CN106627098B - 一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法及装置，在该控制方法中设定了内燃机的最低工作转速与最高工作转速，同样设定了内燃机的转矩曲线下界与转矩曲线上界。汽车驱动时根据车速高低、蓄电池荷电状态高低和需求转矩大小分别制定不同的工作模式，使得内燃机的转速大多数情况下始终在最低工作转速与最高工作转速之间，转矩始终介于转矩曲线下界与转矩曲线上界，从而限定内燃机工作在一个高效率区域，大大提高了整车燃油经济性能与排放性能，而且汽车制动时电机参与制动进行能量回收，提高能量利用率。

Description

一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法及装置

技术领域

本发明属于混合动力汽车技术领域，特别涉及一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法及装置。

背景技术

混合动力汽车是由两种或两种以上的能量转换器作驱动源，而其中至少有一种驱动源能提供电能的车辆，结合了传统驱动系统和电动驱动系统的优点，能够大幅减少排放和降低油耗，并能达到较大的行程。在电池技术没有突破，纯电动汽车续驶里程较低和成本过高等问题解决前，混合动力是最好的方案。一般认为，混合动力汽车就是既有内燃机又有电动机驱动的车辆。混合动力汽车的关键技术是混合动力系统，混合动力系统的性能直接关系到混合动力汽车的整车性能而混合动力系统按照动力传输路线进行分类可以划分为：串联式、并联式和混联式。混联式混合动力系统综合了串联式和并联式的特点，应用最广泛，适合当前发展，是一种最理想的过渡车型。

混合动力汽车的能量管理控制策略对整车的油耗与排放起着至关重要的作用，在当下混合动力汽车能量管理控制策略有着诸多的不足，在降低油耗与排放方面比较有限，最主要的原因就是内燃机不能很好地工作在最有效的工作区域，从而使内燃机的油耗与排放并不十分理想，进而影响整车的燃油经济性与排放性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法及装置，用于解决大多数情况下内燃机不能工作在效率较高的转速转矩范围内，使内燃机油耗与排放不经济的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法，包括五个方法方案：

方法方案一，包括以下步骤：

1)在驱动工况下，设置当前的车速为v、车辆的低车速为v_low、高车速为v_high，内燃机的需求转矩为T_req、内燃机工作在转矩曲线下界时的转矩为为T_low，内燃机工作在转矩曲线上界时的转矩为T_high，其中，内燃机转矩曲线上界由内燃机负荷率为90％工作时得到的，内燃机转矩曲线下界由内燃机负荷率为70％工作时得到的，蓄电池的低荷电状态为soc_low，高荷电状态为soc_high；

2)在v＜v_low的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

3)在v_low≤v≤v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

4)在v＞v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制。

方法方案二，在方法方案一的基础上，在v＜v_low的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low或soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作于转矩曲线的A点，所述A点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在C点，所述C点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在B点，所述对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_req＞T_hign时，若soc＜soc_low，需借助ISG电机发电，ISG电机需求的电能完全由驱动电机提供，如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向左移动；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，内燃机就工作在C点；如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向右移动；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在C点，由驱动电机反转发电，如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，则ISG电机需求功率的一部分来源于驱动电机的发电功率，一部分来源于蓄电池；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，则ISG电机的需求功率只来自驱动电机的发电功率；如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，则驱动电机的发电功率一部分用于驱动ISG电机，一部分用于向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

方法方案三，在方法方案一的基础上，在v_low≤v≤v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在D点，所述D点对应的转矩值为内燃机负荷率为70％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，所述F点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在E点，所述E点对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机转矩为零，驱动电机不工作；

当T_req＞T_hign时，若soc＜soc_low，其工作点从F点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机反转发电；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在F点，驱动电机不工作。

方法方案四，在方法方案一的基础上，在v＞v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在G点，G点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，发出转矩T_low；ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在I点，所述I点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，ISG电机发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；

当T_req＞T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作点从I点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机为发电状态，ISG电机的需求功率全部来自驱动电机的发电功率；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作点从I点，驱动电机为发电状态；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

方法方案五，在方法方案一的基础上，还包括在制动工况下，设置车辆的制动功率为P_b、车辆的驱动电机的最大制动功率为P_m-max，当P_b≤P_m-max时，如果soc＜100％，则进行纯电机制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动；当P_b＞P_m-max时，如果soc＜100％，则进行混合制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动。

