CN113264045B - 一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法及控制器，主要为一种具有上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层、中层能量管理方法匹配控制层、以及下层转矩分配控制层的插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理策略，针对不同工况以及路况设计与之相对应的自适应巡航控制策略，并产生对应的预期加速度；PHEV在HEV基础上增加外接电网的充电功能，可以在纯电动模式下行驶较长距离，需要时也可以进行混合动力模式；根据巡航控制策略以及预期加速度匹配对应的插电式混合动力汽车能量管理策略使其在一次行程中或下一次充电前充分消耗电池电量并使发动机工作在高效工作区间最大化利用能量降低燃油消耗。

Description

一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法及控制器

技术领域

本发明属于汽车智能辅助驾驶及能量管理技术领域，特别涉及一种基于插电式混合动力汽车在考虑道路坡度、弯道以及滑行情况时的自适应巡航能量管理方法及控制器，本发明旨在提高整车燃油经济性，同时保证行车安全以及乘坐舒适性。

背景技术

目前能源短缺与环境污染问题日益凸显，发展新能源汽车成为缓解能源与环境危机的理想方式之一。插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)兼备了纯电动汽车(Electric Vehicle,EV)的环保性和传统混合动力汽车(Hybrid ElectricVehicle,HEV)的实用性，一方面可以增加续驶里程，满足长途驾驶的需要，另一方面可以实现短途行驶零排放，更多地使用电能，成为当前发展前景最好的新能源汽车。其中PHEV能量管理策略作为核心部分，是实现车辆低油耗、低排放的关键技术之一。因此，如何制定一个有效而实用的能量管理策略是一个非常具有研究价值的问题。

另外自适应巡航控制***作为智能行车***的重要组成部分，是对传统定速巡航控制***的升级，该***可以使车辆保持驾驶员设定的速度，也可以使本车与前车保持驾驶员设定的时间距离跟随前车目标行驶，并自适应进行加减速控制。

为从整车***控制角度综合解决车辆的安全、节能环保问题，突破目前新能源车辆领域和智能汽车领域仍各独自开展相关技术研究的限制，提出一种融合新能源汽车和智能汽车各自先进技术包括巡航模式切换、整车能量管理模式识别及转矩分配控制的插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理策略。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，该方法融合了新能源以及智能汽车各自的先进技术生成了一套与不同工况相匹配的巡航模式，并且可以根据具体情况匹配合适的能量管理方法，在保证车辆在正常行驶的情况下，充分发挥两种动力源的优势从而实现互补，主要为一种具有上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层、中层能量管理方法匹配控制层、以及下层转矩分配控制层的插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，该方法可以根据不同场景切换合适的巡航模式以及相对应的能量管理方法，从而在自适应巡航中最大化利用能量，降低插电式混合动力汽车的燃油消耗，提高燃油经济性。

一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，包括以下步骤：

步骤一、道路交通信息采集：实时采集车辆所处的道路交通信息包括：坡度、曲率、与前车的距离、前车车速、一定距离内是否有交通信号灯及其状态，以及自车的行驶状态信息，包括：本车车速、本车SOC。

步骤二、插电式混合动力汽车自适应巡航能量分层管理策略设计：其中自适应巡航能量分层管理器主要包括上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层、中层能量管理方法匹配控制层、以及下层转矩分配控制层。其中上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层通过采集的道路交通信息判断车辆应匹配的巡航模式并输出当前模式下的预期加速度，中层能量管理方法匹配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配特殊路况下发动机及电机所处工作模式，下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层优先分配的发动机及电机工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

进一步地，所述步骤二上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层包括以下过程：

首先通过输入的曲率与坡度信息判断该路况是否属于复杂路况模式，接着通过输入的前车车速、本车车速、与前车距离以及一定距离内是否有交通信号灯及其状态判断应该匹配滑行巡航模式、定速巡航模式以及跟车巡航模式中的某一种巡航模式，最后根据以上信息确定该条件下应进入复杂路况滑行巡航模式、非复杂路况滑行巡航模式、复杂路况定速巡航模式、非杂路况定速巡航模式、复杂路况跟车巡航模式、非复杂路况跟车巡航模式下的某种巡航模式。

定义当曲率K为零时意味着道路不属于弯道，坡度θ为零时意味着道路无坡度即为平路，因此在曲率K为0并且坡度θ也为0的条件下，此时所处路况为非复杂路况模式，否则为复杂路况模式；

定义L表示一段距离内是否有交通信号灯及其状态的表示值，当L为1时代表此路段内有交通信号灯且为红灯，此时车辆应进入滑行巡航模式，该模式下本车在X1距离产生新预期加速度内将车速调整至V1，该速度可以保证在距离s_f内空档滑行依靠滚动阻力和空气阻力来使车速下降从而至交通信号灯处刚好速度为零，其中一般运动学公式为

C_rr为滚动阻力系数；θ为到了路坡度；ρ为空气密度；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；m为整车质量；F_w为驱动力；C_D为空气阻力系数；v表示行驶过程中每一时刻的瞬时速度；

在滑行巡航过程中，在t_s时间内经过距离s_f所涉及的能量计算公式E_w为：

s_f为空档滑行距离；t_s为空挡滑行所经历时间；E_w为滑行过程中消耗的能量；v为在空档滑行过程中，在滚动阻力和空气阻力产生的减速度影响下每一时刻的瞬时速度；

进入滑行模式时车速V₁为

其中s_f为空档滑行距离；a_f为滚动阻力和空气阻力所产生的减速度；

在检测到交通信号灯为红灯时本车的速度为V，本车与信号灯的距离为S，则X₁为

X₁＝S-s_f

当L为0或-1时分别代表此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯，此时车辆进入其他巡航模式；

