CN107487314A - 一种混合动力车辆控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力车辆控制方法，包括：获取车辆的驱动需求转矩Treq；根据动力电池的SOC及所述驱动需求转矩Treq及发动机的性能参数确定对应的预设工作模式，并根据对应的所述预设工作模式分配所述发动机与所述后驱电机的转矩。本发明提供的混合动力车辆控制方法，在动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq落在不同的数值范围时，对应不同的预设工作模式，进而车辆以不同工作模式运行。因而能够有效分配发动机和后驱电机的动力，在分配过程中考虑发动机的工作效率区间，保证车辆的经济性和动力性能。

Description

一种混合动力车辆控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆技术领域，更具体地说，涉及一种混合动力车辆控制方法。
背景技术
随着纯电动汽车和混合动力汽车技术的日益成熟，四驱混合动力应运而生，四驱强混合动力车辆兼具电动汽车和混合动力汽车的双重优点，而且具有SUV车辆的通过性及动力性，因此各得到了越来越多车辆企业的重视。
然而现有技术中对四驱混合动力车辆的控制模式划分比较模糊，因而发动机的工作效率较低且发动机及电机的驱动扭矩分配不尽合理。
综上所述，如何有效地解决混合动力车辆发动机的工作效率较低且发动机及电机的驱动扭矩分配不尽合理等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混合动力车辆控制方法，该方法可以有效地解决混合动力车辆发动机的工作效率较低且发动机及电机的驱动扭矩分配不尽合理的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种混合动力车辆控制方法，包括：
获取车辆的驱动需求转矩Treq；
根据动力电池的SOC及所述驱动需求转矩Treq及发动机的性能参数确定对应的预设工作模式，并根据对应的所述预设工作模式分配所述发动机与所述后驱电机的转矩。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述预设工作模式包括后驱纯电动模式，当SOClow<SOC<SOChigh且Treq<Telow，或者SOC>SOChigh且Treq<TTMmax时，属于所述后驱电动模式，所述后驱电机输出所述驱动需求转矩；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，SOChigh为所述动力电池的最佳工作区的最高值，Telow为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩下限，TTMmax为后驱电机的最大输出转矩。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述预设工作模式还包括行车充电模式，当SOC<SOClow且Telow<Treq<Temax时，属于所述行车充电模式，所述驱动需求转矩由所述发动机提供，所述ISG电机为所述动力电池充电；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，Telow为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩下限，Temax为发动机的最大输出转矩。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述行车充电模式中，当Telow<Treq<Tbest时，所述发动机输出最佳燃油消耗转矩Tbest；当Tbest<Treq<Tehigh，所述发动机输出经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh；当Tehigh<Treq<Temax时，所述发动机输出最大输出转矩Temax；其中，Tehigh为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限，Tbest为所述发动机的最佳燃油消耗转矩。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述预设工作模式还包括前轮并联驱动模式，当Tehigh<Treq<TTMmax+TImax且SOClow<SOC<SOChigh时，属于所述前轮并联驱动模式，所述发动机与所述ISG电机共同驱动，且所述发动机输出最佳输出转矩Tbest；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，SOChigh为所述动力电池的最佳工作区的最高值，Tehigh为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限，TImax为ISG电机的最大输出转矩，TTMmax为后驱电机的最大输出转矩。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述预设工作模式还包括四驱模式，当TTMmax<Treq<TTMmax+TImax且SOC>SOChigh时，所述后驱电机与所述ISG电机共同输出所述驱动需求转矩；
