CN102259646A - 串联混合动力汽车能量控制方法、装置以及串联混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串联混合动力汽车能量控制方法，包含下列步骤：实时计算车辆的整车需求功率；判断计算得到的整车需求功率是否处于发动机的经济工作模式区；根据判断结果来控制发动机和/或电池工作：当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，使电池处于非放电状态；当整车需求功率处于发动机的非经济工作模式区时，根据电池的荷电状态控制由发动机和/或电池驱动车辆。相应地，提供一种串联混合动力汽车能量控制装置以及串联混合动力汽车。本发明提供的能量控制方法和装置在满足整车运行的前提下，使得发动机工作于经济工作模式区，同时减少了电池工作时间与充放电次数，充分有效地利用资源。

Description

串联混合动力汽车能量控制方法、装置以及串联混合动力汽车

技术领域

本发明属于串联混合动力汽车技术领域，具体涉及一种串联混合动力汽车能量控制方法、装置以及包含该能量控制装置的串联混合动力汽车。

背景技术

对于串联混合动力汽车来说，能量控制方法是其关键技术之一，合理的控制方法和控制逻辑不但可以优化能量配置，而且能够在很大程度上改善混合动力汽车的性能。对串联混合动力汽车进行能量控制的主要目的是确定发动机和电池的工作模式，并合理地在两者之间分配功率，使发动机工作在最佳效率区。

目前，串联混合动力汽车的能量控制方法一般有两种，分别是恒温器控制方法和功率跟随控制方法。

恒温器控制方法为：当电池荷电状态降到所设定的低门限值时，启动发动机，使其在最低油耗范围或排放点按恒功率输出，一部分功率用于满足整车驱动要求，另一部分功率用于向电池充电，而当电池荷电状态上升到所设定的高门限值时，关闭发动机，由电池驱动整车，直至电池荷电状态降到设定的低门限值。

功率跟随控制方法为：当电池荷电状态低于设定的高门限值时，发动机保持在一定的范围内输出功率，发动机输出功率在保证车辆正常行驶的同时对电池充电，当电池荷电状态高于设定的高门限值时，为了使电池处于最佳工作状态，需控制电池放电驱动整车运行，不足的功率由发动机提供，时刻保持电池处于最佳荷电状态，使电池在最佳荷电状态范围内以浅循环放电工作。

恒温器控制方法的优点是发动机工作在最佳效率区，降低了整车的油耗和排放，缺点是引起了电池的过度循环，此种模式对发动机比较有利而对电池不利；功率跟随控制方法的优点是发动机带动发电机发出的电量可以较多地不经电池直接用于驱动整车，在整车运行过程中，减少了电池的工作量，同时使电池以浅循环放电工作，因而提升了电池的寿命，缺点是该方法会使整车成本上升，而且发动机必须在从低到高的整个负荷区范围内运行，这种运行方式会损害发动机的效率和排放性能，因而该方法对电池比较有利而对发动机不利。

恒温器控制方法与功率跟随控制方法各有优劣，但是这两种方法都是依据电池荷电状态的变化来进行能量的分配，不能使发动机工作在最佳效率区的同时，又不能减少电池的过度循环与电池的工作量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种串联混合动力汽车能量控制方法、装置以及串连混合动力汽车，使得发动机处于经济工作模式下，即发动机工作在最佳效率区，同时能够减少电池工作时间与充放电次数，避免电池的过度循环，以充分有效地利用资源。

针对现有技术中串联混合动力汽车中存在的电池过度循环或发动机效率不高的缺陷，本发明人对发动机的工作状态进行分析，找到了一种既能满足发动机工作在经济工作模式区(即最佳效率区)，同时又减少电池的过度循环与电池工作量的串联混合动力汽车能量控制方法。图1所示为发动机的工作状态图(P-n图)。图中曲线1表示发动机外特性曲线，即发动机处于油门全开状态下，在发动机输出最大功率的情况下测得的发动机速度特性曲线，其代表了发动机所具有的最优动力性能，是一种发动机的理想状态曲线。曲线2表示实际的发动机工作曲线。在曲线2中，Pmin表示发动机的工作下限功率，Pmax表示发动机的工作上限功率，当发动机的工作功率处于发动机的工作下限功率Pmin和发动机的工作上限功率Pmax之间时，则发动机工作于经济工作模式区，即发动机工作在图1中的B^*区域；当发动机的工作功率小于发动机的工作下限功率Pmin或大于发动机的工作上限功率Pmax时，则发动机工作于非经济工作模式区，即发动机工作在图1中的A^*区域或C^*区域。

