CN109606348B - 一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法，分别对整车控制电动模式与混动模式实现各动力源的工作点确定，属于混合动力汽车控制技术领域。在混动模式下，处于不同电池电量模式时，均通过控制电机需求扭矩响应驾驶员需求扭矩的变化，发动机工作点始终控制在最优工作曲线上，当电机实际扭矩较大时，控制发动机需求扭矩增加，使得电机获得补足驾驶员需求扭矩的转矩区间；此外，发动机工作点的控制还需保证电池的控制输出功率。该能量管理控制方法充分考虑到了发动机的平稳运行，减少燃油消耗，以及电池输出功率的控制，提高行驶全程内的燃油经济性，因其为逻辑门限值的控制策略，在控制器中运行速度快，且易于实施推广。

Description

一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法

技术领域

本发明属于混合动力汽车的技术领域，特别涉及一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法。

背景技术

新能源汽车是当前的发展主流，而插电式混合动力汽车在当前电池技术下是最切实际的选择，既可弥补纯电动汽车续驶里程短的不足，同时相对传统汽车又可大幅减少燃油消耗与尾气排放。插电式混合动力汽车有内燃机、电机等多个动力源，结构复杂，如何同时有效地对多个动力源进行能量管理是发挥混合动力汽车节能环保优势的关键。

对于插电式混合动力汽车，当动力电池容量低于纯电动模式下限容量时，工作在电量消耗模式或电量维持模式下，主要为混合动力工况。混合驱动涉及到多能源驱动问题，则需要能量管理控制策略，能量管理策略是在总的转矩或功率需求下，根据性能指标(动力性、经济性、排放)要求，将需求分解到下层执行单元，使发动机、电机工作在高效工作区域内，并最终取得期望的性能指标，是插电式混合动力汽车具有低油耗低排放的基础。通过合理的能量管理策略，才能使插电式混合动力汽车充分利用外界电网充入能量、综合发挥传统内燃机车辆和电动车辆的优点，获得整车最佳性能。

在专利《插电式混合动力电动汽车及其能量管理方法》(申请公布号为CN107640038A)中，公开了一种在已知行驶里程的前提下，通过控制增程器的启动，控制电池电量的下降速率，进而减少燃油消耗、降低行驶的经济成本，虽实时性好，但由于其为增程式构型，未涉及不同SOC模式下，控制电机响应驾驶员需求扭矩的变化、尽量维持发动机工作点稳定，达到降低油耗的目的。

在专利《一种插电式混合动力汽车能量管理方法及系统》(申请公布号为CN108909702A)中，公开了一种基于车辆历史信息预测短期未来车速，对车载能量源动力输出进行分配管理的方法，虽可提高燃油经济性，使发动机尽可能工作在高效区，但因优化计算耗时较长，难以进行实车应用推广。

发明内容

车辆驱动时，现有的插电式混合动力汽车能量管理策略为降低油耗和控制电池放电速率，多采用优化算法进行求解，但基于优化算法的能量管理策略存在在控制器中运行速度慢、实时性差的缺陷，而当前基于规则的能量管理策略虽具有实时性好的优点，却不能够有效降低油耗和控制电池放电速率。为解决上述技术问题，本发明提供了一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法，既可以控制电机响应驾驶员需求扭矩的变化、尽量维持发动机工作点稳定，并控制发动机工作在最优工作曲线上，以降低油耗，同时也可以控制电池放电速率，尽可能回收车辆再生制动功率，保证动力性的同时兼顾经济性。

本发明的技术方案是：

步骤1：首先根据电池荷电状态(state of charge,SOC)将整车能量管理策略分为三种模式，即SOC高模式(SOC处于70％～100％)、SOC中模式(SOC处于40％～70％)、SOC低模式(SOC处于40％以下)，再根据车辆状态与电池SOC模式，实现整车控制电动模式与混动模式的切换；

步骤2：若由步骤1中得到的整车控制模式为电动模式，则实现电动模式下的驱动力分配：

传动轴处需求扭矩均由主驱动电机提供，即：

T_{m_req}＝T_{ts_drv}

式中，T_{m_req}为主驱动电机需求扭矩，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩；

并且限制主驱动电机需求扭矩T_{m_req}小于等于电机外特性扭矩；

发动机需求转速与需求扭矩均为零；

步骤3：若由步骤1中计算得到的整车控制模式为混动模式，则实现混动模式下的驱动力分配，发动机需求工作点确定方法如下：

3.1：若由步骤1中计算得处于电池SOC高模式，

⑴根据主驱动电机实际扭矩的大小分为以下4种情况，控制发动机的工作点：

①若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩，为将主驱动电机实际扭矩控制在外特性扭矩的70％(标定值)处，则发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

