CN105774808B - 一种混合动力汽车的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种本发明的混合动力汽车的控制方法及装置，通过通挡、发动机和转矩控制，在多种可能的挡位和转矩分配组合中，使发动机实时尽可能工作于最低燃油消耗率工况点；并通过合理设计模块功能，模块间的相互调用关系，以及模块间的数据流向，确保控制可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车的控制技术领域，特别是涉及一种混合动力汽车的控制方法及装置。
背景技术
随着人类社会的高速发展，环境污染和能源危机已经成为日益困扰人类生存的两大难题。近年来，新能源汽车产业成为了世界汽车行业的重点发展领域，以电动汽车、混合动力汽车为代表的新能源汽车能够降低油耗、减少废气排放，对于人类环境的可持续发展具有重要意义。
混合动力汽车控制方法是混合动力汽车整车控制的核心部分，包括控制过程中具体模块及功能、模块间的相互调用关系以及模块间的数据流向等。混合动力汽车控制方法是决定控制可靠性和完整性的主要因素之一。现有的混合动力汽车控制方法形式有串联式、并联式和混合式三种，其中目前针对并联式混合动力汽车控制方法的控制目标仅是部分优化发动机的工作点，不能使发动机工作于最低燃油消耗率工况点，这使得采用这种控制方法的混合动力汽车耗油量较大，使用成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的并联式混合动力汽车控制方法不能使发动机工作于最低燃油消耗率工况点，而提供一种能够使发动机尽可能地实时工作于最低燃油消耗率工况点的混合动力汽车的控制方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种混合动力汽车的控制方法，包括：
S1.获取实时参数，所述实时参数包括当前挡位和当前工作模式；
S2.在车辆运行无故障前提下，根据所述实时参数获得车辆需求扭矩，判断当前车辆的应处工作模式；
S3.根据所述实时参数,计算各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
S4.根据当前工作模式和所述应处工作模式，判断是否要切换工作模式，如果切换则执行步骤S5，否则执行步骤S6；
S5.将当前工作模式切换为所述应处工作模式，执行步骤S6；
S6.判断当前工作模式是否为并联发电、并联驱动或纯发动机模式，如果是则执行步骤S7，否则执行步骤S11；
S7.根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位；
S8.根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行步骤S9，否则执行步骤S10；
S9.换挡，并输出发动机和电机目标扭矩指令，执行步骤S1；
S10.根据所述车辆需求扭矩和发动机最佳经济线对应扭矩，输出发动机和电机目标扭矩，执行步骤S1；
S11.根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算相应挡位满足所述车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩,对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位；
S12.根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行步骤S13，否则执行步骤S14；
S13.换挡，并输出电机目标扭矩指令，执行步骤S1；
S14.输出发动机和电机目标扭矩，执行步骤S1。
上述控制方法中，所述步骤S1和S2之间进一步包括：S15.根据所述实时参数,判断车辆运行是否存在故障，如果存在故障则执行步骤S16，否则执行步骤S2；
所述步骤S16为进行故障处理，处理完成后执行步骤S2。
上述控制方法中，在执行所述步骤S16之前进一步包括:S17.进行滤波平滑处理，处理完成后执行步骤S6。
上述控制方法中，所述步骤S16进一步包括：
S161.进行警告和限功率操作；
S162.进行滤波平滑处理，执行步骤S2，处理完成后执行步骤S2。
上述控制方法中，所述步骤S1中的所述当前工作模式为上一周期的应处工作模式。
上述控制方法中，所述步骤S1中的所述实时参数进一步包括诊断信号、车速、SOC、踏板开度、电池最大充放电功率、高低压附件功率、电池能力、发动机最低和最高转速限制条件以及电机最低和最高转速限制条件。
上述控制方法中，所述步骤S2包括：
S21.根据车速和踏板开度，获得车辆需求扭矩；
S22.根据车辆需求扭矩和SOC，判断车辆的应处工作模式。
上述控制方法中，所述应处工作模式包括并联驱动、并联发电、纯发动机驱动、纯电动和再生制动模式。
上述控制方法中，所述步骤S3包括：
S31.根据车速、SOC、电池最大充放电功率、高低压附件功率和电池能力计算得到电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
S32.将所述电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩分别乘以各挡速比和传动效率，得到各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩。
上述控制方法中，所述步骤S7包括：
S71.根据车速、发动机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩；
S72.根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率；
S73.对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位。
上述控制方法中，所述步骤S8包括：
S81.根据所述第一目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
S82.根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
上述控制方法中，所述步骤S11包括：
S111.根据车速、电机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩；
S112.根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位电机工作点对应的工作效率；
