CN103342125A - 一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法 - Google Patents

Abstract

一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法，该方法通过对车辆行驶工况中坡度倾角的计算，完成整车对具体行驶工况的准确判断，达到动力控制模式自动调整的目的，实现整车最佳运行效果。本发明通过整车动力控制模式在不同行驶工况下的自动调整，能使车辆处于最佳运行模式，尤其是随着动力控制模式的适时调整，能发挥混合动力城市公交客车在节能减排方面的优势，提升混合动力车节油率，增强燃油经济性，减少运营商的运营成本；在车辆进行上坡或下坡运行时，倾角度发生改变，根据整车行驶时所要克服的行驶阻力的变化，整车制动能力亦会有所改善。本发明适用于混合动力车动力控制模式的自动调整。

Description

一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法

 

技术领域    

    本发明涉及一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法，属混合动力车动力控制技术领域。

背景技术    

混合动力城市公交客车因使用两种或以上动力源，在燃油使用上相对于比传统燃油车辆更节省，具有一定的节能环保效果，因而广受市场和运营商的青睐。目前，在国内外市场上广泛使用的混合动力车为使用传统燃油和电力作为动力来源的车辆。由于双动力源的使用，使混合动力城市公交客车运行状态不像传统燃油车或纯电动车那样具备单一性，应用原理通常是内燃机、电动机与动力蓄电池通过控制***相结合。驾驶员如若需要对车辆动力模式进行选定的话，通常需要通过对仪表台上的程序选择按钮进行操作，这既费时间，同时在车辆运行操作中有一定限制性；而且一旦因驾驶员对路况预测不准确性设定了错误了动力控制模式，混合动力车所拥有的节能、环保优势不但不能充分发挥，更有可能起到适得其反的效果，不利整车运营，同时也容易折损整车使用寿命。

发明内容    

本发明的目的是，为了最大限度的发挥混合动力城市公交客车相较纯电动车和传统燃油车所存在的优势，提升混合动力城市公交客车节油率，改善坡道制动，本发明公开一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法。

实现本发明的技术方案是，本发明通过对车辆行驶工况中坡度的准确测量，进而达到自动跟进调整的目的。

因为车轮是整车部件中最能直接与路面进行密切接触的,本发明通过对车辆行驶工况中坡度倾角的计算，利用倾角对车辆行驶路况中坡道的敏感反应，完成整车对具体行驶工况的准确判断，进而达到动力控制模式自动调整的目的，实现整车最佳运行效果。

本发明将车辆日常运行所经历的三种路况分为下坡运行（A）、平地运行（B）、上坡运行（C），分别对三种路况进行坡道倾角计算，随着计算的倾角度数的不同，整车行驶阻力也会随之变化。

依据能量守恒定律，F_t=F_f+F_w+F_i+F_j（即车辆行驶阻力F_t等于车辆运行过程中产生的滚动阻力F_f、空气阻力F_w、爬坡阻力F_i和加速阻力F_j之和）；

而F_t=T_tqi_gi_oηT/r=Gfcosα+C_DAu_a ²/21.15+Gsinα+δmd_u/d_t          （1）

上式中，T_tq指发动机转矩，i_g为变速器传动比，i_o为主减速器传动比，ηT为传动效率，r为滚动轮胎半径，C_D为空气阻力系数，δ为汽车旋转质量换算系数，f为滚动阻力系数，d_u/d_t为行驶加速度，A为车辆行驶方向的投影面积，u_a指车辆运行速度，G为重力作用力等于mg，α坡道倾角度数。

由（1）式可得：

fcosα+sinα=（T_tqi_gi_oηT/r-C_DAu_a ²/21.15-δmd_u/d_t）/G            （2）

经三角函数变换：

fcosα+sinα=                                               

(sinαcosθ+cosαsinθ)

