CN113928300B - 一种混合动力车辆的牵引控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一种混合动力车辆的牵引控制方法及其系统。所述牵引控制系统包括：中央控制单元，所述中央控制单元被配置成：响应于所述蓄电池无法提供动力，基于所述混合动力车辆的目标牵引力确定出所述柴油机为驱动牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的目标转速；以及传动控制单元，与所述中央控制单元连接，用于接收所述中央控制单元发送的所述目标转速并控制所述柴油机工作于所述目标转速下。

Description

一种混合动力车辆的牵引控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及动力控制领域，尤其涉及一种混合动力车辆的牵引控制方法及其系统。

背景技术

随着节能减排计划的不断推行，新能源车辆的市场占有率不断提高。现有的新能源车辆包括纯电动车辆和混合动力车辆。其中，混合动力车辆至少包括柴油机和蓄电池两种动力源。该两种动力源可能包括多种动力供给的方式，比如：蓄电池单独供给动力、柴油机单独供给动力或蓄电池和柴油机组合供给动力。

混合动力车辆的该多种动力供给方式一般适用于不同的工况或机制。

现有技术中存在的常用的混合动力车辆的适用于不同切换机制的动力供给方式如下：

(1)当混合动力车辆处于双动力牵引状态时，蓄电池和柴油机均投入工作。此时，优先由柴油机提供动力；当柴油机能量不足时，由蓄电池和柴油机联合提供车辆牵引所需能量；

(2)当混合动力车辆处于低档位时，柴油机处于非满负荷工作状态，由柴油机提供车辆牵引所需的能量；若柴油机提供的能量有所剩余，可以控制柴油机利用剩余部分能量向蓄电池充电；

(3)当混合动力车辆处于高档位时，柴油机处于满负荷工作状态，柴油机供给的能量可能存在不足。当柴油机供给的能量不足时，可由蓄电池组向柴油机供给不足的能量。

现有技术中存在的常用的混合动力车辆的适用于不同工况的动力供给方式如下：

(1)当车辆处于下坡或减速状态时，利用制动能量回收机制向蓄电池充电；

(2)当车辆所需的牵引功率高于设定值时，蓄电池与柴油机同时供给动力；

(3)当柴油机的供给的能量有富余时，柴油机负责供给牵引动力，若纯蓄电池动力机车的蓄电池电量低于预设值，柴油机输出富余能量用于蓄电池充电。

然而，若在蓄电池和柴油机组合供给动力的过程中，蓄电池出现无法提供动力的情况时，柴油机仍然维持原有转速运转，因此车辆无法保持原有的牵引力。

为解决上述问题，本发明旨在提出一种混合动力车辆的牵引控制方法及其装置。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种混合动力车辆的牵引控制方法，所述混合动力车辆的动力源包括蓄电池和柴油机，所述车辆牵引控制方法包括：响应于所述蓄电池无法提供动力，基于所述混合动力车辆的目标牵引力确定出所述柴油机为驱动牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的目标转速；以及控制所述柴油机工作于所述目标转速下。

在另一更优实施例中，所述牵引控制方法还包括：获取所述蓄电池的剩余电量；响应于所述剩余电量小于预设阈值，判断所述蓄电池无法提供动力；以及所述基于混合动力车辆的目标牵引力确定出所述柴油机为向牵引电机提供所述目标牵引力所需达到的目标转速包括：将所述柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的转速确定为所述目标转速。

更进一步地，所述的牵引控制方法还包括：确定所述目标牵引力所对应的目标牵引力矩；以及基于所述目标牵引力矩分配所述柴油机产生的能量。

更进一步地，所述混合动力车辆的动力系统还包括整流单元和逆变装置，所述整流单元用于向所述蓄电池及所述逆变装置供电，所述逆变装置用于向所述牵引电机供电，所述基于目标牵引力矩分配所述柴油机产生的能量包括：基于所述目标牵引力矩控制所述逆变装置驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力矩；以及控制整流单元的剩余电能向所述蓄电池充电。

更进一步地，所述控制整流单元的剩余电能向所述蓄电池充电包括：基于所述整流单元的剩余电能确定所述整流单元能够向所述蓄电池提供的最大充电电流；基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流；以及控制所述整流单元以所述目标充电电流为所述蓄电池充电。

更进一步地，所述基于最大充电电流以及所述蓄电池的允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流包括：将所述最大充电电流和所述允许充电电流中的较小值作为所述目标充电电流。

