CN107891864B - 并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法及装置。该方法包括:确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。可见,本发明不需计算SOC的变化量,只需获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速便可实现对基础等效油电折算系数的调整,避免了现有技术无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的缺陷,提高了混合动力系统的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力系统技术领域,特别涉及一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法及装置。
背景技术
混合动力系统可以最大限度地发挥内燃机汽车高比能量、高比功率和纯电动汽车节能、低排放的双重优点。能量管理策略是混合动力系统节能和降低排放的关键。根据所采用算法的不同,混合动力系统的能量管理策略可以分为基于规则的能量管理策略和基于瞬时优化的能量管理策略,等效油耗最小策略是基于瞬时优化的能量管理策略的典型代表。
等效油耗最小策略基于优化理论,为实现每个时刻最小的燃油消耗率,需要根据混合动力系统的工况实时调整等效油电折算系数。等效油电折算系数是单位时间内产生单位能量需要的燃油量。
现有技术的等效油电折算系数获取方法中,通常根据发动机、电机的工作效率和电池的充放电效率确定基础等效油电折算系数,然后根据电池荷电状态(state ofcharge,SOC)和SOC的变化量(当前时刻的SOC与历史时刻的SOC的差)对基础等效油电折算系数进行动态修正。然而,SOC通常根据安时积分法、开路电压法等算法计算获得,但上述算法是基于简单的电池模型对SOC进行估算,没有考虑电池的温度和电流大小等因素,因而精度较低。通过上述算法获得SOC后,若当前时刻的SOC与历史时刻的SOC相比变化较小,可能无法获得SOC的变化量或者获得的SOC的变化量不准确,影响等效油电折算系数的调整效果,最终降低混合动力系统的节能效果。
发明内容
为了解决现有技术的无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的问题,本发明提供了一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法及装置。
本发明的一个实施例提供一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法,包括:
确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;
获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;
根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。
可选地,确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数,包括:
根据如下公式确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数:
其中,β0为基础等效油电折算系数;Pbat为电池功率,当Pbat>0时表示电池放电,当Pbat<0时,表示电池充电;为电机平均效率,为电池平均放电效率,为发动机平均工作效率,ηchg为电池当前充电效率,Qlhv为燃油低热值;为电池平均充电效率,ηdis为电池当前放电效率。
可选地,获取当前时刻的等效油电折算系数,包括:
根据如下公式获取当前时刻的等效油电折算系数:
β=β0·βSOC·βpreq·βv
其中,β为当前时刻的等效油电折算系数,β0为基础等效油电折算系数,βSOC为根据当前时刻的电池荷电状态SOC确定的第一折算系数,βpreq为根据当前时刻的驾驶员请求的输出功率确定的第二折算系数,βv为根据当前时刻的车速确定的第三折算系数。
可选地,第一折算系数与当前时刻的电池荷电状态SOC负相关。
可选地,第二折算系数与当前时刻的驾驶员请求的输出功率正相关。
可选地,第三折算系数与当前时刻的车速正相关。
本发明的另一个实施例提供一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取装置,包括:
基础等效油电折算系数确定单元,用于确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;
工况获取单元,用于获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;
等效油电折算系数获取单元,用于根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。
可选地,基础等效油电折算系数确定单元进一步用于:
根据如下公式确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数:
其中,β0为基础等效油电折算系数;Pbat为电池功率,当Pbat>0时表示电池放电,当Pbat<0时,表示电池充电;为电机平均效率,为电池平均放电效率,为发动机平均工作效率,ηchg为电池当前充电效率,Qlhv为燃油低热值;为电池平均充电效率,ηdis为电池当前放电效率。
可选地,等效油电折算系数获取单元进一步用于:
根据如下公式获取当前时刻的等效油电折算系数:
β=β0·βSOC·βpreq·βv
