CN110304042A - 基于规则的四驱phev转矩分配控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，具体包括以下步骤：步骤1，分阶段确定驾驶员的需求转矩；步骤2，根据不同的驾驶员需求转矩，判断车辆当前的工作模式；步骤3，确定发动机和动力电池的最佳工作区间；步骤4，根据车辆当前的工作模式，以让发动机工作在最佳燃油经济转矩曲线为目标，分配车辆动力系统各个动力源的转矩；本发明综合考虑了插电式混合动力汽车各动力源的高效区间的差异性，对驾驶员的需求转矩进行合理分配，在满足车辆动力性和动力系统约束的前提下，提高了车辆燃油经济性，降低了尾气排放量。

Description

基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法

技术领域

本发明属于新能源汽车技术领域，特别是涉及一种基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法。

背景技术

插电式混合动力汽车因具有混合动力汽车续驶里程长、燃油消耗低的特点和纯电动汽车行驶零排放的优点，成为研究热点；双能源驱动与机电复合制动是插电式混合动力汽车动力系统的共性基础，不同的能量来源形式与其灵活的流动方向凸显了整车能量管理的必要性，如何综合考虑发动机和电机的高效区间的差异性，合理进行转矩分配，在满足动力性和系统约束的前提下实现车辆能效最优化控制，是整车能量管理的核心问题；现有能量管理策略不能充分发挥混合动力汽车各动力源的驱动能力，造成车辆燃油经济性降低、动力性变差，燃油量及尾气排放量增加的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，针对四轮驱动插电式混合动力汽车的结构及特点，提出了基于规则的转矩分配策略，提高了混合驱动汽车的燃油经济性和动力性，使得尾气排放量降低。

本发明所采用的技术方案是，基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，分阶段确定驾驶员需求转矩；

将并联式插电混合动力汽车的行驶过程分为两部分：EV阶段和CD、CS阶段，分别制得EV阶段后桥电机的最大驱动转矩包络线，和CD、CS阶段各动力源耦合的最大驱动转矩包络线，在两个包络线图的基础上采用插值法获得车辆每一车速下，加速踏板开度从0到100％变化时的驾驶员需求转矩图，通过车辆当前的车速和加速踏板开度，采用查表法获得驾驶员当前需求转矩；

步骤2，根据驾驶员需求转矩和动力电池剩余电量，对车辆当前的工作模式进行判断；

根据驾驶员需求转矩和动力电池的剩余电量SOC，将车辆的工作模式分为：纯电动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、混合驱动模式和制动能量回收模式；根据驾驶员当前的需求转矩和各个工作模式的判定条件，确定车辆当前的工作模式；

步骤3，确定发动机和动力电池的最佳工作区间；

步骤4，综合考虑发动机和动力电池的工作区间，根据车辆当前的工作模式，以让发动机工作在最佳燃油经济转矩曲线为目标，分配车辆动力系统各个动力源的转矩；

根据车辆工作时参与驱动的动力源不同，将车辆的工作模式分为制动模式、两轮驱动模式和四轮驱动模式，分别进行转矩分配设计，其中两轮驱动模式包括纯电动模式、发动机驱动模式和行车充电模式，四轮驱动模式为混合驱动模式。

进一步的，步骤2中各工作模式的判定条件为：当动力电池电量充足，且驾驶员需求转矩小于后桥电机最大电动转矩输出到驱动轮的转矩时，或动力电池电量低，且驾驶员需求转矩小于发动机最佳燃油经济转矩输出至BSG电机后的剩余转矩即SOC_obj＜SOC&T_r＜T_mmax·i_r·i_l或者SOC_low＜SOC＜SOC_obj&T_r＜(T_eopt-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o，车辆处于纯电动模式；

当动力电池电量低且驾驶员需求转矩较大时，此时发动机可工作在高效率区域，不使用电池提供驱动能量，即SOC_low＜SOC＜SOC_obj&T_r＞T_eopt·i_f·i_o，车辆处于发动机驱动模式；

当动力电池电量低，且驾驶员需求转矩小于发动机最佳燃油经济转矩输出到驱动轮的转矩，但大于发动机工作转矩下限输出到驱动轮的转矩时，即SOC＜SOC_obj&(T_low-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o＜T_r＜(T_eopt-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o，进入行车充电模式；

