CN111516670A - 一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，应用于混合动力车辆的混合动力系统，包括在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态大于电量维持模式上限阈值时，进入电量消耗阶段驱动模式；在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态在电量维持模式上限阈值与下限阈值之间时，进入电量维持阶段驱动模式；在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态小于电量维持模式下限阈值时，进入电量补充阶段驱动模式；在车辆的需求转矩小于零时，进入制动模式。本发明能够提高车辆的燃油经济性能，使车辆的能量控制最合理，充分发挥发动机、电机的特性。

Description

一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法

技术领域

本发明属于新能源车辆控制领域，尤其涉及的是一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法。

背景技术

随着新能源车辆技术的发展，混合动力车辆汽已经广泛被接受，人们对混合动力车辆的能耗、动力性能有较高的期待，而能量控制策略是插电式混合动力车辆具有良好能耗性能和排放性能的基础，且是插电式混合动力车辆的核心技术之一。现有单电机插电式混合动力车辆能量管理方法主要是单电机并联式混合动力系统，该类混合动力系统工作模式较少，工况适应性和燃油经济性不够理想。

中国发明专利申请CN109624687A公开了一种混合动力车辆的基于无级变速装置的混合动力系统，该系统是“行星齿轮机构+无级变速装置”的单电机插电式混合动力系统，该混合动力系统包括发动机、无极变速器、行星轮装置、定速比传动装置、电机，还设置有三个离合器以及一个制动器，该混合动力系统具有多种工作模式，例如发动机单独驱动模式、适用于高速的纯电动模式等。

但是，该专利申请仅仅公开了多种工作模式，但并未结合电池的状态来控制混合动力系统如何进入各个工作模式，也就是没有根据该混合动力系统开发相适应的能量控制方法，如果仅仅使用简单的控制方法，将导致混合动力系统的能量控制不合理。并且，由于该混合动力系统工作模式和控制变量较多，能量控制比较复杂，能量控制方法开发难度较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，以解决混合动力系统的能量控制不合理的问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，该混合动力车辆的混合动力系统包括发动机、无级变速装置、行星轮装置及电机，无级变速装置的主动带轮组一端与发动机固定连接，主动带轮组另一端通过第一离合器与行星轮装置的行星架相连，行星架与制动器相连，行星轮装置的齿圈通过第三离合器与行星架连接，主动带轮组通过金属带与从动带轮组相连，从动带轮组通过第二离合器与定速比传动装置的输出齿轮连接；

该方法包括：

在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态大于电量维持模式上限阈值时，进入电量消耗阶段驱动模式；

在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态在电量维持模式上限阈值与下限阈值之间时，进入电量维持阶段驱动模式；

在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态小于电量维持模式下限阈值时，进入电量补充阶段驱动模式；

在车辆的需求转矩小于零时，进入制动模式；

其中，发动机燃油经济区的转速范围为[N_{eopt_l},N_{eopt_h}]，转矩范围为[T_{eopt_l},T_{eopt_h}]，发动机最小启动转矩为T_el，电机最大转速和最大转矩分别为N_{m max}和T_{m max}，定速比传动装置的速比为i₅，行星轮装置的特征参数为k，行星架固定时，太阳轮到齿圈的速比为i_pg。

优选的，在电量消耗阶段驱动模式下，执行以下步骤：

S1、在车速小于或等于预设车速阈值时，进入低速纯电动驱动模式；

S2、在车速不小于预设车速阈值时，判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_req≥T_{m max}i₅i_pg且T_req≥T_{m max}i₅的条件，如是，执行S3，否则执行S5；

S3、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_{eopt_l}≤N_reqi₅≤N_{eopt_h}的条件，如是，执行S4，否则，进一步判断是否满足N_reqi₅≤N_{eopt_l}的条件，如是，进入低速混合驱动模式，否则进入高速混合驱动模式；

S4、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_mmax≤T_req/i₅≤T_{eopt_h}的条件，如是，进入中速发动机单独驱动模式，否则进入中速混合驱动模式；

S5、判断主减速器输入端的转速N_req是否满足

的条件，如是，进入低速纯电动驱动模式，否则，进入高速纯电动驱动模式。

优选的，在电量维持阶段驱动模式下，执行以下步骤：

S11、在车速小于或等于预设车速阈值时，进入低速纯电动驱动模式；

S12、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_{eopt_l}≤N_reqi₅≤N_{eopt_h}的条件，如是，执行S13，否则，执行S14；

S13、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_el≤T_req/i₅≤T_{eopt_h}的条件，如是，进入中速发动机单独驱动模式，否则，判断是否满足T_req/i₅≤T_el的条件，如是，进入高速纯电动驱动模式，否则，进入中速混合驱动模式；

S14、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_reqi₅≤N_{eopt_l}的条件，如是，执行S15，否则执行S16；

S15、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_req/(i₅i_pg)≤T_dwn的条件，如是，进入低速纯电动驱动模式，否则，进入低速混合驱动模式；

S16、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_req/i₅≤T_dwn的条件，如是，进入高速纯电动驱动模式，否则，进入高速混合驱动模式。

优选的，在电量补充阶段驱动模式下，执行以下步骤：

S21、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足

的条件，如是，进入转速耦合驱动模式，否则，执行S22；

S22、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足

的条件，如是，进入行车充电模式，否则，进入发动机单独驱动模式。

优选的，在制动模式下，执行以下步骤：

S31、判断制动强度Z是否小于等于预设强度阈值，如是，执行S32，否则，进入机械制动模式；

S32、判断电池的荷电状态是否小于等于SOC_up，如是，执行S33，否则，进入机械制动模式；

S33、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足|T_req|≥T_{m max}i₅i_pg且|T_req|≥T_{m max}i₅的条件，如是，执行S34，否则执行S35；

