基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法

1.本发明涉及新能源汽车整车控制领域，具体是基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法。


背景技术：

2.动力电池是混合动力汽车动力系统的关键部件之一，汽车行驶中，受工况的影响，动力电池soc(state of charge)通常会在较大范围内波动变化，但soc往往处于中间范围时，有着较高的充放电效率和更高的使用寿命。同时，当soc过低时，动力电池最大放电功率下降会导致汽车动力性不足；当soc过高时，汽车的电制动(制动能量回收)会受到限制，从而影响汽车的制动性，同时会降低整车经济性。因此，动力电池soc的工作范围对混合动力汽车的动力性、经济性、制动性以及电池寿命都会产生较大影响。
3.汽车行驶中，soc的高低一方面受限于行驶工况，另一方面也会受整车控制策略的影响。现有方案多以单纯提升整车经济性为目标，对维持soc平衡涉及较少或者效果不理想，在某些工况下，会导致soc持续下降或者持续上升，直至电池电量耗尽或者充满。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，在满足整车动力性的前提下，以提升整车经济性、维持soc平衡为目标，设计出一种能够尽可能始终维持soc处于中间范围的动力分配方法。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，首先，根据soc大小将动力电池分为高荷电状态、中高荷电状态、中荷电状态、中低荷电状态和低荷电状态；
7.然后，检测动力电池的soc值；
8.当soc≥0.9时，判定动力电池为高荷电状态，此时soc只能下降；
9.当0.7≤soc＜0.9时，判定动力电池为中高荷电状态，此时soc可以下降或者保持不变；
10.当0.5≤soc＜0.7时，判定动力电池为中荷电状态，此时soc可以下降、或者保持不变、或者上升；
11.当0.3≤soc＜0.5时，判定动力电池为中低荷电状态，此时soc可以上升或者保持不变；
12.当soc＜0.3时，判定动力电池为低荷电状态，此时soc只能上升。
13.优选的，将工作模式分为纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电四种工作模式；且制动工况下可实现纯电制动、纯机械制动和混合制动三种工作模式；
14.在满足整车动力性的前提下，以提升整车经济性、维持soc平衡为目标，根据车速、油门踏板开度、制动踏板开度和soc确定整车工作模式与扭矩分配方法(下述各变量含义可见具体实施方式)：
15.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc≥0.9时，判定汽车为驱动工况、动力电池为高荷电状态，整车工作模式可以是纯电驱动或者混合驱动，禁止纯发动机驱动和行车充电；
16.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.7≤soc＜0.9时，判定汽车为驱动工况、动力电池为中高荷电状态，整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动和混合驱动，禁止行车充电；
17.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.5≤soc＜0.7时，判定汽车为驱动工况、动力电池为中荷电状态，整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电；
18.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.3≤soc＜0.5时，判定汽车为驱动工况、动力电池为中低荷电状态，整车工作模式可以是纯发动机驱动和行车充电，禁止纯电驱动，当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动；
19.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc＜0.3时，判定汽车为驱动工况、动力电池为低荷电状态，整车工作模式为行车充电，禁止纯电驱动和纯发动机驱动，当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动；
20.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＜0、soc＜0.98时，判定汽车为制动工况，整车工作模式与扭矩分配根据整车需求制动力f
b_req
大小确定：当f
b_req
≤f
b_mot_max
时，整车工作模式为纯电制动；当f
b_req
＞f
b_mot_max
时，整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩；
21.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＜0、soc≥0.98时，判定汽车为制动工况，动力电池为满电，整车工作模式为纯机械制动；
22.当v
act
≥v
eng_start
、pedal＝0时，整车工作模式为滑行；
23.当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＞0时，整车工作模式为纯电驱动；
24.当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＜0、soc＜0.98时，判定汽车为制动工况，整车工作模式与扭矩分配根据整车需求制动力f