定义距离误差Δd＝d-d_des，其中d为此时本车与前车间的距离，Δd为距离误差；d_des为期望车距，d_des可以表示为d_des＝τ_hv+d₀其中τ_h为车头时距，d₀为最小安全距离,v为本车在行驶过中的瞬时速度；定义与前车最大距离为d_set，其中d_set＝d_des+Δx，其中Δx＝1.5×d_des；

当满足d＞d_set||d＜d_des时进入跟车巡航模式，若为d＞d_set则说明与前车距离较远则应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，若为d＜d_des则说明与前车距离较近应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，速度同时调整为V_set；

当满足d_des≤d≤d_set时进入定速巡航模式，在该模式下本车速度的控制目标为驾驶员设定的巡航车速V_set，其中V_set具体值为：

r为车轮半径；n为发动机工作在高效区间的转速；i_g为变速器传动比；i₀为主减速器传动比；

所述步骤二中层能量管理方法匹配控制层包括以下过程：

车辆在出发前获取本次出行距离，若出行距离D小于车辆纯电动续航里程D_m，则整个行程进入纯电动模式，实现零排放、零油耗的目的，在行程结束时电池SOC值达到预设的下限值，并利用插电式混合动力汽车动力电池组容量大且可以外接电网充电的优势补充电能，从而使能量利用率最高。若出行距离大于车辆纯电动续航里程或不清楚此次出行距离则根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层进行判断M的值，其中定义M值为1时为滑行巡航模式，M值2时为跟车巡航模式、M值为3时为定速巡航模式；

当为滑行巡航模式时，此时车辆多处于市区道路内的拥堵路段车速较低且频繁加速减速在符合转矩以及SOC的前提下优先选择纯电动模式，该低俗低负荷工况由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

当为定速巡航模式时，此时车辆多以中高速巡航行驶，处于郊区道路或高速路段此时不需频繁加速减速工作效率高工况稳定，故在符合转矩以及SOC的前提下优先选择充电模式，此时设定的巡航车速应使发动机工作在高效率区域，在提供给驱动车辆行驶所需功率的同时利用剩余功率给动力电池组充电；

当为跟车巡航模式时，此时车辆需根据与前车距离频繁加速减速，且车速较低使其工作在低速低负荷工况，因此在符合转矩以及SOC的前提下优先选择纯电动模式，应由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

以上优先条件若不符合所需转矩以及SOC的前提或处于手动模式则应根据具体情况制定特定的管理策略，具体转矩以及SOC分配原则在下层转矩分配控制层具体说明；

所述步骤二下层转矩分配控制层包括以下过程：

根据期望加速度由转矩计算公式得出需求转矩，其中转矩计算公式为：

T_req＝(ma_x+mgf+C_DAv²)

f滚动阻力系数；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；C_D为空气阻力系数；a_x为期望加速度(x＝1,2,3,4,5,6)；v表示汽车的瞬时速度；m表示整车质量；g表示重力加速度单位(N/kg)；

对SOC值进行判断，定义SOC充电上限为SOC_max,SOC放电下限SOC_min,一般选择电池SOC充电上限值为SOC_max＝0.8，选择电池SOC放电下限值SOC_min＝0.3；另外有发动机高效工作区间，该区间上限为发动机的最高转矩T_{e_max},该区间下限为发动机的最低启动转矩T_{e_min}；电动机最高转矩最高转矩为T_{m_max}；

当SOC＞SOC_max时，若需求转矩小于电动机最高转矩T_{m_max},则电动机单独驱动，此时SOC减少，SOC值维持在一定范围内使动力电池组工作在内阻较低且效率较高的工作区间；具体分配策略：

其中，T_req为需求转矩；T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；

若需求转矩大于电动机最高转矩T_{m_max},则同时启动电动机与发动机，发动机不能提供的转矩部分由发动机协助提供；具体分配策略：

T_{m_max}为电机最大转矩；

当SOC小于SOC_min，则启动发动机工作在高效工作区间输出最大转矩，在提供驱动车辆行驶所需转矩的同时利用剩余功率给动力电池组充电，电动机协助发动机提供转矩；具体分配策略：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当SOC_min＜SOC＜SOC_max，若需求转矩处于发动机高效工作区间内则使发动机输出最优转矩，若发动机不能完全提供需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

T_{e_opt}为发动机最优工作转矩，此时发动机工作在高效区间；

若需求转矩大于发动机的最高转矩T_{e_max}，则发动机输出最高转矩，不能由发动机提供的需求转矩则由电动机协助提供,具体分配策略：

若需求转矩小于发动机的最小转矩T_{e_min}，此时低负荷工况发动机工作效率低，因此关闭发动机由电动机单独驱动,具体分配策略：

本发明还提供了一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理控制器，包括上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制器、中层能量管理方法匹配控制器、以及下层转矩分配控制器；其中上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层通过采集的道路交通信息判断车辆应匹配的巡航模式并输出当前模式下的预期加速度，中层能量管理方法匹配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配特殊路况下发动机及电机所处工作模式，下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层优先分配的发动机及电机工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

进一步，所述上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制器具体如下：

通过曲率与坡度信息判断该路况是否属于复杂路况模式，

通过前车车速、本车车速、与前车距离以及一定距离内是否有交通信号灯及其状态判断应该匹配滑行巡航模式、定速巡航模式以及跟车巡航模式三种巡航模式中的哪一种巡航模式，

根据以上判断结果，确定当前条件下应进入复杂路况滑行巡航模式、非复杂路况滑行巡航模式、复杂路况定速巡航模式、非杂路况定速巡航模式、复杂路况跟车巡航模式、非复杂路况跟车巡航模式六种模式下的哪一种巡航模式；具体判断如下：

