CN105620481B - 车辆的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆的控制方法及系统，其中，方法包括以下步骤：接收需求转矩、转速以及动力电池的荷电状态SOC；根据转速得到发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；比较需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；如果需求转矩小于或等于发动机高效驱动转矩，则控制车辆进入发动机驱动模式；如果SOC大于预设值、需求转矩大于发动机高效驱动转矩且小于电机行车助力转矩，则控制车辆进入行车助力工作模式。该方法通过根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩，从而控制车辆进入相应的工作模式，综合考虑发动机节油效果和电耗的影响，以使车辆在最优工况下工作。

Description

车辆的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的控制方法及系统。

背景技术

当电池的SOC(State of charge，电池荷电状态值)高于目标值时，PSHEV(Parallel Split Hybrid Electric Vehicle，混联式混合动力汽车)工作于助力模式，车辆可能处于行车助力、纯电动或纯发动机工况，此时发动机节油效果和电耗如何综合考虑，三个工况如何选择，以及各工况下发动机和相应电机如何控制是PSHEV的难点，对车辆的动力性和经济性有着重要影响，

相关技术中，当SOC较高时，根据车速选择纯发动机、行车助力或纯电动工况，例如车速在20km/h以下时，采用纯电动模式；车速在20～50km/h之间时，采用纯发动机模式；车速在50km/h以上时，采用混合驱动即行车助力模式。

然而，在相关技术的模式确定和转矩分配过程中，没有综合考虑发动机节油效果和电耗的影响，尤其是在行车助力模式过程中，尽管可以使发动机工作于最佳燃油经济性曲线，但是电池和电机都存在电耗，例如在某些时候，虽然发动机工作于最佳经济性工作点，发动机节油效果最佳，但是由于电耗过大，导致车辆的经济性反而差，也就是说，相关技术中的车辆的控制方法缺少明确的纯发动机驱动和行车发电驱动的划分方法，存在盲目性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能使车辆在最优工况下工作，油耗低、污染少的车辆的控制方法。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆的控制系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种车辆的控制方法，所述车辆包括发动机、电机和动力电池，所述方法包括以下步骤：接收需求转矩、转速以及所述动力电池的荷电状态SOC；根据所述转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；比较所述需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；如果所述需求转矩小于或等于所述发动机高效驱动转矩，则控制所述车辆进入发动机驱动模式；以及如果所述SOC大于预设值、需求转矩大于所述发动机高效驱动转矩且小于所述电机行车助力转矩，则控制所述车辆进入行车助力工作模式。

根据本发明实施例提出的车辆的控制方法，通过根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩，从而控制车辆进入发动机驱动模式或行车助力工作模式，综合考虑发动机节油效果和电耗的影响，明确纯发动机驱动和行车发电驱动的划分，以使车辆在最优工况下工作，提高经济性，降低车辆运行成本。

另外，根据本发明上述实施例的车辆的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，当所述需求转矩等于所述发动机高效区临界曲线对应的发动机高效驱动转矩时，所述发动机驱动模式的经济消耗与所述行车助力工作模式的经济消耗相同。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述方法还包括：根据所述转速得到纯电动曲线对应的电机驱动转矩；比较所述需求转矩与所述电机驱动转矩；如果所述需求转矩小于或等于所述电机驱动转矩，则控制所述车辆进入纯电动模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机的功率小于所述第二电机的功率，在控制所述车辆进入行车助力工作模式之后，所述方法还包括：根据所述需求转矩、所述转速对应的所述第一电机的助力转矩和所述第二电机的助力转矩判断由所述第一电机或者所述第二电机提供行车助力。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述方法还包括：根据所述转速得到发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩；比较所述需求转矩与所述发动机最大驱动转矩；如果所述需求转矩大于所述电机行车助力转矩且小于所述发动机最大驱动转矩，则控制所述车辆进入发动机驱动模式；如果所述需求转矩大于所述发动机最大驱动转矩，则控制所述车辆进入混合驱动模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算需求功率以获取所述发动机高效区临界曲线，所述公式为：

