CN106274890A - 基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法和装置，该方法包括：根据车轮实时转速在OEC曲线、MAX曲线、MIN曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩；根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。本发明可以使车辆处于最佳的工作模式，避免模式间的频繁切换，利用惩罚因子，根据发动机和电机输出功率对发动机燃油消耗率进行修正，可以提高车辆的燃油经济性和舒适性。

Description

基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法和装置。
背景技术
现有技术中，双模混合动力汽车纯发动机工况向电机助力和行车发电工况切换的控制方法多采用图1所示的方法，图1为现有技术双模混合动力汽车控制方法的示意图。图1中，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ将发动机万有特性划分为①,②,③,④,⑤和⑥六个区域。①区为发动机和电机联合驱动，②区发动机沿最佳燃油经济性曲线工作、其余动力由电机助力补充，③和④区为纯发动机驱动工况，⑤区发动机沿最佳燃油经济性曲线工作、盈余动力由电机发电并补充给动力电池，⑥区发动机排放较差、优先纯电动工况。
其中，曲线Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ根据试验数据可得，Ⅱ决定着纯发动机与电机助力模式的临界点，Ⅳ决定着纯发动机与行车发电模式的临界点。当前确定曲线Ⅱ和Ⅳ最常用的方法，就是通过标定方法获得。
但是，标定方法最大缺点就是工作量较大且优化周期较长，例如在实车测试过程中，一个测试工况的测试时间大于20分钟，测试多个组合性能时会耗费大量时间，以及人员和设备的配合；同时标定方法是基于专业经验进行优化，不易确定曲线的标定方向，不易找到经济性较好的组合；另外，由于发动机的万有特性曲线差异较大，标定方法确定的曲线形状在不同发动机平台上的拓展性较差。
发明内容
本发明的目的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基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法。该方法可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该方法平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
本发明的第二个目的在于提出一种基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法，包括：根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩；根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。
本发明实施例的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法，根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、发动机外特性曲线对应的扭矩、发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，然后根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及获得的上述扭矩中的之一或组合对车辆的工作模式进行控制，从而可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该方法平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置，包括：
获得模块，用于根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩；控制模块，用于根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。
本发明实施例的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置，获得模块根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、发动机外特性曲线对应的扭矩、发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，然后控制模块根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及获得的上述扭矩中的之一或组合对车辆的工作模式进行控制，从而可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该装置平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
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
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术双模混合动力汽车控制方法的示意图；
图2为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法一个实施例的流程图；
图3为本发明双模混合动力汽车的动力结构一个实施例的示意图；
图4为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法另一个实施例的流程图；
图5为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置一个实施例的结构示意图；
图6为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置另一个实施例的结构示意图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图2为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法一个实施例的流程图，如图2所示，该基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法可以包括：
步骤201，根据车轮实时转速在最佳燃油经济性(OEC)曲线、发动机外特性(MAX)曲线、发动机最低扭矩(MIN)曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩。
步骤202，根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。
