混合动力车辆多动力源分配的控制方法和系统与流程

本发明涉及混合动力车辆控制领域，尤其涉及一种混合动力车辆多动力源分配的控制方法和系统。

背景技术：

混合动力车辆是指车辆驱动系统由两个或更多个能同时运转的驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态可由一个驱动系统单独提供或由多个驱动系统共同提供。

通常所说的混合动力车辆，一般是指油电混合动力车辆，即采用传统的内燃机和电机作为动力源。

对于混合动力车辆多动力源分配的控制方法，需要考虑诸多因素，比如车辆的行驶状态、电池的充电状态、驾驶者的需求等。

已知的一些混合动力车辆多动力源分配的控制方法，多是尽量将需求扭矩分配给电机，而让发动机扮演辅助性的角色。然而对于某些类型的车辆，比如客车这些重型车，电机本身可能不足以作为主要的动力源提供扭矩，而仍然需要依靠发动机作为主要的动力源，电机则作为辅助的动力源。这时，就需要一种能够适应这样的硬件设置的混合动力车辆多动力源分配的控制方法和系统。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于克服了现有技术中的至少一个缺陷，提供一种混合动力车辆多动力源分配的控制方法和系统。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

一种混合动力车辆多动力源分配的控制方法，包括以下步骤：

确定当前状态下发动机所能输出的最大扭矩，以及当前状态下电机所能输出的最大扭矩；

根据当前挡位、发动机转速或车速以及加速踏板开度，确定当前的总需求扭矩；以及

比较总需求扭矩与发动机所能输出的最大扭矩，以基于比较结果并根据当前的动力电池电量和所述总需求扭矩分别确定发动机需求扭矩和电机需求扭矩；

当所述总需求扭矩小于所述发动机所能输出的最大扭矩时，根据当前的动力电池电量和所述总需求扭矩确定发电扭矩，所述发电扭矩与所述总需求扭矩之和作为所述发动机需求扭矩，所述发电扭矩的负值作为所述电机需求扭矩；以及

当所述总需求扭矩大于所述发动机所能输出的最大扭矩时，根据当前的动力电池电量和所述总需求扭矩确定驱动分配扭矩，所述总需求扭矩减去所述驱动分配扭矩作为所述发动机需求扭矩，所述驱动分配扭矩作为所述电机需求扭矩。

较佳地，确定当前状态下发动机所能输出的最大扭矩包括：

在控制器中存储发动机理想最大特性扭矩和发动机持续运行最大扭矩；发动机实际扭矩除以所述发动机理想最大特性扭矩得到发动机实际输出负荷率；对所述发动机实际输出负荷率进行平均值计算；根据所述发动机实际输出负荷率的平均值，确定所述发动机所能输出的最大扭矩，所述发动机所能输出的最大扭矩介于所述发动机理想最大特性扭矩与所述发动机持续运行最大扭矩之间。

较佳地，确定电机所能输出的最大扭矩包括：

在控制器中存储电机理想最大特性扭矩和电机持续运行最大扭矩；电机实际扭矩除以所述电机理想最大特性扭矩得到电机实际输出负荷率；对所述电机实际输出负荷率进行平均值计算；根据所述电机实际输出负荷率的平均值，确定所述电机当前最大扭矩，所述电机当前最大扭矩介于所述电机理想最大特性扭矩与所述电机持续运行最大扭矩之间，将所述电机当前最大扭矩作为电机所能输出的最大扭矩。

较佳地，确定所述电机所能输出的最大扭矩进一步包括：

根据电池管理系统的输入和当前电机转速，确定电池功率对所述电机所能输出的最大扭矩的限制值；将所述电机当前最大扭矩与电池功率对所 述电机所能输出的最大扭矩限制值取小，确定为最终的电机所能输出的最大扭矩。

较佳地，所述总需求扭矩包括基础需求扭矩和助力需求扭矩，其中，所述基础需求扭矩以发动机所能输出的最大扭矩为上限，根据发动机转速或车速、加速踏板开度以及所述发动机所能输出的最大扭矩得到；所述助力需求扭矩以所述电机所能输出的最大扭矩为上限，根据发动机转速或车速、加速踏板开度以及所述电机所能输出的最大扭矩得到。