S113.对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位。
上述控制方法中，所述步骤S12包括：
S121.根据所述第二目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
S122.根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
上述控制方法中，所述步骤S9和所述步骤S13均包括通过降扭、摘挡、选挡、调速、挂挡和扭矩恢复进行换挡。
一种混合动力汽车的控制装置，包括：
获取模块，用于获取实时参数，所述实时参数包括当前挡位和当前工作模式；
应处工作模式判断模块，用于在车辆运行无故障前提下，根据所述实时参数获得车辆需求扭矩，判断当前车辆的应处工作模式；
第一计算模块，用于根据所述实时参数,计算各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
工作模式切换判断模块，用于根据当前工作模式和所述应处工作模式，判断是否要切换工作模式，如果切换则执行切换模块，否则执行工作模式类型判断模块；
切换模块，用于将当前工作模式切换为所述应处工作模式，执行工作模式类型判断模块；用于
工作模式类型判断模块，判断当前工作模式是否为并联发电、并联驱动或纯发动机模式，如果是则执行第一目标挡位获取模块，否则执行第二目标挡位获取模块；
第一目标挡位获取模块，用于根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位；
第一换挡判断模块，用于根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行第一换挡模块，否则执行第一稳态模块；
第一换挡模块，用于换挡，并输出发动机和电机目标扭矩指令，执行获取模块；
第一稳态模块，用于根据所述车辆需求扭矩和发动机最佳经济线对应扭矩，输出发动机和电机目标扭矩，执行获取模块；
第二目标挡位获取模块，用于根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算相应挡位满足所述车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩,对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位；
第二换挡判断模块，用于根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行第二换挡模块，否则执行第二稳态模块；
第二换挡模块，用于换挡，并输出电机目标扭矩指令，执行获取模块；
第二稳态模块，用于输出发动机和电机目标扭矩，执行获取模块。
上述控制装置中，进一步包括故障判断模块，用于根据所述实时参数,判断车辆运行是否存在故障，如果存在故障则执行故障处理模块，否则执行应处工作模式判断模块；
所述故障处理模块用于进行故障处理，处理完成后执行应处工作模式判断模块。
上述控制装置中，进一步包括滤波平滑处理模块，用于进行滤波平滑处理，处理完成后执行故障处理模块。
上述控制装置中，所述故障处理模块包括：
警告和限功率子模块，用于进行警告和限功率操作；
滤波平滑处理子模块，用于进行滤波平滑处理，处理完成后执行应处工作模式判断模块。
上述控制装置中，所述获取模块中的所述当前工作模式为上一周期的应处工作模式。
上述控制装置中，所述获取模块中的所述实时参数进一步包括诊断信号、车速、SOC、踏板开度、电池最大充放电功率、高低压附件功率、电池能力、发动机最低和最高转速限制条件以及电机最低和最高转速限制条件。
上述控制装置中，所述应处工作模式判断模块包括：
车辆需求扭矩获取子模块，用于根据车速和踏板开度，获得车辆需求扭矩；
应处工作模式判断子模块，用于根据车辆需求扭矩和SOC，判断车辆的应处工作模式。
上述控制装置中，所述应处工作模式包括并联驱动、并联发电、纯发动机驱动、纯电动和再生制动模式。
上述控制装置中，所述第一计算模块包括：
电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块，用于根据车速、SOC、电池最大充放电功率、高低压附件功率和电池能力计算得到电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
各挡位下在车轮处电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块，用于将所述电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩分别乘以各挡速比和传动效率，得到各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩。
上述控制装置中，所述第一目标挡位获取模块包括：
发动机和电机在车轮处输出扭矩获取子模块，用于根据车速、发动机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩；
各挡位发动机工作点燃油消耗率获取子模块，用于根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率；
第一目标挡位获取子模块，用于对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位。
上述控制装置中，所述第一换挡判断模块包括：
第一换挡间隔时间获取子模块，用于根据所述第一目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
第一换挡判断子模块，用于根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
上述控制装置中，所述第二目标挡位获取模块包括：
电机在车轮处输出扭矩获取子模块，用于根据车速、电机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩；
各挡位电机工作点工作效率获取子模块，用于根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位电机工作点对应的工作效率；
第二目标挡位获取子模块，用于对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位。
上述控制装置中，所述第二换挡判断模块包括：
