CN111016878B - 一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统和方法，属于混合汽车能量管理策略技术领域。它解决如何在适应各种工况下实现动力电池电量平衡管理的问题。系统包括工况解析模块，用于解析车辆行车工况特征；SOC平衡点确定模块，设有SOC阀值一、SOC阀值二和SOC阀值三，根据工况确定对应SOC目标平衡点；平衡保持模块,预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略，使当前SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。本方法包括：A、解析车辆行车工况特征；B、预先规划不同工况对应的SOC目标平衡点；C、预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略，使当前SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。实现动力电池电量平衡对于不同运行工况下的自适应，提高经济性。

Description

一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统和方法

技术领域

本发明属于混合汽车能量管理策略技术领域，涉及一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统和方法。

背景技术

动力电池SOC对于混合动力汽车的能量管理策略非常重要，动力电池SOC是电荷状态，主要用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值。动力电池电量平衡策略为调节SOC目标和趋势的策略，代表了能量管理的先行导向。在常见的插电混合动力汽车电量平衡策略中电池电量的管理分为电量消耗和电量保持两个阶段，而SOC平衡点是电量保持阶段SOC的目标，SOC平衡点多为固定值不可变，在系统运行状态选择、发动机启停和扭矩分配的部分控制过程中通过当前SOC与SOC平衡点的差值进行控制实现，这种控制不因车辆运行工况的改变而变化，缺乏对工况的适应性，无法深入挖掘混合动力系统在不同工况的节油潜力，影响车辆的经济性。

现中国专利文献公开了申请号为201710909287.3的了一种混合动力汽车及其行车发电控制方法和控制系统，系统包括发动机、动力电机、动力电池、DC/DC变换器、与发动机相连的副电机，方法包括以下步骤：在混合动力汽车的运行过程中，实时获取动力电池的SOC和混合动力汽车的车速；判断动力电池的SOC是否小于等于预设的目标平衡点SOC；如果动力电池的SOC小于等于预设的目标平衡点SOC，则根据混合动力汽车的车速调节副电机的发电功率和动力电机的工作方式，以控制混合动力汽车在不同的发电模式下进行行车发电。由此，能够在动力电池的SOC小于等于预设的目标平衡点SOC时，通过调节副电机的发电功率和动力电机的工作方式，来补偿动力电池损耗。但该方法当前SOC与目标平衡点SOC的差值判断灵敏度低，则此时难以控制SOC向目标平衡点变化失去SOC管理的意义；当前SOC与目标平衡点SOC的差值判断灵敏度高，为了使得SOC快速向目标平衡点变化，发动机启停和扭矩分配控制将在部分工况下违背系统效率最优的控制原则，影响发动机节油效果。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统和方法。该系统和方法解决了如何在适应各种工况下实现动力电池电量平衡管理的问题。

本发明通过下列技术方案来实现：一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，包括工况解析模块，用于解析车辆行车工况特征；系统还包括SOC平衡点确定模块，SOC平衡点确定模块内设有动态参数SOC阀值一、SOC阀值二和SOC阀值三；当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；

平衡保持模块,预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通过动力扭矩分配和发动机启停控制，使当前SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。

