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CN112319247A - 一种增程式电动汽车能量管理控制方法 - Google Patents

一种增程式电动汽车能量管理控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增程式电动汽车能量管理控制方法，包括以下步骤：根据整车的功率需求，并参考发动机万有特性曲线图，在发动机处于轻、中、高负荷时各选取一个工作点，并将选取的三个工作点分别定义为增程器的工作点1、工作点2、工作点3，三个工作点所对应的发动机输出功率为P1、P2、P3；根据动力电池的性能，设定两个电池SOC触发点，即SOC_high以及SOC_low；根据整车动力性能，设定两个车速触发点，即V_high以及V_low；根据不同的动力电池SOC值和当前的车速值，并以所述步骤S2选取的电池SOC触发点和车速触发点为参照，结合加速踏板状态和道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，在不同的负荷下对整车进行能量分配。

Description

一种增程式电动汽车能量管理控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种增程式电动汽车能量管理控制方法。
背景技术
近年来，世界各国为减轻温室效应和空气污染对环境的影响，大力发展新能源汽车。其中的纯电动汽车受其续驶里程较短，动力电池能量密度较小且成本过高的影响，目前在推广的进程中受到不小的阻碍。然而与纯电动车相比，增程式电动汽车因其动力电池较小，成本较低，并且续驶里程可观，成为目前新能源汽车的研究热点。
增程式电动汽车的能量管理与控制技术是其核心研究内容之一，目前关于增程式电动汽车的能量控制策略的研究较多，但效果不尽相同。例如，恒温器控制策略，虽避免了发动机的频繁启停，使增程器的燃油消耗率和排放达到最佳，但其反复的充放电电流激励加速了动力电池寿命衰减，对动力电池的大量充电也使得能量转换效率较低；功率跟随型控制策略虽避免了动力电池频繁充放电的情况，保证了电池的正常寿命，但会导致发动机频繁启停，使发动机功率波动过大，致使效率较低，经济性和排放性变差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种增程式电动汽车能量管理控制方法，适当避免增程式电动汽车现有控制技术中的动力电池寿命衰减、发动机效率较低的问题，从而保证电池使用寿命，改善增程器工作效率；进一步保证了增程式电动汽车的动力性能，提升整车的燃油经济性和排放性能，一定程度上改善城市空气质量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种增程式电动汽车能量管理控制方法，包括以下步骤：
S1：根据整车的功率需求，并参考发动机万有特性曲线图，在发动机处于轻、中、高负荷时各选取一个工作点，并将选取的三个工作点分别定义为增程器的工作点1、工作点2、工作点3，三个工作点所对应的发动机输出功率为P1、P2、P3；
S2：根据动力电池的性能，设定两个电池SOC触发点，即SOC_high以及SOC_low；根据整车动力性能，设定两个车速触发点，即V_high以及V_low；
S3：根据不同的动力电池SOC值和当前的车速值，并以所述步骤S2选取的电池SOC触发点和车速触发点为参照，结合加速踏板状态和道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，在不同的负荷下对整车进行能量分配：
S31：当动力电池电量满足SOC≥SOC_high时，仅由动力电池为整车在任意车速下提供所需的能量；
S32：当动力电池电量满足SOC_low≤SOC＜SOC_high时，计算当前车速V并检测加速踏板状态及道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，对整车进行能量分配；
S33：当动力电池电量满足SOC＜SOC_low时，计算当前车速V并检测加速踏板状态及道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，对整车进行能量分配。
进一步地，所述步骤S32具体包括以下步骤：
A.当V≥V_high时，若检测到加速踏板开启，则启动增程器工作于重负荷对应的工作点3，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号，则增程器工作于重负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
B.当V_low≤V＜V_high时，若检测到加速踏板开启，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
C.当V＜V_low时，若检测到加速踏板开启或存在道路坡度，则增程器工作于轻负荷对应的工作点1，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号和坡度信息，则增程器工作于轻负荷对应的工作点1，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量。
进一步地，所述步骤S33具体包括以下步骤：
A.当V≥V_low时，无需检测加速踏板状态和道路坡度信息，增程器工作于高负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
B.当V＜V_low时，若检测到加速踏板开启或存在道路坡度，则增程器工作于高负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号和坡度信息，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量。
进一步地，所述步骤S2中的SOC_high取动力电池总电量的30％-40％，SOC_low取动力电池总电量的5％-10％。
进一步地，所述步骤S2中的V_high取70-80km/h，V_low取40-50km/h。
进一步地，所述步骤S32和步骤S33中的道路坡度信息需≥3％。
更进一步地，所述步骤S32和步骤S33中的道路坡度信息需≥5％。
本发明具有以下有益效果：
本发明中使用的多工作点控制策略，有效地解决了增程式电动汽车在增程器工作后对动力电池进行反复充放电而造成的电池寿命衰减问题，也较好地避免了增程器启动后发动机频繁启停和功率波动的情况，从而保证了电池的正常使用寿命，改善了发动机的工作效率；
本发明通过在原有多工作点控制策略的基础上，引入了加速踏板状态和道路坡度信息作为工作点切换依据的思路，使得原有的控制策略进一步符合行驶要求，保证了整车的动力性能，并且提升了整车的燃油经济性和排放性能，一定程度上改善城市空气质量；
本发明将原有的多工作点能量控制策略进行了控制逻辑的修改完善，添加了加速踏板状态和道路坡度信息的触发条件，使原有的策略更加符合实际行驶条件和需求，从而在保证整车动力性能的基础上，一定程度改善发动机的经济性和排放性，并有利于保证电池正常的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种增程式电动汽车能量管理控制方法的控制流程图。
具体实施方式
为了使本文的发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明提供了一种增程式电动汽车能量管理控制方法，该方法的具体控制流程请参阅图1，包括如下步骤：
S1：根据整车的功率需求，并参考发动机万有特性曲线图，在发动机处于轻、中、高负荷时各选取一个工作点，并将选取的三个工作点分别定义为增程器的工作点1、工作点2、工作点3，三个工作点所对应的发动机输出功率为P1、P2、P3。
S2：根据动力电池的性能，设定两个电池SOC(State of Chagre)触发点，即SOC_high以及SOC_low；根据整车动力性能，设定两个车速触发点，即V_high以及V_low，以此参数在不同的负荷下对整车进行能量分配；
S3：根据不同的动力电池SOC值和当前的车速值，并以所述步骤S2选取的电池SOC触发点和车速触发点为参照，结合加速踏板状态和道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，在不同的负荷下对整车进行能量分配；
S31：当动力电池电量满足SOC大于等于SOC_high时，无论整车加速与否，是否上坡，均由动力电池为整车在任意车速下提供所需的能量；
S32：当动力电池电量满足SOC小于SOC_high并且大于等于SOC_low时，此时计算当前车速V，并且检测加速踏板状态及道路坡度信息：
A.当V大于等于V_high时，若检测到加速踏板开启，则启动增程器工作于重负荷对应的工作点3，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号，则增程器工作于重负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
B.当V介于V_high和V_low之间时，若检测到加速踏板开启，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
C.当V小于V_low时，若检测到加速踏板开启或存在道路坡度，则增程器工作于轻负荷对应的工作点1，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号和坡度信息，则增程器工作于轻负荷对应的工作点1，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
S33：当动力电池电量满足小于SOC_low时，此时也需计算当前车速V，并检测加速踏板状态及道路坡度信息：
A.当V大于等于V_low时，无需检测加速踏板状态和道路坡度信息，增程器工作于高负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
B.当V小于V_low时，若检测到加速踏板开启或存在道路坡度，则增程器工作于高负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号和坡度信息，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，动力电池亦不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量。
以上步骤中，仅在当前车速V小于V_low时，才开始考虑检测道路坡度，因为一般驾驶中，车辆上坡的速度均较低，较高车速在坡度较大路面行驶，不符合实际驾驶情况。故车速V较大时，不考虑道路坡度对整车控制策略的影响。
优选的，所述步骤S1中的3个工作点均为相应的最佳燃油经济点。
优选的，所述步骤S2中的SOC_high一般取动力电池总电量的30％-40％，SOC_low一般取动力电池总电量的5％-10％，需参考电池的具体性能特点进行选取。
优选的，所述步骤S2中的V_high一般取70-80km/h，V_low一般取40-50km/h，需参考整车具体动力性能特点选取。
优选的，所述步骤S32和S33中的道路坡度信息大小，一般指的是3％-5％及以上(需参考整车具体动力性能特点)，小于该坡度值的道路坡度，不作为影响控制策略的考虑因素。

