CN105922989A - 一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置,在保证整车驾驶性能的基础上，合理控制混合动力汽车的工作模式以及不同工作模式下发动机、ISG电机以及后驱电机的工作点。使用较为简洁、实用的基于逻辑门限值控制策略，实现插电式四驱混合动力汽车基本的能量管理。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置，在保证插电式四驱混合动力汽车动力性的基础上，协调控制各个动力部件的输出转矩，使得发动机尽可能工作在低油耗区域，提高混合动力汽车的燃油经济性。

Description

一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置

本申请是发明名称为一种插电式四驱混合动力汽车能量管理控制方法机及其装置，申请号为201410220012.5(申请日2014年05月22日)的分案申请。

技术领域

本发明属于新能源汽车控制领域，尤其涉及的是一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置。

背景技术

当前插电式混合动力汽车研究的热点集中在插电式混合动力汽车的关键技术上，其中一个很重要的方面就是插电式混合动力汽车的控制策略；制定合理的控制策略，使混合动力汽车的能量得到优化利用，减少燃油消耗和排放，是插电式混合动力汽车控制亟待解决的问题，然而目前还没有一个公认的最好的控制策略。

当前的混合动力汽车控制方法中，一般是根据需求转矩的大小进行模式的切换，然而需求转矩的计算往往只是加速踏板行程的一次函数，这样做忽略了驾驶员的驾驶意图，求得的需求转矩并不准确。国内外有些专家、学者研究了基于模糊转矩识别的控制策略，考虑了驾驶员的驾驶意图，但是这种基于模糊的方法计算耗时太长，无法在实车上的到应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置，其特征在于：包括用于驱动后桥的后驱电机和后驱电机控制器、用于驱动前桥的发动机和发动机控制器、与发动机同轴相连的ISG电机和ISG电机控制器、用于启动发动机的小起动机、置于发动机和ISG电机间的离合器一、与ISG电机输出轴相连的离合器二、与离合器二相连的CVT变速箱、动力电池、动力电池控制器、逆变器一和逆变器二，所述动力电池和所述动力电池控制器置于车架和地板间，用于为后驱电机和ISG电机提供电能且回收部门制动能量，所述动力电池通过所述逆变器一与所述后驱电机电气连接，所述动力电池通过所述逆变器二与所述ISG电机电气连接；

所述插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩大于零时，混合动力汽车进入驱动模式，执行驱动模式的控制流程；

所述插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩小于零时，混合动力汽车进入制动模式，执行制动模式的控制流程；

所述驱动模式的控制流程为：

Step1、判断驱动需求转矩系数K₁取值所在区间；当K₁为小，执行step2，当K₁为中，执行step3，当K₁为大，执行step4；

所述的驱动需求转矩系数K₁定义为理想驱动转矩与按照加速踏板开度计算得到的驱动转矩之比，若K₁∈[0.8,0.95)，K₁为小；若K₁∈[0.95,1.05]，K₁为中；若K₁∈(1.05,1.2]，K₁为大；

Step2、进入后轴驱动模式；

Step2A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，当SOC＞SOC_LOW，执行步骤step2A1，否则执行步骤step2A2；

Step2A1、执行后驱纯电动驱动模式，后驱电机的输出转矩为混合动力汽车的需求转矩，同时返回执行步骤step1；

Step2A2、执行串联驱动模式，发动机工作在最优输出转矩曲线上并带动ISG电机发电；混合动力汽车由后驱电机驱动，后驱电机输出转矩等于驱动转矩，发动机输出转矩为其最优输出转矩，ISG电机充电转矩为发动机输出转矩减去汽车需求转矩，同时返回执行步骤step1；

Step3、进入前轴驱动模式；

Step3A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，同时判断驱动需求转矩Treq范围；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限，执行步骤Step3A1；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上、下限之间时，执行步骤Step3A2；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区上限并且小于发动机最大转矩，执行步骤Step3A3；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机的最大输出转矩，小于发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限与当前转速下ISG电机的最大转矩之和，执行步骤Step3A4；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限与当前转速下ISG电机所能提供的最大转矩之和，小于当前转速下发动机最大转矩与ISG电机的最大转矩之和，执行步骤Step3A5；