P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，

其中，P为所述需求功率，g为发动机燃油消耗率，f1为将单位转化为升的系数，P1为发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1时对应的功率，f2为行车发电的系数，f3为根据燃油热值和效率得出的系数，η1和η2为行车发电阶段电池效率和电机效率，以及η3和η4为助力阶段的电池效率和电机效率。

本发明另一方面实施例提出了一种车辆的控制系统，所述车辆包括发动机、电机和动力电池，所述系统包括：接收模块，用于接收需求转矩、转速以及所述动力电池的荷电状态SOC；获取模块，用于根据所述转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；比较模块，用于比较所述需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；以及控制模块，如果所述需求转矩小于或等于所述发动机高效驱动转矩，用于控制所述车辆进入发动机驱动模式，并且如果所述SOC大于预设值、需求转矩大于所述发动机高效驱动转矩且小于所述电机行车助力转矩，用于控制所述车辆进入行车助力工作模式。

根据本发明实施例提出的车辆的控制系统，通过根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩，从而控制车辆进入发动机驱动模式或行车助力工作模式，综合考虑发动机节油效果和电耗的影响，明确纯发动机驱动和行车发电驱动的划分，以使车辆在最优工况下工作，提高经济性，降低车辆运行成本。

另外，根据本发明上述实施例的车辆的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，当所述需求转矩等于所述发动机高效区临界曲线对应的发动机高效驱动转矩时，所述发动机驱动模式的经济消耗与所述行车助力工作模式的经济消耗相同。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取模块还用于根据所述转速得到纯电动曲线对应的电机驱动转矩；所述比较模块还用于比较所述需求转矩与所述电机驱动转矩；以及如果所述需求转矩小于或等于所述电机驱动转矩，所述控制模块还用于控制所述车辆进入纯电动模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机的功率小于所述第二电机的功率，在所述控制模块控制所述车辆进入行车助力工作模式之后，所述比较模块还用于根据所述需求转矩、所述转速对应的所述第一电机的助力转矩和所述第二电机的助力转矩判断由所述第一电机或者所述第二电机提供行车助力。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取模块还用于根据所述转速得到发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩；所述比较模块还用于比较所述需求转矩与所述发动机最大驱动转矩；如果所述需求转矩大于所述电机行车助力转矩且小于所述发动机最大驱动转矩，所述控制模块还用于控制所述车辆进入发动机驱动模式；如果所述需求转矩大于所述发动机最大驱动转矩，所述控制模块还用于控制所述车辆进入混合驱动模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算需求功率以获取所述发动机高效区临界曲线，所述公式为：

P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，

其中，P为所述需求功率，g为发动机燃油消耗率，f1为将单位转化为升的系数，P1为发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1时对应的功率，f2为行车发电的系数，f3为根据燃油热值和效率得出的系数，η1和η2为行车发电阶段电池效率和电机效率，以及η3和η4为助力阶段的电池效率和电机效率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的车辆的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的混联式结构车辆的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的发动机的各类曲线示意图；

图4为根据本发明一个实施例的工作模式及驱动方式划分流程图；

图5为根据本发明一个实施例的发动机、电机M1和电机M2的控制方法流程图；以及

图6为根据本发明一个实施例的车辆的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的车辆的控制方法及系统，其中，本发明实施例所指的车辆为混合动力汽车。混合动力汽车是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供，节约能源，且排放低。首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的车辆的控制方法。车辆包括发动机、电机和动力电池，参照图1所示，该方法包括以下步骤：

S101，接收需求转矩、转速以及动力电池的荷电状态SOC。

S102，根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩。

在本发明的一个实施例中，参照图2所示，车辆可以包括发动机、动力电池(图中未示出)、电机如电机M1和电机M2。其中，电机M1一般为永磁同步电机，在低转速或低转矩时用于串联发电，电机M2一般为异步机，功率较大，用于纯电驱动和助力。