式中，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机实际扭矩，k为行星排特征参数，T_{m_max}为电机外特性扭矩；

②若主驱动电机实际扭矩不满足条件①，并大于主驱动电机外特性扭矩的70％(标定值)超过一段时间(标定值)时，则控制发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

式中，T_{m_act}为主驱动电机的实际扭矩，T_{m_max}为主驱动电机的外特性扭矩，k为行星排特征参数；

③若主驱动电机实际扭矩小于主驱动电机外特性扭矩的60％(标定值)时，应尽可能使发动机工作在最低扭矩点上，即发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

ΔT_e＝T_{e_LimLo}-T_{e_act}

式中，T_{e_LimLo}为允许发动机工作的最低扭矩；

即若发动机此时的实际扭矩为允许工作的最低扭矩，则维持发动机扭矩不变，若发动机此时的实际扭矩大于允许工作的最低扭矩，则控制发动机需求扭矩下降，直至允许工作的最低扭矩处；

④若主驱动电机不满足上述条件①②③，则维持发动机工作点不变，即发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

ΔT_e＝0

⑵根据上述步骤⑴中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，计算发动机需求扭矩T_{e_req}，即：

T_{e_req}＝T_{e_act}+ΔT_e

同时，需限制发动机需求扭矩T_{e_req}处于允许发动机工作的最低扭矩与允许发动机工作的最高扭矩之间；

⑶为防止发动机需求扭矩发生突变，影响车辆的舒适性与平顺性，对上述步骤⑵中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}进行滤波处理，作为最终的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}；

⑷将上述步骤⑶中得到的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}作为输入查发动机最优工作曲线(扭矩-转速)，确定发动机需求转速n_{e_req}；

3.2：若由步骤1中计算得处于电池SOC中模式或处于电池SOC低模式，则发动机需求工作点确定方法如下：

⑴处于电池SOC中模式或低模式时，为控制电池的输出功率，对应的发动机需求功率P_{e_req}由下式确定：

P_{e_req}＝P_{st_drv}-P_{bat_req}

式中，P_{st_drv}为驾驶员决定的传动轴需求功率，P_{bat_req}为需控制的电池输出功率，由当前电池SOC查表得到；

⑵限制步骤⑴中计算得到的发动机需求功率P_{e_req}处于允许发动机工作的最小功率与允许发动机工作的最大功率之间，并将发动机需求功率P_{e_req}作为输入查发动机最优工作曲线(功率-转矩)，确定发动机需求扭矩T_{e_req_batt}；

⑶由步骤⑴、⑵根据电池控制输出功率确定的发动机需求扭矩T_{e_req_batt}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_BattReq}为：

ΔT_{e_BattReq}＝T_{e_req_batt}-T_{e_act}

⑷还需根据主驱动电机实际扭矩的大小分为以下4种情况，控制发动机的工作点：

①若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩，为将主驱动电机实际扭矩控制在外特性扭矩的70％(标定值)处，则控制发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

式中，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机实际扭矩，k为行星排特征参数，T_{m_max}为电机外特性扭矩；

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

②若主驱动电机实际扭矩不满足条件①，并大于主驱动电机外特性扭矩的70％(标定值)超过一段时间(标定值)时，则发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

式中，T_{m_act}为主驱动电机的实际扭矩，T_{m_max}为主驱动电机的外特性扭矩，k为行星排特征参数；

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

③若主驱动电机实际扭矩小于主驱动电机外特性扭矩的60％(标定值)时，则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}，即：

ΔT_e＝ΔT_{e_BattReq}

④若主驱动电机不满足上述条件①②③，则维持发动机工作点不变，即发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

ΔT_{e_ReqMg}＝0

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

⑷根据上述步骤⑶中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，计算发动机需求扭矩T_{e_req}，即：

T_{e_req}＝T_{e_act}+ΔT_e

同时，需限制发动机需求扭矩T_{e_req}处于允许发动机工作的最低扭矩与允许发动机工作的最高扭矩之间；

⑸为防止发动机需求扭矩发生突变，影响车辆的舒适性与平顺性，对上述步骤⑷中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}进行滤波处理，作为最终的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}；

⑹将上述步骤⑸中得到的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}作为输入查发动机最优工作曲线(扭矩-转速)，确定发动机需求转速n_{e_req}；

