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CN111845702A - 一种插电式混合动力汽车能量管理方法 - Google Patents

一种插电式混合动力汽车能量管理方法 Download PDF

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CN111845702A
CN111845702A CN202010795098.XA CN202010795098A CN111845702A CN 111845702 A CN111845702 A CN 111845702A CN 202010795098 A CN202010795098 A CN 202010795098A CN 111845702 A CN111845702 A CN 111845702A
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heating
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cabin
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杨超
王伟达
查明军
项昌乐
刘铠嘉
王玮琪
郭兴华
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Beijing Institute of Technology BIT
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Beijing Institute of Technology BIT
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Abstract

本发明提供一种插电式混合动力汽车能量管理方法，整车控制器根据当前车速，加速度、客舱温度的当前状态信息预测下一阶段车辆状态；计算需求转矩和客舱需求的热量；对整车发动机功率以及电机功率进行优化分配；输出控制变量，包括发动机功率、电机功率、加热电阻功率；根据发动机状态，对客舱的加热模式有三种模式：1.发动机余热单独加热；2.HVAC加热电阻单独加热；3.混合加热模式。本发明使电量合理分配在整个行驶循环，提高纯电动里程；避免发动机频繁启动；充分利用发动机余热，减少燃料消耗。

Description

一种插电式混合动力汽车能量管理方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车能量控制技术领域，尤其是涉及一种插电式混合动力汽车能量管理方法。
背景技术
近些年，城市交通的不断发展和汽车保有量的持续增加，导致了全球燃油短缺和空气污染的现象不断加剧。为此，各国政府出台了严苛的油耗和排放法规。汽车工业为了应对这些法规，投入大量精力来研发新能源汽车。PHEV作为新能源汽车中最具代表性的技术，因其具备良好的节能减排性能，在城市交通领域得到了广泛的应用。
PHEV在冬季行驶时，客舱加热所消耗的能量在整车能耗中占很大的比重。目前，PHEV客舱加热方式有：1、利用发动机的冷却液为热源来供热，称为余热水暖式供暖；2、利用加热电阻消耗电池电能进行加热。
现有技术如图1描述了一种插电式混合动力汽车客舱加热的方案，该方案结合余热水暖式供暖与加热电阻供暖两种方式。该方案特点是发动机工作时，利用发动机余热对客舱加热，在发动机停止工作时，通过加热电阻对客舱进行加热。该技术的缺点有：
1.在PHEV实际运行过程中，纯电驱动阶段，发动机关闭，若此时利用加热电阻对客舱进行加热，电池SOC下降过快，纯电动里程大幅度降低，必然会导致燃油消耗增加。
2.发动机需要有一个预热过程，若此时将冷却液的热量用于加热客舱会使发动机预热过程延长而降低发动机工作效率。并且为了利用发动机余热加热，发动机得频繁启动，这样也不利于节能减排。
发明内容
本发明提供一种插电式混合动力汽车能量管理方法避免电池SOC下降过快，提高纯电动里程；避免发动机频繁启动。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
一种插电式混合动力汽车能量管理方法，包括以下步骤：
(1)接受车辆当前状态信息，包括当前车速、加速度、客舱温度、发动机温度；
(2)整车控制器根据当前车速，加速度、客舱温度的当前状态信息预测下一阶段车辆状态；
(3)计算需求转矩和客舱需求的热量；
(4)对整车发动机功率以及电机功率进行优化分配；优化目标函数F＝f1+f2；f1为燃油消耗量，f2为发动机启动惩罚函数；
(5)输出控制变量，包括发动机功率、电机功率、加热电阻功率；
(6)根据发动机状态，对客舱的加热模式有三种模式：1.发动机余热单独加热；2.HVAC加热电阻单独加热；3.混合加热模式。
进一步的，步骤(6)中具体的过程为：