具体地，首先确定行车助力曲线、发动机高效区临界曲线、纯电动曲线、发动机最佳经济性曲线。

在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算需求功率以获取发动机高效区临界曲线，公式为：

P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，

其中，P为需求功率，g为发动机燃油消耗率，f1为将单位转化为升的系数，P1为发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1时对应的功率，f2为行车发电的系数，f3为根据燃油热值和效率得出的系数，η1和η2为行车发电阶段电池效率和电机效率，以及η3和η4为助力阶段的电池效率和电机效率。

具体地，参照图3所示，行车助力过程中，尽管优化了发动机工作效率，但由于电机和电池效率的存在，从能量平衡考虑，某些区域纯发动机工作优于行车助力，本发明实施例提出了发动机高效区临界曲线的计算方法：在某一转速时刻，发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1，此时对应功率为P1、对应转矩为T1；假设需求功率为P时发动机驱动模式和行车助力工作模式的经济性相同，此时发动机燃油消耗率为g；为了便于比较和计算，假设车辆在此点行驶1个小时；纯发动机行驶燃油消耗为P×g×f1，f1是将单位转化为升的系数，对于汽油其值为0.0014；行车助力工作模式时发动机工作于最佳经济性曲线，耗油量为P1×g1×f1，电机输出功率为(P-P1)，电机电源主要来自于行车发电和再生制动，行车发电部分存在能量转换，假设电机输出功率来自于行车发电的系数为f2，考虑到行车发电阶段电池效率η1、电机效率η2，以及助力阶段的电池效率η3、电机效率η4，助力阶段电量折算为油量为((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η1×η2)，f3是根据燃油热值和效率得出的系数，对于汽油应该在0.3左右；根据P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，即可计算出P值，根据此时转速和P，则可计算出该转速对应的转矩T；当需求转矩大于T1且小于T时，适合纯发动机工况即发动机驱动模式，转矩大于T且电机转矩满足时，适合行车助力工况即行车助力工作模式；不同转速时均可计算得到对应的T，连接起来即可得到发动机高效区临界曲线，不超过发动机的外特性曲线；对于图3给定的发动机外特性曲线，发动机高效区处于转速1500～4500r/min之间，为了容易表示，假设上述方法计算得到发动机高效区临界曲线为ac，ac有可能是直线、折线或曲线，为了方便表示，图中采用直线表示，则ac与发动机最佳经济性曲线间的区域为发动机高效区。

进一步地，参照图3所示，纯电动曲线是根据每个采样时刻的电机M2驱动功率和电池可放电功率求小，即为驱动功率，以驱动功率数值生成的双曲线即为纯电动曲线。求取每个转速下最小燃油消耗率对应转矩，每个转速下均可确定出转速与转矩的二维坐标点，所有坐标点连接起来即可组成发动机最佳经济性曲线。

另外，参照图3所示，每个采样时刻的电机M2驱动功率和电池可放电电功率求小，即为驱动功率，由驱动功率可以获得每个转速下对应的驱动转矩，各个转速下发动机最佳经济性曲线对应转矩加上驱动转矩，即为行车助力曲线。行车助力区域也要确保发动机处于高效区，该区域是指图3中1500～4500r/min之间、ac与行车助力曲线间的区域。

在本发明的实施例中，首先确定行车助力曲线、发动机高效区临界曲线、纯电动曲线、发动机最佳经济性曲线，以综合考虑发动机节油效果和电耗，提出发动机驱动模式和行车助力工作模式的划分方法，并给定发动机高效区临界线计算方法，确定实时的工作模式，以及各零部件目标转矩的控制方法。