若动力电池电量充足，且驾驶员需求转矩大于后桥电机最大电动转矩输出到驱动轮的转矩时，即SOC_obj＜SOC&T_r＞T_mmax·i_r·i_l，切换到混合动力模式；

当驾驶员需求转矩小于零时，即T_r＜0，说明汽车处于制动状态，此时进行制动能量回收；

其中，T_r是驾驶员需求转矩，SOC为动力电池的剩余电量，SOC_obj为动力电池剩余电量的目标值，T_mmax是后桥电机最大电动转矩，i_r为两挡变速器传动比，i_o是减速器Ⅰ速比，SOC_low为动力电池剩余电量的下限值，T_eopt是发动机最佳燃油经济转矩，T_bsgmax是BSG电机最大电动转矩，T_low是发动机工作转矩下限，i_b是皮带轮传动比，i_f是DCT的传动比，i_l是减速器Ⅱ速比。

进一步的，步骤4中两轮驱动模式下的转矩分配为：车辆处于纯电动模式，各动力源的转矩分配为：T_m＝T_r/i_l/i_r，T_e＝0，T_bsg＝0；车辆处于发动机驱动模式，各动力源的转矩分配为：T_m＝0,T_e＝T_r/i_f/i_o,T_bsg＝0；车辆处于行车充电模式，各动力源的转矩分配为：T_m＝0,T_e＝T_eopt,T_bsg＝T_eopt/i_b-T_r/i_f/i_o/i_b；或T_m＝0,T_e＝T_r/i_f/i_o+T_bsgmax·i_b,T_bsg＝T_bsgmax；

其中T_m后桥电机转矩，T_bsg是BSG电机转矩，T_e是发动机转矩。

进一步的，步骤4中四轮驱动模式的转矩分配为：

(1)当发动机与后桥电机联合驱动，BSG电机不工作时，BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

(2)当发动机、BSG电机和后桥电机联合驱动时，BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

或

T_rr为后驱动轮最佳动态需求转矩，T_rf为前驱动轮最佳动态需求转矩，T_emax是发动机外特性转矩。

进一步的，步骤4中车辆处于制动模式时，根据当前驾驶员需求转矩、动力电池SOC和后桥电机回馈能力将制动方式分为：滑行制动、机械制动、回馈制动和机电复合制动，不同制动方式下车辆各动力源的转矩分配如下：

当V＜V_min||SOC＞SOC_high||a＜a_max时，车辆处于机械制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝0，T_break＝T_r/4；

当V＞V_min&SOC＜SOC_high&a＞a_max&T_r＞T_gmax时，车辆处于回馈制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_r/i_r/i_l，T_break＝0；

当V＞V_min&SOC＜SOC_high&a＞a_max&T_r＜T_gmax时，车辆处于机电混合制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_gmax，T_break＝(T_r-T_gmax·i_l·i_r)/4；

当V＞V_min&SOC＜SOC_high&a＞a_max&α＝0&β＝0时，车辆处于机电混合制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_gmax，T_break＝0；

其中，V_min是制动能量回馈时的最低车速，V是车辆的当前车速，a是车辆当前的加速度，a_max是制动能量回馈时的最低加速度，T_break是单制动器转矩，T_gmax是后桥电机最大发电转矩，SOC_high是动力电池剩余电量的上限值，α是当前车辆油门踏板的开度，β是当前车辆制动踏板的开度。

本发明的有益效果是：本发明通过分阶段去顶驾驶员的需求转矩，使得车辆的各动力源能充分发挥驱动能力，综合考虑混合动力汽车各动力源的最佳工作区间，对各动力源的转矩进行分配，在满足车辆动力性的条件下，提高了车辆的燃油经济性，降低了油耗和尾气排放量；本发明还能在驾驶过程中保持动力电池剩余电量的平衡，避免了动力电池过度放电造成的使用寿命缩短。

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是发动机的最优工作区域图。

图2是纯电动驱动驾驶员需求转矩随车速、加速踏板开度变化图。

图3是三动力源协调驱动驾驶员需求转矩随车速、加速踏板开度变化图。

图4是车辆行驶模式切换逻辑流程图。

图5是实施例的发动机工作图。

图6是实施例的动力电池SOC变化图。

具体实施方式

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。

并联式插电式混合动力汽车动力系统，前驱动轴由机械连接的发动机和BSG电机驱动，后驱动轴由后桥电机驱动，发动机连接有DCT变速器和减速器I，后桥电机连接有两挡变速器和减速器Ⅱ，BSG电机与动力电池、后桥电机依次电气连接；车辆的行驶过程可以分为三个阶段，纯电动EV阶段、电量消耗CD阶段和电量维持CS阶段；EV阶段车辆仅以后桥电机为动力源，不涉及模式切换，动力电池电量充足，动力电池的剩余电量SOC大于目标值SOC_obj，且处于下降阶段，车辆的需求驱动力小于后桥电机的最大驱动力，车辆完全纯电动驱动状态；CD阶段以后桥电机驱动为主，此时动力电池的SOC大于目标值SOC_obj，且处于下降阶段；CS阶段时以发动机驱动为主，动力电池的SOC低于SOC_obj，需要发动机燃油为动力电池充电，以保持动力电池的SOC平衡。

基于规则的四驱动PHEV转矩分配控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，分阶段确定驾驶员需求转矩；

根据当前车辆的车速、加速踏板开度、制动踏板开度、DCT和两挡变速器挡位进行驾驶员意图识别，若仅以EV阶段后桥电机的驱动能力制定统一的驾驶员需求转矩，会导致CD、CS阶段发动机、BSG电机和后桥电机不能充分发挥驱动能力，车辆动力性受限；若仅以CD、CS阶段三动力源耦合的驱动能力制定统一的驾驶员需求转矩，会导致EV阶段的动力源驱动能力不能满足驾驶员的需求；因此，分阶段分别制定EV阶段和CD、CS阶段下的驾驶员需求转矩，使得车辆行驶在任一阶段时，车辆的动力性都能够满足用户的需求；

在EV阶段，根据后桥电机的外特性曲线、两挡变速器的各挡传动比、减速器Ⅱ的减速比和机械传动效率，得到加速踏板开度为100％时后桥电机驱动转矩，经过处理得到后桥电机的最大驱动转矩包络线，

在CD、CS阶段时，由于发动机和BSG电机的输出转矩由六挡双离合变速器和减速器Ⅰ传递至前轴，后桥电机输出转矩通过两挡变速器和减速器Ⅱ传递至后轴，前、后轴驱动转矩在车轮端实现转矩耦合，所以以耦合的驱动转矩作为驾驶员的需求转矩；依据发动机外特性曲线、BSG电机外特性曲线、后桥电机外特性曲线、DCT变速器各挡传动比、两挡变速器各挡传动比、减速器Ⅰ和减速器Ⅱ的减速比和机械传动效率，得到加速踏板开度为100％时耦合的驱动转矩，并经过处理得到各动力源耦合的最大驱动转矩的包络线，

采用插值法分别得到EV阶段和CD、CS阶段，每一车速下加速踏板开度从0变化到100％时的驾驶员需求转矩图，如图2和图3所示，采用查表得方法获得驾驶员需求转矩T_r；

步骤2，根据驾驶员需求转矩，对车辆当前的工作模式进行判断；

根据驾驶员需求转矩和动力电池SOC，将车辆工作模式分为：纯电动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、混合驱动模式和制动能量回收模式，根据驾驶员当前的需求转矩和各个工作模式的判定条件，确定车辆当前的工作模式；

当动力电池电量充足，且驾驶员需求转矩小于后桥电机最大电动转矩输出到驱动轮的转矩时，或动力电池电量低，且驾驶员需求转矩小于发动机最佳燃油经济转矩输出至BSG电机后的剩余转矩即SOC_obj＜SOC&T_r＜T_mmax·i_r·i_l或者SOC_low＜SOC＜SOC_obj&T_r＜(T_eopt-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o，车辆处于纯电动模式；

当动力电池电量低且驾驶员需求转矩较大，即SOC_low＜SOC＜SOC_obj&T_r＞T_eopt·i_f·i_o时，此时发动机可工作在高效率区域，不使用动力电池提供驱动能量，发动机单独驱动；

当动力电池电量低，且驾驶员需求转矩小于发动机最佳燃油经济转输出到驱动轮的转矩，但大于发动机工作转矩下限输出到驱动轮的转矩时，即SOC＜SOC_obj&(T_low-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o＜T_r＜(T_eopt-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o，进入行车充电模式，此时BSG电机作为负载发电来调节发动机工作点，使发动机工作在发动机最佳燃油经济曲线上；

若动力电池电量充足，且驾驶员需求转矩大于后桥电机最大电动转矩输出到驱动轮的转矩时，即SOC_obj＜SOC&T_r＞T_mmax·i_r·i_l，切换到混合动力模式；