步骤4：若由步骤1中计算得到的整车控制模式为混动模式，则实现混动模式下的驱动力分配，主驱动电机需求扭矩确定方法如下：

⑴主驱动电机需求扭矩为传动轴处需求扭矩减去发动机实际输出到齿圈处的扭矩，即：

式中，T_{m_req}为主驱动电机需求扭矩，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机的实际输出扭矩，k为行星排特征参数；

⑵若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩超过一段时间(标定值)后，为防止电机温度过高，则控制主驱动电机外特性扭矩以一定斜率下降作为主驱动电机的控制外特性扭矩，并且温度越高，下降率越快，否则，主驱动电机的控制外特性扭矩等于主驱动电机的外特性扭矩；

限制步骤⑴计算得到的主驱动电机需求扭矩小于等于主驱动电机控制外特性扭矩，作为最终的主驱动电机需求扭矩T_{m_req_final}；

⑶若由步骤1中计算得处于电池SOC低模式时，为防止电池放电，需限制主驱动电机的放电功率小于等于辅助电机的发电功率，由辅助电机发电功率确定的主驱动电机的峰值扭矩T_{m_BatLim}为：

式中，P_g为辅助电机的发电功率，n_{m_act}为主驱动电机的实际转速，

需限制步骤⑵中计算得到的主驱动电机需求扭矩T_{m_req_final}小于等于T_{m_BatLim}。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

⑴本发明在电池不同SOC模式下实现驱动力分配时，均可控制电池输出功率，电池SOC较高时，发动机启动后输出扭矩小，尽快使电池放电，增加再生制动能量回收功率，电池SOC处于中间或较低时，控制发动机工作在满足电池控制输出功率处；

⑵本发明电池SOC较低时，通过限制主驱动电机的峰值扭矩防止电池放电，延长电池寿命；

⑶本发明在电池不同SOC模式下，均可实现控制电机响应驾驶员需求扭矩的变化、尽量维持发动机工作点稳定，控制发动机工作在最优工作曲线上，以降低油耗；

⑷本发明提出的方法为基于逻辑门限值的控制方法，可以实车应用，实时性好。

附图说明

图1为本发明实施例的插电式行星混合动力系统结构示意图。

图2为本发明实施例的插电式行星混联汽车能量管理控制方法流程图。

图3为本发明实施例的混动模式下电池SOC高时发动机工作点确定流程图。

图4为本发明实施例的混动模式下电池SOC中或低时发动机工作点确定流程图。

图5为本发明实施例的发动机最优工作曲线(转矩-转速)。

图6为本发明实施例的电池SOC与电池控制输出功率关系曲线。

图7为本发明实施例的发动机最优工作曲线(功率-转矩)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法，基于一种行星式混合动力系统，如图1所示，包括发动机、辅助电机MG1、逆变器、动力电池、主驱动电机MG2、行星排PG1和系统输出轴；

发动机输出轴的右端与行星排PG1行星架的左端连接，辅助电机MG1空套在发动机输出轴左端，辅助电机MG1的左端与行星排PG1的右端连接，主驱动电机MG2与系统输出轴的左端连接；

辅助电机MG1、主驱动电机MG2分别通过三相高压电缆与逆变器连接，逆变器通过两条高压电缆与高压储能装置连接。

本发明所述的一种插电式行星混联式汽车能量管理控制方法，如图2所示，其特征在于：

1、首先根据电池荷电状态(state of charge,SOC)将整车能量管理策略分为三种模式，即SOC高模式(SOC处于70％～100％)、SOC中模式(SOC处于40％～70％)、SOC低模式(SOC处于40％以下)，再根据车辆状态与电池SOC模式，实现整车控制电动模式与混动模式的切换；

2、若由第1步中得到的整车控制模式为电动模式，则实现电动模式下的驱动力分配：

传动轴处需求扭矩均由主驱动电机提供，即：

T_{m_req}＝T_{ts_drv}

式中，T_{m_req}为主驱动电机需求扭矩，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩；

并且限制主驱动电机需求扭矩T_{m_req}小于等于电机外特性扭矩；

发动机需求转速与需求扭矩均为零；

3、若由第1步中计算得到的整车控制模式为混动模式，则实现混动模式下的驱动力分配，发动机需求工作点确定方法如下：

3.1：若由第1步中计算得处于电池SOC高模式，发动机需求工作点确定方法流程图如图3所示，

⑴根据主驱动电机实际扭矩的大小分为以下4种情况，控制发动机的工作点：

①若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩，为将主驱动电机实际扭矩控制在外特性扭矩的70％(标定值)处，则发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