Claims (7)

1.一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据整车的功率需求，并参考发动机万有特性曲线图，在发动机处于轻、中、高负荷时各选取一个工作点，并将选取的三个工作点分别定义为增程器的工作点1、工作点2、工作点3，三个工作点所对应的发动机输出功率为P1、P2、P3；
S2：根据动力电池的性能，设定两个电池SOC触发点，即SOC_high以及SOC_low；根据整车动力性能，设定两个车速触发点，即V_high以及V_low；
S3：根据不同的动力电池SOC值和当前的车速值，并以所述步骤S2选取的电池SOC触发点和车速触发点为参照，结合加速踏板状态和道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，在不同的负荷下对整车进行能量分配：
S31：当动力电池电量满足SOC≥SOC_high时，仅由动力电池为整车在任意车速下提供所需的能量；
S32：当动力电池电量满足SOC_low≤SOC＜SOC_high时，计算当前车速V并检测加速踏板状态及道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，对整车进行能量分配；
S33：当动力电池电量满足SOC＜SOC_low时，计算当前车速V并检测加速踏板状态及道路坡度信息，对发动机的工作点进行切换，对整车进行能量分配。
2.如权利要求1所述的一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤S32具体包括以下步骤：
A.当V≥V_high时，若检测到加速踏板开启，则启动增程器工作于重负荷对应的工作点3，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号，则增程器工作于重负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
B.当V_low≤V＜V_high时，若检测到加速踏板开启，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
C.当V＜V_low时，若检测到加速踏板开启或存在道路坡度，则增程器工作于轻负荷对应的工作点1，由增程器与动力电池共同为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号和坡度信息，则增程器工作于轻负荷对应的工作点1，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量。
3.如权利要求1所述的一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤S33具体包括以下步骤：
A.当V≥V_low时，无需检测加速踏板状态和道路坡度信息，增程器工作于高负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；
B.当V＜V_low时，若检测到加速踏板开启或存在道路坡度，则增程器工作于高负荷对应的工作点3，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量；若没有检测到加速踏板信号和坡度信息，则增程器工作于中负荷对应的工作点2，动力电池不再给整车提供能量，由增程器单独为整车提供所需能量。
4.如权利要求1所述的一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的SOC_high取动力电池总电量的30％-40％，SOC_low取动力电池总电量的5％-10％。
5.如权利要求1所述的一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的V_high取70-80km/h，V_low取40-50km/h。
6.如权利要求1所述的一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤S32和步骤S33中的道路坡度信息需≥3％。
7.如权利要求6所述的一种增程式电动汽车能量管理控制方法，其特征在于，所述步骤S32和步骤S33中的道路坡度信息需≥5％。
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