CN112389410A - 混合动力汽车的增程器控制方法、***、存储介质及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了混合动力汽车的增程器控制方法、***、存储介质及终端，属于增程器控制技术领域，方法包括：根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点；根据发动机所处工况点调节发动机的转速、转矩。本发明根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点，进而根据发动机所处不同工况点对发动机的工作状态(转速、转矩)进行调节，能够使发动机工作于在低燃油消耗率区间时也能兼顾汽车功率需求，减少电池大功率负荷，提高发动机燃油消耗率的同时能提高电池的充放电效率。

Description

混合动力汽车的增程器控制方法、***、存储介质及终端
技术领域
本发明涉及增程器控制技术领域，尤其涉及混合动力汽车的增程器控制方法、***、存储介质及终端。
背景技术
在汽车燃油法规和新能源汽车迅速发展的大背景下，关于汽车能量管理策略的设计研发显得日益重要。不同形式的混合动力汽车的控制策略不尽相同。增程式混合动力汽车通常运用恒温器控制策略、功率跟随策略、增程器多工况点工作策略(汽车工程学报，基于用户接受度的增程式混合动力汽车控制策略研究-胡平、张浩；中国农机化学报，增程式混合动力汽车控制策略研究-申彩英、胥帆)等控制方法将发动机的启停及工作状态和车速、整车功率等关联起来作为控制策略，以达到提高燃油经济性的目的，但都存在一定的缺陷：
1.就恒温器控制策略和多工况点控制策略而言，两种控制方式都是根据动力电池的SOC来确定一个发动机具体的工作转矩转速点来补充功率，实际使用车辆时会造成电池充放电频繁降低电池寿命，也会造成发动机起停频繁造成动态损耗，使汽车***总体的损失功率变大，降低燃油经济性；
2.功率跟随策略是由发动机全程跟踪车辆需求功率，只有在SOC高于上限值且电池功率完全满足车辆需求时，发动机才停机或怠速。此种策略造成发动机在从低到高的较大负荷区内运行，而且经过能量转化时效率进一步降低，使得发动机排放和整车效率降低。
3.部分基于模糊控制策略和基于遗传算法的最优控制策略由于其庞大的数据和计算量，对汽车上计算的硬件和软件水平要求太高，也没有广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中发动机工作在高燃油消耗功率区间、电池充放效率低的问题，提供了一种混合动力汽车的增程器控制方法、***、存储介质及终端。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：混合动力汽车的增程器控制方法，所述方法包括：
根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点；根据发动机所处工况点调节发动机的转速、转矩。
作为一选项，所述工况点包括：发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点。
作为一选项，所述方法还包括参数关联步骤：
结合增程式混合动力驱动***汽车的实际行驶大数据和中国轻型汽车行驶循环工况的车速和功率信息，分析发动机不同工况点下电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息；建立电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息与发动机工况点的关系映射表。
作为一选项，所述关系映射表具体为：
发动机不工作时，电池的实时荷电状态>65，或驱动电机的转矩为负值及驱动电机的转速区间为0-1800rpm，或驱动电机的转矩区间为0-20Nm及驱动电机的转速区间为0-1800rpm；发动机处于低功率工作点时，电池的实时荷电状态范围为50-60，或驱动电机的转矩区间为20-50Nm及驱动电机的转速区间为1800-3500rpm；发动机处于中功率工作点时，电池的实时荷电状态＜45，或驱动电机的转矩区间为30-80Nm及驱动电机的转速区间为3500-5500rpm；发动机处于外特性工作点时，驱动电机的转矩＞50Nm且驱动电机的转速＞5500rpm。
需要进一步说明的是，上述方法各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
本发明还包括一种混合动力汽车的增程器控制***，所述***包括：控制子***、电池、驱动电机和发动机，所述发动机动力输出至驱动电机，且电池动力输出端与驱动电机连接；控制子***与电池、驱动电机和发动机连接，获取电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息，并根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点，进而调节发动机的转速、转矩。
作为一选项，所述控制子***包括发动机管理子***、控制器和电池管理子***；所述驱动电机与控制器连接，所述电池输出端与电池管理子***连接，所述电池管理子***、控制器输出端与发动机管理子***连接，发动机管理子***输出端与发动机连接。