S34、判断主减速器输入端转速N_req是否满足

的条件，如是，进入低速混合制动模式，否则，进入高速混合制动模式；

S35、判断主减速器输入端转速N_req是否满足

的条件，如是，进入低速再生制动模式，否则，进入高速再生制动模式。

优选的，在低速纯电动驱动模式下，第一离合器、第二离合器及第三分离器均分离，制动器接合，行星架固定，电机通过行星轮装置将动力输出，电机转速N_m和输出转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg；T_m＝T_req/(i₅i_pg)。

优选的，在高速纯电动驱动模式下，第一离合器、第二离合器及制动器分离，第三离合器接合，行星轮装置一体旋转，电机转速N_m和输出转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝T_req/i₅。

优选的，在低速混合驱动模式下，第一离合器与第三离合器分离，第二离合器与制动器接合，发动机的功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置，电机的功率经过行星轮装置传递到定速比传动装置；通过(N_req,T_req)查取该模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表以获取无级变速装置速比值i_cvt和电机的输出转矩值T_m，根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅i_pg))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，电机转速N_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg；N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝(T_req-T_mi₅i_pg)/(i_cvtη_cvt)。

优选的，在高速混合驱动模式下，第一离合器和制动器分离，第二离合器和第三离合器接合，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置；电机的功率传递到定速比传动装置；通过(N_req,T_req)查取对应模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表获取无级变速装置速比值i_cvt和电机的输出转矩值T_m，根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，电机转速N_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅；N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝(T_req-T_mi₅)/(i_cvtη_cvt)。

优选的，在中速发动机单独驱动模式下，第二离合器和制动器分离，第一离合器和第三离合器接合，发动机、电机和行星轮装置一体旋转，发动机单独提供驱动功率，电机空转，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝0；

优选的，在中速混合驱动模式下，第二离合器和制动器分离，第一离合器和第三离合器接合，发动机、电机和行星轮装置一体旋转，发动机和电机直接转矩耦合后将功率输出给定速比传动装置，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：

优选的，在转速耦合驱动模式，第二离合器、第三离合器和制动器分离，第一离合器接合，发动机提供驱动车辆前进的动力并带动电机为动力电池充电；通过(N_req,T_req)查取电机转速二维表获取电机转速N_m，电机的转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：

优选的，在发动机单独驱动模式下，第一离合器和制动器分离，第二离合器和第三离合器接合，发动机提供驱动功率，电机空转；通过(N_req,T_req)查取发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表获取无级变速装置速比i_cvt，根据(i_cvt,T_req)查取无级变速装置效率二维表获取无级变速装置效率η_cvt，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：

N_m＝N_reqi₅；T_m＝0

优选的，在行车充电模式，第一离合器和制动器分离，第二离合器和第三离合器接合，发动机提供驱动功率的同时通过电机给电池充电；通过

查取发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表获取无级变速装置速比i_cvt，根据

查取无级变速装置效率表获取无级变速装置效率η_cvt，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：

优选的，在低速混合驱动模式和高速混合驱动模式下，无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表通过第一迭代优化方法获得，该第一迭代优化方法包括：

S41、选择驱动方式，根据不同的驱动方式进行电机输出转矩的最小值T_low和最大值T_hig计算：

电量消耗阶段驱动模式下，低速混合驱动模式时：

电量消耗阶段驱动模式下，高速混合驱动模式时：

电量维持阶段驱动模式下，低速混合驱动模式时：

电量维持阶段驱动模式下，高速混合驱动模式时：

S42、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在[0,T_max]范围内以间隔T_stp进行离散；

S43、在离散后的工况点(N_req,T_req)下将无级变速装置速比在[i_{cvt_min},i_{cvt_max}]范围内以间隔i_stp进行离散，将电机输出转矩T_m在[T_low,T_hig]范围内以间隔T_{m_stp}进行离散；

S44、在离散后的无级变速装置速比和电机输出转矩组合点(i_cvt,T_m)下，当运行在低速混合驱动模式下，则根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅i_pg))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，并计算发动机转速和转矩：

当运行在高速混合驱动模式下，则根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，并计算发动机转速和转矩：

S45、判断发动机转速和转矩是否满足约束，若满足则执行S46，否则，返回执行下一个无级变速装置速比和电机转矩组合点；

S46、通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,T_e)，计算发动机与无级变速装置的总效率：η_all＝η_e(N_e,T_e)·η_cvt；

S47、发动机与无级变速装置总效率最高所对应的无级变速装置速比和电机输出转矩组合点即为该工况点下的最优无级变速装置速比和电机输出转矩；

S48、判断是否所有工况点优化完成，如是，执行S49，否则，针对下一工况点重复执行S43至S47，直至所有工况点优化完成；

S49、获得所有工况点的最优无级变速装置速比和电机输出转矩，并分别制成该驱动模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表；

S50、判断是否所有驱动模式都完成优化，如是，结束，否则，针对下一驱动模式重复执行S41至S49，直至所有驱动模式下的所有工况点优化完成。

优选的，转速耦合驱动模式下，查取电机转速二维表通过第二迭代优化方法获得，该第二迭代优化方法包括：

S51、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在

范围内以间隔T_stp进行离散；

S52、在离散后的工况点(N_req，T_req)下将电机转速在[0,N_mmax]范围内以间隔N_stp进行离散；

S53、针对离散后的电机转速N_m，计算发动机转速

S54、判断发动机转速是否满足约束，若满足则执行S55，否则返回执行下一个电机转速；

S55、通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：

S56、发动机效率最高所对应的电机转速即为该工况点下的最优电机转速；

S57、判断是否所有工况点都优化完成，如是，结束，否则，针对下一工况点重复执行S52至S56，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优电机转速。

优选的，发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表通过第三迭代优化方法获得，第三迭代优化方法包括：

S61、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在[0,T_max]范围内以间隔T_stp进行离散；

S62、在离散后的工况点(N_req，T_req)下将无级变速装置速比在[i_{cvt_min},i_{cvt_max}]范围内以间隔i_stp进行离散；

S63、针对离散后的无级变速装置速比i_cvt，根据(i_cvt,T_req)查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt；计算发动机转速和转矩：