更进一步地，所述牵引控制方法还包括：响应于所述蓄电池供电故障，判断所述蓄电池无法提供动力。

更进一步地，所述控制柴油机工作于所述目标转速下包括：基于所述柴油机的转速与功率的对应关系确定所述目标转速对应的目标功率；以及控制所述柴油机以所述目标功率运行。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种混合动力车辆的牵引控制系统，所述混合动力车辆的动力源包括蓄电池和柴油机，所述牵引控制系统包括：中央控制单元，所述中央控制单元被配置成：响应于所述蓄电池无法提供动力，基于所述混合动力车辆的目标牵引力确定出所述柴油机为驱动牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的目标转速；以及传动控制单元，与所述中央控制单元连接，用于接收所述中央控制单元发送的所述目标转速并控制所述柴油机工作于所述目标转速下。

在一更优实施例中，所述牵引控制系统还包括：电池管理系统，与所述中央控制单元连接，用于确定所述蓄电池的剩余电量并发送至所述中央控制单元；以及所述中央控制单元进一步被配置成：响应于所述剩余电量小于预设阈值，判断所述蓄电池无法提供动力；以及将所述柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的转速确定为所述目标转速。

更进一步地，所述的牵引控制系统还包括：传动控制单元，与所述中央控制单元连接，用于基于所述中央控制单元产生的目标牵引力矩分配所述柴油机产生的能量；以及所述中央控制单元进一步被配置成：确定所述目标牵引力所对应的目标牵引力矩；以及将所述目标牵引力矩发送至所述传动控制单元。

更进一步地，所述混合动力车辆的动力系统还包括整流单元和逆变装置，所述整流单元用于向所述蓄电池及所述逆变装置供电，所述逆变装置用于向所述牵引电机供电，所述牵引控制系统还包括：充电控制单元，分别与所述中央控制单元以及所述传动控制单元连接，响应于所述传动控制单元控制所述逆变装置驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力矩，所述充电控制单元控制整流单元的剩余电能向所述蓄电池充电。

更进一步地，所述牵引控制系统所述中央控制单元进一步被配置成：基于所述整流单元的剩余电能确定所述整流单元能够向所述蓄电池提供的最大充电电流；以及基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流并发送至所述充电控制单元；以及所述充电控制单元控制所述整流单元以所述目标充电电流为所述蓄电池充电。

更进一步地，所述中央控制单元进一步被配置成：将所述最大充电电流和所述允许充电电流中的较小值作为所述目标充电电流。

更进一步地，所述牵引控制系统还包括：所述中央控制单元进一步被配置成：响应于所述蓄电池供电故障，判断所述蓄电池无法提供动力。

更进一步地，在上述任一实施例中，所述牵引控制系统还包括：所述柴油机控制单元基于所述柴油机的转速与功率的对应关系确定所述目标转速对应的目标功率，并控制所述柴油机以所述目标功率运行。

根据本发明的再一个方面，又提供了一种混合动力车辆的牵引控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器被用于执行存储在所述存储器上的计算机程序时实现如上述任一项所述的混合动力车辆的牵引控制方法的步骤。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项所述的混合动力车辆的牵引控制方法的步骤。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本发明的上述特征和优点。

图1是根据现有的混合动力车辆的动力系统绘示的动力系统拓扑示意图；

图2是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的牵引控制方法的流程示意图；

图3是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的牵引控制方法的部分流程示意图；

图4是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的牵引控制方法的部分流程示意图；

图5是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的牵引控制方法的部分流程示意图；

图6是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的牵引控制方法的部分流程示意图；

图7是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的牵引控制方法的部分流程示意图；

图8是根据本发明的另一个方面绘示的一实施例中的牵引控制系统的拓扑示意图；

图9是根据本发明的另一个方面绘示的一实施例中的牵引控制装置的示意框图。

具体实施方式

给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。

在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。

请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。

注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

根据本发明的一个方面，提供一种混合动力车辆的牵引控制方法。一般地，混合动力车辆的动力源包括蓄电池和柴油机。

首先对混合动力车辆的常规动力系统进行简要介绍，以永磁发电机作为发电机为例。如图1所示，柴油机作为动力源的能量传播线路为：柴油机燃烧可燃物产生机械能以带动发电机运转产生交流电，交流电经整流单元整流成为一定幅值的直流电，直流电再经逆变装置转换为交流电以驱动牵引电机产生牵引力；蓄电池作为动力源的能量传播线路为：蓄电池提供的直流电经逆变装置转换为交流电以驱动牵引电机产生牵引力；柴油机作为能量源向蓄电池充电时的能量传播线路为：柴油机燃烧可燃物产生机械能以带动发电机运转产生交流电，交流电经整流单元整流成为一定幅值的直流电，直流电流经蓄电池的充电电路(未示出)向蓄电池充电。

