用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统及控制方法

1.本发明的至少一种实施例涉及汽车动力系统技术领域，尤其涉及一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统及控制方法。


背景技术：

2.内燃机每年消费大量的石油，随着能源问题日益严峻，已有许多国家在近年提出了碳达峰、碳中和的减排目标，由此亟需发展相关技术来提高汽车产业的能源效率。目前除了提高内燃机本身的热效率以外，发展内燃动力与电驱动耦合的混合动力系统也成为了提高能源效率的有效途径。
3.现有的混合动力构型均存在一定的局限性，串联构型涉及多次能量转换，高速工况下系统效率低，并联构型发动机与输出轴机械耦合，难以保证发动机在高效工况下运行。汽油压燃(gci)发动机是目前内燃机领域研究的一个热点。其优点为原始排放控制(nox、碳烟)较柴油机更加容易，并且在部分工况下能够实现和柴油机相当的热效率。但是现有的汽油压燃发动机存在小负荷及启动工况燃烧稳定性差，大负荷工况燃烧粗暴，并且由于汽油粘度低，大负荷工况在相同nox排放下，汽油压燃喷射压力较低，其热效率也低于柴油压燃的问题。
4.由于功率分流式混合动力系统具有发动机转速、转矩双解耦的特点，将汽油压燃发动机与功率分流式混合动力系统相结合，能够充分发挥二者的优势，使汽油压燃发动机运行时有效避开不稳定运行、工作粗暴的运行工况，在提高系统能源效率的同时降低原始排放。
5.但是，由于功率分流式混合动力系统工作模式复杂，其中涉及多次转速转矩耦合，这给控制方法的搭建带来了很大困难。并且目前汽油压燃发动机大多使用柴油机更换燃料改装制成，或使用汽油机去掉火花塞改装制成，因此现有技术中缺少一种使用汽油压燃发动机的功率分流式混合动力系统。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的实施例提供了一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，通过设置第一行星齿轮以分别连接汽油压燃发动机与发电机，设置第二行星齿轮以连接电动机，且将第一行星齿轮以及第二行星齿轮分别与输出轴连接，以实现汽油压燃发动机、发电机以及电动机与输出轴之间的多种传动关系，并通过输出轴向车轮输出转矩。
7.根据本发明的实施例，提供了一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，包括：汽油压燃发动机；发电机；电动机；第一行星齿轮，分别与所述汽油压燃发动机以及所述发电机连接；第二行星齿轮，安装在所述车辆的车架上，与所述电动机连接；输出轴，与所述第一行星齿轮以及所述第二行星齿轮连接，并从所述第二行星齿轮伸出以通过减速器与所述车辆的车轮连接；发动机离合器，分别与所述汽油压燃发动机以及所述第一行星齿轮连接；电动机离合器，分别与所述电动机以及所述第二行星齿轮连接；发动机锁止离合器，
分别与所述汽油压燃发动机以及所述车辆的车架连接；以及发电机锁止离合器，分别与所述发电机以及所述车辆的车架连接；其中，通过分别控制所述发动机离合器、所述电动机离合器、所述发动机锁止离合器以及所述发电机锁止离合器闭合或者脱开，改变所述汽油压燃发动机、所述发电机以及所述电动机与所述输出轴之间的传动关系，以转换所述车辆的驱动模式。
8.根据本发明的实施例，所述第一行星齿轮，包括：第一行星架，连接在所述汽油压燃发动机上；第一太阳轮，与安装在所述第一行星架上的第一行星轮啮合，并连接至所述发电机；以及第一齿圈，与安装在所述第一行星架上的第一行星轮啮合，并与所述输出轴的第一端连接；其中，所述发动机离合器设置在所述汽油压燃发动机与所述第一行星架之间，以控制所述汽油压燃发动机与所述第一行星架连接或者断开，以在所述汽油压燃发动机与所述第一行星架连接时，所述汽油压燃发动机驱动所述第一行星架、所述第一齿圈、所述第一太阳轮以及所述输出轴转动，所述第一太阳轮带动所述发电机发电。
9.根据本发明的实施例，所述第二行星齿轮，包括：第二太阳轮，连接在所述电动机上；第二行星架，连接在所述输出轴上，使得安装在所述第二行星架上的第二行星轮与所述第二太阳轮啮合，且所述输出轴的第二端从所述第二行星架伸出；以及第二齿圈，安装在所述车辆的车架上，并与安装在所述第二行星架上的第二行星轮啮合；其中，所述电动机离合器设置在所述电动机与所述第二太阳轮之间，以控制所述电动机与所述第二太阳轮连接或者断开，以在所述电动机与所述第二太阳轮连接时，所述电动机驱动所述第二太阳轮、所述第二行星架、以及所述输出轴转动。
10.根据本发明的实施例，还提供了一种上述用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的控制方法，包括：获取车辆的制动踏板行程cb；若所述制动踏板行程cb》0，则控制车辆执行制动模式；若所述制动踏板行程cb＝0，则获取油门踏板行程cf，并确定车辆当前的目标转矩t
req
；以及根据所述目标转矩t
req
与车辆以功率分流模式运行时输出轴处的转矩区间的大小关系，确定车辆当前需要执行的驱动模式类型；其中，所述目标转矩t
req
为所述油门踏板行程cf与所述车辆在当前车速下的最大需求转矩的乘积。
11.根据本发明的实施例，若所述目标转矩t
req
小于车辆以功率分流模式运行时输出轴处的转矩的最小值t
reqd
，则获取当前动力电池电量soc
act
；若所述当前动力电池电量soc
act
大于动力电池低电量阈值soc
low
，则控制车辆执行纯电驱动模式；若所述当前动力电池电量soc
act
小于动力电池低电量阈值soc
low
，则控制车辆执行发动机驱动模式；若所述目标转矩t
req
大于车辆以功率分流模式运行时输出轴处的转矩的最大值t
requ
，则控制车辆执行混合驱动模式；以及若所述目标转矩t
req
处于车辆以功率分流模式运行时输出轴处的转矩的最小值t
reqd
与最大值t
requ
之间，则控制车辆执行功率分流模式。
12.根据本发明的实施例，所述控制车辆执行功率分流模式包括：闭合所述发动机离合器，闭合所述电动机离合器，脱开所述发动机锁止离合器，脱开所述发电机锁止离合器，使得所述汽油压燃发动机经所述第一行星齿轮驱动所述输出轴转动，所述发电机输出负转矩以平衡所述汽油压燃发动机经所述第一行星齿轮传递至所述发电机上的转矩并发电，所述电动机经所述第二行星齿轮驱动所述输出轴转动。
13.根据本发明的实施例，所述控制车辆执行功率分流模式还包括：根据车辆行驶路况，获取车辆行驶过程中30s内的平均车速v
avg
、平均加速度a
avg
以及怠速时间比ri；将所述
平均车速v
avg
、所述平均加速度a
avg
以及所述怠速时间比ri输入模糊控制器，输出车辆当前工况类别；获取车辆当前的车速vi(t)、绝对加速度ai(t)以及动力电池电量soci(t)；将所述工况类别、所述车速vi(t)、所述绝对加速度ai(t)、所述动力电池电量soci(t)以及所述目标转矩t