本发明还提供了一种混联式混合动力汽车动力系统控制装置，包括五个装置方案：

装置方案一，该装置包括：

设置单元：在驱动工况下，设置当前的车速为v、车辆的低车速为v_low、高车速为v_high，内燃机的需求转矩为T_req、内燃机工作在转矩曲线下界时的转矩为为T_low，内燃机工作在转矩曲线上界时的转矩为T_high，其中，内燃机转矩曲线上界由内燃机负荷率为90％工作时得到的，内燃机转矩曲线下界由内燃机负荷率为70％工作时得到的，蓄电池的低荷电状态为soc_low，高荷电状态为soc_high；

第一驱动单元：用于在v＜v_low的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

第二驱动单元：用于在v_low≤v≤v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

第三驱动单元：用于根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制。

装置方案二，在装置方案一的基础上，在v＜v_low的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low或soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作于转矩曲线的A点，所述A点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在C点，所述C点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在B点，所述对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_req＞T_hign时，若soc＜soc_low，需借助ISG电机发电，ISG电机需求的电能完全由驱动电机提供，如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向左移动；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，内燃机就工作在C点；如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向右移动；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在C点，由驱动电机反转发电，如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，则ISG电机需求功率的一部分来源于驱动电机的发电功率，一部分来源于蓄电池；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，则ISG电机的需求功率只来自驱动电机的发电功率；如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，则驱动电机的发电功率一部分用于驱动ISG电机，一部分用于向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

装置方案三，在装置方案一的基础上，在v_low≤v≤v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在D点，所述D点对应的转矩值为内燃机负荷率为70％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，所述F点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在E点，所述E点对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机转矩为零，驱动电机不工作；

当T_req＞T_hign时，若soc＜soc_low，其工作点从F点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机反转发电；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在F点，驱动电机不工作。

装置方案四，在装置方案一的基础上，在v＞v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在G点，G点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，发出转矩T_low；ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在I点，所述I点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，ISG电机发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；

当T_req＞T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作点从I点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机为发电状态，ISG电机的需求功率全部来自驱动电机的发电功率；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作点从I点，驱动电机为发电状态；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

装置方案五，在装置方案一的基础上，还包括在制动工况下，用于设置车辆的制动功率为P_b、车辆的驱动电机的最大制动功率为P_m-max，当P_b≤P_m-max时，如果soc＜100％，则进行纯电机制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动；当P_b＞P_m-max时，如果soc＜100％，则进行混合制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动的单元。

本发明的有益效果是：

当汽车处于驱动工况时，在大多数情况下都可以将内燃机的工作点限定在最佳功率曲线上A点与B点之间，进而提高整车的燃油经济性与排放性；当汽车处于制动工况时，电机的再生制动可以提高能量利用率。

附图说明

图1为混联式混合动力汽车的驱动系统结构图；

图2为内燃机的转速转矩曲线图；

图3为驱动工况下低车速时的控制方法流程图；

图4为驱动工况下中车速时的控制方法流程图；

图5为驱动工况下高车速时的控制方法流程图；

图6为制动工况下的控制方法流程图；

图7为混合动力系统工作模式1、工作模式2和工作模式4的控制框图；

图8为混合动力系统工作模式3、工作模式6、工作模式9、工作模式12和工作模式21的控制框图；

图9为混合动力系统工作模式5的控制框图；

图10为混合动力系统工作模式7、工作模式8、工作模式16和工作模式25的控制框图；

图11为混合动力系统工做模式8的控制框图；

图12为混合动力系统工作模式8的另一种控制框图；

图13为混合动力系统工作模式10、工作模式11、工作模式13、工作模式19、工作模式22的控制框图；

图14为混合动力系统工作模式14、工作模式15的控制框图；

图15为混合动力系统工作模式17、工作模式18的控制框图

图16为混合动力系统工作模式20、工作模式23的控制框图；

图17为混合动力系统工作模式20、工作模式23的控制框图；

图18为混合动力系统工作模式20、工作模式23的控制框图；

图19为混合动力系统工作模式24的控制框图；

图20为混合动力系统工作模式26、工作模式27的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明：

本发明的驱动系统结构，具体的如图1所示，包括内燃机1、ISG电机2、离合器3、锁定器4、锁定器5、蓄电池6、控制器7、驱动电机8、主减速器9、车桥10、车轮11，Z₁是行星齿轮机构齿圈外侧的齿轮，Z₂是与驱动电机转子连接的齿轮。