在一实施例中，如图2所示，混合动力车辆的牵引控制方法200包括步骤S210～S220。

其中，步骤S210为：响应于所述蓄电池无法提供动力，基于所述混合动力车辆的目标牵引力确定出所述柴油机为驱动牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的目标转速。

目标牵引力是指基于混合动力车辆的牵引力需求或速度需求确定出的牵引电机应当产生的牵引力的值。该牵引力需求或速度需求可以是驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求指令，还可以是不久前在蓄电池正常提供动力情况下驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求后牵引电机实际产生的牵引力的值。

目标转速是指柴油机以该目标转速运行产生的能量经过图1所示柴油机作为动力源的能量传播线路后能够驱动牵引电机产生该目标牵引力。

可以理解，现有技术中，在蓄电池和柴油机组合作为混合动力车辆的动力源时，一般采用的方案是蓄电池和柴油机各自供给车辆所需的动力的一部分，该部分可以是目标动力的固定比例。因此，在蓄电池无法提供其应当提供的该部分动力时，柴油机仍然仅提供其原来提供的部分动力，导致混合动力车辆获得的实际动力可能仅是柴油机提供的一部分动力，从而影响混合动力车辆的实际运行表现。

本发明在确定出蓄电池无法提供动力时，将混合动力车辆的动力需求即目标牵引力全部转嫁至柴油机来实现，即当柴油机达到与目标牵引力对应的目标转速时，柴油机产生的能量能够驱动混合动力车辆的牵引电机产生该目标牵引力。因此，即使蓄电池无法提供动力，混合动力车辆的实际运行表现仍然是符合驾驶员输入的需求指令或历史运行表现的。

更进一步地，可响应于蓄电池供电故障，比如，如图1所示，蓄电池与逆变装置连接的线路出现故障，或蓄电池本身出现故障，判断蓄电池无法提供动力。

步骤S220为：控制所述柴油机工作于确定出的目标转速下。

柴油机一般分为多个档位，每个档位对应于一运行功率，每一运行功率对应于一转速。因此在基于目标牵引力确定出目标转速后，可再基于目标转速确定出柴油机的运行功率。

具体地，如图3所示，步骤S220可具化为步骤S221～S222。

其中，步骤S221为：基于柴油机的转速与功率的对应关系确定所述目标转速对应的目标功率。

对于设置有多个档位的柴油机而言，可在确定出目标功率后，基于该目标功率所属的档位区间确定该目标功率对应的档位。可以理解，柴油机的档位实际上是功率的另一种表达方式，是基于其对应的功率值的大小来进行档位的划分的。档位越高，功率即越大，当档位达到最大时，柴油机工作在最大功率。

但由于档位是非连续的，其对应的功率也是分散的数字，二者并不是线性的对应关系。因此较优地，若目标功率落在两个档位对应的两个功率之间时，将两个功率之中的较大值对应的档位确定为目标功率对应的档位。

步骤S222为：控制柴油机以所述目标功率运行。

本领域的技术人员可以理解，对于不设置档位的柴油机而言，其工作功率可能是线性可调的。因此对于该些功率线性可调的柴油机而言，直接控制其以该目标功率运行即可。

对于设置有档位的柴油机，步骤S222指控制柴油机工作在上述确定出的目标功率对应的档位。

更进一步地，当蓄电池电量不足时，蓄电池也无法为混合动力车辆提供动力。因此，在一更优实施例中，如图4所示，牵引控制方法400包括步骤S410～S440。

其中，步骤S410为：获取所述蓄电池的剩余电量。

剩余电量(State of Charge，SOC)是指蓄电池内的可用电量占标称容量的比例。

新能源车辆一般设置有蓄电池的剩余电量计算单元。SOC计算单元可通过获取蓄电池的各个参数，并利用SOC计算方法来确定出蓄电池的剩余电量。因此，可从SOC计算单元来获取其计算出的SOC值。

本领域的技术人员可以理解，还可通过实时计算蓄电池的SOC值来获取蓄电池的剩余电量。比如，实时获取蓄电池的电压和电流等参数，再通过适当的SOC计算方法来实时的计算出蓄电池的剩余电量。具体可采用电流积分法、开路电压法、卡尔曼滤波法、神经网络法或其他可用于计算剩余电量的SOC计算方法。

步骤S420为：响应于蓄电池的剩余电量小于预设阈值，判断蓄电池无法提供动力。

基于剩余电量的大小来判断蓄电池是否电量不足。不同类型的蓄电池可能具有不同的电压或电流相对于剩余电量的特性曲线，因此电量不足的判断标准可能不同，即设置的预设阈值可能不同。但，各个种类的蓄电池均不宜过充或过放，因此每个类型的蓄电池均有过放的SOC阈值，因此可基于蓄电池的过放阈值来设置预设阈值。

