CN110040004B - 一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法和系统，该方法首先根据动力电池剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断增程器开启或关闭，当增程器开启时，进一步判断增程器的发电功率PAPU及最优运行工况点，并控制增程器工作在发电功率PAPU下，在增程器的发电功率跟随整车功率需求时，增程器发电满足驱动电机，有效防止动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命；当增程器恒功率发电在最优工况点时，为驱动电机供电以及为动力电池充电，降低了整车能耗并优化了发动机排放；该系统采用上述方法，采用上述增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，解决了传统功率跟随模式下发动机燃油消耗及排放无法达到最优，并且发动机频繁启动的问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法和系统。
背景技术
能源危机和环境污染是当今世界的两大危机，大力发展新能源汽车已成解决两大危机的必由之路，新能源汽车有纯电动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车等类型，其中，纯电动汽车可以实现真正意义上的“零排放”，但其具有动力电池能量密度低、充电桩等基础设施不完善、充电时间长等先天性缺点，使其发展受到一定程度的制约。增程式电动汽车(E-REV)作为一种由混合动力汽车向纯电动汽车理想的过渡形式，是在纯电动汽车的基础上安装一套辅助动力单元——增程器(APU，Auxiliary Power Unit)，可以降低车辆对动力电池续航里程的依赖程度，提高车辆的续航里程。
增程式电动汽车的控制策略不仅会影响整车燃油经济性和排放性能，还对动力电池的寿命有较大影响。目前增程式电动汽车主流控制策略主要有单工况点模式、多工况点模式以及功率跟随模式。在实际应用较多的是功率跟随模式，该模式下，如图1所示，动力电池剩余电量和功率都是仅设有两个阈值，当动力电池剩余电量低于其下限阀值或者需求功率大于其上限阀值时，增程器开启，当动力电池剩余电量高于其上限阀值且需求功率低于其下限阀值时，增程器关闭，其他情况则保持之前状态；增程器启动时，发动机要跟随整车功率需求而不断变换运行工况，发动机燃油消耗及排放无法达到最优，并且发动机频繁启动会对驾驶员产生一定干扰，不利于驾驶体验的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法和系统，解决了传统功率跟随模式下发动机燃油消耗及排放无法达到最优，并且发动机频繁启动的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，包括步骤：
S1、采集动力电池当前的剩余电量值SOC，测算整车功率需求Pdemand；
S2、根据所述剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断增程器开启或关闭；
S3、当所述增程器工作状态为开启时，进一步判断所述增程器的发电功率PAPU，并控制所述增程器按照所述发电功率PAPU工作。
具体地，所述步骤S2判断增程器开启或关闭的方法具体包括：
S201、根据动力电池3C放电功率极限确定第一功率需求阈值Phigh；
S202、预设剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax；
S203、当SOC＜SOCmin和/或Pdemand＞Phigh时，所述增程器开启；
当SOC≥SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，所述增程器关闭；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，所述增程器的开启/关闭状态保持不变。
优选地，步骤S3中所述增程器工作状态为开启时，所述增程器的发电功率的判断方法具体包括：
S301、通过所述增程器的高效区间计算第二功率需求阈值Pmax；
S302、根据动力电池0.3C放电功率极限确定第三功率需求阈值Pmin；
S303、当Pdemand＞Phigh时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand；
当SOC＜SOCmin并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Phigh；
当SOC＜SOCmin并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand；
当SOC＜SOCmin并且Pdemand≤Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin；
S304、结合增程器的发动机排放、发动机效率、发动机NVH和增程器的发电机效率、发电机NVH实时控制所述增程器工作在满足所述发电功率PAPU的运行工况点；其中，所述运行工况点的参数包括发电转速和发电扭矩。
进一步地，当SOCmin≤SOC＜SOCmax、Pdemand≤Phigh并且增程器前一时刻为开启状态时，所述增程器保持开启，此时所述增程器发电功率的判断方法具体包括：
