混合动力车辆的减震控制方法和装置与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种混合动力车辆的减震控制方法和装置。

背景技术：

节能减排是车辆技术领域的主要研究方向，为了合理的减少发动机泵气损失，提高车辆经济性，从而达到节能减排的目的，通常对多缸采用发动机的停缸技术使发动机运行在最佳经济工况下。混合动力车辆能够实现对发动机能量进行回收存储，作为电能并用于做功，使发动机在最佳燃油经济区域运行，提高热效率。

但停缸技术通过缩减停缸运行区域，进而规避车辆产生振动和噪声的增大的问题，提升驾驶性能，但会降低停缸技术的节油效果，使得无法兼顾经济型和驾驶性；现有技术中，在混合动力车辆中所采用的储能元件一般为电池，其成本高且质量重，续航里程短。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种混合动力车辆的减震控制方法和装置，以克服现有技术中存在混合动力车辆由于停缸技术导致的车辆成本高且质量大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种混合动力车辆的减震控制方法，所述混合动力车辆包括发动机、变速器、补偿电机和储能元件，所述方法包括：

根据所述发动机的当前工况，确定所述车辆是否满足扭矩补偿条件；

在满足所述扭矩补偿条件的情况下，根据所述储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件；

在满足所述补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过所述补偿电机和所述储能元件对所述车辆进行扭矩补偿操作。

进一步的，所述根据所述发动机的当前工况，确定所述车辆是否满足扭矩补偿条件，包括：

获取所述发动机的当前工况；

在所述发动机的当前工况表明需要对所述发动机进行停缸的情况下，确定满足所述扭矩补偿条件；

在所述发动机的当前工况为表明不需要对所述发动机进行停缸的情况下，确定不满足所述扭矩补偿条件。

进一步的，所述在满足所述扭矩补偿条件的情况下，根据所述储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件，包括：

获取所述储能元件的状态信息，所述状态信息包括所述储能元件的当前电量；

在所述储能元件的当前电量大于预设电量阈值的情况下，确定满足所述补偿开启条件；

在所述储能元件的当前电量小于或者等于所述预设电量阈值的情况下，确定不满足所述补偿开启条件。

进一步的，所述在满足所述补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过所述补偿电机和所述储能元件对所述车辆进行扭矩补偿操作包括：

根据所述发动机的当前转速和所述发动机的当前扭矩，利用预先确定的扭矩补偿幅值表，确定当前补偿扭矩的幅值；

根据所述发动机的点火时刻，确定所述当前补偿扭矩的相位；

根据所述当前补偿扭矩的幅值和相位，计算所述补偿电机的控制电流；

利用所述控制电流，对所述发动机进行扭矩补偿操作。

进一步的，所述补偿电机可以设置在所述发动机与所述变速器之间，或者所述补偿电机可以设置在所述储能元件与所述发动机之间，所述补偿电机包括直流电机或者交流电机。

进一步的，所述储能元件包括超级电容或者锂电池。

相对于现有技术，本发明所述的混合动力车辆的减震控制方法和装置具有以下优势：

本发明所述的混合动力车辆的减震控制方法，采用超级电容或者锂电池作为所述储能元件，降低车辆的质量，同时通过储能元件与补偿电机之间进行的电能转换和存储，达到在停缸工况下对扭矩的瞬态和稳态补偿，降低扭矩波动，改善nvh(中文：噪声、振动与声振粗糙度；英文：noisevibrationharshness)性能；降低油耗并且提高驾驶性。

本发明的另一目的在于提出一种混合动力车辆的减震控制装置，以克服现有技术中存在混合动力车辆由于停缸技术导致的车辆成本高且质量大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种混合动力车辆的减震控制装置，所述混合动力车辆包括发动机、变速器、补偿电机和储能元件，所述装置包括：

条件确定模块，用于根据所述发动机的当前工况，确定所述车辆是否满足扭矩补偿条件；

条件判断模块，用于在满足所述扭矩补偿条件的情况下，根据所述储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件；

补偿操作模块，用于在满足所述补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过所述补偿电机和所述储能元件对所述车辆进行扭矩补偿操作。