S64、判断发动机转速和转矩是否满足约束，如是，则执行S65，否则，返回执行下一个无级变速装置速比；

S65、通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,T_e)，计算发动机与无级变速装置的总效率η_all＝η_e(N_e,T_e)·η_cvt；

S66、发动机与无级变速装置总效率最高所对应的无级变速装置速比即为该工况点下的最优无级变速装置速比；

S67、判断是否所有工况优化完成，如是，结束，否则，针对下一工况点重复执行S62至S66，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优无级变速装置速比。

优选的，在低速再生制动模式下，第一离合器、第二离合器和第三离合器分离，制动器接合，电机的转速N_m、转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg、T_m＝T_req/(i₅i_pg)。

优选的，在高速再生制动模式下，第一离合器、第二离合器和制动器分离，第三离合器接合，行星轮装置一体旋转，电机的转速N_m、转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅、T_m＝T_req/i₅。

优选的，在低速混合制动模式，第一离合器、第二离合器和第三离合器分离，制动器接合，电机的转速N_m、转矩T_m和机械制动转矩T_mech分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg；T_m＝-T_{m max}；T_mech＝T_req+T_{m max}i₅i_pg。

优选的，在高速混合制动模式，第一离合器、第二离合器和制动器分离，第三离合器接合，行星轮装置一体旋转，电机的转速N_m、转矩T_m和机械制动转矩T_mech分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝-T_{m max}；T_mech＝T_req+T_{m max}i₅。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明根据需求转矩、电池的荷电状态和车速状态来匹配合适的驱动模式或制动模式，从而去确定多个离合器和制动器的状态、选择无级变速装置合适的速比以及进行合理的发动机和电机功率分配，能够充分发挥发动机、电机、无级变速装置和行星齿轮机构等部件以及各种驱动模式或制动模式的工作特性，使车辆的油耗最低，发动机的经济性能最好。

附图说明

图1为应用本发明方法实施例的单电机插电式混合动力系统的示意图。

图2为本发明方法实施例电量消耗阶段驱动模式控制流程图；

图3为本发明方法实施例电量维持阶段驱动模式控制流程图；

图4为本发明方法实施例电量补充阶段驱动模式控制流程图。

图5为本发明方法实施例制动模式控制流程图。

图6为本发明方法实施例计算无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表的第一迭代优化流程图。

图7为本发明方法实施例计算电机转速二维表的第二迭代优化流程图。

图8为本发明方法实施例计算无级变速装置速比二维表的第三迭代优化流程图。

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。

本发明的方法应用在具有单电机插电式混合动机系统的混合动力车辆上，参见图1，单电机插电式混合动力车辆的混合动力系统包括发动机1、无级变速装置(CVT(Continuously Variable Transmission)2、三个离合器、制动器4、定速比传动装置5、行星轮装置6、电动机8、主减速器及差速器总成10，其中，无级变速装置包括主动带轮组2a、金属带2b和从动带轮组2c，三个离合器分别是第一离合器3(即C1)、第二离合器9(即C2)和第三离合器7(即C3)，定速比传动装置5包括输入齿轮5a、中间齿轮5b和输出齿轮5c，行星轮装置6包括齿圈6a、行星轮6b、行星架6c和太阳轮6d。

具体的，发动机1与主动带轮组2a固定连接，主动带轮组2a经过第一离合器3与行星架6C连接，行星架6C经过制动器4与定速比传动装置5的箱体或者行星轮装置6的箱体连接，从动带轮组2C经过第二离合器9与输出齿轮5c连接，电动机8与太阳轮6d固定连接，输入齿轮5a与齿圈6a固定连接并活动套接在行星架6c的轴上。

假设发动机1燃油经济区的转速范围为[N_{eopt_l},N_{eopt_h}]，转矩范围为[T_{eopt_l},T_{eopt_h}]，发动机1最小启动转矩为T_el。发动机1在燃油经济区对应的转速范围以及转矩范围内运行时，发动机的燃油经济性能最好，也就是车辆的油耗最低，本发明的主要目的构思是根据车辆需求转矩来确定最合理的工作模式，以降低车辆的油耗，因此，本发明需要根据发动机1燃油经济区的转速范围、转矩范围来计算切换各种工作模式所需要的参数。

并且，电动机8作为本实施例的电机，其最大转速和最大转矩分别为N_{m max}和T_{m max}，定速比传动装置的速比为i₅，行星轮装置6的特征参数用k表示，当行星架6c固定时，太阳轮6d到齿圈6a的速比为i_pg。行星轮装置6的特征参数用k是行星轮装置6齿圈6a的齿数与太阳轮6d的齿数之比，也称之为行星排特性参数。

并且，设定SOC_h是车辆工作在电量维持模式下电池荷电状态的上限值，SOC_l是车辆工作在电量维持模式下电池荷电状态的下限值。本实施例中，电量维持模式下电池荷电状态的上限值可以根据从电网充入电池的电量基本消耗完毕时来确定，例如可以取值0.35。由于在电量维持模式下，电池荷电状态的变化范围较小，变化范围通常在0.1左右，因此电量维持模式下电池荷电状态的下限阈值可以取值0.25。

本发明根据车辆需求转矩和电池荷电状态来确定车辆的工作模式，具体的，当车辆的需求转矩不小于零，且电池的荷电状态满足SOC≥SOC_h时，单电机插电式混合动力车辆进入电量消耗阶段驱动模式；当车辆的需求转矩不小于零，且电池的荷电状态满足SOC_l≤SOC＜SOC_h时，单电机插电式混合动力车辆进入电量维持阶段驱动模式；当车辆的需求转矩不小于零，且电池的荷电状态满足SOC＜SOC_l时，单电机插电式混合动力车辆进入电量补充阶段驱动模式；当车辆的需求转矩小于零时，单电机插电式混合动力车辆进入制动模式。