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmax；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin。
一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，采用上述增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，所述增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统包括相互连接的增程器、动力电池、控制器以及驱动电机，所述控制器包括采集模块、第一判断模块及第二判断模块，其中，
所述采集模块的输入端连接所述动力电池和所述驱动电机，输出端连接所述第一判断模块，所述第一判断模块的输出端连接所述动力电池和所述第二判断模块的输入端，所述第二判断模块的输出端连接所述增程器；
所述采集模块用于采集动力电池当前的剩余电量值SOC，测算整车功率需求Pdemand；
所述第一判断模块用于根据所述剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断并控制所述增程器开启或关闭；还用于当所述增程器的工作状态为关闭时，控制所述动力电池为所述驱动电机供电；
所述第二判断模块用于当所述增程器工作状态为开启时，进一步判断所述增程器的发电功率PAPU并控制所述增程器开启工作。
优选地，所述第一判断模块包括第一存储单元和第一判断单元，所述第一判断单元的输入端分别连接所述第一存储单元和采集模块，输出端分别连接所述动力电池和所述第二判断模块；
所述第一存储单元用于预存储第一功率需求阈值Phigh、剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax，其中，所述第一功率需求阈值Phigh根据动力电池3C放电功率极限确定；
所述第一判断单元用于根据剩余电量值SOC和整车功率需求Pdemand判断所述增程器开启或关闭：
当SOC＜SOCmin和/或Pdemand＞Phigh时，所述增程器开启；
当SOC≥SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，所述增程器关闭；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，所述增程器的工作状态保持不变。
较佳地，所述第二判断模块包括第二存储单元和第二判断单元，所述第二判断单元的输入端分别连接所述第二存储单元和所述第一判断单元，所述第二判断单元的输出端连接所述增程器；
所述第二存储单元用于存储第二功率需求阈值Pmax和第三功率需求阈值Pmin，其中，所述第二功率需求阈值Pmax通过所述增程器的高效区间确定，所述第三功率需求阈值Pmin根据动力电池0.3C放电功率极限确定；
所述第二判断单元用于判断所述增程器的发电功率，并控制所述增程器发电：
当Pdemand＞Phigh时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，所述增程器发电用于供给所述驱动电机；
当SOC＜SOCmin并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Phigh，所述增程器发电为所述驱动电机供电以及为所述动力电池充电；
当SOC＜SOCmin并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，所述增程器发电用于供给所述驱动电机；
当SOC＜SOCmin并且Pdemand≤Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin，所述增程器发电为所述驱动电机供电以及为所述动力电池充电。
进一步地，所述第二判断单元还用于当SOCmin≤SOC＜SOCmax、Pdemand≤Phigh并且增程器前一时刻为开启状态时，判断所述增程器的发电功率：
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmax；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin。
具体地，所述增程器包括互相连接的发电机和发动机，所述第二判断单元还包括工况控制器，所述工况控制器分别与所述发电机和所述发动机信号连接；所述工况控制器用于结合所述发动机排放、效率、NVH和所述发电机效率、NVH实时控制所述增程器工作在满足所述发电功率PAPU的运行工况点，其中，所述运行工况点的参数包括发电转速和发电扭矩。
优选地，所述系统还包括功率转换器，所述功率转换器分别连接所述动力电池、所述驱动电机以及所述发电机，所述功率转换器用于将所述发电机产生的电能进行交直流转换输送给所述驱动电机和/或所述动力电池、将所述动力电池的电能输送给所述驱动电机、以及控制所述驱动电机工作。
与现有技术相比，本发明提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法和系统具有以下有益效果：