S103，比较需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩。

S104，如果需求转矩小于或等于发动机高效驱动转矩，则控制车辆进入发动机驱动模式。

其中，在本发明的实施例中，当需求转矩等于发动机高效区临界曲线对应的发动机高效驱动转矩时，发动机驱动模式的经济消耗与行车助力工作模式的经济消耗相同。

S105，如果SOC大于预设值、需求转矩大于发动机高效驱动转矩且小于电机行车助力转矩，则控制车辆进入行车助力工作模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述方法还包括：根据转速得到纯电动曲线对应的电机驱动转矩；比较需求转矩与电机驱动转矩；如果需求转矩小于或等于电机驱动转矩，则控制车辆进入纯电动模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述方法还包括：根据转速得到发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩；比较需求转矩与发动机最大驱动转矩；如果需求转矩大于电机行车助力转矩且小于发动机最大驱动转矩，则控制车辆进入发动机驱动模式；如果需求转矩大于发动机最大驱动转矩，则控制车辆进入混合驱动模式。

具体地，在本发明的一个实施例中，其次进行工作模式及驱动模式划分。

参照图4所示，车辆进入行车助力工作模式时，SOC高于预设值即目标值，也就是说，存在工作模式及优先级，优先使用纯电动模式，电机M2单独驱动车辆；发动机驱动模式次之，该模式下发动机工作于高效区，因此，此时的发动机驱动模式也可以称之为发动机高效模式，其避免了机械能—电能—机械能之间的转换，使整个系统效率达到最优；其次是行车助力工作模式，该模式下需求转矩较大，采用行车助力的控制方法，发动机工作于最佳燃油经济性曲线，其余驱动转矩由电机M2提供；最后当以上条件均不满足时，如果发动机单独驱动满足驱动功率需求，使车辆处于发动机单独驱动工况，控制车辆进入发动机驱动模式，如果发动机不能满足车辆需求功率，则采用混合驱动模式，以实现共同驱动。

进一步地，在本发明的一个实施例中，电机包括第一电机如电机M1和第二电机如电机M2，第一电机的功率小于第二电机的功率，在控制车辆进入行车助力工作模式之后，上述方法还包括：根据需求转矩、转速对应的第一电机的助力转矩和第二电机的助力转矩判断由第一电机或者第二电机提供行车助力。

具体地，转矩控制方法包括以下步骤：

S1，输入实时的需求转矩Tr和转速n，Tr是指车轮处需求转矩转化至主减速器输入端的转矩，n是指主减速器输入端的转速。

S2，根据n和纯电动曲线，插值确定出n在纯电动曲线对应的电机驱动转矩Tev。

S3，根据n、高效区上限(ac)即发动机高效区临界线，插值确定出n在ac线对应的发动机高效驱动转矩Teu

S4，根据n、行车助力曲线、发动机高效区临界线和发动机最佳经济性曲线，插值确定出n在三条曲线上分别对应的电机行车助力转矩Tb、Teu和发动机最佳经济性转矩Te_o；电机M1和电池可放电功率取小，根据n，可求出电机M1对应助力转矩T_b1。

S5，根据n和发动机外特性曲线，插值确定出n在发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩Tm。

其中，在本发明的一个实施例中，Te、Tm1和Tm2分别表示发动机、电机M1和电机M2的目标转矩。其中，参照图5所示，发动机、电机M1和电机M2的具体控制方法包括以下步骤：

1)判断Tr是否小于Tev，如果是，电机M2驱动车辆，Te＝0，Tm1＝0，Tm2＝Tr。

2)上面条件如果否，判断Tr是否小于Te_u，如果是，此时发动机处于高效区，Te＝Tr，Tm1＝0，Tm2＝0，此时驱动转矩由发动机单独提供，避免了其他模式下能量转换间的能量损耗。

3)上面条件如果否，判断Tr是否大于Teu且Tr是否小于Tb，如果是，此时车辆工作于行车助力工作模式；当Tr–Te_o小于等于T_b1条件满足时，Te＝Te_o，Tm1＝Tr-Te_o，Tm2＝0，此时由电机M1完成行车助力，由于电机M1功率小、效率高，所以行车助力时优先使用；当Tr–Te_o小于等于T_b1条件不满足时，Te＝Te_o，Tm1＝0，Tm2＝Tr-Te_o，电机M2完成行车助力。