发明人对图1进行分析后得到：当发动机工作于经济工作模式区时，即发动机工作在图1中的B^*区域，此时优先控制发动机进行能量输出而使电池处于非放电状态，从而可使发动机高效率输出驱动车辆运行，减少电池的工作时间和电池充电次数以保护电池；而当发动机工作于非经济工作模式区时，即发动机工作在图1中的A^*区域或C^*区域，此时可根据电池的荷电状态值SOC控制由发动机和/或电池驱动车辆，尽量保持发动机工作在经济模式下，从而可减少电池的充放电次数，避免电池过度循环以保护电池，充分有效地利用资源。

因而，解决本发明技术问题所采用的技术方案是该串联混合动力汽车能量控制方法，其包括以下步骤：

1)实时计算车辆的整车需求功率；

2)实时判断计算得到的整车需求功率是否处于发动机的经济工作模式区，所述发动机的经济工作模式区为发动机的工作上限功率与发动机的工作下限功率之间的区域；

3)根据判断结果来控制发动机和/或电池工作：

31)当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，使电池处于非放电状态；

32)当整车需求功率处于发动机的非经济工作模式区时，即整车需求功率小于发动机的工作下限功率或者大于发动机的工作上限功率时，根据电池的荷电状态控制由发动机和/或电池驱动车辆。

其中，所述电池的非放电状态包括充电状态和休眠状态。

优选的是，在步骤31)中，根据电池的荷电状态控制电池处于充电状态或休眠状态：

311)如果电池的荷电状态低于电池荷电状态下限值，控制由发动机对电池进行充电，电池处于充电状态；

312)如果电池的荷电状态等于或高于电池荷电状态下限值，控制电池处于休眠状态。

进一步优选的是，在步骤311)中，使发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；设定电池荷电状态上限值，当发动机对电池充电达到所述电池荷电状态上限值时，控制发动机停止对电池充电，使电池处于休眠状态。

优选的是，在步骤32)中，当整车需求功率小于发动机的工作下限功率时，根据电池的荷电状态来控制电池是否工作：

321)如果电池的荷电状态低于电池荷电状态下限值，控制由发动机对电池进行充电，电池处于充电状态；

322)如果电池的荷电状态等于或高于电池荷电状态下限值，控制由电池驱动车辆。

进一步优选的是，在步骤321)中，使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差，以使发动机工作在经济工作模式区；设定电池荷电状态上限值，当发动机对电池充电达到所述电池荷电状态上限值时，控制发动机关闭，由电池驱动车辆。

优选的是，在步骤32)中，当整车需求功率大于发动机的工作上限功率时，根据电池的荷电状态来控制电池是否工作：

323)如果电池的荷电状态低于电池荷电状态下限值，控制由发动机驱动车辆，使电池处于休眠状态；

324)如果电池的荷电状态等于或高于电池荷电状态下限值，控制由发动机和电池共同驱动车辆。

进一步优选的是，在步骤324)中，控制发动机工作在发动机的工作上限功率和发动机的工作下限功率之间，即使发动机工作在经济工作模式区，剩下的功率由电池提供。

其中，设定电池荷电状态下限值来判断电池的荷电状态是否释放能量：如果电池的荷电状态小于所述电池荷电状态下限值，判断电池的荷电状态不能释放能量；如果电池的荷电状态等于或大于所述电池荷电状态下限值，判断电池的荷电状态能够释放能量。

