[發明專利]一種混合動力城市客車及其扭矩分配方法和系統

有效

• 申請號: 201310289108.2
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103318170A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 韓爾樑;石偉;何漢清;周之光;張紅麗;肖有強
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: B60W20/00
• 分類號: B60W20/00;B60W10/06;B60W10/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及汽車技術領域，尤其涉及一種混合動力城市客車及其扭矩分配方法和系統。

背景技術

混合動力車輛指的是擁有至少兩種動力源，使用其中一種或多種動力源提供部分或者全部動力的車輛。目前實際應用中，混合動力汽車大多是采用傳統的內燃機和機作為動力源，通過混合使用燃油熱能和電能兩套系統開動汽車。

廣義上說，混合動力汽車主要具有電機驅動扭矩、電機制動扭矩、內燃機驅動扭矩、內燃機發電扭矩四種扭矩。每一個工況下都對應著一個需求扭矩，該需求扭矩可以由上述四種扭矩組合滿足。理論上，滿足需求扭矩的方案有無限多種，而這些方案消耗的電能與燃油之和（即總能量）是不同的。扭矩分配策略決定了上述四種扭矩的組合及消耗能量的大小，扭矩分配策略的優劣直接影響混合動力汽車的經濟性和電池的使用壽命。

現有技術中，混合動力城市客車的扭矩分配制定于客車的設計階段，制定扭矩分配所依據的循環工況大多采用國標GB/T19754-2005推薦的“中國典型城市公交循環工況”，根據“中國典型城市公交循環工況”獲取瞬態的需求扭矩、電池SOC（state?of?charge）值進行扭矩分配。扭矩分配制定完成后，寫入城市客車的控制芯片中。

然而，采用上述扭矩分配具有如下技術缺陷：

首先，由于上述國標推薦的循環工況是在前些年根據有限個數路況采樣得出的，而在實際運行中，城市客車的行駛路線會發生改變，會添加、減少站牌等引起實際工況發生改變，當城市客車的實際行駛工況與國標推薦的循環工況不相符，上述扭矩分配策略也就不再準確。

其次，上述制定扭矩分配的方法中，由于得不到全局扭矩需求數據，無法預估電池SOC值的情況，電池處于被動運行的狀態。往往存在著能量補充不足而深度放電，回收能量過多過度充電的情況。這種控制方式只能達到瞬態最優，而無法保證全局最優，導致經濟性較差，并減少了電池的使用壽命。

最后，上述扭矩分配制定于客車的設計階段，制定完成后寫入城市客車的控制芯片，在客車投入使用后即使客車的行駛路線發生改變，扭矩分配策略也不會更新優化，更新扭矩分配策略意味著要更換城市客車的控制芯片，而更換城市客車控制芯片的成本很高。

有鑒于此，亟待針對上述技術問題，對現有技術中的扭矩分配方法做進一步優化設計，使其既能滿足扭矩需求，又能使電池SOC值在工作范圍內，且保證消耗電池能量及燃油能量之和最小。

發明內容

本發明的目的為提供一種混合動力城市客車及其扭矩分配方法和系統，能夠提供需求扭矩，又能使電池SOC值保持在工作范圍內，并且保證消耗總能量最小，以使扭矩分配達到全局優化，從而提高城市客車的經濟性。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于混合動力城市客車的扭矩分配方法，包括如下步驟：

1）獲取電池當前SOC值、當前需求扭矩；

2）判斷當前SOC值與電池SOC工作范圍的最大值、電池SOC工作范圍的最小值的大小，若大于所述最大值，執行步驟3）；若大于所述最小值、小于所述最大值，執行步驟41）；若小于所述最小值，執行步驟51）；

3）電機驅動輸出所述需求扭矩，內燃機輸出扭矩、內燃機發電扭矩和電機發電扭矩均為零；

41）判斷所述需求扭矩是否小于零，若是，執行步驟42）；若否，執行步驟43）；

42）電機發電輸出所述需求扭矩，電機驅動扭矩、內燃機驅動扭矩和內燃機發電扭矩均為零；

43）電機驅動和內燃機驅動共同輸出所述需求扭矩，內燃機發電扭矩、電機發電扭矩均為零；

51）判斷所述需求扭矩是否小于零，若是，執行步驟52）；若否，執行步驟53）；

52）電機發電輸出所述需求扭矩，內燃機發電輸出其經濟區扭矩，電機驅動扭矩和內燃驅動扭矩均為零；

53）內燃機驅動、內燃機發電共同輸出所述需求扭矩，電機驅動扭矩和電機發電扭矩均為零。

上述步驟52）中，當電池的當前SOC值小于電池SOC工作范圍的最小值、且需求扭矩小于零時（例如車輛減速、制動時），則表示當前電池需要充電，并且當前工況不需要動力系統輸出扭矩，而是可以將能量回收，因而此時將全部需求扭矩用于為電池充電，由于電池的當前SOC值已經小于工作范圍的下限，因此需求扭矩不足以滿足電機的電量需求，因此需要內燃機也發電為電池充電，將內燃機發電輸出的扭矩限制在經濟區扭矩中，則可以充電同樣多的情況下，減少內燃機能量的消耗，保證消耗的總能量最小，從而提高混合動力城市客車的經濟性。