一种混合动力车辆多动力源分配的控制系统，其中，其包括发动机所能输出的最大扭矩确定模块、电机所能输出的最大扭矩确定模块、总需求扭矩确定模块、扭矩分配模块；其中：

所述发动机所能输出的最大扭矩确定模块用于确定当前状态下发动机所能输出的最大扭矩；

所述电机所能输出的最大扭矩确定模块用于确定当前状态下电机所能输出的最大扭矩；

所述总需求扭矩确定模块用于根据当前挡位、发动机转速或车速以及加速踏板开度，确定当前的总需求扭矩；

所述扭矩分配模块用于比较总需求扭矩与发动机所能输出的最大扭矩，以基于比较结果并根据当前的动力电池电量和所述总需求扭矩分别确定发动机需求扭矩和电机需求扭矩；

在所述扭矩分配模块中，按以下方式确定发动机需求扭矩和电机需求扭矩：

当所述总需求扭矩小于所述发动机所能输出的最大扭矩时，根据当前的动力电池电量和所述总需求扭矩确定发电扭矩，所述发电扭矩与所述总需求扭矩之和作为所述发动机需求扭矩，所述发电扭矩的负值作为所述电机需求扭矩；以及

当所述总需求扭矩大于所述发动机所能输出的最大扭矩时，根据当前的动力电池电量和所述总需求扭矩确定驱动分配扭矩，所述总需求扭矩减去所述驱动分配扭矩作为所述发动机需求扭矩，所述驱动分配扭矩作为所述电机需求扭矩。

较佳地，在所述发动机所能输出的最大扭矩确定模块中，按以下方式 确定所述发动机所能输出的最大扭矩：

在控制器中存储发动机理想最大特性扭矩和发动机持续运行最大扭矩；发动机实际扭矩除以所述发动机理想最大特性扭矩得到发动机实际输出负荷率；对所述发动机实际输出负荷率进行平均值计算；根据所述发动机实际输出负荷率的平均值，确定所述发动机所能输出的最大扭矩，所述发动机所能输出的最大扭矩介于所述发动机理想最大特性扭矩与所述发动机持续运行最大扭矩之间。

较佳地，在所述电机所能输出的最大扭矩确定模块中，按以下方式确定电机所能输出的最大扭矩：

在控制器中存储电机理想最大特性扭矩和电机持续运行最大扭矩；电机实际扭矩除以所述电机理想最大特性扭矩得到电机实际输出负荷率；对所述电机实际输出负荷率进行平均值计算；根据所述电机实际输出负荷率的平均值，确定所述电机当前最大扭矩，所述电机当前最大扭矩介于所述电机理想最大特性扭矩与所述电机持续运行最大扭矩之间，将所述电机当前最大扭矩作为电机所能输出的最大扭矩。

较佳地，在所述电机所能输出的最大扭矩确定模块中，按以下方式进一步确定电机所能输出的最大扭矩：

根据电池管理系统的输入和当前电机转速，确定电池功率对所述电机所能输出的最大扭矩的限制值；将所述电机当前最大扭矩与电池功率对所述电机所能输出的最大扭矩限制值取小，确定为最终的电机所能输出的最大扭矩。

较佳地，在所述总需求扭矩确定模块中，按以下方式确定总需求扭矩：

所述总需求扭矩包括基础需求扭矩和助力需求扭矩，其中，所述基础需求扭矩以发动机所能输出的最大扭矩为上限，根据发动机转速或车速、加速踏板开度以及所述发动机所能输出的最大扭矩得到；所述助力需求扭矩以所述电机所能输出的最大扭矩为上限，根据发动机转速或车速、加速踏板开度以及所述电机所能输出的最大扭矩得到。

本发明的积极效果在于：通过综合考虑驾驶者需求与动力电池电量来分配发动机与电机之间的扭矩，实现加速、爬坡过程中较好的动力性和综合行驶工况中较好的排放与燃油经济性。

附图说明

图1是根据本发明的混合动力车辆多动力源分配的控制方法的一流程图。

图2是根据本发明的混合动力车辆多动力源分配的控制方法的另一流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

为了便于更好地理解本发明，需要先做一下解释和说明。

首先，本发明提到的各种迈普图是一种标定数据的离散存储方式，一般为一维或二维表格。对于一维表格，输入一个变量作为查表的输入量，通过对表内与该变量相邻的两个数据点进行插值计算，得到一个输出值；对于二维表格，输入两个变量作为查表的输入量，通过对表内与该变量相邻的四个数据点进行插值计算，得到一个输出值。本发明中的迈普图可以依据算法通过仿真计算取得。这些迈普图可以以离线的方式存储在车辆的控制器例如ECU中。在需要时，可以以一个或多个输入值查询迈普图，得到所需要的输出值。

其次，本发明主要针对多动力源并联模式，即各动力源(例如发动机和电机)能并联地直接提供动力。

再者，本发明发动机主要是指传统的内燃机(柴油机或汽油机)，当然也不排除使用其他替代燃料(例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等)的发动机。