=sin（α+θ）；                              （3）

其中（cosθ=1/）；

由（3）式和（2）式，可得：

sin（α+θ）=（T_tqi_gi_oηT/r-C_DAu_a ²/21.15-δmd_u/d_t）/G

       （4）

为保证车辆能够准确根据所计算的坡道倾角调整动力控制模式，设计工程人员会依据整车动力配置对上述公式中的变速器传动比值i_g、主减速器传动比值i_o、传动效率ηT、旋转质量换算系数δ、车辆质量m，整车投影面积A和轮胎半径进行标定。客车滚动阻力系数f通常为固定值，为此只要计算出sin（α+θ）的数值，即可获知坡道角度α。

如图1所示，车辆日常运行所经历的三种路况主要有下坡模式（A)、平地运行（B)、上坡模式（C）。依据上述公式定义，在任一行驶车速或加速状态下均可轻易计算整车正经历的坡道角度，坡道角度结果的得出就好比给整车动力运行模式下达了“准备”命令，以便随时跟进。车辆在不同路况下计算的坡道倾角度数会有所不同，因此整车所经受的行驶阻力以及用于克服阻力保证车辆正常运行所需的整车能量随之发生变化，能量变化驱使动力控制模式的变更，从而达到最终自动调整动力控制模式的目的。

在（A）运行模式下，在下坡惯性作用力的辅助下，整车对用于抗阻的动力能量要求不会太高，仅仅只需动力电池组提供的纯动力模式即可保证车辆的安全平稳运行。

在（B）模式状态时，车辆行驶中所要克服的阻力有滚动阻力F_f，空气阻力F_w和加速阻力F_j。通过上述坡道角度公式可知：sin（α+θ）数值接近零，坡道倾角α度数近乎或完全与地面平行。此时为保证车辆处于最佳动力控制运行模式和车辆的平稳加速作用，电动机发挥辅助作用，为发动机提供辅助能量来源，减少整车对发动机能量的单纯依赖。

在(C)模式状态时，坡道角度α在车辆制动加速下不断变化，且此时整车运行中所需要的抵抗阻力有车轮滚动阻力，空气阻力，爬坡阻力和加速阻力。坡道角度α和行驶阻力的双重施压表明整车需要有更大的动力能量。此时为保持车辆的最佳运行，发动机的工作状态将调整为最大功率输出模式，即以全负荷工况工作。

本发明的有益效果是，本发明通过整车动力控制模式在不同行驶工况下的自动调整，能够使车辆随时处于最佳运行模式，对提升整车运用性能具有积极作用；最重要的是，随着动力控制模式的适时调整，能够最大程度发挥混合动力城市公交客车在节能减排方面的优势，提升混合动力车节油率，增强燃油经济性，减少运营商的运营成本；第三，在车辆进行上坡或下坡运行时，随着倾角度对坡道的测量，根据整车行驶时所要克服的行驶阻力的变化，整车制动能力亦会有所改善。

本发明适用于混合动力车动力控制模式的自动调整。

附图说明    

图1是车辆日常运行所经历的三种路况示意图；

其中：（A）是下坡运行；（B）是平地运行；（C）是上坡运行。

具体实施方式  

本发明具体实施方式如下：

本发明实施例利用下面公式对车辆行驶路况坡道的角度进行计算：

sin（α+θ）=（T_tqi_gi_oηT/r-C_DAu_a ²/21.15-δmd_u/d_t）/G    

式中，α为坡道倾角度数，T_tq指发动机转矩，i_g为变速器传动比，i_o为主减速器传动比，ηT为传动效率，r为滚动轮胎半径，C_D为空气阻力系数，A为车辆行驶方向的投影面积，u_a指车辆运行速度，δ为汽车旋转质量换算系数，车辆质量m，d_u/d_t为行驶加速度，G为重力作用力等于mg，cosθ=1/