一种串联混合动力汽车能量控制装置，包括计算单元、判断单元、电池荷电状态监控单元和控制单元，其中：

计算单元，用于实时计算整车需求功率并将计算结果传送给判断单元；

判断单元，用于实时接收计算单元中计算出的整车需求功率并判断其是否处于发动机的经济工作模式区，再将判断结果传送给控制单元，所述发动机的经济工作模式区为发动机的工作上限功率与发动机的工作下限功率之间的区域；

电池荷电状态监控单元，用于实时监控电池的荷电状态，并将所监控到的电池荷电状态信息传送给控制单元；

控制单元，用于实时接收判断单元中的判断结果和电池荷电状态监控单元中的电池荷电状态信息，并根据判断单元中得到的判断结果来控制由发动机和/或电池工作：当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，使电池处于非放电状态；当整车需求功率小于发动机的工作下限功率或者大于发动机的工作上限功率时，再根据从电池荷电状态监控单元得到的电池荷电状态信息来控制由发动机和/或电池驱动车辆。

其中，所述电池的非放电状态包括充电状态和休眠状态。优选的是，所述电池荷电状态监控单元中设有电池荷电状态上限值和电池荷电状态下限值，当判断单元判断整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，所述控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池荷电状态信息来控制电池处于充电状态或休眠状态：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值时，控制单元控制发动机对电池进行充电，并使发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；当发动机对电池充电达到电池荷电状态上限值时，控制单元控制发动机关闭，并控制电池驱动车辆；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于所述电池荷电状态上限值时，控制单元控制电池处于休眠状态。

优选的是，当判断单元判断整车需求功率小于发动机的工作下限功率时，控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池的荷电状态信息来控制电池是否工作：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值时，控制单元控制发动机对电池进行充电，并使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；当发动机对电池充电达到电池荷电状态上限值时，控制单元控制发动机关闭，控制由电池驱动车辆；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于电池荷电状态下限值时，控制单元控制电池驱动车辆。

优选的是，当判断单元判断整车需求功率大于发动机的工作上限功率时，控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池的荷电状态信息来控制电池是否工作：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值时，控制单元控制发动机驱动车辆，并使电池处于休眠状态；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于电池荷电状态下限值时，控制单元控制由发动机和电池共同驱动车辆，并控制发动机工作在发动机的工作上限功率和发动机的工作下限功率之间，即使发动机工作在经济工作模式区，剩下的功率由电池提供。

一种串联混合动力汽车，其包括有上面所述的串联混合动力汽车能量控制装置。

现有技术中串联混合动力汽车能量控制方法存在电池过度循环或发动机效率不高的问题，以至于影响电池的使用寿命或燃油利用率不高，针对现有技术的不足，本发明根据发动机与电池的工作状态不同选择不同的能量控制方法，优先控制发动机的工作功率处于经济工作模式区中驱动整车，当发动机的工作功率处于经济工作模式区不足以驱动整车时，令电池放电使其作为辅助能源输出，以提高发动机工作效率，同时减少电池的工作时间和充放电次数，使电池处于小电流充放电状态，避免了电池过度循环，从而能够延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为发动机的工作状态图；

图2为本发明实施例中串联混合动力汽车能量控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中串联混合动力汽车能量控制装置的工作流程图；

图4为本发明实施例中串联混合动力汽车能量控制方法的示意图。

图中：Pmin-发动机工作下限功率；Pmax-发动机工作上限功率；Pmo-整车需求功率；SOC-荷电状态值；S-top-电池荷电状态上限值；S-low-电池荷电状态下限值。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明串联混合动力汽车能量方法、装置以及串连混合动力汽车作进一步详细描述。

一种串联混合动力汽车能量控制方法，包括以下步骤：

1)实时计算车辆的整车需求功率；

2)实时判断计算得到的整车需求功率是否处于发动机的经济工作模式区；

3)根据判断结果来控制发动机和/或电池工作：

31)当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，并使电池处于非放电状态；

32)当整车需求功率处于发动机的非经济工作模式区时，根据电池的荷电状态控制由发动机和/或电池驱动车辆。

其中，所述发动机的经济工作模式区为发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin之间的区域(包括Pmin和Pmax两个端点值)；所述发动机的非经济工作模式区是指小于发动机的工作下限功率Pmin或者大于发动机的工作上限功率Pmax的区域。