本发明的一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法，设置内燃机最低工作转速为n_e-min，内燃机最高工作转速为n_e-max，内燃机工作在转矩曲线下界时发出的转矩为T_low，工作在转矩曲线上界时发出的转矩为T_high，内燃机转矩曲线上界由内燃机负荷率为90％工作时得到，内燃机转矩曲线下界由内燃机负荷率为70％工作时得到的，汽车需求转矩为T_req，P_b为汽车制动功率，P_m-max为驱动电机最大制动功率，蓄电池低荷电状态值为soc_low，蓄电池高荷电状态值为soc_high，低车速为v_low，高车速为v_high，但v_low与v_high分别和n_e-min与n_e-max相关，下面首先推导v_low与v_high分别和n_e-min与n_e-max的关系。

由于ISG电机转子与内燃机曲轴同轴，两者转速始终相等，设行星齿轮机构齿圈齿数与太阳轮齿数比为i_g，主减速器传动比为i₀，车轮半径为r。当汽车车速v_low≤v≤v_high时，锁定器5将行星齿轮机构齿圈锁住时，行星齿轮机构相当于一个固定传动比的机械传动装置，其传动比为1/(1+i_g)。此时内燃机的转速与车速成固定的线性比例关系，n_e-min与n_e-max是预先设定的，而且在内燃机转速为n_e-min时正好对应着车速v_low，转速为n_e-max对应着v_high，由此可以推导出其关系为

下面根据车速大小、蓄电池荷电状态高低、需求转矩大小对控制方法做具体分析，包括以下步骤：

1、驱动工况：

1.当v＜v_low时，如果此时锁定器5将齿圈锁住，那么由内燃机转速与车速的关系可以得知内燃机转速必定小于n_e-min，而为了避免内燃机转速低于n_e-min以下而导致效率降低，此时锁定器5为释放状态，并且调节内燃机转速为n_e-min不变，由行星齿轮机构动力学关系可推出此时驱动电机处于反转发电状态。需要说明的是在某些情况下内燃机转速不能维持在n_e-min，具体可见如下分析。

(1)T_req＜T_low时

①soc＜soc_low时

内燃机工作于转速转矩曲线的A点，A点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，A点为转速为n_e-min，转矩为T_low；ISG电机发出负转矩T_req－T_low向蓄电池充电；驱动电机也为蓄电池充电，该工作模式如图7所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作于转速转矩曲线的A点，转速为n_e-min，转矩为T_low；ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电向蓄电池充电；驱动电机也为蓄电池充电，该工作模式如图7所示。

③soc＞soc_high时

内燃机关闭，ISG电机也关闭，锁定器4将行星架锁定，由驱动电机驱动汽车行驶，该工作模式如图8所示。

(2)T_low≤T_req≤T_high时

①soc＜soc_low时

内燃机工作在C点，C点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，转速为n_e-min，转矩为T_high；ISG电机发出负转矩T_req－T_high向蓄电池充电，驱动电机也为蓄电池充电，该工作模式如图(7)所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在B点，B点对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，转速为n_e-min，转矩为T_req，此时需求转矩完全由内燃机提供；ISG电机转矩为零；驱动电机反转发电向蓄电池充电，该工作模式如图9所示。

③soc＞soc_high时

内燃机关闭；ISG电机关闭；锁定器4锁定行星架，由驱动电机驱动汽车行驶，该工作模式如图8所示。

(3)T_req＞T_high时

①soc＜soc_low时

蓄电池处于低荷电状态，不能再继续放电，但由于需求转矩大于内燃机转矩曲线上界的转矩值，必须借助ISG电机助力，因此ISG电机此时需求的电能完全由驱动电机发电来提供，需要注意的是此时内燃机不一定工作在C点，原因是内燃机工作在C点时驱动电机的发电功率不一定等于ISG电机的需求功率。如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向左移动，此时内燃机的转速就不再是n_e-min了，而是小于n_e-min；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，内燃机就工作在C点；如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向右移动，此时内燃机的转速就不在是n_e-min了，而是大于n_e-min，该工作模式如图10所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在C点，转速为n_e-min，转矩为T_high；ISG电机转矩为正转矩T_req－T_high；驱动电机反转发电。如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，则ISG电机需求功率的一部分来源于驱动电机的发电功率，一部分来源于蓄电池，该工作模式如图11所示；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，则ISG电机的需求功率只来自驱动电机的发电功率，该工作模式如图10所示；如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，则驱动电机的发电功率一部分用于驱动ISG电机，一部分用于向蓄电池充电，该工作模式如图12所示。