在一实施例中，可将蓄电池的过放阈值设置为预设阈值。在一更优实施例中，为防止蓄电池出现过放的情况，还可将过放阈值加一定余量之后设置为预设阈值。

步骤S430为：将所述柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的转速确定为柴油机的目标转速。

当蓄电池电量不足时，柴油机一方面为车辆提供所有动力，另一方面还为蓄电池充电。因此，柴油机的目标转速需基于车辆的目标牵引力以及蓄电池的充电需求来设置。

允许充电电流是指在保证蓄电池充电安全的前提下，蓄电池所能承受的可行的充电电流。较优地，为减少蓄电池的充电时间，可将蓄电池所能承受的最大充电电流或蓄电池的额定充电电流设置为允许充电电流。

本领域的技术人员可以理解，充电电流仅仅是选取的用于表征蓄电池的充电需求的一充电参数，在其他实施例中，还可选取其他充电参数来表征蓄电池的充电需求，比如充电功率等。

目标牵引力是指基于混合动力车辆的牵引力需求或速度需求确定出的牵引电机应当产生的牵引力的值。该牵引力需求或速度需求可以是驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求指令，还可以是不久前在蓄电池正常提供动力情况下驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求后牵引电机实际产生的牵引力的值。

目标转速则是指柴油机以该目标转速运转产生的能量经过图1所示的能量传播线路后，能够在驱动牵引电机产生该目标牵引力的同时，还能够向蓄电池提供目标充电电流。

本领域的技术人员可以理解，可先分别确定出柴油机为驱动牵引电机产生目标牵引力所要产生的能量以及柴油机为向蓄电池提供允许充电电流所要产生的能量，再基于该两个能量之和确定出柴油机应当达到的目标转速。

步骤S440为：控制所述柴油机工作于所述目标转速下。

可以理解，步骤S440与步骤S220相似，不再赘述。

更进一步地，在基于车辆的动力需求以及蓄电池的充电需求确定出柴油机的目标转速后，牵引控制方法400还可包括分配柴油产生的能量的步骤。

如图5所示，牵引控制方法400还包括步骤S450～S460。

其中，步骤S450为：确定所述目标牵引力所对应的目标牵引力矩。

目标牵引力矩是指牵引电机的曲轴端输出的力矩，即牵引电机的扭矩。牵引电机的扭矩与其产生的牵引力正相关。因此只要确保柴油机能够向牵引电机提供与目标牵引力对应的目标牵引力矩，即可满足车辆的动力需求。

本领域的技术人员可以理解，可利用力矩的计算公式或经验确定出目标牵引力所对应的目标牵引力矩。

可以理解，保证混合动力车辆的动力供应是最重要的，因此，优先向牵引电机提供目标牵引力矩，即基于目标牵引力矩来分配柴油机产生的能量。

对应地，步骤S460为：基于牵引电机的目标牵引力矩分配所述柴油机产生的能量。

本领域的技术人员可以理解，以图1所示的动力系统为例，柴油机产生的能量经过发电机和整流单元后的表现形式为整流单元输出的电能。因此，分配柴油机产生的能量的表述实际上根据能量起源来表述的，分配的直接控制对象实际上是整流单元输出的电能。因而，步骤S460中分配能量的直接控制对象落点于整流单元的电能。

具体可如图6所示，步骤S460包括步骤S461～S462。

其中，步骤S461为：基于目标牵引力矩控制逆变装置驱动牵引电机产生目标牵引力矩。

若想牵引电机能够产生目标牵引力矩，则需要牵引电机的控制参数达到目标牵引力矩所对应的控制参数。则可基于牵引电机的目标牵引力矩来确定出牵引电机的控制参数，进而采用该些控制参数来控制牵引电机运行以使得牵引电机产生目标牵引力。该些控制参数可以是牵引电机的常规控制参数，比如控制电压、控制电流、转速以及频率等等。

进一步地，当从逆变装置输出的电能能够使得牵引电机的控制参数满足产生目标牵引力矩所对应的控制参数时，整流单元产生的电能向逆变装置输送的部分随之确定。即逆变装置向牵引电机提供的电能为牵引电机为产生目标牵引力所消耗的电能。整流单元产生的电能中流向逆变装置的电能为逆变装置为满足牵引电机的控制参数而消耗的电能。则整流单元输出的电能的剩余部分可用于向蓄电池充电。