当驾驶员需求转矩小于零时，即T_r＜0，说明汽车处于制动状态，此时进行制动能量回收；

其中T_r是驾驶员需求转矩，T_emax是发动机外特性转矩，T_eopt是发动机最佳燃油经济转矩，T_mmax是后桥电机最大电动转矩，T_bsg是BSG电机转矩，T_bsgmax是BSG电机最大电动转矩，T_e是发动机转矩，T_m是后桥电机转矩，T_low是发动机工作转矩下限，SOC是动力电池剩余电量，SOC_low是动力电池电量下限值，SOC_obj是动力电池电量目标值，i_b是皮带轮传动比，i_f是DCT的传动比，i_r是两挡变速器传动比，i_o是减速器Ⅰ速比，i_l是减速器Ⅱ速比；

各工作模式下并联式混合驱动车辆的动力源工作状态如表1所示：

表1动力部件工作状态

工作模式	发动机状态	BSG电机状态	后桥电机状态	动力电池状态
					纯电动模式	Stop	Stop	电动	放电
发动机驱动	On	Stop	Stop	Stop
					行车充电模式	On	发电	Stop	充电
混合驱动模式	On	电动/发电	电动	放电
					制动能量回收模式	Stop	发电	发电	充电

比较驾驶员需求转矩和最大驱动转矩，判断车辆当前工作模式，以使发动机工作在最佳燃油经济转矩曲线上为目标，设计车辆行驶模式切换规则，行驶模式切换逻辑流程如图4所示，图4中n_o是发动机工作转速下限值，n_e是发动机输入端转速；

步骤3，确定发动机和动力电池的工作区间；

确定发动机的工作区间：并联式混合动力汽车的发动机没有和驱动轮完全解耦，发动机不能始终工作在发动机最佳燃油经济曲线上，发动机的最优工作区间由发动机工作转速下限曲线、发动机外特性曲线和发动机最佳燃油经济曲线围成，如图1所示；

确定动力电池的工作区间，动力电池的充放电效率间接受动力电池SOC影响，为保证动力电池的充放电效率，延长动力电池的使用寿命，需合理设置动力电池SOC的工作范围，将动力电池剩余电量上限值SOC_high设为0.95，动力电池剩余电量目标值SOC_obj设为0.25，动力电池剩余电量下限值SOC_low设为0.2；

步骤4，综合考虑发动机和动力电池的工作区间，根据车辆当前的工作模式，以让发动机工作在最佳燃油经济转矩曲线为目标，分配车辆动力系统各个动力源的转矩；

根据车辆各工作模式下参与驱动的动力源不同，将车辆的工作模式分为制动模式、两轮驱动模式和四轮驱动模式，分别进行转矩分配设计，其中纯电动模式、发动机驱动模式和行车充电模式为两轮驱动模式，混合驱动模式为四轮驱动模式；

1)两轮驱动模式转矩分配：此时单动力源为车辆运行提供动力，转矩分配简单，车辆工作模式的切换条件和转矩分配规则如下：

车辆处于纯电动模式，此时各动力源的转矩分配为：T_m＝T_r/i_l/i_r，T_e＝0，T_bsg＝0；

车辆处于发动机驱动模式，此时各动力源的转矩分配为：T_m＝0，T_e＝T_r/i_f/i_o，T_bsg＝0；

车辆处于行车充电模式，此时各动力源的转矩分配为：T_m＝0，T_e＝T_eopt，T_bsg＝T_eopt/i_b-T_r/i_f/i_o/i_b；或T_m＝0，T_e＝T_r/i_f/i_o+T_bsgmax·i_b，T_bsg＝T_bsgmax；

2)设计四轮驱动的转矩分配：发动机和动力电池混合驱动时，首先需要计算车辆前驱动轮、后驱动轮的转矩分配，并以此计算各动力源的输出转矩；

当车辆正常行驶时，忽略旋转质量惯性阻力矩，则前驱动轮的附着率和后驱动轮的附着率为：

公式(1)和公式(2)中：F_X为汽车行驶时的最佳驱动力；F_Xf为分配至前驱动轴的驱动力，F_Xr为分配至后驱动轴的驱动力；ψ为后轴驱动转矩分配系数；F_Zf为地面作用于前驱动轮的法向反作用力，F_Zr为地面作用于后驱动轮的法向反作用力；

