專利名稱：混合動力汽車動力分配的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動力汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及混合動力汽車動力分配的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源和環(huán)境問題日益突出，節(jié)約能源、保護環(huán)境已成為世界各國共同面臨的重大挑戰(zhàn)。世界范圍內(nèi)的低碳經(jīng)濟政策，促進了新能源汽車的發(fā)展，新能源汽車技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，將帶動其上下游行業(yè)發(fā)展，給人類的交通和出行帶來根本的變革。作為一項可以有效降低汽車能源消耗的新能源汽車技術(shù)——混合動力汽車技術(shù)已經(jīng)成為世界各國政府，企業(yè)和科研機構(gòu)匯聚的焦點之一。油電混合動力汽車將電機和發(fā)動機結(jié)合在一起，針對各個工況實現(xiàn)了合理的節(jié)能減排功效，怠速停機、電機起動、智能充電、再生制動、電機助力、電動爬行等混動功能，具有油耗低、續(xù)駛里程長、技術(shù)成熟度比較高等優(yōu)點，是目前各大汽車公司發(fā)展的首選趨勢?，F(xiàn)有技術(shù)中的油電混合動力汽車包括電機控制器、電機、模式離合器、汽油發(fā)動機、發(fā)動機管理系統(tǒng)、混合動力整車控制器、動力電池組、充電器、電池管理系統(tǒng)、油箱、顯示終端和自動變速箱。其中，發(fā)動機和電機是兩個動力源；模式離合器用于兩個動力源發(fā)動機和電機之間的接合；混合動力整車控制器(HCU)是整車控制的核心，用于控制協(xié)調(diào)發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)和電機控制器(MCU)之間的協(xié)調(diào)，以及二者與自動變速箱(AMT)控制系統(tǒng)(TCU)的扭矩協(xié)調(diào)，以實現(xiàn)車輛良好的駕駛性能及能量最優(yōu)化。動力分配作為混合動力汽車領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，其也在不斷發(fā)展進步。傳統(tǒng)混合動力汽車以動力電池組帶電機作為主動力源，而發(fā)動機作為輔助動力源在電機動力不足時介入動力輸出。在發(fā)動機作為輔助動力介入動力輸出時，由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電機的轉(zhuǎn)動慣量，因此發(fā)動機頻繁的介入會對車輛造成很大的沖擊，極大地降低了混合動力汽車駕駛的舒適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有駕駛舒適性高的混合動力汽車動力分配的控制方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的一種混合動力汽車動力分配的控制方法，包括以下步驟:檢測所述混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)；和根據(jù)所述參數(shù)通過所述混合動力汽車的整車綜合控制器在純電動模式、混合動力模式和純發(fā)動機模式之間切換所述混合動力汽車的動力分配方式，其中所述混合動力模式包括電機過渡到發(fā)動機模式和電機輔助模式，在所述電機輔助模式中所述混合動力汽車的發(fā)動機作為主動力源且所述混合動力汽車的電機作為輔助動力源。由此，根據(jù)本發(fā)明的混合動力汽車動力分配的控制方法通過在電機輔助模式中，控制發(fā)動機作為主動力源且電機作為輔助動力源，因此能夠有效減弱由于輔助動力源頻繁介入動力輸出而對車輛產(chǎn)生的沖擊，優(yōu)化了混合動力汽車的駕駛舒適性，同時采用發(fā)動機作為主動力源且電機作為輔助動力源的方式既能保持車輛的動力性又能達到節(jié)能減排的目的。另外，本發(fā)明的混合動力汽車動力分配的控制方法簡單有效。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的還可以具有如下附加技術(shù)特征:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)所述需求扭矩大于所述發(fā)動機的最大輸出扭矩且所述電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)最小值時，控制所述混合動力汽車切換到電機輔助模式，所述需求扭矩等于所述發(fā)動機的最大輸出扭矩加上所述電機的輸出扭矩。