CN115848349A - 一种并联p2架构模式切换控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于并联P2架构混合动力车的模式切换控制策略技术领域，具体提供一种并联P2架构模式切换控制方法、装置，所述方法包括如下步骤：在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。使用切换阈值计算模块计算标定阈值，能在覆盖所有情况同时能减少车速阈值、SOC阈值标定工作量；涉及离合器控制及车辆安全时禁止换挡，提高车辆安全性。

Description

一种并联P2架构模式切换控制方法、装置

技术领域

本发明涉及并联P2架构混合动力车的模式切换控制策略技术领域，具体涉及一种并联P2架构模式切换控制方法、装置。

背景技术

并联P2架构混合动力车可解决传统汽车发动机燃油燃烧导致的尾气排放，具有低环境污染，低噪声，高效率等优点。并联P2架构混合动力车既有传统的发动机又有电机，所以存在纯电动和混合动力两种动力模式。根据不同的发动机和电机组合及驾驶员加减速需求，其工作模式可以分为：纯电模式、混动模式、能量回收模式，混动模式又分为纯发动机模式、混动模式、行车发电模式。模式切换不仅是控制混动车运行状态切换，也控制整车能量及影响燃油消耗，因此模式切换控制策略非常重要。

CN 114030457 B对比文件1公开了一种串并联混合动力系统双阈值工作模式切换控制方法，将工作模式划分为纯电驾驶模式、纯电能量回收模式、串联驾驶模式、串联能量回收模式、并联驾驶模式和并联能量回收模式；针对纯电模式、串联模式和并联模式都设置了模式进入阈值和模式退出阈值，设计了驾驶驱动工况与制动能量回收工况下的双阈值模式切换控制方法以及特殊工况下强制进入并联模式的控制方法；可以避免车速在阈值附近波动时模式来回切换的现象，同时能够实现最大程度的制动能量回收，另外，通过设置不同工况下两个阈值的区间范围，可以合理的分配车辆在不同模式下的工作区间，满足不同工况的使用需求。存在的问题是：1)基于规则进行开环控制模式切换，没有考虑发动机与电机实际工作区间，不能达到能量最优；2)模式切换时判断的SOC阈值、车速阈值为固定标定量，不能覆盖所有情况；3)没有考虑模式切换时档位控制，存在同时离合器控制冲突情况；4)没有考虑混动停车时离合器控制及档位控制情况，存在发动机憋死问题。

CN 109017437 A提出一种电动车用扭矩控制方法，包括：通过整车控制器判断当前车辆状态是否满足滑行能量回收条件，若满足，则进一步判断加速踏板的开度是否为0，如果不为0，则进入滑行能量回收模式一，如果为0，则进一步判断当前车速是否大于第一设定速度，若是，则进入滑行能量回收模式二，否则进入滑行能量回收模式一；当进入滑行能量回收模式一后，不断判断当前车速是否低于第二设定速度，若是，则退出滑行能量回收模式一，进入蠕动行驶模式；当进入滑行能量回收模式二后，不断判断当前车速是否为0，若是，则退出滑行能量回收模式二，进入停车模式。存在的问题：1)基于规则进行开环控制模式切换，没有考虑发动机与电机实际工作区间，不能达到能量最优；2)模式切换时判断的车速阈值为固定标定量，不能覆盖所有情况。

发明内容

现有技术中模式切换条件均是单独基于规则进行开环控制模式切换，没有考虑发动机与电机实际工作区间，不能达到能量最优；基于规则的模式切换条件中车速阈值、SOC阈值为固定标定量，不能覆盖所有情况；模式切换中离合器控制与换挡控制存在同时控制离合器冲突风险；模式切换中没有考虑混动停车时离合器控制及档位控制情况，存在发动机憋死问题，本发明提供一种并联P2架构模式切换控制方法、装置。

第一方面，本发明技术方案提供一种并联P2架构模式切换控制方法，根据车辆实际运行情况，将工作模式分为原地初始化模式、纯电准备模式、纯电模式、混动准备模式、混动模式、能量回收模式、混动停机准备模式，所述方法包括如下步骤：