本系统通过工况解析模块根据获得的车辆车速、加速度和档位变化数据提炼车辆行车工况和工况特征参数，行车工况包括严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况；在所有对应工况中，分别根据工况对应设置SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；通过当前工况由SOC平衡点确定模块确定当前SOC目标平衡点，并由平衡保持模块比较当前SOC与上述确定的当前SOC目标平衡点的差值,根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通过动力扭矩分配和发动机启停控制，使当前SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。对不同工况车辆的运行特征车速、轮端需求扭矩、SOC等配合以整体导向性发动机启停策略和扭矩分配策略，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下的自适应，发动机启停、扭矩分配控制在当前工况下的SOC目标平衡点达到平衡，使控制更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统中，所述平衡保持模块包括平衡策略组合一和平衡策略组合二，在严重拥堵工况下，且当前SOC小于SOC阀值三时，采用平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电；当当前SOC大于SOC阀值三时,采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略。严重拥堵工况时，平均车速很低，并联混合动力系统无法进行有效行车发电，长时间行驶在该工况下SOC会下降至SOC阀值三之下，采用平衡策略组合一，即启动发动机且不停机的启停策略，扭矩分配上为了尽快脱离该SOC区间采用任何工况下都保证充电功率的强制充电策略，SOC将上升，兜底压力缓解，当SOC强充超过SOC阀值三后，出于经济性考虑，采用平衡策略组合二，即起机易停机难的启停策略，小油门和丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略，但在该极度拥堵工况若附件消耗电能大，SOC将再次降低至阀值三之下。对于该工况考虑SOC兜底和经济性需求，动力电池电量将平衡在SOC阀值三附近。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统中，所述平衡保持模块还包括平衡策略组合三，在低速市区工况下，当当前SOC大于SOC阀值三且小于SOC阀值二时，采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值二时，采用平衡策略组合三：低车速起机难丢油门停机的启停策略、基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略和小油门纯电行驶策略。对于低速市区工况，应用平衡策略组合二和平衡策略组合三可以有效利用电能节约油耗，将动力电池电量平衡在SOC阀值二附近。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统中，所述平衡保持模块还包括平衡策略组合四和平衡策略组合五，在市郊高架工况下，当当前SOC小于SOC阀值一时，采用平衡策略组合四：高速发动机起机易丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值一时，采用平衡策略组合五：高速起机难停机易的启停策略和根据SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略。在市郊高架工况下，车速较高且相对稳定，有利于高效行车发电积累电能，采用平衡策略组合四，即高速容易起机且丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略，使发动机启动需求扭矩阀值减少，停机需求扭矩阀值减小，使得发动机起机容易，停机困难，只有丢油门后才停止发动机，并基于系统效率合理分配扭矩进行行车发电，实现对电池充电，长时间稳定行驶SOC将上升至SOC阀值一，为了避免过量行车发电导致高车速油耗升高，在当前SOC大于SOC阀值一后，采用平衡策略组合五，即高速起机难停机容易的启停策略和随SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略，用于阻止SOC的进一步升高。对于市郊高架工况长时间行驶，采用平衡策略组合四和平衡策略组合五，使得动力电池电量保持平衡在SOC阀值一附近。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统中，所述SOC平衡点确定模块还设置有SOC后墙，SOC后墙小于SOC阀值三，当前SOC大于SOC后墙小于SOC阀值三时，采样平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电。设置SOC后墙，保证SOC兜底能力，SOC越接近SOC后墙，在SOC兜底压力下，启动发动机不停机并在任何工况下强制充电的方式对动力电池进行强制充电，以便提高SOC，使其不会突破SOC底线，防止动力电池馈电损坏。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统中，系统还包括用于获取环境温度信号的温度检测模块，SOC平衡点确定模块根据温度检测模块的检测信号在环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时，且温度一大于温度二，对应工况下修正当前SOC目标平衡点，自动调整严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况下的SOC目标平衡点分别为SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC；平衡保持模块根据当前SOC与修正后的当前SOC目标平衡点确定SOC平衡策略并进行控制。环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时即环境温度达到高温高寒环境，根据高温高寒环境需求自动调整严重拥堵工况、低速市区工况、市郊高架工况动力电池电量目标平衡点至SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC，并在新的平衡点下通过对发动机启停和系统扭矩分配的控制实现在不同环境温度下对多种工况自适应的动力电池电量平衡控制。基于环境温度对SOC的修正方法，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下环境温度的自适应，SOC的平衡同时也使得发动机启停、扭矩分配控制等更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、解析车辆行车工况特征；

B、预先规划不同工况对应的SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；

C、预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通过动力扭矩分配和发动机启停控制，使SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。