定义当曲率为零时表示道路不属于弯道，曲率不为零时表示本车所处路段为弯道，其所对应期望加速度为：

a＝KV²

V表示检测时本车过弯速度；K为曲率；

坡度θ为零时表示道路无坡度即为平路，当坡度θ很小时由

G/100为坡度，上坡时G取正值，即当本车所处路段为坡道时，其所对应期望加速度为：

G表示整车重量即G＝mg(单位N)；g表示重力加速度(单位N/kg)；

只有当曲率K、坡度θ同时为零时才属于非复杂路况下的巡航模式，其余情况均属于复杂路况下的巡航模式。

定义L表示一段距离内是否有交通信号灯及其状态的表示值，当L为1时代表此路段内有交通信号灯且为红灯，此时车辆应进入滑行巡航模式，该模式下本车在X₁距离内调整车速为V₁，此时车辆应距离交通信号灯距离为s_f，车辆在距离s_f内空档滑行依靠滚动阻力和空气阻力来使车速从V₁下降到零，最终至交通信号灯处刚好速度为零，其中滑行过程涉及能量变化公式为：

C_rr为滚动阻力系数；θ为道路坡度；ρ为空气密度；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；s_f为空档滑行距离；t_s为空挡滑行所经历时间；E_w为滑行过程中消耗的能量；m为整车质量；F_w为驱动力；C_D为空气阻力系数；v为在空档滑行过程中，在滚动阻力和空气阻力产生的减速度影响下每一时刻的瞬时速度；

进入滑行模式时车速V₁为

其中s_f为空档滑行距离；a_f为滚动阻力和空气阻力所产生的减速度；

在检测到交通信号灯为红灯时本车的速度为V，本车与信号灯的距离为S，则X₁为

X₁＝S-s_f

具体加速度计算公式如下，即非复杂路况滑行巡航模式预期加速度值为:

对应复杂路况滑行巡航模式预期加速度值为:

当L为0或-1时分别代表此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯，此时车辆进入其他巡航模式；

定义距离误差Δd＝d-d_des，其中d为此时本车与前车间的距离，Δd为距离误差；d_des为期望车距，d_des可以表示为d_des＝τ_hv+d₀其中τ_h为车头时距，d₀为最小安全距离,v为本车在行驶过中的瞬时速度；定义与前车最大距离为d_set，其中d_set＝d_des+Δx，其中Δx＝1.5×d_des；

当满足d＞d_set||d＜d_des时进入跟车巡航模式，若为d＞d_set则说明与前车距离较远则应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，若为d＜d_des则说明与前车距离较近应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des速度，同时调整为V_set；

V表示检测到与前车距离为d时的速度，即非复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

当满足d_des≤d≤d_set时进入定速巡航模式，在该模式下本车速度的控制目标为驾驶员设定的巡航车速V_set，其中V_set具体值为：

r为车轮半径；n为发动机工作在高效区间的转速；i_g为变速器传动比；i₀为主减速器传动比；

当检测到此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯时车速为V，驾驶员反应时间及操作时间为Δt，调整车速至V_set的过程中加速度计算式如下所示，即非复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

所述步骤二中层能量管理方法匹配控制层包括以下过程：

车辆在出发前获取本次出行距离，若出行距离小于车辆纯电动续航里程，则整个行程进入纯电动模式，实现零排放、零油耗的目的，在行程结束时电池SOC值达到预设的下限值，利用插电式混合动力汽车动力电池组容量大且可以外接电网充电的优势补充电能，从而使能量利用率最高。若出行距离大于车辆纯电动续航里程或不清楚此次出行距离则根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层进行判断巡航模式M的值，其中定义M值为1时为滑行巡航模式，M值2时为定速巡航模式、M值为3时为跟车巡航模式。

其中中层能量管理方法匹配控制层主要根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配几种特殊工况下发动机及电机所处的最优工作模式，而下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层所分配的发动机及电机优先工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，同时下层转矩分配控制层能够为行驶过程中所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

当为滑行巡航模式时，此时车辆多处于市区道路内的拥堵路段车速较低且频繁加速减速故应优先选择纯电动模式，从而使该低速低负荷工况由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

具体纯电动模式为：

其中，T_req为需求转矩；T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；

当为定速巡航模式时，此时车辆多以中高速巡航行驶，处于郊区道路或高速路段此时不需频繁加速减速工作效率高工况稳定故应优先选择充电模式，此时设定的巡航车速应使发动机工作在高效率区域，在提供给驱动车辆行驶所需功率的同时利用剩余功率给动力电池组充电；

具体充电模式为：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当为跟车巡航模式时，此时车辆需根据与前车距离频繁加速减速，且车速较低其工作在低速低负荷工况，因此应优先选择纯电动模式，由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

以上优先条件若不符合所需转矩以及SOC要求或处于手动模式则应由下层转矩分配控制层根据具体情况制定特定的管理策略，具体转矩以及SOC分配原则在下层转矩分配控制层具体说明；

所述步骤二下层转矩分配控制层包括以下过程：

下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层所分配的发动机及电机优先工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所涉及所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

下层转矩分配控制层根据期望加速度由转矩计算公式得出需求转矩，具体预期加速度a_x(x＝1,2,3,4,5,6)的值在上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层中计算，其中转矩计算公式为：

T_req＝(ma_x+mgf+C_DAv²)

f滚动阻力系数；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；C_D为空气阻力系数；a_x为期望加速度(x＝1,2,3,4,5,6)；v表示汽车的瞬时速度；m表示整车质量；g表示重力加速度单位(N/kg)；