req
输入与所述工况类别相对应的最优等效因子神经网络模型，输出最优等效因子λ；以及根据所述最优等效因子λ、所述油门踏板行程cf以及汽油压燃发动机的工况边界条件经耗能最小化控制策略目标函数，计算所述汽油压燃发动机、所述发电机以及所述电动机的最优转矩分配比。
14.根据本发明的实施例，所述控制车辆执行功率分流模式还包括：在闭合所述发动机离合器前，控制所述车辆执行发动机启动模式，包括：闭合所述发动机锁止离合器，脱开所述发电机锁止离合器，脱开所述发动机离合器，脱开所述电动机离合器，使得所述发电机输出用于所述汽油压燃发动机启动的转矩t
gs
，经所述第一行星齿轮驱动所述汽油压燃发动机转动至汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放的转速的最小值n
ed
；以及脱开所述发动机锁止离合器，闭合所述发动机离合器，使得所述汽油压燃发动机通过所述输出轴输出转矩。
15.根据本发明的实施例，所述控制车辆执行纯电驱动模式包括：脱开所述发动机离合器，闭合所述电动机离合器，闭合所述发动机锁止离合器，脱开所述发电机锁止离合器，使得所述汽油压燃发动机停机，所述电动机经所述第二行星齿轮驱动所述输出轴转动，从而驱动车轮转动；并且/或者，所述控制车辆执行发动机驱动模式包括：闭合所述发动机离合器，脱开所述电动机离合器，脱开所述发动机锁止离合器，脱开所述发电机锁止离合器，使得所述电动机停机，所述汽油压燃发动机经所述第一行星齿轮驱动所述输出轴转动，以驱动车轮转动，所述发电机输出负转矩以平衡所述汽油压燃发动机经所述第一行星齿轮传递至所述发电机的转矩并发电；并且/或者，所述控制车辆执行混合驱动模式包括：闭合所述发动机离合器，闭合所述电动机离合器，闭合所述发电机锁止离合器，脱开所述发动机锁止离合器，使得所述发电机停机，所述汽油压燃发动机经所述第一行星齿轮而且所述电动机经所述第二行星齿轮共同驱动所述输出轴转动，以驱动车轮转动。
16.根据本发明的实施例，在执行所述制动模式的过程中，闭合所述电动机离合器，脱开所述发动机离合器，脱开所述发动机锁止离合器，脱开所述发电机锁止离合器，使得所述汽油压燃发动机停机、所述发电机停机，所述电动机输出负转矩配合所述车辆的刹车片制动，并回收制动过程中的部分能量。
17.根据本发明的上述实施例的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，通过设置第一行星齿轮以分别连接汽油压燃发动机与发电机，设置第二行星齿轮以连接电动机，且将第一行星齿轮以及第二行星齿轮分别与输出轴连接，并通过分别设置发动机离合器、电动机离合器、发动机锁止离合器以及发电机锁止离合器，以改变汽油压燃发动机、发电机以及电动机与输出轴之间的传动关系，并通过输出轴向车轮输出转矩，以转换车辆的驱动模式。
附图说明
18.图1是本发明的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的原理示意图；
19.图2是本发明的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的控制方法的流程图；
20.图3是车辆在执行本发明的功率分流模式时确定发动机、发电机、电动机最优转矩分配的流程图；
21.图4是建立与工况类别相对应的最优等效因子神经网络模型的流程图；
22.图5是采用传统的控制方法汽油压燃发动机运行特性图；
23.图6是采用本发明的控制方法汽油压燃发动机运行特性图；
24.图7是车辆在采用本发明的控制方法下的车速跟随曲线；
25.图8是车辆在采用本发明的控制方法下的发动机启停曲线；
26.图9是在采用本发明的控制方法下与在采用传统的控制方法下的汽油压燃发动机工况分布对比图；
27.图10是在采用本发明的控制方法下与在采用传统的控制方法下循环动力电池电量变化图；以及
28.图11是在采用本发明的控制方法下与在采用传统的控制方法下循环燃油消耗量变化图。
29.图中：
30.1-汽油压燃发动机；11-发动机离合器；12-发动机锁止离合器；
31.2-发电机；21-发电机锁止离合器；
32.3-电动机；31-电动机离合器；
33.4-第一行星齿轮；41-第一行星架；42-第一太阳轮；43-第一齿圈；44-第一行星轮；
34.5-第二行星齿轮；51-第二太阳轮；52-第二行星架；53-第二齿圈；54-第二行星轮；
35.6-车架；
36.7-输出轴；71-第一端；72-第二端。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
38.根据本发明一个方面的发明构思，提供了一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，包括：汽油压燃发动机；发电机；电动机；第一行星齿轮，分别与汽油压燃发动机以及发电机连接；第二行星齿轮，安装在车辆的车架上，与电动机连接；输出轴，与第一行星齿轮以及第二行星齿轮连接，并从第二行星齿轮伸出以通过减速器与车辆的车轮连接；发动机离合器，分别与汽油压燃发动机以及第一行星齿轮连接；电动机离合器，分别与电动机以及第二行星齿轮连接；发动机锁止离合器，分别与汽油压燃发动机以及车辆的车架连接；以及发电机锁止离合器，分别与发电机以及车辆的车架连接；其中，通过分别控制发动机离合器、电动机离合器、发动机锁止离合器以及发电机锁止离合器闭合或者脱开，改变汽油压燃发动机、发电机以及电动机与输出轴之间的传动关系，以转换车辆的驱动模式。
39.图1是本发明的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的原理示意图。
40.根据本发明的示例性实施例，请参照图1，提供一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，包括汽油压燃发动机1、发电机2、电动机3、第一行星齿轮4、第二行星齿轮5、输出轴7、发动机离合器11、电动机离合器31、发动机锁止离合器12以及发电机锁止离合器21。第一行星齿轮4分别与汽油压燃发动机1以及发电机2连接。第二行星齿轮5安装在车辆
的车架6上，与电动机3连接。输出轴7与第一行星齿轮4以及第二行星齿轮5连接，并从第二行星齿轮5伸出以通过减速器与车辆的车轮连接。发动机离合器11分别与汽油压燃发动机1以及第一行星齿轮4连接。电动机离合器31分别与电动机3以及第二行星齿轮5连接。发动机锁止离合器12分别与汽油压燃发动机1以及车辆的车架6连接。发电机锁止离合器21分别与发电机2以及车辆的车架6连接。其中，通过分别控制发动机离合器11、电动机离合器31、发动机锁止离合器12以及发电机锁止离合器21闭合或者脱开，改变汽油压燃发动机1、发电机2以及电动机3与输出轴7之间的传动关系，以转换车辆的驱动模式。