式中，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机实际扭矩，k为行星排特征参数，T_{m_max}为电机外特性扭矩；

②若主驱动电机实际扭矩不满足条件①，并大于主驱动电机外特性扭矩的70％(标定值)超过120s(标定值)时，则控制发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

式中，T_{m_act}为主驱动电机的实际扭矩，T_{m_max}为主驱动电机的外特性扭矩，k为行星排特征参数；

③若主驱动电机实际扭矩小于主驱动电机外特性扭矩的60％(标定值)时，应尽可能使发动机工作在最低扭矩点上，即发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

ΔT_e＝T_{e_LimLo}-T_{e_act}

式中，T_{e_LimLo}为允许发动机工作的最低扭矩；

即若发动机此时的实际扭矩为允许工作的最低扭矩，则维持发动机扭矩不变，若发动机此时的实际扭矩大于允许工作的最低扭矩，则控制发动机需求扭矩下降，直至允许工作的最低扭矩处；

④若主驱动电机不满足上述条件①②③，则维持发动机工作点不变，即发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

ΔT_e＝0

⑵根据上述步骤⑴中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，计算发动机需求扭矩T_{e_req}，即

T_{e_req}＝T_{e_act}+ΔT_e

同时，需限制发动机需求扭矩T_{e_req}处于允许发动机工作的最低扭矩与允许发动机工作的最高扭矩之间；

⑶为防止发动机需求扭矩发生突变，影响车辆的舒适性与平顺性，对上述步骤⑵中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}进行滤波处理，作为最终的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}；

⑷将上述步骤⑶中得到的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}作为输入查发动机最优工作曲线(扭矩-转速)，如图5所示，确定发动机需求转速n_{e_req}；

3.2：若由第1步中计算得处于电池SOC中模式或处于电池SOC低模式，则发动机需求工作点确定方法流程图如图4所示，

⑴处于电池SOC中模式或低模式时，为控制电池的输出功率，对应的发动机需求功率P_{e_req}由下式确定：

P_{e_req}＝P_{st_drv}-P_{bat_req}

式中，P_{st_drv}为驾驶员决定的传动轴需求功率，P_{bat_req}为需控制的电池输出功率，由当前电池SOC查表得到，如图6所示；

⑵限制步骤⑴中计算得到的发动机需求功率P_{e_req}处于允许发动机工作的最小功率与允许发动机工作的最大功率之间，并将发动机需求功率P_{e_req}作为输入查发动机最优工作曲线(功率-转矩)，如图7所示，确定发动机需求扭矩T_{e_req_batt}；

⑶由步骤⑴、⑵根据电池控制输出功率确定的发动机需求扭矩T_{e_req_batt}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_BattReq}为：

ΔT_{e_BattReq}＝T_{e_req_batt}-T_{e_act}

⑷还需根据主驱动电机实际扭矩的大小分为以下4种情况，控制发动机的工作点：

①若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩，为将主驱动电机实际扭矩控制在外特性扭矩的70％(标定值)处，则控制发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

式中，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机实际扭矩，k为行星排特征参数，T_{m_max}为电机外特性扭矩；

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

②若主驱动电机实际扭矩不满足条件①，并大于主驱动电机外特性扭矩的70％(标定值)超过120s(标定值)时，则发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

式中，T_{m_act}为主驱动电机的实际扭矩，T_{m_max}为主驱动电机的外特性扭矩，k为行星排特征参数；

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

③若主驱动电机实际扭矩小于主驱动电机外特性扭矩的60％(标定值)时，则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}，即：

ΔT_e＝ΔT_{e_BattReq}

④若主驱动电机不满足上述条件①②③，则维持发动机工作点不变，即发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

ΔT_{e_ReqMg}＝0

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

⑷根据上述步骤⑶中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，计算发动机需求扭矩T_{e_req}，即

T_{e_req}＝T_{e_act}+ΔT_e

同时，需限制发动机需求扭矩T_{e_req}处于允许发动机工作的最低扭矩与允许发动机工作的最高扭矩之间；

⑸为防止发动机需求扭矩发生突变，影响车辆的舒适性与平顺性，对上述步骤⑷中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}进行滤波处理，作为最终的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}；

⑹将上述步骤⑸中得到的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}作为输入查发动机最优工作曲线(扭矩-转速)，如图5所示，确定发动机需求转速n_{e_req}；