当TTMmax+TImax<Treq<Temax+TTMmax+TImax且SOC>SOClow时，所述发动机、所述后驱电机及所述ISG电机共同输出所述驱动需求转矩；
当Temax+TTMmax+TImax<Treq时，所述发动机与所述后驱电机、所述ISG电机均输出最大输出转矩；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，SOChigh为所述动力电池的最佳工作区的最高值，TImax为ISG电机的最大输出转矩，TTMmax为后驱电机的最大输出转矩，Temax为发动机的最大输出转矩。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述预设工作模式还包括滑行回馈模式和制动回馈模式；当Treq＝0且SOC<SOClow时，若整车满足滑行回馈条件则所述ISG电机与后驱电机回馈向所述动力电池充电，若整车满足制动回馈条件时则所述ISG电机与后驱电机回馈向所述动力电池充电；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述获取车辆的驱动需求转矩之前，还包括：
检测发动机冷却液的温度，当所述温度不大于第一预设温度时，发动机运行在暖机工况直至达到第一预设状态时，退出发动机暖机。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，所述第一预设状态为所述发动机冷却液的温度达到第二预设温度或持续暖机第一预设时间；其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。
优选地，上述混合动力车辆控制方法中，还包括：
获取车辆启动指令；
当所述动力电池的SOC大于所述动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且所述发动机冷却液的温度不大于所述第一预设温度，则启动后驱电机驱动，发动机暖机工况运行；
当所述动力电池的SOC不大于所述动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且所述发动机冷却液的温度大于所述第一预设温度，则启动发动机驱动，ISG电机对动力电池进行充电。
应用本发明提供的混合动力车辆控制方法时，首先获取车辆的驱动需求转矩Treq，而后根据动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq及发动机的性能参数确定对应的预设工作模式，并根据对应的预设工作模式分配发动机与后驱电机的转矩。也就是通过动力电池的最佳工作区及发动机的参数、ISG电机的参数及后驱电机的参数将工作模式细化，在动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq落在不同的区间时，对应不同的预设工作模式，进而车辆以不同方式运行。综上，本发明提供的控制方法能够有效的分配发动机和后驱电机的动力，在分配过程中考虑发动机的工作效率区间，从而保证车辆的经济性和动力性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的混合动力车辆控制方法一种具体实施方式的流程示意图；
图2为本发明提供的混合动力车辆控制方法一种具体实施方式工作模式划分示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种混合动力车辆控制方法，以提高发动机的工作效率，合理分配发动机及电机的驱动扭矩。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，图1为本发明提供的混合动力车辆控制方法一种具体实施方式的流程示意图；图2为本发明提供的混合动力车辆控制方法一种具体实施方式工作模式划分示意图。
在一种具体实施方式中，本发明提供的混合动力车辆控制方法，包括以下步骤：
S1：获取车辆的驱动需求转矩Treq；
S2：根据动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq确定对应的预设工作模式，并根据对应的预设工作模式分配发动机与后驱电机的转矩；
其中，预设工作模式可根据动力电池的最佳工作区的最低值SOClow、动力电池的最佳工作区的最高值SOChigh、发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh及下限Telow、发动机的最佳燃油消耗转矩Tbest、最大输出转矩Temax、ISG电机的最大输出转矩TImax及后驱电机的最大输出转矩TTMmax划分。也就是通过上述参数，在动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq落在不同参数区间时，分别对应有预设工作模式，每个预设工作模式又分别对应各自的转矩分配原则。具体预设工作模式的划分界限可根据需要预先设置，各个预设工作模式对应的转矩分配原则则需根据其划分界限预先设定。