b_req
大小确定：当f
b_req
≤f
b_mot_max
时，整车工作模式为纯电制动；当f
b_req
＞f
b_mot_max
时，整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩；
25.当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＜0、soc≥0.98时，判定汽车为制动工况，动力电池为满电，整车工作模式为纯机械制动；
26.当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＝0时，整车工作模式为滑行；
27.当v
act
＝0、pedal＞0时，整车工作模式为纯电驱动；
28.当v
act
＝0、pedal≤0时，汽车静止，不输出动力。
29.优选的，当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc≥0.9时；
30.若f
t_req
≤f
t_mot_max
，整车工作模式为纯电驱动；
31.若f
t_mot_max
＜f
t_req
≤f
t_mot_max
+f
t_eng_low
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在转矩下限，电机补充剩余扭矩；
32.若f
t_req
＞f
t_mot_max
+f
t_eng_low
，整车工作模式为混合驱动，电机工作在最大扭矩，发动机补充剩余扭矩。
33.优选的，当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.7≤soc＜0.9时；
34.若f
t_req
＜f
t_eng_low
，整车工作模式为纯电驱动；
35.若f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
，整车工作模式为纯发动机驱动；
36.若f
t_req
＞f
t_eng_max
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充
剩余扭矩。
37.优选的，当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.5≤soc＜0.7时；
38.若f
t_req
＜f
t_eng_low
，整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电，电机工作在发电状态；
39.若f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
，整车工作模式为纯发动机驱动；
40.若f
t_req
＞f
t_eng_max
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。
41.优选的，当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.3≤soc＜0.5时；
42.若f
t_req
＜f
t_eng_low
，整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电；
43.若f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
，整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电；
44.若f
t_req
＞f
t_eng_max
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。
45.优选的，当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc＜0.3时；
46.若f
t_req
≤f
t_eng_max
时，整车工作模式为行车充电，但发动机实际扭矩需分两种情况：当|t
m_chg_max
|≤t
m_max
时，整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电；当|t
m_chg_max
|＞t
m_max
时，整车工作模式为行车充电，电机工作在最大转矩；
47.若f
t_req
＞f
t_eng_max
时，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。
48.对比现有技术，本发明的有益效果在于：
49.本发明在满足整车动力性的前提下，以提升整车经济性、维持soc平衡为目标，提供一种能够尽可能始终维持soc处于中间范围的动力分配方法，能够保证动力电池的充放电效率和使用寿命，能够保证汽车的制动性能，保证整车的经济性。
附图说明
50.图1是本发明的设计思想流程图；
51.图2是本发明的具体动力分配流程图；
52.图3是发动机最大转矩曲线和转矩曲线下限
53.图4是并联式混合动力系统驱动工况下的整车工作模式能量流动示意图；
54.图5是并联式混合动力系统制动工况下的整车工作模式能量流动示意图。
具体实施方式
55.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
56.实施例1：本发明所述是基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，本实施例基于并联式混合动力汽车动力系统进行表述，但实施例的策略也适用于包含串联式和混联式在内的所有混合动力系统。并联式混合动力系统驱动工况下的整车工作模式包括
纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电，如图4所示；制动工况下的整车工作模式包括纯电制动、纯机械制动和混合制动，如图5所示。
57.本发明根据soc大小将动力电池分为五种荷电状态，分别为高荷电状态、中高荷电状态、中荷电状态、中低荷电状态和低荷电状态。针对不同的电池荷电状态，同时参考车速、油门踏板开度和制动踏板开度，确定适合的整车工作模式和扭矩分配方法，可以将soc尽可能维持在中间范围(0.5～0.7)。
58.如图1所示，具体思想如下：
59.1)当soc≥0.9时，判定动力电池为高荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc必须要下降”的原则，即soc只能下降；
60.2)当0.7≤soc＜0.9时，判定动力电池为中高荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不能再升高”的原则，即soc可以下降或者保持不变；
61.3)当0.5≤soc＜0.7时，判定动力电池为中荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不约束”的原则，即soc可以下降、或者保持不变、或者上升；
62.4)当0.3≤soc＜0.5时，判定动力电池为中低荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不能再下降”的原则，即soc可以上升或者保持不变；
63.5)当soc＜0.3时，判定动力电池为低荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc必须要升高”的原则，即soc只能上升。
64.本实施例在满足整车动力性的前提下，以提升整车经济性、维持soc平衡为目标，根据车速、油门踏板开度、制动踏板开度和soc确定整车工作模式与扭矩分配方法，如图2所示，具体如下：
65.1.当v
act
≥v
eng_start
时
66.v
act
为汽车的实时车速/(km/h)；v
eng_start
为发动机最小启动车速/(km/h)，低于该车速发动机不能稳定工作。
67.1.1当pedal＞0时
68.pedal为踏板开度，当pedal＞0时为驱动；当pedal＜0时为制动；当pedal＝0时为滑行。
69.1.1.1当soc≥0.9时
70.判定动力电池为高荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc必须要下降”的原则。因此整车工作模式可以是纯电驱动或者混合驱动，禁止纯发动机驱动和行车充电。其有益效果是可以确保soc只能下降，整车以纯电驱动为主，以便尽快消耗动力电池电量，达到降低soc的目的，当动力性不足时采用混合驱动。
71.1.1.1.1当f
t_req
≤f
t_mot_max
72.f
t_req
为整车需求驱动力/n，可基于车速和油门开度查表获取；f
t_mot_max
为电机当前最大转矩所产生的驱动力/n。此时整车工作模式为纯电驱动。其有益效果是通过纯电驱动方式快速耗电，以便尽快降低soc。
73.1.1.1.2当f
t_mot_max
＜f
t_req
≤f
t_mot_max
+f
t_eng_low
74.发动机的燃油消耗率b/(g/kwh)与负荷率有关，为降低发动机燃油消耗率，提升整车经济性，为发动机制定一条转矩曲线下限，如图3所示，该曲线是发动机实际工作的最小转矩，即发动机只工作在转矩曲线下限与最大转矩曲线之间的区域内。f
t_eng_low
为当前发动
机转矩下限所产生的驱动力/n。此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在转矩下限，电机补充剩余扭矩。其有益效果是采用混合驱动的方式满足整车动力性，同时使发动机工作在效率较高的区域，提升整车经济性，同时也能够降低soc。
75.1.1.1.3当f
t_req
＞f
t_mot_max
+f
t_eng_low
76.此时整车工作模式为混合驱动，电机工作在最大扭矩，发动机补充剩余扭矩。其有益效果是令电机提供大部分功率，以便快速耗电，尽快降低soc。
77.1.1.2当0.7≤soc＜0.9时
78.判定动力电池为中高荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不能再升高”的原则。因此整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动和混合驱动，禁止行车充电。其有益效果是可以确保soc只能下降或者保持不变，整车以纯电驱动和纯发动机驱动为主，确保soc不再升高的同时，又能兼顾整车经济性，当动力性不足时采用混合驱动。
79.1.1.2.1当f
t_req
＜f
t_eng_low
时
80.此时整车工作模式为纯电驱动。其有益效果是通过纯电驱动方式降低soc。
81.1.1.2.2当f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
时
82.f
t_eng_max
为发动机当前最大转矩所产生的驱动力/n，此时整车工作模式为纯发动机驱动。其有益效果是能够使发动机工作在高效率区直接驱动车辆行驶，减少能量转换损失，提升整车经济性，同时保持soc不变。因为不外接充电的情况下，动力电池的电量最终都来自燃油，因此降低电机功率消耗可以减少能量转换损失。
83.1.1.2.3当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