如果发动机没有启动，采用HVAC加热电阻单独加热；
如果发动机启动，并且发动机温度没有达到最佳工作温度，采用发动机冷却系统关闭、HVAC加热电阻单独加热；
如果发动机启动，并且发动机冷却系统开启，判断发动机余热是否满足客舱加热需求，如果不能满足，采用发动机余热与HVAC加热电阻混合加热模式；如果满足，采用发动机余热单独加热。
本发明具有技术效果：
(1)使电量合理分配在整个行驶循环，提高纯电动里程；
(2)避免发动机频繁启动；
(3)充分利用发动机余热，减少燃料消耗。
附图说明
图1现有技术插电式混合动力汽车客舱加热的方案示意图；
图2是本发明的控制流程图；
图3是实施例的客舱加热结构图；
图4是实施例同轴并联插电式混合动力汽车力矩分配执行解析图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
本发明是在整车控制器中开发的一种插电式混合动力汽车能量管理方法，考虑客舱热管理，将客舱需求热量Q看作一个干扰量，对发动机，电机进行功率优化分配。图2是本发明的控制流程。整车控制器根据当前车速，加速度，客舱温度等当前状态信息预测下一阶段车辆状态。并对整车发动机功率以及电机功率进行优化分配。具体的步骤为：
(1)接受车辆当前状态信息，包括当前车速、加速度、客舱温度、发动机温度；
(2)整车控制器根据当前车速，加速度、客舱温度的当前状态信息预测下一阶段车辆状态；
(3)计算需求转矩和客舱需求的热量；
(4)对整车发动机功率以及电机功率进行优化分配；优化目标函数F＝f1+f2；f1为燃油消耗量，f2为发动机启动惩罚函数；
(5)输出控制变量，包括发动机功率、电机功率、加热电阻功率；
(6)根据发动机状态：
如果发动机没有启动，采用HVAC加热电阻单独加热；
如果发动机启动，并且发动机温度没有达到最佳工作温度，采用发动机冷却系统关闭、HVAC加热电阻单独加热；
如果发动机启动，并且发动机冷却系统开启，判断发动机余热是否满足客舱加热需求，如果不能满足，采用发动机余热与HVAC加热电阻混合加热模式；如果满足，采用发动机余热单独加热。
图3是客舱加热结构图，发动机预热阶段，阀门P1、P2、P3关闭；利用发动机余热对客舱加热时，阀门P1关闭，P2、P3开启。客舱不需要加热时，阀门P2关闭。
在本申请的实施例中，以同轴并联混合动力汽车为例，该混合动力汽车的控制系统包括发动机温度传感器节点，客舱温度传感器节点，轮速传感器节点，3个冷却系统阀门执行器节点，发动机执行器节点，电机执行器节点，加热电阻执行器节点，车辆控制器，CAN网络以及直连传感器等。车辆控制器通过CAN网络以及传感器节点采集转速信号，温度信息，驾驶员指令信息，并根据获得的车辆/车轮状态信息，依据车辆动力学控制要求及相应的控制策略计算产生力矩控制命令和加热电阻功率指令，再通过CAN网络将计算所得的力矩控制命令与加热电阻指令发送给各个执行器节点。
图4为实施例同轴并联插电式混合动力汽车力矩分配执行解析图，同轴并联插电式混合动力汽车力矩分配的过程为：首先，发动机温度传感器采集当前发动机的温度信号，客舱温度传感器采集当前客舱温度信号，轮速传感器采集当前车速信号，并通过CAN网络发送给车辆控制器，车辆控制器的接收模块接收到上述信号以及驾驶员指令之后，依据车辆动力学控制要求及相应的力矩分配策略计算产生力矩控制命令，再通过CAN网络将发动机和电机的转矩命令发送给电机以及发动机控制器执行转矩命令，实现的车辆的驱动控制。在这个过程中，车辆控制器考虑客舱热需求，并对其热能的来源进行优化分配，充分利用发动机的预热，实现节能。

Claims (2)

1.一种插电式混合动力汽车能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)接受车辆当前状态信息，包括当前车速、加速度、客舱温度、发动机温度；
(2)整车控制器根据当前车速，加速度、客舱温度的当前状态信息预测下一阶段车辆状态；
(3)计算需求转矩和客舱需求的热量；
(4)对整车发动机功率以及电机功率进行优化分配；优化目标函数F＝f1+f2；f1为燃油消耗量，f2为发动机启动惩罚函数；
(5)输出控制变量，包括发动机功率、电机功率、加热电阻功率；
(6)根据发动机状态，对客舱的加热模式有三种模式：1.发动机余热单独加热；2.HVAC加热电阻单独加热；3.混合加热模式。
2.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车能量管理方法，其特征在于，步骤(6)中具体的过程为：
如果发动机没有启动，采用HVAC加热电阻单独加热；
如果发动机启动，并且发动机温度没有达到最佳工作温度，采用发动机冷却系统关闭、HVAC加热电阻单独加热；
如果发动机启动，并且发动机冷却系统开启，判断发动机余热是否满足客舱加热需求，如果不能满足，采用发动机余热与HVAC加热电阻混合加热模式；如果满足，采用发动机余热单独加热。
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