CN110588630B - 一种机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置 - Google Patents

一种机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置，根据驱动需求功率，动态调整参与驱动的电驱动桥数量，优化机械驱动系统变速器挡位和电驱系统电驱动桥挡位，决定发动机、动力电池和动力单元的输出功率，最终实现平衡车辆的动力性和经济性。

Description

一种机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置
技术领域
本发明涉及多轴特种车辆控制技术领域，尤其涉及一种机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置。
背景技术
机电复合驱动是混合动力驱动构型之一，它的动力源包括发动机、动力电池及动力单元三种。发动机、动力电池及动力单元分别向机械驱动桥、电驱动桥提供动力，机械驱动桥与电驱动桥相对独立，通过轮胎实现驱动耦合。两套驱动系统可以保证车辆在一套系统失效的情况下继续行驶，是多轴特种车辆解决高动力性和高可靠性的重要措施。
能量分配控制策略的主要目的是决定需求功率在各动力源之间的分配，这影响部件的工作效率，进而影响了车辆的经济性。特种车辆，尤其是军用特种车辆，首先考虑车辆的动力性，同时也要兼顾车辆的经济性，这对能量分配控制策略提出新的要求。现有能量分配控制技术主要针对混合动力轿车、客车及卡车的经济性改善，并未对机电复合驱动多轴特种车辆的动力性、经济性进行综合研究。多轴特种车辆能量分配控制策略如何兼顾车辆的动力性和经济性是本领域技术人员需要解决的技术问题和研究难点。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的一个方面提供了一种机电复合驱动系统能量分配控制方法，包括：S1，接收驾驶员操作指令，并解析操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率；S2，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点；S3，计算机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率，在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量；S4，根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元功率进行循环分配，计算总等效燃油消耗量，将总等效燃油消耗量与后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；其中，动力电池和动力单元总功率等于驱动需求功率除以驱动电机工作效率，总等效燃油消耗量等于发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗之和；S5，判断目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率后执行S6；若不是，直接执行S6；S6，判断动力电池功率和动力单元功率分配循环是否完成，若是，则执行S7；若不是，则执行S4；S7，判断发动机功率和驱动电机功率分配循环是否完成，若是，则执行S8；若不是，则执行S3；S8，判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成，若是，则执行S9；若不是，则返回S2；S9，获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
其中，S2，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点包括：确定机械驱动系统变速器目标挡位为当前挡位和相邻挡位，电驱系统电驱动桥目标挡位为当前挡位和相邻挡位；判断驱动电机转速是否超过最大转速，如果驱动电机转速超过最大转速则舍弃驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回重新确定电驱系统电驱动桥目标挡位；如果驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果发动机转速超过转速范围则舍弃发动机转速超过转速范围得到挡位点返回重新确定机械驱动系统变速器目标挡位，如果发动机转速未超过转速范围则执行S3。
其中，舍弃符合预设条件的挡位点包括：舍弃最大输出功率小于驱动需求功率的挡位点。
其中，发动机功率循环区间的最大值为发动机最大输出功率和驱动需求功率除以机械驱动系统效率的较小值；发动机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－驱动电机最大输出功率×电驱动系统效率)÷机械驱动系统效率的较大值；驱动电机功率循环区间的最大值为驱动电机最大输出功率和驱动需求功率除以电驱动系统效率的较小值；驱动电机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－发动机最大输出功率×机械驱动系统效率)÷电驱动系统效率的较大值。
其中，动力单元功率循环区间的最大值为(驱动电机总功率÷驱动电机效率)和动力单元最大输出功率的较小值；动力单元功率循环区间的最小值为0和(驱动电机总功率÷驱动电机效率－动力电池允许最大输出功率)的较大值。