84.此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。其有益效果是令发动机提供大部分功率，减少能量转换损失，提升整车经济性。
85.1.1.3当0.5≤soc＜0.7时
86.判定动力电池为中荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不约束”的原则。因此整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电。其有益效果是此时soc已经处于目标范围，因此可以以提升整车经济性为主要目标，不再对soc变化进行约束，所以soc可以降低、保持不变和上升。
87.1.1.3.1当f
t_req
＜f
t_eng_low
时
88.此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电，电机工作在发电状态。其有益效果是通过使电机工作在发电状态以提升发动机负荷率，使发动机工作在高效率区，进而提升整车经济性。
89.1.1.3.2当f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
时
90.此时整车工作模式为纯发动机驱动。其有益效果是能够使发动机工作在高效率区直接驱动车辆行驶，减少能量转换损失，提升整车经济性。
91.1.1.3.3当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
92.此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。其有益效果是令发动机提供大部分功率，减少能量转换损失，提升整车经济性。
93.1.1.4当0.3≤soc＜0.5时
94.判定动力电池为中低荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配
基于“soc不能再下降”的原则。因此整车工作模式可以是纯发动机驱动和行车充电，禁止纯电驱动。当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动。其有益效果是可以确保soc只能上升或者保持不变，整车以行车充电为主，确保soc尽快上升，当动力性不足时采用混合驱动。
95.1.1.4.1当f
t_req
＜f
t_eng_low
时
96.此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电。其有益效果是通过使电机工作在发电状态以提升发动机负荷率，使发动机工作在高效率区，提升整车经济性，同时可以使soc尽快上升。
97.1.1.4.2当f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
时
98.此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电。其有益效果是通过采取行车充电模式使soc尽快上升。
99.1.1.4.3当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
100.此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。其有益效果是令发动机提供大部分功率，减少动力电池耗电。
101.1.1.5当soc＜0.3时
102.判定动力电池为低荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc必须要升高”的原则。因此整车工作模式只能是行车充电，禁止纯电驱动和纯发动机驱动。当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动。其有益效果是可以确保soc只能上升，整车以行车充电为主，且尽量以最大功率为动力电池充电，以便达到快速提升soc的目的，当动力性不足时采用混合驱动。
103.1.1.5.1当f
t_req
≤f
t_eng_max
时
104.此时整车工作模式为行车充电，但发动机实际扭矩需分以下两种情况确定。
105.1.1.5.1.1当|t
m_chg_max
|≤t
m_max
时
106.t
m_chg_max
为行车充电模式下发动机工作在最大转矩时的电机需求扭矩/nm，其为负值，具体计算方法见实施例2；t
m_max
为电机当前最大转矩/nm。此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电。其有益效果是以最大功率为动力电池充电，尽快提升soc。
107.1.1.5.1.2当|t
m_chg_max
|＞t
m_max
时
108.此时整车工作模式为行车充电，电机工作在最大转矩。其有益效果是以最大功率为动力电池充电，尽快提升soc。
109.1.1.5.2当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
110.此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。其有益效果是令发动机提供大部分功率，减少动力电池耗电。
111.1.2当pedal＜0时
112.1.2.1当soc＜0.98
113.1.2.1.1当f
b_req
≤f
b_mot_max
114.f
b_req
为整车需求制动力/n；f
b_mot_max
为电机当前最大转矩所产生的制动力/n。此时整车工作模式为纯电制动，电机提供全部制动力。其有益效果是通过纯电制动提高能量回收，提升整车经济性。
115.1.2.1.2当f
b_req
＞f
b_mot_max
