[发明专利]一种插电式四驱混合动力汽车分层协调能效控制方法

摘要

一种插电式四驱混合动力汽车分层协调能效控制方法，涉及一种混合动力汽车的控制方法。为了解决现有混合动力系统的控制方法没有将汽车的能效发挥到最优的问题。本发明根据汽车的运行情况实时切换动力系统驱动模式，在纯电动驱动模式和两种HEV三动力混合模式下计算电动汽车两台驱动电机的目标总转矩Tt；然后判断矩阵网格Q_i，j的4个节点的数值是否为空，若其中任一节点数值为空，采用搜索法搜索转矩优分配系数k，按k将Tt分配给第一驱动电机和第二驱动电机；否则，计算矩阵网格Q_i，j的4个节点的数值的平均值k，将k作为对应的转矩优化分配系数，按k将总转矩Tt分配给第一驱动电机和第二驱动电机。本发明适用于汽车的设计制造领域。

主权项

1.一种插电式四驱混合动力汽车分层协调能效控制方法，是基于一种插电式双电机四驱混合动力系统实现的，所述系统包括发动机(1)，离合器(2)，TCU(5)，充电器(6)，动力电池(7)，逆变器系统(8)，两个驱动电机及两个变速器；所述的两个驱动电机包括：第一驱动电机(3)和第二驱动电机(9)；所述的两个变速器包括：第一变速器(4)和第二变速器(10)；第一驱动电机(3)与第一变速器(4)相连驱动前轴，第二驱动电机(9)与第二变速器(10)相连驱动后轴；发动机(1)的输出端与离合器(2)输入端机械连接，离合器(2)输出端与第一变速器(4)输入端机械连接，第一驱动电机(3)输出端与第一变速器(4)输入端机械连接，第一变速器(4)输出端与前轴机械连接；第一驱动电机(3)与发动机(1)能够实现机械耦合；充电器(6)输出端与动力电池(7)输入端电气相连，动力电池(7)输出端与逆变器系统(8)输入端电气连接，逆变器系统(8)输出端分别与第一驱动电机(3)输入端和第二驱动电机(9)输入端电气连接，第二驱动电机(9)输出端与第二变速器(10)输入端机械连接，第二变速器(10)输出端与后轴机械连接；TCU(5)分别与第一变速器(4)和第二变速器(10)信号连接，TCU(5)通过信号控制第一变速器(4)和第二变速器(10)；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、根据插电式双电机四驱混合动力汽车的实时运行情况，实时检测动力电池(7)SOC情况、车速及加速踏板信号，利用实时车速及加速踏板开度计算车辆总需求转矩，根据动力电池(7)实时SOC及车辆总需求转矩，实时切换动力系统驱动模式；所述的动力系统驱动模式包括：两台驱动电机驱动的纯电动驱动模式、发动机和两台驱动电机共同驱动的第一HEV三动力混合模式、发动机和两台驱动电机共同驱动的第二HEV三动力混合模式、发动机单独驱动模式、发动机和第一驱动电机并联前驱模式；当动力系统驱动模式切换为发动机单独驱动模式及并联前驱模式不存在转矩分配，根据下一时刻的插电式双电机四驱混合动力汽车的运行情况重新检测；当动力系统驱动模式切换为纯电动驱动模式、第一HEV三动力混合模式、第二HEV三动力混合模式执行步骤二；步骤二、结合动力系统驱动模式，实时检测第一驱动电机与第二驱动电机输出目标总转矩Tt；以汽车的速度作为横坐标i，以汽车的两台驱动电机目标总转矩Tt作为纵坐标j，设定最优转矩分配系数矩阵W，W内元素为转矩优化分配系数ki,j；在最优转矩分配系数矩阵W内，4个相邻转矩优化分配系数ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1构成矩阵网格Qi，j；在最优转矩分配系数矩阵W中查找步骤二获得的汽车驱动电机的目标总转矩Tt和汽车的实时速度所对应的矩阵网格Qi，j；判断矩阵网格Qi，j的4个节点ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1的数值是否为空，若ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1中任一节点数值为空，则执行步骤四，否则，执行步骤三；步骤三、计算矩阵网格Qi，j的4个节点ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1的数值的平均值k，将k作为汽车两台驱动电机的目标总转矩Tt和汽车的实时速度所对应的转矩优化分配系数，按数值k将总转矩分配给第一驱动电机(3)和第二驱动电机(9)，控制第一驱动电机(3)和第二驱动电机(9)输出转矩，实现插电式四驱混合动力汽车转矩分配控制；然后返回执行步骤一；步骤四、采用搜索法搜索汽车第一驱动电机(3)和第二驱动电机(9)的目标总转矩Tt和汽车的实时速度所对应的转矩优分配系数k，按k将目标总转矩Tt分配给第一驱动电机(3)和第二驱动电机(9)，控制驱动电机输出目标转矩，并将数值k赋值给矩阵W内的Tt和汽车的实时速度所对应的矩阵网格Qi，j的4个节点ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1，返回执行步骤一；步骤一所述的实时切换动力系统驱动模式的过程包括以下步骤：Step1、检测i′时刻动力电池(7)的SOC(i′)，判定SOC(i′)是否小于发动机启动SOC门限值SOC_low，若是，则执行Step2，否则执行Step3；Step2、控制发动机启动，发动机持续工作，判定i′时刻汽车的总需求转矩Ttotal(i′)是否大于当前车速下发动机经济消耗区的上限，若是，则实行Step2A，否则执行Step2B；Step2A、进入第一HEV三动力混合模式，执行Step2A1至Step2A3：Step2A1、计算SOC(i′)时两台驱动电机允许输出最大转矩Temax(i′)及发动机输出最小转矩Ticemin(i′)＝Ttotal(i′)‑Temax(i′)；Step2A2，根据节气门开度、换挡策略及油门踏板信号，确定发动机工作范围，Step2A3、按照发动机效率最优控制发动机输出转矩Ticeout1(i′)，将其记为发动机的实际输出转矩Tice(i′)；计算对应情况下两台驱动电机输出总转矩Tt(i′)＝Ttotal(i′)‑Tice(i′)；当Tt(i′)

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