4)上面条件如果否，判断Tr是否小于Tm，如果是，发动机可以单独驱动车辆，Te＝Tr，Tm1＝0，Tm2＝0。

5)上面条件如果否，电机M2输出Tb，其余由发动机提供，Te＝Tr-Tb，Tm1＝0，Tm2＝Tb。

本发明实施例的控制方法综合考虑了发动机节油效果和电耗因素，提出了发动机高效区临界线的计算方法，明确了纯发动机和行车助力区域，确定了助力工况各工作模式的优先级，依次为纯电动、纯发动机和行车发电，低转速或低转矩时采用纯电动工况，发动机高效区时首先发动机高效驱动工况，避免能量转换过程中的能量损耗，仅当工作点燃油消耗率远大于最佳燃油经济性曲线时，此时发动机节油效果大于远大于电耗，采用混合驱动的助力模式，因此在控制过程中综合考虑发动机节油率和电动部件电耗，确保节油率提升大于电动部件的电耗，提高车辆的经济性。

根据本发明实施例提出的车辆的控制方法，通过根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩，从而控制车辆进入发动机驱动模式或行车助力工作模式，综合考虑发动机节油效果和电耗的影响，明确纯发动机驱动和行车发电驱动的划分，以使车辆在最优工况下工作，提高经济性，降低车辆运行成本。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的车辆的控制系统。车辆包括发动机、电机和动力电池，参照图6所示，该系统10包括：接收模块100、获取模块200、比较模块300和控制模块400。

其中，接收模块100用于接收需求转矩、转速以及动力电池的荷电状态SOC。获取模块200用于根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩。比较模块300用于比较需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩。如果需求转矩小于或等于发动机高效驱动转矩，控制模块400用于控制车辆进入发动机驱动模式，并且如果SOC大于预设值、需求转矩大于发动机高效驱动转矩且小于电机行车助力转矩，控制模块400用于控制车辆进入行车助力工作模式。

具体地，在本发明的一个实施例中，参照图2所示，车辆可以包括发动机、动力电池(图中未示出)、电机如电机M1和电机M2。其中，电机M1一般为永磁同步电机，在低转速或低转矩时用于串联发电，电机M2一般为异步机，功率较大，用于纯电驱动和助力。

进一步地，首先确定行车助力曲线、发动机高效区临界曲线、纯电动曲线、发动机最佳经济性曲线。

在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算需求功率以获取发动机高效区临界曲线，公式为：

P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，

其中，P为需求功率，g为发动机燃油消耗率，f1为将单位转化为升的系数，P1为发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1时对应的功率，f2为行车发电的系数，f3为根据燃油热值和效率得出的系数，η1和η2为行车发电阶段电池效率和电机效率，以及η3和η4为助力阶段的电池效率和电机效率。

具体地，参照图3所示，行车助力过程中，尽管优化了发动机工作效率，但由于电机和电池效率的存在，从能量平衡考虑，某些区域纯发动机工作优于行车助力，本发明实施例提出了发动机高效区临界曲线的计算方法：在某一转速时刻，发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1，此时对应功率为P1、对应转矩为T1；假设需求功率为P时发动机驱动模式和行车助力工作模式的经济性相同，此时发动机燃油消耗率为g；为了便于比较和计算，假设车辆在此点行驶1个小时；纯发动机行驶燃油消耗为P×g×f1，f1是将单位转化为升的系数，对于汽油其值为0.0014；行车助力工作模式时发动机工作于最佳经济性曲线，耗油量为P1×g1×f1，电机输出功率为(P-P1)，电机电源主要来自于行车发电和再生制动，行车发电部分存在能量转换，假设电机输出功率来自于行车发电的系数为f2，考虑到行车发电阶段电池效率η1、电机效率η2，以及助力阶段的电池效率η3、电机效率η4，助力阶段电量折算为油量为((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η1×η2)，f3是根据燃油热值和效率得出的系数，对于汽油应该在0.3左右；根据P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，即可计算出P值，根据此时转速和P，则可计算出该转速对应的转矩T；当需求转矩大于T1且小于T时，适合纯发动机工况即发动机驱动模式，转矩大于T且电机转矩满足时，适合行车助力工况即行车助力工作模式；不同转速时均可计算得到对应的T，连接起来即可得到发动机高效区临界曲线，不超过发动机的外特性曲线；对于图3给定的发动机外特性曲线，发动机高效区处于转速1500～4500r/min之间，为了容易表示，假设上述方法计算得到发动机高效区临界曲线为ac，ac有可能是直线、折线或曲线，为了方便表示，图中采用直线表示，则ac与发动机最佳经济性曲线间的区域为发动机高效区。