在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；

基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；

根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；

根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。

作为本发明技术方案的进一步限定，在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志的步骤包括：

步骤11：判断模式是否在正常纯电模式或正常混动模式下；

若是则转入步骤12，否则，能量最优切换标志输出为2表示能量最优无更新不使用；

步骤12：将驾驶员需求扭矩按照不同比例组合分给发动机、电机；

步骤13：依次轮询发动机、电机扭矩组合分别计算整车单位功率油耗，找到整车单位功率油耗最低的扭矩组合；

步骤14：判断分配发动机扭矩值，当分配发动机扭矩为0时，能量最优切换标志输出为0表示纯电最优，否则能量最优切换标志输出为1表示混动最优。

作为本发明技术方案的进一步限定，依次轮询发动机、电机扭矩组合分别计算整车单位功率油耗，找到整车单位功率油耗最低的扭矩组合的步骤中，计算整车单位功率油耗的步骤包括：

电机实际转速和电机分配需求扭矩计算电机机械功率；

电机机械功率除以电机到发动机拟合效率后得到发动机拟合功率；

通过发动机拟合功率查发动机万有特性MAP表得到电机单位功率油耗；

通过发动机实际转速和发动机分配需求扭矩查发动机万有特性MAP表得到发动机单位功率油耗；

发动机单位功率油耗与电机单位功率油耗相加得到整车单位功率油耗。

作为本发明技术方案的进一步限定，基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值的步骤包括：

进行标定车速和SOC初始阈值设置；

根据坡度判断前方是上坡还是下坡工况；

根据油门踩下深度及油门踩下速度判断驾驶员加速紧急程度；

根据刹车踩下深度及刹车踩下速度判断驾驶员减速紧急程度；

基于上下坡工况、加速紧急程度、减速紧急程度对车速阈值、SOC阈值进行修正。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据坡度判断前方是上坡还是下坡工况的步骤包括：

从地图盒子通过CAN信号获得坡度信息；

当坡度大于0时表示前方为上坡，坡度越大表示上坡越陡；

当坡度小于0时表示前方为下坡，坡度越小表示下坡越陡。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据油门踩下深度及油门踩下速度判断驾驶员加速紧急程度的步骤包括：

当当前油门开度与上一计算周期油门开度均为正值时，表示驾驶员需求加速；当加速紧急程度系数小于急加速阈值时表示驾驶员需求缓慢加速，当加速紧急程度系数大于等于急加速阈值时，表示驾驶员需求紧急加速。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据刹车踩下深度及刹车踩下速度判断驾驶员减速紧急程度的步骤包括：

当当前刹车开度与上一计算周期刹车开度均为正值时，表示驾驶员需求减速；当减速紧急程度系数小于急减速阈值时表示驾驶员需求缓慢减速，当减速紧急程度系数大于等于急减速阈值时，表示驾驶员需求紧急减速。

作为本发明技术方案的进一步限定，基于上下坡工况、加速紧急程度、减速紧急程度对车速阈值、SOC阈值进行修正的步骤包括：

通过优化算法离线仿真得到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表；

通过上下坡工况及加速紧急程度系数分别查车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表依次得到车速标定阈值修正系数、SOC标定阈值修正系数；

将车速标定阈值修正系数与车速标定阈值初始值相乘得到修正后的车速标定阈值；

将SOC标定阈值修正系数与SOC标定阈值初始值相乘得到修正后的SOC标定阈值。

作为本发明技术方案的进一步限定，通过优化算法离线仿真得到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表的步骤包括：

确定车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数初始范围；

当处于上坡工况加速紧急程度系数大于等于急加速阈值时，选定车速切换阈值修正系数计算范围的最大值为第一阈值、SOC切换阈值修正系数计算范围的最小值为第一阈值；以电机实际效率最高为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数；将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中；

当处于上坡工况加速紧急程度系数小于急加速阈值时，选择车速切换阈值修正系数计算范围最小值为第一阈值、SOC切换阈值修正系数计算范围的最大值为第一阈值；以整车油耗最低为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数；将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数；

当处于平路工况加速紧急程度系数小于急加速阈值时，从初始化转混动、从纯电转混动、从初始化转纯电、从混动转纯电条件计算时的SOC切换阈值、车速切换阈值采用对应标定初始阈值；

当处于下坡工况且减速紧急程度系数大于急减速系数阈值时，选定车速切换阈值修正系数计算范围、SOC切换阈值修正系数初始范围的最大值均为第一阈值；以能量回收时电池充电最大为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数；将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中；

当处于下坡工况且减速紧急程度系数小于等于急减速系数阈值时，能量回收进入/退出条件的SOC切换阈值、车速切换阈值采用对应标定初始阈值。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制的步骤包括：