前驱动轴、后驱动轴的驱动力同时达到附着极限，即时，全部附着力均能转化为车辆驱动力，此时，利用公式(1)和公式(2)可得后驱动轴转矩分配系数ψ为：

根据驾驶员需求转矩和公式(3)可知车辆正常行驶时，前驱动轮的最佳动态需求转矩T_rf和后驱动轮的最佳动态需求转矩T_rr为：

其中，T_r为驾驶员需求转矩，T_rf为前驱动轮最佳动态需求转矩；T_rr为后驱动轮最佳动态需求转矩；

若当前车速下，前驱动轮的最佳动态需求转矩，率先超过发动机外特性转矩输出到驱动轮的转矩，则后驱动轮转矩分配系数ψ按照发动机外特性转矩输出比来确定：

若当前车速下，后驱动轮的最佳动态需求转矩，率先超过后桥电机的峰值电动转矩输出到驱动轮的转矩，则后驱动轮转矩分配系数ψ按照后桥电机峰值转矩输出比确定：

(1)发动机与后桥电机联合驱动，BSG电机不工作：

当前驾驶员需求转矩换算到发动机输出端的转矩与BSG电机最大发电转矩换算到发动机输出端的转矩之和，小于发动机最佳燃油经济转矩T_eopt时，调整前、后驱动轮的转矩分配，使前驱动轮的转矩需求增大，促使发动机工作在最佳燃油经济曲线上，以获得更好的整车燃油经济性，此工作模式的切换条件为：

SOC＞SOC_low&T_r＞T_mmax·i_r·i₁&T_rf/i_f/i₀+T_bsgmax·i_b＜T_eopt&T_r/i_f/i₀＞T_eopt

T_rf/i_f/i₀+T_bsgmax·i_b＜T_eopt

BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

(2)发动机、BSG电机和后桥电机联合驱动：

(a)当前驱动轮需求转矩换算到发动机输出轴的转矩，位于发动机最佳燃油经济转矩T_eopt和BSG电机最大发电转矩T_bsgmax换算到发动机输出端的转矩之和，与发动机最佳燃油经济转矩T_eopt和BSG电机的最大电动转矩T_bsgmax换算到发动机输出端的转矩之差的区间内时，发动机工作在最佳燃油经济转矩曲线上，前驱动轮其余的需求转矩由BSG电机提供，后驱动轴需求转矩由后桥电机提供，此工作模式的切换条件为：

SOC＞SOC_low&T_r＞T_mmax·i_r·i₁&T_eopt+T_bsgmax·i_b＞T_rf/i_f/i₀＞T_eopt-T_bsgmax·i_b

BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

(b)当前驱动轴需求转矩换算到发动机输出端的转矩，大于发动机最佳燃油经济转矩T_eopt和BSG电机最大电动转矩T_bsgmax换算到发动机输出端的转矩之和时，发动机工作在外特性最大转矩上，前驱动轮其余的需求转矩由BSG电机提供，后驱动轮需求转矩由后桥电机提供，此工作模式的切换条件为：

SOC＞SOC_low&T_r＞T_mmax·i_r·i₁&T_eopt+T_bsgmax·i_b＜T_rf/i_f/i₀

BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

3)设计制动转矩分配：根据当前驾驶员需求转矩、动力电池SOC和后桥电机回馈能力等因素来判断制动方式：滑行制动、机械制动、回馈制动和机电复合制动；

当V＜V_min||SOC＞SOC_high||a＜a_max时，车辆处于机械制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝0，T_break＝T_r/4；

当V＞V_min&SOC＜SOC_high&a＞a_max&T_r＞T_gmax时，车辆处于回馈制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_r/i_r/i_l，T_break＝0；

当V＞V_min&SOC＜SOC_high&a＞a_max&T_r＜T_gmax时，车辆处于机电混合制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_gmax，T_break＝(T_r-T_gmax·i_l·i_r)/4；

当V＞V_min&SOC＜SOC_high&a＞a_max&α＝0&β＝0时，车辆处于机电混合制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_gmax，T_break＝0；

其中，V_min是制动能量回馈时的最低车速，V时车辆的当前车速，a是车辆当前的加速度，a_max是制动能量回馈时的最低加速度，T_bsg是BSG电机转矩，T_e是发动机转矩，T_m后桥电机转矩，T_break是单制动器转矩，T_gmax是后桥电机最大发电转矩，SOC是动力电池电量，SOC_high是动力电池电量的上限值，α是当前车辆油门踏板的开度，β是当前车辆制动踏板的开度。