③soc＞soc_high时

内燃机关闭，ISG电机关闭，锁定器4锁定行星架，由驱动电机驱动汽车行驶，该工作模式如图8所示。

2.当v_low≤v≤v_high时，锁定器5将行星齿轮机构齿圈锁定住，驱动电机不工作，内燃机转速与车速呈固定的线性比例关系，内燃机的转速在n_e-min与n_e-max之间。需要注意的是某些情况下内燃机转速可能不与车速呈固定比例关系，具体可见如下分析。

(1)T_req＜T_low时

①soc＜soc_low时

内燃机工作在F点发出转矩T_high，F点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机发出负转矩T_req－T_hign向蓄电池充电；驱动电机不工作，该工作模式如图13所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在D点发出转矩T_low，D点对应的转矩值为内燃机负荷率为70％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电向蓄电池充电，驱动电机不工作，该工作模式如图13所示。

③soc＞soc_high时

内燃机关闭；ISG电机关闭；锁定器4锁定行星架，驱动电机驱动汽车行驶，该工作模式如图8所示。

(2)T_low≤T_req≤T_high时

①soc＜soc_low时

内燃机工作在F点发出转矩T_high；ISG电机发出负转矩T_req－T_high发电向蓄电池充电；驱动电机不工作，该工作模式如图13所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在E点发出转矩T_req，E点对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机转矩为零；驱动电机不工作，该工作模式如图14所示。

③soc＞soc_high时

内燃机工作在E点发出转矩T_req；ISG电机转矩为零；驱动电机不工作，该工作模式如图14所示。

(3)T_req＞T_high时

①soc＜soc_low时

此时内燃机转速不再与车速呈固定的的线性比例关系，其工作点从F点沿转矩曲线上界向右移动；驱动电机反转发电向ISG电机供电；ISG电机产生正转矩T_req－T_high，其功率全部来自驱动电机的发电；驱动电机反转发电，该工作模式如图10所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在F点发出转矩T_high；ISG电机转矩为正转矩T_req－T_high；驱动电机不工作，该工作模式如图15所示。

③soc＞soc_high时

内燃机工作在F点发出转矩T_high；ISG电机转矩为正转矩T_req－T_high；驱动电机不工作，该工作模式如图15所示。

3.当v＞v_high时，如果此时锁定器5将齿圈锁住，那么由内燃机转速与车速的关系可以得知内燃机转速必定大于n_e-max，而为了避免内燃机转速大于n_e-max而导致效率降低，因此锁定器5释放，此时调节内燃机转速为n_e-max不变，由行星齿轮机构动力学关系得知驱动电机处于驱动状态。需要注意的是在某些情况下内燃机的转速可能会与车速呈线性固定比，具体可见如下分析：

(1)T_req＜T_low时

①soc＜soc_low时

由于蓄电池为低荷电状态，不能再继续放电，因此锁定器5锁定齿圈，内燃机转速与车速呈线性固定比，并且工作在转矩曲线上界发出转矩T_high；ISG电机发出负转矩T_req－T_high发电向蓄电池充电，驱动电机不工作，该工作模式如图13所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在G点发出转矩T_low，G点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电，驱动电机为驱动状态。如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电，该工作模式如图16所示；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机，该工作模式如图17所示；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电，该工作模式如图18所示。

③soc＞soc_high时

内燃机关闭；ISG电机关闭；锁定器4锁定行星架，驱动电机驱动汽车行驶，该工作模式如图8所示。

(2)T_low≤T_req≤T_high时

①soc＜soc_low时

锁定器5锁定齿圈，内燃机转速与车速呈线性固定比，并且在转矩曲线上界发出转矩T_high；ISG电机发出负转矩T_req－T_high发电向蓄电池充电；驱动电机不工作，该工作模式如图13所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在I点发出转矩T_high，I点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，ISG电机发出负转矩T_req－T_high发电；驱动电机为驱动状态。如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电，该工作模式如图16所示；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机，该工作模式如图17所示；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电，该工作模式如图18所示。

③soc＞soc_high时

内燃机工作在H点发出转矩T_req；ISG电机转矩为零；驱动电机为驱动状态，该工作模式如图19所示。

(3)T_req＞T_high时

①soc＜soc_low时

内燃机工作点从I点沿转矩曲线上界向右移动发出转矩T_high；ISG电机发出正转矩T_req－T_high；驱动电机为发电状态；ISG电机的需求功率全部来自驱动电机的发电功率，该工作模式如图10所示。