步骤4、若由第1步中计算得到的整车控制模式为混动模式，则实现混动模式下的驱动力分配，主驱动电机需求扭矩确定方法如下：

⑴主驱动电机需求扭矩为传动轴处需求扭矩减去发动机实际输出到齿圈处的扭矩，即：

式中，T_{m_req}为主驱动电机需求扭矩，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机的实际输出扭矩，k为行星排特征参数；

⑵若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩超过100s(标定值)后，为防止电机温度过高，则控制主驱动电机外特性扭矩以一定斜率下降作为主驱动电机的控制外特性扭矩，并且温度越高，下降率越快，否则，主驱动电机的控制外特性扭矩等于主驱动电机的外特性扭矩；

限制步骤⑴计算得到的主驱动电机需求扭矩小于等于主驱动电机控制外特性扭矩，作为最终的主驱动电机需求扭矩T_{m_req_final}；

⑶若由第1步中计算得处于电池SOC低模式时，为防止电池放电，需限制主驱动电机的放电功率小于等于辅助电机的发电功率，由辅助电机发电功率确定的主驱动电机的峰值扭矩T_{m_BatLim}为：

式中，P_g为辅助电机的发电功率，n_{m_act}为主驱动电机的实际转速，

需限制步骤⑵中计算得到的主驱动电机需求扭矩T_{m_req_final}小于等于T_{m_BatLim}。

Claims (1)

1.一种插电式行星混联汽车能量管理控制方法，包括以下步骤：

步骤1：首先根据电池SOC将整车能量管理策略分为三种模式，当SOC处于70％～100％时为SOC高模式、当SOC处于40％～70％时为SOC中模式、当SOC处于40％以下时为SOC低模式，再根据车辆状态与电池SOC模式，实现整车控制电动模式与混动模式的切换；

步骤2：若由步骤1中得到的整车控制模式为电动模式，则实现电动模式下的驱动力分配：

传动轴处需求扭矩均由主驱动电机提供，即：

T_{m_req}＝T_{ts_drv}

式中，T_{m_req}为主驱动电机需求扭矩，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩；

并且限制主驱动电机需求扭矩T_{m_req}小于等于电机外特性扭矩；

发动机需求转速与需求扭矩均为零；

步骤3：若由步骤1中计算得到的整车控制模式为混动模式，则实现混动模式下的驱动力分配，发动机需求工作点确定方法如下：

3.1：若由步骤1中计算得处于电池SOC高模式，

⑴根据主驱动电机实际扭矩的大小分为以下4种情况，控制发动机的工作点：

①若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩，为将主驱动电机实际扭矩控制在外特性扭矩的70％处，则发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

式中，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机实际扭矩，k为行星排特征参数，T_{m_max}为电机外特性扭矩；

②若主驱动电机实际扭矩不满足条件①，并大于主驱动电机外特性扭矩的70％超过一段时间T₁时，所述的时间T₁可以通过标定得到合理值，则控制发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

式中，T_{m_act}为主驱动电机的实际扭矩，T_{m_max}为主驱动电机的外特性扭矩，k为行星排特征参数；

③若主驱动电机实际扭矩小于主驱动电机外特性扭矩的60％时，应尽可能使发动机工作在最低扭矩点上，即发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

ΔT_e＝T_{e_LimLo}-T_{e_act}

式中，T_{e_LimLo}为允许发动机工作的最低扭矩；

即若发动机此时的实际扭矩为允许工作的最低扭矩，则维持发动机扭矩不变，若发动机此时的实际扭矩大于允许工作的最低扭矩，则控制发动机需求扭矩下降，直至允许工作的最低扭矩处；

④若主驱动电机不满足上述条件①②③，则维持发动机工作点不变，即发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e为：

ΔT_e＝0

⑵根据上述步骤⑴中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，计算发动机需求扭矩T_{e_req}，即：

T_{e_req}＝T_{e_act}+ΔT_e

同时，需限制发动机需求扭矩T_{e_req}处于允许发动机工作的最低扭矩与允许发动机工作的最高扭矩之间；

⑶为防止发动机需求扭矩发生突变，影响车辆的舒适性与平顺性，对上述步骤⑵中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}进行滤波处理，作为最终的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}；

⑷将上述步骤⑶中得到的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}作为输入查发动机扭矩-转速最优工作曲线，确定发动机需求转速n_{e_req}；