在上述四种模式下，将根据主减速器输入端的需求转矩T_req、主减速器输入端转速N_req的情况来确定车辆进入各种驱动模式，例如低速纯电动驱动模式、低速混合驱动模式、中速发动机单独驱动模式、中速混合驱动模式、高速纯电动驱动模式、高速混合驱动模式、行车充电模式、转速耦合驱动模式、发动机单独驱动模式以及各种制动模式，由于各种驱动模式的切换所使用的参数均与发动机1燃油经济区的转速范围、转矩范围相关，也就是使用发动机1燃油经济区的转速上下限阈值、转矩上下限阈值来计算进入各种驱动模式、各种制动模式的具体参数，使混合动力汽车的油耗最低。

具体的，参见图2，当车辆工作在电量消耗阶段驱动模式下，执行下面的步骤：

首先，执行步骤S1，判断车速V是否小于等于预设车速阈值，具体的，判断V≤V₀时，执行步骤S101，车辆进入低速纯电动驱动模式，否则，执行步骤S2。

步骤S2，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足T_req≥T_{m max}i₅i_pg且T_req≥T_{m max}i₅的条件，如是，则执行步骤S3，否则执行步骤S5。

步骤S3，判断主减速器输入端转速N_req所在区间，具体的，判断是否满足N_{eopt_l}≤N_reqi₅≤N_{eopt_h}的条件，如是，执行步骤S4，，否则，执行步骤S6，判断是否满足N_reqi₅≤N_{eopt_l}的条件，如是，执行步骤S103，车辆进入低速混合驱动模式，否则，执行步骤S104，车辆进入高速混合驱动模式。

步骤S4，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足T_mmax≤T_req/i₅≤T_{eopt_h}的条件，如是，执行步骤S105，车辆进入中速发动机单独驱动模式，否则，执行步骤S106，进入中速混合驱动模式。

步骤S5，判断主减速器输入端的转速N_req所在区间，具体的，判断是否满足

的条件，如是，执行步骤S101，车辆进入低速纯电动驱动模式，否则，执行步骤S102，车辆进入高速纯电动驱动模式。

参见图3，当车辆工作在电量维持阶段驱动模式时，执行下面的步骤：

步骤S11，判断车速V所在区间，具体的，判断车速是否小于等于预设车速阈值，即是否满足V≤V₀的条件，如是，执行步骤S111，进入低速纯电动驱动模式，否则执行S12。

步骤S12，判断主减速器输入端转速N_req所在区间，具体的，判断是否满足N_{eopt_l}≤N_reqi₅≤N_{eopt_h}的条件，如是，执行步骤S13，否则执行步骤S14。

步骤S13，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足T_el≤T_req/i₅≤T_{eopt_h}的条件，如是，执行步骤S114，车辆进入中速发动机单独驱动模式，否则，执行步骤S17，判断是否满足T_req/i₅≤T_el的条件，如是，执行步骤S115，车辆进入高速纯电动驱动模式，否则，执行步骤S116，车辆进入中速混合驱动模式。

步骤S14，判断主减速器输入端转速N_req所在区间，具体的，判断是否满足N_reqi₅≤N_{eopt_l}的条件，如是，执行步骤S15，否则，执行步骤S16。

步骤S15，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足T_req/(i₅i_pg)≤T_dwn的条件，如是，执行步骤111，车辆进入低速纯电动驱动模式，否则，执行步骤S113，车辆进入低速混合驱动模式，其中T_dwn是电量维持阶段驱动模式下，进行低速或高速混合驱动的转矩下限阈值。

步骤S16，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足T_req/i₅≤T_dwn的条件，如是，执行步骤S115，车辆进入高速纯电动驱动模式，否则，执行步骤S112，车辆进入高速混合驱动模式。

参见图4，当车辆工作在电量补充阶段驱动模式时，具体执行以下步骤：

步骤S21，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足

的条件，如是，执行步骤S24，车辆进入转速耦合驱动模式，否则，执行步骤S22。

步骤S22，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足

的条件，如是，执行S23，车辆进入行车充电模式，否则，执行步骤S25，车辆进入发动机单独驱动模式。

参见图5，车辆工作在制动模式时，具体执行以下步骤：

步骤S31，判断车辆的制动强度Z所在区间，具体的，当车辆的制动强度小于或等于预设制动强度阈值，即Z≤Z₀时，执行S32，否则，执行步骤S36，车辆进入机械制动模式。

步骤S32，判断电池荷电状态所在区间，具体的，当电池的荷电状态满足SOC≤SOC_up的条件时，执行步骤S33，否则，执行步骤S36，进入机械制动模式。其中，SOC_up是电池允许充电的荷电状态上限阈值，即当电池荷电状态小于等于该上限阈值时，电池才允许对其充电，也就是才允许进行再生制动，优选的，SOC_up取值为0.9。

步骤S33，判断主减速器输入端的需求转矩T_req所在区间，具体的，判断是否满足|T_req|≥T_mmaxi₅i_pg且|T_req|≥T_{m max}i₅的条件，如是，执行步骤S34，否则，执行步骤S35。

步骤S34，判断主减速器输入端转速N_req是否满足

的条件，如是，执行步骤S37，车辆进入低速混合制动模式，否则，执行步骤S38，车辆进入高速混合制动模式。

步骤S35，判断主减速器输入端转速N_req是否满足

的条件，如是，执行步骤S39，进入低速再生制动模式，否则，执行步骤S40，进入高速再生制动模式。

上述各种工作模式下，若车辆进入低速纯电动驱动模式，则第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3分离，制动器B接合，行星架固定，电机经过行星轮装置后将动力输出，电机转速N_m和输出转矩T_m分别为：

N_m＝N_reqi₅i_pg；

T_m＝T_req/(i₅i_pg)。

如车辆进入高速纯电动驱动模式，第一离合器C1、第二离合器C2和制动器B分离，第三离合器C3接合，行星轮装置一体旋转，电机转速N_m和输出转矩T_m分别为：

N_m＝N_reqi₅；

T_m＝T_req/i₅。

如车辆进入低速混合驱动模式，第一离合器C1和第三离合器C3分离，制动器B和第二离合器C2接合，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置，电动机功率经过行星轮装置传递到定速比传动装置。在该模式下，首先通过(N_req,T_req)查取对应模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表以获取无级变速装置速比值i_cvt和电机的输出转矩值T_m，然后根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅i_pg))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，则电机转速N_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

