CN104670220B - 一种基于soc的山区坡道路况下的混合动力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，汽车启动，检测SOC值高于设定的下限值，驱动电机持续工作，SOC下降，达下限值时，发动机就会切入驱动；汽车处于长坡状态时，电机处于负转矩状态，带动发电机对电池进行充电，达到SOC上限去除充电，并实现汽车的缓速。本发明在山区坡道路况下采用基于SOC的控制方法，通过平路控制和坡道控制，能够实现发动机始终运行在高效经济区域，降低了尾气排放，提高燃烧效率，运行更加平稳，乘坐舒适性更好，有效解决了现有技术在电池SOC过高时影响行车安全、燃油经济性和排放不好、舒适性差的问题，控制方法简单可靠，同时降低整车运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种耗能少、经济性高、起步平稳的基于山区坡道路况下的混合动力控制方法，属于汽车控制技术领域。
背景技术
并联式混合动力***主要由发动机（含ECU）、离合器、变速器、三个传统部件以及电机、电机控制器、整车控制器（HCU）储能***四个电器部件组成。整车控制器的控制策略主要思想是使发动机始终运行在高效经济区域，如果发动机运行点超出或不到这个区域，则使用电机发电或做功加以弥补。其基本工作原理是：整车控制器（HCU）通过采集驾驶踏板、发动机转速、电机转速、挡位、离合器状态、判断驾驶意图，并计算出目标牵引或制动力矩，以发动机气耗最小为原则，同时参考电机外特性、发动机外特性、储能***的各项边界条件、对电机和发动机进行力矩分配，最终实现电机、发动机力矩耦合，按照驾驶员的意图驱动整车运行。
山区坡道路况下的公交工况有如下特点：（1）公交站间距差距太大；最小的站间距能达到190米，最大的站间距2000米以上；（2）平路段较少，道路坡度较大且坡路较多；（3）在早高峰期和晚高峰期堵车严重。
针对以上山区坡道路况下的公交工况现有技术提出了一套基于车速因子的控制方法，这套控制方法的基本思路是：
（1）当车速低于某一限定值时且动力电池SOC高于设定的下限值时，采用纯电动行驶；
（2）当车速高于某一限定值时采用发动机工作模式行驶；
（3）当整车爬坡且动力电池SOC高于设定的下限值时时，发动机和电机同时工作，提供整车运行所需的扭矩；
（4）当整车制动或松油门时，整车控制器默认为制动状态，通过电机将机械能转换为电能储存在动力电池里；当动力电池SOC高于设定的上限值时，制动能量回馈状态停止。
以上控制方法存在一些技术上的不足，不足之处如下：当交通拥堵时，行驶车速低于设定限值，只能纯电动模式行驶，导致了动力电池SOC下降得很快，当SOC低于设定的限值后，发动机由怠速模式切换为行驶工况模式，这种由于车速低于限定值而发动机启动的方式导致了整车运行时不平稳，乘坐舒适性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，实现发动机始终运行在高效经济区域，降低了尾气排放，提高燃烧效率，整车运行更平稳，舒适性更好，以克服现有技术问题的不足。
本发明采取的技术方案为：一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，包括平路控制和坡道控制，平路控制，汽车启动，检测SOC值不低于50%，驱动电机持续工作，车速达到40km/s，发动机切入驱动；SOC值在30%~45%之间，车辆纯电驱动起步直至车速达到20~30km/h时退出，发动机启动介入驱动，当SOC在30%临界点时，车辆纯电驱动起步直至车速达到15km/h时退出，发动机迅速启动介入驱动；
坡道控制：上坡方法，当SOC不低于50%，油门踏下40%~60%时，坡道起步为纯电驱动；下坡方法，松油门后车辆进入回收惯性能量，坡道设定时长不超过15秒，不进行驱动电机介入，无回收能量。
所述平路控制中，在电机退出和发动机接入点需设置3秒钟的过渡时间，以保持动力驱动的平顺性，直接工作在高效区域，燃烧更充分、排放减少。