进一步地，参照图3所示，纯电动曲线是根据每个采样时刻的电机M2驱动功率和电池可放电功率求小，即为驱动功率，以驱动功率数值生成的双曲线即为纯电动曲线。求取每个转速下最小燃油消耗率对应转矩，每个转速下均可确定出转速与转矩的二维坐标点，所有坐标点连接起来即可组成发动机最佳经济性曲线。

另外，参照图3所示，每个采样时刻的电机M2驱动功率和电池可放电电功率求小，即为驱动功率，由驱动功率可以获得每个转速下对应的驱动转矩，各个转速下发动机最佳经济性曲线对应转矩加上驱动转矩，即为行车助力曲线。行车助力区域也要确保发动机处于高效区，该区域是指图3中1500～4500r/min之间、ac与行车助力曲线间的区域。

在本发明的实施例中，首先确定行车助力曲线、发动机高效区临界曲线、纯电动曲线、发动机最佳经济性曲线，以综合考虑发动机节油效果和电耗，提出发动机驱动模式和行车助力工作模式的划分方法，并给定发动机高效区临界线计算方法，确定实时的工作模式，以及各零部件目标转矩的控制方法。

在本发明的实施例中，当需求转矩等于发动机高效区临界曲线对应的发动机高效驱动转矩时，发动机驱动模式的经济消耗与行车助力工作模式的经济消耗相同。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块200还用于根据转速得到纯电动曲线对应的电机驱动转矩。比较模块300还用于比较需求转矩与电机驱动转矩。如果需求转矩小于或等于电机驱动转矩，控制模块400还用于控制车辆进入纯电动模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块200还用于根据转速得到发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩。比较模块300还用于比较需求转矩与发动机最大驱动转矩。如果需求转矩大于电机行车助力转矩且小于发动机最大驱动转矩控制模块400还用于控制车辆进入发动机驱动模式。如果需求转矩大于发动机最大驱动转矩，控制模块400还用于控制车辆进入混合驱动模式。

具体地，在本发明的一个实施例中，其次进行工作模式及驱动模式划分。

参照图4所示，车辆进入行车助力工作模式时，SOC高于预设值即目标值，也就是说，存在工作模式及优先级，优先使用纯电动模式，电机M2单独驱动车辆；发动机驱动模式次之，该模式下发动机工作于高效区，因此，此时的发动机驱动模式也可以称之为发动机高效模式，其避免了机械能—电能—机械能之间的转换，使整个系统效率达到最优；其次是行车助力工作模式，该模式下需求转矩较大，采用行车助力的控制方法，发动机工作于最佳燃油经济性曲线，其余驱动转矩由电机M2提供；最后当以上条件均不满足时，如果发动机单独驱动满足驱动功率需求，使车辆处于发动机单独驱动工况，控制车辆进入发动机驱动模式，如果发动机不能满足车辆需求功率，则采用混合驱动模式，以实现共同驱动。

进一步地，在本发明的一个实施例中，电机包括第一电机如电机M1和第二电机如电机M2，第一电机的功率小于第二电机的功率，在控制模块400控制车辆进入行车助力工作模式之后，比较模块300还用于根据需求转矩、转速对应的第一电机的助力转矩和第二电机的助力转矩判断由第一电机或者第二电机提供行车助力。