3.2：若由步骤1中计算得处于电池SOC中模式或处于电池SOC低模式，则发动机需求工作点确定方法如下：

⑴处于电池SOC中模式或低模式时，为控制电池的输出功率，对应的发动机需求功率P_{e_req}由下式确定：

P_{e_req}＝P_{st_drv}-P_{bat_req}

式中，P_{st_drv}为驾驶员决定的传动轴需求功率，P_{bat_req}为需控制的电池输出功率，由当前电池SOC查表得到；

⑵限制步骤⑴中计算得到的发动机需求功率P_{e_req}处于允许发动机工作的最小功率与允许发动机工作的最大功率之间，并将发动机需求功率P_{e_req}作为输入查发动机功率-转矩最优工作曲线，确定发动机需求扭矩T_{e_req_batt}；

⑶由步骤⑴、⑵根据电池控制输出功率确定的发动机需求扭矩T_{e_req_batt}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_BattReq}为：

ΔT_{e_BattReq}＝T_{e_req_batt}-T_{e_act}

⑷还需根据主驱动电机实际扭矩的大小分为以下4种情况，控制发动机的工作点：

①若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩，为将主驱动电机实际扭矩控制在外特性扭矩的70％处，则控制发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

式中，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机实际扭矩，k为行星排特征参数，T_{m_max}为电机外特性扭矩；

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

②若主驱动电机实际扭矩不满足条件①，并大于主驱动电机外特性扭矩的70％超过一段时间T₂时，所述的时间T₂可以通过标定得到合理值，则发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

式中，T_{m_act}为主驱动电机的实际扭矩，T_{m_max}为主驱动电机的外特性扭矩，k为行星排特征参数；

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

③若主驱动电机实际扭矩小于主驱动电机外特性扭矩的60％时，则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}，即：

ΔT_e＝ΔT_{e_BattReq}

④若主驱动电机不满足上述条件①②③，则维持发动机工作点不变，即发动机需求扭矩T_{e_ReqMg}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_{e_ReqMg}为：

ΔT_{e_ReqMg}＝0

则最终的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，为步骤⑶中由电池控制输出功率确定的ΔT_{e_BattReq}与上述计算得到的ΔT_{e_ReqMg}两者间的最大值，即：

ΔT_e＝max(ΔT_{e_BattReq},ΔT_{e_ReqMg})

⑸根据上述步骤⑷中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}与发动机实际扭矩T_{e_act}的差ΔT_e，计算发动机需求扭矩T_{e_req}，即：

T_{e_req}＝T_{e_act}+ΔT_e

同时，需限制发动机需求扭矩T_{e_req}处于允许发动机工作的最低扭矩与允许发动机工作的最高扭矩之间；

⑹为防止发动机需求扭矩发生突变，影响车辆的舒适性与平顺性，对上述步骤⑸中计算得到的发动机需求扭矩T_{e_req}进行滤波处理，作为最终的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}；

⑺将上述步骤⑹中得到的发动机需求扭矩T_{e_req_filt}作为输入查发动机扭矩-转速最优工作曲线，确定发动机需求转速n_{e_req}；

步骤4：若由步骤1中计算得到的整车控制模式为混动模式，则实现混动模式下的驱动力分配，主驱动电机需求扭矩确定方法如下：

⑴主驱动电机需求扭矩为传动轴处需求扭矩减去发动机实际输出到齿圈处的扭矩，即：

式中，T_{m_req}为主驱动电机需求扭矩，T_{ts_drv}为驾驶员决定的传动轴处需求扭矩，T_{e_act}为发动机的实际输出扭矩，k为行星排特征参数；

⑵若主驱动电机实际扭矩大于等于主驱动电机外特性扭矩超过一段时间T₃后，所述的时间T₃可以通过标定得到合理值，为防止电机温度过高，则控制主驱动电机外特性扭矩以一定斜率下降作为主驱动电机的控制外特性扭矩，并且温度越高，下降率越快，否则，主驱动电机的控制外特性扭矩等于主驱动电机的外特性扭矩；

限制步骤⑴计算得到的主驱动电机需求扭矩小于等于主驱动电机控制外特性扭矩，作为最终的主驱动电机需求扭矩T_{m_req_final}；

⑶若由步骤1中计算得处于电池SOC低模式时，为防止电池放电，需限制主驱动电机的放电功率小于等于辅助电机的发电功率，由辅助电机发电功率确定的主驱动电机的峰值扭矩T_{m_BatLim}为：

式中，P_g为辅助电机的发电功率，n_{m_act}为主驱动电机的实际转速，

需限制步骤⑵中计算得到的主驱动电机需求扭矩T_{m_req_final}小于等于T_{m_BatLim}。

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