对SOC值进行判断，定义SOC充电上限为SOC_max，SOC放电下限SOC_min，选择电池SOC充电上限值为SOC_max＝0.8，选择电池SOC放电下限值SOC_min＝0.3；另外针对发动机高效工作区间，定义该区间上限为发动机的最高转矩T_{e_max}，该区间下限为发动机的最低启动转矩T_{e_min}；

当SOC＞SOC_max，若需求转矩小于电动机最高转矩T_{m_max}，则发动机单独驱动，此时SOC减少，SOC值维持在一定范围内,使动力电池组工作在内阻较低且效率较高的工作区间；具体分配策略：

T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；T_req为需求转矩；

若需求转矩大于电动机最高转矩T_{m_max},则同时启动电动机与发动机，发动机不能提供的转矩部分由发动机协助提供；具体分配策略：

T_{m_max}为电机最大转矩；

当SOC小于SOC_min，则启动发动机工作在高效工作区间输出最大转矩，在提供驱动车辆行驶所需转矩的同时利用剩余功率给动力电池组充电，电动机协助发动机提供转矩；具体分配策略：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当SOC_min＜SOC＜SOC_max，若需求转矩处于发动机高效工作区间内则使发动机输出最优转矩，若发动机不能完全提供需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

T_{e_opt}为发动机最优工作转矩，此时发动机工作在高效区间；

若需求转矩大于发动机的最高转矩T_{e_max}，则发动机输出最高转矩，不能由发动机提供的需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

若需求转矩小于发动机的最小转矩T_{e_min}，此时低负荷工况发动机工作效率低，因此关闭发动机由电动机单独驱动；具体分配策略：

本发明的有益效果：

1、本发明针对不同工况以及路况设计与之相对应的自适应巡航控制策略，并产生对应的预期加速度。

2、PHEV在HEV的基础上增加了外接电网的充电功能，可以在纯电动模式下行驶较长距离，需要时也可以进行混合动力模式，因此为突破目前新能源车辆领域和智能汽车领域仍各独自开展相关技术研究的限制，设计了不同路况下相对应的自适应巡航模式并与不同混合动力汽车能量分配模式相匹配实现能量的最大化利用。

3、本发明根据具体巡航控制策略以及预期加速度匹配对应的插电式混合动力汽车能量管理策略使其在一次行程中或下一次充电前充分消耗电池电量并使发动机工作在高效工作期间降低燃油消耗。

附图说明

图1为本发明策略整体分布示意图；

图2为本发明不同巡航模式对应预期加速度；

图3为本发明各巡航模式应匹配能量管理策略；

图4为本发明针对转矩以及SOC匹配规则；

图5为本发明滑行巡航模式；

图6为本发明弯道路况；

图7为本发明坡道路况；

图8为本发明定速巡航模式；

图9为本发明跟车巡航模式；

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法主要通过车载全球定位***(GPS)、地理信息***(GIS)和智能交通***(ITS)以及车速传感器激光雷达等获得道路交通信息，包括坡度、曲率、与前车的距离、前车车速、一定距离内是否有交通信号灯及其状态，以及自车的行驶状态信息，包括：本车车速、本车SOC等，然后根据不同巡航模式考虑道路路况信息设计相对应的能量管理方法。

本发明涉及一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，包括以下步骤：

步骤一、道路交通信息采集：通过车载全球定位***(GPS)、地理信息***(GIS)和智能交通***(ITS)以及车速传感器激光雷达等实时采集车辆所处的道路交通信息包括：坡度、曲率、与前车的距离、前车车速、一定距离内是否有交通信号灯及其状态，以及自车的行驶状态信息，包括：本车车速、本车SOC。

步骤二、插电式混合动力汽车自适应巡航能量分层管理策略设计：其中自适应巡航能量分层管理器主要包括上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层、中层能量管理方法匹配控制层、以及下层转矩分配控制层；如图1所示，其中上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层通过采集的道路交通信息判断车辆应匹配的巡航模式并输出当前模式下的预期加速度，中层能量管理方法匹配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配特殊路况下发动机及电机所处工作模式，下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层优先分配的发

进一步地，所述步骤二上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层包括以下过程：

如图2所示，首先通过输入的曲率与坡度信息判断该路况是否属于复杂路况模式，接着通过输入的前车车速、本车车速、与前车距离以及一定距离内是否有交通信号灯及其状态判断应该匹配滑行巡航模式、定速巡航模式以及跟车巡航模式中的某一种巡航模式，最后根据以上信息确定该条件下应进入复杂路况滑行巡航模式、非复杂路况滑行巡航模式、复杂路况定速巡航模式、非杂路况定速巡航模式、复杂路况跟车巡航模式、非复杂路况跟车巡航模式以及手动模式下的一种巡航模式。判断不同巡航模式对应的期望加速度具体值及原理如下：

定义当曲率为零时表示道路不属于弯道，曲率不为零时表示本车所处路段为弯道，如图6所示，其所对应期望加速度为：

a＝KV²

V表示检测时本车过弯速度；K为曲率；

坡度θ为零时表示道路无坡度即为平路，当坡度θ很小时由

G/100为坡度，上坡时G取正值，即当本车所处路段为坡道时，如图7所示，其所对应期望加速度为：

G表示整车重量即G＝mg(单位N)，m表示整车质量；g表示重力加速度(单位N/kg)；

因此只有当曲率K、坡度θ同时为零时才属于非复杂路况下的巡航模式，其余情况均属于复杂路况下的巡航模式，此类巡航模式下的预期加速度计算时需考虑路况条件。

定义L表示一段距离内是否有交通信号灯及其状态的表示值，当L为1时代表此路段内有交通信号灯且为红灯，此时车辆应进入滑行巡航模式，如图5所示，该模式下本车在X₁距离内调整车速为V₁，此时车辆应距离交通信号灯距离为s_f，车辆在距离s_f内空档滑行依靠滚动阻力和空气阻力来使车速从V₁下降到零，最终至交通信号灯处刚好速度为零，其中滑行过程涉及能量变化公式为：