第二换挡间隔时间获取子模块，用于根据所述第二目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
第二换挡判断子模块，用于根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
上述控制装置中，所述第一换挡模块和所述第二换挡模块均包括通过降扭、摘挡、选挡、调速、挂挡和扭矩恢复进行换挡。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明的混合动力汽车的控制方法及装置，通过换挡、发动机和转矩控制，在多种可能的挡位和转矩分配组合中，使发动机实时尽可能工作于最低燃油消耗率工况点；并通过合理设计模块功能，模块间的相互调用关系，以及模块间的数据流向，确保控制可靠性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明涉及的并联式混合动力汽车动力***的结构简图；
图2是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法的流程图；
图3是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法的流程图；
图4是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S2的流程图；
图5是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S3的流程图；
图6是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S7的流程图；
图7是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S8的流程图；
图8是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S11的流程图；
图9是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S12的流程图；
图10是本发明一个实施例混合动力汽车的控制方法步骤S16的流程图；
图11是本发明一个实施例混合动力汽车的控制装置的示意图。
图中附图标记为：1-获取模块，2-应处工作模式判断模块，21-车辆需求扭矩获取子模块，22-应处工作模式判断子模块，3-第一计算模块，31-电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块，32-各挡位下在车轮处电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块，4-工作模式切换判断模块，5-切换模块，6-工作模式类型判断模块，7-第一目标挡位获取模块，71-发动机和电机在车轮处输出扭矩获取子模块，72-各挡位发动机工作点燃油消耗率获取子模块，73-第一目标挡位获取子模块，8-第一换挡判断模块，81-第一换挡间隔时间获取子模块，82-第一换挡判断子模块，9-第一换挡模块，10-第一稳态模块，11-第二目标挡位获取模块，111-电机在车轮处输出扭矩获取子模块，112-各挡位电机工作点工作效率获取子模块，113-第二目标挡位获取子模块，12-第二换挡判断模块，121-第二换挡间隔时间获取子模块，122-第二换挡判断子模块，13-第二换挡模块，14-第二稳态模块，15-故障判断模块，16-故障处理模块，161-警告和限功率子模块，162-滤波平滑处理子模块，17-滤波平滑处理模块；100-发动机，200-TM电机，300-电控机械式自动变速器(AMT)，400-离合器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的混合动力汽车的控制方法针对并联式混合动力汽车，提出的控制目标是通过换挡、发动机和转矩控制，在多种可能的挡位和转矩分配组合中，使发动机实时尽可能工作于最低燃油消耗率工况点，降低车辆运行的耗油量。
如图1是并联式混合动力汽车动力***的结构简图，该动力***包括发动机100、自动离合器400、TM电机(直流力矩电机)200、电控机械式自动变速器(AMT)200和主减速器等。
如图2所示，本实施例的混合动力汽车的控制方法，包括：
S1.获取实时参数，所述实时参数包括当前挡位和当前工作模式；
S2.在车辆运行无故障前提下，根据所述实时参数获得车辆需求扭矩，判断当前车辆的应处工作模式；
S3.根据所述实时参数,计算各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；其中，所述电机峰值驱动扭矩，即为电机最大可输出扭矩，所述电机峰值充电扭矩，即为电机回收电能时最大产生扭矩；
S4.根据当前工作模式和所述应处工作模式，判断是否要切换工作模式，如果切换则执行步骤S5，否则执行步骤S6；
S5.将当前工作模式切换为所述应处工作模式，执行步骤S6；
S6.判断当前工作模式是否为并联发电、并联驱动或纯发动机模式，如果是则执行步骤S7，否则执行步骤S11；
S7.根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位；
S8.根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行步骤S9，否则执行步骤S10；
S9.换挡，并输出发动机和电机目标扭矩指令，执行步骤S1；
S10.根据所述车辆需求扭矩和发动机最佳经济线对应扭矩，输出发动机和电机目标扭矩，执行步骤S1；
S11.根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算相应挡位满足所述车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩,对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位；
S12.根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行步骤S13，否则执行步骤S14；
S13.换挡，并输出电机目标扭矩指令，执行步骤S1；
S14.输出发动机和电机目标扭矩，执行步骤S1。
在本实施例中，所述步骤S1中的所述当前工作模式为上一周期的应处工作模式。所述步骤S1中的实时参数具体包括数字、模拟和CAN信号处理获得的数据，进一步包括诊断信号、车速、SOC(蓄电池荷电状态值，State of charge)、踏板开度、电池最大充放电功率、高低压附件功率、电池能力、发动机最低和最高转速限制条件以及电机最低和最高转速限制条件。其中，根据车辆行驶状态的不同，踏板开度包括驱动踏板开度和制动踏板开度。其中，所述电池能力，即为电池功率输出能力。
