并联式混合动力车的能量分配方法与流程

本发明属于混合动力车能量管理的技术领域。

背景技术：

随着社会的发展，世界能源消耗量不断增加，化石燃料日益枯竭，其燃烧所带来的环境污染也时刻影响着人类的生存环境。而汽车排放是现在社会的主要污染源之一，因此节能减排是社会发展迫切需要解决的问题。而并联模式下的混合动力车以其技术发展成熟的特性成为当今汽车业的研究重点。

针对并联式混合动力车的能量分配，要满足以下几个基本要求：第一，在不同工况下，发动机和电机输出功率必须满足汽车的动力性需求；第二，在满足动力性的前提下，根据电池soc的状态，控制发动机和电机的输出转矩，使电池soc稳定在其工作区间；第三，以排放和燃油经济性作为指标，通过控制电机和发动机的输出转矩，实现能量利用最优。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就提供一种并联式混合动力车的能量分配方法，它在满足汽车的动力性需求的情况下，能够优化混合动力车的能量供给，降低车辆的油耗和排放。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

步骤1、设置电池soc门限值、转矩第一门限值、转矩第二门限值、转矩第三门限值和转矩第四门限值；

步骤2、在电池荷电状态soc＜soc门限值的情况下，电机转矩为负载转矩，发动机对电池充电；

步骤3、在电池荷电状态soc≥soc门限值的情况下，

汽车需求转矩＜转矩第一门限值，关闭发动机，由电机独立驱动汽车；

转矩第一门限值≤汽车需求转矩＜转矩第二门限值，电机转矩为负载转矩，使发动机工作在最佳工作点，发动机对电池充电；

转矩第二门限值≤汽车需求转矩＜转矩第三门限值，发动机独立驱动汽车；

转矩第三门限值≤汽车需求转矩＜转矩第四门限值，电机转矩为驱动转矩，使发动机工作在最佳工作点；

汽车需求转矩≥转矩第四门限值，电机转矩和发动机转矩共同作为驱动转矩，发动机效率偏离最佳工作点，发动机输出大转矩。

本发明的技术效果是：

本发明依据电池荷电状态soc和汽车需求转矩，将发动机和电机调整到高效率状态，使并联式混合动力车的能量供给优化，从而降低了车辆的油耗和排放。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明在soc<soc门限值下发动机工作转矩曲线的示意图；

图2为本发明在汽车需求转矩＜转矩第一门限值下发动机工作转矩曲线的示意图；

图3为本发明在转矩第一门限值≤汽车需求转矩＜转矩第二门限值下发动机工作转矩曲线的示意图；

图4为本发明在转矩第二门限值≤汽车需求转矩＜转矩第三门限值下发动机工作转矩曲线的示意图；

图5为本发明在转矩第三门限值≤汽车需求转矩＜转矩第四门限值下发动机工作转矩曲线的示意图；

图6为本发明在需求转矩≥转矩第四门限值下发动机工作转矩曲线的示意图；

图7为本发明的发动机和电机工作状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本发明包括以下步骤：

步骤1、设置电池soc门限值、转矩第一门限值、转矩第二门限值、转矩第三门限值和转矩第四门限值；

例如，soc门限值选取电池电量的30%；转矩第一门限值选择发动机最小转矩；转矩第二门限值选择发动机最优转矩的70%；转矩第三门限值选择发动机最优转矩的130%；转矩第四门限值选择发动机最大转矩。

步骤2、在电池荷电状态soc＜soc门限值的情况下，电机转矩为负载转矩，发动机对电池充电；

如图1所示，电池soc过低，在满足汽车功率需求的情况下，电机转矩为负载转矩，对电池充电。若汽车需求转矩t0大于或等于发动机最小转矩tmin，则发动机转矩t1=汽车需求转矩t0+电机转矩t2；若需求转矩t0小于发动机最小转矩tmin，称为需求转矩过小，则发动机转矩t1=发动机最小转矩tmin（此时仅根据发动机启动要求强制将其转矩等于发动机最小转矩）。