根据获得的车辆车速、加速度和档位变化数据判断车辆行车工况，行车工况包括严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况；在所有对应工况中，分别根据工况对应设置SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；通过当前工况确定当前SOC目标平衡点，并比较当前SOC与上述确定的当前SOC目标平衡点的差值,根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略，通过动力扭矩分配和发动机启停控制使SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。对不同工况车辆的运行特征车速、轮端需求扭矩、SOC等配合以整体导向性发动机启停策略和扭矩分配策略，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下的自适应，发动机启停、扭矩分配控制在当前工况下的SOC目标平衡点达到平衡，使控制更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法中，所述步骤C，在严重拥堵工况下，当前SOC大于SOC后墙并小于SOC阀值三时，SOC后墙小于SOC阀值三，采用平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电；当当前SOC大于SOC阀值三时,采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略。严重拥堵工况时，平均车速很低，并联混合动力系统无法进行有效行车发电，长时间行驶在该工况下SOC会下降至SOC阀值三之下，这里设置SOC后墙，保证SOC兜底能力，SOC越接近SOC后墙，在SOC兜底压力下，启动发动机不停机并在任何工况下强制充电的方式对动力电池进行强制充电，以便提高SOC，使其不会突破SOC底线，防止动力电池馈电损坏。采用平衡策略组合一使SOC尽快脱离该SOC区间，SOC将上升，兜底压力缓解，当SOC强充超过SOC阀值三后，出于经济性考虑，采用平衡策略组合二，在该极度拥堵工况若附件消耗电能大，SOC将再次降低至阀值三之下。对于该工况考虑SOC兜底和经济性需求，动力电池电量将平衡在SOC阀值三附近。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法中，所述步骤C，在低速市区工况下，当当前SOC大于SOC阀值三且小于SOC阀值二时，采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值二时，采用平衡策略组合三：低车速起机难丢油门停机的启停策略、基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略和小油门纯电行驶策略。对于低速市区工况，应用平衡策略组合二和平衡策略组合三可以有效利用电能节约油耗，将动力电池电量平衡在SOC阀值二附近。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法中，所述步骤C，在市郊高架工况下，当当前SOC小于SOC阀值一时，采用平衡策略组合四：高速发动机起机易丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值一时，采用平衡策略组合五：高速起机难停机易的启停策略和根据SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略。在市郊高架工况下，车速较高且相对稳定，有利于高效行车发电积累电能，采用平衡策略组合四使发动机启动需求扭矩阀值减少，停机需求扭矩阀值减小，使得发动机起机容易，停机困难，只有丢油门后才停止发动机，并基于系统效率合理分配扭矩进行行车发电，实现对电池充电，长时间稳定行驶SOC将上升至SOC阀值一，为了避免过量行车发电导致高车速油耗升高，在当前SOC大于SOC阀值一后，采用平衡策略组合五，用于阻止SOC的进一步升高。对于市郊高架工况长时间行驶，采用平衡策略组合四和平衡策略组合五，使得动力电池电量保持平衡在SOC阀值一附近。

在上述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法中，设置温度一大于温度二，环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时，对应工况下修正当前SOC目标平衡点，自动调整严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况下的SOC目标平衡点分别为SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC；根据当前SOC与修正后的当前SOC目标平衡点确定SOC平衡策略并进行控制。环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时即环境温度达到高温高寒环境，根据高温高寒环境需求自动调整严重拥堵工况、低速市区工况、市郊高架工况动力电池电量目标平衡点至SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC，并在新的平衡点下通过对发动机启停和系统扭矩分配的控制实现在不同环境温度下对多种工况自适应的动力电池电量平衡控制。基于环境温度对SOC的修正方法，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下环境温度的自适应，SOC的平衡同时也使得发动机启停、扭矩分配控制等更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

与现有技术相比，本单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统和方法中。具有以下优点：

1、本发明通过多工况自适应动力电池电量平衡策略，在低SOC区段，低速市区工况下将结合丢油门发电控制发动机稳定高效进行行车发电，通过合理的SOC滞回区间设置，即实现低速市区工况的SOC在相对较低的SOC目标平衡点即阀值三或阀值二达到平衡，有效进行电能的获取和利用，达到节油减排。