判断初始化转纯电条件是否满足；若满足则转入纯电准备模式，若不满足判断初始化转混动条件是否满足：若满足初始化转混动条件则转入混动准备模式，若不满足初始化转混动条件则停留在原地初始化模式；

在纯电准备模式，进行离合器分离控制及禁止换挡控制；当离合器分离到位且此时纯电条件仍满足，则转入纯电模式；

在纯电模式，若接收到强制纯电开关信号或者发动机发生不能驱动车辆严重故障则进入强制纯电模式，若未接收到强制纯电开关并且发动机正常则进入正常纯电模式；

在混动准备模式，当发动机启动成功、调速完成且离合器结合到位且此时混动条件仍满足，则转入混动模式；

在混动模式，若接收到强制混动开关信号或者高压部件存在无法纯电运行故障则进入强制混动模式；若未接收到强制混动开关信号并且高压部件正常则进入正常混动模式；

在能量回收模式下，若能量回收退出条件满足时，则转入原地初始化模式进而再进行切换到纯电或者混动模式的判断；否则停留在能量回收模式。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制的步骤还包括：

在正常纯电模式下若满足纯电停机条件则转入原地初始化模式；

若不满足纯电停机条件，则进行如下判断：

若满足纯电转混动条件，则转入混动准备模式；若不满足纯电转混动条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；若纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常纯电模式。

作为本发明技术方案的进一步限定，根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制的步骤还包括：

在正常混动模式下若满足混动停机条件则转入混动停机准备模式进而转入原地初始化模式；

若不满足混动停机条件，则进行如下判断：

若满足混动转纯电条件，则转入纯电准备模式；若不满足混动转纯电条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；若纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常混动模式。

第二方面，本发明技术方案还提供一种并联P2架构模式切换控制装置，包括能量最优计算模块、切换阈值计算模块、模式切换条件计算模块、模式切换状态机模块；

能量最优计算模块，用于在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；

切换阈值计算模块，用于基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；

模式切换条件计算模块，用于根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；

模式切换状态机模块，用于根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：首先细化了并联P2架构混合动力工作模式，然后基于规则及能量最优融合的方法实现工作模式切换。基于规则及能量最优融合的方法实现时首先在能量最优计算模块实现工作模式切换计算，然后在切换阈值模块实现不同工作模式切换时标定阈值计算，然后在模式切换条件计算模块实现基于规则及能量最优融合方法计算工作模式切换条件，最后在模式切换状态机模块实现工作模式切换及禁止换挡标志计算。本专利中增加混动停车准备模式，能解决混动模式下停车发动机憋死及摘档问题；采用基于规则与能量最优融合算法，在保证安全的同时做到能量最优；使用切换阈值计算模块计算标定阈值，能在覆盖所有情况同时能减少车速阈值、SOC阈值标定工作量；涉及离合器控制及车辆安全时禁止换挡，提高车辆安全性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的并联P2架构模式切换控制实现示意图。

图2是本发明一个实施例并联P2架构模式切换过程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种并联P2架构模式切换控制方法，根据车辆实际运行情况，将工作模式分为原地初始化模式、纯电准备模式、纯电模式、混动准备模式、混动模式、能量回收模式、混动停机准备模式。

原地初始化模式包括车辆原地上电后初始化模式及停车模式，表示车辆未运行或者停车。

纯电准备模式是离合器分开控制模式，当车辆满足纯电模式条件时首先进入纯电准备模式将离合器分开后，再进入纯电模式。

纯电模式是离合器分开电机单独驱动模式，包括强制纯电模式和正常纯电模式两种子模式；在强制纯电模式下车辆会一直处于纯电模式直至停车，在正常纯电模式下会根据车辆运行情况进行模式切换。

混动准备模式是进行发动机是否启动判断及启动控制、调速模式及离合器结合控制；当车辆满足混动模式条件时，首先会进行发动机启动判断，如启动则直接进入调速模式，如未启动则进入发动机启动控制；然后进行调速，使发动机转速与电机转速偏差在一定范围内；最后进行离合器结合控制。

混动模式是离合器结合发动机电机同时驱动模式，包括强制混动模式和正常混动模式两种子模式；在强制混动模式下车辆会一直处于混动模式直至停车，在正常混动模式下会根据车辆运行情况进行模式切换。