作为一选项，所述工况点包括：发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点。
作为一选项，所述发动机不工作时，电池的实时荷电状态>65，或驱动电机的转矩为负值及驱动电机的转速区间为0-1800rpm，或驱动电机的转矩区间为0-20Nm及驱动电机的转速区间为0-1800rpm；所述发动机处于低功率工作点时，电池的实时荷电状态范围为50-60，或驱动电机的转矩区间为20-50Nm及驱动电机的转速区间为1800-3500rpm；发动机处于中功率工作点时，电池的实时荷电状态＜45，或驱动电机的转矩区间为30-80Nm及驱动电机的转速区间为3500-5500rpm；发动机处于外特性工作点时，驱动电机的转矩＞50Nm且驱动电机的转速＞5500rpm。
需要进一步说明的是，上述***各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述混合动力汽车的增程器控制方法的步骤。
本发明还包括一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述混合动力汽车的增程器控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
(1)本发明根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点，进而根据发动机所处不同工况点对发动机的工作状态(转速、转矩)进行调节，能够使发动机工作于在低燃油消耗率区间时也能兼顾汽车功率需求，减少电池大功率负荷，提高发动机燃油消耗率的同时能提高电池的充放电效率。
(2)本发明对发动机的工况点进行多区间划分，即发动机工况点包括发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点，扩大了发动机能提供功率区间，减少电池大功率负荷，提高发动机燃油消耗率的同时能提高电池的充放电效率。
(3)本发明控制器接收驱动电机的转矩和转速信号并将其传输至发动机管理子***，进而通过发动机管理子***对发动机的工作转速、转矩进行调控，信号传输迅速精准，能够对发动机进行精准控制。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例1的方法流程图；
图2为本发明实施例2的***框图；
图3为本发明实施例2的***框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明对增程器(发动机+发电机)的控制策略体现在：通过将控制思路从电池和整车的功率计算转移到电池的SOC(荷电状态)和驱动电机的工作转速、转矩区间相关联，无需再进一步计算整车的功率，实时快速的对行驶状态做出判断，再结合多工况点控制策略对发动机燃油消耗率最优控制的思想，对应发动机不同的工作转速转矩点，控制发动机的起停。
实施例1
如图1所示，在实施例1中，混合动力汽车的增程器控制方法，具体包括以下步骤：
S11：根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点；其中，本发明将发动机的工况点划分为4个，分别为发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点，进而扩大发动机能提供功率区间，减少电池大功率负荷，提高发动机燃油消耗率的同时能提高电池的充放电效率。
S12：根据发动机所处工况点调节发动机的转速、转矩，以使发动机工作在低燃油消耗率区间。
本发明根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点，进而根据发动机所处不同工况点对发动机的工作状态(转速、转矩)进行调节，能够使发动机工作于在低燃油消耗率区间时也能兼顾汽车功率需求，减少电池大功率负荷，提高发动机燃油消耗率的同时能提高电池的充放电效率。
进一步地，在步骤S11前还包括参数关联步骤：
S01：结合增程式混合动力驱动***汽车的实际行驶大数据和中国轻型汽车行驶循环工况(CLTC)的车速和功率信息，分析发动机不同工况点下电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息；具体地，对国内汽车行驶的车速和功率进行数据调研，分析车速、功率及转矩的分布特点。作为一选项，通常在城市道路行驶时，正常行驶时车辆车速在30-60km/h；高速行驶时法规规定120km/h等。更为具体地，对CLTC循环工况进行分析。相对于NEDC而言，CLTC循环工况时间有所增加，平均车速、最高车速较低，与目前交通收集的大数据较匹配；从加速、减速、匀速及停车分析，CLTC的加减速比例明显提高达到35％-45％，道路行驶更严苛，匀速时间更短，功率变化频繁；CLTC的加减速更多的发生在中低速段(<80km/h)，并且增加了减速比重，发动机不需要工作的的时间增多，能量回收更有利。
S02：建立电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息与发动机工况点的关系映射表。基于对实际行驶大数据和CLTC工况的分析，本发明将电池的SOC，驱动机的转速、转矩的四个区间范围信号作为控制信号输入到控制子***中的EMS(发动机管理子***)，具体为：
发动机不工作时，电池的实时荷电状态>65，或驱动电机的转矩为负值及驱动电机的转速区间为0-1800rpm，或驱动电机的转矩区间为0-20Nm及驱动电机的转速区间为0-1800rpm；需要说明的是，当前工况点发电机不工作，不进行发电。
发动机处于低功率工作点时，电池的实时荷电状态范围为50-60，或驱动电机的转矩区间为20-50Nm及驱动电机的转速区间为1800-3500rpm；需要说明的是，不同品牌、型号的汽车驱动电机工作转矩、转速区间范围对应的发动机工作点转速、转矩值不同，当前工况点发动机起动并带动发电机发动。
发动机处于中功率工作点时，电池的实时荷电状态＜45，或驱动电机的转矩区间为30-80Nm及驱动电机的转速区间为3500-5500rpm。
发动机处于外特性工作点时，驱动电机的转矩＞50Nm且驱动电机的转速＞5500rpm。
实施例2
本实施例与实施例1具有相同的发明构思，在实施例1的基础上，提供了一种混合动力汽车的增程器控制***，如图2所示，***具体包括：控制子***、电池、驱动电机和发动机，发动机动力输出至驱动电机，且电池动力输出端与驱动电机连接；控制子***与电池、驱动电机和发动机连接，获取电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息，并根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点，进而调节发动机的转速、转矩，以使发动机工作在低燃油消耗率区间时也能兼顾汽车功率需求，同时能很好提高电池的充放电效率。
需要说明的是，驱动电机的工作转速、转矩信息以及电池的荷电状态信息的采集可通过汽车自带***的传感器进行采集并反馈，属于本领域技术人员的公知常识，不在本发明请求保护的范围之内。
进一步地，本发明将发动机的工况点划分为4个，分别为发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点，进而扩大发动机能提供功率区间，减少电池大功率负荷，提高发动机燃油消耗率的同时能提高电池的充放电效率。
进一步地，本发明***的动力驱动如图3所示，发动机经发电机、第一功率变换器与驱动电机连接，电池一端与第一功率变换器连接，另一端经第二功率变换器与充电装置连接，驱动电机与机械传动***传动连接。更为具体地，发动机不直接驱动车辆行驶，其与发电机之间通过增速器连接，进而带动发电机发电；驱动电机由电池供电或增程器(发动机+发电机)供电；驱动电机和机械传动***为齿轮链接，通过连接一个单级减速器、差速器然后通过半轴将动力传给驱动轮驱动车辆行驶。
进一步地，控制子***包括发动机管理子***、控制器和电池管理子***；控制器与驱动电机双向连接，电池输出端与电池管理子***连接，电池管理子***、控制器输出端与发动机管理子***连接，发动机管理子***输出端与发动机连接。本发明控制器接收驱动电机的转矩和转速信号并将其传输至发动机管理子***，进而通过发动机管理子***对发动机的工作转速、转矩进行调控，信号传输迅速精准，能够对发动机进行精准控制。
进一步地，在本发明控制子***接收电池的实时荷电状态信息，和/或，驱动电机的实时转速信息及转矩信息之前还包括：
S01：结合增程式混合动力驱动***汽车的实际行驶大数据和中国轻型汽车行驶循环工况(CLTC)的车速和功率信息，分析发动机不同工况点下电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息；具体地，对国内汽车行驶的车速和功率进行数据调研，分析车速、功率及转矩的分布特点。作为一选项，通常在城市道路行驶时，正常行驶时车辆车速在30-60km/h；高速行驶时法规规定120km/h等。更为具体地，对CLTC循环工况进行分析。相对于NEDC而言，CLTC循环工况时间有所增加，平均车速、最高车速较低，与目前交通收集的大数据较匹配；从加速、减速、匀速及停车分析，CLTC的加减速比例明显提高达到35％-45％，道路行驶更严苛，匀速时间更短，功率变化频繁；CLTC的加减速更多的发生在中低速段(<80km/h)，并且增加了减速比重，发动机不需要工作的的时间增多，能量回收更有利。
S02：建立电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息与发动机工况点的关系映射表。基于对实际行驶大数据和CLTC工况的分析，本发明将电池的SOC，驱动机的转速、转矩的四个区间范围信号作为控制信号输入到控制子***中的EMS(发动机管理子***)，具体为：
发动机不工作时，电池的实时荷电状态>65，或驱动电机的转矩为负值及驱动电机的转速区间为0-1800rpm，或驱动电机的转矩区间为0-20Nm及驱动电机的转速区间为0-1800rpm；需要说明的是，当前工况点发电机不工作，不进行发电。
发动机处于低功率工作点时，电池的实时荷电状态范围为50-60，或驱动电机的转矩区间为20-50Nm及驱动电机的转速区间为1800-3500rpm；需要说明的是，不同品牌、型号的汽车驱动电机工作转矩、转速区间范围对应的发动机工作点转速、转矩值不同，当前工况点发动机起动并带动发电机发动。
发动机处于中功率工作点时，电池的实时荷电状态＜45，或驱动电机的转矩区间为30-80Nm及驱动电机的转速区间为3500-5500rpm。