C_rr为滚动阻力系数；θ为道路坡度；ρ为空气密度；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；s_f为空档滑行距离；t_s为空挡滑行所经历时间；E_w为滑行过程中消耗的能量；m为整车质量；F_w为驱动力；C_D为空气阻力系数；v为在空档滑行过程中，在滚动阻力和空气阻力产生的减速度影响下每一时刻的瞬时速度；

进入滑行模式时车速V₁为

其中s_f为空档滑行距离；a_f为滚动阻力和空气阻力所产生的减速度；

在检测到交通信号灯为红灯时本车的速度为V，本车与信号灯的距离为S，则X₁为

X₁＝S-s_f

具体加速度计算公式如下，即如图2所示，非复杂路况滑行巡航模式预期加速度值为:

复杂路况滑行巡航模式预期加速度值为:

当L为0或-1时分别代表此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯，此时车辆进入其他巡航模式；

定义距离误差Δd＝d-d_des其中d为此时本车与前车间的距离，Δd为距离误差；d_des为期望车距，d_des可以表示为d_des＝τ_hv+d₀其中τ_h为车头时距，d₀为最小安全距离,v为本车在行驶过中的瞬时速度；定义与前车最大距离为d_set，其中d_set＝d_des+Δx，其中Δx＝1.5×d_des；

当满足d＞d_set||d＜d_des时进入跟车巡航模式，如图9所示，若为d＞d_set则说明与前车距离较远则应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，若为d＜d_des则说明与前车距离较近应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des；

如图2所示，V表示检测到与前车距离为d时的速度，非复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

当满足d_des≤d≤d_set时进入定速巡航模式，如图8所示，在该模式下本车速度的控制目标为驾驶员设定的巡航车速V_set，其中V_set具体值为：

r为车轮半径；n为发动机工作在高效区间的转速；i_g为变速器传动比；i₀为主减速器传动比；

当检测到此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯时车速为V，驾驶员反应时间为Δt，调整车速至V_set的过程中加速度计算式如下所示，如图2所示，即非复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为:

所述步骤二中层能量管理方法匹配控制层包括以下过程：

如图3所示，车辆在出发前获取本次出行距离，若出行距离小于车辆纯电动续航里程，则整个行程进入纯电动模式，实现零排放、零油耗的目的，在行程结束时电池SOC值达到预设的下限值，利用插电式混合动力汽车动力电池组容量大且可以外接电网充电的优势补充电能，从而使能量利用率最高。若出行距离大于车辆纯电动续航里程或不清楚此次出行距离则根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层进行判断巡航模式M的值，其中定义M值为1时为滑行巡航模式，M值2时为定速巡航模式、M值为3时为跟车巡航模式。

其中中层能量管理方法匹配控制层主要根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配几种特殊工况下发动机及电机所处的最优工作模式，而下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层所分配的发动机及电机优先工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

当为滑行巡航模式时，此时车辆多处于市区道路内的拥堵路段车速较低且频繁加速减速故应优先选择纯电动模式，从而使该低速低负荷工况由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

具体纯电动模式为：

其中，T_req为需求转矩；T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；

当为定速巡航模式时，此时车辆多以中高速巡航行驶，处于郊区道路或高速路段此时不需频繁加速减速工作效率高工况稳定故应优先选择充电模式，此时设定的巡航车速应使发动机工作在高效率区域，在提供给驱动车辆行驶所需功率的同时利用剩余功率给动力电池组充电；

具体充电模式为：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当为跟车巡航模式时，此时车辆需根据与前车距离频繁加速减速，且车速较低其工作在低速低负荷工况，因此应优先选择纯电动模式，由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

以上优先条件若不符合所需转矩以及SOC要求或处于手动模式则应由下层转矩分配控制层根据具体情况制定特定的管理策略，具体转矩以及SOC分配原则在下层转矩分配控制层具体说明；

所述步骤二下层转矩分配控制层包括以下过程：

下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层所分配的发动机及电机优先工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所涉及所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

如图4所示，下层转矩分配控制层根据期望加速度由转矩计算公式得出需求转矩，具体预期加速度a_x的值如图2所示，其中转矩计算公式为：

T_req＝(ma_x+mgf+C_DAv²)

f滚动阻力系数；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；C_D为空气阻力系数；a_x为期望加速度(x＝1,2,3,4,5,6)；v表示汽车的瞬时速度；m表示整车质量；g表示重力加速度单位(N/kg)；

对SOC值进行判断，定义SOC充电上限为SOC_max，SOC放电下限SOC_min，选择电池SOC充电上限值为SOC_max＝0.8，选择电池SOC放电下限值SOC_min＝0.3；另外针对发动机高效工作区间，定义该区间上限为发动机的最高转矩T_{e_max}，该区间下限为发动机的最低启动转矩T_{e_min}；

当SOC＞SOC_max，若需求转矩小于电动机最高转矩T_{m_max}，则发动机单独驱动，此时SOC减少，SOC值维持在一定范围内,使动力电池组工作在内阻较低且效率较高的工作区间，具体分配策略：