对应地，步骤S462为：控制整流单元的剩余电能向蓄电池充电。

虽然柴油机的目标转速是基于牵引电机的目标牵引力以及蓄电池的允许充电电流来确定的，但由于能量的传播线路上可能存在能量的损耗，因此，目标牵引力矩与逆变装置向牵引电机提供的电能以及整流单元向逆变装置输送的电能之间可能是不相等的，甚至柴油机产生的能量与整流单元产出的电能之间也可能是不相等的。

进一步地，柴油机的目标转速与其实际转速之间也可能存在差距。比如目标转速对应的档位实际对应的转速可能大于目标转速，因此柴油机实际产生的能量可能大于目标转速实际对应的能量。

所以若将整流单元的剩余电能全部用于向蓄电池充电，则整流单元提供的充电电流可能大于或小于蓄电池的允许充电电流的情况。因此，可基于整流单元实际剩余的电量与蓄电池的允许充电电流的实际关系来确定蓄电池的目标充电电流。具体可如图7所示，步骤S462可包括步骤S4621～S4623。

其中，步骤S4621为：基于整流单元的剩余电能确定所述整流单元能够向蓄电池提供的最大充电电流。

步骤S4622为：基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流。

可以理解，整流单元能够提供的最大充电电流可能大于或小于蓄电池的允许充电电流。当最大充电电流大于允许充电电流时，为防止电流过大损伤蓄电池，则可将允许充电电流设置为目标充电电流；当最大充电电流小于允许充电电流时，以最大充电电流为蓄电池充电并不会超过蓄电池的安全充电范围，因此可将最大充电电电流设置为目标充电电流。

综上，步骤S4622可具化为：将整流单元能够提供的最大充电电流和蓄电池的允许充电电流中的较小值作为目标充电电流。

步骤S4623为：控制整流单元以所述目标充电电流向蓄电池充电。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

根据本发明的另一个方面，还提供一种混合动力车辆的动力控制系统。

在一实施例中，如图8所示，动力控制系统800包括中央控制单元810、传动控制单元820、柴油机控制单元830、电池管理系统840以及充电控制单元850。进一步地，以图1所示的常规动力系统为例来对动力控制系统800的控制过程进行说明。

柴油机控制单元(Engine Control Unit，ECU)830是柴油机的控制模块，用于控制柴油机的工作状态。

传动控制单元(Drive Control Unit，DCU)820为能量分配的具体实行模块，用于控制牵引电机的工作状态。

电池管理系统(Battery Management System，BMS)840为蓄电池的管理和控制的模块，用于智能化管理和维护蓄电池的各个单体电池，防止蓄电池出现过充和过放，延长蓄电池的使用寿命，监控蓄电池的状态。

充电控制单元(Battery Charger Unit，BCU)850用于控制充电回路向蓄电池的充电参数，比如充电电流、充电电压和充电倍率等等。

中央控制单元(Central Control Unit，CCU)分别与传动控制单元820、柴油机控制单元830、电池管理系统840以及充电控制单元850通信连接，并向传动控制单元820、柴油机控制单元830、电池管理系统840以及充电控制单元850发出相应的控制参数或接收相应的表现参数。

可以理解，传动控制单元820、柴油机控制单元830、电池管理系统840以及充电控制单元850可以是现有技术中的常规设置的传动控制单元、柴油机控制单元、电池管理系统以及充电控制单元。

较优地，中央控制单元850可采用不同的通信手段与传动控制单元820、柴油机控制单元830、电池管理系统840以及充电控制单元850进行通信连接。比如，中央控制单元850与传动控制单元820以及充电控制单元850通过MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)进行通信；中央控制单元850与柴油机控制单元830以及电池管理系统840通过CAN((Controller Area Network，控制器域网)进行通信。

具体地，为解决蓄电池无法提供动力时混合动力车辆的动力不足的问题，中央控制单元810被配置成：响应于蓄电池无法提供动力，基于混合动力车辆的目标牵引力确定出柴油机的目标转速，其中，所述目标转速为柴油机为驱动牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的转速；以及将目标转速发送至柴油机控制单元830。

目标牵引力是指基于混合动力车辆的牵引力需求或速度需求确定出的牵引电机应当产生的牵引力的值。该牵引力需求或速度需求可以是驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求指令，还可以是不久前在蓄电池正常提供动力情况下驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求后牵引电机实际产生的牵引力的值。

更进一步地，中央控制单元810可被配置成：响应于蓄电池供电故障，比如，如图8所示，蓄电池与逆变装置连接的线路出现故障，或蓄电池本身出现故障，判断蓄电池无法提供动力。