N_m＝N_reqi₅i_pg；

N_e＝N_reqi_cvt；

T_e＝(T_req-T_mi₅i_pg)/(i_cvtη_cvt)。

若车辆工作在高速混合驱动模式，则第一离合器C1和制动器B分离，第二离合器C2和第三离合器C3接合，发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置，电机功率传递到定速比传动装置。在该模式下，首先通过(N_req,T_req)查取对应模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表获取无级变速装置速比值i_cvt和电机的输出转矩值T_m，然后根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，则电机转速N_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

N_m＝N_reqi₅；

N_e＝N_reqi_cvt；

T_e＝(T_req-T_mi₅)/(i_cvtη_cvt)。

若车辆工作在中速发动机单独驱动模式，则第二离合器C2和制动器B分离，第一离合器C1和第三离合器C3接合，发动机、电机和行星轮装置一体旋转，在该模式下，负载正处于发动机的燃油经济性区，发动机单独提供驱动功率，电机空转，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

N_m＝N_reqi₅；T_m＝0；

若车辆工作在中速混合驱动模式，则第二离合器C2和制动器B分离，第一离合器C1和第三离合器C3接合，发动机、电机和行星轮装置一体旋转，在该模式下，发动机和电机直接转矩耦合后将功率输出给定速比传动装置，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

N_e＝N_reqi₅；T_e＝T_{eopt_h}。

若车辆工作在转速耦合驱动模式，第二离合器C2、第三离合器C3和制动器B分离，第一离合器C1接合，发动机除提供驱动车辆前进的动力之外还要带动电机为动力电池充电，在该模式下，首先通过(N_req,T_req)查取电机转速二维表获取电机转速N_m，则电机输出转矩T_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

若车辆工作在发动机单独驱动模式，第一离合器C1和制动器B分离，第二离合器C2和第三离合器C3接合，发动机提供驱动功率，电机空转，在该模式下，首先通过(N_req,T_req)查取发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表获取无级变速装置速比i_cvt，然后根据(i_cvt,T_req)查取无级变速装置效率二维表获取无级变速装置效率η_cvt，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

若车辆工作在行车充电模式，则第一离合器C1和制动器B分离，第二离合器C2和第三C3接合，发动机提供驱动功率的同时通过电机给电池充电，在该模式下，首先通过

查取发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表获取无级变速装置速比i_cvt，然后根据

查取无级变速装置效率表获取无级变速装置效率η_cvt，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：

若车辆工作在低速再生制动模式，则第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3分离，制动器B接合。在该模式下，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m分别为：

N_m＝N_reqi₅i_pg；

T_m＝T_req/(i₅i_pg)。

若车辆工作在高速再生制动模式，则第一离合器C1、第二离合器C2和制动器B分离，第三离合器C3接合，行星轮装置一体旋转，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m分别为：

N_m＝N_reqi₅；

T_m＝T_req/i₅。

若车辆工作在低速混合制动模式，则第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3分离，制动器B接合，在该模式下，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m和机械制动转矩T_mech分别为：

N_m＝N_reqi₅i_pg；T_m＝-T_{m max}；

T_mech＝T_req+T_{m max}i₅i_pg。

若车辆工作在高速混合制动模式，则第一离合器C1、第二离合器C2和制动器B分离，第三离合器C3接合，行星轮装置一体旋转，则电机转速N_m、电机输出转矩T_m和机械制动转矩T_mech分别为：

N_m＝N_reqi₅；T_m＝-T_{m max}；

T_mech＝T_req+T_{m max}i₅。

优选的，在低速混合驱动模式和高速混合驱动模式下，无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表通过第一迭代优化方法获得，参见图6，第一迭代优化方法包括以下步骤：

步骤S41，首先选择驱动方式，然后根据不同的驱动方式计算电机的转矩范围，即计算电机输出转矩的最小值T_lo_w和最大值T_hig，具体的：

电量消耗阶段驱动模式下，低速混合驱动模式时：

电量消耗阶段驱动模式下，高速混合驱动模式时：

电量维持阶段驱动模式下，低速混合驱动模式时：

电量维持阶段驱动模式下，高速混合驱动模式时：

步骤S42，将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在[0,T_max]范围内以间隔T_stp进行离散，其中间隔N_stp以及间隔T_stp都是预先设定的数值。

步骤S43，在离散后的工况点(N_req，T_req)下将无级变速装置速比在[i_{cvt_min},i_{cvt_max}]范围内以间隔i_stp进行离散，将电机输出转矩T_m在[T_low,T_hig]范围内以间隔T_{m_stp}进行离散。

步骤S44，在离散后的无级变速装置速比和电机输出转矩组合点(i_cvt,T_m)下，当运行在低速混合驱动模式下，则根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅i_pg))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，并计算发动机转速和转矩：

当运行在高速混合驱动模式下，则根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，并计算发动机转速和转矩：

步骤S45，判断发动机转速和转矩是否满足预设的约束条件，若满足则执行S46，否则，执行步骤S120，获取下一结合点，并针对下一个无级变速装置速比和电机转矩组合点执行步骤S44。具体的，预设的约束条件包括发动机转速约束条件和转矩约束条件，发动机的转速约束条件是转速大于等于其怠速N_emin，小于等于其最大转速N_emax；而发动机转矩的约束条件是发动机转矩大于等于最小启动转矩为T_el，小于等于其最大输出转矩T_emax。

步骤S46，通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,T_e)，计算发动机与无级变速装置的总效率：η_all＝η_e(N_e,T_e)·η_cvt。

步骤S47，确定当前工况点下，最优的无级变速装置速比和电机输出转矩，具体的，发动机与无级变速装置总效率最高所对应的无级变速装置速比和电机输出转矩组合点即为该工况点下的最优无级变速装置速比和电机输出转矩。

