CN105253140B - 一种单轴并联混合动力系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轴并联混合动力系统的控制方法，能够提高控制可靠性和安全性，充分结合发动机和电机的工作特点进行扭矩分配，以提高发动机、电机和电池的工作效率。所述控制方法包括：检测并判断制动踏板和加速踏板是否动作，如果两者同时动作或两者均无动作或仅制定踏板动作，则根据制动踏板所处位置输出制动扭矩；如果制动踏板无动作且加速踏板动作，则标定并输出需求驱动扭矩。本发明一方面实现了刹车优先，提高了车辆行驶的安全性，避免因误动加速踏板引发的安全事故，也降低了因同时触动加速踏板和制动踏板对车辆造成的损伤；当制动踏板和加速踏板均无动作时，控制车辆进入制动模式，以便车辆进行制动滑行，充分回收滑行能量。

Description

一种单轴并联混合动力系统的控制方法

技术领域

本发明涉及汽车动力系统技术领域，特别是涉及一种单轴并联混合动力系统的控制方法。

背景技术

混合动力系统是指采用电机和发动机作为动力源提供驱动扭矩的动力系统，其能够结合传统的内燃机技术，在降低燃油消耗率和减少排放方面能有很大的改善，得到了广泛应用。

根据动力源的数量以及动力传递方式，混合动力汽车可以分为串联型、并联型和混联型。其中，单轴并联混合动力汽车是一种并联式的轻度混合动力，其结构特点是发动机和电动机在一根轴上混合，所采用的电动机能够同时进行助力和发电，是目前应用较为广泛的混合方案。

请参考图1，图1为现有技术中单轴并联混合动力系统在一种具体实施方式中控制动力输出的流程示意图。

根据扭矩的作用不同，可以将扭矩分为驱动扭矩以及发电扭矩；根据扭矩动力来源的不同，可以将扭矩分为电机扭矩以及发动机扭矩，因此，在混合动力系统中，扭矩可以分为电机驱动扭矩、电机发电扭矩、发动机驱动扭矩以及发动机发电扭矩。具体地，在进行输出扭矩的控制时，可以首先获取电池当前SOC值(用于标志动力电池荷电状态，即剩余荷电容量与全荷电容量的比值)和需求驱动扭矩，然后比较当前SOC与其工作范围的最大值和最小值的关系，若是大于最大值，电机输出所需驱动扭矩，其余扭矩为零；若是介于最大值、最小值之间，判断需求驱动扭矩是否小于零，是则电机输出发电所需扭矩，其余扭矩为零，否则电机输出驱动扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与电机输出扭矩的差值，其余扭矩为零；若小于最小值，判断需求驱动扭矩是否小于零，是则电机输出发电需求驱动扭矩，发动机输出经济区发电扭矩，其余扭矩为零，若大于零，发动机输出扭矩一部分用于驱动、一部分用于电机发电。

可见，现有技术中完全依据电池的SOC值进行扭矩分配，但是，这种控制方式对SOC的划分不够细致，且没有充分考虑电机、发动机和电池的工作特性，无法根据实际需要更换扭矩输出方案，也无法使得发动机、电机和电池工作在高效区。

更为重要的是，扭矩输出完全依据SOC值进行区别控制，并没有充分考虑如何进行需求驱动扭矩的标定，以及如何根据车况和路况调节需求驱动扭矩；再者，如果制动踏板和加速踏板同时工作或者同时不工作，也就是说当无法判断需求驱动扭矩是否小于零时，现有技术中的控制方法将出现紊乱。

因此，如何设计一种单轴并联混合动力系统的控制方法，以便提高控制可靠性和安全性，充分结合发动机和电机的工作特点进行扭矩分配，进而使得发动机、电机和电池工作在高效区，是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种单轴并联混合动力系统的控制方法，能够提高控制可靠性和安全性，充分结合发动机和电机的工作特点进行扭矩分配，以提高发动机、电机和电池的工作效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种单轴并联混合动力系统的控制方法，包括以下步骤：

检测并判断制动踏板和加速踏板是否动作，如果两者同时动作或两者均无动作或仅制定踏板动作，则执行步骤2)，如果制动踏板无动作且加速踏板动作，则执行步骤3)；

2)根据制动踏板所处位置输出制动扭矩；

3)标定并输出需求驱动扭矩。

本发明的控制方法，首先对制动踏板的动作进行检测，然后才进行加速踏板的检测，那么，当制动踏板动作时执行制动动作，当制动踏板无动作、加速踏板动作时，进行驱动动作，制动踏板和加速踏板同时动作时执行制动动作，也就是说刹车优先；当两者均无动作时进入制动模式，以便电机回收滑行时的能量。可见，本发明的控制方法，一方面实现了刹车优先，提高了车辆行驶的安全性，避免因误动加速踏板引发的安全事故，也降低了因同时触动加速踏板和制动踏板对车辆造成的损伤；另一方面，当制动踏板和加速踏板均无动作时，控制车辆进入制动模式，以便车辆进行制动滑行，不仅保证了行驶的安全性，还可以充分回收滑行能量供电机使用，以更好地满足混合驱动的需求。