进一步的，所述条件确定模块，包括：

工况获取子模块，用于获取所述发动机的当前工况；

条件确定子模块，用于在所述发动机的当前工况表明需要对所述发动机进行停缸的情况下，确定满足所述扭矩补偿条件；

所述条件确定子模块，还用于在所述发动机的当前工况为表明不需要对所述发动机进行停缸的情况下，确定不满足所述扭矩补偿条件。

进一步的，所述条件判断模块，包括：

信息获取子模块，用于获取所述储能元件的状态信息，所述状态信息包括所述储能元件的当前电量；

条件确定子模块，用于在所述储能元件的当前电量大于预设电量阈值的情况下，确定满足所述补偿开启条件；

所述条件确定子模块，还用于在所述储能元件的当前电量小于或者等于所述预设电量阈值的情况下，确定不满足所述补偿开启条件。

进一步的，所述补偿操作模块，包括：

幅值确定子模块，用于根据所述发动机的当前转速和所述发动机的当前扭矩，利用预先确定的扭矩补偿幅值表，确定当前补偿扭矩的幅值；

相位确定子模块，用于根据所述发动机的点火时刻，确定所述当前补偿扭矩的相位；

电流计算子模块，用于根据所述当前补偿扭矩的幅值和相位，计算所述补偿电机的控制电流；

补偿操作子模块，用于利用所述控制电流，对所述发动机进行扭矩补偿操作。

进一步的，所述补偿电机可以设置在所述发动机与所述变速器之间，或者所述补偿电机可以设置在所述储能元件与所述发动机之间，所述补偿电机包括直流电机或者交流电机。

进一步的，所述储能元件包括超级电容或者锂电池。

所述混合动力车辆的减震控制装置与上述混合动力车辆的减震控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

此外，本发明的再一目的在于提出一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括上述的混合动力车辆的减震控制装置。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种混合动力车辆的减震控制方法实施例的步骤流程图；

图2为本发明实施例所述的一种混合动力车辆的驱动结构示意图；

图3为本发明实施例所述的一种扭矩补偿稳态效果示意图；

图4为本发明实施例所述的一种混合动力车辆的减震控制方法实施例的具体步骤流程图；

图5为本发明实施例所述的一种扭矩瞬态切换补偿效果示意图；

图6为本发明实施例所述的一种混合动力车辆的减震控制装置实施例的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，示出了本申请的一种混合动力车辆的减震控制方法实施例的步骤流程图，该方法应用于包括发动机、变速器、补偿电机和储能元件的混合动力车辆，具体可以包括如下步骤：

步骤101，根据发动机的当前工况，确定车辆是否满足扭矩补偿条件。其中，如图2所示，该混合动力车辆包括发动机1、变速器2、补偿电机3a/3b、储能元件4、dc-dc变换器5、蓄电池6、控制器7、电机驱动轮10、皮带8、曲轴皮带轮9、补偿电机驱动轮10以及车载电子设备11；其中，发动机1可以是可实现固定停缸功能的多缸发动机；补偿电机3a/3b可以是可实现发电和驱动功能的交流电机或直流电机，补偿电机可以位于如2所示的3a位置，其由曲轴皮带轮9通过皮带8与电机驱动轮10实现扭矩传递；也可以位于图2所示的3b位置，即发动机1与变速器2之间，补偿电机与曲轴集成实现扭矩传递。储能元件4为充放电工作频率高的储能器，有24v或24v以上的工作电压，可为超级电容、锂电池等。在该储能元件的电量超过预设阀值时，可以为补偿电机和其他同电压车载用电设备供电。dc-dc变换器5将储能元件4的高压直流电转换为12v传统直流电，实现给蓄电池(12v)和车载12v用电设备供电。此外，需要说明的是，当补偿电机为交流电机，且位于图2所示的3a位置时，需要在补偿电机与储能元件4之间加装逆变器，以实现ac/dc转换。补偿电机与曲轴通过皮带驱动时，为了防止扭矩频繁换向过程中皮带出现打滑导致偏磨、脱落等问题，还可以在皮带上加装双向张紧器，防止在补偿电机输出的补偿扭矩为正负交变扭矩，皮带的松紧边会随着交变扭矩频繁换边而导致皮带打滑的问题出现。

本发明所提出的技术方案，通过控制器7实现对补偿电机的控制。具体的，当车辆处于预设工况时，即停缸工况时，可以对车辆进行扭矩补偿，根据当前储能元件的状态信息，判断是否能够开启利用储能元件和补偿电机实现对停缸工况下的扭矩补偿。

步骤102，在满足扭矩补偿条件的情况下，根据储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件。

示例地，该状态信息包括储能元件的当前电量。在储能元件的当前电量大于预设电量阈值的情况下，确定满足补偿开启条件，也就是可以开启利用该储能元件与补偿电机实现车辆的扭矩补偿操作。