实施例

使用MATLAB/Simulink搭建具有行驶模式手动选择功能的整车控制器，控制器顶层模块分为输入模块、控制策略模块和输出模块，其中控制策略模块含有三种行驶模式的控制子模块；在整车控制器中，输入端口所需信号由CRUISE整车模型提供；输出端口信号为三动力源开关信号、转矩控制信号及换挡选择信号，负责控制CRUISE整车模型中三个动力源的工作和换挡规律选择，DCT变速器采用两参数经济性换挡规律，两挡变速器采用两参数动力性换挡规律；

利用ISIGHT软件对整车控制器中的控制策略进行优化，以百公里燃油消耗量最小为优化目标，在满足车辆动力性的前提下，使车辆具有更好的燃油经济性能，优化目标函数如下：

公式(1.1)中，F_c为百公里燃油消耗量(L/100km)；B_e为燃油消耗率(L/h)；S为车辆行驶距离(km)；

将发动机的最佳燃油经济转矩乘以机电功率分配因子s、动力电池的SOC_low作为优化变量，变量的优化区间为：

ISIGHT优化模型的约束条件如下所示：

式中，ΔSOC为仿真前后动力电池SOC的差值；n_e为发动机转速；T_e为发动机转矩；n_m为后桥电机转速；T_m为后桥电机转矩；n_bsg为BSG电机转速；T_bsg为BSG电机转矩；满足约束条件的最优机电功率分配因子s＝0.5474，动力电池SOC_low＝0.2207；

通过ISIGHT优化得到的最优逻辑门限参数，进行整车动力性、经济性仿真，仿真结果如下：

1)车辆跟随情况如图5所示，在仿真过程中期望车速与实际车速始终保持一致，本发明的转矩分配能够满足车辆不同驾驶阶段的需求；

2)SOC变化情况

SOC变化情况如图6所示，动力电池仿真初始时的SOC为25％，仿真结束时的SOC为24.81％，动力电池SOC始末变化量在3％范围之内，能够保持平衡；

在保持动力电池剩余电量平衡的情况下，车辆百公里加速油耗的对比如表2所示，本发明能够在满足车辆动力性的情况下，提高车辆的燃油经济性，使得尾气排放量降低，车辆通过性提高。

表2电平衡油耗仿真结果

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，分阶段确定驾驶员需求转矩；

将并联式插电混合动力汽车的行驶过程分为两部分：EV阶段和CD、CS阶段，分别制得EV阶段后桥电机的最大驱动转矩包络线，和CD、CS阶段各动力源耦合的最大驱动转矩包络线，在两个包络线图的基础上采用插值法获得车辆每一车速下，加速踏板开度从0到100％变化时的驾驶员需求转矩图，采用查表法通过车辆当前的车速和加速踏板开度，获得驾驶员当前需求转矩；

步骤2，根据驾驶员需求转矩和动力电池剩余电量，对车辆当前的工作模式进行判断；

根据驾驶员需求转矩和动力电池的剩余电量，将车辆的工作模式分为：纯电动模式、发动机驱动模式、行车充电模式、混合驱动模式和制动能量回收模式；根据驾驶员当前的需求转矩和各个工作模式的判定条件，确定车辆当前的工作模式；

步骤3，确定发动机和动力电池的最佳工作区间；

步骤4，综合考虑发动机和动力电池的工作区间，根据车辆当前的工作模式，以让发动机工作在最佳燃油经济转矩曲线为目标，分配车辆动力系统各个动力源的转矩；

根据车辆工作时参与驱动的动力源不同，将车辆的工作模式分为制动模式、两轮驱动模式和四轮驱动模式，分别进行转矩分配设计，其中两轮驱动模式包括纯电动模式、发动机驱动模式和行车充电模式，四轮驱动模式为混合驱动模式。

2.根据权利要求1所述的基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，其特征在于，所述步骤2中各工作模式的判定条件为：当动力电池电量充足，且驾驶员需求转矩小于后桥电机最大电动转矩输出到驱动轮的转矩时，或动力电池电量低，且驾驶员需求转矩小于发动机最佳燃油经济转矩输出至BSG电机后的剩余转矩即SOC_obj＜SOC&T_r＜T_mmax·i_r·i_l或者SOC_low＜SOC＜SOC_obj&T_r＜(T_eopt-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o，车辆处于纯电动模式；