具体地，转矩控制方法包括以下步骤：

S1，输入实时的需求转矩Tr和转速n，Tr是指车轮处需求转矩转化至主减速器输入端的转矩，n是指主减速器输入端的转速。

S2，根据n和纯电动曲线，插值确定出n在纯电动曲线对应的电机驱动转矩Tev。

S3，根据n、高效区上限(ac)即发动机高效区临界线，插值确定出n在ac线对应的发动机高效驱动转矩Teu

S4，根据n、行车助力曲线、发动机高效区临界线和发动机最佳经济性曲线，插值确定出n在三条曲线上分别对应的电机行车助力转矩Tb、Teu和发动机最佳经济性转矩Te_o；电机M1和电池可放电功率取小，根据n，可求出电机M1对应助力转矩T_b1。

S5，根据n和发动机外特性曲线，插值确定出n在发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩Tm。

其中，在本发明的一个实施例中，Te、Tm1和Tm2分别表示发动机、电机M1和电机M2的目标转矩。其中，参照图5所示，发动机、电机M1和电机M2的具体控制方法包括以下步骤：

1)判断Tr是否小于Tev，如果是，电机M2驱动车辆，Te＝0，Tm1＝0，Tm2＝Tr。

2)上面条件如果否，判断Tr是否小于Te_u，如果是，此时发动机处于高效区，Te＝Tr，Tm1＝0，Tm2＝0，此时驱动转矩由发动机单独提供，避免了其他模式下能量转换间的能量损耗。

3)上面条件如果否，判断Tr是否大于Teu且Tr是否小于Tb，如果是，此时车辆工作于行车助力工作模式；当Tr–Te_o小于等于T_b1条件满足时，Te＝Te_o，Tm1＝Tr-Te_o，Tm2＝0，此时由电机M1完成行车助力，由于电机M1功率小、效率高，所以行车助力时优先使用；当Tr–Te_o小于等于T_b1条件不满足时，Te＝Te_o，Tm1＝0，Tm2＝Tr-Te_o，电机M2完成行车助力。

4)上面条件如果否，判断Tr是否小于Tm，如果是，发动机可以单独驱动车辆，Te＝Tr，Tm1＝0，Tm2＝0。

5)上面条件如果否，电机M2输出Tb，其余由发动机提供，Te＝Tr-Tb，Tm1＝0，Tm2＝Tb。

本发明实施例的控制系统综合考虑了发动机节油效果和电耗因素，提出了发动机高效区临界线的计算方法，明确了纯发动机和行车助力区域，确定了助力工况各工作模式的优先级，依次为纯电动、纯发动机和行车发电，低转速或低转矩时采用纯电动工况，发动机高效区时首先发动机高效驱动工况，避免能量转换过程中的能量损耗，仅当工作点燃油消耗率远大于最佳燃油经济性曲线时，此时发动机节油效果大于远大于电耗，采用混合驱动的助力模式，因此在控制过程中综合考虑发动机节油率和电动部件电耗，确保节油率提升大于电动部件的电耗，提高车辆的经济性。

根据本发明实施例提出的车辆的控制系统，通过根据转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩，从而控制车辆进入发动机驱动模式或行车助力工作模式，综合考虑发动机节油效果和电耗的影响，明确纯发动机驱动和行车发电驱动的划分，以使车辆在最优工况下工作，提高经济性，降低车辆运行成本。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种车辆的控制方法，其特征在于，所述车辆包括发动机、电机和动力电池，所述方法包括以下步骤：

接收需求转矩、转速以及所述动力电池的荷电状态SOC；

根据所述转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；

比较所述需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；

如果所述需求转矩小于或等于所述发动机高效驱动转矩，则控制所述车辆进入发动机驱动模式；以及

如果所述SOC大于预设值、需求转矩大于所述发动机高效驱动转矩且小于所述电机行车助力转矩，则控制所述车辆进入行车助力工作模式。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述需求转矩等于所述发动机高效区临界曲线对应的发动机高效驱动转矩时，所述发动机驱动模式的经济消耗与所述行车助力工作模式的经济消耗相同。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述转速得到纯电动曲线对应的电机驱动转矩；