具体地，步骤202可以为：根据车辆中电池的荷电状态确定电池是否处于可放电状态；如果是，则根据车轮处需求扭矩、OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制；如果电池不是处于可放电状态，则根据车轮处需求扭矩、OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制。
更具体地，根据车轮处需求扭矩、OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制可以为：判断车轮处需求扭矩是否大于或等于MAX曲线对应的扭矩；如果是，则当车轮处需求扭矩小于或等于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制车辆进入纯电动模式；当车轮处需求扭矩大于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制车辆进入第一电机助力模式。
而在判断车轮处需求扭矩是否大于或等于MAX曲线对应的扭矩之后，如果车轮处需求扭矩小于MAX曲线对应的扭矩，则判断车轮处需求扭矩是否大于或等于OEC曲线对应的扭矩；如果是，则分别计算纯发动机模式和电机助力模式下的发动机功率和电机功率，并根据纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算纯发动机模式下进行过惩罚后的第一燃油消耗率，根据电机助力模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算电机助力模式下进行过惩罚后的第二燃油消耗率；然后，判断第一燃油消耗率与第二燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第一阈值；如果是，则控制车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；如果绝对值大于第一阈值，则当第一燃油消耗率大于或等于第二燃油消耗率时，控制车辆进入第二电机助力模式；当第一燃油消耗率小于第二燃油消耗率时，控制车辆进入第一纯发动机模式。
进一步地，判断车轮处需求扭矩是否大于或等于OEC曲线对应的扭矩之后，如果车轮处需求扭矩小于OEC曲线对应的扭矩，则当车轮处需求扭矩小于或等于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制车辆进入纯电动模式；当车轮处需求扭矩大于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制车辆进入第一纯发动机模式。
更具体地，根据车轮处需求扭矩、OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制可以为：判断车轮处需求扭矩是否大于或等于OEC曲线对应的扭矩；如果是，则当车轮处需求扭矩小于或等于MAX曲线对应的扭矩时，控制车辆进入第一纯发动机模式；当车轮处需求扭矩大于MAX曲线对应的扭矩时，控制车辆进入第二纯发动机模式。
而在判断车轮处需求扭矩是否大于或等于OEC曲线对应的扭矩之后，如果车轮处需求扭矩小于OEC曲线对应的扭矩，则判断车轮处需求扭矩是否大于或等于MIN曲线对应的扭矩；如果否，则控制车辆进入第二行车发电模式；如果车轮处需求扭矩大于或等于MIN曲线对应的扭矩，则分别计算纯发动机模式和行车发电模式下的发动机功率和电机功率，并根据纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算纯发动机模式下进行过惩罚后的第三燃油消耗率，根据行车发电模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算行车发电模式下进行过惩罚后的第四燃油消耗率；然后，判断第三燃油消耗率与第四燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第二阈值；如果是，则控制车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；如果绝对值大于第二阈值，则当第三燃油消耗率大于或等于第四燃油消耗率时，控制车辆进入第一行车发电模式；当第三燃油消耗率小于第四燃油消耗率时，控制车辆进入第一纯发动机模式。
其中，第一阈值和第二阈值可以根据发动机类型标定确定，第一阈值与第二阈值可以相等，也可以不等，本实施例对第一阈值和第二阈值的大小不作确定。
上述基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法中，根据车轮实时转速在OEC曲线、MAX曲线、MIN曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，然后根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及获得的上述扭矩中的之一或组合对车辆的工作模式进行控制，从而可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并利用惩罚因子、根据发动机和电机输出功率对发动机燃油消耗率进行修正，可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该方法平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
本发明图2所示实施例提供的方法可以对双模混合动力汽车的工作模式进行控制，其中，双模混合动力汽车的动力结构可以如图3所示，图3为本发明双模混合动力汽车的动力结构一个实施例的示意图。从图3中可以看出，双模混合动力汽车的动力结构由发动机、汽车起动发电一体机(Integrated Starter and Generator；以下简称：ISG)、离合器C和驱动电机组成；ISG用于发动机启动及低速时的串联模式，行车发电和电机助力主要通过驱动电机实现。
图4为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法另一个实施例的流程图，如图4所示，该基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法可以包括：
步骤401，获得车辆的实时车速V，车轮处需求扭矩Tr和实时转速ne，以及车辆的当前工作模式。
步骤402，根据车轮实时转速ne在最佳燃油经济性(OEC)曲线、发动机外特性(MAX)曲线、发动机最低扭矩(MIN)曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得OEC曲线对应的扭矩Toec、MAX曲线对应的扭矩Tmax、MIN曲线对应的扭矩Tmin和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩Tm。
步骤403，根据车辆中电池的荷电状态(State of Charge；以下简称：SOC)确定电池是否处于可放电状态。如果是，则执行步骤404；如果否，即电池不是处于可放电状态，而是处于需充电状态，则执行步骤412。
具体地，车辆中的电池状态分为可放电状态和需充电状态，可确定两个大小不同的SOC值，当电池的SOC值大于较大值(例如30％)时，可以确定电池为可放电状态；当电池的SOC值小于较小值(例如25％)时，可以确定电池为需充电状态；而当电池的SOC值处于较大值与较小值之间时，可以确定电池保持前一状态。
步骤404，判断Tr是否大于或等于Tmax。如果是，则执行步骤405；如果否，即Tr小于Tmax，则执行步骤406。
步骤405，当Tr小于或等于Tm时，控制车辆进入纯电动模式；当Tr大于Tm时，控制车辆进入第一电机助力模式。
步骤406，判断Tr是否大于或等于Toec。如果否，则执行步骤411；如果是，即Tr大于或等于Toec，则可以控制车辆进入纯发动机模式，或者电机助力模式，这时执行步骤407。
步骤407，分别计算纯发动机模式和电机助力模式下的发动机功率和电机功率，并根据纯发动机模式下的发动机功率Pe1和电机功率Pm1，利用惩罚因子计算纯发动机模式下进行过惩罚后的第一燃油消耗率ge1，根据电机助力模式下的发动机功率Pe2和电机功率Pm2，利用惩罚因子计算电机助力模式下进行过惩罚后的第二燃油消耗率ge2。
具体地，在纯发动机模式下，发动机扭矩Te＝Tr,Tm＝0，发动机和电机功率分别为Pe1和Pm1；在电机助力模式下，发动机扭矩Te＝Toec,Tm＝Tr-Toec，发动机和电机功率分别为Pe2和Pm2。
在这两种模式下，分别利用车轮转速ne和发动机扭矩Te，在万有特性曲线上分别进行插值，获得发动机燃油消耗率g1和g2；然后利用Pe1和Pm1在表1中插值出△g1，利用Pe2和Pm2在表1中插值出△g2；最后，计算获得进行过惩罚后的第一燃油消耗率ge1和第二燃油消耗率ge2，其中ge1＝g1+△g1，ge2＝g2+△g2。表1为行车助力惩罚因子表，单位：g/kWh。
表1
步骤408，判断ge1与ge2的差值的绝对值是否小于或等于第一阈值。如果否，则执行步骤409；如果是，则执行步骤410。
其中，第一阈值可以根据发动机类型标定确定，本实施例对第一阈值的大小不作确定。
步骤409，当ge1大于或等于ge2时，控制车辆进入第二电机助力模式；当ge1小于ge2时，控制车辆进入第一纯发动机模式。
步骤410，控制车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式。
步骤411，当Tr小于或等于Tm时，控制车辆进入纯电动模式；当Tr大于Tm时，控制车辆进入第一纯发动机模式。
步骤412，判断Tr是否大于或等于Toec。如果是，则执行步骤413；如果否，则执行步骤414。
步骤413，当Tr小于或等于Tmax时，控制车辆进入第一纯发动机模式；当Tr大于Tmax时，控制车辆进入第二纯发动机模式。
步骤414，判断Tr是否大于或等于Tmin。如果否，则执行步骤415；如果Tr大于或等于Tmin，则可以控制车辆进入纯发动机模式，或者行车发电模式，这时执行步骤416。
步骤415，控制车辆进入第二行车发电模式。
步骤416，分别计算纯发动机模式和行车发电模式下的发动机功率和电机功率，并根据纯发动机模式下的发动机功率Pe3和电机功率Pm3，利用惩罚因子计算纯发动机模式下进行过惩罚后的第三燃油消耗率ge3，根据行车发电模式下的发动机功率Pe4和电机功率Pm4，利用惩罚因子计算行车发电模式下进行过惩罚后的第四燃油消耗率ge4。
具体地，在纯发动机模式下，发动机扭矩Te＝Tr,Tm＝0，发动机和电机功率分别为Pe3和Pm3；在行车发电模式下，发动机扭矩Te＝Toec,Tm＝Toec-Tr，发动机和电机功率分别为Pe4和Pm4。
在这两种模式下，分别利用车轮转速ne和发动机扭矩Te，在万有特性曲线上分别进行插值，获得发动机燃油消耗率g3和g4；然后利用Pe3和Pm3在表2中插值出△g3，利用Pe4和Pm4在表2中插值出△g4；最后计算获得进行过惩罚后的第三燃油消耗率ge3和第四燃油消耗率ge4，其中ge3＝g3+△g3，ge4＝g4+△g4。表2为行车发电惩罚因子表，单位：g/kWh。
表2
步骤417，判断ge3与ge4的差值的绝对值是否小于或等于第二阈值。如果是，则执行步骤418；如果ge3与ge4的差值的绝对值大于第二阈值，则执行步骤419。
其中，第二阈值可以根据发动机类型标定确定，第二阈值可以与第一阈值相等，也可以不等，本实施例对第一阈值和第二阈值的大小不作确定。
步骤418，控制车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式。
步骤419，当ge3大于或等于ge4时，控制车辆进入第一行车发电模式；当ge3小于ge4时，控制车辆进入第一纯发动机模式。
本实施例中，各模式下零部件控制方法如表3所示，其中第一电机助力模式和第二行车发电模式中电机扭矩Tm和发动机扭矩Te分配并不唯一，表3中给出的方法可确保电机不过载、可通用；可根据电机和发动机实际参数，在确保不过载情况下，加大电机助力和发电扭矩，使发动机工作点更靠近OEC曲线。
表3
模式 电机和发动机目标扭矩，离合器状态
纯电动模式 Te＝0,Tm＝Tr，离合器分离
第一纯发动机模式 Te＝Tr,Tm＝0，离合器结合
第二纯发动机模式 Te＝Tmax,Tm＝0，离合器结合
第一电机助力模式 Te＝Tmax,Tm＝Tr–Tmax，离合器结合
第二电机助力模式 Te＝Toec,Tm＝Tr–Toec，离合器结合
第一行车发电模式 Te＝Toec,Tm＝Toec-Tr，离合器结合
第二行车发电模式 Te＝Tmin,Tm＝Tmin-Tr，离合器结合
上述基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该方法平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
图5为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置一个实施例的结构示意图，本实施例中的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置可以设置在车辆中，实现本发明图2所示实施例的流程，如图5所示，该基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置可以包括：获得模块51和控制模块52；
其中，获得模块51，用于根据车轮实时转速在OEC曲线、MAX曲线、MIN曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩；
控制模块52，用于根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。