41.在本实施例中，通过设置第一行星齿轮4以分别连接汽油压燃发动机1与发电机2，设置第二行星齿轮5以连接电动机3，且将第一行星齿轮4以及第二行星齿轮5分别与输出轴7连接，并通过分别设置发动机离合器11、电动机离合器31、发动机锁止离合器12以及发电机锁止离合器21，以改变汽油压燃发动机1、发电机2以及电动机3与输出轴7之间的传动关系，并通过输出轴7向车轮输出转矩，以转换车辆的驱动模式。
42.在一些示例性实施例中，参照图1，第一行星齿轮4包括第一行星架41、第一太阳轮42以及第一齿圈43。第一行星架41连接在汽油压燃发动机1上。第一太阳轮42与安装在第一行星架41上的第一行星轮44啮合，并连接至发电机2。第一齿圈43与安装在第一行星架41上的第一行星轮44啮合，并与输出轴7的第一端71连接。其中，发动机离合器11设置在汽油压燃发动机1与第一行星架41之间，以控制汽油压燃发动机1与第一行星架41连接或者断开，以在汽油压燃发动机1与第一行星架41连接时，汽油压燃发动机1驱动第一行星架41、第一齿圈43、第一太阳轮42以及输出轴7转动，第一太阳轮42带动发电机2发电。
43.在一些示例性实施例中，参照图1，第二行星齿轮5包括第二太阳轮51、第二行星架52以及第二齿圈53。第二太阳轮51连接在电动机3上。第二行星架52连接在输出轴7上，使得安装在第二行星架52上的第二行星轮54与第二太阳轮51啮合，且输出轴7的第二端72从第二行星架52伸出。第二齿圈53安装在车辆的车架6上，并与安装在第二行星架52上的第二行星轮54啮合。其中，电动机离合器31设置在电动机3与第二太阳轮51之间，以控制电动机3与第二太阳轮51连接或者断开，以在电动机3与第二太阳轮51连接时，电动机3驱动第二太阳轮51、第二行星架52、以及输出轴7转动。
44.根据本发明的上述实施例的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，通过设置第一行星齿轮4以分别连接汽油压燃发动机1与发电机2，设置第二行星齿轮5以连接电动机3，且将第一行星齿轮4以及第二行星齿轮5分别与输出轴7连接，并通过分别设置发动机离合器11、电动机离合器31、发动机锁止离合器12以及发电机锁止离合器21，以改变汽油压燃发动机1、发电机2以及电动机3与输出轴7之间的传动关系，并通过输出轴7向车轮输出转矩，以转换车辆的驱动模式。
45.图2是本发明的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的控制方法的流程图。
46.根据本发明的示例性实施例，请参照图2，提供一种上述用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的控制方法，包括：获取车辆的制动踏板行程cb；若制动踏板行程cb》0，则控制车辆执行制动模式。若制动踏板行程cb＝0，则获取油门踏板行程cf，并确定车辆当前的目标转矩t
req
；根据目标转矩t
req
与车辆以功率分流模式运行时输出轴7处的转矩区间的大小关系，确定车辆当前需要执行的驱动模式类型。其中，目标转矩t
req
为油门踏板行程cf与
车辆在当前车速下的最大需求转矩的乘积。其中，cb＝0属于图2中的cb不大于零的情况。
47.需要说明的是，在本实施例中，根据试验获得的相同质量整车的“车速-最大需求转矩”试验数据，建立车辆最大需求转矩map图(发动机在常用工况运行时不同车速下所需的最大驱动转矩曲线图)，该map图横坐标为车速，纵坐标为车辆在该车速下的最大需求转矩。基于该map图和当前车速确定当前时刻下的车辆最大需求转矩t
mreq
。则当前时刻下，输出轴7处的目标转矩为：
48.t
req
＝t
mreqcf
.................................(1)
49.在一些示例性实施例中，继续参照图2，若目标转矩t
req
小于车辆以功率分流模式运行时输出轴7处的转矩的最小值t
reqd
，则获取当前动力电池电量soc
act
；若当前动力电池电量soc
act
大于动力电池低电量阈值soc
low
，则控制车辆执行纯电驱动模式；若当前动力电池电量soc
act
小于动力电池低电量阈值soc
low
，则控制车辆执行发动机驱动模式；若目标转矩t
req
大于车辆以功率分流模式运行时输出轴7处的转矩的最大值t
requ
，则控制车辆执行混合驱动模式；若目标转矩t
req
处于车辆以功率分流模式运行时输出轴7处的转矩的最小值t
reqd
与最大值t
requ
之间，则控制车辆执行功率分流模式。
50.需要说明的是，在本实施例中，车辆以功率分流模式运行时输出轴7处的转矩的最大值t
requ
为：
[0051][0052]
其中，t
eu
为汽油压燃发动机1稳定燃烧、低原始排放转矩区间的最大转矩；t
mu
为电动机3在当前车速下最大输出转矩；k
p1
为第一行星齿轮4的特征参数，为第一行星齿轮4的第一齿圈43齿数与第一太阳轮42齿数之比；k
p2
为第二行星齿轮5的特征参数。
[0053]
在本实施例中，车辆以功率分流模式运行时输出轴7处的转矩的最小值t
reqd
为：
[0054][0055]
其中，t
ed
为汽油压燃发动机1稳定燃烧、低原始排放转矩区间的最小转矩；当前动力电池电量soc
act
小于动力电池低电量阈值soc
low
即视为动力电池电量不足。
[0056]
在一些示例性实施例中，参照图1，控制车辆执行功率分流模式包括闭合发动机离合器11，闭合电动机离合器31，脱开发动机锁止离合器12，脱开发电机锁止离合器21，使得汽油压燃发动机1经第一行星齿轮4驱动输出轴7转动，发电机2输出负转矩以平衡汽油压燃发动机1经第一行星齿轮4传递至发电机2上的转矩并发电，电动机3经第二行星齿轮5驱动输出轴7转动。
[0057]
图3是车辆在执行本发明的功率分流模式时确定发动机、发电机、电动机最优转矩分配的流程图。
[0058]
在一些示例性实施例中，参照图3，控制车辆执行功率分流模式还包括根据车辆行驶路况，获取车辆行驶过程中30s内的平均车速v
avg
、平均加速度a
avg
以及怠速时间比ri。将平均车速v
avg
、平均加速度a
avg
以及怠速时间比ri输入模糊控制器，输出车辆当前工况类别，例如图3所示的工况1、工况2和工况3。获取车辆当前的车速vi(t)、绝对加速度ai(t)以及动力电池电量soci(t)。将工况类别、车速vi(t)、绝对加速度ai(t)、动力电池电量soci(t)以及目标转矩t
req
输入与工况类别相对应的最优等效因子神经网络模型，输出最优等效因子λ。
根据最优等效因子λ、油门踏板行程cf以及汽油压燃发动机的工况边界条件经耗能最小化控制策略目标函数，计算汽油压燃发动机1、发电机2以及电动机3的最优转矩分配比。
[0059]
需要说明的是，在本实施例中，模糊控制器通过以下方式获得：
[0060]
①
通过传感器获取车辆行驶过程中[t-30s,t]时间内的状态信息，选取该时间段内的平均车速v
avg
，平均加速度a
avg
，和怠速时间比ri作为特征参数。
[0061]
②
针对平均车速v
avg
，平均加速度a
avg
，和怠速时间比ri这三个特征参数建立梯形隶属度函数，通过反复修改和验证，构建模糊规则。
[0062]
③
使用该模糊规则建立模糊控制器，模糊控制器可根据传感器获取的车辆行驶过程中[t-30s,t]时间内的状态信息，进行实时工况识别，相对准确地反应出当前的行驶工况类型，例如，工况1、工况2、工况3。
[0063]
图4是建立与工况类别相对应的最优等效因子神经网络模型的流程图。
[0064]
进一步地，在本实施例中，参照图4，与工况类别相对应的最优等效因子神经网络模式通过以下方式建立：
[0065]
(1)获得各工况下最优等效因子随时间变化函数λi(t)。
[0066]
首先进行功率分配离线优化，具体过程为：
[0067]
对各个行驶工况全部时间点的数据进行特征参数提取，分别提取出每个工况，全部时间点的车辆速度v(t)和车辆加速度a(t)。
[0068]
使用整车纵向动力学模型计算不同行驶工况下各个时间点输出轴处的目标转矩t
req
：
[0069][0070]
α
wheel
＝δω
wheel
/δt...............................................(5)
[0071]
v＝3.6ω
wheelrwheel
..................................................(6)
[0072]
式中：m为车辆整备质量；cd为空气阻力系数；a为车辆迎风面积；fg为地面滚动阻力系数；a为车辆加速度；j
eng
、j
isg
、j
wheel
分别为发动机、电机和车轮的转动惯量；α
wheel
为车轮角加速度；ω
wheel
为车轮角速度；r
wheel
为车轮半径；v为车辆速度。
[0073]
对于不同的行驶工况，使用动态规划算法离线优化，分别进行如下步骤：
[0074]
①
对动态规划算法进行初始化，定义时间步长和状态存储空间。
[0075]
②
获取n个阶段内，该工况的车辆速度v(i)和输出轴处的目标转矩t
req
(i)，i＝n,n-1,
……
1。
[0076]
③
对于阶段i对应的车辆速度v(i)和输出轴处的目标转矩t
req
(i)，以汽油压燃发动机输出转矩t
eng
(i)为控制量，以动力电池电量soc(i)作为状态约束，计算每个阶段i下，汽油压燃发动机输出转矩t
eng
(i,j)从下限至上限所对应的动力电池电量soc(i,j)，公式为：
[0077]
soc(i,j)＝soc(i+1,j)+η
bat
∫(p
mot-p
gen
)dt....(7)
[0078]
其中：
[0079]
soc(n,j)＝soc
fin
.........................................(8)
[0080]
p
mot
＝φ(ω
mot
，t
mot
)....................................(9)
[0081]
p
gen
＝ψ(ω
gen
，t
gen
)......................................(10)
[0082]
ω
shaft
＝ω
wheelkshaft
...........................................(11)
[0083]
ω
mot
＝ω
shaft
(1+k
p2
).......................................(12)
[0084][0085]
ω
gen
＝(1+k
p1
)ω
eng
(i,j)-k
p1
ω
shaft
.............(14)
[0086][0087]
ω
eng
＝g(t
eng
).............................................(16)
[0088]
式中，soc(i,j)为动力电池电量；η
bat
为动力电池充放电效率；p
mot
为电动机功率，p
gen
为发电机功率，电动机与发电机功率为正时消耗电能，功率为负时产生电能；soc
fin
为工况终了时动力电池期望电量；ω
mot
为电动机转速；t
mot
为电动机转矩；ω
gen
为发电机转速；t
gen
为发电机转矩；ω
shaft
为输出轴处的角速度；k
shaft
为位于输出轴后车轮前主减速器的齿数比；t
req
(i)为输出轴处的目标转矩；t
eng
(i,j)为汽油压燃发动机输出转矩；ω
eng
(i,j)为汽油压燃发动机以转矩t
eng
(i,j)运行时最佳油耗工况对应的转速，由汽油压燃发动机万有特性map差值获得，其函数关系用g(t
eng
)表示；φ(ω
mot
，t
mot
)表示电动机功率与电动机转速、转矩之间的函数关系，由电动机运行特性map差值获得；ψ(ω
gen
，t
gen
)表示发电机功率与发电机转速、转矩之间的函数关系由发电机运行特性map差值获得。
[0089]
④
计算汽油压燃发动机在每个阶段i下，输出转矩t
eng
(i,j)对应的燃油消耗量m
fuel
(i,j)：
[0090]mfuel
(i,j)＝f[ω
eng
(i,j),t
eng
(i,j)]........................(17)
[0091]
式中，f[ω
eng
(i,j),t
eng
(i,j)]表示汽油压燃发动机燃油消耗量与汽油压燃发动机转速、转矩之间的函数关系，由汽油压燃发动机万有特性map差值获得。
[0092]
⑤
对于阶段i，定义阶段成本kj(i)，结合上一阶段成本kj(i+1)计算成本函数最优值
[0093]
k＝min[kj(i)+kj(i+1)]....................................(18)
[0094]
即离散化控制目标为：
[0095][0096]
其中，约束条件满足：
[0097]
soc(i+1)＝soc(i)-∫(p
mot-p
gen
)dt，i＝0,1,
…
,n-1(20)
[0098]
soc
min
≤soc≤soc
max
....................................(21)
[0099][0100]
p
eng
∈p
gci
........................................................(23)
[0101]
ω
eng
∈ω
gci
......................................................(24)
[0102]
t
eng
∈t
gci
........................................................(25)
[0103]
(.)
min
和(.)
max
分别表示最小、最大值；soc表示动力电池电量；p
bat
表示电池功率；p
gci
、ω
gci
和t
gci
分别表示汽油压燃发动机能够稳定燃烧、实现低原始排放的功率、转速和转矩区间。
[0104]
⑥
使阶段i＝i-1，重复步骤
⑤
直到i＝1，得到成本函数最低的控制量变化函数t
eng
(i)，和对应的ω
eng
(i)、ω
mot
(i)、ω
gen
(i)、tmo
t
(i)和t
gen
(i)，其中：
[0105]
ω
eng
(i)＝g(t
eng
(i))..........................................(26)
[0106]
ω
mot
(i)＝ω
shaft
(i)(1+k
p2
)................(27)
[0107]
ω
gen
(i)＝(1+k
p1
)ω
eng
(i)-k
p1
ω
shaft
(i)...............(28)
[0108][0109][0110]
⑦
建立成本表达式：
[0111]
j(k)＝m
fuel
(k)+λ(k)p
bat
(k)................................(31)
[0112]
其中：
[0113]mfuel
(k)＝f[ω
eng
(k),t
eng
(k)]..............................(32)
[0114]
p
bat
(k)＝p
mot
(k)-p
gen
(k)..................................(33)
[0115]
p
mot
(k)＝φ[ω
mot
(k)，t
mot
(k)]............................(34)
[0116]
p
gen
(k)＝ψ[ω
gen
(k)，t
gen
(k)]...............................(35)
[0117]
因为从步骤
①
至步骤
⑦
，系统传动比计算均按照系统处于功率分流模式运行的传动比进行计算，即都满足该固定关系：
[0118]
ω
shaft
＝ω
wheelkshaft
..........................................(36)
[0119]
ω
mot
＝ω
shaft
(1+k
p2
)............................................(37)
[0120][0121]
ω
gen
＝(1+k
p1
)ω
eng
(i,j)-k
p1
ω
shaft
...................(39)
[0122][0123]
ω
eng
＝g(t
eng
)...................................................(41)
[0124]
则一定存在一确定的函数λ(k)，满足j(k)取得最小值时，t
eng
(k)＝t
eng
(i)。
[0125]
将λ(k)的值记为λ(t)，则λ(t)即为当前行驶工况随时间变化的最优等效因子。
[0126]
⑧
重复执行步骤
①
～步骤
⑦
，分别求得所有工况各自的最优等效因子λi(t)。
[0127]
(2)获得分别与不同工况类别相对应的神经网络模型。
[0128]
①
将上述离线优化所得的工况i随时间变化的最优等效因子λi(t)作为输出，工况i随时间变化的车速vi(t)、车辆绝对加速度ai(t)、动力电池电量soci(t)、输出轴处的目标转矩t
reqi
(t)作为输入，构建工况i的最优等效因子数据集，将该数据集用于神经网络训练，构成该工况下基于神经网络的最优等效因子匹配模型。
[0129]
②
使用反向传播神经网络进行训练，神经网络由输入层、两层隐藏层和输出层组成；其中，输入层节点数为5，输出层为1，不同工况的隐藏层节点数不同，迭代次数为200，使用levenberg marquardt(莱文贝格－马夸特)算法进行求解，隐藏层使用tansig传递函数，
输出层神经元采用purelin传递函数。
[0130]
③
重复执行步骤
①
～步骤
②
，分别训练所有工况各自的最优等效因子匹配模型。训练好的模型可在已确定行驶工况的条件下，根据当前时刻的车速vi(t)、车辆绝对加速度ai(t)、动力电池电量soci(t)、输出轴处的目标转矩t
reqi
(t)，实时匹配最优等效因子。
[0131]
另外，根据最优等效因子λ、油门踏板行程cf以及汽油压燃发动机的工况边界条件经耗能最小化控制策略目标函数，计算汽油压燃发动机1、发电机2以及电动机3的最优转矩分配比的具体方法如下：
[0132]
在车辆以功率分流模式运行时：
[0133]
建立能耗最小化(ecms)控制策略的哈密尔顿函数h：
[0134]
h＝m
fuel
+m
bat
.........................................(42)
[0135]
式中，目标函数设定为汽油压燃(gci)发动机瞬时油耗m
fuel
，状态变量设定为电池瞬时等效油耗m
bat
，根据哈密尔顿函数的定义，可得等效能耗最小化(ecms)控制策略成本表达式：
[0136]
j＝m
fuel
+λp
bat
..........................................(43)
[0137]
式中，j为等效能耗瞬时最小费用，m
fuel
为汽油压燃(gci)发动机瞬时油耗，λ为当前时刻下的最优等效因子，p
bat
为电池总功率。其中：
[0138]mfuel
＝f[ω
eng
,t
eng
]....................................(44)
[0139]
ω
eng
＝g(t
eng
)............................................(45)
[0140]
p
bat
＝η
bat
(p
mot-p
gen
)................................(46)
[0141]
p
mot
＝φ(ω
mot
，t
mot
)......................................(47)
[0142]
p
gen
＝ψ(ω
gen
，t
gen
)...................................(48)
[0143]
ω
shaft
＝ω
wheelkshaft
...................................(49)
[0144]
ω
mot
＝ω
shaft
(1+k
p2
).................(50)
[0145][0146]
ω
gen
＝(1+k
p1
)ω
eng-k
p1
ω
shaft
....................(52)
[0147][0148]
式中，f[ω
eng
,t
eng
]表示汽油压燃发动机燃油消耗量与汽油压燃发动机转速、转矩之间的函数关系，由汽油压燃发动机万有特性map差值获得；t
eng
为汽油压燃发动机输出转矩；ω
eng
为汽油压燃发动机以转矩t
eng
运行时最佳油耗工况对应的转速，由汽油压燃发动机万有特性map差值获得，其函数关系用g(t
eng
)表示；p
bat
为动力电池功率；η
bat
为动力电池充放电效率；p
mot
为电动机功率，p
gen
为发电机功率，电动机与发电机功率为正时消耗电能，功率为负时产生电能；ω
mot
为电动机转速；t
mot
为电动机转矩；ω
gen
为发电机转速；t
gen
为发电机转矩；ω
shaft
为输出轴处的角速度；k
shaft
为位于输出轴后车轮前主减速器的齿数比；t
req
(i)为输出轴处的目标转矩；φ(ω
mot
，t
mot
)表示电动机功率与电动机转速、转矩之间的函数关系，由电动机运行特性map差值获得；ψ(ω
gen
，t
gen
)表示发电机功率与发电机转速、转矩之间的函数关系由发电机运行特性map差值获得。
[0149]
因为最优等效因子λ；η
bat
、k
shaft
、k
p1
、k
p2
由系统本身属性决定；其他参数均可由t
eng
推导获得，可将唯一变量t
eng
作为唯一的控制量，则离散化控制目标为：minj＝h(t
eng
)。
[0150]
其中，约束条件满足：
[0151][0152]
p
eng
∈p
gci
...........................................(55)
[0153]
ω
eng
∈ω
gci
.........................................(56)
[0154]
t
eng
∈t
gci
...........................................(57)
[0155]
h(t
eng
)表示t
eng
与等效能耗瞬时最小费用j的函数关系；(.)
min
和(.)
max
分别表示最小、最大值；p
bat
表示电池功率；p
gci
、ω
gci
和t
gci
分别表示汽油压燃发动机能够稳定燃烧、实现低原始排放的功率、转速和转矩区间。
[0156]
通过以上过程确定该时刻下汽油压燃发动机最佳输出转矩t
eng
，进而求得发电机转矩t
gen
、电动机转矩t
mot
：
[0157][0158][0159]
该转矩分配策略即为在发动机外特性、电机外特性、汽油压燃发动机所特有的运行工况等限制条件下，使等效能耗瞬时费用最小化的转矩分配策略。系统在功率分流模式下运行时，使用该转矩分配策略对发动机、发电机和电动机的输出转矩进行控制，即可在避开汽油压燃发动机无法稳定运行、工作粗暴的运行工况的同时，在满足整车需求驱动转矩的情况下，使整车的经济性最优。
[0160]
在一些示例性实施例中，参照图1，控制车辆执行功率分流模式还包括在闭合发动机离合器11前，控制车辆执行发动机启动模式。控制车辆执行发动机启动模式包括闭合发动机锁止离合器12，脱开发电机锁止离合器21，脱开发动机离合器11，脱开电动机离合器31，使得发电机2输出用于汽油压燃发动机1启动的转矩t
gs
，经第一行星齿轮4驱动汽油压燃发动机1转动至汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放的转速的最小值n
ed
。脱开发动机锁止离合器12，闭合发动机离合器11，使得汽油压燃发动机1通过输出轴7输出转矩。该过程应在0.2s内完成，使汽油压燃发动机1在启动时避开无法稳定运行、工作粗暴的运行工况。
[0161]
需要说明的是，在本实施例中，车辆以发动机启动模式运行时：
[0162]
汽油压燃发动机喷油前，发电机输出用于汽油压燃发动机启动的转矩t
gs
，汽油压燃发动机不工作，发电机用于驱动车辆：
[0163]
t
gen
＝t
gs
.....................................(60)
[0164]
t
eng
＝0.......................................(61)
[0165][0166]
汽油压燃发动机转速被拖曳至汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放的转速区间下限n
ed
后，汽油压燃发动机开始喷油，点火输出转矩：
[0167]
[0168]
式中，t
ed
为汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放的转矩区间下限。
[0169]
汽油压燃发动机成功启动后，发电机输出转矩：
[0170][0171]
电动机输出转矩：
[0172][0173]
整个汽油压燃发动机启动过程在0.2s内完成，之后系统切换至其它运行模式。
[0174]
在一些示例性实施例中，控制车辆执行纯电驱动模式包括脱开发动机离合器11，闭合电动机离合器31，闭合发动机锁止离合器12，脱开发电机锁止离合器21，使得汽油压燃发动机1停机，电动机3经第二行星齿轮5驱动输出轴7转动，从而驱动车轮转动。
[0175]
需要说明的是，在本实施例中，车辆以纯电驱动模式运行时：
[0176]
汽油压燃发动机不工作，t
eng
＝0。
[0177]
当时：
[0178][0179]
t
gen
＝0...........................(67)
[0180]
其中，为电动机在当前运行转速下最大输出转矩，通过电机运行特性map查表获得。
[0181]
当时：
[0182][0183][0184]
控制车辆执行发动机驱动模式包括闭合发动机离合器11，脱开电动机离合器31，脱开发动机锁止离合器12，脱开发电机锁止离合器21，使得电动机3停机，汽油压燃发动机1经第一行星齿轮4驱动输出轴7转动，以驱动车轮转动，发电机2输出负转矩以平衡汽油压燃发动机1经第一行星齿轮4传递至发电机2的转矩并发电。
[0185]
需要说明的是，在本实施例中，车辆以发动机模式运行时：
[0186]
电动机不工作，t
mot
＝0。
[0187]
汽油压燃发动机输出转矩：
[0188][0189]
发电机输出转矩：
[0190][0191]
控制车辆执行混合驱动模式包括闭合发动机离合器11，闭合电动机离合器31，闭
合发电机锁止离合器21，脱开发动机锁止离合器12，使得发电机2停机，汽油压燃发动机1经第一行星齿轮4而且电动机3经第二行星齿轮5共同驱动输出轴7转动，以驱动车轮转动。
[0192]
需要说明的是，在本实施例中，车辆以混合驱动模式运行时：
[0193]
汽油压燃发动机以汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放转矩区间的最大转矩t
eu
运行，即：
[0194]
t
eng
＝t
eu
.........................(72)
[0195]
发电机不输出转矩
[0196]
t
gen
＝0.........................(73)
[0197]
电动机输出转矩t
mot
为：
[0198][0199]
混合驱动模式相较功率分流模式的优势为，汽油压燃发动机由功率分流模式下的ω
eng1
：
[0200][0201]
降低至ω
eng2
：
[0202][0203]
因为ω
gen
》0，所以ω
eng2
《ω
eng1
，则在混合驱动模式下，相同运行工况下发动机少输出的功率为：
[0204][0205]
由此可见，混合驱动模式相较功率分流模式，汽油压燃发动机能够在满足汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放转矩区间的最大转矩t
eu
的限制下，输出更高的功率，在车辆运行在大负载工况时较功率分流模式具有更大优势。
[0206]
在一些示例性实施例中，参照图1，在执行制动模式的过程中，闭合电动机离合器31，脱开发动机离合器11，脱开发动机锁止离合器12，脱开发电机锁止离合器21，使得汽油压燃发动机1停机、发电机2停机，电动机3输出负转矩配合车辆的刹车片制动，并回收制动过程中的部分能量。
[0207]
需要说明的是，在本实施例中，车辆以制动模式运行时：
[0208]
电动机输出负转矩进行制动能量回收：
[0209][0210][0211]
式中，t
brake
为输出轴处的需求制动转矩，为车辆最大制动转矩，cb为归一化的制动踏板行程，cb＝1代表制动踏板以达到最大行程，cb＝0代表制动踏板未被踩下。
[0212]
若则剩余制动转矩由机械制动器提供。
[0213]
汽油压燃发动机停机：
[0214]
t
eng
＝0.......................................(80)
[0215]
发电机不输出转矩：
[0216]
t
gen
＝0........................................(81)
[0217]
此外，使用simulink平台搭建整车模型，使用matlab平台搭建控制策略。针对c-wtvc测试工况(中国重型商用车瞬态工况)，分别使用本发明的控制方法，与传统的控制方法，对使用汽油压燃发动机的混合动力系统进行性能仿真，仿真结果如下：
[0218]
图5是采用传统的控制方法汽油压燃发动机运行特性图。
[0219]
如图5所示，在整个测试循环中，汽油压燃发动机有31％的时间处于高效率区运行，有43％的时间处于停机状态，还有相当一部分时间运行在汽油压燃发动机难以稳定运行或工作粗暴的运行工况下。
[0220]
图6是采用本发明的控制方法汽油压燃发动机运行特性图。
[0221]
如图6所示，在整个测试循环中汽油压燃发动机有33％的时间处于高效率区运行，有66％的时间处于停机状态，汽油压燃发动机运行特性没有经过汽油压燃发动机难以稳定运行或工作粗暴的运行工况，且有效地避开了小负荷低效率工况。
[0222]
图7是车辆在采用本发明的控制方法下的车速跟随曲线。
[0223]
如图7所示，本发明的控制方法能够满足车辆的动力型需求实现转速跟随。
[0224]
图8是车辆在采用本发明的控制方法下的发动机启停曲线；图9是在采用本发明的控制方法下与在采用传统的控制方法下的汽油压燃发动机工况分布对比图。
[0225]
如图8所示，在本发明的控制方法控制下汽油压燃发动机循环启停15次，该控制方法能够较好地实现发动机启停控制，避免频繁启停；结合图9可见，本发明的控制方法能够有效增加汽油压燃发动机在高效区运行的时间比例，降低汽油压燃发动机在小负荷低效率工况运行的时间比例，并且能够有效避免汽油压燃发动机在汽油压燃发动机难以稳定运行或工作粗暴的运行工况下运行。
[0226]
图10是在采用本发明的控制方法下与在采用传统的控制方法下循环动力电池电量变化图；图11是在采用本发明的控制方法下与在采用传统的控制方法下循环燃油消耗量变化图。
[0227]
如图10-11所示，在市区工况，本发明的控制方法电量消耗高于传统的控制方法，油耗低于传统的控制方法，说明此阶段动态规划仿真策略的电机助力转矩比基于经验规则的控制策略要大，发动机停机时间变长，所差的电量由最终的减速段尽可能多地进行制动能量回收补齐，因此整车油耗降低。如表1所示，两种控制方法均可实现动力电池循环电量平衡，本发明的控制方法百公里油耗较传统的控制方法低8.77。由此可见，本发明的控制方法能够在避免汽油压燃发动机在汽油压燃发动机难以稳定运行或工作粗暴的运行工况下运行的同时，提高系统的整体能源效率。
[0228]
表1车辆百公里油耗和动力电池电量消耗数据对比
[0229][0230]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，包括：汽油压燃发动机(1)；发电机(2)；电动机(3)；第一行星齿轮(4)，分别与所述汽油压燃发动机(1)以及所述发电机(2)连接；第二行星齿轮(5)，安装在所述车辆的车架(6)上，与所述电动机(3)连接；输出轴(7)，与所述第一行星齿轮(4)以及所述第二行星齿轮(5)连接，并从所述第二行星齿轮(5)伸出以通过减速器与所述车辆的车轮连接；发动机离合器(11)，分别与所述汽油压燃发动机(1)以及所述第一行星齿轮(4)连接；电动机离合器(31)，分别与所述电动机(3)以及所述第二行星齿轮(5)连接；发动机锁止离合器(12)，分别与所述汽油压燃发动机(1)以及所述车辆的车架(6)连接；以及发电机锁止离合器(21)，分别与所述发电机(2)以及所述车辆的车架(6)连接；其中，通过分别控制所述发动机离合器(11)、所述电动机离合器(31)、所述发动机锁止离合器(12)以及所述发电机锁止离合器(21)闭合或者脱开，改变所述汽油压燃发动机(1)、所述发电机(2)以及所述电动机(3)与所述输出轴(7)之间的传动关系，以转换所述车辆的驱动模式。2.根据权利要求1所述的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，其中，所述第一行星齿轮(4)，包括：第一行星架(41)，连接在所述汽油压燃发动机(1)上；第一太阳轮(42)，与安装在所述第一行星架(41)上的第一行星轮(44)啮合，并连接至所述发电机(2)；以及第一齿圈(43)，与安装在所述第一行星架(41)上的第一行星轮(44)啮合，并与所述输出轴(7)的第一端(71)连接；其中，所述发动机离合器(11)设置在所述汽油压燃发动机(1)与所述第一行星架(41)之间，以控制所述汽油压燃发动机(1)与所述第一行星架(41)连接或者断开，以在所述汽油压燃发动机(1)与所述第一行星架(41)连接时，所述汽油压燃发动机(1)驱动所述第一行星架(41)、所述第一齿圈(43)、所述第一太阳轮(42)以及所述输出轴(7)转动，所述第一太阳轮(42)带动所述发电机(2)发电。3.根据权利要求2所述的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，其中，所述第二行星齿轮(5)，包括：第二太阳轮(51)，连接在所述电动机(3)上；第二行星架(52)，连接在所述输出轴(7)上，使得安装在所述第二行星架(52)上的第二行星轮(54)与所述第二太阳轮(51)啮合，且所述输出轴(7)的第二端(72)从所述第二行星架(52)伸出；以及第二齿圈(53)，安装在所述车辆的车架(6)上，并与安装在所述第二行星架(52)上的第二行星轮(54)啮合；其中，所述电动机离合器(31)设置在所述电动机(3)与所述第二太阳轮(51)之间，以控制所述电动机(3)与所述第二太阳轮(51)连接或者断开，以在所述电动机(3)与所述第二太
阳轮(51)连接时，所述电动机(3)驱动所述第二太阳轮(51)、所述第二行星架(52)、以及所述输出轴(7)转动。4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统的控制方法，包括：获取车辆的制动踏板行程c