能量回收模式是离合器分离电机提供负扭矩给高压电池充电模式，包括离合器分离、滑行能量回收、制动能量回收三个子模式。

混动停机准备模式是混动模式手动摘空挡再重新挂挡时，为防止发动机憋死需要将离合器分开后再重新挂挡模式，在此模式下禁止换挡。

纯电准备模式、混动准备模式下涉及到离合器控制及调速子模式下禁止换挡；能量回收模式时为最大保留能量回收效果禁止换挡，混动停机准备模式下为了车辆安全禁止换档。

所述方法包括如下步骤：

步骤1：在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；

步骤2：基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；

步骤3：根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；

步骤4：根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。

如图1所示，在有些事实例中，步骤1中能量最优计算步骤如下：

1)首先判断模式是否在正常纯电模式或正常混动模式下，如是则转入步骤2)，如否则能量最优切换标志输出为2表示能量最优无更新不使用；

2)将驾驶员需求扭矩按照不同比例组合分给发动机、电机，比如本发明中采用的是发动机占驾驶员扭矩需求扭矩比例组合为[0 0.1 0.2 0.3

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1],电机采用的占驾驶员扭矩需求扭矩比例组合为[10.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1]；

3)依次轮询发动机、电机扭矩组合分别计算整车单位功率油耗，找到整车单位功率油耗最低的扭矩组合。

整车单位功率油耗为发动机单位功率油耗与电机单位功率油耗相加。

发动机单位功率油耗是通过发动机实际转速和发动机分配需求扭矩查发动机万有特性MAP表得到；

电机单位功率油耗计算为：首先电机实际转速和电机分配需求扭矩计算电机机械功率；然后电机机械功率除电机到发动机拟合效率后得到发动机拟合功率；最后通过发动机拟合功率查发动机万有特性MAP表得到电机单位功率油耗；

计算公式如下：

本发明中电机效率MAP是电机厂商出厂试验时得到；

发动机万有特性MAP表是发动机出厂试验时得到的发动机转速和扭矩对应的发动机比油耗MAP表。

4)整车单位功率油耗最低的扭矩组合找到之后，当分配发动机扭矩为0时能量最优切换标志输出为0表示纯电最优，否则能量最优切换标志输出为1表示混动最优。

本发明中电机效率MAP是电机厂商出厂试验时得到；

发动机万有特性MAP表是发动机出厂试验时得到的发动机转速和扭矩对应的发动机比油耗MAP表。

在有些事实例中，步骤2中基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值，模式切换中车速阈值、SOC阈值是分别依次计算初始化转纯电、初始化转混动、纯电转混动、混动转纯电、能量回收使能、能量回收退出六种情况车速阈值、SOC阈值。车速阈值、SOC阈值计算时首先基于规则进行标定初始阈值设置；然后根据坡度判断前方是上坡还是下坡工况，根据油门踩下深度及油门踩下速度判断驾驶员是加速紧急程度，根据刹车踩下深度及刹车踩下速度判断驾驶员是减速紧急程度；最后基于上下坡工况、加速紧急程度、减速紧急程度对车速阈值、SOC阈值进行修正。

本发明中初始化转纯电时车速阈值标定初始为25km/h、SOC阈值标定初始为30％；

初始化转混动时车速阈值标定初始为25km/h、SOC阈值标定初始为30％；

纯电转混动时车速阈值标定初始为25km/h、SOC阈值标定初始为30％；

混动转纯电时车速阈值标定初始为20km/h、SOC阈值标定初始为45％；

能量回收使能时车速阈值标定初始为8km/h、SOC阈值标定初始为95％；

能量回收退出时车速阈值标定初始为5km/h、SOC阈值标定初始为98％；

本发明中上下坡工况计算如下：当坡度大于0时表示前方为上坡，坡度越大表示上坡越陡；当坡度小于0时表示前方为下坡，坡度越小表示下坡越陡；坡度信息从地图盒子通过CAN信号获得。

本发明中加速紧急程度计算如下：

当当前油门开度与上一计算周期油门开度均为正值时，表示驾驶员需求加速；当加速紧急程度系数小于急加速阈值时表示驾驶员需求缓慢加速，当加速紧急程度系数大于等于急加速阈值时，表示驾驶员需求紧急加速。上述公式中油门开度单位为％，计算周期单位为s，本发明中采用的是2s，即当前油门开度与2s前油门开度进行比较。本发明中急加速阈值初始值设置为30；