本发明另一方面提供了一种机电复合驱动系统能量分配控制装置，包括：解析模块，用于接收驾驶员操作指令，并解析操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率；挡位筛选模块，用于令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点；第一计算模块，用于计算机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率，在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量；第二计算模块，用于根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元功率进行循环分配，计算总等效燃油消耗量，将总等效燃油消耗量与后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；其中，动力电池和动力单元总功率等于驱动需求功率除以驱动电机工作效率，总等效燃油消耗量等于发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗之和；第一判断模块，用于判断目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率后通知第二判断模块；若不是，直接通知第二判断模块；第二判断模块，用于判断动力电池功率和动力单元功率分配循环是否完成，若是，则通知第三判断模块；若不是，则通知第二计算模块；第三判断模块，用于判断发动机功率和驱动电机功率分配循环是否完成，若是，则通知第四判断模块；若不是，则通知第一计算模块；第四判断模块，用于判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成，若是，则通知控制模块；若不是，则通知挡位筛选模块；控制模块，用于获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
其中，挡位筛选模块通过如下方式令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点：挡位筛选模块，具体用于确定机械驱动系统变速器目标挡位为当前挡位和相邻挡位，电驱系统电驱动桥目标挡位为当前挡位和相邻挡位；判断驱动电机转速是否超过最大转速，如果驱动电机转速超过最大转速则舍弃驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回重新确定电驱系统电驱动桥目标挡位；如果驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果发动机转速超过转速范围则舍弃发动机转速超过转速范围得到挡位点返回重新确定机械驱动系统变速器目标挡位，如果发动机转速未超过转速范围则通知第一计算模块。
其中，挡位筛选模块通过如下方式舍弃符合预设条件的挡位点：挡位筛选模块，具体用于舍弃最大输出功率小于驱动需求功率的挡位点。
其中，发动机功率循环区间的最大值为发动机最大输出功率和驱动需求功率除以机械驱动系统效率的较小值；发动机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－驱动电机最大输出功率×电驱动系统效率)÷机械驱动系统效率的较大值；驱动电机功率循环区间的最大值为驱动电机最大输出功率和驱动需求功率除以电驱动系统效率的较小值；驱动电机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－发动机最大输出功率×机械驱动系统效率)÷电驱动系统效率的较大值。
其中，动力单元功率循环区间的最大值为(驱动电机总功率÷驱动电机效率)和动力单元最大输出功率的较小值；动力单元功率循环区间的最小值为0和(驱动电机总功率÷驱动电机效率－动力电池允许最大输出功率)的较大值。
由此可见，通过本发明提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法及装置，根据驱动需求功率，动态调整参与驱动的电驱动桥数量，优化机械驱动系统变速器挡位和电驱系统电驱动桥挡位，决定发动机、动力电池和动力单元的输出功率，最终实现平衡车辆的动力性和经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本发明实施例提供的机电复合驱动系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供机电复合驱动多轴车辆基本构型图；
图3为本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法的一种具体流程图；
图5为本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法所采用的机电复合驱动系统的结构示意图，参见图1，本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法采用的机电复合驱动系统通过整车控制器进行控制：
该机电复合驱动系统与整车控制器相连，并接受整车控制器的控制；该机电复合驱动系统包括：机械驱动系统和电驱动系统；
其中，机械驱动系统包括发动机及控制器、自动变速器及控制器以及分动器，分动器连接n个机械驱动桥，其中，n≥1且为自然数；
电驱动系统连接动力电池及BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)、动力单元及控制器以及n个电驱动桥，其中，n≥1且为自然数；每个电驱动桥分别包括驱动电机及控制器、多挡减速箱及换挡控制器、轮边传动轴以及轮边减速器。
其中，机械驱动桥由大功率发动机提供动力，电驱动桥由动力电池和动力单元提供动力。
具体实施时，可以按照图2构建本发明实施例提供的机电复合驱动多轴车辆基本构型，参见图2，本发明实施例提供的机电复合驱动多轴车辆中，整车控制器VCU通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)BUS(总线)控制发动机控制器、AT(automatic transmission，自动变速器)控制器、APU(Auxiliary Power Unit，动力单元)控制器、BMS以及驱动电机控制器。其中，机械驱动桥和电驱动桥的数量可以根据实际需求进行配置。
结合图1和图2，以下通过图3对本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法进行说明，参见图3，本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法，包括：
S1，接收驾驶员操作指令，并解析操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率。
