混合动力汽车及其控制方法、控制装置与流程

本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车及其控制方法、控制装置。

背景技术：

混合动力汽车是将发动机和电驱动系统作为汽车驱动源，常用的是以电驱动系统作为辅助驱动源对发动机的输出扭矩削峰填谷，以优化发动机的工作效率，降低油耗。

混合动力汽车的控制方法的主要目标之一是使发动机在峰值效率区域工作，以提高传动总成的整体效率。目前实现这一目标效果最好的方法是cvt(continuouslyvariabletransmission，无级变速传动)，但其会受到成本以及自开发方面因素的限制。

对于不采用cvt的技术，相关控制算法都是基于经验规则标定车速、扭矩和soc(stateofcharge，荷电状态)等参数的阈值，并通过这些阈值控制发动机和电驱动系统在整车驱动过程中的参与度。然而，由于汽车行驶过程具有高度非线性和高时变性，现有的控制器算法控制效果差，往往难以确保发动机在峰值效率区域工作，导致效率低、油耗高。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种混合动力汽车的控制方法，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

本发明的第二个目的在于提出一种混合动力汽车的控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种混合动力汽车。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种混合动力汽车的控制方法，包括：获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc；根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc；根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号；根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩；根据发动机控制扭矩对发动机进行控制。

根据本发明实施例的混合动力汽车的控制方法，通过获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc，并根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，以及对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc，并根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号，以及根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，并根据发动机控制扭矩对发动机进行控制，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

根据本发明的一个实施例，根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，包括：根据发动机当前转速获取发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩；如果发动机请求扭矩小于等于发动机目标扭矩，则根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩；如果发动机请求扭矩大于发动机目标扭矩，则根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩。

根据本发明的一个实施例，按照如下方式根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩：

其中，t1为模糊化扭矩、且该模糊化扭矩处于第一预设值与第二预设值之间；

按照如下方式根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩：

其中，t2为模糊化扭矩、且该模糊化扭矩处于第二预设值与第三预设值之间，且第一预设值＜第二预设值＜第三预设值。

根据本发明的一个实施例，按照如下方式对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc：

其中，soc1为模糊化soc、且该模糊化soc处于第一预设值与第三预设值之间。

根据本发明的一个实施例，根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号，包括：根据模糊化扭矩和模糊化soc，查表获得模糊化控制信号。。

根据本发明的一个实施例，根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，包括：根据发动机当前转速获取发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩；如果模糊化控制信号小于等于第二预设值，则根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩；如果模糊化控制信号大于第二预设值，则根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩。

根据本发明的一个实施例，按照如下方式根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩：

其中，tf1为发动机控制扭矩；

按照如下方式根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩：

其中，tf2为发动机控制扭矩。

根据本发明的一个实施例，混合动力汽车的控制方法还包括：获取混合动力汽车的当前工作模式；根据发动机当前转速从当前工作模式对应的工作点限制曲线获取发动机目标扭矩。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种混合动力汽车的控制装置，包括获取模块，用于获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc；输入量模糊化模块，用于根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc；模糊逻辑算法模块，用于根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号；输出量转换模块，用于根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩；控制模块，用于根据发动机控制扭矩对发动机进行控制。

根据本发明实施例的混合动力汽车的控制装置，通过获取模块获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc，并通过输入量模糊化模块根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc，以及通过模糊逻辑算法模块根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号，并通过输出量转换模块根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，以及通过控制模块根据发动机控制扭矩对发动机进行控制，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种混合动力汽车，其包括上述的混合动力汽车的控制装置。

根据本发明实施例的混合动力汽车，通过上述的混合动力汽车的控制装置，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的控制装置的结构框图；

图3为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提供的混合动力汽车及其控制方法、控制装置。

图1为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的控制方法的流程图，参考图1所示，该混合动力汽车的控制方法可以包括以下步骤：

步骤s101：获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc。

具体地，以本申请的混合动力汽车的控制方法应用于混合动力汽车的整车控制器为例。整车控制器可基于点火脉冲获取发动机当前转速，即发动机的即时转速，通过与动力电池的电池管理系统进行数据交互获取动力电池soc，即动力电池的荷电状态，以及获取当前车速、加速踏板信号、制动踏板信号以及车辆当前所处工作模式等，并基于这些信号获取出发动机请求扭矩，具体可采用现有技术获取，这里不做限制。

步骤s102：根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc。

需要说明的是，本申请采用对发动机请求扭矩和动力电池soc两路信号进行模糊化处理来获取发动机的工作点，以使大多数的峰值效率点均在高转矩区域，使得发动机的工作效率达到最高，同时匹配小功率型发动机也可以达到降低油耗的目的。具体可根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc，而后基于模糊化扭矩和模糊化soc获取发动机的工作点。