本发明中减速紧急程度计算如下：

当当前刹车开度与上一计算周期刹车开度均为正值时，表示驾驶员需求减速；当减速紧急程度系数小于急减速阈值时表示驾驶员需求缓慢减速，当减速紧急程度系数大于等于急减速阈值时，表示驾驶员需求紧急减速。上述公式中刹车开度单位为％，计算周期单位为s，本发明中采用的是2s，即当前刹车开度与2s前刹车开度进行比较。本发明中急减速阈值初始值设置为30；

在有些事实例中，步骤3中切换阈值修正计算策略如下：

首先通过上下坡工况及加速紧急程度系数分别查车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表依次得到车速标定阈值修正系数、SOC标定阈值修正系数；然后将车速标定阈值修正系数与车速标定阈值初始值相乘得到修正后的车速标定阈值，将SOC标定阈值修正系数与SOC标定阈值初始值相乘得到修正后的SOC标定阈值。

本发明中使用的车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表是通过优化算法离线仿真得到的。

优化算法离线仿真思路如下：

1)确定车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数初始范围均为[0.80.840.88 0.92 0.96 1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2]；

2)当处于上坡工况加速紧急程度系数大于等于急加速阈值时，说明驾驶员亟需加速，为保护电机，需要尽量在混动模式；从初始化转混动、从纯电转混动、从初始化转纯电、从混动转纯电条件计算时的车速阈值从对应车速初始阈值向小修正，对应SOC阈值从对应车速初始阈值向大修正。首先为减少计算量，车速切换阈值修正系数计算范围为[0.8 0.840.88 0.92 0.96 1]、SOC切换阈值修正系数初始范围均为[1 1.04 1.08 1.12 1.16 1.2]；然后以电机实际效率最高为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数，然后将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中。

3)当处于上坡工况加速紧急程度系数小于急加速阈值时，说明驾驶员需求缓慢加速，为降低油耗，需要尽量在纯电模式，从初始化转混动、从纯电转混动、从初始化转纯电、从混动转纯电条件计算时的车速阈值从对应车速初始阈值向大修正，对应SOC阈值从对应车速初始阈值向小修正；首先为减少计算量，车速切换阈值修正系数计算范围为[1 1.041.08 1.12 1.16 1.2]、SOC切换阈值修正系数初始范围均为[0.8 0.84 0.88 0.92 0.961]；然后以整车油耗最低为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数，然后将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中。

4)当处于平路工况加速紧急程度系数小于急加速阈值时，说明驾驶员需求缓慢加速时，从初始化转混动、从纯电转混动、从初始化转纯电、从混动转纯电条件计算时的SOC切换阈值、车速切换阈值采用对应标定初始阈值；

5)当处于下坡工况且减速紧急程度系数大于急减速系数阈值，说明驾驶员需求急减速时，需要尽量在能量回收模式，能量回收进入/退出条件的SOC切换阈值、车速切换阈值应从标定初始阈值向小修正；首先为减少计算量，车速切换阈值修正系数计算范围、SOC切换阈值修正系数初始范围均为[0.80.84 0.88 0.92 0.96 1]；然后以能量回收时电池充电最大为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数，然后将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中。

6)当处于下坡工况且减速紧急程度系数小于等于急减速系数阈值时，说明驾驶员需求缓慢减速时，需要尽量在机械制动模式或者自由滑行模式，能量回收进入/退出条件的SOC切换阈值、车速切换阈值采用对应标定初始阈值。

在有些事实例中，步骤4中模式切换条件计算如下：

初始化转纯电条件、混动转纯电条件计算均包括车速小于等于对应切换阈值、SOC大于等于对应切换阈值；混动转纯电条件计算还包括能量最优切换标志为纯电最优。其中车速条件与能量最优条件不同时满足时，选取原则为影响车辆安全相关时选择车速条件，不影响车辆安全时选择能量最优条件。

本发明中车速小于等于对应切换阈值具体为初始化转纯电条件计算时车速小于初始化转纯电车速阈值，混动转纯电条件计算时车速小于混动转纯电车速阈值。SOC阈值同理，下文同理。

本发明中影响混动转纯电条件计算车辆安全相关判断为：

电机存在严重故障无法单独驱动车辆，SOC小于不允许放电阈值不再放电即低于此不允许放电阈值再放电会影响电池安全；本发明中的不允许充电阈值初始设置为25％；

初始化转混动条件、纯电转混动条件均包括车速大于对应切换阈值、SOC小于对应切换阈值；纯电转混动条件计算还包括能量最优切换标志为混动最优。其中车速条件与能量最优条件不同时满足时，选取原则为影响车辆安全相关时选择车速条件，不影响车辆安全时选择能量最优条件。