在本实施例中，所述步骤S4中切换工作模式包括前后模式改变过程中进行发动机启停、离合器分离和结合动作。所述步骤S5中，切换工作模式是一种动态过程，该动态过程会进行降扭、调速和扭矩恢复等动作。
在本实施例中，为了进行后续控制，需要首先保证车辆运行处于无故障情况下，可采用现有技术手段确保或排除车辆运行可能存在的故障，然后再实施本控制方法的后续步骤。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，所述步骤S1和S2之间进一步包括：S15.根据所述实时参数,判断车辆运行是否存在故障，如果存在故障则执行步骤S16，否则执行步骤S2。所述步骤S16为进行故障处理，处理完成后执行步骤S2。即本实施例的控制方法包括了故障判断和处理过程。
为了防止信号干扰，在执行所述步骤S16之前进一步包括:S17.进行滤波平滑处理，处理完成后执行步骤S6。在确定存在车辆故障的情况下，再进行故障处理。
如图10所示，所述步骤S16进一步包括：
S161.进行警告和限功率操作；
S162.进行滤波平滑处理，执行步骤S2。
设置上述步骤S162是为了防止信号干扰，在确定故障已被排除后再退出步骤S16。
具体的，如图4所示，所述步骤S2包括：
S21.根据车速和踏板开度，获得车辆需求扭矩；
S22.根据车辆需求扭矩和SOC，判断车辆的应处工作模式。
根据车辆行驶状态的不同，踏板开度包括驱动踏板开度和制动踏板开度，相应的车辆需求扭矩也包括驱动和制动两种情况。所述应处工作模式包括并联驱动、并联发电、纯发动机驱动、纯电动和再生制动模式。
具体的，如图5所示，所述步骤S3包括：
S31.根据车速、SOC、电池最大充放电功率、高低压附件功率和电池能力计算得到电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
S32.将所述电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩分别乘以各挡速比和传动效率，得到各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩。
如果当前工作模式为并联发电、并联驱动和纯发动机模式，则离合器为闭合状态。具体的，如图6所示，所述步骤S7包括：
S71.根据车速、发动机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩；
S72.根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率；
S73.对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位。
具体的，如图7所示，所述步骤S8包括：
S81.根据所述第一目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
S82.根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
具体的，如图8所示，所述步骤S11包括：
S111.根据车速、电机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩；
S112.根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位电机工作点对应的工作效率；
S113.对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位。
具体的，如图9所示，所述步骤S12包括：
S121.根据所述第二目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
S122.根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
在本实施例中，所述步骤S9和所述步骤13均为一个动态换挡过程，所述步骤9和所述步骤13均包括通过降扭、摘挡、选挡、调速、挂挡和扭矩恢复等过程进行换挡。
本发明的控制方法通过换挡、发动机和转矩控制，在多种可能的挡位和转矩分配组合中，能够使发动机实时尽可能工作于最低燃油消耗率工况点。而且，本发明的控制方法包含了从执行周期开始的输入信号处理，到执行周期完成时挡位指令、发动机和电机目标转矩确定的全过程；同时考虑了模式改变和换挡的动态过程，以及故障模式的处理环节；在每个时刻均有确定工作模式和相应的执行动作，确保控制过程的可靠性。
本发明还提供一种混合动力汽车的控制装置，如图11所示，包括：
获取模块1，用于获取实时参数，所述实时参数包括当前挡位和当前工作模式；
应处工作模式判断模块2，用于在车辆运行无故障前提下，根据所述实时参数获得车辆需求扭矩，判断当前车辆的应处工作模式；
第一计算模块3，用于根据所述实时参数,计算各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
工作模式切换判断模块4，用于根据当前工作模式和所述应处工作模式，判断是否要切换工作模式，如果切换则执行切换模块5，否则执行工作模式类型判断模块6；
切换模块5，用于将当前工作模式切换为所述应处工作模式，执行工作模式类型判断模块6；用于
工作模式类型判断模块6，判断当前工作模式是否为并联发电、并联驱动或纯发动机模式，如果是则执行第一目标挡位获取模块7，否则执行第二目标挡位获取模块11；
第一目标挡位获取模块7，用于根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位；
第一换挡判断模块8，用于根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行第一换挡模块9，否则执行第一稳态模块10；
第一换挡模块9，用于换挡，并输出发动机和电机目标扭矩指令，执行获取模块1；
第一稳态模块10，用于根据所述车辆需求扭矩和发动机最佳经济线对应扭矩，输出发动机和电机目标扭矩，执行获取模块1；
第二目标挡位获取模块11，用于根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算相应挡位满足所述车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩,对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位；