进一步地，柴油机控制单元830接收到中央控制单元810发送的目标转速后控制柴油机工作于该目标转速下。

柴油机一般分为多个档位，每个档位对应于一运行功率，每一运行功率对应于一转速。因此在基于目标牵引力确定出目标转速后，可再基于目标转速确定出柴油机的运行功率。

进一步地，柴油机控制单元830可基于柴油机的转速与功率的对应关系确定所述目标转速对应的目标功率并控制柴油机以目标功率运行。

本领域的技术人员可以理解，对于不设置档位的柴油机而言，其工作功率可能是线性可调的。因此对于该些功率线性可调的柴油机而言，直接控制其以该目标功率运行即可。

对于设置有多个档位的柴油机而言，可在确定出目标功率后，基于该目标功率所属的档位区间确定该目标功率对应的档位。可以理解，柴油机的档位实际上是功率的另一种表达方式，是基于其对应的功率值的大小来进行档位的划分的。档位越高，功率即越大，当档位达到最大时，柴油机工作在最大功率。但由于档位是非连续的，其对应的功率也是分散的数字，二者并不是线性的对应关系。因此较优地，若目标功率落在两个档位对应的两个功率之间时，将两个功率之中的较大值对应的档位确定为目标功率对应的档位。

对于设置有档位的柴油机，柴油机控制单元830可控制柴油机工作在上述确定出的目标功率对应的档位。

更进一步地，当蓄电池电量不足时，蓄电池也无法为混合动力车辆提供动力。

在一更优实施例中，电池管理系统840可监测蓄电池的剩余电量。具体可实时获取蓄电池的电压和电流等参数，再通过适当的SOC计算方法来实时的计算出蓄电池的剩余电量。比如可采用电流积分法、开路电压法、卡尔曼滤波法、神经网络法或其他现有或将有的可用于计算剩余电量的SOC的计算方法。

中央控制单元810被配置成：获取电池管理系统840确定出的蓄电池的剩余电量，并响应于蓄电池的剩余电量小于预设阈值，判断蓄电池无法提供动力。

基于剩余电量的大小来判断蓄电池是否电量不足。不同类型的蓄电池可能具有不同的电压或电流相对于剩余电量的特性曲线，因此电量不足的判断标准可能不同，即设置的预设阈值可能不同。但，各个种类的蓄电池均不宜过充或过放，因此每个类型的蓄电池均有过放的SOC阈值，因此可基于蓄电池的过放阈值来设置预设阈值。

在一实施例中，可将蓄电池的过放阈值设置为预设阈值。在一更优实施例中，为防止蓄电池出现过放的情况，还可将过放阈值加一定余量之后设置为预设阈值。

在判断出蓄电池由于电量不足而无法提供动力时，中央控制单元810进一步被配置成：基于蓄电池的允许充电电流以及所述牵引电机产生所述目标牵引力确定出柴油机的目标转速，该目标转速为柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的转速。即将所述柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力所需达到的转速确定为柴油机的目标转速。

当蓄电池电量不足时，柴油机一方面为车辆提供所有动力，另一方面还为蓄电池充电。因此，柴油机的目标转速需基于车辆的目标牵引力以及蓄电池的充电需求来设置。

允许充电电流是指在保证蓄电池充电安全的前提下，蓄电池所能承受的可行的充电电流。较优地，为减少蓄电池的充电时间，可将蓄电池所能承受的最大充电电流或蓄电池的额定充电电流设置为允许充电电流。中央控制单元810可从电池管理系统840获取蓄电池的允许充电电流。

本领域的技术人员可以理解，充电电流仅仅是选取的用于表征蓄电池的充电需求的一充电参数，在其他实施例中，还可选取其他充电参数来表征蓄电池的充电需求，比如充电功率等。

目标牵引力是指基于混合动力车辆的牵引力需求或速度需求确定出的牵引电机应当产生的牵引力的值。该牵引力需求或速度需求可以是驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求指令，还可以是不久前在蓄电池正常提供动力情况下驾驶员利用方向盘、油门、刹车等控制设备输入的牵引力需求指令或速度需求后牵引电机实际产生的牵引力的值。

目标转速则是指柴油机以该目标转速运转产生的能量经过图8所示的能量传播线路后，能够在驱动牵引电机产生该目标牵引力的同时，还能够向蓄电池提供目标充电电流。

本领域的技术人员可以理解，中央控制单元810可先分别确定出柴油机为驱动牵引电机产生目标牵引力所要产生的能量以及柴油机为向蓄电池提供允许充电电流所要产生的能量，再基于该两个能量之和确定出柴油机应当达到的目标转速。