确定汽车需求转矩t0为现有技术，参见书籍“advisor2002电动汽车仿真与再开发应用”，曾小华，第32~37页，机械工业出版社，2014年记载了通过汽车动力性需求求取发动机和电机的功率，再根据工况车速要求和各动力源功率，确定汽车需求转矩。

步骤3、在电池荷电状态soc≥soc门限值的情况下：

1）汽车需求转矩＜转矩第一门限值，关闭发动机，由电机独立驱动汽车；

如图2所示，汽车需求转矩t0过低，低于发动机最小转矩曲线，若使用发动机驱动汽车，则是发动机效率低下，因此使用电机独自驱动汽车行驶。该状态为电机独立驱动模式，电机转矩t2=汽车需求转矩t0，发动机转矩t1=0。

2）转矩第一门限值≤汽车需求转矩＜转矩第二门限值，电机转矩为负载转矩，使发动机工作在最佳工作点，发动机对电池充电；

如图3所示，汽车需求转矩t0只略低于发动机最优转矩，此时电机转矩t2为负载转矩，作为负载，对电池进行充电，使发动机转矩达到最优转矩，提升发动机效率。该状态为主动充电模式，发动机转矩t1=汽车需求转矩t0+电机转矩t2。

3）转矩第二门限值≤汽车需求转矩＜转矩第三门限值，发动机独立驱动汽车；

如图4所示，汽车需求转矩t0已经很靠近发动最优转矩，此时发动机已工作在最优工作区间，仅由发动机驱动汽车。该状态为发动机独立驱动模式，发动机转矩t1=汽车需求转矩t0，电机转矩t2=0。

4）转矩第三门限值≤汽车需求转矩＜转矩第四门限值，电机转矩为驱动转矩，使发动机工作在最佳工作点；

如图5所示，汽车需求转矩略大于发动机最优转矩，控制电机输出正转矩弥补差值。该状态为电机助力模式，发动机转矩t1=汽车需求转矩t0-电机转矩t2。

5）汽车需求转矩≥转矩第四门限值，电机转矩和发动机转矩共同作为驱动转矩，发动机效率偏离最佳工作点，发动机输出大转矩；

如图6所示，汽车需求转矩大于发动机最大转矩，电机与发动机共同驱动汽车，以满足汽车动力性为基本要求，不考虑发动机效率，该状态为电机助力模式，发动机转矩t1=汽车需求转矩t0-电机转矩t2。

按本方法发明列出发动机和电机的工作状态如图7所示，从图7看出，在满足汽车动力性的前提下，确定soc状态，根据soc状态确定工作模式，则能求出各工作模式下的发动机转矩和电机转矩，通过转矩即可确定发动机和电机的转速和功率，从而控制发动机和电机相应的输出功率，满足汽车动力性的前提下，使燃油经济性达到最优。

本发明通过电机与发动机的结合，针对不同的工况需求，优化发动机的工作点，进而降低了汽车的油耗和排放。

技术特征：

技术总结
本发明公开了并联式混合动力车的能量分配方法，包括1、设置电池SOC门限值、转矩第一门限值、转矩第二门限值、转矩第三门限值和转矩第四门限值；2、在电池荷电状态SOC＜SOC门限值的情况下，发动机对电池充电；3、在电池荷电状态SOC≥SOC门限值的情况下：T0＜转矩第一门限值，由电机独立驱动汽车；转矩第一门限值≤T0＜转矩第二门限值，发动机工作在最佳工作点，发动机对电池充电；转矩第二门限值≤T0＜转矩第三门限值，发动机独立驱动汽车；转矩第三门限值≤T0＜转矩第四门限值，电机助力驱动；T0≥转矩第四门限值，电机转矩和发动机转矩共同驱动。本发明针对不同的工况需求，优化发动机的工作点，进而降低了汽车的油耗和排放。

技术研发人员：徐奇伟;罗骁枭;赵蒙;蒋小彪;毛韫琦
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2017.04.13
技术公布日：2017.08.29