116.此时整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩。其有益效果是在满足制动性的前提下，电机能够以最大功率进行能量回收，进而提升整车经济性。
117.1.2.2当soc≥0.98
118.此时判定动力电池为满电，不再对动力电池进行充电，整车工作模式为纯机械制动。
119.1.3当pedal＝0时
120.此时整车工作模式为滑行，电机输出基于车速变化的滑行扭矩。
121.2.当0＜v
act
＜v
eng_start
122.2.1当pedal＞0时
123.此时发动机不能稳定工作，整车工作模式为纯电驱动。
124.2.2当pedal＜0时
125.2.2.1当soc＜0.98
126.2.2.1.1当f
b_req
≤f
b_mot_max
127.此时整车工作模式为纯电制动，电机提供全部制动力。其有益效果是通过纯电制动提高能量回收，提升整车经济性。
128.2.2.1.2当f
b_req
＞f
b_mot_max
129.此时整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩。其有益效果是在满足制动性的前提下，电机能够以最大功率进行能量回收，进而提升整车经济性。
130.2.2.2当soc≥0.98
131.此时判定动力电池为满电，不再对动力电池进行充电，整车工作模式为纯机械制动。
132.2.3当pedal＝0时
133.此时整车工作模式为滑行，电机输出基于车速变化的滑行扭矩。
134.3.当v
act
＝0时
135.3.1当pedal＞0时
136.此时汽车起步，整车工作模式为纯电驱动。
137.3.2当pedal≤0时
138.此时汽车静止，电机不输出动力。
139.实施例2：本发明所述是基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，汽车行驶过程中，整车控制器实时接收车速、油门踏板开度、制动踏板开度和soc信号，从而实时监测整车当前的行驶工况和电池状态，并经过整车控制器逻辑判断与计算，最终确定出适合的整车工作模式与扭矩分配方法。具体实施方案如下：
140.1.当v
act
≥v
eng_start
时
141.v
act
为汽车的实时车速/(km/h)；v
eng_start
为发动机最小启动车速/(km/h)，低于该车速发动机不能稳定工作，v
eng_start
可根据下式计算
142.143.式中，n
min
为发动机最低转速/(r/min)；r为车轮半径/m；i1为发动机至主减速器的速比；i0为主减速器速比。
144.1.1当pedal＞0时
145.pedal为踏板开度，当pedal＞0时为驱动；当pedal＜0时为制动；当pedal＝0时为滑行。
146.1.1.1当soc≥0.9时
147.判定动力电池为高荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc必须要下降”的原则。因此整车工作模式可以是纯电驱动或者混合驱动，禁止纯发动机驱动和行车充电。
148.1.1.1.1当f
t_req
≤f
t_mot_max
149.f
t_req
为整车需求驱动力/n，可基于车速和油门开度查表获取；f
t_mot_max
为电机当前最大转矩所产生的驱动力/n，可根据下式计算
[0150][0151]
式中，t
m_max
为电机当前最大转矩/nm；i2为电机至主减速器的速比；η2为电机至驱动轮的机械传动效率。
[0152]
此时整车工作模式为纯电驱动，电机扭矩为
[0153][0154]
式中，t
m_cmd
为电机扭矩指令/nm。
[0155]
1.1.1.2当f
t_mot_max
＜f
t_req
≤f
t_mot_max
+f
t_eng_low
[0156]
为提升发动机经济性，为发动机制定一条转矩曲线下限，如图(5)所示，该曲线是发动机实际工作的最小转矩，f
t_eng_low
为当前发动机转矩下限所产生的驱动力/n，可根据下式计算
[0157][0158]
式中，t
e_low
为当前发动机转矩下限/nm；η1为发动机至驱动轮的机械传动效率；
[0159]
此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在转矩下限，电机补充剩余扭矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0160]
t
e_cmd
＝t
e_low
[0161][0162]
式中，t
e_cmd
为发动机扭矩指令/nm。
[0163]
1.1.1.3当f
t_req
＞f
t_mot_max
+f
t_eng_low
[0164]
此时整车工作模式为混合驱动，电机工作在最大扭矩，发动机补充剩余扭矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0165][0166]
t
m_cmd
＝t
m_max
[0167]
1.1.2当0.7≤soc＜0.9时
[0168]
判定动力电池为中高荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不能再升高”的原则。因此整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动和混合驱动，禁止行车充电。
[0169]
1.1.2.1当f
t_req
＜f
t_eng_low
时
[0170]
此时整车工作模式为纯电驱动，电机扭矩为
[0171][0172]
1.1.2.2当f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
时
[0173]ft_eng_max
为发动机当前最大转矩所产生的驱动力/n，可根据下式计算
[0174][0175]
式中，t
e_max
为发动机当前最大转矩/nm。
[0176]
此时整车工作模式为纯发动机驱动，发动机扭矩为
[0177][0178]
1.1.2.3当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
[0179]
此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0180]
t
e_cmd
＝t
e_max
[0181][0182]
1.1.3当0.5≤soc＜0.7时
[0183]
判定动力电池为中荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不约束”的原则。因此整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电。
[0184]
1.1.3.1当f
t_req
＜f
t_eng_low
时
[0185]
此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电，电机工作在发电状态，扭矩为负。发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0186]
t
e_cmd
＝t
e_low
[0187][0188]
式中，i3为发动机至电机的速比；η3为发动机至电机的机械传动效率。
[0189]
1.1.3.2当f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
时
[0190]
此时整车工作模式为纯发动机驱动，发动机扭矩为
[0191][0192]
1.1.3.3当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
[0193]
此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0194]
t
e_cmd
＝t
e_max
[0195][0196]
1.1.4当0.3≤soc＜0.5时
[0197]
判定动力电池为中低荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc不能再下降”的原则。因此整车工作模式可以是纯发动机驱动和行车充电，禁止纯电驱动。当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动。
[0198]
1.1.4.1当f
t_req
＜f
t_eng_low
时
[0199]
此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电。发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0200]
t
e_cmd
＝t
e_low
[0201][0202]
1.1.4.2当f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
时
[0203]
此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电。发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0204]
t
e_cmd
＝t
e_max
[0205][0206]
1.1.4.3当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
[0207]
此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0208]
t
e_cmd
＝t
e_max
[0209][0210]
1.1.5当soc＜0.3时
[0211]
判定动力电池为低荷电状态，整车工作模式的确定与发动机、电机扭矩的分配基于“soc必须要升高”的原则。因此整车工作模式只能是行车充电，禁止纯电驱动和纯发动机驱动。当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动。
[0212]
1.1.5.1当f
t_req
≤f
t_eng_max
时
[0213]
此时整车工作模式为行车充电，但发动机实际扭矩需分以下两种情况确定。
[0214]
1.1.5.1.1当|t
m_chg_max
|≤t
m_max
时
[0215]
t
m_chg_max
为行车充电模式下发动机工作在最大转矩时的电机需求扭矩，其为负值，可根据下式计算
[0216]
[0217]
此时整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电。发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0218]
t
e_cmd
＝t
e_max
[0219][0220]
1.1.5.1.2当|t
m_chg_max
|＞t
m_max
时
[0221]
此时整车工作模式为行车充电，电机工作在最大转矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0222][0223]
t
m_cmd
＝-t
m_max
[0224]
1.1.5.2当f
t_req
＞f
t_eng_max
时
[0225]
此时整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩，发动机扭矩与电机扭矩分别为
[0226]
t
e_cmd
＝t
e_max