步骤103，在满足补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过补偿电机和储能元件对车辆进行扭矩补偿操作。

示例地，由于当4缸(全缸)发动机转为2缸(停缸)稳态运行时，点火间隔为全缸运行的2倍，输出相同的有效扭矩时，波动增大2倍～4倍，如图3所示，纵轴表示发动机输出扭矩和补偿电机的补偿扭矩，单位都是nm，其中，粗实线表示补偿电机的补偿扭矩，细实线表示发动机的输出扭矩，虚线表示发动机的输出有效扭矩；横轴表示曲轴转角，单位是度，即从0-360，或者是360-720；当发动机输出扭矩为波峰值时，补偿电机输出扭矩则为“﹣”，即吸收发动机扭矩进行充电；当发动机输出扭矩为波谷值时，补偿电机对应的输出扭矩为“﹢”，即驱动发动机，输出扭矩。

补偿电机通过输出上述交变扭矩来降低车辆在发动机停缸时所产生的扭矩波动，达到平稳车辆的输出扭矩的目的。发动机在扭矩补偿区域运行时，补偿电机处于驱动和充电过程之间的循环，这使储能元件对应处于放电和充电之间循环，不会消耗电能。而当储能元件电量不足或将要不足时，控制器单独控制补偿电机补偿扭矩的“-”幅值，使补偿电机的“-”扭矩大于“+”扭矩，实现对补偿电机充电。此外，需要说明的是，本发明提出的技术方案可与传统的车辆混合动力系统结合，实现经济性的相互叠加。不仅适用于24v或48v等低电压混动系统，具有成本重量优势；也可集成在330v等高压混动系统上，进一步提升经济性，且具有良好的集成性。

综上所述，根据本申请提出的技术方案，根据发动机的当前工况，确定车辆是否满足扭矩补偿条件；在满足扭矩补偿条件的情况下，根据储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件；在满足补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过补偿电机和储能元件对车辆进行扭矩补偿操作。因此，采用超级电容或者锂电池作为储能元件，降低车辆的质量，同时通过储能元件与补偿电机之间进行的电能转换和存储，实现在停缸工况下对扭矩的瞬态和稳态补偿，降低扭矩波动，改善nvh性能；降低油耗并且提高车辆的舒适性。

参照图4，示出了本申请的一种混合动力车辆的减震控制方法实施例的步骤流程图，步骤101所述的根据发动机的当前工况，确定车辆是否满足扭矩补偿条件，包括如下步骤：

步骤1011，获取发动机的当前工况。

示例地，停缸技术(cylinderdeactivation)也称为可变排量技术，在发动机在部分负荷下运行时，通过切断部分气缸的燃油供给、点火和进排气，停止其工作，使剩余工作气缸负荷率增大，用以提高车辆的燃油效率。因此，可以根据车辆当前的行驶状态下，通过获取发动机的当前工况，即发动机在不同转速下输出功率和扭矩的大小，确定发动机的性能，采用停缸技术后是否能够继续平稳运行，若可以平稳运行则进行步骤1012，否则进行步骤1013。

步骤1012，在发动机的当前工况表明需要对发动机进行停缸的情况下，确定满足扭矩补偿条件。

步骤1013，在发动机的当前工况表明不需要对发动机进行停缸的情况下，确定不满足扭矩补偿条件。

可选的，步骤102所述的在满足扭矩补偿条件的情况下，根据储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件，包括如下步骤：

步骤1021，获取储能元件的状态信息。

其中，状态信息包括储能元件的当前电量。

示例地，可以预设电量阈值为20％，进行判断是否满足开启条件。该预设电量阈值可以根据实际环境温度和情况进行调整，本发明不做具体限制。

步骤1022，在储能元件的当前电量大于预设电量阈值的情况下，确定满足补偿开启条件。

步骤1023，在储能元件的当前电量小于或者等于预设电量阈值的情况下，确定不满足补偿开启条件。

当储能元件的电量大于预设电量阈值的情况下，说明其中有足够的电量支持扭矩补偿操作，可以开启扭矩补偿操作；否则，则无法开启对发动机的扭矩补偿操作，即无法执行步骤103的操作。

可选的，步骤103所述的在满足补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过补偿电机和储能元件对车辆进行扭矩补偿操作，包括如下步骤：