本发明提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，首先根据动力电池剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断增程器开启或关闭，判断过程中优化了增程器判定启动的窗口，避免增程器发动机频繁启动，改善了驾驶体验；当增程器关闭时由动力电池为驱动电机供电，当增程器开启时，进一步判断增程器的发电功率PAPU，并控制增程器工作在发电功率PAPU下，最后结合增程器的发动机和发电机的性能控制增程器工作在满足发电功率PAPU的最优运行工况点，在增程器的发电功率跟随整车功率需求时，增程器发电满足驱动电机，有效防止动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命；当增程器恒功率发电在最优工况点时，为驱动电机供电以及为动力电池充电，降低了整车能耗并优化了发动机排放。
本发明还公开了一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，采用上述增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，解决了传统功率跟随模式下发动机燃油消耗及排放无法达到最优，并且发动机频繁启动的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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为传统功率跟随控制策略示意图；
图2为本发明实施例中一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法示意图；
图3为本发明实施例中判断增程器开启或关闭的方法示意图；
图4为本发明实施例中一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图2或图3，本实施例提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，包括步骤：
S1、采集动力电池当前的剩余电量值SOC，测算整车功率需求Pdemand；采集动力电池当前的剩余电量值SOC的方法包括安时积分法、基于等效电路模型的剩余电量估计方法或者扩展卡尔曼滤波器及其改进方法等；测算整车功率需求Pdemand的方法包括由加速性指标直接求解等方法。
S2、根据剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断增程器开启或关闭；请参阅图3，判断过程中优化了增程器判定启动的窗口，避免增程器发动机频繁启动，改善了驾驶体验。
S3、当增程器关闭时由动力电池为驱动电机供电，当增程器工作状态为开启时，进一步判断增程器的发电功率PAPU，并控制增程器按照发电功率PAPU工作；在增程器的发电功率跟随整车功率需求时，增程器发电满足驱动电机，有效防止动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命；当增程器恒功率发电在最优工况点时，为驱动电机供电以及为动力电池充电，降低了整车能耗并优化了发动机排放。
具体地，请参阅图3，步骤S2判断增程器开启或关闭的方法具体包括：
S201、根据动力电池3C放电功率极限确定第一功率需求阈值Phigh；
S202、预设剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax；
S203、当SOC＜SOCmin和/或Pdemand＞Phigh时，增程器开启，避免动力电池过度放电，延长了动力电池的寿命；
当SOC≥SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，增程器关闭，此时动力电池完全可以满足车辆的功率需求，关闭增程器减少能源损耗；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，增程器的工作状态保持不变，避免增程器发动机频繁启动，改善了驾驶体验。
进一步地，步骤S3中增程器工作状态为开启时，增程器的发电功率的判断方法具体包括：
S301、通过增程器的高效区间计算第二功率需求阈值Pmax，即，通过增程器的发动机燃油效率排放、发电机效率等计算计算第二功率需求阈值Pmax，具体地，Pmax功率值是介于Pmin和Phigh之间的，根据工程经验，该区间内会有一综合油耗、发电机效率、NVH的最佳工况点，最佳工况点可以通过Matlab多目标优化模块获得，最后通过该最佳工况点所在的功率确定Pmax；
S302、根据动力电池0.3C放电功率极限确定第三功率需求阈值Pmin；
S303、当Pdemand＞Phigh时，增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，增程器产生电能用于驱动电机工作，避免动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命。
当SOC＜SOCmin并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，增程器恒功率发电，并且PAPU＝Phigh，增程器以恒功率Phigh发电在最优工况点，有利于优化发动机排放和油耗，增程器产生电能一部分用于驱动电机工作，另一部分为动力电池充电，既保证了驱动电机的正常工作，又为低电量的动力电池充电，有利于提高动力电池使用寿命。
当SOC＜SOCmin并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，增程器产生电能用于驱动电机工作，减少动力电池放电，有利于提高动力电池使用寿命。