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限，执行step3B1；

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上、下限之间时，执行step3B2；

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限，小于当前转速下发动机最大转矩，执行step3B3；

若是SOC＜SOC_LOW，且当汽车需求转矩大于等于当前转速下发动机所能提供的最大转矩，执行step3B4；

Step3A1、执行ISG电机单独驱动混合动力汽车，ISG电机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1；

Step3A2、执行发动机单独驱动混合动力汽车，发动机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1；

Step3A3、执行发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在最佳输出转矩曲线上，额外的驱动转矩由ISG电机提供；同时返回执行step1；

Step3A4、执行发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机补充额外驱动外转矩；同时返回执行step1；

Step3A5、执行发动机与ISG电机共同驱动混合动力汽车，ISG电机提供当前转速下的最大转矩，额外转矩由发动机提供；同时返回执行step1；

Step3B1、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为其最佳输出转矩，ISG电机充电转矩为需求转矩与发动机最佳输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step3B2、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step3B3、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为当前转速下的最大转矩；ISG电机的充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step3B4、系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，同时返回执行step1；

Step4、进入双轴驱动模式，即四驱模式；

step4A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，若是，执行子步骤step4B，否则执行步骤step4A1；

step4A1、系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩；同时返回执行步骤step1；

step4B、判断驱动需求转矩Treq范围；

当驱动需求转矩大于等于当前转速下ISG电机与发动机所能提供的最大转矩之和，小于当前转速下后驱电机与发动机所能提供的最大转矩之和，执行步骤step4B1；

当驱动需求转矩大于等于当前转速下后驱电机与发动机所能提供的最大转矩之和，执行步骤step4B2；

Step4B1、执行后驱电机辅助四轮驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，后驱电机的输出转矩为需求转矩与发动机提供的最大转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step4B2、执行全混合四轮驱动模式，ISG电机和后驱电机的输出转矩为当前转速下各自的最大输出转矩，发动机的输出转矩为需求转矩与两个电机所能提供的最大转矩之和的差值，同时返回执行步骤step1；

所述制动模式的控制流程为：

Step5、判定车速V是否大于零，若否，执行step6，若是，执行step7；

Step6、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动；

Step7、判定制动需求转矩系数K₂的范围，当K₂为小，执行step8，当K₂为中，执行step9，当K₂为大，执行step10；

所述的制动需求转矩系数K₂定义为理想制动转矩与按照制动踏板开度计算得到的制动转矩之比，若K₂∈[0.8,0.95)，K₂为小；若K₂∈[0.95,1.05]，K₂为中；若K₂∈(1.05,1.2]，K₂为大；

Step8、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step11，若否，执行step10；

Step9、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step12，若否，执行step10；

Step10、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动，同时返回执行步骤step7；

Step11、执行再生制动，再生制动力矩主要由后驱电机提供，额外的部分由ISG电机提供，同时返回执行步骤step7；

Step12、执行混合制动模式，后驱电机和ISG电机均提供当前转速下的最大再生制动转矩，若发动机未开启，额外的制动力使用制动器提供，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外的部分由同时制动器提供，同时返回执行步骤step7

作为上述方案的进一步优化，所述的驱动需求转矩系数K₁定义为理想输出转矩与按照加速踏板开度计算得到的输出转矩之比，K₁通过整车控制器中的一个PID控制模块一计算得到。若K₁∈[0.8,0.95)，K₁为小；若K₁∈[0.95,1.05]，K₁为中；若K₁∈(1.05,1.02]，K₁为大。

作为上述方案的进一步优化，所述的制动需求转矩系数K₂定义为理想制动转矩与按照制动踏板开度计算得到的制动转矩之比，K₂通过整车控制器中的一个PID控制模块二计算得到。若K₂∈(0.8,0.95]，K₂为小；若K₂∈[0.95,1.05]，K₂为中；若K₂∈(1.05,1.2]，K₂为大。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明所述的一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置提出了新的需求转矩计算方法，克服了需求转矩计算不精确的弊端，并且对插电式四驱混合动力汽车的模式切换规则以及工作模式进行了合理的定义，保证插电式四驱混合动力汽车尽可能工作在高效区。