2、本发明通过在车速升高进入市郊或高架工况时，利用高车速稳定工况的有利条件，继续控制发动机高效行车发电，积累电量用于应对低速市区工况的电量消耗，若长时间高车速稳定行驶，当积累电量到达目标后将逐步减小电机的发电扭矩，增加纯电驱动工况，使电量稳定在较高SOC目标平衡点即SOC阀值一附近，利用有利工况提前为不利工况积累电能，能量管理更加合理，提高车辆经济性。

3、本发明通过高温高寒工况下电池特性变化且空调功率增大，对于电池SOC需要稳定在更过高水平，使用环境温度对不同工况下的SOC目标平衡点进行修正，通过系统状态、发动机启停和扭矩分配等策略根据修正后的SOC目标平衡点进行控制，使SOC平衡点相应偏移，SOC稳定在更过高水平，有利于SOC的兜底，和保证高寒工况车辆长时间静置后的发动机启动能力。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明常温动力电池电量平衡策略示意图。

图3是本发明高温高寒动力电池电量平衡策略示意图。

图中，2、工况解析模块；3、SOC平衡点确定模块；4、温度检测模块；5、平衡保持模块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-3所示，本单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，包括

SOC平衡点确定模块3，SOC平衡点确定模块3内设有动态参数SOC阀值一、SOC阀值二和SOC阀值三；当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；

平衡保持模块5,预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通知动力扭矩分配和发动机启停控制，使SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。

用于获取环境温度信号的温度检测模块4，SOC平衡点确定模块3根据温度检测模块4的检测信号在环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时，且温度一大于温度二，对应工况下修正当前SOC目标平衡点，自动调整严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况下的SOC目标平衡点分别为SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC；平衡保持模块5根据当前SOC与修正后的当前SOC目标平衡点确定SOC平衡策略并进行控制。

SOC平衡点确定模块3还设置有SOC后墙，SOC后墙小于SOC阀值三，平衡保持模块5包括平衡策略组合一和平衡策略组合二，在严重拥堵工况下，且当前SOC大于SOC后墙且小于SOC阀值三时，采用平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电；平衡策略组合一任何工况下强制启动发动机，并保证强制充电，就是在怠速状态下也启动发动机充电。以此使得动力电池电量向SOC阀值三上升。当当前SOC大于SOC阀值三时,采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略。平衡策略组合二里的启停策略，通过在严重拥堵工况下，设置控制启停发动机的较小的起机易阀值和停机难阀值，通过比较当前需求扭矩是否大于起机易阀值则启动发动机，当前需求扭矩小于起机难阀值则停止发动机，这里在发动机的启停控制中，发动机启动阀值越高则启动发动机越难，发动机的停机阀值越高则停止发动机越容易，在严重拥堵工况下，停机难阀值接近于零。在发动机启动后在小油门或丢油门的情况下都能进行发动机充电功率，即小油门下发动机充电或丢油门情况下电机给发动机补充扭矩，发动机强制充电。平衡策略组合二中的扭矩分配具体实现放式为：发动机目标扭矩与加速踏板半解耦，在市区低速充电和严重拥堵工况下，小油门波动或松开油门时，发动机均保持恒定扭矩工作，化瞬态为稳态，提升发动机效率。严重拥堵工况时，平均车速很低，并联混合动力系统无法进行有效行车发电，长时间行驶在该工况下SOC会下降至SOC阀值三之下，设置SOC后墙，保证SOC兜底能力，SOC越接近SOC后墙，在SOC兜底压力下，采用平衡策略组合一，即启动发动机且不停机的启停策略，扭矩分配上为了尽快脱离该SOC区间采用任何工况下都保证充电功率的强制充电策略，启动发动机不停机并在任何工况下强制充电的方式对动力电池进行强制充电，以便提高SOC，使其不会突破SOC底线，防止动力电池馈电损坏。SOC将上升，兜底压力缓解，当SOC强充超过SOC阀值三后，出于经济性考虑，采用平衡策略组合二，即起机易停机难的启停策略，小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略，但在该极度拥堵工况若附件消耗电能大，SOC将再次降低至阀值三之下。对于该工况考虑SOC兜底和经济性需求，动力电池电量将平衡在SOC阀值三附近。