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)所述電池電荷狀態(tài)小于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值且大于電池荷電狀態(tài)最小值，或當(dāng)所述電池荷電狀態(tài)大于于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值而所述需求扭矩大于所述電機的最大輸出扭矩時，控制所述混合動力汽車切換到電機過渡到發(fā)動機模式，在所述電機過渡到發(fā)動機模式中，所述發(fā)動機的輸出扭矩上升直到所述發(fā)動機的輸出扭矩等于所述需求扭矩，且所述電機的輸出扭矩下降直至為零。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述電機過渡到發(fā)動機模式中，所述電機輸出扭矩持續(xù)預(yù)定時間段后再開始下降。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述電機過渡到發(fā)動機模式完成后，當(dāng)所述需求扭矩小于或等于所述電機的最大輸出扭矩時，控制所述汽車切換到所述純發(fā)動機模式。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)所述電池荷電狀態(tài)大于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值且所述需求扭矩小于所述電機的最大輸出扭矩時，控制所述混合動力汽車切換到純電動模式。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)所述電池電荷狀態(tài)等于電池荷電狀態(tài)最小值時，控制所述混合動力汽車切換到保護電池模式以使電池不再放電。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)踩下所述混合動力汽車的制動踏板時通過回收制動能量以對電池充電。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力汽車動力分配的控制方法的流程圖；和圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力汽車動力分配的控制方法的動力輸出變化曲線圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。由于混合動力汽車的基本結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所悉知的，因此在此不再一一贅述。下面參考圖1和圖2來描述根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力汽車動力分配的控制方法。如圖1和圖2所示，具體而言，根據(jù)本發(fā)明實施例的混合動力汽車動力分配的控制方法包括以下步驟:首先，檢測混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)(SOC)和需求扭矩(Trqst)參數(shù)(圖2中分別以曲線I和曲線2表示)。其中整車綜合控制器可根據(jù)加速踏板信息，采用查表的方式進行扭矩解析測定需求扭矩參數(shù)值。接著，根據(jù)測定的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)通過混合動力汽車的整車綜合控制器(HCU)在純電動模式(EV)、混合動力模式(HEV)和純發(fā)動機模式之間切換混合動力汽車的動力分配方式。混合動力模式包括電機過渡到發(fā)動機模式和電機輔助模式，在電機輔助模式中混合動力汽車的發(fā)動機作為主動力源且混合動力汽車的電機作為輔助動力源介入動力輸出。由于電機的轉(zhuǎn)動慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量，因此電機頻繁的介入動力輸出也不會造成對車輛的沖擊。由此，根據(jù)本發(fā)明的混合動力汽車動力分配的控制方法通過在電機輔助模式中，控制發(fā)動機作為主動力源且電機作為輔助動力源，因此能夠有效減弱由于輔助動力源頻繁介入動力輸出而對車輛產(chǎn)生的沖擊，優(yōu)化了混合動力汽車的駕駛舒適性，同時采用發(fā)動機作為主動力源且電機作為輔助動力源的方式既能保持車輛的動力性又能達到節(jié)能減排的目的。另外，本發(fā)明的混合動力汽車動力分配的控制方法簡單有效。在圖2中，橫軸代表時間軸，并分為六個階段以分別表示混合動力汽車的六個不同動力分配模式?？v軸代表參數(shù)數(shù)值的大小。混合動力汽車的參數(shù)分別采用不同的曲線表示:曲線I表示電池電荷狀態(tài)，曲線2表示需求扭矩，曲線3表示電機輸出扭矩(Tm),曲線4表示發(fā)動機輸出扭矩(Te)，曲線5表示制動踏板，以及曲線6表示加速踏板。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，檢測混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)值，并分別與預(yù)定電池荷電狀態(tài)值(SOCsrt)和電機的最大輸出扭矩(Tstaax)比較，當(dāng)電池荷電狀態(tài)大于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值且需求扭矩小于電機的最大輸出扭矩值時，本發(fā)明的動力控制方法控制混合動力汽車切換到純電動模式。