本发明提供一种混合动力车辆多动力源分配的控制方法，如图1、图2所示，其包括以下步骤：

步骤101：确定当前状态下发动机所能输出的最大扭矩，以及当前状态下电机所能输出的最大扭矩，该步骤101包括：

在控制器中利用迈普图离线记录下发动机理想最大特性扭矩和发动机持续运行最大扭矩；发动机实际扭矩除以发动机理想最大特性扭矩得到发 动机实际输出负荷率；对发动机实际输出负荷率进行平均值计算；根据发动机实际输出负荷率的平均值，通过查询迈普图，确定发动机所能输出的最大扭矩，发动机所能输出的最大扭矩介于发动机理想最大特性扭矩与发动机持续运行最大扭矩之间；以及

在控制器中利用迈普图离线记录下电机理想最大特性扭矩和电机持续运行最大扭矩；电机实际扭矩除以电机理想最大特性扭矩得到电机实际输出负荷率；对电机实际输出负荷率进行平均值计算；根据电机实际输出负荷率的平均值，通过查询迈普图，确定电机当前最大扭矩，电机当前最大扭矩介于电机理想最大特性扭矩与电机持续运行最大扭矩之间；根据电池管理系统的输入(该输入是与动力电池电量相关的值，比如电池所能输出的功率)和当前电机转速，确定电池功率对电机所能输出的最大扭矩的限制值；将电机当前最大扭矩与电池功率对电机所能输出的最大扭矩限制值取小，确定为最终的电机所能输出的最大扭矩；

步骤102：根据当前挡位、发动机转速或车速、加速踏板开度和动力电池电量(在此步骤也可以不考虑动力电池电量)，确定当前状态下的总需求扭矩；

总需求扭矩包括基础需求扭矩和助力需求扭矩，其中，基础需求扭矩以发动机所能输出的最大扭矩为上限，以发动机转速(或车速)、加速踏板开度作为输入查询基础扭矩踏板迈普图，得到第一百分比，以第一百分比乘以发动机所能输出的最大扭矩得到基础需求扭矩；助力需求扭矩以电机所能输出的最大扭矩为上限，以发动机转速(或车速)、加速踏板开度作为输入查询助力扭矩踏板迈普图，得到第二百分比，以第二百分比乘以电机所能输出的最大扭矩得到助力需求扭矩；

不同挡位下采用不同的基础扭矩踏板迈普图和不同的助力踏板扭矩踏板迈普图；

步骤103：在发动机和电机之间进行扭矩分配：

当总需求扭矩小于发动机所能输出的最大扭矩时，以当前的动力电池电量和总需求扭矩作为输入查询发电扭矩分配迈普图，得到发电扭矩，发电扭矩与总需求扭矩之和作为发动机需求扭矩，发电扭矩的负值作为电机需求扭矩；

例如，总需求扭矩为100Nm，根据发电扭矩分配迈普图得到的发电扭矩为10Nm，则发动机需求扭矩为100+10＝110Nm，电机需求扭矩为10*-1＝-10Nm；

当总需求扭矩大于发动机所能输出的最大扭矩时，以当前的动力电池电量和总需求扭矩作为输入查询驱动扭矩分配迈普图，得到驱动分配扭矩，总需求扭矩减去驱动分配扭矩作为发动机需求扭矩，驱动分配扭矩作为电机需求扭矩；

例如，总需求扭矩为400Nm，发动机所能输出的最大扭矩为300Nm，此时电池电量较高，根据驱动扭矩分配迈普图得到的驱动分配扭矩为150Nm，则发动机需求扭矩为400-150＝250Nm，电机需求扭矩则为150Nm。即在电池电量较高时，并非优先将发动机扭矩用到当前最大值。

上述的发电扭矩分配迈普图和驱动扭矩分配迈普图根据发动机和电机能够获得的优化总效率而事先得到并存储于车辆控制器中。

应当理解的是，上述方法中的一些步骤并不需要局限于上文所描述的那样。例如，在上述步骤101中，并不需要局限于上文所描述的确定当前状态下发动机所能输出的最大扭矩的方法，也可以采用其它方法。例如，可以直接采用发动机理想最大特性扭矩作为发动机所能输出的最大扭矩，或者可以采用发动机持续运行最大扭矩作为发动机所能输出的最大扭矩等等。

类似地，在上述步骤101中，并不需要局限于上文所描述的确定当前状态下电机所能输出的最大扭矩的方法，也可以采用其它方法。例如，不采用将电机当前最大扭矩与电池功率对电机所能输出的最大扭矩限制值取小作为最终的电机所能输出的最大扭矩，而是采用电机当前最大扭矩作为电机所能输出的最大扭矩。再例如，可以直接采用电机理想最大特性扭矩作为电机所能输出的最大扭矩，或者可以采用电机持续运行最大扭矩作为电机所能输出的最大扭矩等等。

当然，上述方法中给出的确定发动机所能输出的最大扭矩的方法以及电机所能输出的最大扭矩的方法是较佳的方法，根据发动机与电机的实际负荷限制其当前最大扭矩，能够充分保证部件的耐久寿命。