本发明中影响纯电转混动条件计算车辆安全相关判断为：

发动机存在严重故障无法驱动车辆，SOC大于不允许充电阈值不再充电即超过此不允许充电阈值再充电会影响电池安全；本发明中的不允许充电阈值初始设置为97％；

初始化转纯电条件、混动转纯电条件、初始化转混动条件、纯电转混动条件中均同时满足油门踩下、非空挡。

能量回收使能条件为同时满足油门松开、车速大于能量回收使能切换阈值、SOC小于能量回收使能切换阈值、上高压电成功、不在空挡。

能量回收退出条件为认一满足油门踩下、车速小于等于能量回收退出切换阈值、SOC大于等于能量回收退出切换阈值、上高压电不成功、换挡中。

如图2所示，在有些事实例中，步骤5中并联P2架构模式切换控制过程具体如下：

1)驾驶员需求车辆启动后，首先判断初始化转纯电条件是否满足；如满足则转入纯电准备模式，如不满足判断初始化转混动条件是否满足：如满足初始化转混动条件则转入混动准备模式，如不满足则停留在原地初始化模式；

2)在纯电准备模式，进行离合器分离控制及禁止换挡控制；当离合器分离到位且此时纯电条件仍满足，则转入纯电模式；

3)在纯电模式，如驾驶员按下强制纯电开关或者发动机发生不能驱动车辆严重故障则进入强制纯电模式，在此模式下保持直至强制纯电模式条件不满足；如驾驶员未按下强制纯电开关并且发动机正常则进入正常纯电模式。在正常纯电模式下如满足纯电停机条件则转入原地初始化模式；如不满足纯电停机条件，则进行如下判断：如满足纯电转混动条件，则转入混动准备模式；如不满足纯电转混动条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；如纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常纯电模式。

4)在混动准备模式，当发动机启动成功、调速完成且离合器结合到位且此时混动条件仍满足，则转入混动模式；

5)在混动模式，如驾驶员按下强制混动开关或者高压部件存在无法纯电运行故障则进入强制混动模式，在此模式下保持直至强制混动模式条件不满足；如驾驶员未按下强制混动开关并且高压部件正常则进入正常混动模式。在正常混动模式下如满足混动停机条件则转入混动停机准备模式进而转入原地初始化模式；如不满足混动停机条件，则进行如下判断：如满足混动转纯电条件，则转入纯电准备模式；如不满足混动转纯电条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；如纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常混动模式。

6)在能量回收模式下，如能量回收退出条件满足时，则转入原地初始化模式进而再进行切换到纯电或者混动模式的判断；否则停留在能量回收模式。

如图2所示，本发明实施例还提供一种并联P2架构模式切换控制装置，包括能量最优计算模块、切换阈值计算模块、模式切换条件计算模块、模式切换状态机模块；

能量最优计算模块，用于在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；

切换阈值计算模块，用于基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；

模式切换条件计算模块，用于根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；

模式切换状态机模块，用于根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。

首先在能量最优计算模块计算能量最优切换标志，然后在切换阈值计算模块计算车速切换阈值及SOC切换阈值，然后在模式切换条件计算模块计算模式切换条件，最后在模式切换状态机模块实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算。

能量最优计算模块是在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；能量最优切换标志为0时表示纯电最优，为1时表示混动最优，为2表示能量最优无更新不使用。

切换阈值计算模块基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值。模式切换中车速阈值、SOC阈值是分别依次计算初始化转纯电、初始化转混动、纯电转混动、混动转纯电、能量回收使能、能量回收退出六种情况车速阈值、SOC阈值。车速阈值、SOC阈值计算时首先基于规则进行标定初始阈值设置；然后根据坡度判断前方是上坡还是下坡工况，根据油门踩下深度及油门踩下速度判断驾驶员是加速紧急程度，根据刹车踩下深度及刹车踩下速度判断驾驶员是减速紧急程度；最后基于上下坡工况、加速紧急程度、减速紧急程度对车速阈值、SOC阈值进行修正。首先通过上下坡工况及加速紧急程度系数分别查车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表依次得到车速标定阈值修正系数、SOC标定阈值修正系数；然后将车速标定阈值修正系数与车速标定阈值初始值相乘得到修正后的车速标定阈值，将SOC标定阈值修正系数与SOC标定阈值初始值相乘得到修正后的SOC标定阈值。