附图说明

图1为本发明的一种插电式四驱混合动力汽车的结构示意图。

图2为本发明的一种插电式四驱混合动力汽车的驱动模式控制结构框图。

图3为本发明的一种插电式四驱混合动力汽车的制动模式控制结构框图。

图4为本发明的一种插电式四驱混合动力汽车的驱动模式的控制流程图

图5为本发明的一种插电式四驱混合动力汽车的制动模式的控制流程图

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1、一种插电式四驱混合动力汽车的控制装置，包括两套独立的动力系统、用于为后驱电机和ISG电机提供电能且回收制动能量的动力电池11、动力电池控制器12、逆变器一13、逆变器二14。

动力系统一包括用于驱动后桥的后驱电机1及其后驱电机控制器2。

动力系统二包括用于驱动前桥的发动机3及发动机控制器4，与发动机同轴相连的ISG电机5和ISG电机控制器6、用于启动发动机的小起动机7、置于发动机和ISG电机间的离合器一8、与ISG电机输出轴相连的离合器二9和与离合器二9相连的CVT变速箱10。

动力电池11和动力电池控制器12置于车架和地板间，动力电池11通过逆变器一13和逆变器二14分别与ISG电机5连接和后驱电机1连接。

本发明的一种插电式四驱混合动力汽车的工作模式包括：后轴驱动模式、前轴驱动模式、双轴驱动模式。后轴驱动模式分为后驱电机单独驱动的纯电动模式和串联驱动模式。前轴驱动模式包括发动机单独驱动模式、ISG电机单独驱动模式、发动机驱动并发电模式和混合动力模式。双轴驱动模式包括后驱电机辅助四驱模式和全混合四驱模式。

本发明的一种插电式四驱混合动力汽车识别的各种控制信号，如加速踏板开度、制动踏板开度、车速、动力电池SOC等输入信号。整车控制器、ISG电机控制器6、后驱电机控制器2、CVT控制器根据规则，对混合动力汽车的各种工作模式下发动机、ISG电机和后驱电机的工作状态、输出转矩以及各种工作模式切换时，各个动力部件的转矩协调进行控制，各个动力部件根据控制器指令完成相应动作。

插电式四驱混合动力汽车驱动需求转矩系数K₁定义为理想驱动转矩与按照加速踏板开度计算得到的驱动转矩之比，K₁通过整车控制器中的一个PID控制模块一计算得到。

参见图2，一种插电式四驱混合动力汽车的驱动模式结构框图。混合动力汽车首次启动时，系统默认为后轴驱动模式(RWD)，后轴驱动模式下的驱动转矩系数K₁的范围为[0.8,0.95)。当动力电池SOC大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW时，系统进入后驱电机单独驱动模式，前桥系统断开，混合动力汽车由后桥驱动；当动力电池SOC小于其最佳工作区的最低值SOC_LOW时，系统进入串联驱动模式，发动机工作在其最佳输出转矩曲线上，带动ISG电机发电，ISG电机与CVT变速箱之间的离合器断开，ISG电机与发动机之间的离合器结合，后驱电机单独驱动混合动力汽车。当整车控制器检测到驱动需求转矩系数K₁位于区间[0.95,1.05]时，混合动力汽车工作模式跳转到前轴驱动模式(FWD)，跳转到前轮驱动模式时，系统默认首先是由发动机单独驱动汽车。当整车控制器检测到驱动需求转矩系数位于区间(1.05,1.2]时，混合动力汽车工作模式跳转到双轴驱动模式(AWD)，当跳转到双轴驱动模式时，系统默认首先是由发动机和后驱电机共同驱动汽车。本案中定义：若K₁∈[0.8,0.95)，K₁为小；若K₁∈[0.95,1.05]，K₁为中；若K₁∈(1.05,1.2]，K₁为大。