可选地，步骤2)和步骤3)中，输出制动扭矩和需求驱动扭矩时，单位步长内的扭矩变化不超过预定量。

可选地，步骤3)中，根据车速、加速踏板与档位的关系划分为常规型驱动模式、动力型驱动模式和经济型驱动模式，步骤3)具体包括以下步骤：

31)判断是否进行驱动模式的识别，是则执行步骤32)，否则按照常规型驱动模式标定需求驱动扭矩，然后执行步骤33)；

32)按照动力型驱动模式或经济型驱动模式标定需求驱动扭矩；

33)按照标定的需求驱动扭矩输出。

可选地，步骤32)具体包括以下步骤：

321)判断是否通过驾驶员进行驱动模式识别，是则执行步骤322)，否则按照步骤323)进行驱动模式的自动识别；

322)驾驶员判断道路是否复杂，是则按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩；

323)获取加速踏板的踩踏深度以及踩踏动作的变化率，当踩踏深度不小于第一预定深度或踩踏动作的变化率超过预定变化率时，按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩。

可选地，步骤323)具体包括以下步骤：

3231)判断加速踏板的踩踏深度是否大于第二预定深度，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩，是则执行步骤3232)；

3232)判断加速踏板的踩踏深度是否小于第一预定深度，否则按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，是则执行步骤4233)；

3233)判断加速踏板的踩踏动作的变化率是否超过预定变化率，是则按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩。

可选地，步骤33)具体包括以下步骤：

331)判断发动机当前转速是否小于怠速转速，是则执行步骤332)，否则执行步骤333)；

332)判断电池SOC值是否大于第一预定值，是则采用电机输出发动机起动所需扭矩，否则采用起动机起动发动机；

333)判断需求驱动扭矩是否大于发动机最小驱动扭矩，否则执行步骤334)；

334)判断电池SOC值是否大于第二预定值，第二预定值大于第一预定值，是则采用电机输出需求驱动扭矩，否则执行步骤335)；

335)发动机输出需求驱动扭矩、电机无扭矩输出，或电机输出发电扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与发电扭矩的差值。

可选地，步骤333)中，是则执行下述步骤：

336)判断需求驱动扭矩是否大于发动机最大驱动扭矩，是则执行步骤337)；

337)判断电池SOC值是否大于第三预定值，第三预定值大于第二预定值，是则电机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的最小值、发动机输出需求驱动扭矩大于电机峰值驱动扭矩的部分，否则执行步骤338)；

338)判断电池SOC值是否大于第二预定值，是则发动机输出最大驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩的差值，否则发动机输出最大驱动扭矩，电机输出扭矩为零。

可选地，步骤336)中，否则执行下述步骤：

339)判断需求驱动扭矩是否大于电机峰值驱动扭矩，是则执行步骤4310)；

3310)判断电池SOC值是否大于第三预定值，是则电机输出峰值驱动扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的差值，否则执行步骤3311)；

3311)判断电池SOC值是否大于第二预定值，是则发动机输出高效驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机高效驱动扭矩的差值，否则发动机输出最大驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩的差值。

可选地，步骤337)和步骤3310)中，如果电机持续输出峰值驱动扭矩的时间大于预定时间，则将电机输出的驱动扭矩改为最大持续驱动扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与电机最大连续驱动扭矩的差值。

可选地，步骤339)中，否则执行下述步骤：

3312)判断电池SOC值是否大于第三预定值，是则电机输出最大连续驱动扭矩与需求驱动扭矩的最小值，发动机输出需求驱动扭矩大于电机最大连续驱动扭矩的部分，否则执行步骤3313)；

3313)判断电池SOC值是否大于第二预定值，是则发动机输出高效驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机高效驱动扭矩的差值，否则电机输出发电扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与发电扭矩的差值。

可选地，步骤2)具体包括以下步骤：

21)判断电池SOC值是否大于第三预定值或车速是否小于预定车速或电机是否故障，均否则执行步骤22)，其中一者为是则通过机械制动输出制动扭矩；

22)判断制动踏板的位置是否小于第一预定位置，否则电机输出最大峰值发电扭矩，机械制动扭矩为制动踏板所处位置对应的机械制动扭矩与地面最大附着扭矩的最小值，是则执行步骤23)；