步骤1031，根据发动机的当前转速和发动机的当前扭矩，利用预先确定的扭矩补偿幅值表，确定当前补偿扭矩的幅值。

在具体应用中，扭矩补偿幅值表是根据混合动力车辆的实验数据生成的发动机的转速与发动机的扭矩之间的对应关系表；可以在车辆出厂前，根据车辆的硬件参数，测量发动机的扭矩与转速之间的对应关系，可以通过多次测量方式以获取精确测量数据，生成扭矩补偿幅值表，以作为停缸状态下，对扭矩补偿操作的参考。

步骤1032，根据发动机的点火时刻，确定当前补偿扭矩的相位。

步骤1033，根据当前补偿扭矩的幅值和相位，计算补偿电机的控制电流。

步骤1034，利用控制电流，对发动机进行扭矩补偿操作。

示例地，采用开环控制，直接根据发动机的当前转速、当前扭矩、点火时刻查表确定补偿扭矩的幅值和角度，作为补偿电流向量，进而避免由于闭环控制导致系统发散引起的问题。

示例地，发动机运行工况从停缸状态下进行扭矩补偿切换回到全缸状态运行时，因进气压力变化迟滞会产生扭矩冲击，会影响驾驶性，如图5中所示，在瞬态切换下，即控制器接收到切换信号(2缸切换回全缸的信号)后，控制补偿电机发出与发动机输出有效扭矩相位相反的补偿扭矩，进而使输出扭矩平缓，保证电机运行的平顺性，且不需要退点火提前角来限制扭矩，具有更好的经济性。图5中的竖着的虚线表示在该时刻下接收到切换信号，将从停缸状态下切换回全缸运行状态，而在进入全缸运行状态并稳定之后，则不再进行扭矩补偿操作。为了确保在切换区域下车辆运行的平顺性，采用本发明提出的技术方案，能够当开启全缸模式的初期会出现一个较大的扭矩峰值时，如虚线的峰值所述，利用补偿电机将该扭矩峰值吸收，以防止扭矩冲击，进而减少在瞬态切换下对车辆造成的震动。此外，还需要说明的是，采用超级电容或者锂电池作为储能元件，使得其可以承受在交变负荷中高频度的充放电，进而确保扭矩补偿时的跟随性，此外，在扭矩补偿操作的过程中正负扭矩相互抵消不会消耗电能，保证车辆的能效。

参照图6，示出了本申请的一种混合动力车辆的减震控制装置实施例的结构框图，应用于包括发动机、变速器、补偿电机、储能元件、dc-dc变换器、蓄电池、控制器的混合动力车辆，控制器用于控制补偿电机对混合动力车辆实现扭矩补偿操作，装置600包括：

条件确定模块610，用于根据发动机的当前工况，确定车辆是否满足扭矩补偿条件。

条件判断模块620，用于在满足扭矩补偿条件的情况下，根据储能元件的状态信息，判断是否满足补偿开启条件。

补偿操作模块630，用于在满足补偿开启条件的情况下，利用预设策略，通过补偿电机和储能元件对车辆进行扭矩补偿操作。

可选的，条件确定模块，包括：

工况获取子模块，用于获取发动机的当前工况；

条件确定子模块，用于在发动机的当前工况表明需要对发动机进行停缸的情况下，确定满足扭矩补偿条件；

条件确定子模块，还用于在发动机的当前工况表明不需要对发动机进行停缸的情况下，确定不满足扭矩补偿条件。

可选的，条件判断模块，包括：

信息获取子模块，用于获取储能元件的状态信息，状态信息包括储能元件的当前电量；

条件确定子模块，用于在储能元件的当前电量大于预设电量阈值的情况下，确定满足补偿开启条件；

条件确定子模块，还用于在储能元件的当前电量小于或者等于预设电量阈值的情况下，确定不满足补偿开启条件。

可选的，补偿操作模块，包括：

幅值确定子模块，用于根据发动机的当前转速和发动机的当前扭矩，利用预先确定的扭矩补偿幅值表，确定当前补偿扭矩的幅值；

相位确定子模块，用于根据发动机的点火时刻，确定当前补偿扭矩的相位；

电流计算子模块，用于根据当前补偿扭矩的幅值和相位，计算补偿电机的控制电流；

补偿操作子模块，用于利用控制电流，对发动机进行扭矩补偿操作。

可选的，补偿电机可以设置在发动机与变速器之间，或者补偿电机可以设置在储能元件与发动机之间，补偿电机包括直流电机或者交流电机。

可选的，储能元件包括超级电容或者锂电池。

本发明还提供了一种混合动力车辆，其包括上述的混合动力车辆的减震控制装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。