上述基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置中，获得模块51根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、发动机外特性曲线对应的扭矩、发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，然后控制模块52根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及获得的上述扭矩中的之一或组合对车辆的工作模式进行控制，从而可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该装置平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
图6为本发明基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置另一个实施例的结构示意图，与图5所示的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置相比，不同之处在于，图6所示的基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置中，控制模块52包括：判断子模块521和模式控制子模块522；
其中，判断子模块521，用于根据车辆中电池的荷电状态确定电池是否处于可放电状态；
模式控制子模块522，用于当判断子模块521确定电池处于可放电状态时，根据车轮处需求扭矩、OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制；当判断子模块521确定电池不是处于可放电状态时，根据车轮处需求扭矩、OEC曲线对应的扭矩、MAX曲线对应的扭矩、MIN曲线对应的扭矩和电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制。
本实施例的一种实现方式中，更具体地，判断子模块521，还用于判断车轮处需求扭矩是否大于或等于MAX曲线对应的扭矩；这时，模式控制子模块522，具体用于当判断子模块521确定车轮处需求扭矩大于或等于MAX曲线对应的扭矩时，如果车轮处需求扭矩小于或等于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制车辆进入纯电动模式；如果车轮处需求扭矩大于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制车辆进入第一电机助力模式。
进一步地，控制模块52还可以包括：计算子模块523；
判断子模块521，还用于当确定车轮处需求扭矩小于MAX曲线对应的扭矩时，判断车轮处需求扭矩是否大于或等于OEC曲线对应的扭矩；
计算子模块523，用于当判断子模块521确定车轮处需求扭矩大于或等于OEC曲线对应的扭矩时，分别计算纯发动机模式和电机助力模式下的发动机功率和电机功率，并根据纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算纯发动机模式下进行过惩罚后的第一燃油消耗率，根据电机助力模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算电机助力模式下进行过惩罚后的第二燃油消耗率；
判断子模块521，还用于判断第一燃油消耗率与第二燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第一阈值；
模式控制子模块522，具体用于当判断子模块521确定上述绝对值小于或等于第一阈值时，控制车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；当判断子模块521确定上述绝对值大于第一阈值时，如果第一燃油消耗率大于或等于第二燃油消耗率，则控制车辆进入第二电机助力模式；如果第一燃油消耗率小于第二燃油消耗率，则控制车辆进入第一纯发动机模式。
进一步地，模式控制子模块522，还用于当判断子模块521确定车轮处需求扭矩小于OEC曲线对应的扭矩时，如果车轮处需求扭矩小于或等于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制车辆进入纯电动模式；如果车轮处需求扭矩大于电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制车辆进入第一纯发动机模式。
本实施例的另一种实现方式中，更具体地，判断子模块521，还用于判断车轮处需求扭矩是否大于或等于OEC曲线对应的扭矩；
模式控制子模块522，具体用于当车轮处需求扭矩大于或等于OEC曲线对应的扭矩时，如果车轮处需求扭矩小于或等于MAX曲线对应的扭矩，则控制车辆进入第一纯发动机模式；如果车轮处需求扭矩大于MAX曲线对应的扭矩，则控制车辆进入第二纯发动机模式。
进一步地，判断子模块521，还用于当确定车轮处需求扭矩小于OEC曲线对应的扭矩时，判断车轮处需求扭矩是否大于或等于MIN曲线对应的扭矩；
模式控制子模块522，具体用于当判断子模块521确定车轮处需求扭矩小于MIN曲线对应的扭矩时，控制车辆进入第二行车发电模式；
计算子模块523，用于当判断子模块521确定车轮处需求扭矩大于或等于MIN曲线对应的扭矩时，分别计算纯发动机模式和行车发电模式下的发动机功率和电机功率，并根据纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算纯发动机模式下进行过惩罚后的第三燃油消耗率，根据行车发电模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算行车发电模式下进行过惩罚后的第四燃油消耗率；
判断子模块521，还用于判断第三燃油消耗率与第四燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第二阈值；
模式控制子模块522，用于当判断子模块521确定上述绝对值小于或等于第二阈值时，控制车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；当判断子模块521确定上述绝对值大于第二阈值时，如果第三燃油消耗率大于或等于第四燃油消耗率，则控制车辆进入第一行车发电模式；如果第三燃油消耗率小于第四燃油消耗率，则控制车辆进入第一纯发动机模式。
其中，第一阈值和第二阈值可以根据发动机类型标定确定，第一阈值与第二阈值可以相等，也可以不等，本实施例对第一阈值和第二阈值的大小不作确定。
上述基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置可以使车辆处于最佳的工作模式、避免模式间的频繁切换，并利用惩罚因子、根据发动机和电机输出功率对发动机燃油消耗率进行修正，可以提高车辆的燃油经济性和舒适性，另外该装置平台拓展性较好，较易在不同发动机万有特性曲线上应用。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