当SOC＜SOCmin并且Pdemand≤Pmin时，增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin，增程器以恒功率Pmin发电在最优工况点，有利于优化发动机排放和油耗，增程器产生电能一部分用于驱动电机工作，另一部分为动力电池充电，既保证了驱动电机的正常工作，又为低电量的动力电池充电，有利于提高动力电池使用寿命。
S304、结合增程器的发动机排放、发动机效率、发动机NVH和增程器的发电机效率、发电机NVH实时控制增程器工作在满足发电功率PAPU的最优运行工况点；其中，运行工况点的参数包括发电转速和发电扭矩，增程器工作在最优工况点，有利于优化增程器中发动机的排放和燃油。
其中，以Pmin和Pmax之间进行功率跟随控制时为例，说明最优工况点的计算方法：Pmin和Pmax之间进行功率跟随控制，实际运行工况是Pmin和Pmax之间的最佳工况线。计算方法可以是，Pmin和Pmax之间等分为若干个恒功率曲线，然后再每一个恒功率线上通过多目标优化的方法(油耗、效率、NVH)确定每一条恒功率曲线上的最优工况点，然后将所有最优工况点拟合为最优工况线，该最优工况线可以通过标定存储在专门的存储器中并由专门控制器实时获取并发送给增程器，也可以利用专门控制器实时计算得到并发送给增程器，功率跟随即根据PAPU＝Pdemand在最优工况线选择合适的最优工况点运行。
图1所示的传统策略中，整车需求功率小于某值时，增程器将关闭，经常会出现增程器频繁启停的情况。本发明实施例提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法中，当整车需求功率小于某值时，增程器将恒功率发电，供给整车驱动电机及空调、PTC、音响系统等其他功率附件使用，同时给动力电池充电，避免了增程器频繁启停，改善增程式纯电动车驾驶体验。
请继续参阅图3，本发明实施例提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法中，当SOCmin≤SOC＜SOCmax、Pdemand≤Phigh并且增程器前一时刻为开启状态时，所述增程器保持开启，此时所述增程器发电功率的判断方法具体包括：
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmax，增程器以恒功率Pmax发电在最优工况点，有利于优化发动机排放和油耗，增程器产生电能用于驱动电机工作，不足的部分由动力电池放电补齐，保证了驱动电机的正常工作，又防止动力电池过度放电有利于提高动力电池使用寿命。
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，增程器产生电能用于驱动电机工作，减少动力电池放电，有利于提高动力电池使用寿命。
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin，增程器以恒功率Pmin发电在最优工况点，有利于优化发动机排放和油耗，增程器产生电能一部分用于驱动电机工作，另一部分为动力电池充电，既保证了驱动电机的正常工作，又为低电量的动力电池充电，有利于提高动力电池使用寿命。
本发明实施例提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，首先根据动力电池剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断增程器开启或关闭，判断过程中优化了增程器判定启动的窗口，避免增程器发动机频繁启动，改善了驾驶体验；当增程器关闭时由动力电池为驱动电机供电，当增程器开启时，进一步判断增程器的发电功率PAPU，并控制增程器工作在发电功率PAPU下，最后结合增程器的发动机和发电机的性能控制增程器工作在满足发电功率PAPU的最优运行工况点，在增程器的发电功率跟随整车功率需求时，增程器发电满足驱动电机，有效防止动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命；当增程器恒功率发电在最优工况点时，为驱动电机供电以及为动力电池充电，降低了整车能耗并优化了发动机排放。
实施例二
请参阅图3或图4，本发明实施例提供了一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，采用上述增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统包括相互连接的增程器、动力电池、控制器以及驱动电机，控制器包括采集模块、第一判断模块及第二判断模块，其中，采集模块的输入端连接动力电池和驱动电机，输出端连接第一判断模块，第一判断模块的输出端连接动力电池和第二判断模块的输入端，第二判断模块的输出端连接增程器。
采集模块连接到动力电池的专用控制器或者直接采集动力电池的电压、电流等参数按照安时积分法、基于等效电路模型的剩余电量估计方法或者扩展卡尔曼滤波器及其改进方法等采集动力电池当前的剩余电量值SOC；还用于采集驱动电机的加速性指标等来测算整车功率需求Pdemand。
第一判断模块用于根据剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断并控制增程器开启或关闭；还用于当增程器的工作状态为关闭时，控制动力电池为驱动电机供电，请参阅图3，判断过程中优化了增程器判定启动的判断条件，避免增程器发动机频繁启动，改善了驾驶体验。