当动力电池电量低且驾驶员需求转矩较大时，此时发动机可工作在高效率区域，不使用电池提供驱动能量，即SOC_low＜SOC＜SOC_obj&T_r＞T_eopt·i_f·i_o，车辆处于发动机驱动模式；

当动力电池电量低，且驾驶员需求转矩小于发动机最佳燃油经济转矩输出到驱动轮的转矩，但大于发动机工作转矩下限输出到驱动轮的转矩时，即SOC＜SOC_obj&(T_low-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o＜T_r＜(T_eopt-T_bsgmax·i_b)·i_f·i_o，进入行车充电模式；

若动力电池电量充足，且驾驶员需求转矩大于后桥电机最大电动转矩输出到驱动轮的转矩时，即SOC_obj＜SOC&T_r＞T_mmax·i_r·i_l，切换到混合动力模式；

当驾驶员需求转矩小于零时，即T_r＜0，说明汽车处于制动状态，此时进行制动能量回收；

其中，T_r是驾驶员需求转矩，SOC为动力电池的剩余电量，SOC_obj为动力电池剩余电量的目标值，T_mmax是后桥电机最大电动转矩，i_r为两挡变速器传动比，i_o是减速器Ⅰ速比，SOC_low为动力电池剩余电量的下限值，T_eopt是发动机最佳燃油经济转矩，T_bsgmax是BSG电机最大电动转矩，T_low是发动机工作转矩下限，i_b是皮带轮传动比，i_f是DCT的传动比，i_l是减速器II速比。

3.根据权利要求1所述的基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，其特征在于，所述步骤4中两轮驱动模式下的转矩分配为：车辆处于纯电动模式，各动力源的转矩分配为：T_m＝T_r/i_l/i_r，T_e＝0，T_bsg＝0；车辆处于发动机驱动模式，各动力源的转矩分配为：T_m＝0，T_e＝T_r/i_f/i_o，T_bsg＝0；车辆处于行车充电模式，各动力源的转矩分配为：T_m＝0，T_e＝T_eopt，T_bsg＝T_eopt/i_b-T_r/i_f/i_o/i_b；或T_m＝0，T_e＝T_r/i_f/i_o+T_bsgmax·i_b，T_bsg＝T_bsgmax；

其中T_m后桥电机转矩，T_bsg是BSG电机转矩，T_e是发动机转矩。

4.根据权利要求1所述的基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，其特征在于，所述步骤4中四轮驱动模式的转矩分配为：

(1)当发动机与后桥电机联合驱动，BSG电机不工作时，BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

(2)当发动机、BSG电机和后桥电机联合驱动时，BSG电机、发动机和后桥电机的转矩分配为：

或

T_rr为后驱动轮最佳动态需求转矩，T_rf为前驱动轮最佳动态需求转矩，T_emax是发动机外特性转矩。

5.根据权利要求1所述的基于规则的四驱PHEV转矩分配控制方法，其特征在于，所述步骤4中车辆处于制动模式时，根据当前驾驶员需求转矩、动力电池SOC和后桥电机回馈能力将制动方式分为：滑行制动、机械制动、回馈制动和机电复合制动，不同制动方式下车辆各动力源的转矩分配如下：

当V<V_min||SOC>SOC_high||a<a_max时，车辆处于机械制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝0，T_break＝T_r/4；

当V>V_min&SOC<SOC_high&a>a_max&T_r>T_gmax时，车辆处于回馈制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_r/i_r/i_l，T_break＝0；

当V>V_min&SOC<SOC_high&a>a_max&T_r<T_gmax时，车辆处于机电混合制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_gmax，T_break＝(T_r-T_gmax·i_l·i_r)/4；

当V>V_min&SOC<SOC_high&a>a_max&α＝0&β＝0时，车辆处于机电混合制动，各动力源的转矩分配为：T_bsg＝0，T_e＝0，T_m＝T_gmax，T_break＝0；

其中，V_min是制动能量回馈时的最低车速，V是车辆的当前车速，a是车辆当前的加速度，a_max是制动能量回馈时的最低加速度，T_break是单制动器转矩，T_gmax是后桥电机最大发电转矩，SOC_high是动力电池剩余电量的上限值，α是当前车辆油门踏板的开度，β是当前车辆制动踏板的开度。