具体地，整车控制器接收驾驶员操作指令，对驾驶意图进行解析，计算驱动需求功率。在本实施例中，依据车辆性能要求的不同可以按线性或非线性的方法解析驾驶意图，在本实施例中，按线性关系解析驾驶意图，计算驱动需求功率。具体实施时，整车控制器可以接收并解析车辆当前的踏板、车速等信号，据此得到驱动需求功率。
S2，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点。
具体地，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位的相邻挡位间循环，例如：在当前挡位为1挡时，挡位循环区间为[1，2]；在当前挡位为最高挡N时，挡位循环区间为[N-1，N]；在当前挡位为其他挡位M时，挡位循环区间为[M－1，M+1]。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，S2，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点包括：确定机械驱动系统变速器目标挡位为当前挡位和相邻挡位，电驱系统电驱动桥目标挡位为当前挡位和相邻挡位；判断驱动电机转速是否超过最大转速，如果驱动电机转速超过最大转速则舍弃驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回重新确定电驱系统电驱动桥目标挡位；如果驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果发动机转速超过转速范围则舍弃发动机转速超过转速范围得到挡位点返回重新确定机械驱动系统变速器目标挡位，如果发动机转速未超过转速范围则执行S3。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，舍弃符合预设条件的挡位点包括：舍弃最大输出功率小于驱动需求功率的挡位点。
由此可以舍弃驱动系统最大输出功率小于驱动需求功率或者发动机转速超过最大转速或者发动机转速低于最低稳定转速或者驱动电机转速超过最大转速的挡位点。以此保证挡位点选择的准确性。
S3，计算机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率，在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量。
具体地，计算此时目标挡位下的后备功率，并在合适的区间内按需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配。计算此时不同驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并取最优效率对应的电驱动桥工作数量。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，发动机功率循环区间的最大值为发动机最大输出功率和驱动需求功率除以机械驱动系统效率的较小值；发动机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－驱动电机最大输出功率×电驱动系统效率)÷机械驱动系统效率的较大值；驱动电机功率循环区间的最大值为驱动电机最大输出功率和驱动需求功率除以电驱动系统效率的较小值；驱动电机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－发动机最大输出功率×机械驱动系统效率)÷电驱动系统效率的较大值。通过以上方式确定发动机功率循环区间和驱动电机功率循环区间之后，可以动态调整参与驱动的电驱动桥数量。
其中，驱动电机工作效率通过查表(转速—转矩—效率表)的方式得到。
S4，根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元功率进行循环分配，计算总等效燃油消耗量，将总等效燃油消耗量与后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；其中，动力电池和动力单元总功率等于驱动需求功率除以驱动电机工作效率，总等效燃油消耗量等于发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗之和。
具体地，本步骤中，对驱动电机功率来源—动力电池和动力单元进行功率分配，在合适的区间内进行循环分配，计算此时的发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗，三者相加得到总等效燃油消耗量，与后备功率加权、归一得到动力性与经济性目标函数值。在本实施例中，动力电池和动力单元总功率等于驱动电机需求功率除以驱动电机工作效率，其中驱动电机工作效率通过S3得到。其中总等效燃油消耗量和加权、归一计算方法可以从常规方案中选取，本发明不再赘述。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，动力单元功率循环区间的最大值为(驱动电机总功率÷驱动电机效率)和动力单元最大输出功率的较小值；动力单元功率循环区间的最小值为0和(驱动电机总功率÷驱动电机效率－动力电池允许最大输出功率)的较大值。通过上述方式确定动力单元功率循环区间后，可以合理确定动力单元的输出功率。
S5，判断目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率后执行S6；若不是，直接执行S6；
S6，判断动力电池功率和动力单元功率分配循环是否完成，若是，则执行S7；若不是，则执行S4；
S7，判断发动机功率和驱动电机功率分配循环是否完成，若是，则执行S8；若不是，则执行S3；
S8，判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成，若是，则执行S9；若不是，则返回S2；
S9，获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
由此，只有当目标函数值为目前所有结果的最小值时，才利用最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制，保证平衡了车辆的动力性和经济性的前提下，合理进行控制。