所述平路控制中，发动机切入驱动，进入回收能量模式时，松油门，不踩制动踏板，将进行30~60A回收车身的惯性能量；轻踩制动踏板旋转5~15度时，将以80~100A回收制动能量；重踩制动踏板旋转15~25度时，将以100~200A回收制动能量，从而完成能量的回收，实现节能减排的作用。
所述平路控制中，SOC值不高于45%时，回收能量模式按照平路控制中回收能量模式，更进一步实现节能减排的作用。
所述坡道控制中上坡方法，踩油门超过五分之三，发动机将迅速启动并介入共同驱动车辆，能有效提高加速性能。
所述坡道控制中下坡方法中坡道超过15秒，道路为长坡，程序发出增大回馈能量指令，并在30~220A范围内呈线性递增，充分的提高坡道路况下的能量回收效率，具有很好的缓速效果，减少制动蹄片与轮毂的磨损，从而提高了整车节气效率和经济性，也提高了行车的安全性。
上述驱动电机带动的发电机输出电路上连接一个耗能负载装置，与动力电池并联，当电池SOC达到充电上限值，汽车自动断开充电开关，并闭合耗能负载装置连接的负载开关，实现电池充满后，通过耗能负载装置实现下长坡的持续、辅助制动过程，并能够将热能收集起来输送到汽车内，当冬天暖气使用。
所述耗能负载装置可设置一个负载电阻进行耗能，电阻结构简单，方便设计，并能起到很好的散热效果。
所述耗能负载装置外设置有冷却装置，加快耗能负载装置的热量散热，实现设备的持久耐用，在低温中不易老化，寿命更长。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明在山区坡道路况下采用基于SOC的控制方法，通过平路控制和坡道控制，能够实现发动机始终运行在高效经济区域，降低了尾气排放，提高燃烧效率，运行更加平稳，乘坐舒适性更好，有效解决了现有技术在电池SOC过高时影响行车安全、燃油经济性和排放不好、舒适性差的问题，控制方法简单可靠，同时降低整车运行成本。
附图说明
图1是本发明的控制流程图；
图2是制动踏板行程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，汽车启动，发动机怠速，检测SOC值若高于设定的下限值，电机持续工作，电机的持续工作，SOC会下降，达到不超过下限值时，发动机就会切入驱动，进入发动机主驱动模式，发动机切入车速并不是一个恒定值，而是受到SOC高低的影响，汽车处于下长坡状态时，汽车就需缓速前行，电机处于负转矩状态，带动发电机对电池进行充电，一方面用于SOC下降后的电池SOC的补充，预备下次电机驱动车辆；另一方面用于车辆的辅助制动。车辆起步时，若SOC较高，则需要多使用一些电能，因此发动机切入车速会设置得较高，从而延长电机驱动的时间；若SOC较低，则需要多回收些电能，将制动能量回馈时电流适当加大，以增加回收效能；此时，发动机切入车速会设置得较低，从而缩短电机驱动时间，少用些电能。当电池SOC达到充电上限值，能够实现长坡下的持续、辅助制动过程，并能够将热能收集起来输送到汽车内，当冬天暖气使用。
实施例1：一种坡道路况下的SOC电能量控制，通过SOC值估算、条件设定编制以下的控制方法：设定动力电池的充电范围为25%~90%。
平路策略：如图2所示，当SOC≥50%时，驱动电机可持续纯电驱动车辆直至车速达到40km/h时退出，此时发动机迅速启动并驱动车辆，在电机退出和发动机接入点需设置3秒钟的过渡时间，以保持动力驱动的平顺性，直接工作在高效区域，燃烧充分、排放减少；此时若松油门，不踩制动踏板，将进行30~60A回收车身的惯性能量；若轻踩制动踏板时，将以80~100A回收制动能量，重踩制动踏板时，将以100~200A回收制动能量，如图2中所示的状态1、2和3。
当SOC在30%~45%之间时，车辆纯电驱动起步直至车速达到20~30km/h时退出，发动机启动介入驱动车辆，能量回收按平路控制执行。
当SOC在30%临界点时，车辆纯电驱动起步直至车速达到15km/h时退出，发动机迅速启动介入驱动车辆，能量回收按平路控制执行。
