[发明专利]一种混合动力城市客车及其扭矩分配方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力城市客车及其扭矩分配方法和系统。

背景技术

混合动力车辆指的是拥有至少两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆。目前实际应用中，混合动力汽车大多是采用传统的内燃机和机作为动力源，通过混合使用燃油热能和电能两套系统开动汽车。

广义上说，混合动力汽车主要具有电机驱动扭矩、电机制动扭矩、内燃机驱动扭矩、内燃机发电扭矩四种扭矩。每一个工况下都对应着一个需求扭矩，该需求扭矩可以由上述四种扭矩组合满足。理论上，满足需求扭矩的方案有无限多种，而这些方案消耗的电能与燃油之和（即总能量）是不同的。扭矩分配策略决定了上述四种扭矩的组合及消耗能量的大小，扭矩分配策略的优劣直接影响混合动力汽车的经济性和电池的使用寿命。

现有技术中，混合动力城市客车的扭矩分配制定于客车的设计阶段，制定扭矩分配所依据的循环工况大多采用国标GB/T19754-2005推荐的“中国典型城市公交循环工况”，根据“中国典型城市公交循环工况”获取瞬态的需求扭矩、电池SOC（state of charge）值进行扭矩分配。扭矩分配制定完成后，写入城市客车的控制芯片中。

然而，采用上述扭矩分配具有如下技术缺陷：

首先，由于上述国标推荐的循环工况是在前些年根据有限个数路况采样得出的，而在实际运行中，城市客车的行驶路线会发生改变，会添加、减少站牌等引起实际工况发生改变，当城市客车的实际行驶工况与国标推荐的循环工况不相符，上述扭矩分配策略也就不再准确。

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数据，无法预估电池SOC值的情况，电池处于被动运行的状态。往往存在着能量补充不足而深度放电，回收能量过多过度充电的情况。这种控制方式只能达到瞬态最优，而无法保证全局最优，导致经济性较差，并减少了电池的使用寿命。

最后，上述扭矩分配制定于客车的设计阶段，制定完成后写入城市客车的控制芯片，在客车投入使用后即使客车的行驶路线发生改变，扭矩分配策略也不会更新优化，更新扭矩分配策略意味着要更换城市客车的控制芯片，而更换城市客车控制芯片的成本很高。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的扭矩分配方法做进一步优化设计，使其既能满足扭矩需求，又能使电池SOC值在工作范围内，且保证消耗电池能量及燃油能量之和最小。

发明内容

本发明的目的为提供一种混合动力城市客车及其扭矩分配方法和系统，能够提供需求扭矩，又能使电池SOC值保持在工作范围内，并且保证消耗总能量最小，以使扭矩分配达到全局优化，从而提高城市客车的经济性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于混合动力城市客车的扭矩分配方法，包括如下步骤：

1）获取电池当前SOC值、当前需求扭矩；

2）判断当前SOC值与电池SOC工作范围的最大值、电池SOC工作范围的最小值的大小，若大于所述最大值，执行步骤3）；若大于所述最小值、小于所述最大值，执行步骤41）；若小于所述最小值，执行步骤51）；

3）电机驱动输出所述需求扭矩，内燃机输出扭矩、内燃机发电扭矩和电机发电扭矩均为零；

41）判断所述需求扭矩是否小于零，若是，执行步骤42）；若否，执行步骤43）；

42）电机发电输出所述需求扭矩，电机驱动扭矩、内燃机驱动扭矩和内燃机发电扭矩均为零；

43）电机驱动和内燃机驱动共同输出所述需求扭矩，内燃机发电扭矩、电机发电扭矩均为零；

51）判断所述需求扭矩是否小于零，若是，执行步骤52）；若否，执行步骤53）；

52）电机发电输出所述需求扭矩，内燃机发电输出其经济区扭矩，电机驱动扭矩和内燃驱动扭矩均为零；

53）内燃机驱动、内燃机发电共同输出所述需求扭矩，电机驱动扭矩和电机发电扭矩均为零。

上述步骤52）中，当电池的当前SOC值小于电池SOC工作范围的最小值、且需求扭矩小于零时（例如车辆减速、制动时），则表示当前电池需要充电，并且当前工况不需要动力系统输出扭矩，而是可以将能量回收，因而此时将全部需求扭矩用于为电池充电，由于电池的当前SOC值已经小于工作范围的下限，因此需求扭矩不足以满足电机的电量需求，因此需要内燃机也发电为电池充电，将内燃机发电输出的扭矩限制在经济区扭矩中，则可以充电同样多的情况下，减少内燃机能量的消耗，保证消耗的总能量最小，从而提高混合动力城市客车的经济性。