第二判断模块用于当增程器工作状态为开启时，进一步判断增程器的发电功率PAPU并控制增程器开启工作，在增程器的发电功率跟随整车功率需求时，增程器发电满足驱动电机，有效防止动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命；当增程器恒功率发电在最优工况点时，为驱动电机供电以及为动力电池充电，降低了整车能耗并优化了发动机排放。。
具体地，第一判断模块包括第一存储单元和第一判断单元，第一判断单元的输入端分别连接第一存储单元和采集模块，输出端分别连接动力电池和第二判断模块。
第一存储单元用于预存储第一功率需求阈值Phigh、剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax，其中，第一功率需求阈值Phigh根据动力电池3C放电功率极限确定。
第一判断单元用于根据剩余电量值SOC和整车功率需求Pdemand判断增程器开启或关闭：
当SOC＜SOCmin和/或Pdemand＞Phigh时，增程器开启，避免动力电池过度放电，延长了动力电池的寿命；
当SOC≥SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，增程器关闭，此时动力电池完全可以满足车辆的功率需求，关闭增程器减少能源损耗；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Phigh时，增程器的工作状态保持不变，避免增程器发动机频繁启动，改善了驾驶体验。
优选地，第二判断模块包括第二存储单元和第二判断单元，第二判断单元的输入端分别连接第二存储单元和第一判断单元，第二判断单元的输出端连接增程器。
第二存储单元用于存储第二功率需求阈值Pmax和第三功率需求阈值Pmin，其中，第二功率需求阈值Pmax通过增程器的高效区间确定，即，通过增程器的发动机燃油效率排放、发电机效率等计算计算第二功率需求阈值Pmax；第三功率需求阈值Pmin根据动力电池0.3C放电功率极限确定。
第二判断单元用于判断增程器的发电功率，并控制增程器发电：
当Pdemand＞Phigh时，增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，增程器发电用于供给驱动电机，避免动力电池大功率放电，有利于提高动力电池使用寿命；
当SOC＜SOCmin并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，增程器恒功率发电，并且PAPU＝Phigh，增程器以恒功率Phigh发电在最优工况点，增程器发电为驱动电机供电以及为动力电池充电，有利于优化发动机排放和油耗；
当SOC＜SOCmin并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，增程器发电用于供给驱动电机，减少动力电池放电，有利于提高动力电池使用寿命；
当SOC＜SOCmin并且Pdemand≤Pmin时，增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin，增程器以恒功率Pmin发电在最优工况点，增程器发电为驱动电机供电以及为动力电池充电，有利于优化发动机排放和油耗。
图1所示的传统策略中，整车需求功率小于某值时，增程器将关闭，经常会出现增程器频繁启停的情况。本发明实施例提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法中，当整车需求功率小于某值时，增程器将恒功率发电，供给整车驱动电机及空调、PTC、音响系统等其他功率附件使用，同时给动力电池充电，避免了增程器频繁启停，改善了增程式纯电动车驾驶体验。
进一步地，所述第二判断单元还用于当SOCmin≤SOC＜SOCmax、Pdemand≤Phigh并且增程器前一时刻为开启状态，即需要保持开启时，判断所述增程器的发电功率：
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmax＜Pdemand≤Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmax，增程器以恒功率Pmax发电在最优工况点，有利于优化发动机排放和油耗，增程器产生电能用于驱动电机工作，不足的部分由动力电池放电补齐，保证了驱动电机的正常工作，又防止动力电池过度放电有利于提高动力电池使用寿命。
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pmin＜Pdemand≤Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU＝Pdemand，增程器产生电能用于驱动电机工作，减少动力电池放电，有利于提高动力电池使用寿命。
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU＝Pmin，增程器以恒功率Pmin发电在最优工况点，有利于优化发动机排放和油耗，增程器产生电能一部分用于驱动电机工作，另一部分为动力电池充电，既保证了驱动电机的正常工作，又为低电量的动力电池充电，有利于提高动力电池使用寿命。
优选地，增程器包括互相连接的发电机和发动机，第二判断单元还包括工况控制器，工况控制器分别与发电机和发动机信号连接；工况控制器用于结合发动机排放、效率、NVH和发电机效率、NVH实时控制增程器工作在满足发电功率PAPU的最优运行工况点，其中，运行工况点的参数包括发电转速和发电扭矩，可以通过标定存储在专门的存储器中并由专门控制器实时获取并发送给增程器，也可以利用专门控制器实时计算得到并发送给增程器，控制发动机按照计算得到的发电转速和发电扭矩工作并带动发电机工作，且发电机的输出满足发电功率PAPU。增程器工作在最优工况点，有利于优化增程器中发动机的排放和燃油。