坡道控制：上坡策略，当SOC大于50%，油门踏下中度，坡道起步为纯电驱动，若深踩油门则发动机将迅速启动并介入共同驱动车辆，能有效提高加速性能；下坡策略：松油门后车辆回收惯性能量，这个过程设定时长为15秒，若超过15秒，表明道路为长坡，则程序发出增大回馈能量指令，并在30~220A范围内呈线性递增，充分的提高坡道路况下的能量回收效率，具有很好的缓速效果，减少制动蹄片与轮毂的磨损，从而提高了整车节气效率和经济性，也提高了行车的安全性。
坡道控制方法在上述方法中SOC的三种状况下均植入此控制程序，并设
置权限优先，一旦满足条件即刻启动坡道控制方法。
实践表明，通过坡道控制策略的植入，能够达到3%的节能效率，减少排放。
上述驱动电机带动的发电机输出电路上连接一个耗能负载装置，与动力电池并联，当电池SOC达到充电上限值90%时，汽车自动断开充电开关，并闭合耗能负载装置连接的负载开关，实现电池充满后，通过耗能负载装置实现下长坡的持续、辅助制动过程，并能够将热能收集起来输送到汽车内，当冬天暖气使用。
所述耗能负载装置可设置一个负载电阻进行耗能，电阻结构简单，方便设计，并能起到很好的散热效果。
所述耗能负载装置外设置有冷却装置，加快耗能负载装置的热量散热，实现设备的持久耐用，在低温中不易老化，寿命更长。
Claims (8)
1.一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，包括平路控制和坡道控制，其特征在于：平路控制，汽车启动，检测SOC值不低于50%，驱动电机持续工作，车速达到40km/s，发动机切入驱动；SOC值在30%~45%之间，车辆纯电驱动起步直至车速达到20~30km/h时退出，发动机启动介入驱动，当SOC在30%临界点时，车辆纯电驱动起步直至车速达到15km/h时退出，发动机迅速启动介入驱动；
坡道控制：上坡方法，当SOC不小于50%，油门踏下40%~60%时，坡道起步为纯电驱动；下坡方法，松油门后车辆进入回收惯性能量，坡道设定时长不超过15秒，不进行驱动电机介入，无回收能量；
所述下坡方法中坡道超过15秒，道路为长坡，程序发出增大回馈能量指令，并在30~220A范围内呈线性递增。
2.根据权利要求1所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：所述平路控制中，在电机退出和发动机接入点需设置3秒钟的过渡时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：所述平路控制中，发动机切入驱动，进入回收能量模式时，松油门，不踩制动踏板，将进行30~60A回收车身的惯性能量；轻踩制动踏板旋转5~15度时，将以80~100A回收制动能量；重踩制动踏板旋转15~25度时，将以100~200A回收制动能量。
4.根据权利要求3所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：所述平路控制中，SOC值不高于45%时，回收能量模式按照平路控制中回收能量模式。
5.根据权利要求1所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：所述坡道控制中上坡方法，踩油门超过五分之三，发动机将迅速启动并介入共同驱动车辆。
6.根据权利要求1所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：驱动电机带动的发电机输出电路上连接一个耗能负载装置，与动力电池并联，当电池SOC达到充电上限值，汽车自动断开充电开关，并闭合耗能负载装置连接的负载开关。
7.根据权利要求6所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：所述耗能负载装置可设置一个负载电阻进行耗能。
8.根据权利要求6所述的一种基于SOC的山区坡道路况下的混合动力控制方法，其特征在于：所述耗能负载装置外设置有冷却装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |