电机输出能量，不再向动力电池充电，如图21，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

两个EMB共同向动力电池充电，如图30，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

如果此时EMB#1的SOC较高，EMB#2的SOC较低，那么EMB#1向动力电池充电，通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB#2吸收，当EMB#2充满电后，立即改变工作方式，由EMB#2向动力电池充电，EMB#1进行能量吸收，该过程如图26和27反复交替进行，直到能量反馈过程结束。在该过程中，为防止两个过程交替过于频繁，当制动能量回馈过程正在发生，且某一个EMB的SOC为100％、另外一个EMB正向动力电池充电时，规定以下规则：向动力电池充电的EMB的SOC低于某一阈值(如80％)时，两个EMB才转换充放电模式，即向动力电池充电的EMB转换为接受制动能量，SOC为100％的EMB转换为向动力电池充电。

Claims

1.一种混合动力汽车系统，由内燃机、发电机、动力电池及驱动电机组成，内燃机和驱动电机提供的动力通过转速、转矩耦合装置传递至车轮，其特征在于：本系统还包括能量管理单元及两个机电电池EMB，能量管理单元与动力电池、驱动电机、两个EMB及发电机等主要部件通过电气回路互联，其中，动力电池、驱动电机和两个EMB与能量管理单元之间可以双向传递能量，发电机与能量管理单元只能单向传递能量；能量管理单元通过功率电子单元实现对以上部件之间能量流向的控制，控制两个EMB主要进行短时、大功率输出，而动力电池和内燃机则工作于更加稳定、一致的工况，将原本应该由动力电池和内燃机承担的不理想工况改为由EMB承担。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车系统，其特征在于包括如下几种工作模式：

1)纯动力电池模式

在动力电池的SOC较高时，仅动力电池就可以满足系统对驱动电机的驱动/制动转矩需求，此时驱动车辆的能量仅由动力电池提供，车辆制动时的能量也仅由动力电池吸收；

2)EMB和动力电池混合模式

3)纯内燃机模式

4)EMB和内燃机混合模式

5)EMB、内燃机、动力电池混合模式

3.一种如权利要求1或2所述的混合动力汽车系统的能量管理策略，其特征在于：针对EMB直接参与的能量流动过程的能量管理策略，首先将内燃机和驱动电机不能及时提供或不适于提供的短时、大功率能量定义为能量缺口，能量缺口由EMB通过驱动电机输出转矩来弥补，其分为三类，即正能量缺口、无能量缺口和负能量缺口，正能量缺口指车辆要求EMB通过驱动电机输出能量，负能量缺口指车辆要求EMB通过驱动电机吸收能量，无能量缺口指车辆要求EMB保持目前能量状态，既不吸收能量，也不释放能量；

再将EMB的SOC划分为和三个区间，为低SOC区间，为中SOC区间，为高SOC区间，各分界点的值可以按照不同设计需求进行调整；

为降低系统工况复杂性、排除不经济的能量流动，提炼出的设计规则为：

(1)EMB在低SOC区间时，不通过驱动电机输出能量；

(2)EMB仅在高SOC区间才向动力电池充电；

(3)发电机在保证经济性的前提下向能量管理单元输送能量；

(4)发电机仅对处在和区的EMB充电；

(5)通过驱动电机回收的能量优先由SOC较低的EMB吸收，向驱动电机提供能量时优先由SOC较高的EMB释放；

(6)两个EMB之间不进行能量交换。

4.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车系统的能量管理策略，其特征在于：

当EMB#1的SOC处于区间，EMB#2的SOC处于区间时:

A正能量缺口

两个EMB的SOC均过低，不通过驱动电机进行能量输出；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，当两个EMB的SOC相同时，发电机同时对两者充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，当两个EMB的SOC相同时，发电机同时向两者充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB吸收，当两个EMB的SOC相同时，驱动电机同时向两者充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较高的EMB充电，当两个EMB的SOC相同时，发电机不再向EMB充电，两个EMB同时吸收驱动电机回馈的能量。

5.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车系统的能量管理策略，其特征在于：

当EMB#1的SOC处于区间，EMB#2的SOC处于区间或EMB#1的SOC处于区间，EMB#2的SOC处于区间时:

A正能量缺口

由SOC较高的EMB通过驱动电机输出能量，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较低的EMB充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

C负能量缺口

通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB吸收，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较高的EMB充电，直到EMB的SOC区间发生变化。

6.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车系统的能量管理策略，其特征在于：

当EMB#1的SOC处于区间，EMB#2的SOC处于区间:

A正能量缺口

由SOC较高的EMB向驱动电机输出能量，当两个EMB的SOC相同时，两者同时通过驱动电机输出能量，直到EMB的SOC区间发生变化；

如果内燃机正在工作，在保证经济性的前提下，并且两个EMB没有同时放电，那么发电机向SOC较低的EMB充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

C负能量缺口

如果内燃机正在工作，那么在保证经济性的前提下，发电机向SOC较高的EMB充电；当两个EMB的SOC相同时，发电机不再向EMB充电，两个EMB同时吸收驱动电机回馈的能量，直到EMB的SOC区间发生变化。

7.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车系统的能量管理策略，其特征在于：

A正能量缺口

由SOC较高的EMB进行能量输出，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

由SOC较高的EMB向动力电池充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

由SOC较高的EMB向动力电池充电，同时，通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB吸收，直到EMB的SOC区间发生变化，此时发电机不向EMB输出能量。

8.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车系统的能量管理策略，其特征在于：

当EMB#1的SOC处于区间，EMB#2的SOC处于区间:

A正能量缺口

由SOC较高的EMB向驱动电机输出能量，SOC较低的EMB向动力电池充电，直到EMB的SOC区间发生变化；当两个EMB的SOC达到相同时，两个EMB共同通过驱动电机输出能量，不再向动力电池充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

B无能量缺口

两个EMB共同向动力电池充电，直到EMB的SOC区间发生变化；

C负能量缺口

如果此时EMB#1的SOC较高，EMB#2的SOC较低，那么EMB#1向动力电池充电，通过驱动电机回馈的能量由SOC较低的EMB#2吸收，当EMB#2充满电后，立即改变工作方式，由EMB#2向动力电池充电，EMB#1进行能量吸收，该过程反复交替进行，直到能量反馈过程结束。