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***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(Programmable Gate Array；以下简称：PGA)，现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array；以下简称：FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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。
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。

Claims (14)

1.一种基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制方法，其特征在于，包括：
根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩；
根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制包括：
根据车辆中电池的荷电状态确定所述电池是否处于可放电状态；
如果是，则根据所述车轮处需求扭矩、所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制；
如果所述电池不是处于可放电状态，则根据所述车轮处需求扭矩、所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述车轮处需求扭矩、所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制包括：
判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述发动机外特性曲线对应的扭矩；
如果是，则当所述车轮处需求扭矩小于或等于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入纯电动模式；当所述车轮处需求扭矩大于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入第一电机助力模式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述发动机外特性曲线对应的扭矩之后，还包括：
如果所述车轮处需求扭矩小于所述发动机外特性曲线对应的扭矩，则判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩；
如果是，则分别计算纯发动机模式和电机助力模式下的发动机功率和电机功率，并根据所述纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述纯发动机模式下进行过惩罚后的第一燃油消耗率，根据所述电机助力模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述电机助力模式下进行过惩罚后的第二燃油消耗率；
判断所述第一燃油消耗率与所述第二燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第一阈值；
如果是，则控制所述车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；
如果所述绝对值大于所述第一阈值，则当所述第一燃油消耗率大于或等于所述第二燃油消耗率时，控制所述车辆进入第二电机助力模式；当所述第一燃油消耗率小于所述第二燃油消耗率时，控制所述车辆进入第一纯发动机模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩之后，还包括：
如果所述车轮处需求扭矩小于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩，则当所述车轮处需求扭矩小于或等于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入纯电动模式；当所述车轮处需求扭矩大于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入第一纯发动机模式。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述车轮处需求扭矩、所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制包括：
判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩；
如果是，则当所述车轮处需求扭矩小于或等于所述发动机外特性曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入第一纯发动机模式；当所述车轮处需求扭矩大于所述发动机外特性曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入第二纯发动机模式。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩之后，还包括：
如果所述车轮处需求扭矩小于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩，则判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩；
如果否，则控制所述车辆进入第二行车发电模式；
如果所述车轮处需求扭矩大于或等于所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩，则分别计算纯发动机模式和行车发电模式下的发动机功率和电机功率，并根据所述纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述纯发动机模式下进行过惩罚后的第三燃油消耗率，根据所述行车发电模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述行车发电模式下进行过惩罚后的第四燃油消耗率；
判断所述第三燃油消耗率与所述第四燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第二阈值；
如果是，则控制所述车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；
如果所述绝对值大于所述第二阈值，则当所述第三燃油消耗率大于或等于所述第四燃油消耗率时，控制所述车辆进入第一行车发电模式；当所述第三燃油消耗率小于所述第四燃油消耗率时，控制所述车辆进入第一纯发动机模式。
8.一种基于惩罚因子的双模混合动力汽车的控制装置，其特征在于，包括：