比较所述需求转矩与所述电机驱动转矩；

如果所述需求转矩小于或等于所述电机驱动转矩，则控制所述车辆进入纯电动模式。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机的功率小于所述第二电机的功率，在控制所述车辆进入行车助力工作模式之后，还包括：

根据所述需求转矩、所述转速对应的所述第一电机的助力转矩和所述第二电机的助力转矩判断由所述第一电机或者所述第二电机提供行车助力。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述转速得到发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩；

比较所述需求转矩与所述发动机最大驱动转矩；

如果所述需求转矩大于所述电机行车助力转矩且小于所述发动机最大驱动转矩，则控制所述车辆进入发动机驱动模式；

如果所述需求转矩大于所述发动机最大驱动转矩，则控制所述车辆进入混合驱动模式。

6.根据权利要求1的控制方法，其特征在于，通过以下公式计算需求功率以获取所述发动机高效区临界曲线，所述公式为：

P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，

其中，P为所述需求功率，g为发动机燃油消耗率，f1为将单位转化为升的系数，P1为发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1时对应的功率，f2为行车发电的系数，f3为根据燃油热值和效率得出的系数，η1和η2为行车发电阶段电池效率和电机效率，以及η3和η4为助力阶段的电池效率和电机效率。

7.一种车辆的控制系统，其特征在于，所述车辆包括发动机、电机和动力电池，所述系统包括：

接收模块，用于接收需求转矩、转速以及所述动力电池的荷电状态SOC；

获取模块，用于根据所述转速分别得到发动机高效区临界曲线和行车助力曲线对应的发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；

比较模块，用于比较所述需求转矩与发动机高效驱动转矩和电机行车助力转矩；以及

控制模块，如果所述需求转矩小于或等于所述发动机高效驱动转矩，用于控制所述车辆进入发动机驱动模式，并且如果所述SOC大于预设值、需求转矩大于所述发动机高效驱动转矩且小于所述电机行车助力转矩，用于控制所述车辆进入行车助力工作模式。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，当所述需求转矩等于所述发动机高效区临界曲线对应的发动机高效驱动转矩时，所述发动机驱动模式的经济消耗与所述行车助力工作模式的经济消耗相同。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，

所述获取模块还用于根据所述转速得到纯电动曲线对应的电机驱动转矩；

所述比较模块还用于比较所述需求转矩与所述电机驱动转矩；以及

如果所述需求转矩小于或等于所述电机驱动转矩，所述控制模块还用于控制所述车辆进入纯电动模式。

10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机的功率小于所述第二电机的功率，在所述控制模块控制所述车辆进入行车助力工作模式之后，

所述比较模块还用于根据所述需求转矩、所述转速对应的所述第一电机的助力转矩和所述第二电机的助力转矩判断由所述第一电机或者所述第二电机提供行车助力。

11.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，

所述获取模块还用于根据所述转速得到发动机外特性曲线对应的发动机最大驱动转矩；

所述比较模块还用于比较所述需求转矩与所述发动机最大驱动转矩；

如果所述需求转矩大于所述电机行车助力转矩且小于所述发动机最大驱动转矩，所述控制模块还用于控制所述车辆进入发动机驱动模式；

如果所述需求转矩大于所述发动机最大驱动转矩，所述控制模块还用于控制所述车辆进入混合驱动模式。

12.根据权利要求7的控制系统，其特征在于，通过以下公式计算需求功率以获取所述发动机高效区临界曲线，所述公式为：

P×g×f1＝P1×g1×f1+((P-P1)×f2×f3)÷(η1×η2×η3×η4)，

其中，P为所述需求功率，g为发动机燃油消耗率，f1为将单位转化为升的系数，P1为发动机最佳经济性曲线对应的燃油消耗率为g1时对应的功率，f2为行车发电的系数，f3为根据燃油热值和效率得出的系数，η1和η2为行车发电阶段电池效率和电机效率，以及η3和η4为助力阶段的电池效率和电机效率。