其中，电池可处于放电状态和非放电状态，所述非放电状态包括充电状态和休眠状态。

设定电池荷电状态下限值S-low来判断电池的荷电状态是否释放能量：如果电池的荷电状态小于所述电池荷电状态下限值S-low，判断电池的荷电状态不能释放能量；如果电池的荷电状态等于或大于所述电池荷电状态下限值S-low，判断电池的荷电状态能够释放能量。

设定电池荷电状态上限值S-top来判断电池是否需要继续充电：如果电池的荷电状态小于所述电池荷电状态上限值S-top，判断可以对电池继续充电；如果电池的荷电状态等于或大于所述电池荷电状态上限值S-top，判断无需对电池充电，可使电池处于休眠状态。

其中，所述设定电池荷电状态下限值S-low优选为电池完全充电状态容量的20％，所述设定电池荷电状态上限值S-top优选为电池完全充电状态容量的80％。

本实施例中提供一种串联混合动力汽车能量控制方法，所述方法具体如下：

如图4所示，在实时计算出车辆的整车需求功率后，根据车辆启动时发动机与电池的工作状态不同而将车辆工作状态分成A-I共9个工作区域，在车辆运行过程中，整车需求功率发生变化，其所处的工作区域也随之发生切换。

①车辆启动时，如果整车需求功率小于发动机的工作下限功率Pmin，同时当前状态下电池的荷电状态值SOC小于电池荷电状态下限值S-low时，则电池处于弱电状态，即整车状态处于图4中的A区域，此时将发动机作为动力源驱动车辆，同时发动机对电池进行充电，并且使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差，以使得发动机工作于经济工作模式区，且由于发动机对电池的充电功率不大，从而可以避免大电流充电损伤电池，当发动机对电池充电直至电池的荷电状态值SOC上升达到电池荷电状态上限值S-top时，即整车状态从图4中的A区域上升至D区域，控制发动机关闭，电池放电，由电池作为动力源驱动车辆，直至电池的荷电状态值SOC再次下降到电池荷电状态下限值S-low以下，即整车状态由图4中的D区域下降至A区域，如此循环往复；

②车辆启动时，如果整车需求功率小于发动机的工作下限功率Pmin，同时当前状态下电池的荷电状态值SOC等于或大于电池荷电状态下限值S-low时，即整车状态处于图4中的D区域或G区域，则控制发动机关闭，由电池作为动力源驱动车辆，直至电池的荷电状态值SOC下降到电池荷电状态下限值S-low或以下时，即整车状态从图4中的D区域下降至A区域或从图4中的G区域经D区域下降至A区域，此时的整车状态与上述第①种情况中初始的整车状态相同，因此此时按照第①种情况中的控制方式继续进行控制，使整车状态重复由A区域上升至D区域，再从D区域下降至A区域，如此循环往复。

从①、②中可以看出，车辆启动时，如果整车需求功率小于发动机的工作下限功率Pmin，而电池的荷电状态值SOC处于不同状态范围时，如果整车状态处于图4中的D区域，通过优先控制发动机关闭，使电池放电以作为动力源驱动车辆，使电池一直以小电流充放电，以利于对电池进行保护。

③车辆启动时，如果整车需求功率处于发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin之间，且当前状态下电池的荷电状态值SOC小于电池荷电状态下限值S-low时，则电池处于弱电状态，即整车状态处于图4中的B区域，此时将发动机作为动力源驱动车辆，同时发动机对电池进行充电，并且使发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率Pmax与整车需求功率之差，以使得发动机始终工作于经济工作模式区，且由于发动机对电池的充电功率不大，从而可以避免大电流充电损伤电池，当发动机对电池充电直至电池的荷电状态值SOC上升达到电池荷电状态上限值S-top时，即整车状态从图4中的B区域上升至E区域，此时控制电池进入休眠状态，依然由发动机作为动力源驱动车辆；

④车辆启动时，如果整车需求功率处于发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin之间，且当前状态下电池的荷电状态值SOC等于或大于电池荷电状态下限值S-low时，即整车状态处于图4中的E区域或H区域，则电池处于可控状态，此时将发动机作为动力源驱动车辆，同时使电池处于休眠状态。

从③、④中可以看出，车辆启动时，如果整车需求功率处于发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin之间，即发动机工作于经济工作模式区，而电池的荷电状态值SOC处于不同范围时，如果整车状态处于图4中的E区域，通过优先控制发动机驱动，电池休眠，从而可以使发动机一直工作于经济工作模式区中，从而可以减少发动机的开启频次，减少电池的充放电次数，以利于对电池进行保护。

⑤车辆启动时，如果整车需求功率大于发动机的工作上限功率Pmax，且当前状态下电池的荷电状态值SOC小于电池荷电状态下限值S-low时，则电池处于弱电状态，即整车状态处于图4中的C区域，此时将发动机作为动力源驱动车辆，同时使电池进入休眠状态，此种状态下由于发动机工作于非经济工作模式区，因此不再为电池充电；

⑥车辆启动时，如果整车需求功率大于发动机的工作下限功率Pmin，且当前状态下电池的荷电状态值SOC等于或大于电池荷电状态下限值S-low时，即整车状态处于图4中的F区域或I区域，则电池处于可控状态下，控制发动机和电池共同驱动车辆运行，此时控制发动机工作在发动机的工作上限功率Pmax和发动机的工作下限功率Pmin之间，不足的功率由电池输出，即使发动机工作于经济工作模式区的前提下，由电池输出辅助能量。此种控制方法可以尽量保持发动机工作于经济工作模式区，提高了发动机的工作效率。

下面根据图4中整车需求功率的变化来描述本发明能量控制方法：

当车辆启动时，若整车状态处于图4中的A区域，此时如果整车需求功率逐步增大，则将发动机作为动力源驱动车辆，同时对电池进行充电，直至整车需求功率增大到超过发动机的工作上限功率Pmax，再控制电池进入休眠状态。对电池进行充电时，所述充电功率应保证能使发动机工作于经济工作模式区，以提高发动机的工作效率；

当车辆启动时，若整车状态处于图4中的D区域，控制发动机关闭，由电池驱动车辆，如果整车需求功率逐步增大，当整车需求功率从小于发动机的工作下限功率Pmin增大至处于发动机的工作下限功率Pmin和发动机的工作上限功率Pmax之间时，即从图4中的D区域切换至E区域后，控制发动机驱动车辆，同时使电池进入休眠状态，减少电池工作时间以保护电池，如果整车需求功率继续增大直至大于发动机的工作上限功率Pmax，则控制发动机驱动车辆的同时使电池放电，即发动机和电池共同驱动车辆运行，此时控制发动机工作在发动机的工作下限功率Pmin与发动机的工作上限功率Pmax之间，剩余能量由电池提供，以保证发动机工作在经济工作模式区中；

当车辆启动时，若整车状态处于图4中的G区域，控制发动机关闭，由电池驱动车辆，如果整车需求功率逐步增大，从小于发动机的工作下限功率Pmin增大至处于发动机的工作下限功率Pmin和发动机的工作上限功率Pmax之间时，即从图4中的G区域切换至H区域，则控制发动机从关闭状态切换至工作，即将发动机作为动力源驱动车辆，而使电池状态从放电状态切换至休眠状态，若整车需求功率继续增大直至大于发动机的工作上限功率Pmax，则控制发动机和电池共同驱动车辆运行，此时控制发动机工作在发动机的工作下限功率Pmin与发动机的工作上限功率Pmax之间，剩余能量由电池提供，以保证发动机工作在经济工作模式中。

本实施例还提供一种应用所述方法的串联混合动力汽车能量控制装置。

图2为本实施例中串联混合动力汽车能量控制装置的结构示意图。如图2所示，该串联混合动力汽车能量控制装置包括有计算单元、判断单元、电池荷电状态监控单元和控制单元，其中：

计算单元，用于实时计算整车需求功率并将计算结果传送给判断单元；

判断单元，用于实时接收计算单元中计算出的整车需求功率并判断其是否处于发动机的经济工作模式区，再将判断结果传送给控制单元，所述发动机的经济工作模式区为发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin之间的区域；

电池荷电状态监控单元，用于实时监控电池的荷电状态，并将所监控到的电池荷电状态信息传送给控制单元；

控制单元，用于实时接收判断单元中的判断结果和电池荷电状态监控单元中的电池荷电状态信息，并根据判断单元中得到的判断结果来控制由发动机和/或电池工作：当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，使电池处于非放电状态；当整车需求功率小于发动机的工作下限功率Pmin或者大于发动机的工作上限功率Pmax时，再根据从电池荷电状态监控单元得到的电池荷电状态信息来控制由发动机和/或电池驱动车辆。

所述电池的非放电状态包括充电状态和休眠状态，所述电池荷电状态监控单元中设有电池荷电状态上限值S-top和电池荷电状态下限值S-low，当判断单元判断整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，所述控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池荷电状态信息来控制电池处于充电状态或休眠状态：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值S-low时，控制单元控制发动机对电池进行充电，并使发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；而当发动机对电池充电达到电池荷电状态上限值S-top时，控制单元控制发动机关闭，并控制电池驱动车辆；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于所述电池荷电状态上限值S-top时，控制单元控制电池处于休眠状态。

其中，当判断单元判断整车需求功率小于发动机的工作下限功率Pmin时，控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池的荷电状态信息来控制电池是否工作：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值S-low时，控制单元控制发动机对电池进行充电，并使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；当发动机对电池充电达到电池荷电状态上限值S-top时，控制单元控制发动机关闭，由电池驱动车辆；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于电池荷电状态下限值S-low时，控制单元控制电池驱动车辆。

其中，当判断单元判断整车需求功率大于发动机的工作上限功率Pmax时，控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池的荷电状态信息来控制电池是否工作：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值S-low时，控制单元控制发动机驱动车辆，并使电池处于休眠状态；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于电池荷电状态下限值S-low时，控制单元控制由发动机和电池共同驱动车辆，并控制发动机工作在发动机的工作上限功率Pmax和发动机的工作下限功率Pmin之间，即使发动机工作在经济工作模式区，剩下的功率由电池提供。

一种串联混合动力汽车，其包括有上述的串联混合动力汽车能量控制装置。

如图3所示，本实施例中该串联混合动力汽车能量控制装置的工作流程如下：

S201，计算单元实时计算整车需求功率，即驱动车辆的需求功率；

S202，判断单元判断经实时计算得出的整车需求功率是否大于零，如是，执行步骤S204，如否，执行步骤S203；

S203，控制单元控制汽车制动，使其进入电机模块，所述汽车制动，进入电机模块的含义是：汽车制动时，驱动电动机输出转矩为负，即驱动电动机处于发电状态，能够将汽车的部分动能回馈给电池以对其充电；

S204，判断单元判断经实时计算得出的整车需求功率是否小于发动机的工作下限功率Pmin，如是，执行步骤S205，如否，执行步骤S210；

S205，电池荷电状态监控单元监控当前电池荷电状态值SOC是否小于设定电池荷电状态下限值S-low，如是，执行步骤S206，如否，执行步骤S207；

S206，控制单元控制发动机驱动车辆，同时控制发动机向电池充电，其中，使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；

S207，电池荷电状态监控单元监控当前电池荷电状态值SOC是否大于设定电池荷电状态上限值S-top，如是，执行步骤S208，如否，执行步骤S209；

S208，控制单元控制发动机关闭，同时控制电池放电，并使电池作为动力源驱动车辆；

S209，控制单元控制发动机关闭，同时控制电池放电，使电池作为动力源驱动车辆；

S210，判断单元判断经实时计算得出的整车需求功率是否小于发动机的工作上限功率Pmax，如是，执行步骤S211，如否，执行步骤S216；

S211，判断单元判断当前电池荷电状态值SOC是否小于设定电池荷电状态下限值S-low，如是，执行步骤S212，如否，执行步骤S213；

S212，控制单元控制发动机作为动力源驱动车辆，同时控制发动机对电池进行充电，其中，发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率Pmax与整车需求功率之差；