进一步地，柴油机控制单元830接收到中央控制单元810发送的目标转速后控制柴油机以该目标转速运行，不再赘述。

更进一步地，在基于车辆的动力需求以及蓄电池的充电需求确定出柴油机的目标转速后，中央控制单元810还可基于柴油机实际产生的能量来分配牵引电机以及蓄电池能够获得的能量。

具体地，中央控制单元810可被配置成：确定所述目标牵引力所对应的目标牵引力矩；以及基于牵引电机的目标牵引力矩分配所述柴油机产生的能量。

目标牵引力矩是指牵引电机的曲轴端输出的力矩，即牵引电机的扭矩。牵引电机的扭矩与其产生的牵引力正相关。因此只要确保柴油机能够向牵引电机提供与目标牵引力对应的目标牵引力矩，即可满足车辆的动力需求。

本领域的技术人员可以理解，可利用力矩的计算公式或经验确定出目标牵引力所对应的目标牵引力矩。

可以理解，保证混合动力车辆的动力供应是最重要的，因此，优先向牵引电机提供目标牵引力矩，即基于目标牵引力矩来分配柴油机产生的能量。

本领域的技术人员可以理解，以图1所示的动力系统为例，柴油机产生的能量经过发电机和整流单元后的表现形式为整流单元输出的电能。因此，中央控制单元810分配柴油机产生的能量的表述实际上根据能量起源来表述的，分配的直接控制对象实际上是整流单元输出的电能。

因此，中央控制单元810基于目标牵引力确定出目标牵引力矩后，可将目标牵引力矩发送至传动控制单元820。传动控制单元820基于目标牵引力矩控制逆变装置驱动牵引电机产生目标牵引力矩。

若想牵引电机能够产生目标牵引力矩，则需要牵引电机的控制参数达到目标牵引力矩所对应的控制参数。则传动控制单元820可基于牵引电机的目标牵引力矩来确定出牵引电机的控制参数，进而采用该些控制参数来控制牵引电机运行以使得牵引电机产生目标牵引力。该些控制参数可以是牵引电机的常规控制参数，比如控制电压、控制电流、转速以及频率等等。

进一步地，当从逆变装置输出的电能能够使得牵引电机的控制参数满足产生目标牵引力矩所对应的控制参数时，整流单元产生的电能向逆变装置输送的部分随之确定。即逆变装置向牵引电机提供的电能为牵引电机为产生目标牵引力所消耗的电能。整流单元产生的电能中流向逆变装置的电能为逆变装置为满足牵引电机的控制参数而消耗的电能。则整流单元输出的电能的剩余部分可用于向蓄电池充电。

具体地，充电控制单元850控制整流单元的剩余电能向蓄电池充电。

虽然柴油机的目标转速是基于牵引电机的目标牵引力以及蓄电池的允许充电电流来确定的，但由于能量的传播线路上可能存在能量的损耗，因此，目标牵引力矩与逆变装置向牵引电机提供的电能以及整流单元向逆变装置输送的电能之间可能是不相等的，甚至柴油机产生的能量与整流单元产出的电能之间也可能是不相等的。

进一步地，柴油机的目标转速与其实际转速之间也可能存在差距。比如目标转速对应的档位实际对应的转速可能大于目标转速，因此柴油机实际产生的能量可能大于目标转速实际对应的能量。

所以若将整流单元的剩余电能全部用于向蓄电池充电，则整流单元提供的充电电流可能大于或小于蓄电池的允许充电电流的情况。因此，中央控制单元810可基于整流单元实际剩余的电量与蓄电池的允许充电电流的实际关系来确定蓄电池的目标充电电流。

对应地，中央控制单元810可被配置成：基于整流单元的剩余电能确定所述整流单元能够向蓄电池提供的最大充电电流；以及基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流并发送至充电控制单元850。

可以理解，整流单元能够提供的最大充电电流可能大于或小于蓄电池的允许充电电流。当最大充电电流大于允许充电电流时，为防止电流过大损伤蓄电池，则可将允许充电电流设置为目标充电电流；当最大充电电流小于允许充电电流时，以最大充电电流为蓄电池充电并不会超过蓄电池的安全充电范围，因此可将最大充电电电流设置为目标充电电流。则中央控制单元810可进一步被配置成：将整流单元能够提供的最大充电电流和蓄电池的允许充电电流中的较小值作为目标充电电流。