其中,β为当前时刻的等效油电折算系数,β0为基础等效油电折算系数,βSOC为根据当前时刻的电池荷电状态SOC确定的第一折算系数,与当前时刻的电池荷电状态SOC负相关;βpreq为根据当前时刻的驾驶员请求的输出功率确定的第二折算系数,与当前时刻的驾驶员请求的输出功率正相关;βv为根据当前时刻的车速确定的第三折算系数,与当前时刻的车速正相关。
本发明的另一个实施例提供一种电子设备,电子设备包括存储器和处理器,存储器和处理器之间通过内部总线通讯连接,存储器存储有能够被处理器执行的程序指令,程序指令被处理器执行时能够实现上述的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法。
本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储计算机指令,计算机指令使所述计算机执行上述的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法。
本发明的技术效果是,本发明通过获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速,根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。本发明不需计算SOC的变化量,只需获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速便可实现对基础等效油电折算系数的调整,避免了现有技术无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的缺陷,提高了混合动力系统的节能效果。
附图说明
图1为本发明一个实施例的并联混合动力系统的原理图;
图2为本发明一个实施例的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法的流程示意图;
图3为本发明一个实施例的第一折算系数与当前时刻的电池荷电状态SOC的关系示意图;
图4为本发明一个实施例的第二折算系数与当前时刻的驾驶员请求的输出功率的关系示意图;
图5为本发明一个实施例的第三折算系数与当前时刻的车速的关系示意图;
图6为本发明一个实施例的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取装置的结构示意图;
图7为本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了解决背景技术中提出的技术问题,本申请的发明人想到通过获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速,根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。从而不需计算SOC的变化量,只需获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速便可实现对基础等效油电折算系数的调整,避免了现有技术无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的缺陷,提高了混合动力系统的节能效果。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明一个实施例的并联混合动力系统的原理图。如图1所示,发动机输出轴通过离合器与转矩耦合器连接,电机直接与转矩耦合器连接,转矩耦合器的输出轴直接与变速器的输入轴相连。离合器断开时,并联混合动力系统工作在纯电动模式;离合器接合时,并联混合动力系统可工作在发动机单独驱动模式,由发动机单独驱动车辆,也可工作在混合动力模式,发动机与电机共同驱动车辆。
需要说明的是,为了降低油耗,并联混合动力系统根据工况运行在不同的工作模式下。具体地,当电池荷电状态SOC大于第一预设阈值时,并联混合动力系统工作在纯电动模式;当电池荷电状态SOC小于第二预设阈值且车速小于预设车速,并联混合系统工作在发动机单独驱动模式;当电池荷电状态SOC大于第二预设阈值小于第一预设阈值且车速大于预设车速,并联混合动力系统工作在混合动力模式。
在混合动力模式下,为了实现每个时刻最小的燃油消耗率,本发明实施例提供了等效油电折算系数获取方法。如图2所示,该方法包括:
S21:确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;
需要说明的是,等效油电折算系数是单位时间内产生单位能量需要的燃油量。基础等效油电折算系数可根据发动机、电机的工作效率和电池的充放电效率确定。
S22:获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;
需要说明的是,电池荷电状态SOC指电池剩余容量与其完全充电状态的容量的比值,其取值范围为0-1,当SOC=0时表示电池放电完全,当SOC=1时表示电池完全充满。在实际应用中,通过机车的电池管理系统BMS可获得当前时刻的电池荷电状态。
可理解的是,根据油门踏板开度可获得当前时刻的驾驶员请求的输出功率。
S23:根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。
在混合动力模式下,发动机与电机共同驱动车辆,为了降低油耗,需要获得任意时刻的最小燃油消耗率。具体地,根据如下公式获得任意时刻的燃油消耗率:
L(t)=Δme(t)+β·Pb(t)
其中,L(t)为任意时刻的燃油消耗率,Δme(t)为发动机瞬时燃油消耗率,β为当前时刻的等效油电折算系数,Pb(t)为电池瞬时功率。
发动机输出功率Pe(t)和电池瞬时功率Pb(t)满足整车功率平衡公式Preq(t)=Pe(t)+Pb(t);发动机瞬时燃油消耗率Δme(t)是发动机输出功率Pe(t)的函数,即Δme(t)=f(Pe(t))。