图4示出了本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法的一种具体流程图，以下通过图4，对本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法进行进一步说明，但是本发明并不局限于此，参见图4，本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法，包括：
接收驾驶员操作指令，并解析操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率；
进行挡位筛选，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环；
判断驱动电机转速是否超过最大转速，如果驱动电机转速超过最大转速则舍弃驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回进行挡位筛选的步骤；
如果驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果发动机转速超过转速范围则舍弃发动机转速超过转速范围得到挡位点返回进行挡位筛选的步骤，如果发动机转速未超过转速范围则继续下一步；
计算最大输出功率，判断最大输出功率是否小于驱动需求功率，如果最大输出功率小于驱动需求功率，则舍弃最大输出功率小于驱动需求功率的挡位点；
如果最大输出功率不小于驱动需求功率，则计算机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率；
在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照所述驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量；
根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元(APU)功率进行循环分配，其中，动力电池和动力单元总功率等于驱动需求功率除以驱动电机工作效率；
计算此时的发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗，三者相加得到总等效燃油消耗量；
将总等效燃油消耗量与后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；
判断目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录该最小目标函数值对应的挡位、驱动电机启动个数(电驱动桥工作数量)、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率；若不是，则不做记录；
判断动力电池功率和动力单元功率分配循环是否完成，若是，则判断发动机功率和驱动电机功率分配循环是否完成；若不是，则返回执行根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元(APU)功率进行循环分配；
如果判断发动机功率和驱动电机功率分配循环完成，则判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成；若不是，则返回在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照所述驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配的步骤；如果是，则判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成；
如果机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环未完成，则返回进行挡位筛选的步骤；如果机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环完成，则获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
由此可见，通过本发明提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法，根据驱动需求功率，动态调整参与驱动的电驱动桥数量，优化机械驱动系统变速器挡位和电驱系统电驱动桥挡位，决定发动机、动力电池和动力单元的输出功率，最终实现平衡车辆的动力性和经济性。
综上所述，本发明提供的机电复合驱动系统能量分配控制方法，具有如下技术效果：
(1)控制策略同时考虑了机械驱动系统变速器挡位和电驱系统电驱动桥挡位，系统、协调地解决了变速器与电驱动桥间的挡位问题。
(2)根据当前驱动电机转速及效率曲线实现电驱动桥智能启停决策，提高了系统工作效率。
(3)建立的多目标代价函数，兼顾了车辆的动力性与经济性。动力性代价函数为后备功率与驱动系统最大输出功率之比，经济性成本函数为等效燃油消耗速率。
(4)本发明提供的兼顾动力性与经济性的能量分配控制策略，充分发挥机电复合驱动的结构优势，有效地保证车辆的动力性，并提高车辆的燃油经济性。
图5示出了本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制装置的结构示意图，本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制装置利用上述机电复合驱动系统能量分配控制方法，在此仅对本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制装置进行简要说明，其他未尽事宜，请参照上述机电复合驱动系统能量分配控制方法的相关说明，在此不再赘述，参见图5，本发明实施例提供的机电复合驱动系统能量分配控制装置，包括：
解析模块，用于接收驾驶员操作指令，并解析操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率；
挡位筛选模块，用于令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点；
第一计算模块，用于计算机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率，在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量；
