混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法及系统与流程

本发明涉及一种混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法及系统，属于混合动力汽车控制技术领域。

背景技术：

对于混合动力汽车，车辆都有两个或者多个动力源，动力源组合一般是两个电机和一个发动机。一般地，在车辆中低速行驶工况下，混合动力汽车一般只有一个动力源作为驱动力，主要是驱动电机担当驱动源，以达到降低油耗，减少排放等目的。当驾驶员有急加速请求或者车辆高速行驶时，第二个或者多个动力源会介入驱动，几个动力源同时作为驱动力，满足驾驶员动力需求。

对于混合动力汽车，多个动力源与驱动轴的连接方式有多种多样，比较常见的有行星排结构和圆柱齿轮传动结构。不管是行星排结构还是圆柱齿轮传动，为了实现多种模式切换，达到节油减排的目的，动力源与传动轴连接大都配有离合器、同步器等机构。混合动力汽车在实现串联、并联等模式切换时，常常伴随着离合器、同步器的断开和接合。在离合器、同步器的开闭过程中，常常出现车辆抖动，闭合冲击的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法及系统，解决了混合动力车辆在模式切换过程存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法，响应于需要通过接合器接合进行模式切换，扭矩协调控制如下：

单电机纯电模式切换到串联模式：

在离合器接合过程中，向isg电机发出零扭矩控制指令，向发动机发出禁止启动指令；

单电机纯电模式切换到双电机纯电模式：

向isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出转速控制指令；

响应于接收到isg电机转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机发出零扭矩控制指令，向同步器发出接合指令；

响应于接收到同步器接合的反馈，向isg电机发出扭矩恢复指令；

双电机纯电模式切换到并联模式：

向发动机发出转速控制指令；

响应于接收到发动机转速达到目标转速允许范围的反馈，向发动机发出怠速控制指令，向离合器发出接合指令；

响应于接收到离合器接合的反馈，向发动机发出扭矩恢复指令；

串联切换到并联模式：

向发动机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出转速控制指令；

响应于接收到isg电机转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机和发动机发出零扭矩控制指令，向同步器发出接合指令；

响应于接收到同步器接合的反馈，向isg电机和发动机发出扭矩恢复指令。

先判断当前车辆的模式，根据当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器/同步器的接合或断开。

混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法，响应于需要通过接合器断开进行模式切换，扭矩协调控制如下：

串联模式切换到单电机纯电动模式：

在离合器断开过程中，向isg电机发出零扭矩控制指令；

离合器断开后，向isg电机发出无扭矩干预指令；

双电机纯电模式切换到单电机纯电模式：

向isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到isg电机实现零扭矩控制的反馈，向同步器发出断开指令；

响应于接收到同步器断开的反馈，向isg电机发出无扭矩干预指令；

并联模式切换到双电机纯电模式：

向发动机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到发动机实现零扭矩控制的反馈，向离合器发出断开指令；

响应于接收到离合器断开的反馈，向发动机发出熄火指令；

并联切换到串联模式：

向发动机和isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机和isg电机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到实现零扭矩控制的反馈，向同步器发出断开指令；

响应于接收到同步器断开的反馈，向发动机和isg电机发出无扭矩干预指令。

先判断当前车辆的模式，根据当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器/同步器的接合或断开。

混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制系统，包括，

单电机串联模块：

在离合器接合过程中，向isg电机发出零扭矩控制指令，向发动机发出禁止启动指令；

单电机双电机模块：

向isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出转速控制指令；

响应于接收到isg电机转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机发出零扭矩控制指令，向同步器发出接合指令；

响应于接收到同步器接合的反馈，向isg电机发出扭矩恢复指令；

双电机并联模块：

向发动机发出转速控制指令；

响应于接收到发动机转速达到目标转速允许范围的反馈，向发动机发出怠速控制指令，向离合器发出接合指令；

响应于接收到离合器接合的反馈，向发动机发出扭矩恢复指令；

串联并联模块：

向发动机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出转速控制指令；

响应于接收到isg电机转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机和发动机发出零扭矩控制指令，向同步器发出接合指令；

响应于接收到同步器接合的反馈，向isg电机和发动机发出扭矩恢复指令。

还包括判断模块，判断模块：先判断当前车辆的模式，根据当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器/同步器的接合或断开。