23)判断电池SOC值是否大于第一预定值，是则电机输出制动踏板处于第一预定位置时所对应的最大连续发电扭矩，否则电机输出制动踏板处于第一预定位置时所对应的最大峰值发电扭矩。

附图说明

图1为现有技术中单轴并联混合动力系统在一种具体实施方式中控制动力输出的流程示意图；

图2为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中扭矩类型识别的流程图；

图3为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中驱动模式识别的流程图；

图4为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中启动扭矩和小扭矩输出的流程图；

图5为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中大扭矩输出的流程图；

图6为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中高效扭矩输出的流程图；

图7为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中制动扭矩输出的流程图；

图8为本发明对电池效率进行划分的示意图；

图9为本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法中扭矩平滑控制的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种单轴并联混合动力系统的控制方法，能够提高控制可靠性和安全性，充分结合发动机和电机的工作特点进行扭矩分配，以提高发动机、电机和电池的工作效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本文所述的第一、第二等词仅为了区分不同的数值或者结构，除非本文中明确指出大小以及相对关系，这些词均不应该理解为对某种顺序的特殊限定。

请参考图1-9，本发明的控制方法首先进行扭矩类型识别，然后对驱动扭矩以及制动扭矩进行分别控制；在驱动扭矩输出时，又可以根据驱动模式的不同标定不同的需求驱动扭矩，然后根据需求驱动扭矩的大小将驱动扭矩的输出分为起动扭矩、小扭矩、大扭矩和高效扭矩这四个不同的区域，最终结合电池的SOC值与各区域需要输出的驱动扭矩大小分配电机和发动机的输出扭矩。采用上述控制方法，一方面通过扭矩类型识别实现刹车优先，提高了操作安全性；另一方面，充分结合了发动机和电机的工作特点，能够提高发动机、电机和电池的工作效率，同时还可以避免其中任一者出现过载作业，延长发动机、电机和电池的使用寿命。

如图2所示，本发明的控制方法包括以下步骤：

S11：检测并判断制动踏板是否动作，即制动踏板的位置是否大于零，如果是，则执行步骤S13，否则执行步骤S12；

S12：检测并判断加速踏板是否动作，即加速踏板的位置是否大于零，是则执行步骤S14，否则执行步骤S13；

S13：制动信号使能，即根据制动踏板所处位置输出制动扭矩，图1中以B表示制动模式；

S14：驱动信号进行使能，即标定需求驱动扭矩，并按照标定的需求驱动扭矩进行输出，图2中以A表示驱动模式。

采用上述控制方法，当制动踏板动作时，制动信号进行使能；当制动踏板无动作时才判断加速踏板是否动作，如果加速踏板动作，则驱动信号进行使能，进入驱动模式A；当两者同时动作时，制动信号使能，进入制动模式B，也就是刹车优先；当两者均无动作时，进入制动模式B，以便电机回收滑行能量。可见，本发明的控制方法通过制动踏板的优先检测有效解决了制动踏板与加速踏板同时动作时的扭矩输出矛盾，实现了刹车优先，从而保证了行驶的安全性；再者，当制动踏板和加速踏板均无动作时，可以进入制动模式B，以便有效利用车辆的滑行产生电池的发电扭矩，提高电池和电机的效率。

可以理解，上述步骤S11和步骤S12中加速踏板和制动踏板的检测与判断不存在先后顺序，本领域技术人员可以任意设置两者的检测顺序或者判断步骤，也可以同步完成制动踏板和加速踏板的检测，也就是说，本发明的核心点在于执行步骤，如果制定踏板和加速踏板同时动作或者同时无动作或者仅制动踏板动作，可以执行步骤S13；如果仅加速踏板动作才能够执行步骤S14，也就是刹车优先。

进一步，请结合图3-6，对驱动模式A下驱动扭矩的控制进行详细说明。

进一步，需求驱动扭矩的获取涉及车速、加速踏板的位置以及挡位，可以通过标定得到，本发明将需求驱动扭矩的标定逻辑划分为常规型驱动模式、动力型驱动模式和经济型驱动模式；三种驱动模式下，车速、加速踏板的位置以及档位的关系是不同的，即三种驱动模式下的侧重点不同；动力型驱动模式就是要优先满足动力需求，经济型驱动模式就是优先考虑节能问题，常规型驱动模式介于动力型驱动模式与经济型驱动模式之间，降低动力以满足经济性的要求，同时又要保证动力能够满足行驶需求，不过多的受到经济因素的制约，即在同等条件下，常规型驱动模式下的驱动力小于动力型模式下的驱动力且大于经济型模式下的驱动力。通过三种驱动模式的划分，可以标定得到适用于不同情况下的需求驱动扭矩，实现对需求驱动扭矩的准确预估。本领域技术人员可以根据大量试验数据绘制车速、加速踏板位置以及档位的三维图，该三维图简称为map图，然后根据三种不同驱动模式下对应的map曲线标定需求驱动扭矩。