应用本发明提供的混合动力车辆控制方法时，首先获取车辆的驱动需求转矩Treq，而后根据动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq及发动机的性能参数确定对应的预设工作模式，并根据对应的预设工作模式分配发动机与后驱电机的转矩。也就是通过动力电池的最佳工作区即发动机的参数、ISG电机的参数及后驱电机的参数将工作模式细化，有在动力电池的SOC及驱动需求转矩Treq落在不同的区间时，对应不同的预设工作模式，进而车辆以不同方式运行。综上，本发明提供的控制方法能够有效的分配发动机和后驱电机的动力，在分配过程中考虑发动机的工作效率区间，从而保证车辆的经济性和动力性能。优选的，预设工作模式可以由动力电池的最佳工作区的最低值SOClow、动力电池的最佳工作区的最高值SOChigh、发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh及下限Telow、发动机的最佳燃油消耗转矩Tbest、最大输出转矩Temax、ISG电机的最大输出转矩TImax及后驱电机的最大输出转矩TTMmax各项参数划分或由各项参数中的多项多项进行划分。发动机机后驱电机、ISG电机对应各参数的具体数值均可通过查表获得，动力电池的参数可通过标定获得。
具体的，预设工作模式包括后驱纯电动模式，当SOClow<SOC<SOChigh且Treq<Telow，或者SOC>SOChigh且Treq<TTMmax时，属于上述后驱纯电动模式，后驱电机输出驱动需求转矩。
预设工作模式可以包括串联驱动模式，当Treq<Telow且SOC<SOClow时，执行串联驱动模式，发动机工作在最佳输出转矩曲线上，带动ISG充电，此处HCU控制ISG启动发动机先进行暖机，然后发动机带动ISG电机给动力电池充电。
预设工作模式还可以包括发动机单独驱动模式，当Telow<Treq<Tehigh且SOClow<SOC<SOChigh执行发动机单独驱动模式，发动机输出转矩为驾驶员需求转矩；当Treq>Temax且SOC<SOClow时，也执行发动机单独驱动模式，此时发动机输出当前转速下最大输出转矩，并给出驾驶员动力不足警告。
预设工作模式还可以包括行车充电模式，当SOC<SOClow且Telow<Treq<Temax时，属于上述行车充电模式，驱动需求转矩由发动机提供，ISG电机为动力电池充电，充电转矩为发动机输出转矩与驱动需求转矩之差。
具体的，上述行车充电模式中，当Telow<Treq<Tbest时，发动机输出最佳燃油消耗转矩Tbest；当Tbest<Treq<Tehigh，发动机输出经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh；当Tehigh<Treq<Temax时，发动机输出最大输出转矩Temax。转矩分配判断过程具体可以包括：
S11：判断驱动需求转矩Treq是否满足Telow<Treq<Tbest，若是，则发动机输出最佳燃油消耗转矩Tbest，ISG电机为动力电池充电，充电转矩为发动机输出转矩与驱动需求转矩之差；否则执行步骤S12；
S12：判断驱动需求转矩Treq是否满足Tbest<Treq<Tehigh，若是，则发动机输出经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh，ISG电机为动力电池充电，充电转矩为发动机输出转矩与驱动需求转矩之差；否则执行步骤S13；
S13：判断驱动需求转矩Treq是否满足Tehigh<Treq<Temax，若是，发动机输出最大输出转矩Temax，ISG电机为动力电池充电，充电转矩为发动机输出转矩与驱动需求转矩之差。
预设工作模式还可以包括前轮并联驱动模式，当Tehigh<Treq<TTMmax+TImax且SOClow<SOC<SOChigh时，属于上述前轮并联驱动模式，发动机与ISG电机共同驱动，且发动机输出最佳输出转矩Tbest。
具体的，向发动机分配当前转速下最佳输出转矩Tbest，当Treq-Tbest<TImax时，ISG输出转矩＝Treq-Tbest；当Treq-Tbest>＝TImax时，则ISG电机输出当前转速下最大转矩，发动机输出转矩为Treq-TImax。
预设工作模式还可以包括四驱模式，当TTMmax<Treq<TTMmax+TImax且SOC>SOChigh时，后驱电机与ISG电机共同输出驱动需求转矩；
当TTMmax+TImax<Treq<Temax+TTMmax+TImax且SOC>SOClow时，发动机、后驱电机及ISG电机共同输出驱动需求转矩；
当Temax+TTMmax+TImax<Treq时，发动机与后驱电机、ISG电机均输出最大输出转矩。
具体的，当TTMmax+TImax<Treq<Temax+TTMmax+TImax且SOC>SOClow时，首先给发动机分配当前转速下最佳输出转矩Tbest，此时，若Treq-Tbest<TTMmax，则后驱电机输出转矩为Treq-Tbest；若TTMmax<＝Treq-Tbest<TTMmax+TImax，则后驱电机输出转矩为TTMmax，ISG电机输出转矩＝Treq-Tbest-TTMmax；若TTMmax+TImax<＝Treq-Tbest，则后驱电机输出转矩为TTMmax，ISG电机输出转矩为TImax，发动机输出转矩为Treq-TTMmax-TImax。该模式下转矩分配控制过程具体可以包括：
S21：发动机输出最佳输出转矩Tbest；
S22：判断是否满足Treq-Tbest<TTMmax，若是，则后驱电机输出转矩为Treq-Tbest；否则，执行步骤S23；