[0227][0228]
1.2当pedal＜0时
[0229]
1.2.1当soc＜0.98
[0230]
1.2.1.1当f
b_req
≤f
b_mot_max
[0231]fb_req
为整车需求制动力/n；f
b_mot_max
为电机当前最大转矩所产生的制动力/n，可根据下式计算
[0232][0233]
此时整车工作模式为纯电制动，电机扭矩为
[0234][0235]
1.2.1.2当f
b_req
＞f
b_mot_max
[0236]
此时整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩。电机扭矩为
[0237]
t
m_cmd
＝-t
m_max
[0238]
1.2.2当soc≥0.98
[0239]
此时判定动力电池为满电，不再对动力电池进行充电，整车工作模式为纯机械制动。
[0240]
1.3当pedal＝0时
[0241]
此时整车工作模式为滑行，电机输出基于车速变化的滑行扭矩。
[0242]
2.当0＜v
act
＜v
eng_start
[0243]
2.1当pedal＞0时
[0244]
此时发动机不能稳定工作，整车工作模式为纯电驱动，电机扭矩为
[0245][0246]
2.2当pedal＜0时
[0247]
2.2.1当soc＜0.98
[0248]
2.2.1.1当f
b_req
≤f
b_mot_max
[0249]
此时整车工作模式为纯电制动，电机扭矩为
[0250][0251]
2.2.1.2当f
b_req
＞f
b_mot_max
[0252]
此时整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩。电机扭矩为
[0253]
t
m_cmd
＝-t
m_max
[0254]
2.2.2当soc≥0.98
[0255]
此时判定动力电池为满电，不再对动力电池进行充电，整车工作模式为纯机械制动。
[0256]
2.3当pedal＝0时
[0257]
此时整车工作模式为滑行，电机输出基于车速变化的滑行扭矩。
[0258]
3.当v
act
＝0时
[0259]
3.1当pedal＞0时
[0260]
此时汽车起步，整车工作模式为纯电驱动，电机扭矩为
[0261][0262]
3.2当pedal≤0时
[0263]
此时汽车静止，电机不输出动力。

技术特征：
1.基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：首先，根据soc大小将动力电池分为高荷电状态、中高荷电状态、中荷电状态、中低荷电状态和低荷电状态；然后，检测动力电池的soc值；当soc≥0.9时，判定动力电池为高荷电状态，此时soc只能下降；当0.7≤soc＜0.9时，判定动力电池为中高荷电状态，此时soc可以下降或者保持不变；当0.5≤soc＜0.7时，判定动力电池为中荷电状态，此时soc可以下降、或者保持不变、或者上升；当0.3≤soc＜0.5时，判定动力电池为中低荷电状态，此时soc可以上升或者保持不变；当soc＜0.3时，判定动力电池为低荷电状态，此时soc只能上升。2.根据权利要求1所述的基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：将工作模式分为纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电四种工作模式；且制动工况下可实现纯电制动、纯机械制动和混合制动三种工作模式；在满足整车动力性的前提下，以提升整车经济性、维持soc平衡为目标，根据车速、油门踏板开度、制动踏板开度和soc确定整车工作模式与扭矩分配方法：当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc≥0.9时，判定汽车为驱动工况、动力电池为高荷电状态，整车工作模式可以是纯电驱动或者混合驱动，禁止纯发动机驱动和行车充电；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.7≤soc＜0.9时，判定汽车为驱动工况、动力电池为中高荷电状态，整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动和混合驱动，禁止行车充电；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.5≤soc＜0.7时，判定汽车为驱动工况、动力电池为中荷电状态，整车工作模式可以是纯电驱动、纯发动机驱动、混合驱动和行车充电；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.3≤soc＜0.5时，判定汽车为驱动工况、动力电池为中低荷电状态，整车工作模式可以是纯发动机驱动和行车充电，禁止纯电驱动，当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc＜0.3时，判定汽车为驱动工况、动力电池为低荷电状态，整车工作模式为行车充电，禁止纯电驱动和纯发动机驱动，当动力性无法满足时，整车可工作在混合驱动；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＜0、soc＜0.98时，判定汽车为制动工况，整车工作模式与扭矩分配根据整车需求制动力f
b_req
大小确定：当f
b_req
≤f
b_mot_max
时，整车工作模式为纯电制动；当f
b_req
＞f
b_mot_max
时，整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＜0、soc≥0.98时，判定汽车为制动工况，动力电池为满电，整车工作模式为纯机械制动；当v