步骤S48，判断是否所有工况点都优化完成，如是，执行步骤S49，否则，针对下一工况点重复执行步骤S43至步骤S47，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优无级变速装置速比和电机输出转矩。

步骤S49，分别制成当前驱动模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表。

步骤S50，判断是否所有驱动模式的计算都完成，如是，结束，否则，针对下一驱动模式重复步骤执行S41至步骤S49，直至所有驱动模式下的所有工况点优化完成，最终获得各种驱动模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表。

优选的，转速耦合驱动模式下，查取电机转速二维表通过第二迭代优化方法获得，参见图7，第二迭代优化方法包括以下步骤：

步骤S51，将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在

范围内以间隔T_stp进行离散。

步骤S52，在离散后的工况点(N_req，T_req)下将电机转速在[0,N_mmax]范围内以间隔N_stp进行离散。

步骤S53，针对离散后的电机转速N_m，计算发动机转速

步骤S54，判断发动机转速是否满足预设的约束条件，如是，则执行步骤S55，否则，执行步骤S58，获取下一电机转速的数值，并针对下一个电机转速的数值执行步骤S53。具体的，发动机的转速约束条件是转速大于等于其怠速N_emin，小于等于其最大转速N_emax。

步骤S55，通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：

步骤S56，确定当前工况点下电机的最优转速，具体的，发动机效率最高所对应的电机转速即为当前工况点下的最优电机转速。

步骤S57，判断是否所有的工况点均优化完成，如是，结束，否则，针对下一工况点重复执行步骤S52至步骤S56，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优电机转速，并制成该驱动模式下的电机转速二维表。

优选的，上述的发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表通过第三迭代优化方法获得，参见图8，第三迭代优化方法包括以下步骤：

步骤S61、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在[0,T_max]范围内以间隔T_stp进行离散。

步骤S62，在离散后的工况点(N_req，T_req)下将无级变速装置速比在[i_{cvt_min},i_{cvt_max}]范围内以间隔i_stp进行离散。

步骤S63，针对离散后的无级变速装置速比i_cvt，首先根据(i_cvt,T_req)查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt；然后计算发动机转速和转矩：

步骤S64，判断发动机转速和转矩是否满足预设的约束条件，如是，则执行S65，否则，执行步骤S68，获取无级变速装置的下一速比，并针对下一个速比执行步骤S63。具体的，预设的约束条件包括发动机转速约束条件和转矩约束条件，发动机的转速约束条件是转速大于等于其怠速N_emin，小于等于其最大转速N_emax；而发动机转矩的约束条件是发动机转矩大于等于最小启动转矩为T_el，小于等于其最大输出转矩T_emax。

步骤S65，通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,T_e)，计算发动机与无级变速装置的总效率η_all＝η_e(N_e,T_e)·η_cvt。

步骤S66，确定当前工况点下，无级变速装置最优速比，具体的，发动机与无级变速装置总效率最高所对应的无级变速装置速比即为当前工况点下的最优无级变速装置速比。

步骤S67，判断是否所有工况点都优化完成，如是，结束，否则，针对下一工况点重复执行步骤S62至步骤S66，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优无级变速装置速比，并制成该驱动模式下的无级变速装置速比二维表。

可见，本发明根据车辆的需求转矩、电池的荷电状态和车速状态来匹配合适的驱动模式或制动模式，从而去确定混合动力系统中多个离合器和制动器的状态、选择无级变速装置合适的速比以及进行合理的发动机和电机功率分配，能够充分发挥发动机、电机、无级变速装置和行星齿轮机构等部件以及各种驱动模式或制动模式的工作特性，使车辆的油耗最低，发动机的经济性能最好。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，该混合动力车辆的混合动力系统包括发动机、无级变速装置、行星轮装置及电机，所述无级变速装置的主动带轮组一端与所述发动机固定连接，所述主动带轮组另一端通过第一离合器与所述行星轮装置的行星架相连，所述行星架与制动器相连，所述行星轮装置的齿圈通过第三离合器与所述行星架连接，所述主动带轮组通过金属带与从动带轮组相连，所述从动带轮组通过第二离合器与定速比传动装置的输出齿轮连接；

其特征在于，该方法包括：

在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态大于电量维持模式上限阈值时，进入电量消耗阶段驱动模式；

在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态在电量维持模式上限阈值与下限阈值之间时，进入电量维持阶段驱动模式；

在车辆的需求转矩不小于零且电池的荷电状态小于电量维持模式下限阈值时，进入电量补充阶段驱动模式；

在车辆的需求转矩小于零时，进入制动模式；

其中，所述发动机燃油经济区的转速范围为[N_{eopt_l},N_{eopt_h}]，转矩范围为[T_{eopt_l},T_{eopt_h}]，所述发动机最小启动转矩为T_el，所述电机最大转速和最大转矩分别为N_mmax和T_mmax，所述定速比传动装置的速比为i₅，所述行星轮装置的特征参数为k，所述行星架固定时，太阳轮到齿圈的速比为i_pg。

2.根据权利要求1所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：在所述电量消耗阶段驱动模式下，执行以下步骤：

S1、在车速小于或等于预设车速阈值时，进入低速纯电动驱动模式；

S2、在车速不小于预设车速阈值时，判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_req≥T_mmaxi₅i_pg且T_req≥T_mmaxi₅的条件，如是，执行S3，否则执行S5；

S3、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_{eopt_l}≤N_reqi₅≤N_{eopt_h}的条件，如是，执行S4，否则，进一步判断是否满足N_reqi₅≤N_{eopt_l}的条件，如是，进入低速混合驱动模式，否则进入高速混合驱动模式；

S4、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_mmax≤T_req/i₅≤T_{eopt_h}的条件，如是，进入中速发动机单独驱动模式，否则进入中速混合驱动模式；

S5、判断主减速器输入端的转速N_req是否满足N_req≤N_mmax/(i₅i_pg)的条件，如是，进入低速纯电动驱动模式，否则，进入高速纯电动驱动模式。

3.根据权利要求1所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：在所述电量维持阶段驱动模式下，执行以下步骤：

S11、在车速小于或等于预设车速阈值时，进入低速纯电动驱动模式；

S12、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_{eopt_l}≤N_reqi₅≤N_{eopt_h}的条件，如是，执行S13，否则，执行S14；

S13、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_el≤T_req/i₅≤T_{eopt_h}的条件，如是，进入中速发动机单独驱动模式，否则，判断是否满足T_req/i₅≤T_el的条件，如是，进入高速纯电动驱动模式，否则，进入中速混合驱动模式；

S14、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_reqi₅≤N_{eopt_l}的条件，如是，执行S15，否则执行S16；

S15、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_req/(i₅i_pg)≤T_dwn的条件，如是，进入低速纯电动驱动模式，否则，进入低速混合驱动模式；

S16、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足T_req/i₅≤T_dwn的条件，如是，进入高速纯电动驱动模式，否则，进入高速混合驱动模式。

4.根据权利要求1所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：在所述电量补充阶段驱动模式下，执行以下步骤：

S21、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足

的条件，如是，进入转速耦合驱动模式，否则，执行S22；

S22、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足

的条件，如是，进入行车充电模式，否则，进入发动机单独驱动模式。

5.根据权利要求1所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：在所述制动模式下，执行以下步骤：

S31、判断制动强度Z是否小于等于预设强度阈值，如是，执行S32，否则，进入机械制动模式；

S32、判断电池的荷电状态是否小于等于SOC_up，如是，执行S33，否则，进入机械制动模式；

S33、判断主减速器输入端的需求转矩T_req是否满足|T_req|≥T_mmaxi₅i_pg且|T_req|≥T_mmaxi₅的条件，如是，执行S34，否则执行S35；

S34、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_req≤N_mmax/(i₅i_pg)的条件，如是，进入低速混合制动模式，否则，进入高速混合制动模式；

S35、判断主减速器输入端转速N_req是否满足N_req≤N_mmax/(i₅i_pg)的条件，如是，进入低速再生制动模式，否则，进入高速再生制动模式。

6.根据权利要求2至4任一项所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：

在所述低速纯电动驱动模式下，所述第一离合器、所述第二离合器及所述第三分离器均分离，所述制动器接合，所述行星架固定，所述电机通过所述行星轮装置将动力输出，所述电机转速N_m和输出转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg；T_m＝T_req/(i₅i_pg)；

在所述高速纯电动驱动模式下，所述第一离合器、所述第二离合器及所述制动器分离，所述第三离合器接合，所述行星轮装置一体旋转，所述电机转速N_m和输出转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝T_req/i₅；

在所述低速混合驱动模式下，所述第一离合器与所述第三离合器分离，所述第二离合器与所述制动器接合，所述发动机的功率经过所述无级变速装置传递到定速比传动装置，所述电机的功率经过所述行星轮装置传递到所述定速比传动装置；通过(N_req,T_req)查取该模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表以获取无级变速装置速比值i_cvt和电机的输出转矩值T_m，根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅i_pg))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，电机转速N_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg；N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝(T_req-T_mi₅i_pg)/(i_cvtη_cvt)；

在所述高速混合驱动模式下，所述第一离合器和所述制动器分离，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述发动机功率经过无级变速装置传递到定速比传动装置；所述电机的功率传递到定速比传动装置；通过(N_req,T_req)查取对应模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表获取无级变速装置速比值i_cvt和电机的输出转矩值T_m，根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，电机转速N_m、发动机转速N_e和发动机输出转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅；N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝(T_req-T_mi₅)/(i_cvtη_cvt)；

在所述中速发动机单独驱动模式下，所述第二离合器和所述制动器分离，所述第一离合器和所述第三离合器接合，所述发动机、所述电机和所述行星轮装置一体旋转，所述发动机单独提供驱动功率，所述电机空转，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝0；N_e＝N_reqi₅；T_e＝T_req/i₅；

在所述中速混合驱动模式下，所述第二离合器和所述制动器分离，所述第一离合器和所述第三离合器接合，所述发动机、所述电机和所述行星轮装置一体旋转，所述发动机和所述电机直接转矩耦合后将功率输出给定速比传动装置，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝min((T_req/i₅-T_{eopt_h}),T_mmax)；N_e＝N_reqi₅；T_e＝T_{eopt_h}；

在所述转速耦合驱动模式，所述第二离合器、所述第三离合器和所述制动器分离，所述第一离合器接合，所述发动机提供驱动车辆前进的动力并带动所述电机为动力电池充电；通过(N_req,T_req)查取电机转速二维表获取电机转速N_m，电机的转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩Te分别为：N_e＝(N_m+ki₅N_req)/(k+1)；T_e＝(k+1)T_req/ki₅；T_m＝-T_req/ki₅；

在所述发动机单独驱动模式下，所述第一离合器和所述制动器分离，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述发动机提供驱动功率，所述电机空转；通过(N_req,T_req)查取发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表获取无级变速装置速比i_cvt，根据(i_cvt,T_req)查取无级变速装置效率二维表获取无级变速装置效率η_cvt，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：

N_m＝N_reqi₅；T_m＝0

N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝T_req/(i_cvtη_cvt)；

在所述行车充电模式，所述第一离合器和所述制动器分离，所述第二离合器和所述第三离合器接合，所述发动机提供驱动功率的同时通过所述电机给电池充电；通过

查取发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表获取无级变速装置速比i_cvt，根据

查取无级变速装置效率表获取无级变速装置效率η_cvt，电机的转速N_m、转矩T_m和发动机的转速N_e、转矩T_e分别为：

7.根据权利要求6所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：

在所述低速混合驱动模式和所述高速混合驱动模式下，所述无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表通过第一迭代优化方法获得，该第一迭代优化方法包括：