获得模块，用于根据车轮实时转速在最佳燃油经济性曲线、发动机外特性曲线、发动机最低扭矩曲线和电机峰值扭矩曲线上进行插值，获得所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩；
控制模块，用于根据车辆中电池的荷电状态和车轮处需求扭矩，以及所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩的之一或组合对车辆的工作模式进行控制。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
判断子模块，用于根据车辆中电池的荷电状态确定所述电池是否处于可放电状态；
模式控制子模块，用于当所述判断子模块确定所述电池处于可放电状态时，根据所述车轮处需求扭矩、所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制；当所述判断子模块确定所述电池不是处于可放电状态时，根据所述车轮处需求扭矩、所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩、所述发动机外特性曲线对应的扭矩、所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩和所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩对车辆的工作模式进行控制。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述判断子模块，还用于判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述发动机外特性曲线对应的扭矩；
所述模式控制子模块，具体用于当所述判断子模块确定所述车轮处需求扭矩大于或等于所述发动机外特性曲线对应的扭矩时，如果所述车轮处需求扭矩小于或等于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制所述车辆进入纯电动模式；如果所述车轮处需求扭矩大于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制所述车辆进入第一电机助力模式。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括：计算子模块；
所述判断子模块，还用于当确定所述车轮处需求扭矩小于所述发动机外特性曲线对应的扭矩时，判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩；
所述计算子模块，用于当所述判断子模块确定所述车轮处需求扭矩大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩时，分别计算纯发动机模式和电机助力模式下的发动机功率和电机功率，并根据所述纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述纯发动机模式下进行过惩罚后的第一燃油消耗率，根据所述电机助力模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述电机助力模式下进行过惩罚后的第二燃油消耗率；
所述判断子模块，还用于判断所述第一燃油消耗率与所述第二燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第一阈值；
所述模式控制子模块，具体用于当所述判断子模块确定所述绝对值小于或等于第一阈值时，控制所述车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；当所述判断子模块确定所述绝对值大于所述第一阈值时，如果所述第一燃油消耗率大于或等于所述第二燃油消耗率，则控制所述车辆进入第二电机助力模式；如果所述第一燃油消耗率小于所述第二燃油消耗率，则控制所述车辆进入第一纯发动机模式。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述模式控制子模块，还用于当所述判断子模块确定所述车轮处需求扭矩小于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩时，如果所述车轮处需求扭矩小于或等于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制所述车辆进入纯电动模式；如果所述车轮处需求扭矩大于所述电机峰值扭矩曲线对应的扭矩，则控制所述车辆进入第一纯发动机模式。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述判断子模块，还用于判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩；
所述模式控制子模块，具体用于当所述车轮处需求扭矩大于或等于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩时，如果所述车轮处需求扭矩小于或等于所述发动机外特性曲线对应的扭矩，则控制所述车辆进入第一纯发动机模式；如果所述车轮处需求扭矩大于所述发动机外特性曲线对应的扭矩，则控制所述车辆进入第二纯发动机模式。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括：计算子模块；
所述判断子模块，还用于当确定所述车轮处需求扭矩小于所述最佳燃油经济性曲线对应的扭矩时，判断所述车轮处需求扭矩是否大于或等于所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩；
所述模式控制子模块，具体用于当所述判断子模块确定所述车轮处需求扭矩小于所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩时，控制所述车辆进入第二行车发电模式；
所述计算子模块，用于当所述判断子模块确定所述车轮处需求扭矩大于或等于所述发动机最低扭矩曲线对应的扭矩时，分别计算纯发动机模式和行车发电模式下的发动机功率和电机功率，并根据所述纯发动机模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述纯发动机模式下进行过惩罚后的第三燃油消耗率，根据所述行车发电模式下的发动机功率和电机功率，利用惩罚因子计算所述行车发电模式下进行过惩罚后的第四燃油消耗率；
所述判断子模块，还用于判断所述第三燃油消耗率与所述第四燃油消耗率的差值的绝对值是否小于或等于第二阈值；
所述模式控制子模块，用于当所述判断子模块确定所述绝对值小于或等于第二阈值时，控制所述车辆仍在当前工作模式下行驶，并输出当前工作模式；当所述判断子模块确定所述绝对值大于所述第二阈值时，如果所述第三燃油消耗率大于或等于所述第四燃油消耗率，则控制所述车辆进入第一行车发电模式；如果所述第三燃油消耗率小于所述第四燃油消耗率，则控制所述车辆进入第一纯发动机模式。
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