请继续参阅图4，本发明实施例提供的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统还包括功率转换器，功率转换器分别连接动力电池、驱动电机以及发电机，功率转换器用于将发电机产生的电能进行交直流转换输送给驱动电机和/或动力电池、将动力电池的电能输送给驱动电机、以及控制驱动电机工作。
本发明实施例公开的一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，采用上一实施例中的增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，解决了传统功率跟随模式下发动机燃油消耗及排放无法达到最优，并且发动机频繁启动的问题。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1、采集动力电池当前的剩余电量值SOC，测算整车功率需求Pdemand；
S2、根据动力电池3C放电功率极限确定第一功率需求阈值Phigh，预设剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax，根据所述剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断增程器开启或关闭；
S3、当所述增程器工作状态为开启时，进一步判断所述增程器的发电功率PAPU，并控制所述增程器按照所述发电功率PAPU工作；
其中，步骤S3中所述增程器工作状态为开启时，所述增程器的发电功率的判断方法具体包括：
S301、通过所述增程器的高效区间计算第二功率需求阈值Pmax；
S302、根据动力电池0.3C放电功率极限确定第三功率需求阈值Pmin；
S303、当Pdemand＞ Phigh时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU=Pdemand；
当SOC＜SOCmin并且Pmax＜Pdemand≤ Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Phigh；
当SOC＜SOCmin并且Pmin＜Pdemand≤ Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU=Pdemand；
当SOC＜SOCmin并且Pdemand≤ Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Pmin；
S304、结合增程器的发动机排放、发动机效率、发动机NVH和增程器的发电机效率、发电机NVH实时控制所述增程器工作在满足所述发电功率PAPU的运行工况点；其中，所述运行工况点的参数包括发电转速和发电扭矩。
2.根据权利要求1所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，其特征在于，所述步骤S2判断增程器开启或关闭的方法具体包括：
S201、根据动力电池3C放电功率极限确定第一功率需求阈值Phigh；
S202、预设剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax；
S203、当SOC＜SOCmin和/或Pdemand＞ Phigh时，所述增程器开启；
当SOC≥SOCmax并且Pdemand≤ Phigh时，所述增程器关闭；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤ Phigh时，所述增程器的开启/关闭状态保持不变。
3.根据权利要求2所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，其特征在于，当SOCmin≤SOC＜SOCmax、Pdemand≤ Phigh并且增程器前一时刻为开启状态时，所述增程器保持开启，此时所述增程器发电功率的判断方法具体包括：
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且 Pmax＜Pdemand≤ Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Pmax；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且 Pmin＜Pdemand≤ Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU=Pdemand；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤ Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Pmin。
4.一种增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，其特征在于，采用上述权利要求1-3中任一权利要求所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制方法，所述增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统包括相互连接的增程器、动力电池、控制器以及驱动电机，所述控制器包括采集模块、第一判断模块及第二判断模块，其中，