S41、选择驱动方式，根据不同的驱动方式进行电机输出转矩的最小值T_low和最大值T_hig计算：

电量消耗阶段驱动模式下，低速混合驱动模式时：T_low＝0；T_hig＝min(T_req/(i₅i_pg),T_mmax)；

电量消耗阶段驱动模式下，高速混合驱动模式时：T_low＝0；T_hig＝min(T_req/(i₅),T_mmax)；

电量维持阶段驱动模式下，低速混合驱动模式时：T_low＝-T_mmax；T_hig＝min(T_req/(i₅i_pg),T_mmax)；

电量维持阶段驱动模式下，高速混合驱动模式时：T_low＝-T_mmax；T_hig＝min(T_req/(i₅),T_mmax)；

S42、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在[0,T_max]范围内以间隔T_stp进行离散；

S43、在离散后的工况点(N_req,T_req)下将无级变速装置速比在[i_{cvt_min},i_{cvt_max}]范围内以间隔i_stp进行离散，将电机输出转矩T_m在[T_low,T_hig]范围内以间隔T_{m_stp}进行离散；

S44、在离散后的无级变速装置速比和电机输出转矩组合点(i_cvt,T_m)下，当运行在低速混合驱动模式下，则根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅i_pg))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，并计算发动机转速和转矩：N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝(T_req-T_mi₅i_pg)/(i_cvtη_cvt)；当运行在高速混合驱动模式下，则根据(i_cvt,(T_req-T_mi₅))查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt，并计算发动机转速和转矩：N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝(T_req-T_mi₅)/(i_cvtη_cvt)；

S45、判断发动机转速和转矩是否满足约束，若满足则执行S46，否则，返回执行下一个无级变速装置速比和电机转矩组合点；

S46、通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,T_e)，计算发动机与无级变速装置的总效率：η_all＝η_e(N_e,T_e)·η_cvt；

S47、发动机与无级变速装置总效率最高所对应的无级变速装置速比和电机输出转矩组合点即为该工况点下的最优无级变速装置速比和电机输出转矩；

S48、判断是否所有工况点优化完成，如是，执行S49，否则，针对下一工况点重复执行S43至S47，直至所有工况点优化完成；

S49、获得所有工况点的最优无级变速装置速比和电机输出转矩，并分别制成该驱动模式下的无级变速装置速比二维表和电机转矩二维表；

S50、判断是否所有驱动模式都完成优化，如是，结束，否则，针对下一驱动模式重复执行S41至S49，直至所有驱动模式下的所有工况点优化完成。

8.根据权利要求6所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：

所述转速耦合驱动模式下，所述查取电机转速二维表通过第二迭代优化方法获得，该第二迭代优化方法包括：

S51、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在

范围内以间隔T_stp进行离散；

S52、在离散后的工况点(N_req，T_req)下将电机转速在[0,N_mmax]范围内以间隔N_stp进行离散；

S53、针对离散后的电机转速N_m，计算发动机转速N_e＝(N_m+ki₅N_req)/(k+1)；

S54、判断发动机转速是否满足约束，若满足则执行S55，否则返回执行下一个电机转速；

S55、通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,(k+1)T_req/ki_5e)；

S56、发动机效率最高所对应的电机转速即为该工况点下的最优电机转速；

S57、判断是否所有工况点都优化完成，如是，结束，否则，针对下一工况点重复执行S52至S56，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优电机转速。

9.根据权利要求6所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：

所述发动机单独驱动模式下的无级变速装置速比二维表通过第三迭代优化方法获得，所述第三迭代优化方法包括：

S61、将主减速器输入端转速N_req在[0,N_max]范围内以间隔N_stp进行离散，将主减速器输入端的需求转矩T_req在[0,T_max]范围内以间隔T_stp进行离散；

S62、在离散后的工况点(N_req，T_req)下将无级变速装置速比在[i_{cvt_min},i_{cvt_max}]范围内以间隔i_stp进行离散；

S63、针对离散后的无级变速装置速比i_cvt，根据(i_cvt,T_req)查无级变速装置效率二维表获取无级变速装置的效率η_cvt；计算发动机转速和转矩：N_e＝N_reqi_cvt；T_e＝T_req/(i_cvtη_cvt)；

S64、判断发动机转速和转矩是否满足约束，如是，则执行S65，否则，返回执行下一个无级变速装置速比；

S65、通过发动机转速和输出转矩查表获取发动机效率：η(N_e,T_e)，计算发动机与无级变速装置的总效率η_all＝η_e(N_e,T_e)·η_cvt；

S66、发动机与无级变速装置总效率最高所对应的无级变速装置速比即为该工况点下的最优无级变速装置速比；

S67、判断是否所有工况优化完成，如是，结束，否则，针对下一工况点重复执行S62至S66，直至所有工况点优化完成，最终获得所有工况点的最优无级变速装置速比。

10.根据权利要求5所述的一种单电机插电式混合动力车辆的能量控制方法，其特征在于：

在所述低速再生制动模式下，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器分离，所述制动器接合，所述电机的转速N_m、转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg、T_m＝T_req/(i₅i_pg)；

在所述高速再生制动模式下，所述第一离合器、所述第二离合器和所述制动器分离，所述第三离合器接合，所述行星轮装置一体旋转，所述电机的转速N_m、转矩T_m分别为：N_m＝N_reqi₅、T_m＝T_req/i₅；

在所述低速混合制动模式，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器分离，所述制动器接合，所述电机的转速N_m、转矩T_m和机械制动转矩T_mech分别为：N_m＝N_reqi₅i_pg；T_m＝-T_mmax；T_mech＝T_req+T_mmaxi₅i_pg；

在所述高速混合制动模式，所述第一离合器、所述第二离合器和所述制动器分离，所述第三离合器接合，所述行星轮装置一体旋转，所述电机的转速N_m、转矩T_m和机械制动转矩T_mech分别为：N_m＝N_reqi₅；T_m＝-T_mmax；T_mech＝T_req+T_mmaxi₅。

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