从上述方法也可以看出，本发明通过综合考虑驾驶者需求与动力电池 电量来分配发动机与电机之间的扭矩，实现加速、爬坡过程中较好的动力性和综合行驶工况中较好的排放与燃油经济性。

需要注意的是，虽然本发明考虑以发动机作为主要动力源，电机作为辅助动力源，但是发动机和电机的整体效率也是重要考虑因素，同时还要兼顾当前的动力电池电量。比如在电池电量较高时，并非优先将发动机扭矩用到当前最大值，而是以追求发动机和电机的整体效率而在发动机和电机之间进行合理的扭矩分配。当然，如果当前的动力电池电量较低，则为了尽量满足总需求扭矩，可能会牺牲一部分整体效率，而会将发动机扭矩发挥到其当前最大值。另外，如果出现总需求扭矩小于发动机所能输出的最大扭矩，同时当前的动力电池电量充足时，可能就不再需要向电池充电，或甚至可能需要电池也输出一定的功率。

为了实现上述方法，本发明提供一种混合动力车辆多动力源分配的控制系统，其包括发动机所能输出的最大扭矩确定模块、电机所能输出的最大扭矩确定模块、总需求扭矩确定模块、扭矩分配模块；其中：

发动机所能输出的最大扭矩确定模块用于确定当前状态下发动机所能输出的最大扭矩；

在发动机所能输出的最大扭矩确定模块中，按以下方式确定发动机所能输出的最大扭矩：

在控制器中利用迈普图离线记录下发动机理想最大特性扭矩和发动机持续运行最大扭矩；发动机实际扭矩除以所述发动机理想最大特性扭矩得到发动机实际输出负荷率；对所述发动机实际输出负荷率进行平均值计算；根据所述发动机实际输出负荷率的平均值，通过查询迈普图，确定发动机所能输出的最大扭矩，发动机所能输出的最大扭矩介于发动机理想最大特性扭矩与发动机持续运行最大扭矩之间；

电机所能输出的最大扭矩确定模块用于确定当前状态下电机所能输出的最大扭矩；

在电机所能输出的最大扭矩确定模块中，按以下方式确定电机所能输出的最大扭矩：

在控制器中利用迈普图离线记录下电机理想最大特性扭矩和电机持续运行最大扭矩；电机实际扭矩除以电机理想最大特性扭矩得到电机实际输 出负荷率；对电机实际输出负荷率进行平均值计算；根据电机实际输出负荷率的平均值，通过查询迈普图，确定电机当前最大扭矩，电机当前最大扭矩介于电机理想最大特性扭矩与电机持续运行最大扭矩之间；根据电池管理系统的输入(该输入是与动力电池电量相关的值，比如电池所能输出的功率)和当前电机转速，确定电池功率对电机所能输出的最大扭矩的限制值；将电机当前最大扭矩与电池功率对电机所能输出的最大扭矩限制值取小，确定为最终的电机所能输出的最大扭矩；

总需求扭矩确定模块用于根据当前挡位、发动机转速或车速、加速踏板开度和动力电池电量(在此步骤也可以不考虑动力电池电量)，确定当前的总需求扭矩，总需求扭矩包括需要由发动机输出的基础需求扭矩和需要由电机输出的助力需求扭矩；

在总需求扭矩确定模块中，基础需求扭矩以发动机所能输出的最大扭矩为上边界，以发动机转速(或车速)、加速踏板开度作为输入查询基础扭矩踏板迈普图，得到第一百分比，以第一百分比乘以发动机所能输出的最大扭矩得到基础需求扭矩；助力需求扭矩以电机所能输出的最大扭矩为上边界，以发动机转速(或车速)、加速踏板开度作为输入查询助力扭矩踏板迈普图，得到第二百分比，以第二百分比乘以电机所能输出的最大扭矩得到助力需求扭矩。

不同挡位下采用不同的基础扭矩踏板迈普图和不同的助力踏板扭矩踏板迈普图；

扭矩分配模块用于在发动机和电机之间进行扭矩分配，在扭矩分配模块中，判定总需求扭矩与发动机所能输出的最大扭矩之间的大小：

当总需求扭矩小于发动机所能输出的最大扭矩时，以当前的动力电池电量和总需求扭矩作为输入查询发电扭矩分配迈普图，得到发电扭矩，发电扭矩与总需求扭矩之和作为发动机需求扭矩，发电扭矩的负值作为电机需求扭矩；

当总需求扭矩大于发动机所能输出的最大扭矩时，以当前的动力电池电量和总需求扭矩作为输入查询驱动扭矩分配迈普图，得到驱动分配扭矩，总需求扭矩减去驱动分配扭矩作为发动机需求扭矩，驱动分配扭矩作为电机需求扭矩。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。