第二换挡判断模块12，用于根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行第二换挡模块13，否则执行第二稳态模块14；
第二换挡模块13，用于换挡，并输出电机目标扭矩指令，执行获取模块1；
第二稳态模块14，用于输出发动机和电机目标扭矩，执行获取模块1。
所述混合动力汽车的控制装置进一步包括故障判断模块15，用于根据所述实时参数,判断车辆运行是否存在故障，如果存在故障则执行故障处理模块16，否则执行应处工作模式判断模块2；所述故障处理模块16用于进行故障处理，处理完成后执行应处工作模式判断模块2。
所述混合动力汽车的控制装置进一步包括滤波平滑处理模块17，用于进行滤波平滑处理，处理完成后执行故障处理模块16。
具体的，所述故障处理模块16包括：
警告和限功率子模块161，用于进行警告和限功率操作；
滤波平滑处理子模块162，用于进行滤波平滑处理，处理完成后执行应处工作模式判断模块2。
在本实施例中，所述获取模块1中的所述当前工作模式为上一周期的应处工作模式。所述获取模块1中的所述实时参数进一步包括诊断信号、车速、SOC、踏板开度、电池最大充放电功率、高低压附件功率、电池能力、发动机最低和最高转速限制条件以及电机最低和最高转速限制条件。
具体的，所述应处工作模式判断模块2包括：
车辆需求扭矩获取子模块21，用于根据车速和踏板开度，获得车辆需求扭矩；
应处工作模式判断子模块22，用于根据车辆需求扭矩和SOC，判断车辆的应处工作模式。
其中，应处工作模式判断模块2中的应处工作模式包括并联驱动、并联发电、纯发动机驱动、纯电动和再生制动模式。
具体的，所述第一计算模块3包括：
电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块31，用于根据车速、SOC、电池最大充放电功率、高低压附件功率和电池能力计算得到电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
各挡位下在车轮处电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块32，用于将所述电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩分别乘以各挡速比和传动效率，得到各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩。
具体的，所述第一目标挡位获取模块7包括：
发动机和电机在车轮处输出扭矩获取子模块71，用于根据车速、发动机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩；
各挡位发动机工作点燃油消耗率获取子模块72，用于根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率；
第一目标挡位获取子模块73，用于对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位。
具体的，所述第一换挡判断模块8包括：
第一换挡间隔时间获取子模块81，用于根据所述第一目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
第一换挡判断子模块82，用于根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
具体的，所述第二目标挡位获取模块11包括：
电机在车轮处输出扭矩获取子模块111，用于根据车速、电机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩；
各挡位电机工作点工作效率获取子模块112，用于根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位电机工作点对应的工作效率；
第二目标挡位获取子模块113，用于对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位。
具体的，所述第二换挡判断模块12包括：
第二换挡间隔时间获取子模块121，用于根据所述第二目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
第二换挡判断子模块122，用于根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
本实施例中，所述第一换挡模块9和所述第二换挡模块13均包括通过降扭、摘挡、选挡、调速、挂挡和扭矩恢复等过程进行换挡。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (28)
1.一种混合动力汽车的控制方法，其特征在于，包括：
S1.获取实时参数，所述实时参数包括当前挡位和当前工作模式；
S2.在车辆运行无故障前提下，根据所述实时参数获得车辆需求扭矩，判断当前车辆的应处工作模式；
S3.根据所述实时参数,计算各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
S4.根据当前工作模式和所述应处工作模式，判断是否要切换工作模式，如果切换则执行步骤S5，否则执行步骤S6；
S5.将当前工作模式切换为所述应处工作模式，执行步骤S6；
S6.判断当前工作模式是否为并联发电、并联驱动或纯发动机模式，如果是则执行步骤S7，否则执行步骤S11；
S7.根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位；
S8.根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行步骤S9，否则执行步骤S10；
S9.换挡，并输出发动机和电机目标扭矩指令，执行步骤S1；
S10.根据所述车辆需求扭矩和发动机最佳经济线对应扭矩，输出发动机和电机目标扭矩，执行步骤S1；
S11.根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算相应挡位满足所述车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩,对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位；
S12.根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行步骤S13，否则执行步骤S14；
S13.换挡，并输出电机目标扭矩指令，执行步骤S1；
S14.输出发动机和电机目标扭矩，执行步骤S1。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1和S2之间进一步包括：S15.根据所述实时参数,判断车辆运行是否存在故障，如果存在故障则执行步骤S16，否则执行步骤S2；
所述步骤S16为进行故障处理，处理完成后执行步骤S2。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在执行所述步骤S16之前进一步包括:S17.进行滤波平滑处理，处理完成后执行步骤S16。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S16进一步包括：
S161.进行警告和限功率操作；
S162.进行滤波平滑处理，执行步骤S2，处理完成后执行步骤S2。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述当前工作模式为上一周期的应处工作模式。
6.根据权利要求1-5任一所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述实时参数进一步包括诊断信号、车速、SOC、踏板开度、电池最大充放电功率、高低压附件功率、电池能力、发动机最低和最高转速限制条件以及电机最低和最高转速限制条件。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21.根据车速和踏板开度，获得车辆需求扭矩；
S22.根据车辆需求扭矩和SOC，判断车辆的应处工作模式。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述应处工作模式包括并联驱动、并联发电、纯发动机驱动、纯电动和再生制动模式。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31.根据车速、SOC、电池最大充放电功率、高低压附件功率和电池能力计算得到电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
S32.将所述电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩分别乘以各挡速比和传动效率，得到各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩。
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S7包括：
S71.根据车速、发动机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩；
S72.根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率；
S73.对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位。
11.根据权利要求1-5任一所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S8包括：
S81.根据所述第一目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
S82.根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
12.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S11包括：
S111.根据车速、电机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩；
S112.根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位电机工作点对应的工作效率；
S113.对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位。
13.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S12包括：
S121.根据所述第二目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
S122.根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
14.根据权利要求1-5任一所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S9和所述步骤S13均包括通过降扭、摘挡、选挡、调速、挂挡和扭矩恢复进行换挡。
15.一种混合动力汽车的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块(1)，用于获取实时参数，所述实时参数包括当前挡位和当前工作模式；
应处工作模式判断模块(2)，用于在车辆运行无故障前提下，根据所述实时参数获得车辆需求扭矩，判断当前车辆的应处工作模式；
第一计算模块(3)，用于根据所述实时参数,计算各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
工作模式切换判断模块(4)，用于根据当前工作模式和所述应处工作模式，判断是否要切换工作模式，如果切换则执行切换模块(5)，否则执行工作模式类型判断模块(6)；
切换模块(5)，用于将当前工作模式切换为所述应处工作模式，执行工作模式类型判断模块(6)；
工作模式类型判断模块(6)，判断当前工作模式是否为并联发电、并联驱动或纯发动机模式，如果是则执行第一目标挡位获取模块(7)，否则执行第二目标挡位获取模块(11)；
第一目标挡位获取模块(7)，用于根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位；
第一换挡判断模块(8)，用于根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行第一换挡模块(9)，否则执行第一稳态模块(10)；
第一换挡模块(9)，用于换挡，并输出发动机和电机目标扭矩指令，所述控制装置执行获取模块(1)；