。

计算倾角度数，完成整车对具体行驶工况的准确判断，进而达到动力控制模式自动调整的目的，实现整车最佳运行效果。

图1是本发明实施例的车辆在日常运行所经历的三种路况的示意图，如图所示，车辆日常运行所经历的三种路况下坡模式（A)、平地运行（B)、上坡模式（C)分别进行坡道倾角计算，随着测量的倾角度数的不同，整车行驶阻力也会随之变化。在对运营路况坡度进行准确计算后，整车动力控制模式即可根据车辆运行过程中经受的行驶阻力进行自动调整，达到车辆的最佳运营模式状态。

在（A）运行模式下，在下坡惯性作用力的辅助下，整车对用于抗阻的动力能量要求不会太高，仅仅只需动力电池组提供的纯动力模式即可保证车辆的安全平稳运行。

在（B）模式状态时，车辆行驶中所要克服的阻力有滚动阻力F_f，空气阻力F_w和加速阻力F_j。通过上述坡道角度公式可知：sin（α+θ）数值接近零，坡道倾角α度数近乎或完全与地面平行。此时为保证车辆处于最佳动力控制运行模式和车辆的平稳加速作用，电动机发挥辅助作用，为发动机提供辅助能量来源，减少整车对发动机能量的单纯依赖。

在(C)模式状态时，坡道角度α在车辆制动加速下不断变化，且此时整车运行中所需要的抵抗阻力有车轮滚动阻力，空气阻力，爬坡阻力和加速阻力。坡道角度α和行驶阻力的双重施压表明整车需要有更大的动力能量。此时为保持车辆的最佳运行，发动机的工作状态将调整为最大功率输出模式，即以全负荷工况工作。

Claims (3)

1.一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法，其特征在于，所述方法通过对车辆行驶工况中坡度倾角的计算，利用倾角计对车辆行驶路况中坡道的敏感反应，完成整车对具体行驶工况的准确判断，进而达到动力控制模式自动调整的目的，实现整车最佳运行效果。

2.根据权利要求1所述的一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法，其特征在于，所述坡度倾角的计算公式为：

sin（α+θ）=（T_tqi_gi_oηT/r-C_DAu_a ²/21.15-δmd_u/d_t）/G                                               

；

其中，α为坡道倾角度数，T_tq指发动机转矩，i_g为变速器传动比，i_o为主减速器传动比，ηT为传动效率，r为滚动轮胎半径，C_D为空气阻力系数，A为车辆行驶方向的投影面积，u_a指车辆运行速度，δ为汽车旋转质量换算系数，车辆质量m，d_u/d_t为行驶加速度，G为重力作用力等于mg，cosθ=（1/

）。

3.一种自动调整混合动力车动力控制模式的方法，其特征在于，所述方法将车辆日常运行所经历的三种路况分为下坡运行（A）、平地运行（B）、上坡运行（C），分别对三种路况进行坡道倾角计算，随着计算的倾角度数的不同，整车行驶阻力也会随之变化；

在（A）运行模式下，在下坡惯性作用力的辅助下，整车对用于抗阻的动力能量要求不会太高，仅仅只需动力电池组提供的纯动力模式即可保证车辆的安全平稳运行；

在（B）模式状态时，车辆行驶中所要克服的阻力有滚动阻力F_f，空气阻力F_w和加速阻力F_j；通过坡道角度公式可知：sin（α+θ）数值接近零，坡道倾角α度数近乎或完全与地面平行；此时为保证车辆处于最佳动力控制运行模式和车辆的平稳加速作用，电动机发挥辅助作用，为发动机提供辅助能量来源，减少整车对发动机能量的单纯依赖；

在(C)模式状态时，坡道角度α在车辆制动加速下不断变化，且此时整车运行中所需要的抵抗阻力有车轮滚动阻力，空气阻力，爬坡阻力和加速阻力；坡道角度α和行驶阻力的双重施压表明整车需要有更大的动力能量；此时为保持车辆的最佳运行，发动机的工作状态将调整为最大功率输出模式，即以全负荷工况工作。

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