第二计算模块，用于根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元功率进行循环分配，计算总等效燃油消耗量，将总等效燃油消耗量与后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；其中，动力电池和动力单元总功率等于驱动需求功率除以驱动电机工作效率，总等效燃油消耗量等于发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗之和；
第一判断模块，用于判断目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率后通知第二判断模块；若不是，直接通知第二判断模块；
第二判断模块，用于判断动力电池功率和动力单元功率分配循环是否完成，若是，则通知第三判断模块；若不是，则通知第二计算模块；
第三判断模块，用于判断发动机功率和驱动电机功率分配循环是否完成，若是，则通知
第四判断模块；若不是，则通知第一计算模块；
第四判断模块，用于判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成，若是，则通知控制模块；若不是，则通知挡位筛选模块；
控制模块，用于获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，挡位筛选模块通过如下方式令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点：挡位筛选模块，具体用于确定机械驱动系统变速器目标挡位为当前挡位和相邻挡位，电驱系统电驱动桥目标挡位为当前挡位和相邻挡位；判断驱动电机转速是否超过最大转速，如果驱动电机转速超过最大转速则舍弃驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回重新确定电驱系统电驱动桥目标挡位；如果驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果发动机转速超过转速范围则舍弃发动机转速超过转速范围得到挡位点返回重新确定机械驱动系统变速器目标挡位，如果发动机转速未超过转速范围则通知第一计算模块。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，挡位筛选模块通过如下方式舍弃符合预设条件的挡位点：挡位筛选模块，具体用于舍弃最大输出功率小于驱动需求功率的挡位点。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，发动机功率循环区间的最大值为发动机最大输出功率和驱动需求功率除以机械驱动系统效率的较小值；发动机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－驱动电机最大输出功率×电驱动系统效率)÷机械驱动系统效率的较大值；驱动电机功率循环区间的最大值为驱动电机最大输出功率和驱动需求功率除以电驱动系统效率的较小值；驱动电机功率循环区间的最小值为0和(驱动需求功率－发动机最大输出功率×机械驱动系统效率)÷电驱动系统效率的较大值。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，动力单元功率循环区间的最大值为(驱动电机总功率÷驱动电机效率)和动力单元最大输出功率的较小值；动力单元功率循环区间的最小值为0和(驱动电机总功率÷驱动电机效率－动力电池允许最大输出功率)的较大值。
由此可见，通过本发明提供的机电复合驱动系统能量分配控制装置，根据驱动需求功率，动态调整参与驱动的电驱动桥数量，优化机械驱动系统变速器挡位和电驱系统电驱动桥挡位，决定发动机、动力电池和动力单元的输出功率，最终实现平衡车辆的动力性和经济性。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种机电复合驱动系统能量分配控制方法，其特征在于，包括：
S1，接收驾驶员操作指令，并解析所述操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率；
S2，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点；
S3，计算所述机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率，在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照所述驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量；
S4，根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元功率进行循环分配，计算总等效燃油消耗量，将所述总等效燃油消耗量与所述后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；其中，所述动力电池和动力单元总功率等于所述驱动需求功率除以所述驱动电机工作效率，所述总等效燃油消耗量等于发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗之和；
S5，判断所述目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率后执行S6；若不是，直接执行S6；
S6，判断所述动力电池功率和所述动力单元功率分配循环是否完成，若是，则执行S7；若不是，则执行S4；
S7，判断所述发动机功率和所述驱动电机功率分配循环是否完成，若是，则执行S8；若不是，则执行S3；
S8，判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成，若是，则执行S9；若不是，则返回S2；
S9，获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照所述当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点包括：