插电式四驱混合动力汽车制动需求转矩系数K₂定义为理想制动转矩与按照制动踏板开度计算得到的制动转矩之比，K₂通过整车控制器中的一个PID控制模块二计算得到。

参见图3，一种插电式四驱混合动力汽车的制动模式结构框图。混合动力汽车首次制动时，系统默认为再生制动模式(Reg_mode)，再生制动模式下的制动转矩系数K₂的范围为[0.8,0.95)，且满足动力电池SOC小于其最佳工作区的最大值SOC_high，执行再生制动时，后驱电机与后桥系统结合，提供再生制动力矩，若后驱电机的再生制动转矩无定法满足制动转矩需求，则ISG电机与前桥系统结合，提供额外的再生制动转矩。当整车控制器检测到制动需求转矩系数K₂的范围位于区间(1.05,1.2][0.95,1.05]，或者制动需求转矩系数K₂的范围为[0.8,1.05]且动力电池SOC大于其允许的最大值SOC_high，混合动力汽车执行机械制动模式(Fric_mdoe)，此时，如果发动机开启，则离合器一和离合器二均结合，发动机反拖制动，额外的制动转矩由制动器提供，如果发动机未开启，则前后桥系统均与动力部断开，由制动器提供所有的制动力矩。当整车控制器检测到制动需求转矩系数K₂范围位于区间[0.95,1.05]，且动力电池SOC小于其最佳工作区的最大值SOC_high时，混合动力汽车执行混合制动模式(CoB_mode)，此时，则前后桥系统均结合，若发动机未开启，离合二结合，ISG电机和后驱电机均提供当前转速下的最大再生制动转矩，额外的转矩由制动器提供，若发动机开启,离合器一和离合器二均结合，ISG电机和后驱电机均提供当前转速下的最大再生制动转矩，发动机反拖制动，额外的制动转矩由制动器提供。本文中定义；若K₂∈[0.8,0.95)，K₂为小；若K₂∈[0.95,1.05]，K₂为中；若K₂∈(1.05,1.2]，K₂为大。：

一种插电式四驱混合动力汽车能量管理控制方法：

若插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩大于零，混合动力汽车进入驱动模式，执行驱动模式的控制流程；

若插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩小于零，混合动力汽车进入制动模式，执行制动模式的控制流程。

其中，驱动需求转矩等于驱动转矩系数K₁的值乘以当前转速下各个动力部件所能提供的最大转矩之和再乘以加速踏板的开度。制动需求转矩等于制动需求转矩系数K₂的值乘以当前转速下两个电机的最大再生制动转矩与最大机械制动转矩之和再乘以制动踏板的开度。

参见图4，插电式四驱混合动力汽车的驱动模式的控制流程为：

Step1、判断驱动需求转矩系数K₁取值所在区间；当K₁为小，即K₁∈[0.8,0.95)执行step2，当K₁为中，即K₁∈[0.95,1.05]，执行step3，当K₁为大，即K₁∈(1.05,1.2]执行step4。

Step2、进入后驱模式，即后轴驱动模式。

Step2A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，当SOC＞SOC_LOW，执行步骤step2A1，否则执行步骤step2A2。

Step2A1、执行后驱纯电动模式，即后驱纯电动驱动模式，后驱电机的输出转矩为混合动力汽车的需求转矩，同时返回执行步骤step1。

Step2A2、执行串联驱动模式，发动机工作在最优输出转矩曲线上并带动ISG电机发电；混合动力汽车由后驱电机驱动，后驱电机输出转矩等于驱动转矩，发动机输出转矩为其最优输出转矩，ISG电机充电转矩为发动机输出转矩减去汽车需求转矩，同时返回执行步骤step1。

Step3、进入前驱模式，即前轴驱动模式。

Step3A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，同时判断驱动需求转矩Treq范围。

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限T_elow，即Treq∈(0,T_elow]，执行步骤Step3A1。

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上限T_ehigh和下限T_elow之间时，即Treq∈(T_elow,T_ehigh)，执行步骤Step3A2。