平衡保持模块5还包括平衡策略组合三，在低速市区工况下，当当前SOC大于SOC阀值三且小于SOC阀值二时，采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值二时，采用平衡策略组合三：低车速起机难丢油门停机的启停策略、基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略和小油门纯电行驶策略。对于起机难易程度根据车速工况调整起机阀值和停机阀值，在平衡策略组合三中，设置低速起机难阀值和丢油门停机阀值，在低速起机难阀值大于上述起机易阀值，停机难阀值大于丢油门停机阀值，丢油门停机阀值等于零。在当前发动机需求扭矩大于起机难阀值时才能实现发动机启机，丢油门时即停止发动机，由此增大发动机启机难度，容易停机，在发动机停机后，在小油门工况下纯电机行驶，进行电量消耗，如果当前需求扭矩大于启动起机难阀值，启动了发动机则基于系统效率最优分配发电和助力扭矩，即根据系统效率最优原则，加大电机扭矩，减少发动机扭矩使SOC下降在SOC阀值二保持平衡。低速市区工况，平均车速低，若当前SOC大于阀值三，处于SOC阀值二至SOC阀值三的上行区段，采用平衡策略组合二可快速高效的将SOC提高，进一步缓解SOC兜底压力；当当前SOC大于阀值二时，处于SOC阀值二至SOC阀值三的下行区段，采用平衡策略组合三，即低车速起机难丢油门停机的启停策略和基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略，该平衡策略组合三在低速小油门纯电行驶，SOC将逐渐消耗接近SOC阀值三。对于低速市区工况，应用平衡策略组合二和平衡策略组合三可以有效利用电能节约油耗，将动力电池电量平衡在SOC阀值二附近。在严重拥堵工况放电区或低速市区工况充电区下，平衡策略组合二控制策略中当驾驶员踩下加速踏板时，电机扭矩随需求扭矩的增大而减少，可快速、精确地响应驾驶员的需求。当驾驶员松开加速踏板时，发动机依旧保持一定扭矩，电机迅速响应负扭矩行车发电，动力总成输出扭矩为零，防止了松加速踏板时整车顿挫。并持续稳态发电，提升动力电池的充电能力。

平衡保持模块5还包括平衡策略组合四和平衡策略组合五，在市郊高架工况下，当当前SOC小于SOC阀值一时，采用平衡策略组合四：高速发动机起机易丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略；平衡策略组合四适用于市郊高架工况，在市郊高架工况的SOC阀值一上行区段，使用平衡策略组合四，设置有起机易阀值和丢油门停机阀值，这里的高速起机易阀值与上述低速下的起机易阀值相同，可以靠近，丢油门停机相当于停机阀值为零。在高速工况下当前发动机需求扭矩大于起机易阀值时，启动发动机，即实现发动机起机容易，停机难的控制策略。且在发动机启动后小油门基于系统效率行车发电，即在小油门负荷下，增大发动机扭矩，少量电机扭矩。小油门下充电使得SOC快速上升超过SOC阀值一。当当前SOC大于SOC阀值一时，采用平衡策略组合五：高速起机难停机易的启停策略和根据SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略。此时设置的起机难阀值和停机易阀值，当前发动机需求扭矩与起机难阀值和停机易阀值进行比较，在满足发动机需求扭矩大于起机难阀值才能启动发电机，停机易阀值大于上述停机难阀值，通过增大起机难阀值使得起机难度增大，停止发动机触发变得简单，并根据SOC升高减少发电扭矩，增大电机助力，直至SOC接近饱和状态时纯电机运行。在SOC阀值一达到平衡。在市郊高架工况下，车速较高且相对稳定，有利于高效行车发电积累电能，采用平衡策略组合四，即高速容易起机且丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略，使发动机启动需求扭矩阀值减少，停机需求扭矩阀值减小，使得发动机起机容易，停机困难，只有丢油门后才停止发动机，并基于系统效率合理分配扭矩进行行车发电，实现对电池充电，长时间稳定行驶SOC将上升至SOC阀值一，为了避免过量行车发电导致高车速油耗升高，在当前SOC大于SOC阀值一后，采用平衡策略组合五，即高速起机难停机容易的启停策略和随SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略，用于阻止SOC的进一步升高。对于市郊高架工况长时间行驶，采用平衡策略组合四和平衡策略组合五，使得动力电池电量保持平衡在SOC阀值一附近。在市郊高架工况下，通过平衡策略组合四增大行车充电功率和增强行车充电连续性，车辆附件能耗是否增大或城市低速工况，电量均可快速充上来。