b
；若所述制动踏板行程c
b
>0，则控制车辆执行制动模式；若所述制动踏板行程c
b
＝0，则获取油门踏板行程c
f
，并确定车辆当前的目标转矩t
req
；以及根据所述目标转矩t
req
与车辆以功率分流模式运行时输出轴(7)处的转矩区间的大小关系，确定车辆当前需要执行的驱动模式类型；其中，所述目标转矩t
req
为所述油门踏板行程c
f
与所述车辆在当前车速下的最大需求转矩的乘积。5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，若所述目标转矩t
req
小于车辆以功率分流模式运行时输出轴(7)处的转矩的最小值t
reqd
，则获取当前动力电池电量soc
act
；若所述当前动力电池电量soc
act
大于动力电池低电量阈值soc
low
，则控制车辆执行纯电驱动模式；若所述当前动力电池电量soc
act
小于动力电池低电量阈值soc
low
，则控制车辆执行发动机驱动模式；若所述目标转矩t
req
大于车辆以功率分流模式运行时输出轴(7)处的转矩的最大值t
requ
，则控制车辆执行混合驱动模式；以及若所述目标转矩t
req
处于车辆以功率分流模式运行时输出轴(7)处的转矩的最小值t
reqd
与最大值t
requ
之间，则控制车辆执行功率分流模式。6.根据权利要求5所述的控制方法，其中，所述控制车辆执行功率分流模式包括：闭合所述发动机离合器(11)，闭合所述电动机离合器(31)，脱开所述发动机锁止离合器(12)，脱开所述发电机锁止离合器(21)，使得所述汽油压燃发动机(1)经所述第一行星齿轮(4)驱动所述输出轴(7)转动，所述发电机(2)输出负转矩以平衡所述汽油压燃发动机(1)经所述第一行星齿轮(4)传递至所述发电机(2)上的转矩并发电，所述电动机(3)经所述第二行星齿轮(5)驱动所述输出轴(7)转动。7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述控制车辆执行功率分流模式还包括：根据车辆行驶路况，获取车辆行驶过程中30s内的平均车速v
avg
、平均加速度a
avg
以及怠速时间比r
i
；将所述平均车速v
avg
、所述平均加速度a
avg
以及所述怠速时间比r
i
输入模糊控制器，输出车辆当前工况类别；获取车辆当前的车速v
i
(t)、绝对加速度a
i
(t)以及动力电池电量soc
i
(t)；将所述工况类别、所述车速v
i
(t)、所述绝对加速度a
i
(t)、所述动力电池电量soc
i
(t)以及所述目标转矩t
req
输入与所述工况类别相对应的最优等效因子神经网络模型，输出最优等效因子λ；以及根据所述最优等效因子λ、所述油门踏板行程c
f
以及汽油压燃发动机的工况边界条件经
耗能最小化控制策略目标函数，计算所述汽油压燃发动机(1)、所述发电机(2)以及所述电动机(3)的最优转矩分配比。8.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述控制车辆执行功率分流模式还包括：在闭合所述发动机离合器(11)前，控制所述车辆执行发动机启动模式，包括：闭合所述发动机锁止离合器(12)，脱开所述发电机锁止离合器(21)，脱开所述发动机离合器(11)，脱开所述电动机离合器(31)，使得所述发电机(2)输出用于所述汽油压燃发动机(1)启动的转矩t
gs
，经所述第一行星齿轮(4)驱动所述汽油压燃发动机(1)转动至汽油压燃发动机稳定燃烧、低原始排放的转速的最小值n
ed
；以及脱开所述发动机锁止离合器(12)，闭合所述发动机离合器(11)，使得所述汽油压燃发动机(1)通过所述输出轴(7)输出转矩。9.根据权利要求5所述的控制方法，其中，所述控制车辆执行纯电驱动模式包括：脱开所述发动机离合器(11)，闭合所述电动机离合器(31)，闭合所述发动机锁止离合器(12)，脱开所述发电机锁止离合器(21)，使得所述汽油压燃发动机(1)停机，所述电动机(3)经所述第二行星齿轮(5)驱动所述输出轴(7)转动，从而驱动车轮转动；并且/或者，所述控制车辆执行发动机驱动模式包括：闭合所述发动机离合器(11)，脱开所述电动机离合器(31)，脱开所述发动机锁止离合器(12)，脱开所述发电机锁止离合器(21)，使得所述电动机(3)停机，所述汽油压燃发动机(1)经所述第一行星齿轮(4)驱动所述输出轴(7)转动，以驱动车轮转动，所述发电机(2)输出负转矩以平衡所述汽油压燃发动机(1)经所述第一行星齿轮(4)传递至所述发电机(2)的转矩并发电；并且/或者，所述控制车辆执行混合驱动模式包括：闭合所述发动机离合器(11)，闭合所述电动机离合器(31)，闭合所述发电机锁止离合器(21)，脱开所述发动机锁止离合器(12)，使得所述发电机(2)停机，所述汽油压燃发动机(1)经所述第一行星齿轮(4)而且所述电动机(3)经所述第二行星齿轮(5)共同驱动所述输出轴(7)转动，以驱动车轮转动。10.根据权利要求4所述的控制方法，在执行所述制动模式的过程中，闭合所述电动机离合器(31)，脱开所述发动机离合器(11)，脱开所述发动机锁止离合器(12)，脱开所述发电机锁止离合器(21)，使得所述汽油压燃发动机(1)停机、所述发电机(2)停机，所述电动机(3)输出负转矩配合所述车辆的刹车片制动，并回收制动过程中的部分能量。

技术总结
本发明公开了一种用于车辆的汽油压燃发动机的混合动力系统，包括：汽油压燃发动机；发电机；电动机；第一行星齿轮，分别与汽油压燃发动机以及发电机连接；第二行星齿轮，安装在车辆的车架上，与电动机连接；输出轴，与第一行星齿轮以及第二行星齿轮连接，并从第二行星齿轮伸出以通过减速器与车辆的车轮连接；发动机离合器，分别与汽油压燃发动机以及第一行星齿轮连接；电动机离合器，分别与电动机以及第二行星齿轮连接；发动机锁止离合器，分别与汽油压燃发动机以及车辆的车架连接；以及发电机锁止离合器，分别与发电机以及车辆的车架连接。通过上述结构以改变汽油压燃发动机、发电机以及电动机与输出轴之间的传动关系，从而转换车辆的驱动模式。的驱动模式。的驱动模式。


技术研发人员：郑尊清 赵明昊 王浒 卢志远 尧命发 刘海峰
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/6/28