T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；T_req为需求转矩；

若需求转矩大于电动机最高转矩T_{m_max},则同时启动电动机与发动机，发动机不能提供的转矩部分由发动机协助提供，具体分配策略：

T_{m_max}为电机最大转矩；

当SOC小于SOC_min，则启动发动机工作在高效工作区间输出最大转矩，在提供驱动车辆行驶所需转矩的同时利用剩余功率给动力电池组充电，电动机协助发动机提供转矩，具体分配策略：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当SOC_min＜SOC＜SOC_max，若需求转矩处于发动机高效工作区间内则使发动机输出最优转矩，若发动机不能完全提供需求转矩则由电动机协助提供，具体分配策略：

T_{e_opt}为发动机最优工作转矩，此时发动机工作在高效区间；

若需求转矩大于发动机的最高转矩T_{e_max}，则发动机输出最高转矩，不能由发动机提供的需求转矩则由电动机协助提供，具体分配策略：

若需求转矩小于发动机的最小转矩T_{e_min}，此时低负荷工况发动机工作效率低，因此关闭发动机由电动机单独驱动，具体分配策略：

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术所创的等效方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，其特征在于，包括设计上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层、中层能量管理方法匹配控制层、以及下层转矩分配控制层；其中上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层通过采集的道路交通信息判断车辆应匹配的巡航模式并输出当前模式下的预期加速度，中层能量管理方法匹配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配特殊路况下发动机及电机所处工作模式，下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层优先分配的发动机及电机工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所有工况进行发动机及电机的转矩分配；

所述上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层的设计方法具体如下：

S2.1首先通过输入的曲率与坡度信息判断该路况是否属于复杂路况模式；

S2.2接着通过输入的前车车速、本车车速、与前车的距离以及一定距离内是否有交通信号灯及其状态判断应该匹配滑行巡航模式、定速巡航模式以及跟车巡航模式三种巡航模式中的哪种巡航模式；

S2.3最后根据以上信息确定应进入复杂路况滑行巡航模式、非复杂路况滑行巡航模式、复杂路况定速巡航模式、非复杂路况定速巡航模式、复杂路况跟车巡航模式、非复杂路况跟车巡航模式六种模式下的哪种巡航模式；

其中，所述S2.1中判断路况是否属于复杂路况模式的方法：

定义当曲率K为零时意味着道路不属于弯道，坡度θ为零时意味着道路无坡度即为平路，因此在曲率K为0并且坡度θ也为0的条件下，此时所处路况为非复杂路况模式，否则为复杂路况模式；

所述S2.2中判断匹配三种巡航模式中的哪种巡航模式的方法：定义L表示一段距离内是否有交通信号灯及其状态的表示值，当L为1时代表此路段内有交通信号灯且为红灯，此时车辆应进入滑行巡航模式，该模式下本车在X1距离产生新预期加速度内将车速调整至V1，该速度可以保证在距离s_f内空档滑行依靠滚动阻力和空气阻力来使车速下降从而至交通信号灯处刚好速度为零，其中

C_rr为滚动阻力系数；θ为到了路坡度；ρ为空气密度；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；m为整车质量；F_w为驱动力；C_D为空气阻力系数；v表示行驶过程中每一时刻的瞬时速度；在滑行巡航过程中，在t_s时间内经过距离s_f所涉及的能量计算公式E_w为：

s_f为空档滑行距离；t_s为空挡滑行所经历时间；E_w为滑行过程中消耗的能量；v为在空档滑行过程中，在滚动阻力和空气阻力产生的减速度影响下每一时刻的瞬时速度；g表示重力加速度；

当L为0或-1时分别代表此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯，此时车辆进入其他巡航模式；

定义距离误差Δd＝d-d_des，其中d为此时本车与前车间的距离，Δd为距离误差；d_des为期望车距，d_des可以表示为d_des＝τ_hv+d₀其中τ_h为车头时距，d₀为最小安全距离，v为本车在行驶过中的瞬时速度；定义与前车最大距离为d_set，其中d_set＝d_des+Δx，其中Δx＝1.5×d_des；

当满足d＞d_set||d＜d_des时进入跟车巡航模式，若为d＞d_set则说明与前车距离较远则应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，若为d＜d_des则说明与前车距离较近应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，速度同时调整为V_set；

当满足d_des≤d≤d_set时进入定速巡航模式，在该模式下本车产生新预期加速度将现有速度调整至驾驶员设定的巡航车速V_set。

2.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，其特征在于，还包括实时采集车辆所处的道路交通信息包括：坡度θ、曲率K、与前车的距离、前车车速、一定距离内是否有交通信号灯及其状态，以及实时采集自车的行驶状态信息，包括：本车车速、本车SOC。

3.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，其特征在于，所述中层能量管理方法匹配控制层的设计方法如下：

车辆在出发前获取本次出行距离，若出行距离D小于车辆纯电动续航里程D_m，则整个行程进入纯电动模式，实现零排放、零油耗的目的，在行程结束时电池SOC值达到预设的下限值，并利用插电式混合动力汽车动力电池组容量大且可以外接电网充电的优势补充电能，使能量利用率最高，若出行距离大于车辆纯电动续航里程或不清楚此次出行距离则根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层进行判断M的值，其中定义M值为1时为滑行巡航模式，M值2时为跟车巡航模式、M值为3时为定速巡航模式；

当为滑行巡航模式时，此时车辆多处于市区道路内的拥堵路段车速较低且频繁加速减速在符合转矩以及SOC的前提下优先选择纯电动模式，低速低负荷工况由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

当为定速巡航模式时，此时车辆多以中高速巡航行驶，处于郊区道路或高速路段此时不需频繁加速减速工作效率高工况稳定，故在符合转矩以及SOC的前提下优先选择充电模式，此时设定的巡航车速应使发动机工作在高效率区域，在提供给驱动车辆行驶所需功率的同时利用剩余功率给动力电池组充电；