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区上限T_ehigh并且小于发动机最大转矩T_emax，即Treq∈[T_ehigh,T_emax)，执行步骤Step3A3。

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq大于等于当前转速下发动机的最大输出转矩T_emax，小于发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限T_ehigh与当前转速下ISG电机的最大转矩T_ISGmax之和，即Treq∈[T_emax,T_ehigh+T_ISGmax)，执行步骤Step3A4。

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限T_ehigh与当前转速下ISG所能提供的最大转矩T_ISGmax之和，小于当前转速下发动机最大转矩T_emax与ISG电机的最大转矩T_ISGmax之和，即Treq∈[T_ehigh+T_ISGmax,T_emax+T_ISGmax)，执行步骤Step3A5。

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限T_elow，即Treq∈(0,T_elow]，执行step3B1。

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上限T_ehigh和下限T_elow之间时，即Treq∈(T_elow,T_ehigh)，执行step3B2。

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩Treq大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限T_ehigh，小于当前转速下发动机最大转矩T_emax，Treq∈[T_ehigh,T_emax)执行step3B3；

若是SOC＜SOC_LOW，且当汽车需求转矩Treq大于等于当前转速下发动机所能提供的最大转矩T_emax，即Treq∈[T_emax,+∞)，执行step3B4。

Step3A1、执行ISG电机驱动模式，即ISG电机单独驱动混合动力汽车，ISG电机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1。

Step3A2、执行发动机驱动模式，即发动机单独驱动混合动力汽车，发动机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1。

Step3A3、执行前轴混动一模式，即发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在最佳输出转矩曲线上，额外的驱动转矩由ISG电机提供；同时返回执行step1。

Step3A4、执行前轴混动二模式，即发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机补充额驱动外转矩；同时返回执行step1。

Step3A5、执行前轴混动三模式，即发动机与ISG电机共同驱动混合动力汽车，且ISG电机提供当前转速下的最大转矩，额外转矩由发动机提供；同时返回执行step1。

Step3B1、执行发动机驱动并发电一模式，即：发动机驱动并发电，发动机输出转矩为其最佳输出转矩，ISG电机充电转矩为需求转矩与发动机最佳输出转矩之差，同时返回执行步骤step1。

Step3B2、执行发动机驱动并发电二模式，即：发动机驱动并发电，发动机输出转矩为经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1。

Step3B3、执行发动机驱动并发电三模式，即：发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为当前转速下的最大转矩；当ISG电机的充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1。

Step3B4、执行系统警告发动机驱动一模式，即：系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，同时返回执行step1。

Step4、进入四驱模式，即：双轴驱动模式。

step4A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，若是，执行子步骤step4B，否则执行步骤step4A1。

step4A1、执行系统警告发动机驱动二模式，即：进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩；同时返回执行步骤step1。

step4B、判断驱动需求转矩T_req范围。发动机所能提供的最大转矩T_emax当前转速下ISG电机的最大转矩T_ISGmax

当驱动需求转矩T_req大于等于当前转速下ISG电机的最大转矩T_ISGmax与发动机所能提供的最大转矩T_emax之和，小于发动机所能提供的最大转矩T_emax与当前转速下后驱电机所能提供的最大转矩T_mmax之和，即：Treq∈[T_emax+T_ISGmax,T_emax+T_mmax)，执行步骤step4B1。

当驱动需求转矩T_req大于等于当前转速下后驱电机所能提供的最大转矩T_mmax与发动机所能提供的最大转矩T_emax之和，即：Treq∈[T_emax+T_mmax,+∞)，执行步骤step4B2。

Step4B1、执行后驱电机辅助四轮驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，后驱电机的输出转矩为需求转矩与发动机提供的最大转矩之差，同时返回执行步骤step1。

Step4B2、执行全混合四轮驱动模式，ISG电机和后驱电机的输出转矩为当前转速下各自的最大输出转矩，发动机的输出转矩为需求转矩与两个电机所能提供的最大转矩之和的差值，同时返回执行步骤step1。