因此,设电池瞬时功率Pb(t)为控制变量,在不同的Pb(t)值下,根据整车功率平衡公式可获得发动机输出功率Pe(t),通过调整当前时刻的等效油电折算系数β可获得任意时刻的最小燃油消耗率。
本发明实施例提供的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法,不需计算SOC的变化量,只需获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速便可实现对基础等效油电折算系数的调整,避免了现有技术无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的缺陷,提高了混合动力系统的节能效果。
具体地,在本发明实施例的一种可选的实施方式中,确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数,包括:
根据如下公式确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数:
其中,β0为基础等效油电折算系数;Pbat为电池功率,当Pbat>0时表示电池放电,当Pbat<0时,表示电池充电;为电机平均效率,为电池平均放电效率,为发动机平均工作效率,ηchg为电池当前充电效率,Qlhv为燃油低热值;为电池平均充电效率,ηdis为电池当前放电效率。
进一步地,获取当前时刻的等效油电折算系数,包括:
根据如下公式获取当前时刻的等效油电折算系数:
β=β0·βSOC·βpreq·βv
其中,β为当前时刻的等效油电折算系数,β0为基础等效油电折算系数,βSOC为根据当前时刻的电池荷电状态SOC确定的第一折算系数,βpreq为根据当前时刻的驾驶员请求的输出功率确定的第二折算系数,βv为根据当前时刻的车速确定的第三折算系数。
需要说明的是,并联混合动力系统中,电池的能量来源是燃油,即通过发动机的主动充电或制动能量回收得到,不同工况下电池功率等效的燃油消耗量是不同的,故需要根据工况的不同,实时获取当前时刻的等效油电折算系数,如果当前时刻的等效油电折算系数β增大,意味着燃油变得廉价,优化策略偏向使用燃油,如果当前时刻的等效油电折算系数β减小,意味着电能变得廉价,优化策略偏向使用电能。
如图3所示,第一折算系数βSOC与当前时刻的电池荷电状态SOC负相关。可理解的是,当SOC大于预设SOC值时,消耗更多的电能可以降低油耗,即减小等效油电折算系数β;反之,SOC小于预设SOC值时,消耗燃油进行主动充电,可以提高发动机工作效率降低油耗,即增大等效油电折算系数β。在实际应用中,可根据车辆的工况确定βSOC和SOC的函数关系,当获取到SOC后,根据SOC和相应的函数关系确定βSOC。
如图4所示,第二折算系数βpreq与当前时刻的驾驶员请求的输出功率Preq正相关。可理解的是,如果主动充电过多,能量在电机发电充入电池且电机驱动消耗电池能量的过程中会大量损失,故降低主动充电的比例,是提高混合动力汽车经济性的手段之一。故当Preq大于预设Preq值时,发动机本身效率高,故降低主动充电比例,即增大等效油电折算系数β;反之,Preq小于预设Preq值时,发动机效率低,适当增大主动充电比例,即减小等效油电折算系数β。在实际应用中,可根据车辆的工况确定βpreq和Preq的函数关系,当获取到Preq后,根据Preq和相应的函数关系确定βpreq。
如图5所示,第三折算系数βv与当前时刻的车速正相关。可理解的是,车速大于预设车速时,发动机的效率较高,降低主动充电比例,即增大等效油电折算系数β;反之,车速小于预设车速时,发动机的效率较低,可适当提高主动充电比例,即减小等效油电折算系数β。在实际应用中,可根据车辆的工况确定βv和当前时刻的车速的函数关系,当获取到当前时刻的车速后,根据当前时刻的车速和相应的函数关系确定βv。
图6为本发明一个实施例的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取装置的结构示意图。如图6所示,该装置包括:基础等效油电折算系数确定单元61、工况获取单元62和等效油电折算系数获取单元63,具体地:
基础等效油电折算系数确定单元61,用于确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;
工况获取单元62,用于获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;
等效油电折算系数获取单元63,用于根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。
本发明实施例提供的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取装置,不需计算SOC的变化量,只需获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速便可实现对基础等效油电折算系数的调整,避免了现有技术无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的缺陷,提高了混合动力系统的节能效果。
基础等效油电折算系数确定单元61进一步用于:
根据如下公式确定并联混合动力系统的基础等效油电折算系数:
其中,β0为基础等效油电折算系数;Pbat为电池功率,当Pbat>0时表示电池放电,当Pbat<0时,表示电池充电;为电机平均效率,为电池平均放电效率,为发动机平均工作效率,ηchg为电池当前充电效率,Qlhv为燃油低热值;为电池平均充电效率,ηdis为电池当前放电效率。
等效油电折算系数获取单元63进一步用于:
根据如下公式获取当前时刻的等效油电折算系数:
β=β0·βSOC·βpreq·βv