本领域技术人员也可以不进行驱动模式的划分，即无需识别驱动模式，此时可以直接应用常规型驱动模式的map图获取需求驱动扭矩；或者本领域技术人员可以选择通过驾驶员识别或者自动识别选择相应的驱动模式。换言之，本发明的常规型驱动模式仅适用于不进行驱动模式识别时的自动标定，以简化操作步骤。

具体地，如图3所示，本发明的控制方法中关于驱动模式的识别包括以下步骤：

S15：在驱动模式A下，首先判断是否需要进行驱动模式识别，否则直接应用常规型驱动模式标定需求驱动扭矩，是则执行步骤S16；

S16：判断是否进行驾驶员识别，是则执行步骤S17，否则执行步骤S18；

S17：驾驶员根据道路复杂情况进行判断，认为道路复杂就采用动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，认为道路不复杂就采用经济型驱动模式标定需求驱动扭矩；

S18：根据加速踏板位置(即加速踏板的踩踏深度)和加速踏板位置变化率(即踩踏动作的变化率)进行自动识别，通常认加速踏板踩踏较深或踩踏动作的变化率很大时，说明道路情况较为复杂，需要大扭矩或较大变化扭矩，此时采用动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则采用经济型驱动模式标定需求驱动扭矩。

可以理解，在步骤S15中，如果进行驱动模式识别，也可以直接进行自动识别，即省去步骤S16和S17，直接按照步骤S18进行自动识别，以选择合适的驱动模式标定需求驱动扭矩，以简化步骤，提高操作效率。当然，步骤S16和S17的设置使得驾驶员识别成为可能，以便驾驶员能够根据当前道路的复杂情况选择合适的驱动模式，提高了操作便捷性，以更好地进行后续控制。本文中所述的道路复杂情况包括路面起伏情况、道路的坡度以及路面附着力的大小等，例如，当在山路上道路起伏比较大时，说明此时的道路情况复杂，需要采用动力型驱动模式，而在路况良好的高速公路上行驶时说明道路不复杂，此时可以采用经济型驱动模式。

详细地，步骤S18可以包括以下步骤：

S181：判断加速踏板的踩踏深度是否小于等于第二预定深度，即加速踏板的位置是否小于等于加速踏板第一位置，是则说明加速踏板踩踏较浅，不需要较大动力，可以采用经济型驱动模式，否则执行步骤S182；

S182：判断加速踏板的踩踏深度是否大于等于第一预定深度，即加速踏板位置是否大于等于加速踏板第二位置，是则说明加速踏板踩踏较深，需要较大动力，此时采用动力型驱动模式，否则执行步骤S183；

S183：判断加速踏板的踩踏动作变化率是否超过预定变化率，是则说明踩踏动作变化率很大，需要较大变化动力，此时采用动力型驱动模式，否则采用经济型驱动模式。

在步骤S181-S183中，可以将加速踏板位置根据深浅划分为两个位置，即加速踏板第一位置和加速踏板第二位置，其中加速踏板第一位置的深度小于加速踏板第二位置的深度；当加速踏板位置小于等于加速踏板第一位置时说明加速踏板位置浅，当加速踏板位置大于等于加速踏板第二位置时说明加速踏板位置深；以加速踏板第二位置对应的深度为所述第一预定深度，以加速踏板第一位置对应的深度为所述第二预定深度。

需要说明的是，步骤S18的具体执行方式不限于上述步骤S181-S183，本领域技术人员可以直接根据加速踏板的位置选择驱动模式，或者直接根据加速踏板的踩踏动作变化率选择驱动模式，或者根据加速踏板的位置以及踩踏动作变化率综合选择驱动模式，而不限于在加速踏板的位置处于加速踏板第一位置与加速踏板第二位置之间时才根据踩踏动作变化率选择驱动模式。