在一个实施例中，根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，包括：根据发动机当前转速获取发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩；如果发动机请求扭矩小于等于发动机目标扭矩，则根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩；如果发动机请求扭矩大于发动机目标扭矩，则根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩。

具体地，可先根据发动机当前转速从预设的工作点限制曲线对应的表格中获取发动机目标扭矩，并根据发动机当前转速从预设的最大扭矩限制曲线对应的表格中获取发动机最大允许扭矩，然后对发动机请求扭矩和发动机目标扭矩进行比较，以确定不同的模糊逻辑。需要说明的是，不同的工作模式，发动机的工作点限制曲线不同，因此上述的混合动力汽车的控制方法还包括：获取混合动力汽车的当前工作模式；根据发动机当前转速从当前工作模式对应的工作点限制曲线获取发动机目标扭矩，以保证发动机在任意模式下均能工作在高转矩效率区域，从而进一步提高发动机的工作效率。

其中，当发动机请求扭矩小于等于发动机目标扭矩时，说明如果发动机工作在目标扭矩，在满足发动机请求扭矩的条件下会有能量剩余，为了提高发动机的工作效率，将采用第一模糊逻辑方式对发动机请求扭矩进行模糊化处理，即根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩进行模糊化处理，得到模糊化扭矩；当发动机请求扭矩大于发动机目标扭矩时，说明如果发动机工作在目标扭矩，其能量不足，无法满足发动机请求扭矩，此时可提高发动机的输出扭矩，以使发动机工作在高转矩区域，从而使得发动机的工作效率得以提高，此时将采用第二模糊逻辑方式对发动机请求扭矩进行模糊化处理，即根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理，得到模糊化扭矩。

在一个实施例中，按照公式(1)根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩：

其中，t1为模糊化扭矩、且该模糊化扭矩处于第一预设值与第二预设值之间。

按照公式(2)根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩：

其中，t2为模糊化扭矩、且该模糊化扭矩处于第二预设值与第三预设值之间，且第一预设值＜第二预设值＜第三预设值。

具体而言，由于模糊化处理是将精确的输入信号通过模糊逻辑进行模糊化，以方便后续模糊逻辑算法计算，因此可对发动机请求扭矩按照从小到大的原则进行比例划分，如进行第一预设值如1至第三预设值如11比例划分(共计10个区间)，且对于低于发动机目标扭矩的发动机请求扭矩，线性划分为第一预设值如1至第二预设值如6，而对于高于发动机目标扭矩的发动机请求扭矩，线性划分为第二预设值如6至第三预设值如11，具体可如前述公式(1)和(2)所示。

在一个实施例中，按照公式(3)对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc：

其中，soc1为模糊化soc、且该模糊化soc处于第一预设值与第三预设值之间。

具体而言，由于本申请中的发动机的工作点是根据发动机请求扭矩和动力电池soc两路信号进行获取，因此在进行模糊化处理时，可按照与发动机请求扭矩相同的比例划分方式对动力电池soc进行比例划分，以方便后续模糊逻辑算法计算，减少后续计算的复杂度，例如，对动力电池soc进行第一预设值如1至第三预设值如11比例划分(共计10个区间)，以将动力电池soc线性划分为1至11，具体可如前述公式(3)所示。

步骤s103：根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号。

具体地，在获得模糊化扭矩和模糊化soc后，可经过一套模糊化逻辑算法将模糊化扭矩和模糊化soc合并为一个处于第一预设值至第三预设值的模糊化控制信号。

在一个实施例中，根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号，包括根据模糊化扭矩和模糊化soc，查表获得模糊化控制信号。

具体来说，模糊化是将输入的数值转化为两个集合的隶属度过程，在具体示例中，可以通过查表确定输入数值与隶属度之间关系。表1为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的扭矩和soc模糊度控制查询表，参考表1所示，该表的行标为模糊化soc，列标为模糊化扭矩，可见该表是用数值1至11来衡量模糊化扭矩和模糊化soc。在具体实施中，例如，当模糊化扭矩和模糊化soc都为6时，通过查表可得，运算输出的模糊化控制信号为8；当模糊化soc为2、模糊化扭矩为9时，通过查表可得，运算输出的模糊化控制信号为10。

表1

步骤s104：根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩。

具体地，在获得模糊化控制信号后，可根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，以使发动机在峰值效率区域工作。

在一个实施例中，根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，包括：根据发动机当前转速获取发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩；如果模糊化控制信号小于等于第二预设值，则根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩；如果模糊化控制信号大于第二预设值，则根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩。

需要说明的是，由于步骤s102中已经根据发动机当前转速获取到发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩，因此可直接使用之前获得的发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩。而后，对步骤s103中获得的模糊化控制信号进行判断，以获取发动机控制扭矩的获取方式。