其中,β为当前时刻的等效油电折算系数,β0为基础等效油电折算系数,βSOC为根据当前时刻的电池荷电状态SOC确定的第一折算系数,与当前时刻的电池荷电状态SOC负相关;βpreq为根据当前时刻的驾驶员请求的输出功率确定的第二折算系数,与当前时刻的驾驶员请求的输出功率正相关;βv为根据当前时刻的车速确定的第三折算系数,与当前时刻的车速正相关。
图7为本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。如图7所示,该电子设备包括存储器71和处理器72,存储器71和处理器72之间通过内部总线73通讯连接,存储器71存储有能够被处理器72执行的程序指令,程序指令被处理器72执行时能够实现上述的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法。
此外,上述的存储器72中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储计算机指令,计算机指令使所述计算机执行上述的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法。
综上所述,根据本发明的技术方案,通过获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速,根据当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数。本发明不需计算SOC的变化量,只需获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速便可实现对基础等效油电折算系数的调整,避免了现有技术无法准确确定SOC的变化量影响等效油电折算系数的调整效果的缺陷,提高了混合动力系统的节能效果。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明的说明书中,说明了大量具体细节。然而能够理解的是,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。类似地,应当理解,为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,在本发明的上述教导下,本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白,上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法,其特征在于,包括:
确定所述并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;
获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;
根据所述当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对所述基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数;
所述获取当前时刻的等效油电折算系数,包括:
根据如下公式获取当前时刻的等效油电折算系数:
β=β0·βSOC·βpreq·βv
其中,β为当前时刻的等效油电折算系数,β0为基础等效油电折算系数,βSOC为根据当前时刻的电池荷电状态SOC确定的第一折算系数,βpreq为根据当前时刻的驾驶员请求的输出功率确定的第二折算系数,βv为根据当前时刻的车速确定的第三折算系数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一折算系数与所述当前时刻的电池荷电状态SOC负相关。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二折算系数与所述当前时刻的驾驶员请求的输出功率正相关。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三折算系数与所述当前时刻的车速正相关。
6.一种并联混合动力系统的等效油电折算系数获取装置,其特征在于,包括:
基础等效油电折算系数确定单元,用于确定所述并联混合动力系统的基础等效油电折算系数;
工况获取单元,用于获取当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速;
等效油电折算系数获取单元,用于根据所述当前时刻的电池荷电状态SOC、驾驶员请求的输出功率和车速对所述基础等效油电折算系数进行调整,获取当前时刻的等效油电折算系数;
所述等效油电折算系数获取单元进一步用于:
根据如下公式获取当前时刻的等效油电折算系数:
β=β0·βSOC·βpreq·βv
其中,β为当前时刻的等效油电折算系数,β0为基础等效油电折算系数,βSOC为根据当前时刻的电池荷电状态SOC确定的第一折算系数,与所述当前时刻的电池荷电状态SOC负相关;βpreq为根据当前时刻的驾驶员请求的输出功率确定的第二折算系数,与所述当前时刻的驾驶员请求的输出功率正相关;βv为根据当前时刻的车速确定的第三折算系数,与所述当前时刻的车速正相关。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第二折算系数与所述当前时刻的驾驶员请求的输出功率正相关;所述第三折算系数与所述当前时刻的车速正相关。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括存储器和处理器,所述存储器和所述处理器之间通过内部总线通讯连接,所述存储器存储有能够被所述处理器执行的程序指令,所述程序指令被所述处理器执行时能够实现权利要求1-5任一项所述的并联混合动力系统的等效油电折算系数获取方法。
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