在图3中，根据经济型驱动模式、常规型驱动模式以及动力型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩用C表示，即C表示待分配的需求驱动扭矩。需要说明的是，在三种不同的驱动模式下标定得到的需求驱动扭矩的大小是相对的，即在同等条件下，动力型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩大于常规型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩，常规型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩大于经济型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩，但这并非说明动力型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩必然是大扭矩，经济型驱动模式标定得到的需求驱动扭矩必然是小扭矩，原理类似于加速度与速度的关系。因此，根据选定的驱动模式标定得到的待分配需求驱动扭矩C又可以根据大小划分为大扭矩、小扭矩、高效扭矩和起步扭矩这四个区域，然后可以对各个区域进行分别控制。

由于各个扭矩区域的控制都是结合电池的SOC值进行说明的，此处先结合图8，对电池的SOC值进行了划分。如图8所示，电池根据其SOC值的大小可以分为不可用区、低效一区、低效二区和高效区，可以将电池的SOC值由小到大设定第一预定值、第二预定值和第三预定值，三者分别对应SOC1、SOC2和SOC3；当SOC值小于等于第一预定值时，说明电池处于不可用区，当SOC值大于SOC1小于等于SOC2时，说明电池处于低效一区，当SOC值大于SOC2小于等于SOC3时，说明电池处于低效二区；当SOC值大于SOC3时，说明电池处于高效区。当处于不可用区时，说明电池急需充电，不能进行放电；当处于低效一区和低效二区时，电池可充电也可放电，可以根据需要进行选择；当处于高效区时，电池以放电为主，基本上不进行充电，且此时的充电效率较低。

下面结合图4-6，对需求驱动扭矩的分配进行具体说明，将需求驱动扭矩的控制分为起步扭矩控制、小扭矩控制、大扭矩控制以及高效扭矩控制。

进行控制时，首先需要对需求驱动扭矩的大小进行判断，以将其归类至为上述四个扭矩控制区域，以便对各区域的驱动扭矩输出进行控制。本发明可以发动机怠速转速作为参照，判断车辆是否已经完成起步，然后以发动机最大驱动扭、发动机最小驱动扭矩、电机峰值驱动扭矩作为基准对需求驱动扭矩进行进一步划分。其中，怠速是指内燃机保持最低运转速度的状态，此时对应的转速即为怠速转速；所述发动机最大驱动扭矩是指在满足较高效率下的最大扭矩，并非发动机可实现的最大扭矩，即通常小于发动机可实现的最大扭矩；所述发动机最小驱动扭矩是指在满足较高效率下的最小扭矩，并非发动机可实现的最小扭矩，即通常大于发动机可实现的最小扭矩。

如图4所示，得到需求驱动扭矩C后具体可以执行以下步骤实现起步扭矩以及小扭矩的输出控制：

S19：判断发动机当前转速是否小于怠速转速，是则按照步骤S20-S22进行起步扭矩的输出控制，否则执行步骤S30；

S20：判断电池的SOC值是否大于SOC1，即电池是否处可用，是则执行步骤S21，否则说明电池不可用，此时执行步骤S22；

S21：采用电机输出发动机起动所需扭矩，即采用电机起步；

S22：采用传统起动机起动发动机，电机和发动机的输出扭矩均为零；

S30：判断需求驱动扭矩是否大于发动机最小驱动扭矩，是则说明处于小扭矩控制，此时可以执行步骤S31，否则进入D状态执行步骤S40继续进行判断，以进入后续的大扭矩和高效扭矩控制；

S31：判断SOC是否大于SOC2，是则说明电池处于低效二区或高效区，执行步骤S32，否则说明电池处于低效一区或不可用区，此时以充电为主，执行步骤S33；

S32：仅利用电机驱动，即电机输出驱动扭矩等于需求驱动扭矩，发动机输出扭矩为零；

S33：采用发动机进行驱动，即发动机输出驱动扭矩等于需求驱动扭矩、电机无扭矩输出，或者电机输出发电扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与发电扭矩的差值。

其中步骤S20-S22进行起步扭矩控制时，由于起步所需驱动力较小且驱动时间较短，故只要电池可用，即电池不处于不可用区，就可以采用电机起步。此外，起步扭矩可以为固定扭矩，也可以随发动机的转速变化；起动过程中发动机的扭矩为零，在该过程中可能会出现SOC小于SOC1的情况，但是因为起动时间较短，相对消耗的电量较少，故此时允许出现短时间的SOC小于SOC1的情况。

当进行小扭矩控制时，由于电机在小扭矩状态下效率相对较高，在SOC满足要求的情况下，优先使用电机驱动；同时，由于小扭矩驱动需求消耗一定的电量，故此时以SOC2作为判断依据，以保证电机驱动的持续可靠性。