模式切换条件计算模块是根据能量最优切换标志、车速、SOC、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算。初始化转纯电条件、混动转纯电条件计算均包括车速小于等于对应切换阈值、SOC大于等于对应切换阈值；混动转纯电条件计算还包括能量最优切换标志为纯电最优。其中车速条件与能量最优条件不同时满足时，选取原则为影响车辆安全相关时选择车速条件，不影响车辆安全时选择能量最优条件。

模式切换状态机模块中并联P2架构模式切换控制过程具体如下：

1)驾驶员需求车辆启动后，首先判断初始化转纯电条件是否满足；如满足则转入纯电准备模式，如不满足判断初始化转混动条件是否满足：如满足初始化转混动条件则转入混动准备模式，如不满足则停留在原地初始化模式；

2)在纯电准备模式，进行离合器分离控制及禁止换挡控制；当离合器分离到位且此时纯电条件仍满足，则转入纯电模式；

3)在纯电模式，如驾驶员按下强制纯电开关或者发动机发生不能驱动车辆严重故障则进入强制纯电模式，在此模式下保持直至强制纯电模式条件不满足；如驾驶员未按下强制纯电开关并且发动机正常则进入正常纯电模式。在正常纯电模式下如满足纯电停机条件则转入原地初始化模式；如不满足纯电停机条件，则进行如下判断：如满足纯电转混动条件，则转入混动准备模式；如不满足纯电转混动条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；如纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常纯电模式。

4)在混动准备模式，当发动机启动成功、调速完成且离合器结合到位且此时混动条件仍满足，则转入混动模式；

5)在混动模式，如驾驶员按下强制混动开关或者高压部件存在无法纯电运行故障则进入强制混动模式，在此模式下保持直至强制混动模式条件不满足；如驾驶员未按下强制混动开关并且高压部件正常则进入正常混动模式。在正常混动模式下如满足混动停机条件则转入混动停机准备模式进而转入原地初始化模式；如不满足混动停机条件，则进行如下判断：如满足混动转纯电条件，则转入纯电准备模式；如不满足混动转纯电条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；如纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常混动模式。

6)在能量回收模式下，如能量回收退出条件满足时，则转入原地初始化模式进而再进行切换到纯电或者混动模式的判断；否则停留在能量回收模式。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，根据车辆实际运行情况，将工作模式分为原地初始化模式、纯电准备模式、纯电模式、混动准备模式、混动模式、能量回收模式、混动停机准备模式，所述方法包括如下步骤：

在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；

基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；

根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；

根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。

2.根据权利要求1所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志的步骤包括：

步骤11：判断模式是否在正常纯电模式或正常混动模式下；

若是则转入步骤12，否则，能量最优切换标志输出为2表示能量最优无更新不使用；

步骤12：将驾驶员需求扭矩按照不同比例组合分给发动机、电机；

步骤13：依次轮询发动机、电机扭矩组合分别计算整车单位功率油耗，找到整车单位功率油耗最低的扭矩组合；

步骤14：判断分配发动机扭矩值，当分配发动机扭矩为0时，能量最优切换标志输出为0表示纯电最优，否则能量最优切换标志输出为1表示混动最优。

3.根据权利要求2所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，依次轮询发动机、电机扭矩组合分别计算整车单位功率油耗，找到整车单位功率油耗最低的扭矩组合的步骤中，计算整车单位功率油耗的步骤包括：

电机实际转速和电机分配需求扭矩计算电机机械功率；

电机机械功率除以电机到发动机拟合效率后得到发动机拟合功率；

通过发动机拟合功率查发动机万有特性MAP表得到电机单位功率油耗；

通过发动机实际转速和发动机分配需求扭矩查发动机万有特性MAP表得到发动机单位功率油耗；

发动机单位功率油耗与电机单位功率油耗相加得到整车单位功率油耗。

4.根据权利要求3所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值的步骤包括：

进行标定车速和SOC初始阈值设置；

根据坡度判断前方是上坡还是下坡工况；

根据油门踩下深度及油门踩下速度判断驾驶员加速紧急程度；

根据刹车踩下深度及刹车踩下速度判断驾驶员减速紧急程度；

基于上下坡工况、加速紧急程度、减速紧急程度对车速阈值、SOC阈值进行修正。

5.根据权利要求4所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，基于上下坡工况、加速紧急程度、减速紧急程度对车速阈值、SOC阈值进行修正的步骤包括：