参见图5、插电式四驱混合动力汽车的制动模式的控制流程为：

Step5、判定车速V是否大于零，若否，执行step6，若是，执行step7。

Step6、执行机械制动，若发动机开启，发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动。

Step7、判定制动需求转矩系数K₂的范围，当K₂为小，即：K₂∈[0.8,0.95)，执行step8，当K₂为中，即K₂∈[0.95,1.05]，执行step9，当K₂为大，K₂∈(1.05,1.2]执行step10。

Step8、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step11，若否，执行step10。

Step9、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step12，若否，执行step10。

Step10、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动，同时返回执行步骤step7。

Step11、执行再生制动，再生制动力矩主要由后驱电机提供，额外的部分由ISG电机提供，同时返回执行步骤step7。

Step12、执行混合制动模式，后驱电机和ISG电机均提供当前转速下的最大再生制动转矩，若发动机未开启，额外的制动力使用制动器提供，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外的部分由制动器提供，同时返回执行步骤step7。

插电式四驱混合动力汽车的工作模式切换的过程中，汽车处于过渡模式，在过渡模式中，汽车各个动力部件在各自控制器以及整车控制器的协调下，执行转矩协调控制，保证模式切换时，汽车的输出转矩不发生突变，提高混合动力汽车驾驶的平顺性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种插电式四驱混合动力汽车驱动模式能量管理控制装置，其特征在于：包括用于驱动后桥的后驱电机和后驱电机控制器、用于驱动前桥的发动机和发动机控制器、与发动机同轴相连的ISG电机和ISG电机控制器、用于启动发动机的小起动机、置于发动机和ISG电机间的离合器一、与ISG电机输出轴相连的离合器二、与离合器二相连的CVT变速箱、动力电池、动力电池控制器、逆变器一和逆变器二，所述动力电池和所述动力电池控制器置于车架和地板间，用于为后驱电机和ISG电机提供电能且回收部门制动能量，所述动力电池通过所述逆变器一与所述后驱电机电气连接，所述动力电池通过所述逆变器二与所述ISG电机电气连接；

所述插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩大于零时，混合动力汽车进入驱动模式，执行驱动模式的控制流程；

所述插电式四驱混合动力汽车的整车控制器检测汽车的需求转矩小于零时，混合动力汽车进入制动模式，执行制动模式的控制流程；

所述驱动模式的控制流程为：

Step1、判断驱动需求转矩系数K₁取值所在区间；当K₁为小，执行step2，当K₁为中，执行step3，当K₁为大，执行step4；

所述的驱动需求转矩系数K₁定义为理想驱动转矩与按照加速踏板开度计算得到的驱动转矩之比，若K₁∈[0.8,0.95)，K₁为小；若K₁∈[0.95,1.05]，K₁为中；若K₁∈(1.05,1.2]，K₁为大；

Step2、进入后轴驱动模式；

Step2A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，当SOC＞SOC_LOW，执行步骤step2A1，否则执行步骤step2A2；

Step2A1、执行后驱纯电动驱动模式，后驱电机的输出转矩为混合动力汽车的需求转矩，同时返回执行步骤step1；

Step2A2、执行串联驱动模式，发动机工作在最优输出转矩曲线上并带动ISG电机发电；混合动力汽车由后驱电机驱动，后驱电机输出转矩等于驱动转矩，发动机输出转矩为其最优输出转矩，ISG电机充电转矩为发动机输出转矩减去汽车需求转矩，同时返回执行步骤step1；

Step3、进入前轴驱动模式；

Step3A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，同时判断驱动需求转矩Treq范围；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限，执行步骤Step3A1；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上、下限之间时，执行步骤Step3A2；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区上限并且小于发动机最大转矩，执行步骤Step3A3；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机的最大输出转矩，小于发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限与当前转速下ISG电机的最大转矩之和，执行步骤Step3A4；

若是SOC＞SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限与当前转速下ISG电机所能提供的最大转矩之和，小于当前转速下发动机最大转矩与ISG电机的最大转矩之和，执行步骤Step3A5；

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于零且小于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩下限，执行step3B1；