进一步，当需求驱动扭矩大于发动机最小驱动扭矩时，进入D状态继续判断，此时需求驱动扭矩处于大扭矩控制或高效扭矩控制，以下结合图5对大扭矩的控制步骤进行详细说明。

进入D状态后，具体可以执行下述步骤：

S40：判断需求驱动扭矩是否大于发动机最大驱动扭矩，是则执行步骤S41，否则执行步骤S50进行进一步判断；

S41：判断SOC是否大于SOC3，是则执行步骤S42,否则执行步骤S43；

S42：采用电机优先驱动，电机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的最小值，发动机输出需求驱动扭矩大于电机峰值扭矩的部分，即发动机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的差值或零值中的最大值；

也就是说，当需求驱动扭矩小于等于电机峰值驱动扭矩时，电机输出驱动扭矩的值等于所述需求驱动扭矩、发动机输出扭矩为零，当需求驱动扭矩大于电机峰值驱动扭矩时，为避免电机超载，电机仅输出电机峰值驱动扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的差值，此时不仅实现了电机驱动功能与电池放电功能，还做到了对电机扭矩的限制；

S43：判断SOC是否大于SOC2，是则执行步骤S44，否则执行步骤S45；

S44：发动机驱动为主、电机辅助驱动，发动机输出最大驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩的差值；

此时电机可能输出驱动扭矩，也可以输出发电扭矩，也就是说，当发动机足以带动电机进行发电时，电机可以输出发电扭矩对电池进行充电，当发动机不足以满足需求驱动扭矩时，电机输出驱动扭矩以辅助完成驱动；

S45：发动机输出最大驱动扭矩，电机输出扭矩为零，此时不足以满足需求驱动扭矩，但SOC不满足驱动条件，故电机选择不输出，以充分保护电机和电池。

需要说明的是，由于在步骤S42中，电机有可能工作在峰值扭矩模式，该模式持续时间不宜过长，因此，在步骤S42之后还可以设置电机峰值驱动扭矩的计时和判断步骤，即步骤S42之后还可以包括以下步骤：

S46：判断电机输出电机峰值驱动扭矩的持续时间是否超过预定时间，是则执行步骤S47，否则返回步骤S41继续进行判断；

S47：将电机输出驱动扭矩由峰值驱动扭矩转为电机最大持续驱动扭矩，然后通过发动机弥补需求驱动扭矩与电机最大持续驱动扭矩的差值，以便对电机进行限扭。

进一步，当需求驱动扭矩不大于发动机最大驱动扭矩时，可以执行下述步骤：

S50：判断需求驱动扭矩是否大于电机峰值驱动扭矩，是则执行步骤S51进行大扭矩控制，否则说明需求驱动扭矩处于电机峰值驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩之间，此区间即为高效扭矩的区间，可以进入E状态进行高效扭矩的控制；

S51：判断SOC是否大于SOC3，是则说明电池处于高效区，按照步骤S52优先采用电机驱动，否则执行步骤S53；

S52：电机输出峰值驱动扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的差值；

S53：判断SOC是否大于SOC2，是则执行步骤S54，否则执行步骤S55；

S54：发动机输出高效率驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机高效率驱动扭矩的差值，即此时电池可充电也可放电，采用发动机驱动为主、电机辅助驱动；

S55：发动机输出最大驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩的差值，此时电机输出的是发电扭矩，电池进入充电状态。

如上文所述，当电机输出峰值驱动扭矩时，可以设置计时和判断步骤，即步骤S52之后还可以包括以下步骤：

S56：判断电机输出电机峰值驱动扭矩的持续时间是否超过预定时间，是则执行步骤S57，否则返回步骤S51继续进行判断；

S57：将电机输出驱动扭矩由峰值驱动扭矩转为电机最大持续驱动扭矩，然后通过发动机弥补需求驱动扭矩与电机最大持续驱动扭矩的差值，以便对电机进行限扭。

当然，在步骤S46和步骤S56中，如果否也可以继续监测持续时间或者终止程序，不限于返回上面的步骤。

进一步，如图6所示，在E状态下可以执行下述步骤进行高效扭矩的控制：

S60：判断SOC是否大于SOC3，是则执行步骤S61，否则执行步骤S62；

S61：电机优先驱动，即电机输出最大连续驱动扭矩与需求驱动扭矩的最小值，发动机输出需求驱动扭矩大于电机最大连续驱动扭矩的部分，或者说发动机输出需求驱动扭矩大于电机最大连续驱动扭矩的部分或零的最大值；