发动机处于外特性工作点时，驱动电机的转矩＞50Nm且驱动电机的转速＞5500rpm。
实施例3
本实施例提供了一种存储介质，与实施例1具有相同的发明构思，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行实施例1中所述的混合动力汽车的增程器控制方法的步骤。
基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例4
本实施例还提供一种终端，与实施例1具有相同的发明构思，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行实施例1中所述的混合动力汽车的增程器控制方法的步骤。处理器可以是单核或者多核中央处理单元或者特定的集成电路，或者配置成实施本发明的一个或者多个集成电路。
在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车的增程器控制方法，其特征在于：所述方法包括：
根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点；
根据发动机所处工况点调节发动机的转速、转矩。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的增程器控制方法，其特征在于：所述工况点包括：发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车的增程器控制方法，其特征在于：所述方法还包括参数关联步骤：
结合增程式混合动力驱动***汽车的实际行驶大数据和中国轻型汽车行驶循环工况的车速和功率信息，分析发动机不同工况点下电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息；
建立电池的实时荷电状态信息、驱动电机的实时转速信息及转矩信息与发动机工况点的关系映射表。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车的增程器控制方法，其特征在于：所述关系映射表具体为：
发动机不工作时，电池的实时荷电状态>65，或驱动电机的转矩为负值及驱动电机的转速区间为0-1800rpm，或驱动电机的转矩区间为0-20Nm及驱动电机的转速区间为0-1800rpm；
发动机处于低功率工作点时，电池的实时荷电状态范围为50-60，或驱动电机的转矩区间为20-50Nm及驱动电机的转速区间为1800-3500rpm；
发动机处于中功率工作点时，电池的实时荷电状态＜45，或驱动电机的转矩区间为30-80Nm及驱动电机的转速区间为3500-5500rpm；
发动机处于外特性工作点时，驱动电机的转矩＞50Nm且驱动电机的转速＞5500rpm。
5.一种混合动力汽车的增程器控制***，其特征在于：所述***包括：控制子***、电池、驱动电机和发动机，所述发动机动力输出至驱动电机，且电池动力输出端与驱动电机连接；
控制子***与电池、驱动电机和发动机连接，获取电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息，并根据电池的实时荷电状态信息、和/或、驱动电机的实时转速信息及转矩信息确定当前发动机所处工况点，进而调节发动机的转速、转矩。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车的增程器控制***，其特征在于：所述控制子***包括发动机管理子***、控制器和电池管理子***；
所述驱动电机与控制器连接，所述电池输出端与电池管理子***连接，所述电池管理子***、控制器输出端与发动机管理子***连接，发动机管理子***输出端与发动机连接。
7.根据权利要求6所述的混合动力汽车的增程器控制***，其特征在于：所述工况点包括：发动机不工作、低功率工作点、中功率工作点和外特性工作点。
8.根据权利要求7述的混合动力汽车的增程器控制***，其特征在于：所述发动机不工作时，电池的实时荷电状态>65，或驱动电机的转矩为负值及驱动电机的转速区间为0-1800rpm，或驱动电机的转矩区间为0-20Nm及驱动电机的转速区间为0-1800rpm；
所述发动机处于低功率工作点时，电池的实时荷电状态范围为50-60，或驱动电机的转矩区间为20-50Nm及驱动电机的转速区间为1800-3500rpm；
发动机处于中功率工作点时，电池的实时荷电状态＜45，或驱动电机的转矩区间为30-80Nm及驱动电机的转速区间为3500-5500rpm；
发动机处于外特性工作点时，驱动电机的转矩＞50Nm且驱动电机的转速＞5500rpm。
9.一种存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于：所述计算机指令运行时执行权利要求1-4意一项所述的混合动力汽车的增程器控制方法的步骤。
10.一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于：所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1-4意一项所述的混合动力汽车的增程器控制方法的步骤。
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