第一稳态模块(10)，用于根据所述车辆需求扭矩和发动机最佳经济线对应扭矩，输出发动机和电机目标扭矩，所述控制装置执行获取模块(1)；
第二目标挡位获取模块(11)，用于根据所述实时参数，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算相应挡位满足所述车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩,对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位；
第二换挡判断模块(12)，用于根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡，如果是则执行第二换挡模块(13)，否则执行第二稳态模块(14)；
第二换挡模块(13)，用于换挡，并输出电机目标扭矩指令，所述控制装置执行获取模块(1)；
第二稳态模块(14)，用于输出发动机和电机目标扭矩，所述控制装置执行获取模块(1)。
16.根据权利要求15所述的控制装置，其特征在于，进一步包括故障判断模块(15)，用于根据所述实时参数,判断车辆运行是否存在故障，如果存在故障则执行故障处理模块(16)，否则执行应处工作模式判断模块(2)；
所述故障处理模块(16)用于进行故障处理，处理完成后执行应处工作模式判断模块(2)。
17.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，进一步包括滤波平滑处理模块(17)，用于进行滤波平滑处理，处理完成后执行故障处理模块(16)。
18.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，所述故障处理模块(16)包括：
警告和限功率子模块(161)，用于进行警告和限功率操作；
滤波平滑处理子模块(162)，用于进行滤波平滑处理，处理完成后执行应处工作模式判断模块(2)。
19.根据权利要求15所述的控制装置，其特征在于，所述获取模块(1)中的所述当前工作模式为上一周期的应处工作模式。
20.根据权利要求15-19任一所述的控制装置，其特征在于，所述获取模块(1)中的所述实时参数进一步包括诊断信号、车速、SOC、踏板开度、电池最大充放电功率、高低压附件功率、电池能力、发动机最低和最高转速限制条件以及电机最低和最高转速限制条件。
21.根据权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述应处工作模式判断模块(2)包括：
车辆需求扭矩获取子模块(21)，用于根据车速和踏板开度，获得车辆需求扭矩；
应处工作模式判断子模块(22)，用于根据车辆需求扭矩和SOC，判断车辆的应处工作模式。
22.根据权利要求21所述的控制装置，其特征在于，所述应处工作模式包括并联驱动、并联发电、纯发动机驱动、纯电动和再生制动模式。
23.根据权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第一计算模块(3)包括：
电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块(31)，用于根据车速、SOC、电池最大充放电功率、高低压附件功率和电池能力计算得到电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩；
各挡位下在车轮处电机峰值驱动/充电扭矩获取子模块(32)，用于将所述电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩分别乘以各挡速比和传动效率，得到各挡位下在车轮处的电机峰值驱动扭矩和电机峰值充电扭矩。
24.根据权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第一目标挡位获取模块(7)包括：
发动机和电机在车轮处输出扭矩获取子模块(71)，用于根据车速、发动机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩；
各挡位发动机工作点燃油消耗率获取子模块(72)，用于根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的发动机和电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率；
第一目标挡位获取子模块(73)，用于对比各挡位发动机工作点对应的燃油消耗率，将燃油消耗率最小的挡位设为第一目标挡位。
25.根据权利要求15-19任一所述的控制装置，其特征在于，所述第一换挡判断模块(8)包括：
第一换挡间隔时间获取子模块(81)，用于根据所述第一目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
第一换挡判断子模块(82)，用于根据所述第一目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
26.根据权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第二目标挡位获取模块(11)包括：
电机在车轮处输出扭矩获取子模块(111)，用于根据车速、电机最低和最高转速限制条件，计算当前可用挡位，并根据各挡位下在车轮处的所述电机峰值驱动扭矩和所述电机峰值充电扭矩，计算各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩；
各挡位电机工作点工作效率获取子模块(112)，用于根据各相应挡位满足车辆需求扭矩前提下的电机在车轮处输出扭矩，获得各挡位电机工作点对应的工作效率；
第二目标挡位获取子模块(113)，用于对比各挡位电机工作点对应的工作效率，将工作效率高的挡位设为第二目标挡位。
27.根据权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述第二换挡判断模块(12)包括：
第二换挡间隔时间获取子模块(121)，用于根据所述第二目标挡位和当前挡位，计算二者的换挡间隔时间；
第二换挡判断子模块(122)，用于根据所述第二目标挡位、当前挡位和二者的换挡间隔时间，判断是否需要换挡。
28.根据权利要求15-19任一所述的控制装置，其特征在于，所述第一换挡模块(9)和所述第二换挡模块(13)均包括通过降扭、摘挡、选挡、调速、挂挡和扭矩恢复进行换挡。
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