通过优化算法离线仿真得到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表；

通过上下坡工况及加速紧急程度系数分别查车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表依次得到车速标定阈值修正系数、SOC标定阈值修正系数；

将车速标定阈值修正系数与车速标定阈值初始值相乘得到修正后的车速标定阈值；

将SOC标定阈值修正系数与SOC标定阈值初始值相乘得到修正后的SOC标定阈值。

6.根据权利要求5所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，通过优化算法离线仿真得到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表的步骤包括：

确定车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数初始范围；

当处于上坡工况加速紧急程度系数大于等于急加速阈值时，选定车速切换阈值修正系数计算范围的最大值为第一阈值、SOC切换阈值修正系数计算范围的最小值为第一阈值；以电机实际效率最高为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数；将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中；

当处于上坡工况加速紧急程度系数小于急加速阈值时，选择车速切换阈值修正系数计算范围最小值为第一阈值、SOC切换阈值修正系数计算范围的最大值为第一阈值；以整车油耗最低为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数；将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数；

当处于下坡工况且减速紧急程度系数大于急减速系数阈值时，选定车速切换阈值修正系数计算范围、SOC切换阈值修正系数初始范围的最大值均为第一阈值；以能量回收时电池充电最大为目标进行轮询得到当前加速紧急程度系数下的最优车速切换阈值修正系数、SOC切换阈值修正系数；将最优值写到车速切换阈值修正系数MAP表、SOC切换阈值修正系数MAP表中。

7.根据权利要求6所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制的步骤包括：

判断初始化转纯电条件是否满足；若满足则转入纯电准备模式，若不满足判断初始化转混动条件是否满足：若满足初始化转混动条件则转入混动准备模式，若不满足初始化转混动条件则停留在原地初始化模式；

在纯电准备模式，进行离合器分离控制及禁止换挡控制；当离合器分离到位且此时纯电条件仍满足，则转入纯电模式；

在纯电模式，若接收到强制纯电开关信号或者发动机发生不能驱动车辆严重故障则进入强制纯电模式，若未接收到强制纯电开关并且发动机正常则进入正常纯电模式；

在混动准备模式，当发动机启动成功、调速完成且离合器结合到位且此时混动条件仍满足，则转入混动模式；

在混动模式，若接收到强制混动开关信号或者高压部件存在无法纯电运行故障则进入强制混动模式；若未接收到强制混动开关信号并且高压部件正常则进入正常混动模式；

在能量回收模式下，若能量回收退出条件满足时，则转入原地初始化模式进而再进行切换到纯电或者混动模式的判断；否则停留在能量回收模式。

8.根据权利要求7所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制的步骤还包括：

在正常纯电模式下若满足纯电停机条件则转入原地初始化模式；

若不满足纯电停机条件，则进行如下判断：

若满足纯电转混动条件，则转入混动准备模式；若不满足纯电转混动条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；若纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常纯电模式。

9.根据权利要求8所述的并联P2架构模式切换控制方法，其特征在于，根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制的步骤还包括：

在正常混动模式下若满足混动停机条件则转入混动停机准备模式进而转入原地初始化模式；

若不满足混动停机条件，则进行如下判断：

若满足混动转纯电条件，则转入纯电准备模式；若不满足混动转纯电条件但是满足能量回收使能条件，则转入能量回收模式；若纯电转混动条件并且能量回收使能条件均不满足，保留在正常混动模式。

10.一种并联P2架构模式切换控制装置，其特征在于，包括能量最优计算模块、切换阈值计算模块、模式切换条件计算模块、模式切换状态机模块；

能量最优计算模块，用于在正常纯电模式及正常混动模式下进行能量最优计算得到能量最优切换标志；

切换阈值计算模块，用于基于坡度、油门、刹车计算模式切换中车速阈值、SOC阈值；

模式切换条件计算模块，用于根据能量最优切换标志、车速阈值、SOC阈值、油门、刹车、离合器实际状态来进行模式切换条件计算；

模式切换状态机模块，用于根据计算的模式切换条件实现模式状态切换、离合器控制及禁止换挡标志计算进而进行模式切换控制。

Images