混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制系统，包括

串联单电机模块：

在离合器断开过程中，向isg电机发出零扭矩控制指令；

离合器断开后，向isg电机发出无扭矩干预指令；

双电机单电机模块：

向isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到isg电机实现零扭矩控制的反馈，向同步器发出断开指令；

响应于接收到同步器断开的反馈，向isg电机发出无扭矩干预指令；

并联双电机模块：

向发动机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到发动机实现零扭矩控制的反馈，向离合器发出断开指令；

响应于接收到离合器断开的反馈，向发动机发出熄火指令；

并联串联模块：

向发动机和isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机和isg电机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到实现零扭矩控制的反馈，向同步器发出断开指令；

响应于接收到同步器断开的反馈，向发动机和isg电机发出无扭矩干预指令。

还包括判断模块，判断模块：先判断当前车辆的模式，根据当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器/同步器的接合或断开。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法的指令。

本发明所达到的有益效果：本发明通过协调各个单元，可以实现车辆模式的平顺切换，有效降低模式切换时的换挡冲击，避免出现车辆抖动的现象；同时本发明没有大量的标定参数，适用性强。

附图说明

图1为双电机增程驱动混合动力系统的结构图；

图2为模式切换控制流程图；

图3为单电机纯电模式切换至串联模式的扭矩协调过程；

图4为单电机纯电模式切换至双电机纯电模式的扭矩协调过程；

图5为双电机纯电模式切换至并联模式的扭矩协调过程；

图6为串联模式切换至并联模式的扭矩协调过程；

图7为串联模式切换至单电机纯电模式的扭矩协调过程；

图8为双电机纯电模式切换至单电机纯电模式的扭矩协调过程；

图9为并联模式切换至双电机纯电模式的扭矩协调过程；

图10为并联模式切换至串联模式的扭矩协调过程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，如图1所示，双电机增程驱动混合动力系统包括主驱动电机1、主驱动电机控制器2、isg电机4、isg电机控制器5、发动机6、发动机控制器7、整车控制器3、减速器10、离合器8和同步器9。

主驱动电机1通过齿轮直接与减速器10第一输入轴相连，齿轮的连接方式可以是直齿齿轮传动，也可以是斜齿齿轮传动以及其他类型的齿轮传动，发动机6通过离合器8与isg电机4相连，在离合器8闭合后，isg电机4可以实现发动机6的启动，发电和停机，isg电机4与动力输出轴的连接，需要通过同步器9的闭合，在同步器9，离合器8都闭合后，可以实现发动机6，isg电机4和主驱动电机1同时驱动。

对于该双电机增程驱动混动车，车辆模式包括单电机纯电模式、双电机纯电模式、串联模式和并联模式。

当离合器8和同步器9处于断开状态时，车辆处于单电机纯电模式。该模式下，主驱动电机1单独驱动车辆行驶，满足驾驶员低速行驶需求，isg电机4和发动机6不参与扭矩输出，发动机6处于熄火状态，isg电机4为0nm输出状态。

当离合器8闭合，同步器9保持断开时，车辆处于串联模式。此模式适合soc偏低或者电池功率由于故障等原因较低等工况；其常见应用场景如下，在单电机纯电模式下，电池过温出现功率不足的现象，为了满足驾驶员功率需求，离合器8会闭合，同步器9保持断开，isg电机4拖动发动机6，实现发动机6的启动，车辆进入串联发电，发动机6发电，给电池包补电或者与电池一起为主驱动电机1提供动力，满足驾驶员一般功率需求。

在串联模式和单电机纯电模式下，当驾驶员松开加速踏板，车速大于14km/h(该车速根据实际情况可以标定)，主驱动电机1实现能量回收功能。

当离合器8和同步器9都闭合的情况下，车辆处于并联模式。该模式的常见应用场景如下：当车辆处于串联模式，即离合器8闭合，同步器9断开，此时，驾驶员深踩加速踏板，车速达到中等转速后，同步器9闭合，车辆进入并联模式，发动机6、主驱动电机1和sg电机4同时输出扭矩，提高车辆驾驶动力性，满足驾驶员的加速需求。在并联模式下，依据实际工况，可以细分为能量回馈模式，智能发电模式和驱动模式。

当离合器8断开，同步器9闭合，车辆处于双电机纯电模式。常见应用场景如下：当车辆处于单电机纯电模式，此时电池电量soc较高，且无故障状态，驾驶员深踩加速踏板，混动控制单元控制离合器8断开，闭合同步器9，车辆进入双电机驱动，实现较大的扭矩输出。双电机驱动可以满足爬坡等工况。此外，该混动结构由于采用了两个电机，并且可以同时参与驱动，可以通过策略的控制，提高电机处于高效区的时间，进而提高能量利用率，提高续航里程。

随着工况和车辆状态的变化，车辆模式会在单电机纯电模式、双电机纯电模式、串联模式和并联模式中切换。进一步讲，纯电动模式与串联模式的切换，涉及到离合器8闭合和断开，同步器9保持断开。串联模式与并联模式的切换，涉及到同步器9的闭合和断开，离合器8保持闭合。单电机和双电机模式的切换，涉及到同步器9的闭合和开闭，离合器8保持断开。双电机和并联模式的切换，涉及到离合器8的开闭，同步器9保持闭合。在这些模式切换过程中，为了保持整车驾驶的平顺性和动力性，整车控制器3需要协调好各动力源的扭矩分配。

如图2所示，整车控制器3通过can网络采集离合器8、同步器9、主驱动电机1、isg电机4和发动机6的状态信息，判断出当前的离合器8和同步器9的位置，进而判断出当前车辆模式；通过can网络和加速踏板等硬线信号，确定当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器8/同步器9的是需要接合还是断开。

通过离合器/同步器接合进行模式切换，扭矩协调控制如下：

1）单电机纯电模式切换到串联模式：

该模式切换由于发动机6和isg电机4均处于零转速零扭矩状态，离合器8可以直接接合，不需要经过扭矩卸载和转速同步阶段，因此扭矩协调控制具体如下：

11）向离合器8发出结合指令；

12）在离合器8接合过程中，向isg电机4发出零扭矩控制指令，向发动机6发出禁止启动指令；

13）isg电机4实现零扭矩后，离合器8结合，isg电机4启动发动机6，进入串联模式。

如图3所示，通过上述方法，车辆可以从单电机纯电模态切换到串联模态，在此切换过程中，由于发动机处于熄火状态，离合器可以直接接合，车辆模式的平顺切换。2）单电机纯电模式切换到双电机纯电模式：

21））向isg电机4发出扭矩卸载指令；

22）响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机4发出转速控制指令；

23）响应于接收到isg电机4转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机4发出零扭矩控制指令，向同步器9发出接合指令；

24）响应于接收到同步器9接合的反馈，向isg电机4发出扭矩恢复指令，isg电机4和主驱动电机1共同驱动车辆行驶。

如图4所示，通过上述方法，车辆可以从单电机纯电模态平稳的切换到双电机纯电模态，在此切换过程中，车辆模式的平顺切换，车速没有出现明显的波动。

3）双电机纯电模式切换到并联模式：

该模式切换不需要进行扭矩卸载，因此扭矩协调控制具体如下：

31）向发动机6发出转速控制指令；

32）响应于接收到发动机6转速达到目标转速允许范围的反馈，向发动机6发出怠速控制指令，向离合器8发出接合指令；

33）响应于接收到离合器8接合的反馈，向发动机6发出扭矩恢复指令，isg电机4、发动机6和主驱动电机1共同驱动车辆行驶。

如图5所示，通过上述方法，车辆可以从双电机纯电模态平稳的切换到并联模态。4）串联切换到并联模式：

41）向发动机6发出扭矩卸载指令；

42）响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机4发出转速控制指令；

43）响应于接收到isg电机4转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机4和发动机6发出零扭矩控制指令，向同步器9发出接合指令；

44）响应于接收到同步器9接合的反馈，向isg电4机和发动机6发出扭矩恢复指令，isg电机4、发动机6和主驱动电机1共同驱动车辆行驶。

如图6所示，通过上述方法，车辆可以从串联模态平稳的切换到并联模态，在此切换过程中，车辆模式的平顺切换，车速没有出现明显的波动。

通过离合器8/同步器9断开进行模式切换，扭矩协调控制如下：

5）串联模式切换到单电机纯电动模式：

该模式切换由于isg电机4处于零转速零扭矩状态，发动机6处于停机状态，离合器8可以直接断开，不需要经过扭矩卸载，因此扭矩协调控制具体如下：

51）在离合器8断开过程中，向isg电机4发出零扭矩控制指令，向发动机6发出禁止启动指令；

52）离合器8断开后，向isg电机4发出无扭矩干预指令，主驱动电机1单独驱动车辆行驶。

如图7所示，通过上述方法，车辆可以从串联模态切换到单电机纯电模态，在此切换过程中，由于发动机已经熄火，离合器可以直接断开，车辆模式的平顺切换。

6）双电机纯电模式切换到单电机纯电模式：

61）向isg电机4发出扭矩卸载指令；

62）响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机4发出零扭矩控制指令；

63）响应于接收到isg电机4实现零扭矩控制的反馈，向同步器9发出断开指令；

64）响应于接收到同步器9断开的反馈，向isg电机4发出无扭矩干预指令，主驱动电机1单独驱动车辆行驶。

如图8所示，通过上述方法，车辆可以从双电机纯电模态平稳的切换到单电机纯电模态，在此切换过程中，此时isg电机4处于零扭矩阶段，只需isg电机4保持零扭矩控制，同步器可以直接断开，车辆模式的平顺切换。

7）并联模式切换到双电机纯电模式：

71）向发动机6发出扭矩卸载指令；

72）响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机6发出零扭矩控制指令；

73）响应于接收到发动机6实现零扭矩控制的反馈，向离合器8发出断开指令；

74）响应于接收到离合器8断开的反馈，向发动机6发出熄火指令。

如图9所示，通过上述方法，车辆可以从并联模态平稳的切换到双电机纯电模态，在此切换过程中，车辆模式的平顺切换，车速没有出现明显的波动。

8）并联切换到串联模式：

81）向发动机6和isg电机4发出扭矩卸载指令；

82）响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机6和isg电机4发出零扭矩控制指令；

83）响应于接收到实现零扭矩控制的反馈，向同步器9发出断开指令；

84）响应于接收到同步器9断开的反馈，向发动机6和isg电机4发出无扭矩干预指令。

如图10所示，通过上述方法，车辆可以从并联模态平稳的切换到串联模态，在此切换过程中，车辆模式的平顺切换，车速没有出现明显的波动。

本发明通过协调各个单元，可以实现车辆模式的平顺切换，有效降低模式切换时的换挡冲击，避免出现车辆抖动的现象，有利于提高驾驶舒适性；同时本发明没有大量的标定参数，适用性强。

混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制系统，包括，

判断模块：

先判断当前车辆的模式，根据当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器/同步器的接合或断开；

单电机串联模块：

在离合器接合过程中，向isg电机发出零扭矩控制指令，向发动机发出禁止启动指令；

响应于离合器接合，isg电机启动发动机，进入串联模式；

单电机双电机模块：

向isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出转速控制指令；

响应于接收到isg电机转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机发出零扭矩控制指令，向同步器发出接合指令；

响应于接收到同步器接合的反馈，向isg电机发出扭矩恢复指令；

双电机并联模块：

向发动机发出转速控制指令；

响应于接收到发动机转速达到目标转速允许范围的反馈，向发动机发出怠速控制指令，向离合器发出接合指令；

响应于接收到离合器接合的反馈，向发动机发出扭矩恢复指令；

串联并联模块：

向发动机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出转速控制指令；

响应于接收到isg电机转速达到目标转速允许范围的反馈，向isg电机和发动机发出零扭矩控制指令，向同步器发出接合指令；

响应于接收到同步器接合的反馈，向isg电机和发动机发出扭矩恢复指令。

混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制系统，包括，

判断模块：先判断当前车辆的模式，根据当前车辆的运行状态，判断是否需要进行模式切换，若需要，则根据当前模式和目标模式，判断离合器/同步器的接合或断开；

串联单电机模块：

在离合器断开过程中，向isg电机发出零扭矩控制指令；

离合器断开后，向isg电机发出无扭矩干预指令；

双电机单电机模块：

向isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向isg电机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到isg电机实现零扭矩控制的反馈，向同步器发出断开指令；

响应于接收到同步器断开的反馈，向isg电机发出无扭矩干预指令；

并联双电机模块：

向发动机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到发动机实现零扭矩控制的反馈，向离合器发出断开指令；

响应于接收到离合器断开的反馈，向发动机发出熄火指令；

并联串联模块：

向发动机和isg电机发出扭矩卸载指令；

响应于接收到扭矩卸载完成的反馈，向发动机和isg电机发出零扭矩控制指令；

响应于接收到实现零扭矩控制的反馈，向同步器发出断开指令；

响应于接收到同步器断开的反馈，向发动机和isg电机发出无扭矩干预指令。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行混合动力车辆的模式切换扭矩协调控制方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。