本系统通过工况解析模块2用于解析车辆行车工况特征，一方面计算目标工况平衡点，一方面为平衡保持模块提供参数支持。并根据获得的车辆车速、加速度和档位变化数据判断车辆行车工况，比如判断市区低速工况常用动力区间为：驾驶员踩小加速踏板开度或完全松开加速踏板，加速度小，车速持续低，档位变化在低档位区为主。市郊高架工况常用动力区间为：驾驶员踩大加速踏板开度。车速高，波动小，档位在高档位区。如此判断行车工况包括严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况；在所有对应工况中，分别根据工况对应设置SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；通过当前工况由SOC平衡点确定模块3确定当前SOC目标平衡点，并由平衡保持模块5比较当前SOC与上述确定的当前SOC目标平衡点的差值,且根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况、预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略，通过动力扭矩分配和发动机启停控制使SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。对不同工况车辆的运行特征车速、轮端需求扭矩、SOC等配合以整体导向性发动机启停策略和扭矩分配策略，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下的自适应，发动机启停、扭矩分配控制在当前工况下的SOC目标平衡点达到平衡，使控制更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。同时环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时即环境温度达到高温高寒环境，根据高温高寒环境需求自动调整严重拥堵工况、低速市区工况、市郊高架工况动力电池电量目标平衡点至SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC，并在新的平衡点下通过对发动机启停和系统扭矩分配的控制实现在不同环境温度下对多种工况自适应的动力电池电量平衡控制。基于环境温度对SOC的修正方法，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下环境温度的自适应，SOC的平衡同时也使得发动机启停、扭矩分配控制等更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

本单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法包括以下步骤：

A、解析车辆行车工况特征；

B、预先规划不同工况对应的SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；

C、预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通知动力扭矩分配和发动机启停控制，使SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。

在严重拥堵工况下，当前SOC大于SOC后墙并小于SOC阀值三时，SOC后墙小于SOC阀值三，采用平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电；当当前SOC大于SOC阀值三时,采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略。严重拥堵工况时，平均车速很低，并联混合动力系统无法进行有效行车发电，长时间行驶在该工况下SOC会下降至SOC阀值三之下，这里设置SOC后墙，保证SOC兜底能力，SOC越接近SOC后墙，在SOC兜底压力下，启动发动机不停机并在任何工况下强制充电的方式对动力电池进行强制充电，以便提高SOC，使其不会突破SOC底线，防止动力电池馈电损坏。采用平衡策略组合一使SOC尽快脱离该SOC区间，SOC将上升，兜底压力缓解，当SOC强充超过SOC阀值三后，出于经济性考虑，采用平衡策略组合二，在该极度拥堵工况若附件消耗电能大，SOC将再次降低至阀值三之下。对于该工况考虑SOC兜底和经济性需求，动力电池电量将平衡在SOC阀值三附近。