当为跟车巡航模式时，此时车辆需根据与前车距离频繁加速减速，且车速较低使其工作在低速低负荷工况，因此在符合转矩以及SOC的前提下优先选择纯电动模式，应由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作。

4.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理方法，其特征在于，所述下层转矩分配控制层的设计方法具体如下：

根据期望加速度由转矩计算公式得出需求转矩，其中转矩计算公式为：

T_req＝(ma_x+mgf+C_dAv²)

f滚动阻力系数；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；C_D为空气阻力系数；a_x为期望加速度(x＝1，2，3，4，5，6)；v表示汽车的瞬时速度；m表示整车质量；g表示重力加速度单位(N/kg)；

对SOC值进行判断，定义SOC充电上限为SOC_max，SOC放电下限SOC_min，选择电池SOC充电上限值为SOC_max＝0.8，选择电池SOC放电下限值SOC_min＝0.3；另外针对发动机高效工作区间，定义该区间上限为发动机的最高转矩T_{e_max}，该区间下限为发动机的最低启动转矩T_{e_min}，电动机最高转矩最高转矩为T_{m_max}；

当SOC＞SOC_max时，若需求转矩小于电动机最高转矩T_{m_max}，则电动机单独驱动，此时SOC减少，SOC值维持在一定范围内使动力电池组工作在内阻较低且效率较高的工作区间；具体分配策略：

其中，T_req为需求转矩；T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；

若需求转矩大于电动机最高转矩T_{m_max}，则同时启动电动机与发动机，电动机输出最高转矩，电动机不能提供的转矩部分由发动机协助提供；具体分配策略：

T_{m_max}为电机最大转矩；

当SOC小于SOC_min，则启动发动机工作在高效工作区间输出最大转矩，在提供驱动车辆行驶所需转矩的同时利用剩余功率给动力电池组充电，电动机协助发动机提供转矩；具体分配策略：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当SOC_min＜SOC＜SOC_max，若需求转矩处于发动机高效工作区间内则使发动机输出最优转矩，若发动机不能完全提供需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

T_{e_opt}为发动机最优工作转矩，此时发动机工作在高效区间；

若需求转矩大于发动机的最高转矩T_{e_max}，则发动机输出最高转矩，不能由发动机提供的需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

若需求转矩小于发动机的最小转矩T_{e_min}，此时低负荷工况发动机工作效率低，因此关闭发动机由电动机单独驱动；具体分配策略：

5.一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理控制器，其特征在于，包括上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制器、中层能量管理方法匹配控制器、以及下层转矩分配控制器；其中上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层通过采集的道路交通信息判断车辆应匹配的巡航模式并输出当前模式下的预期加速度，中层能量管理方法匹配控制层根据上层多模式识别与切换的中适应巡航模式控制层所匹配的具体巡航模式以及距离目的地距离优先分配特殊路况下发动机及电机所处工作模式，下层转矩分配控制层根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层所输出的预期加速度进行需求转矩的计算并根据所设定的规则判断中层能量管理方法匹配控制层优先分配的发动机及电机工作模式是否合理，若不合理则分配其他工作模式，该控制层能够为行驶过程中所有工况进行发动机及电机的转矩分配。

6.根据权利要求5所述的一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理控制器，其特征在于，所述上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制器具体如下：

通过曲率与坡度信息判断该路况是否属于复杂路况模式，

通过前车车速、本车车速、与前车距离以及一定距离内是否有交通信号灯及其状态判断应该匹配滑行巡航模式、定速巡航模式以及跟车巡航模式三种巡航模式中的哪一种巡航模式，

根据以上判断结果，确定当前条件下应进入复杂路况滑行巡航模式、非复杂路况滑行巡航模式、复杂路况定速巡航模式、非杂路况定速巡航模式、复杂路况跟车巡航模式、非复杂路况跟车巡航模式六种模式下的哪一种巡航模式；具体判断如下：

定义当曲率为零时表示道路不属于弯道，曲率不为零时表示本车所处路段为弯道，其所对应期望加速度为：

a＝KV²

V表示本车过弯时检测到的速度；K为曲率；

坡度θ为零时表示道路无坡度即为平路，当坡度θ很小时由

G/100为坡度，上坡时G取正值，即当本车所处路段为坡道时，其所对应期望加速度为：

G表示整车重量即G＝mg，单位N；g表示重力加速度，单位N/kg；

只有当曲率K、坡度θ同时为零时才属于非复杂路况下的巡航模式，其余情况均属于复杂路况下的巡航模式；

定义L表示一段距离内是否有交通信号灯及其状态的表示值，当L为1时代表此路段内有交通信号灯且为红灯，此时车辆应进入滑行巡航模式，该模式下本车在X₁距离内调整车速为V₁，此时车辆应距离交通信号灯距离为s_f，车辆在距离s_f内空档滑行依靠滚动阻力和空气阻力来使车速从V₁下降到零，最终至交通信号灯处刚好速度为零，其中滑行过程涉及能量变化公式为：

C_rr为滚动阻力系数；θ为道路坡度；ρ为空气密度；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；s_f为空档滑行距离；t_s为空挡滑行所经历时间；E_w为滑行过程中消耗的能量；m为整车质量；F_w为驱动力；C_D为空气阻力系数；v为在空档滑行过程中，在滚动阻力和空气阻力产生的减速度影响下每一时刻的瞬时速度；