預(yù)定電池荷電狀態(tài)值是一個大于電池荷電狀態(tài)最小值(SOCmin)的預(yù)設(shè)值，并可根據(jù)需要和混合動力汽車的具體參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。如圖2所示，與上述純電動模式對應(yīng)，在h時刻前，電池荷電狀態(tài)比較高，并且需求扭矩不是很大，電機的輸出扭矩(電機的扭矩響應(yīng)速度很快)快速響應(yīng)需求扭矩，因此本發(fā)明的控制方法控制混合動力汽車采用純電動模式輸出動力。在本發(fā)明的實施例的純電動模式中，電機扭矩跟需求扭矩幾乎重合。在純電動模式中，發(fā)動機扭矩(Te)不參與動力輸出，因此一直趨于零，即與時間軸重合。如圖1所示，檢測混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)值，并將電池荷電狀態(tài)與預(yù)定電池荷電狀態(tài)值和電池荷電狀態(tài)最小值比較，將需求扭矩和電機的最大輸出扭矩比較，當(dāng)電池荷電狀態(tài)小于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值且大于電池荷電狀態(tài)最小值，或者當(dāng)電池荷電狀態(tài)大于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值而需求扭矩大于電機的最大輸出扭矩時，本發(fā)明的動力控制方法控制控制混合動力汽車切換到電機過渡到發(fā)動機模式。在電機過渡到發(fā)動機模式中，發(fā)動機的輸出扭矩上升直到發(fā)動機的輸出扭矩等于需求扭矩，同時電機的輸出扭矩下降直至為零，即發(fā)動機接替電機進行動力輸出。其中當(dāng)電池電荷狀態(tài)達到電池荷電狀態(tài)最小值時，強制電池停止放電以保護電池。優(yōu)選地，在電機過渡到發(fā)動機模式中，電機輸出扭矩持續(xù)預(yù)定時間段后再開始下降，以保證發(fā)動機的輸出扭矩處于低值時，混合動力汽車的動力輸出不會中斷。如圖2所示，與電機過渡到發(fā)動機模式對應(yīng)的，在、至&時間段內(nèi)，電機的輸出扭矩預(yù)定時間段維持不變(如圖中所示，在h之后的一定時間段內(nèi)曲線3維持不變，再突然下降)，以確保發(fā)動機和電機的合成輸出扭矩達到需求扭矩。通過這種控制策略，車輛的動力輸出扭矩沒有中斷，保持車輛的加速感覺。隨后，電機的輸出扭矩開始下降，發(fā)動機的輸出扭矩上升，在時刻完成由純電動模式向混合動力模式的切換。在該過程完成后，車輛的動力源由電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)動機，混合動力汽車由發(fā)動機作為動力進行驅(qū)動。如圖1所示，在電機過渡到發(fā)動機模式完成后，當(dāng)需求扭矩小于或等于電機的最大輸出扭矩時(即發(fā)動機的輸出扭矩單獨能夠滿足需求扭矩)，控制汽車切換到純發(fā)動機模式。如圖2所示，與純發(fā)動機模式對應(yīng)的，在h至t2時間段內(nèi)，需求扭矩維持不變，發(fā)動機作為惟一動力源，電機不提供動力輸出(曲線3趨于零并與時間軸重合)。此時發(fā)動輸出機扭矩等于需求扭矩，發(fā)動機工作在高效點。如圖1所示，檢測混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)值，并分別與電池荷電狀態(tài)最小值和發(fā)動機的最大輸出扭矩(TEmax)比較，當(dāng)需求扭矩大于發(fā)動機的最大輸出扭矩且電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)最小值時，本發(fā)明的動力控制方法控制混合動力汽車切換到電機輔助模式，需求扭矩等于發(fā)動機的最大輸出扭矩加上發(fā)電機的輸出扭矩。如圖2所示，與電機輔助模式對應(yīng)的，在t2至t3時間段內(nèi)，需求扭矩繼續(xù)增加并超過發(fā)動機的最大輸出扭矩。從時刻開始，電機作為輔助動力源介入動力輸出。由于電機轉(zhuǎn)動慣量相對發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量要小很多，所以電機的介入對車輛的沖擊會大大減弱，過渡會很平順。如圖1所示，當(dāng)電池電荷狀態(tài)等于電池荷電狀態(tài)最小值時，本發(fā)明的動力控制方法控制混合動力汽車切換到保護電池模式以使電池不再放電。