②soc_low≤soc≤soc_high时

内燃机工作在I点发出转矩T_high；ISG电机发出正转矩T_req－T_high；驱动电机为驱动状态，该工作模式如图20所示。

③soc＞soc_high时

内燃机工作在I点发出转矩T_high；ISG电机发出正转矩T_req－T_high，驱动电机为驱动状态，该工作模式如图20所示。

2、制动工况：汽车制动时，锁定器4锁定行星架。

(1)P_b≤P_m-max时

①soc＜100％时

纯电机制动，电机产生制动功率P_b；机械制动功率为零。

②soc＝100％时

纯机械制动，电机制动功率为零；机械制动功率为P_b。

(2)P_b＞P_m-max时

①soc＜100％时

混合制动，电机产生制动功率P_m-max；机械制动功率为P_b－P_m-max。

②soc＝100％时

纯机械制动，电机制动功率为零；机械制动功率为P_b。

本发明还提供了一种混联式混合动力汽车动力系统控制装置，包括驱动工况下的设置单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元，其中设置单元用于设置当前的车速为v、车辆的低车速为v_low、高车速为v_high，内燃机的需求转矩为T_req、内燃机工作在转矩曲线下界时的转矩为为T_low，内燃机工作在转矩曲线上界时的转矩为T_high，蓄电池的低荷电状态为soc_low，高荷电状态为soc_high；第一驱动单元用于在v＜v_low的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；第二驱动单元用于在v_low≤v≤v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；第三驱动单元用于根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制，还包括制动工况下用于设置车辆的制动功率为P_b、车辆的驱动电机的最大制动功率为P_m-max，根据汽车制动功率和驱动电机的最大制动功率制定不同的工作模式的单元。

上述装置，实际上是一种软件构架，其中的各单元是与上述方法相对应的进程或程序。因此，不再对该装置进行详细说明。

上述装置作为一种程序，在整车驱动系统中运行，汽车驱动时根据车速高低、蓄电池荷电状态高低和需求转矩大小分别制定不同的工作模式，使得内燃机的转速大多数情况下始终在最低工作转速与最高工作转速之间，转矩始终介于转矩曲线下界与转矩曲线上界，从而限定内燃机工作在一个高效率区域，大大提高整车燃油经济性能与排放性能。汽车制动时电机参与制动进行能量回收，提高能量利用率。

Claims (8)

1.一种混联式混合动力汽车动力系统控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)在驱动工况下，设置当前的车速为v、车辆的低车速为v_low、高车速为v_high，内燃机的需求转矩为T_req、内燃机工作在转矩曲线下界时的转矩为T_low，内燃机工作在转矩曲线上界时的转矩为T_high，其中，内燃机转矩曲线上界由内燃机负荷率为90％工作时得到的，内燃机转矩曲线下界由内燃机负荷率为70％工作时得到的，蓄电池的低荷电状态为soc_low，高荷电状态为soc_high；

2)在v＜v_low的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

3)在v_low≤v≤v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

4)在v＞v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

在v＜v_low的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low或soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作于转矩曲线的A点，所述A点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在C点，所述C点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在B点，所述对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_req>T_hign时，若soc＜soc_low，需借助ISG电机发电，ISG电机需求的电能完全由驱动电机提供，如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向左移动；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，内燃机就工作在C点；如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向右移动；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在C点，由驱动电机反转发电，如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，则ISG电机需求功率的一部分来源于驱动电机的发电功率，一部分来源于蓄电池；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，则ISG电机的需求功率只来自驱动电机的发电功率；如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，则驱动电机的发电功率一部分用于驱动ISG电机，一部分用于向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

2.根据权利要求1所述的混联式混合动力汽车动力系统控制方法，其特征在于，在v_low≤v≤v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在D点，所述D点对应的转矩值为内燃机负荷率为70％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，所述F点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在E点，所述E点对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机转矩为零，驱动电机不工作；

当T_req>T_hign时，若soc＜soc_low，其工作点从F点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机反转发电；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在F点，驱动电机不工作。

3.根据权利要求1所述的混联式混合动力汽车动力系统控制方法，其特征在于，在v＞v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在G点，G点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，发出转矩T_low；ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在I点，所述I点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，ISG电机发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；

当T_req>T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作点从I点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机为发电状态，ISG电机的需求功率全部来自驱动电机的发电功率；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作点从I点，驱动电机为发电状态；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

4.根据权利要求1所述的混联式混合动力汽车动力系统控制方法，其特征在于，还包括在制动工况下，设置车辆的制动功率为P_b、车辆的驱动电机的最大制动功率为P_m-max，当P_b≤P_m-max时，如果soc＜100％，则进行纯电机制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动；当P_b＞P_m-max时，如果soc＜100％，则进行混合制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动。