所述采集模块的输入端连接所述动力电池和所述驱动电机，输出端连接所述第一判断模块，所述第一判断模块的输出端连接所述动力电池和所述第二判断模块的输入端，所述第二判断模块的输出端连接所述增程器；
所述采集模块用于采集动力电池当前的剩余电量值SOC，测算整车功率需求Pdemand；
所述第一判断模块用于根据所述剩余电量值SOC以及整车功率需求Pdemand，判断并控制所述增程器开启或关闭；还用于当所述增程器的工作状态为关闭时，控制所述动力电池为所述驱动电机供电；所述第一判断模块包括第一存储单元，所述第一存储单元用于预存储第一功率需求阈值Phigh、剩余电量下限值SOCmin和剩余电量上限值SOCmax，其中，所述第一功率需求阈值Phigh根据动力电池3C放电功率极限确定；
所述第二判断模块用于当所述增程器工作状态为开启时，进一步判断所述增程器的发电功率PAPU并控制所述增程器开启工作；
其中，所述第二判断模块包括第二存储单元和第二判断单元，所述第二判断单元的输入端分别连接所述第二存储单元和所述第一判断单元，所述第二判断单元的输出端连接所述增程器；
所述第二存储单元用于存储第二功率需求阈值Pmax和第三功率需求阈值Pmin，其中，所述第二功率需求阈值Pmax通过所述增程器的高效区间确定，所述第三功率需求阈值Pmin根据动力电池0.3C放电功率极限确定；
所述第二判断单元用于判断所述增程器的发电功率，并控制所述增程器发电：
当Pdemand＞ Phigh时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU=Pdemand，所述增程器发电用于供给所述驱动电机；
当SOC＜SOCmin并且Pmax＜Pdemand≤ Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Phigh，所述增程器发电为所述驱动电机供电以及为所述动力电池充电；
当SOC＜SOCmin并且Pmin＜Pdemand≤ Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU=Pdemand，所述增程器发电用于供给所述驱动电机；
当SOC＜SOCmin并且Pdemand≤ Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Pmin，所述增程器发电为所述驱动电机供电以及为所述动力电池充电。
5.根据权利要求4所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，其特征在于，所述第一判断模块还包括第一判断单元，所述第一判断单元的输入端分别连接所述第一存储单元和采集模块，输出端分别连接所述动力电池和所述第二判断模块；
所述第一判断单元用于根据剩余电量值SOC和整车功率需求Pdemand判断所述增程器开启或关闭：
当SOC＜SOCmin和/或Pdemand＞ Phigh时，所述增程器开启；
当SOC≥SOCmax并且Pdemand≤ Phigh时，所述增程器关闭；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤ Phigh时，所述增程器的工作状态保持不变。
6.根据权利要求5所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，其特征在于，所述第二判断单元还用于当SOCmin≤SOC＜SOCmax、Pdemand≤ Phigh并且增程器前一时刻为开启状态时，判断所述增程器的发电功率：
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且 Pmax＜Pdemand≤ Phigh时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Pmax；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且 Pmin＜Pdemand≤ Pmax时，所述增程器的发电功率跟随整车功率需求，始终保持PAPU=Pdemand；
当SOCmin≤SOC＜SOCmax并且Pdemand≤ Pmin时，所述增程器恒功率发电，并且PAPU=Pmin。
7.根据权利要求5所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，其特征在于，所述增程器包括互相连接的发电机和发动机，所述第二判断单元还包括工况控制器，所述工况控制器分别与所述发电机和所述发动机信号连接；所述工况控制器用于结合所述发动机排放、效率、NVH和所述发电机效率、NVH实时控制所述增程器工作在满足所述发电功率PAPU的运行工况点，其中，所述运行工况点的参数包括发电转速和发电扭矩。
8.根据权利要求7所述的增程式纯电动汽车的功率跟随控制系统，其特征在于，所述系统还包括功率转换器，所述功率转换器分别连接所述动力电池、所述驱动电机以及所述发电机，所述功率转换器用于将所述发电机产生的电能进行交直流转换输送给所述驱动电机和/或所述动力电池、将所述动力电池的电能输送给所述驱动电机、以及控制所述驱动电机工作。
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