进入滑行模式时车速V₁为

其中s_f为空档滑行距离；a_f为滚动阻力和空气阻力所产生的减速度；

在检测到交通信号灯为红灯时本车的速度为V，本车与信号灯的距离为S，则X₁为

X₁＝S-s_f

具体加速度计算公式如下，即非复杂路况滑行巡航模式预期加速度值为：

对应的复杂路况滑行巡航模式预期加速度值为：

当L为0或-1时分别代表此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯，此时车辆进入其他巡航模式；

定义距离误差Δd＝d-d_des，其中d为此时本车与前车间的距离，Δd为距离误差；d_des为期望车距，d_des可以表示为d_des＝τ_hv+d₀其中τ_h为车头时距，d₀为最小安全距离，v为本车在行驶过中的瞬时速度；定义与前车最大距离为a_set，其中d_set＝d_des+Δx，其中Δx＝1.5×d_des；

当满足d＞d_set||d＜d_des时进入跟车巡航模式，若为d＞d_set则说明与前车距离较远则应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，若为d＜d_des则说明与前车距离较近应产生新预期加速度调整与前车距离到d_des，速度同时调整为V_set；

当检测到本车与前车的距离为d的同时检测到本车的速度为V，即非复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为：

复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为：

当满足d_des≤d≤d_set时进入定速巡航模式，在该模式下本车速度的控制目标为驾驶员设定的巡航车速V_set，其中V_set具体值为：

r为车轮半径；n为发动机工作在高效区间的转速；i_g为变速器传动比；i₀为主减速器传动比；

当检测到此路段没有交通信号灯或交通信号灯为绿灯时车速为V，驾驶员反应时间为Δt，调整车速至V_set的过程中加速度计算式如下所示，即非复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为：

复杂路况跟车巡航模式预期加速度值为：

7.根据权利要求5所述的一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理控制器，其特征在于，所述中层能量管理策略匹配控制器具体如下：

车辆在出发前获取本次出行距离，若出行距离小于车辆纯电动续航里程，则整个行程进入纯电动模式，实现零排放、零油耗的目的，在行程结束时电池SOC值达到预设的下限值，利用插电式混合动力汽车动力电池组容量大且可以外接电网充电的优势补充电能，使能量利用率最高；若出行距离大于车辆纯电动续航里程或不清楚此次出行距离则根据上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层进行判断巡航模式M的值，其中定义M值为1时为滑行巡航模式，M值2时为定速巡航模式、M值为3时为跟车巡航模式；

当为滑行巡航模式时，此时车辆多处于市区道路内的拥堵路段车速较低且频繁加速减速在符合转矩以及SOC的前提下优先选择纯电动模式，低速低负荷工况由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作；

具体纯电动模式为：

其中，T_req为需求转矩；T_e为发动机转矩；T_m为电机转矩；

当为定速巡航模式时，此时车辆多以中高速巡航行驶，处于郊区道路或高速路段此时不需频繁加速减速工作效率高工况稳定，故在符合转矩以及SOC的前提下优先选择充电模式，此时设定的巡航车速应使发动机工作在高效率区域，在提供给驱动车辆行驶所需功率的同时利用剩余功率给动力电池组充电；

具体充电模式为：

T_{e_max}为发动机最大转矩；

当为跟车巡航模式时，此时车辆需根据与前车距离频繁加速减速，且车速较低使其工作在低速低负荷工况，因此在符合转矩以及SOC的前提下优先选择纯电动模式，应由电动机单独驱动车辆行驶，避免发动机在低速低转矩的低效率区域工作。

8.根据权利要求5所述的一种插电式混合动力汽车自适应巡航能量管理控制器，其特征在于，所述下层转矩分配控制器具体如下：

下层转矩分配控制层根据期望加速度由转矩计算公式得出需求转矩，具体预期加速度a_x(x＝1，2，3，4，5，6)的值在上层多模式识别与切换的自适应巡航模式控制层中计算，其中转矩计算公式为：

T_req＝(ma_x+mgf+C_DAv²)

f滚动阻力系数；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积；C_D为空气阻力系数；a_x为期望加速度(x＝1，2，3，4，5，6)；v表示汽车的瞬时速度；m表示整车质量；g表示重力加速度单位(N/kg)；

对SOC值进行判断，定义SOC充电上限为SOC_max，SOC放电下限SOC_min，选择电池SOC充电上限值为SOC_max＝0.8，选择电池SOC放电下限值SOC_min＝0.3；另外针对发动机高效工作区间，定义该区间上限为发动机的最高转矩T_{e_max}，该区间下限为发动机的最低启动转矩T_{e_min}；

当SOC＞SOC_max，若需求转矩小于电动机最高转矩T_{m_max}，则电动机单独驱动，此时SOC减少，SOC值维持在一定范围内，使动力电池组工作在内阻较低且效率较高的工作区间；具体分配策略：

若需求转矩大于电动机最高转矩T_{m_max}则同时启动电动机与发动机，发动机不能提供的转矩部分由发动机协助提供；具体分配策略：

当SOC小于SOC_min，则启动发动机工作在高效工作区间输出最大转矩，在提供驱动车辆行驶所需转矩的同时利用剩余功率给动力电池组充电，电动机协助发动机提供转矩；具体分配策略：

当SOC_min＜SOC＜SOC_max，若需求转矩处于发动机高效工作区间内则使发动机输出最优转矩，若发动机不能完全提供需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

T_{e_opt}为发动机最优工作转矩，此时发动机工作在高效区间；

若需求转矩大于发动机的最高转矩T_{e_max}，则发动机输出最高转矩，不能由发动机提供的需求转矩则由电动机协助提供；具体分配策略：

若需求转矩小于发动机的最小转矩T_{e_min}，此时低负荷工况发动机工作效率低，因此关闭发动机由电动机单独驱动；具体分配策略：

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