5.一种混联式混合动力汽车动力系统控制装置，其特征在于，该装置包括：

设置单元：在驱动工况下，用于设置当前的车速为v、车辆的低车速为v_low、高车速为v_high，内燃机的需求转矩为T_req、内燃机工作在转矩曲线下界时的转矩为为T_low，内燃机工作在转矩曲线上界时的转矩为T_high，其中，内燃机转矩曲线上界由内燃机负荷率为90％工作时得到的，内燃机转矩曲线下界由内燃机负荷率为70％工作时得到的，蓄电池的低荷电状态为soc_low，高荷电状态为soc_high；

第一驱动单元：用于在v＜v_low的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

第二驱动单元：用于在v_low≤v≤v_high的情况下，根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

第三驱动单元：用于根据需求转矩T_req和电池荷电状态soc进行驱动控制；

在v＜v_low的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low或soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作于转矩曲线的A点，所述A点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在C点，所述C点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，ISG电机和驱动电机为蓄电池充电；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在B点，所述对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且内燃机转速为最低工作转速时对应的转矩值，驱动电机为蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_req>T_hign时，若soc＜soc_low，需借助ISG电机发电，ISG电机需求的电能完全由驱动电机提供，如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向左移动；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，内燃机就工作在C点；如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，内燃机的工作点就需要在C点沿转矩曲线上界向右移动；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在C点，由驱动电机反转发电，如果驱动电机的发电功率小于ISG电机的需求功率，则ISG电机需求功率的一部分来源于驱动电机的发电功率，一部分来源于蓄电池；如果驱动电机的发电功率等于ISG电机的需求功率，则ISG电机的需求功率只来自驱动电机的发电功率；如果驱动电机的发电功率大于ISG电机的需求功率，则驱动电机的发电功率一部分用于驱动ISG电机，一部分用于向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

6.根据权利要求5所述的混联式混合动力汽车动力系统控制装置，其特征在于，在v_low≤v≤v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在D点，所述D点对应的转矩值为内燃机负荷率为70％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作在F点，所述F点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在E点，所述E点对应的转矩值为内燃机的转矩与车辆的阻力转矩平衡并且车辆车速为此车速时对应的转矩值，ISG电机转矩为零，驱动电机不工作；

当T_req>T_hign时，若soc＜soc_low，其工作点从F点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机反转发电；若soc_low≤soc≤soc_high或soc＞soc_high，内燃机工作在F点，驱动电机不工作。

7.根据权利要求5所述的混联式混合动力汽车动力系统控制装置，其特征在于，在v＞v_high的情况下，有以下工作状态：

当T_req＜T_low时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机为蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在G点，G点对应的转矩值为内燃机负荷功率为70％并且内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，发出转矩T_low；ISG电机发出负转矩T_req－T_low发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶；

当T_low≤T_req≤T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机转速与车速呈线性固定比，ISG电机向蓄电池充电，驱动电机不工作；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作在I点，所述I点对应的转矩值为内燃机负荷率为90％并且车辆车速为内燃机转速为最高工作转速时对应的转矩值，ISG电机发电，驱动电机为驱动状态，如果ISG电机的发电功率小于驱动电机的需求功率，则ISG电机与蓄电池共同向驱动电机供电；如果ISG电机的发电功率等于驱动电机的需求功率，则驱动电机的需求功率全部来自ISG电机；如果ISG电机的发电功率大于驱动电机的需求功率，则ISG电机的发电功率一部分向驱动电机供电，一部分向蓄电池充电；

当T_req>T_hign时，若soc＜soc_low，内燃机工作点从I点沿转矩曲线上界向右移动，驱动电机为发电状态，ISG电机的需求功率全部来自驱动电机的发电功率；若soc_low≤soc≤soc_high，内燃机工作点从I点，驱动电机为发电状态；若soc＞soc_high，由驱动电机驱动汽车行驶。

8.根据权利要求5所述的混联式混合动力汽车动力系统控制装置，其特征在于，还包括在制动工况下，用于设置车辆的制动功率为P_b、车辆的驱动电机的最大制动功率为P_m-max，当P_b≤P_m-max时，如果soc＜100％，则进行纯电机制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动；当P_b＞P_m-max时，如果soc＜100％，则进行混合制动；如果soc＝100％，则进行纯机械制动的单元。