充电控制单元850接收到中央控制单元810发送的目标充电电流后，控制整流单元以目标充电电流向蓄电池充电。

根据本发明的又一个方面，提供一种混合动力车辆的牵引控制装置。

在一实施例中，如图9所示，牵引控制装置900包括存储器910和处理器920。

存储器910存储有计算机程序。

处理器920与存储器连接，处理器920被用于执行存储在所述存储器上的计算机程序时实现如上述任一项所述的混合动力车辆的牵引控制方法200或400的步骤。

根据本发明的再一个方面，提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项所述的混合动力车辆的牵引控制方法200或400的步骤。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种混合动力车辆的牵引控制方法，所述混合动力车辆的动力源包括蓄电池和柴油机，所述混合动力车辆的动力系统还包括整流单元和逆变装置，所述整流单元用于向所述蓄电池及所述逆变装置供电，所述逆变装置用于向牵引电机供电，所述车辆牵引控制方法包括：

获取所述蓄电池的剩余电量；

响应于所述剩余电量小于预设阈值，判断所述蓄电池无法提供动力；

将所述柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生目标牵引力所需达到的转速确定为目标转速；

控制所述柴油机工作于所述目标转速下；

确定所述目标牵引力所对应的目标牵引力矩；

基于所述目标牵引力矩控制所述逆变装置驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力矩；以及

控制整流单元的剩余电能向所述蓄电池充电。

2.如权利要求1所述的牵引控制方法，其特征在于，所述控制整流单元的剩余电能向所述蓄电池充电包括：

基于所述整流单元的剩余电能确定所述整流单元能够向所述蓄电池提供的最大充电电流；

基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流；以及

控制所述整流单元以所述目标充电电流为所述蓄电池充电。

3.如权利要求2所述的牵引控制方法，其特征在于，基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流包括：

将所述最大充电电流和所述允许充电电流中的较小值作为所述目标充电电流。

4.如权利要求1所述的牵引控制方法，其特征在于，还包括：

响应于所述蓄电池供电故障，判断所述蓄电池无法提供动力。

5.如权利要求1～4中任一项所述的牵引控制方法，其特征在于，控制所述柴油机工作于所述目标转速下包括：

基于所述柴油机的转速与功率的对应关系确定所述目标转速对应的目标功率；以及

控制所述柴油机以所述目标功率运行。

6.一种混合动力车辆的牵引控制系统，所述混合动力车辆的动力源包括蓄电池和柴油机，所述混合动力车辆的动力系统还包括整流单元和逆变装置，所述整流单元用于向所述蓄电池及所述逆变装置供电，所述逆变装置用于向牵引电机供电，所述牵引控制系统包括：

电池管理系统，与中央控制单元连接，用于确定所述蓄电池的剩余电量并发送至所述中央控制单元；

所述中央控制单元，被配置成：响应于所述剩余电量小于预设阈值，判断所述蓄电池无法提供动力；以及将所述柴油机为同时向所述蓄电池提供允许充电电流以及驱动所述牵引电机产生目标牵引力所需达到的转速确定为目标转速；

所述中央控制单元进一步被配置成：确定所述目标牵引力所对应的目标牵引力矩；以及将所述目标牵引力矩发送至传动控制单元；

所述传动控制单元，与所述中央控制单元连接，用于接收所述中央控制单元发送的所述目标转速并控制所述柴油机工作于所述目标转速下；以及

充电控制单元，分别与所述中央控制单元以及所述传动控制单元连接，响应于所述传动控制单元控制所述逆变装置驱动所述牵引电机产生所述目标牵引力矩，所述充电控制单元控制整流单元的剩余电能向所述蓄电池充电。

7.如权利要求6所述的牵引控制系统，其特征在于，

所述中央控制单元进一步被配置成：基于所述整流单元的剩余电能确定所述整流单元能够向所述蓄电池提供的最大充电电流；以及基于所述最大充电电流以及所述允许充电电流确定所述蓄电池的目标充电电流并发送至所述充电控制单元；以及

所述充电控制单元控制所述整流单元以所述目标充电电流为所述蓄电池充电。

8.如权利要求7所述的牵引控制系统，其特征在于，所述中央控制单元进一步被配置成：将所述最大充电电流和所述允许充电电流中的较小值作为所述目标充电电流。

9.如权利要求6所述的牵引控制系统，其特征在于，还包括：所述中央控制单元进一步被配置成：响应于所述蓄电池供电故障，判断所述蓄电池无法提供动力。

10.如权利要求6～9中任一项所述的牵引控制系统，其特征在于，还包括：

所述柴油机控制单元基于所述柴油机的转速与功率的对应关系确定所述目标转速对应的目标功率，并控制所述柴油机以所述目标功率运行。

11.一种混合动力车辆的牵引控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器被用于执行存储在所述存储器上的计算机程序时实现如权利要求1～5中任一项所述的混合动力车辆的牵引控制方法的步骤。

12.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1～5中任一项所述的混合动力车辆的牵引控制方法的步骤。