如圖2所示，與保護電池模式對應(yīng)的，在t3至t4時間段內(nèi)，電池荷電狀態(tài)已經(jīng)達到電池荷電狀態(tài)最小值，本發(fā)明的動力控制方法不允許電池組再放電，所以電機不提供扭矩(在t3至t4時間段內(nèi)曲線3大體與時間軸重合)。從t3時刻起，電機開始脫離，由于電機轉(zhuǎn)動慣量相對發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量要小很多，所以電機脫離對車輛的沖擊會大大減弱，過渡也會很平順。此時，即使發(fā)動機扭矩已經(jīng)到達最大值，但仍不能達到需求扭矩，混合動力汽車的電池組也不再放電且處于等待充電狀態(tài)。如圖1所示，當(dāng)踩下混合動力汽車的制動踏板使車輛減速甚至停車，此時通過軸瓦等部件可回收制動所產(chǎn)生的能量以對電池組充電。如圖2所示，與混合動力汽車制動對應(yīng)的，在t4至t5時間段內(nèi)，制動踏板已經(jīng)踩下(曲線5上升并保持水平)，車輛進行制動能量回收，此時，曲線I和曲線4趨于零，此時曲線3為負(fù)數(shù)值(位于時間軸下方)，即代表電機反轉(zhuǎn)，曲線I上升(即對電池組充電)。另外，曲線2全程與曲線6大體對應(yīng)變化，即需求扭矩隨加速踏板的變化而變化。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測所述混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)；和 根據(jù)所述參數(shù)通過所述混合動力汽車的整車綜合控制器在純電動模式、混合動力模式和純發(fā)動機模式之間切換所述混合動力汽車的動力分配方式，其中所述混合動力模式包括電機過渡到發(fā)動機模式和電機輔助模式，在所述電機輔助模式中所述混合動力汽車的發(fā)動機作為主動力源且所述混合動力汽車的電機作為輔助動力源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述需求扭矩大于所述發(fā)動機的最大輸出扭矩且所述電池荷電狀態(tài)大于電池荷電狀態(tài)最小值時，控制所述混合動力汽車切換到電機輔助模式，所述需求扭矩等于所述發(fā)動機的最大輸出扭矩加上所述電機的輸出扭矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述電池荷電狀態(tài)小于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值且大于電池荷電狀態(tài)最小值，或當(dāng)所述電池荷電狀態(tài)大于于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值而所述需求扭矩大于所述電機的最大輸出扭矩時，控制所述混合動力汽車切換到電機過渡到發(fā)動機模式，在所述電機過渡到發(fā)動機模式中，所述發(fā)動機的輸出扭矩上升直到所述發(fā)動機的輸出扭矩等于所述需求扭矩，且所述電機的輸出扭矩下降直至為零。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，在所述電機過渡到發(fā)動機模式中，所述電機輸出扭矩持續(xù)預(yù)定時間段后再開始下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，在所述電機過渡到發(fā)動機模式完成后，當(dāng)所述需求扭矩小于或等于所述電機的最大輸出扭矩時，控制所述混合動力汽車切換到所述純發(fā)動機模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述電池荷電狀態(tài)大于預(yù)定電池荷電狀態(tài)值且所述需求扭矩小于所述電機的最大輸出扭矩時，控制所述混合動力汽車切換到純電動模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述電池荷電狀態(tài)等于電池荷電狀態(tài)最小值時，控制所述混合動力汽車切換到保護電池模式以使電池不再放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的混合動力汽車動力分配的控制方法，其特征在于，當(dāng)踩下所述混合動力汽車的制動踏板時通過回收制動能量以對電池充電。
全文摘要
本發(fā)明提出一種混合動力汽車動力分配的控制方法，該控制方法包括檢測混合動力汽車的電池荷電狀態(tài)和需求扭矩參數(shù)；和根據(jù)參數(shù)通過混合動力汽車的整車綜合控制器在純電動模式、混合動力模式和純發(fā)動機模式之間切換混合動力汽車的動力分配方式，其中混合動力模式包括電機過渡到發(fā)動機模式和電機輔助模式，在電機輔助模式中混合動力汽車的發(fā)動機作為主動力源且混合動力汽車的電機作為輔助動力源。本發(fā)明的控制方法通過在電機輔助模式中，控制發(fā)動機作為主動力源且電機作為輔助動力源，因此能夠有效減弱由于輔助動力源頻繁介入動力輸出而對車輛產(chǎn)生的沖擊，優(yōu)化了混合動力汽車的駕駛舒適性。
文檔編號B60W20/00GK103158695SQ20111042500
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者鄒正佳, 孔令安, 劉溧, 邵賡華, 艾名升 申請人:北汽福田汽車股份有限公司