在低速市区工况下，当当前SOC大于SOC阀值三且小于SOC阀值二时，采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略；在SOC阀值二的上行区段，采样平衡策略组合二低速启动发动机，发动机停机困难，小油门或丢油门下发动机稳定发电。增加发动机发电扭矩的机会，强制充电，使得SOC向SOC阀值二趋近。当当前SOC大于SOC阀值二时，采用平衡策略组合三：低车速起机难丢油门停机的启停策略、基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略和小油门纯电行驶策略。在SOC阀值二的下行区段，采样平衡策略组合三使用发动机起机难阀值相对于起机易阀值提高低速发动机起机阀值，停机难阀值接近于零。在发动机未启动时，不充电小油门纯电机驱动。当发动机启动后，基于系统效率最优原则进行发电扭矩和助力扭矩分配。一般适当增大电机扭矩，减少发动机扭矩，实现小量充电。对于低速市区工况，应用平衡策略组合二和平衡策略组合三可以有效利用电能节约油耗，将动力电池电量平衡在SOC阀值二附近。上行区段和下行区段为滞回区间，滞回区间的阀值设有a和b，且SOC阀值一>a>SOC阀值二>b>SOC阀值三,则SOC大于a时代表下行区段，SOC下行直至SOC小于b时进入上行区段；SOC处于小于b的上行区段，SOC上行直至SOC大于a时进入下行区段。

在市郊高架工况下，当当前SOC小于SOC阀值一时，采用平衡策略组合四：高速发动机起机易丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值一时，采用平衡策略组合五：高速起机难停机易的启停策略和根据SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略。在市郊高架工况下，车速较高且相对稳定，有利于高效行车发电积累电能，采用平衡策略组合四使发动机启动需求扭矩阀值减少，停机需求扭矩阀值减少，使得发动机起机容易，停机困难，只有丢油门后才停止发动机，并基于系统效率合理分配扭矩进行行车发电，实现对电池充电，长时间稳定行驶SOC将上升至SOC阀值一，为了避免过量行车发电导致高车速油耗升高，在当前SOC大于SOC阀值一后，采用平衡策略组合五，用于阻止SOC的进一步升高。对于市郊高架工况长时间行驶，采用平衡策略组合四和平衡策略组合五，使得动力电池电量保持平衡在SOC阀值一附近。

同时设置温度一大于温度二，环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时，对应工况下修正当前SOC目标平衡点，自动调整严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况下的SOC目标平衡点分别为SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC；根据当前SOC与修正后的当前SOC目标平衡点确定SOC平衡策略并进行控制。环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时即环境温度达到高温高寒环境，根据高温高寒环境需求自动调整严重拥堵工况、低速市区工况、市郊高架工况动力电池电量目标平衡点至SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC，并在新的平衡点下通过对发动机启停和系统扭矩分配的控制实现在不同环境温度下对多种工况自适应的动力电池电量平衡控制。基于环境温度对SOC的修正方法，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下环境温度的自适应，SOC的平衡同时也使得发动机启停、扭矩分配控制等更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

根据获得的车辆车速、加速度和档位变化数据判断车辆行车工况，行车工况包括严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况；在所有对应工况中，分别根据工况对应设置SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；通过当前工况确定当前SOC目标平衡点，并比较当前SOC与上述确定的当前SOC目标平衡点的差值,且根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略，通过动力扭矩分配和发动机启停控制，使SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡。对不同工况车辆的运行特征车速、轮端需求扭矩、SOC等配合以整体导向性发动机启停策略和扭矩分配策略，实现了动力电池电量平衡对于车辆不同运行工况下的自适应，发动机启停、扭矩分配控制在当前工况下的SOC目标平衡点达到平衡，使控制更加稳定，满足能量管理的需求，获得更好的车辆经济性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，工况解析模块,用于解析车辆行车工况特征,其特征在于，系统还包括

SOC平衡点确定模块(3)，SOC平衡点确定模块(3)内设有动态参数SOC阀值一、SOC阀值二和SOC阀值三；当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；

平衡保持模块(5),预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略,根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通过动力扭矩分配和发动机启停控制，使当前SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡；所述平衡保持模块(5)包括平衡策略组合一和平衡策略组合二，在严重拥堵工况下，且当前SOC小于SOC阀值三时，采用平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电；当当前SOC大于SOC阀值三时,采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略。