S23：判断是否满足TTMmax<＝Treq-Tbest<TTMmax+TImax，若是，则后驱电机输出转矩为TTMmax，ISG电机输出转矩＝Treq-Tbest-TTMmax；否则，后驱电机输出转矩为TTMmax，ISG电机输出最大转矩TImax，发动机输出转矩为Treq-TTMmax-TImax。
预设工作模式还可以包括停机充电模式：当Treq＝0，车速为0，且SOC<SOClow时，若充电线未连接，可通过发送充电指令及整车满足充电状态时，使整车进入停机充电模式，此模式为发动机工作在燃油经济消耗区最佳输出转矩曲线上，带动ISG电机给动力电池充电，当电池SOC满足某范围之内或发送退出充电指令时，整车退出停机充电模式。
预设工作模式还可以包括滑行回馈模式，当Treq＝0且SOC<SOClow时，若整车满足滑行回馈条件则ISG电机与后驱电机回馈向动力电池充电。
预设工作模式还可以包括制动回馈模式，当Treq＝0且SOC<SOClow时，若整车满足制动回馈条件时则ISG电机与后驱电机回馈向动力电池充电。
综上，通过动力电池的最佳工作区的最低值SOClow、动力电池的最佳工作区的最高值SOChigh、发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh及下限Telow、发动机的最佳燃油消耗转矩Tbest、最大输出转矩Temax、ISG电机的最大输出转矩TImax及后驱电机的最大输出转矩TTMmax优选地划分出包括后驱纯电动模式、串联驱动模式、发动机单独驱动模式、行车充电模式、前轮并联驱动模式、四驱模式、停机充电模式、滑行回馈模式和制动回馈模式九种工作模式，通过对工作模式的细化，即对控制模式条件的明确划分，使发动机工作效率最优以及合理分配发动机和电机的驱动扭矩。根据需要预设工作模式可以包括上述各种工作模式中任意两种或多种不同工作模式的组合。
以上主要说明了混合动力车辆不同工作模式的划分及转矩分配，为了有效保护发动机，本发明提供的车辆混合动力车辆控制方法可以包括：
检测发动机冷却液的温度，当温度不大于第一预设温度时，发动机运行在暖机工况直至达到第一预设状态时，退出发动机暖机。也就是在车辆启动前，通过检测发动机冷却液的温度，判断是车辆是冷车启动车辆还是暖机启动车辆。需要说明的是，此处及下文提到的预设温度为根据发动机情况设置的温度，对其具体数值此处不做限定。第一预设状态为对应发动机暖机完成的状态，具体可以为发动机冷却液的温度达到第二预设温度或持续暖机第一预设时间；其中，第二预设温度大于第一预设温度。
具体的，首先进行钥匙上电，整车上各个控制器进行系统的初始化，初始化完成后，判断发动机冷却液的温度是否大于预设温度T，如此时发动机冷却液温度﹥T时，认为是暖机启动车辆，不需要进行暖机，当发动机冷却液温度≤T时，认为是冷机启动车辆，则此时需要进行发动机暖机，当发动机冷却液温度≥T+T0时，则退出发动机暖机。
若发动机暖机尚未完成时驾驶员启动车辆，也就是若发动机冷却液的温度未达到第二预设温度时启动车辆，则根据SOC状态判断使用后驱纯电动起步或者发动机进行起步，若SOC>SOClow，则使用纯电动起步，同时发动机不会关闭，将继续进行暖机。通过发动机暖机，使发动机提前进入暖机状态，随时为后续的模式转换做好准备，从而改善排放及燃油效率。
进一步地，本发明提供的车辆混合动力车辆控制方法还可以包括：
获取车辆启动指令；
当动力电池的SOC大于动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且发动机冷却液的温度不大于第一预设温度，则启动后驱电机驱动，发动机暖机工况运行。优选的ISG电机也会发电给动力电池，系统处于串联式工作模式。具体的，可以当动力电池的SOC大于动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且发动机冷却液的温度不大于第一预设温度则启动后驱电机驱动，发动机暖机工况运行。
当动力电池的SOC不大于动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且发动机冷却液的温度大于第一预设温度，则启动发动机驱动，ISG电机对动力电池进行充电。该状态下不考虑发动机的暖机，系统处于行车充电工作模式。
当动力电池的SOC大于动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且发动机冷却液的温度大于第一预设温度，则启动后驱电机驱动，发动机处于停机状态，系统处于纯电动模式。
当动力电池的SOC不大于动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且发动机冷却液的温度不大于第一预设温度，则发动机暖机工况运行而后驱动。具体的，ISG电机可以进行发电，电量存储到动力电池中，同时进行发动机暖机及发动机工作点的调整。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆的驱动需求转矩Treq；