也就是说，当需求驱动扭矩大于电机最大连续驱动扭矩时，电机输出最大连续驱动扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与电机最大连续驱动扭矩的差值；当需求驱动扭矩小于等于电机最大连续驱动扭矩时，电机输出驱动扭矩等于需求驱动扭矩，发动机输出扭矩为零。

S62：判断SOC是否大于SOC2，是则执行步骤S63，否则执行步骤S64；

S63：发动机输出高效率扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机输出驱动扭矩的差值，此时，电机输出扭矩可以为驱动扭矩也可以为发电扭矩，即在发动机能够满足需求驱动扭矩时，可以带动电机发电，如果发动机不足以满足需求驱动扭矩，需要电机辅助进行驱动；

S64：此时以充电为主，电机输出发电扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与发电扭矩的差值，此时电机输出的发电扭矩可以为随SOC变化的扭矩。

以下结合图7对本发明的制动扭矩输出控制的步骤进行详细说明，即在制动模式B下，具体可以采用以下步骤进行控制：

S70：判断SOC值是否大于SOC3或者车速是否小于预定车速或者电机是否故障，三者中存在其中一者则执行步骤S71，否则执行步骤S72；

S71：进行传统机械制动，机械制动扭矩与制动踏板的位置有关，制动踏板踩踏越深，相应的机械制动扭矩就越大，但是，最大不能超过底面附着力矩，即输出的制动扭矩等于制动踏板所处位置对应的机械制动扭矩与地面附着扭矩的最小值；

S72：根据制动踏板位置决定采取制动模式，判断制动踏板位置是否小于第一预定位置，否则执行步骤S73，是则执行步骤S74；

S73：说明所需制动扭矩较大，此时需要进行混合制动，即电机输出最大峰值发电扭矩，机械制动扭矩为制动踏板所处位置对应的机械制动扭矩与地面最大附着扭矩的最小值；

S74：判断SOC是否大于SOC1，是则执行步骤S75，否则执行步骤S76；

S75：电机输出制动踏板处于第一预定位置时所对应的最大连续发电扭矩，以便在实现制动的同时实现对电池的充电；

S76：电机输出制动踏板处于第一预定位置时所对应的最大峰值发电扭矩，以满足电池的充电需求。

在上述基础上，图4-7中，以H1表示起步扭矩和小扭矩的输出控制，以H2表示大扭矩的输出控制，以H3表示高效扭矩的输出控制，以H4表示制动扭矩的输出控制，在H1-H4中还可以通过下述步骤实现扭矩的平滑控制，避免扭矩突变。如图9所示，本发明中的扭矩平滑控制方法包括以下步骤：

S80：将单位步长内的扭矩变化控制在预定量以内，即不管是驱动扭矩的输出还是制动扭矩的输出，单位步长内的变化量均不能超过预定量。

可见，本发明的控制方法，对驱动扭矩和制动扭矩的输出进行了分类管理，从而实现了制动优先，提高了驱动安全性；本发明还对电池的SOC值进行了更为细致的划分，并针对电池所处区域进行区别处理，以提高电池的利用率，同时避免电池超载运行；再者，本发明充分结合电机以及发动机的工作特点，对两者进行扭矩分配，以便两者配合实现驱动与制动，提高了混合动力系统的工作效率；更为重要的是，在实现发动机与电机配合的同时，本发明根据电机以及发动机的工作特点结合电池SOC值对电机和发动机的输出进行限制，从而实现了限扭，不仅可以保证驱动以及制动的可靠性，还可以有效降低对发动机以及电机的损伤；同时，将驱动扭矩进行了进一步划分，并针对不同的驱动扭矩制定不同的方案，以使得发动机和电机更好的配合；本发明还对驱动扭矩设置了驱动模式识别，从而更有针对性地标定需求驱动扭矩，以满足不同的驱动需求；此外，本发明还对电机驱动扭矩设计了峰值驱动扭矩模式下的时间监控，以保证驱动的持续可靠性。

以上对本发明所提供单轴并联混合动力系统的控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单轴并联混合动力系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测并判断制动踏板和加速踏板是否动作，如果两者同时动作或两者均无动作或仅制定踏板动作，则执行步骤2)，如果制动踏板无动作且加速踏板动作，则执行步骤3)；

2)根据制动踏板所处位置输出制动扭矩；

3)标定并输出需求驱动扭矩；

步骤3)中，根据车速、加速踏板与档位的关系划分为常规型驱动模式、动力型驱动模式和经济型驱动模式，步骤3)具体包括以下步骤：

31)判断是否进行驱动模式的识别，是则执行步骤32)，否则按照常规型驱动模式标定需求驱动扭矩，然后执行步骤33)；

32)按照动力型驱动模式或经济型驱动模式标定需求驱动扭矩；

33)按照标定的需求驱动扭矩输出。

2.如权利要求1的控制方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，输出制动扭矩和需求驱动扭矩时，单位步长内的扭矩变化不超过预定量。