S213，电池荷电状态监控单元监控当前电池荷电状态值SOC是否大于设定电池荷电状态上限值S-top，如是，执行步骤S214，如否，执行步骤S215；

S214，控制单元控制发动机作为动力源驱动车辆，同时控制电池进入休眠状态；

S215，控制单元控制发动机作为动力源驱动车辆，同时控制电池进入休眠状态；

S216，电池荷电状态监控单元监控当前电池荷电状态值SOC是否小于设定电池荷电状态下限值S-low，如是，执行步骤S217，如否，执行步骤S218；

S217，控制单元控制发动机作为动力源驱动车辆，同时控制电池进入休眠状态；

S218，控制单元控制发动机和电池作为动力源共同驱动车辆运行，此时控制发动机工作在发动机的工作上限功率Pmax和发动机的工作下限功率Pmin之间，同时控制电池输出辅助能量以满足剩下的整车需求功率。

其中，所述发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin的求取方法为：

计算发动机处于不同转速时的最小油耗功率值，所述最小油耗功率值＝发动机当前转速×当前转速下发动机处于最小油耗时的转矩；

然后，将发动机处于一系列转速下的最小油耗功率值求出后绘制成发动机转速-功率曲线图，对所述曲线图进行相应的平滑处理，再求出图中功率的最大值与最小值；

将所述曲线图中的功率最大值作为发动机的工作上限功率Pmax，功率最小值作为发动机的工作下限功率Pmin；或者将所述曲线图中功率最大值的0.8倍作为发动机的工作上限功率Pmax，功率最小值的1.2倍作为发动机的工作下限功率Pmin。

或者，所述发动机的工作上限功率Pmax与发动机的工作下限功率Pmin通过实验值来进行标定。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种串联混合动力汽车能量控制方法，包括以下步骤：

1)实时计算车辆的整车需求功率；

2)实时判断计算得到的整车需求功率是否处于发动机的经济工作模式区，所述发动机的经济工作模式区为发动机的工作上限功率与发动机的工作下限功率之间的区域；

3)根据判断结果来控制发动机和/或电池工作：

31)当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，并使电池处于非放电状态；

32)当整车需求功率小于发动机的工作下限功率或者大于发动机的工作上限功率时，根据电池的荷电状态控制由发动机和/或电池驱动车辆。

2.根据权利要求1所述的串联混合动力汽车能量控制方法，其特征在于，在步骤31)中，所述电池的非放电状态包括充电状态和休眠状态，根据电池的荷电状态控制电池处于充电状态或休眠状态：

311)如果电池的荷电状态低于电池荷电状态下限值，控制由发动机对电池进行充电，电池处于充电状态；

312)如果电池的荷电状态等于或高于电池荷电状态下限值，控制电池处于休眠状态。

3.根据权利要求2所述的串联混合动力汽车能量控制方法，其特征在于，在步骤311)中，使发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；设定电池荷电状态上限值，当发动机对电池充电达到所述电池荷电状态上限值时，控制发动机停止对电池充电，使电池处于休眠状态。

4.根据权利要求1所述的串联混合动力汽车能量控制方法，其特征在于，在步骤32)中，当整车需求功率小于发动机的工作下限功率时，根据电池的荷电状态来控制电池是否工作：

321)如果电池的荷电状态低于电池荷电状态下限值，控制由发动机对电池进行充电，电池处于充电状态；

322)如果电池的荷电状态等于或高于电池荷电状态下限值，控制由电池驱动车辆。

5.根据权利要求4所述的串联混合动力汽车能量控制方法，其特征在于，在步骤321)中，使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差，以使发动机工作在发动机的经济工作模式区；设定电池荷电状态上限值，当发动机对电池充电达到所述电池荷电状态上限值时，控制发动机关闭，由电池驱动车辆。