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩介于当前转速下发动机经济燃油消耗区的上、下限之间时，执行step3B2；

若是SOC＜SOC_LOW，且当驱动需求转矩大于等于当前转速下发动机经济燃油消耗区输出转矩上限，小于当前转速下发动机最大转矩，执行step3B3；

若是SOC＜SOC_LOW，且当汽车需求转矩大于等于当前转速下发动机所能提供的最大转矩，执行step3B4；

Step3A1、执行ISG电机单独驱动混合动力汽车，ISG电机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1；

Step3A2、执行发动机单独驱动混合动力汽车，发动机输出转矩为汽车需求转矩，同时返回执行step1；

Step3A3、执行发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在最佳输出转矩曲线上，额外的驱动转矩由ISG电机提供；同时返回执行step1；

Step3A4、执行发动机和ISG电机共同驱动混合动力汽车，由发动机控制器控制发动机节气门开度，使得发动机工作在经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机补充额外驱动外转矩；同时返回执行step1；

Step3A5、执行发动机与ISG电机共同驱动混合动力汽车，ISG电机提供当前转速下的最大转矩，额外转矩由发动机提供；同时返回执行step1；

Step3B1、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为其最佳输出转矩，ISG电机充电转矩为需求转矩与发动机最佳输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step3B2、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为经济燃油消耗区输出转矩上限，ISG电机充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step3B3、执行发动机驱动并发电模式，发动机输出转矩为当前转速下的最大转矩；ISG电机的充电转矩为汽车需求转矩与发动机输出转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step3B4、系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，同时返回执行step1；

Step4、进入双轴驱动模式，即四驱模式；

step4A、判定动力电池SOC是否大于其最佳工作区的最低值SOC_LOW，若是，执行子步骤step4B，否则执行步骤step4A1；

step4A1、系统进入警告模式，并自动转入发动机单独驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩；同时返回执行步骤step1；

step4B、判断驱动需求转矩Treq范围；

当驱动需求转矩大于等于当前转速下ISG电机与发动机所能提供的最大转矩之和，小于当前转速下后驱电机与发动机所能提供的最大转矩之和，执行步骤step4B1；

当驱动需求转矩大于等于当前转速下后驱电机与发动机所能提供的最大转矩之和，执行步骤step4B2；

Step4B1、执行后驱电机辅助四轮驱动模式，发动机的输出转矩为当前转速下所能提供的最大转矩，后驱电机的输出转矩为需求转矩与发动机提供的最大转矩之差，同时返回执行步骤step1；

Step4B2、执行全混合四轮驱动模式，ISG电机和后驱电机的输出转矩为当前转速下各自的最大输出转矩，发动机的输出转矩为需求转矩与两个电机所能提供的最大转矩之和的差值，同时返回执行步骤step1；

所述制动模式的控制流程为：

Step5、判定车速V是否大于零，若否，执行step6，若是，执行step7；

Step6、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动；

Step7、判定制动需求转矩系数K₂的范围，当K₂为小，执行step8，当K₂为中，执行step9，当K₂为大，执行step10；

所述的制动需求转矩系数K₂定义为理想制动转矩与按照制动踏板开度计算得到的制动转矩之比，若K₂∈[0.8,0.95)，K₂为小；若K₂∈[0.95,1.05]，K₂为中；若K₂∈(1.05,1.2]，K₂为大；

Step8、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step11，若否，执行step10；

Step9、判断判定动力电池SOC是否小于其最佳工作区的最大值SOC_high，若是，执行step12，若否，执行step10；

Step10、执行机械制动，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外制动转矩由制动器提供；若发动机未开启，执行制动器制动，同时返回执行步骤step7；

Step11、执行再生制动，再生制动力矩主要由后驱电机提供，额外的部分由ISG电机提供，同时返回执行步骤step7；

Step12、执行混合制动模式，后驱电机和ISG电机均提供当前转速下的最大再生制动转矩，若发动机未开启，额外的制动力使用制动器提供，若发动机开启，执行发动机反拖制动，额外的部分由同时制动器提供，同时返回执行步骤step7。