其中，当模糊化控制信号小于等于第二预设值时，即发动机请求扭矩小于等于发动机目标扭矩，此时根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩，以减少发动机多余能量的输出，提高发动机的工作效率；当模糊化控制信号大于第二预设值时，即发动机请求扭矩大于发动机目标扭矩，此时根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩，以提高发动机的输出扭矩，使发动机工作在高转矩区域，提高发动机的工作效率。

在一个实施例中，按照公式(4)根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩：

其中，tf1为发动机控制扭矩；

按照公式(5)根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩：

其中，tf2为发动机控制扭矩。

步骤s105：根据发动机控制扭矩对发动机进行控制。

具体地，在获得发动机控制扭矩后，根据发动机控制扭矩对发动机进行控制，此时发动机工作在高转矩区域，发动机的工作效率达到最高，有效减少了油耗。

由此，基于对发动机请求扭矩和动力电池soc的两路信号进行模糊逻辑处理，可以使得发动机工作在峰值效率区域内，使得发动机效率达到最高，减少油耗。另外，由于大多数情况下发动机的输出扭矩高于根据行驶工作计算出的扭矩，因此本申请的控制方法应用于小功率发动机上也可以起到降低油耗的目的。

综上所述，根据本发明实施例的混合动力汽车的控制方法，通过获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc，并根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，以及对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc，并根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号，以及根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，并根据发动机控制扭矩对发动机进行控制，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

图2为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的控制装置的结构框图。参考图2所示，该混合动力汽车的控制装置200包括获取模块201、输入量模糊化模块202、模糊逻辑算法模块203、输出量转换模块204和控制模块205。

其中，获取模块201用于获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc；输入量模糊化模块202，用于根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc；模糊逻辑算法模块203，用于根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号；输出量转换模块204，用于根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩；控制模块205，用于根据发动机控制扭矩对发动机进行控制。

在一个实施例中，输入量模糊化模块202具体用于：根据发动机当前转速获取发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩；如果发动机请求扭矩小于等于发动机目标扭矩，则根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩；如果发动机请求扭矩大于发动机目标扭矩，则根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩。

在一个实施例中，输入量模糊化模块202按照如下方式根据发动机目标扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩：

其中，t1为模糊化扭矩、且该模糊化扭矩处于第一预设值与第二预设值之间；

输入量模糊化模块202按照如下方式根据发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩：

其中，t2为模糊化扭矩、且该模糊化扭矩处于第二预设值与第三预设值之间，且第一预设值＜第二预设值＜第三预设值。

在一个实施例中，输入量模糊化模块202按照如下方式对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc：

其中，soc1为模糊化soc、且该模糊化soc处于第一预设值与第三预设值之间。

在一个实施例中，模糊逻辑算法模块203根据所述模糊化扭矩和所述模糊化soc获取模糊化控制信号时，具体用于根据模糊化扭矩和模糊化soc，查表获得模糊化控制信号，查表方式可以参考上述的混合动力汽车的控制方法的实施，具体此处不再赘述。

在一个实施例中，输出量转换模块204具体用于：根据发动机当前转速获取发动机目标扭矩和发动机最大允许扭矩；如果模糊化控制信号小于等于第二预设值，则根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩；如果模糊化控制信号大于第二预设值，则根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩。

在一个实施例中，输出量转换模块204按照如下方式根据发动机目标扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩：

其中，tf1为发动机控制扭矩；

输出量转换模块204按照如下方式根据发动机目标扭矩、发动机最大允许扭矩和模糊化控制信号获取发动机控制扭矩：

其中，tf2为发动机控制扭矩。

在一个实施例中，获取模块201还用于获取混合动力汽车的当前工作模式；输入量模糊化模块202还用于根据发动机当前转速从当前工作模式对应的工作点限制曲线获取发动机目标扭矩。

需要说明的是，关于本申请中混合动力汽车的控制装置的描述，请参考本申请中关于混合动力汽车的控制方法的描述，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的混合动力汽车的控制装置，通过获取模块获取发动机当前转速、发动机请求扭矩和动力电池soc，并通过输入量模糊化模块根据发动机当前转速对发动机请求扭矩模糊化处理得到模糊化扭矩，并对动力电池soc模糊化处理得到模糊化soc，以及通过模糊逻辑算法模块根据模糊化扭矩和模糊化soc获取模糊化控制信号，并通过输出量转换模块根据模糊化控制信号和发动机当前转速获取发动机控制扭矩，以及通过控制模块根据发动机控制扭矩对发动机进行控制，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

图3为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的结构框图。参考图3所示，该混合动力汽车2000包括上述的混合动力汽车的控制装置200。

根据本发明实施例的混合动力汽车，通过上述的混合动力汽车的控制装置，有助于确保发动机在峰值效率区域工作，提高发动机的工作效率，从而不仅能够降低油耗，还可以匹配小功率型发动机。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。