act
≥v
eng_start
、pedal＝0时，整车工作模式为滑行；当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＞0时，整车工作模式为纯电驱动；当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＜0、soc＜0.98时，判定汽车为制动工况，整车工作模式与扭矩分配根据整车需求制动力f
b_req
大小确定：当f
b_req
≤f
b_mot_max
时，整车工作模式为纯电制动；当f
b_req
＞f
b_mot_max
时，整车工作模式为混合制动，电机工作在最大转矩，机械制动补充剩余扭矩；
当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＜0、soc≥0.98时，判定汽车为制动工况，动力电池为满电，整车工作模式为纯机械制动；当0＜v
act
＜v
eng_start
、pedal＝0时，整车工作模式为滑行；当v
act
＝0、pedal＞0时，整车工作模式为纯电驱动；当v
act
＝0、pedal≤0时，汽车静止，不输出动力。3.根据权利要求2所述的基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc≥0.9时；若f
t_req
≤f
t_mot_max
，整车工作模式为纯电驱动；若f
t_mot_max
＜f
t_req
≤f
t_mot_max
+f
t_eng_low
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在转矩下限，电机补充剩余扭矩；若f
t_req
＞f
t_mot_max
+f
t_eng_low
，整车工作模式为混合驱动，电机工作在最大扭矩，发动机补充剩余扭矩。4.根据权利要求2所述的基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.7≤soc＜0.9时；若f
t_req
＜f
t_eng_low
，整车工作模式为纯电驱动；若f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
，整车工作模式为纯发动机驱动；若f
t_req
＞f
t_eng_max
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。5.根据权利要求2所述的基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.5≤soc＜0.7时；若f
t_req
＜f
t_eng_low
，整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电，电机工作在发电状态；若f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
，整车工作模式为纯发动机驱动；若f
t_req
＞f
t_eng_max
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。6.根据权利要求2所述的基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、0.3≤soc＜0.5时；若f
t_req
＜f
t_eng_low
，整车工作模式为行车充电，发动机工作在转矩下限，多出的扭矩为电池充电；若f
t_eng_low
≤f
t_req
≤f
t_eng_max
，整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电；若f
t_req
＞f
t_eng_max
，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩余扭矩。7.根据权利要求2所述的基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，其特征在于：当v
act
≥v
eng_start
、pedal＞0、soc＜0.3时；若f
t_req
≤f
t_eng_max
时，整车工作模式为行车充电，但发动机实际扭矩需分两种情况：当|t
m_chg_max
|≤t
m_max
时，整车工作模式为行车充电，发动机工作在最大转矩，多出的扭矩为电池充电；当|t
m_chg_max
|＞t
m_max
时，整车工作模式为行车充电，电机工作在最大转矩；若f
t_req
＞f
t_eng_max
时，整车工作模式为混合驱动，发动机工作在最大转矩，电机补充剩
余扭矩。

技术总结
本发明公开了基于动力电池soc平衡的混合动力汽车动力分配方法，主要涉及新能源汽车整车控制领域。本发明对不同的soc采取不同的动力分配原则，当soc≥0.9时为高荷电状态，动力分配方式基于soc必须要下降；当0.7≤soc＜0.9时为中高荷电状态，动力分配方式基于soc不能再升高；当0.5≤soc＜0.7时为中荷电状态，动力分配方式基于soc不约束；当0.3≤soc＜0.5时为中低荷电状态，动力分配方式基于soc不能再下降；当soc＜0.3时为低荷电状态，动力分配方式基于soc必须要升高。本发明可将soc尽量维持在中荷电范围，使动力电池具有较高的充放电效率和寿命，进而提升整车经济性。进而提升整车经济性。进而提升整车经济性。


技术研发人员：李洋洋 张铁国 张立潇 黑中垒 朱思琦 姚庆
受保护的技术使用者：黄河交通学院
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/10/11