根据动力电池的SOC、所述驱动需求转矩Treq及发动机的性能参数确定对应的预设工作模式，并根据对应的所述预设工作模式分配所述发动机与所述后驱电机的转矩。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述预设工作模式包括后驱纯电动模式，当SOClow<SOC<SOChigh且Treq<Telow，或者SOC>SOChigh且Treq<TTMmax时，属于所述后驱电动模式，所述后驱电机输出所述驱动需求转矩；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，SOChigh为所述动力电池的最佳工作区的最高值，TTMmax为后驱电机的最大输出转矩，Telow为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩下限。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述预设工作模式还包括行车充电模式，当SOC<SOClow且Telow<Treq<Temax时，属于所述行车充电模式，所述驱动需求转矩由所述发动机提供，所述ISG电机为所述动力电池充电；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，Telow为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩下限，Temax为发动机的最大输出转矩。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述行车充电模式中，当Telow<Treq<Tbest时，所述发动机输出最佳燃油消耗转矩Tbest；当Tbest<Treq<Tehigh，所述发动机输出经济燃油消耗区输出转矩上限Tehigh；当Tehigh<Treq<Temax时，所述发动机输出最大输出转矩Temax；其中，Tehigh为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限，Tbest为所述发动机的最佳燃油消耗转矩。
5.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述预设工作模式还包括前轮并联驱动模式，当Tehigh<Treq<TTMmax+TImax且SOClow<SOC<SOChigh时，属于所述前轮并联驱动模式，所述发动机与所述ISG电机共同驱动，且所述发动机输出最佳输出转矩Tbest；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，SOChigh为所述动力电池的最佳工作区的最高值，Tehigh为所述发动机的经济燃油消耗区输出转矩上限，TImax为ISG电机的最大输出转矩，TTMmax为后驱电机的最大输出转矩。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述预设工作模式还包括四驱模式，当TTMmax<Treq<TTMmax+TImax且SOC>SOChigh时，所述后驱电机与所述ISG电机共同输出所述驱动需求转矩；
当TTMmax+TImax<Treq<Temax+TTMmax+TImax且SOC>SOClow时，所述发动机、所述后驱电机及所述ISG电机共同输出所述驱动需求转矩；
当Temax+TTMmax+TImax<Treq时，所述发动机与所述后驱电机、所述ISG电机均输出最大输出转矩；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值，SOChigh为所述动力电池的最佳工作区的最高值，TImax为ISG电机的最大输出转矩，TTMmax为后驱电机的最大输出转矩，Temax为发动机的最大输出转矩。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述预设工作模式还包括滑行回馈模式和制动回馈模式；当Treq＝0且SOC<SOClow时，若整车满足滑行回馈条件则所述ISG电机与后驱电机回馈向所述动力电池充电，若整车满足制动回馈条件时则所述ISG电机与后驱电机回馈向所述动力电池充电；其中，SOClow为所述动力电池的最佳工作区的最低值。
8.根据权利要求1-7任一项所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述获取车辆的驱动需求转矩之前，还包括：
检测发动机冷却液的温度，当所述温度不大于第一预设温度时，发动机运行在暖机工况直至达到第一预设状态时，退出发动机暖机。
9.根据权利要求8所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，所述第一预设状态为所述发动机冷却液的温度达到第二预设温度或持续暖机第一预设时间；其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。
10.根据权利要求8所述的混合动力车辆控制方法，其特征在于，还包括：
获取车辆启动指令；
当所述动力电池的SOC大于所述动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且所述发动机冷却液的温度不大于所述第一预设温度，则启动后驱电机驱动，发动机暖机工况运行；
当所述动力电池的SOC不大于所述动力电池的最佳工作区的最低值SOClow，且所述发动机冷却液的温度大于所述第一预设温度，则启动发动机驱动，ISG电机对动力电池进行充电。
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