6.根据权利要求1所述的串联混合动力汽车能量控制方法，其特征在于，在步骤32)中，当整车需求功率大于发动机的工作上限功率时，根据电池的荷电状态来控制电池是否工作：

323)如果电池的荷电状态低于电池荷电状态下限值，控制由发动机驱动车辆，使电池处于休眠状态；

324)如果电池的荷电状态等于或高于电池荷电状态下限值，控制由发动机和电池共同驱动车辆。

7.根据权利要求6所述的串联混合动力汽车能量控制方法，其特征在于，在步骤324)中，控制发动机工作在发动机的工作上限功率和发动机的工作下限功率之间，即使发动机工作在经济工作模式区，剩下的功率由电池提供。

8.一种串联混合动力汽车能量控制装置，其特征在于包括计算单元、判断单元、电池荷电状态监控单元和控制单元，其中：

计算单元，用于实时计算整车需求功率并将计算结果传送给判断单元；

判断单元，用于实时接收计算单元中计算出的整车需求功率并判断其是否处于发动机的经济工作模式区，再将判断结果传送给控制单元，所述发动机的经济工作模式区为发动机的工作上限功率与发动机的工作下限功率之间的区域；

电池荷电状态监控单元，用于实时监控电池的荷电状态，并将所监控到的电池荷电状态信息传送给控制单元；

控制单元，用于实时接收判断单元中的判断结果和电池荷电状态监控单元中的电池荷电状态信息，并根据判断单元中得到的判断结果来控制由发动机和/或电池工作：当整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，控制由发动机驱动车辆，使电池处于非放电状态；当整车需求功率小于发动机的工作下限功率或者大于发动机的工作上限功率时，再根据从电池荷电状态监控单元得到的电池荷电状态信息来控制由发动机和/或电池驱动车辆。

9.根据权利要求8所述的串联混合动力汽车能量控制装置，其特征在于，所述电池的非放电状态包括充电状态和休眠状态，所述电池荷电状态监控单元中设有电池荷电状态上限值和电池荷电状态下限值，当判断单元判断整车需求功率处于发动机的经济工作模式区时，所述控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池荷电状态信息来控制电池处于充电状态或休眠状态：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值时，控制单元控制发动机对电池进行充电，并使发动机对电池的充电功率小于或等于发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；当发动机对电池充电达到电池荷电状态上限值时，控制单元控制发动机关闭，并控制电池驱动车辆；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于所述电池荷电状态上限值时，控制单元控制电池处于休眠状态。

10.根据权利要求9所述的串联混合动力汽车能量控制装置，其特征在于，当判断单元判断整车需求功率小于发动机的工作下限功率时，控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池的荷电状态信息来控制电池是否工作：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值时，控制单元控制发动机对电池进行充电，并使发动机对电池的充电功率满足：发动机的工作下限功率与整车需求功率之差≤发动机对电池的充电功率≤发动机对电池的充电功率≤发动机的工作上限功率与整车需求功率之差；当发动机对电池充电达到电池荷电状态上限值时，控制单元控制发动机关闭，并控制由电池驱动车辆；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于电池荷电状态下限值时，控制单元控制电池驱动车辆。

11.根据权利要求9所述的串联混合动力汽车能量控制装置，其特征在于，当判断单元判断整车需求功率大于发动机的工作上限功率时，控制单元还用于根据所述电池荷电状态监控单元监测得到的电池的荷电状态信息来控制电池是否工作：

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态小于电池荷电状态下限值时，控制单元控制发动机驱动车辆，并使电池处于休眠状态；

当电池荷电状态监控单元显示电池的荷电状态等于或大于电池荷电状态下限值时，控制单元控制由发动机和电池共同驱动车辆，并控制发动机工作在发动机的工作上限功率和发动机的工作下限功率之间，即使发动机工作在经济工作模式区，剩下的功率由电池提供。

12.一种串联混合动力汽车，其特征在于包括有权利要求8-11之一所述的串联混合动力汽车能量控制装置。

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