3.如权利要求1的控制方法，其特征在于，步骤32)具体包括以下步骤：

321)判断是否通过驾驶员进行驱动模式识别，是则执行步骤322)，否则按照步骤323)进行驱动模式的自动识别；

322)驾驶员判断道路是否复杂，是则按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩；

323)获取加速踏板的踩踏深度以及踩踏动作的变化率，当踩踏深度不小于第一预定深度或踩踏动作的变化率超过预定变化率时，按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩。

4.如权利要求3的控制方法，其特征在于，步骤323)具体包括以下步骤：

3231)判断加速踏板的踩踏深度是否大于第二预定深度，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩，是则执行步骤3232)；

3232)判断加速踏板的踩踏深度是否小于第一预定深度，否则按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，是则执行步骤3233)；

3233)判断加速踏板的踩踏动作的变化率是否超过预定变化率，是则按照动力型驱动模式标定需求驱动扭矩，否则按照经济型驱动模式标定需求驱动扭矩。

5.如权利要求1-4任一项的控制方法，其特征在于，步骤33)具体包括以下步骤：

331)判断发动机当前转速是否小于怠速转速，是则执行步骤332)，否则执行步骤333)；

332)判断电池SOC值是否大于第一预定值，是则采用电机输出发动机起动所需扭矩，否则采用起动机起动发动机；

333)判断需求驱动扭矩是否大于发动机最小驱动扭矩，否则执行步骤334)；

334)判断电池SOC值是否大于第二预定值，第二预定值大于第一预定值，是则采用电机输出需求驱动扭矩，否则执行步骤335)；

335)发动机输出需求驱动扭矩、电机无扭矩输出，或电机输出发电扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与发电扭矩的差值。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤333)中，是则执行下述步骤：

336)判断需求驱动扭矩是否大于发动机最大驱动扭矩，是则执行步骤337)；

337)判断电池SOC值是否大于第三预定值，第三预定值大于第二预定值，是则电机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的最小值、发动机输出需求驱动扭矩大于电机峰值驱动扭矩的部分，否则执行步骤338)；

338)判断电池SOC值是否大于第二预定值，是则发动机输出最大驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩的差值，否则发动机输出最大驱动扭矩，电机输出扭矩为零。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，步骤336)中，否则执行下述步骤：

339)判断需求驱动扭矩是否大于电机峰值驱动扭矩，是则执行步骤3310)；

3310)判断电池SOC值是否大于第三预定值，是则电机输出峰值驱动扭矩、发动机输出需求驱动扭矩与电机峰值驱动扭矩的差值，否则执行步骤3311)；

3311)判断电池SOC值是否大于第二预定值，是则发动机输出高效驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机高效驱动扭矩的差值，否则发动机输出最大驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机最大驱动扭矩的差值。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤337)和步骤3310)中，如果电机持续输出峰值驱动扭矩的时间大于预定时间，则将电机输出的驱动扭矩改为最大持续驱动扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与电机最大连续驱动扭矩的差值。

9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤339)中，否则执行下述步骤：

3312)判断电池SOC值是否大于第三预定值，是则电机输出最大连续驱动扭矩与需求驱动扭矩的最小值，发动机输出需求驱动扭矩大于电机最大连续驱动扭矩的部分，否则执行步骤3313)；

3313)判断电池SOC值是否大于第二预定值，是则发动机输出高效驱动扭矩，电机输出需求驱动扭矩与发动机高效驱动扭矩的差值，否则电机输出发电扭矩，发动机输出需求驱动扭矩与发电扭矩的差值。

10.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤2)具体包括以下步骤：

21)判断电池SOC值是否大于第三预定值或车速是否小于预定车速或电机是否故障，均否则执行步骤22)，其中一者为是则通过机械制动输出制动扭矩；

22)判断制动踏板的位置是否小于第一预定位置，否则电机输出最大峰值发电扭矩，机械制动扭矩为制动踏板所处位置对应的机械制动扭矩与地面最大附着扭矩的最小值，是则执行步骤23)；

23)判断电池SOC值是否大于第一预定值，是则电机输出制动踏板处于第一预定位置时所对应的最大连续发电扭矩，否则电机输出制动踏板处于第一预定位置时所对应的最大峰值发电扭矩。