确定所述机械驱动系统变速器目标挡位为当前挡位和相邻挡位，所述电驱系统电驱动桥目标挡位为当前挡位和相邻挡位；
判断所述驱动电机转速是否超过最大转速，如果所述驱动电机转速超过最大转速则舍弃所述驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回重新确定所述电驱系统电驱动桥目标挡位；如果所述驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果所述发动机转速超过转速范围则舍弃所述发动机转速超过转速范围得到挡位点返回重新确定所述机械驱动系统变速器目标挡位，如果所述发动机转速未超过转速范围则执行S3。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，舍弃符合预设条件的挡位点包括：
舍弃最大输出功率小于所述驱动需求功率的挡位点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述发动机功率循环区间的最大值为发动机最大输出功率和所述驱动需求功率除以机械驱动系统效率的较小值；所述发动机功率循环区间的最小值为0和(所述驱动需求功率－驱动电机最大输出功率×电驱动系统效率)÷机械驱动系统效率的较大值；
所述驱动电机功率循环区间的最大值为驱动电机最大输出功率和所述驱动需求功率除以电驱动系统效率的较小值；所述驱动电机功率循环区间的最小值为0和(所述驱动需求功率－发动机最大输出功率×机械驱动系统效率)÷电驱动系统效率的较大值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述动力单元功率循环区间的最大值为(驱动电机总功率÷驱动电机效率)和动力单元最大输出功率的较小值；所述动力单元功率循环区间的最小值为0和(驱动电机总功率÷驱动电机效率－动力电池允许最大输出功率)的较大值。
6.一种机电复合驱动系统能量分配控制装置，其特征在于，包括：
解析模块，用于接收驾驶员操作指令，并解析所述操作指令，根据解析结果计算驱动需求功率；
挡位筛选模块，用于令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点；
第一计算模块，用于计算所述机械驱动系统变速器目标挡位下的后备功率以及电驱动系统电驱动桥目标挡位下的后备功率，在发动机功率循环区间内和驱动电机功率循环区间内按照所述驱动需求功率对发动机功率和驱动电机功率进行循环分配，并计算不同电驱动桥工作数量下驱动电机工作效率，并获取最优效率对应的电驱动桥工作数量；
第二计算模块，用于根据动力电池和动力单元总功率，在动力单元功率循环区间内对动力电池功率和动力单元功率进行循环分配，计算总等效燃油消耗量，将所述总等效燃油消耗量与所述后备功率进行加权、归一计算得到目标函数值；其中，所述动力电池和动力单元总功率等于所述驱动需求功率除以所述驱动电机工作效率，所述总等效燃油消耗量等于发动机油耗、动力单元油耗和动力电池的等效油耗之和；
第一判断模块，用于判断所述目标函数值是否为目前所有结果的最小值，若是，则记录对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率后通知第二判断模块；若不是，直接通知所述第二判断模块；
所述第二判断模块，用于判断所述动力电池功率和所述动力单元功率分配循环是否完成，若是，则通知第三判断模块；若不是，则通知所述第二计算模块；
所述第三判断模块，用于判断所述发动机功率和所述驱动电机功率分配循环是否完成，若是，则通知第四判断模块；若不是，则通知所述第一计算模块；
所述第四判断模块，用于判断机械驱动系统变速器和电驱系统电驱动桥挡位循环是否完成，若是，则通知控制模块；若不是，则通知所述挡位筛选模块；
所述控制模块，用于获取最小目标函数值对应的挡位、电驱动桥工作数量、发动机输出功率、动力电池输出功率、动力单元输出功率为当前时刻的最优解，并按照所述当前时刻的最优解对机电复合驱动系统进行控制。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述挡位筛选模块通过如下方式令机械驱动系统变速器目标挡位和电驱系统电驱动桥目标挡位在当前挡位和相邻挡位间循环，舍弃符合预设条件的挡位点：
所述挡位筛选模块，具体用于确定所述机械驱动系统变速器目标挡位为当前挡位和相邻挡位，所述电驱系统电驱动桥目标挡位为当前挡位和相邻挡位；判断所述驱动电机转速是否超过最大转速，如果所述驱动电机转速超过最大转速则舍弃所述驱动电机转速超过最大转速的挡位点返回重新确定所述电驱系统电驱动桥目标挡位；如果所述驱动电机转速未超过最大转速则判断发动机转速是否超过转速范围，如果所述发动机转速超过转速范围则舍弃所述发动机转速超过转速范围得到挡位点返回重新确定所述机械驱动系统变速器目标挡位，如果所述发动机转速未超过转速范围则通知所述第一计算模块。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述挡位筛选模块通过如下方式舍弃符合预设条件的挡位点：
所述挡位筛选模块，具体用于舍弃最大输出功率小于所述驱动需求功率的挡位点。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述发动机功率循环区间的最大值为发动机最大输出功率和所述驱动需求功率除以机械驱动系统效率的较小值；所述发动机功率循环区间的最小值为0和(所述驱动需求功率－驱动电机最大输出功率×电驱动系统效率)÷机械驱动系统效率的较大值；
所述驱动电机功率循环区间的最大值为驱动电机最大输出功率和所述驱动需求功率除以电驱动系统效率的较小值；所述驱动电机功率循环区间的最小值为0和(所述驱动需求功率－发动机最大输出功率×机械驱动系统效率)÷电驱动系统效率的较大值。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述动力单元功率循环区间的最大值为(驱动电机总功率÷驱动电机效率)和动力单元最大输出功率的较小值；所述动力单元功率循环区间的最小值为0和(驱动电机总功率÷驱动电机效率－动力电池允许最大输出功率)的较大值。
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