2.根据权利要求1所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，其特征在于，所述平衡保持模块(5)还包括平衡策略组合三，在低速市区工况下，当当前SOC大于SOC阀值三且小于SOC阀值二时，采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值二时，采用平衡策略组合三：低车速起机难丢油门停机的启停策略、基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略和小油门纯电行驶策略。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，其特征在于，所述平衡保持模块(5)还包括平衡策略组合四和平衡策略组合五，在市郊高架工况下，当当前SOC小于SOC阀值一时，采用平衡策略组合四：高速发动机起机易丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值一时，采用平衡策略组合五：高速起机难停机易的启停策略和根据SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略。

4.根据权利要求1或2所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，其特征在于，所述SOC平衡点确定模块(3)还设置有SOC后墙，SOC后墙小于SOC阀值三，当前SOC大于SOC后墙小于SOC阀值三时，采样平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电。

5.根据权利要求1所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理系统，其特征在于，系统还包括用于获取环境温度信号的温度检测模块(4)，SOC平衡点确定模块(3)根据温度检测模块(4)的检测信号在环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时，且温度一大于温度二，对应工况下修正当前SOC目标平衡点，自动调整严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况下的SOC目标平衡点分别为SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC；平衡保持模块(5)根据当前SOC与修正后的当前SOC目标平衡点确定SOC平衡策略并进行控制。

6.一种单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、解析车辆行车工况特征；

B、预先规划不同工况对应的SOC目标平衡点，当车辆处于严重拥堵工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值三；当车辆处于低速市区工况时,对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值二；当车辆处于市郊高架工况时，对应当前SOC目标平衡点为SOC阀值一；且SOC阀值一大于SOC阀值二大于SOC阀值三；

C、预设不同工况下对应不同SOC目标平衡点的SOC平衡策略根据当前SOC、上述确定的当前SOC目标平衡点和车辆运行工况，通过动力扭矩分配和发动机启停控制，使当前SOC趋向当前SOC目标平衡点达到平衡，在严重拥堵工况下，且当前SOC小于SOC阀值三时，采用平衡策略组合一：启动发动机且不停机的启停策略和任何工况下保证充电功率强制充电；当当前SOC大于SOC阀值三时,采用平衡策略组合二：发动机起机易停机难的启停策略和小油门或丢油门发动机稳定扭矩行车发电的扭矩分配策略。

7.根据权利要求6所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法，其特征在于，所述步骤C，在严重拥堵工况下，当前SOC大于SOC后墙并小于SOC阀值三时，SOC后墙小于SOC阀值三，采用平衡策略组合一，在低速市区工况下，当当前SOC大于SOC阀值三且小于SOC阀值二时，如上述采用平衡策略组合二；当当前SOC大于SOC阀值二时，采用平衡策略组合三：低车速起机难丢油门停机的启停策略、基于系统效率发电和助力的扭矩分配策略和小油门纯电行驶策略。

8.根据权利要求6或7所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法，其特征在于，所述步骤C，在市郊高架工况下，当当前SOC小于SOC阀值一时，采用平衡策略组合四：高速发动机起机易丢油门停机的启停策略和小油门基于系统效率行车发电的扭矩分配策略；当当前SOC大于SOC阀值一时，采用平衡策略组合五：高速起机难停机易的启停策略和根据SOC升高减小发电扭矩的扭矩分配策略。

9.根据权利要求6所述的单电机混合动力系统动力电池电量平衡管理方法，其特征在于，设置温度一大于温度二，环境温度大于设定温度一或小于设定温度二时，对应工况下修正当前SOC目标平衡点，自动调整严重拥堵工况、低速市区工况和市郊高架工况下的SOC目标平衡点分别为SOC阀值三+△SOC、SOC阀值二+△SOC和SOC阀值一+△SOC；根据当前SOC与修正后的当前SOC目标平衡点确定SOC平衡策略并进行控制。

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