CN112622694A - 基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，通过滑行占空比Q选择电池的充电时机并干预电池的充电速度，控制器实时地监测油门踏板的动作，当油门踏板处于初始位置的状态作为汽车滑行状态，在控制器执行能量回收动作时，立即对汽车动能进行回收作业、使车轮反拖电机发电，并在车轮上产生相应的制动力，对汽车动能进行回收作业、使车轮反拖电机发电，并在车轮上产生相应的制动力；将发动机起动后的工作状态分为2档，对能量回收过程进行更加精细化的管理，从而在保证给电池补电的同时，使发动机输出更小的功率，进一步降低发动机介入的频率和强度，降低燃油消耗和尾气排放。

Description

基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法
技术领域
本发明属于基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法。
背景技术
现有技术中的制动能量回收或发动机启动充电，大都只考虑电池SOC值及充电效率等因素，却未考虑汽车的行驶工况，如汽车在城市拥堵路段行驶或山路行驶时，需要频繁地在驱动模式和滑行模式之间进行切换；然而汽车在畅通、平直路面行驶时，汽车滑行模式使用的频率更低。汽车频繁的滑行过程恰好是最佳的能量回收或电池补电的机会，在滑行时、司机需要适当地控制车速使汽车减速，利用更强的能量回收档位来产生更强的制动力、以便控制车速并进行能量回收。当汽车滑行频率较低时，汽车的车速波动更小，此时司机更注重滑行过程中的行驶平顺性，因而能量回收强度要更弱，以防车速出现剧烈的变化，影响行驶平顺性。
发明内容
为解决现有技术存在的制动能量回收或发动机启动充电未考虑汽车的行驶工况的缺陷，本发明提供一种基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法。
本发明中利用滑行占空比Q作为滑行频率的判断标准，其定义是每分钟汽车处于滑行状态的时间所占的百分比。控制器实时地监测油门踏板的动作，当油门踏板处于初始位置的状态认定为汽车滑行状态，该滑行状态包含了司机踩制动踏板进行制动的过程。当油门踏板不在初始位置的状态作为驱动状态，此时汽车由电机驱动其行驶。控制器以分钟作为基本的计量时间段，来实时地计算其滑行的占空比。当汽车处于滑行状态时，控制器可以使汽车进入能量回收状态，即通过车轮驱动发电机为电池充电并产生制动力。
本发明中，在SOC指标外，增加了一种新的参考指标－电池电量变化率R，其定义是每分钟电池SOC的变化值(百分比)，电池电量增加时，R为正值，电池电量下降时，R为负值。通过该指标，既可以在不同季节的温度下精确地监测电池的充放电速度，又可以在不同汽车行驶工况或负荷下监测电池的充放电速度，从而及时了解电池的充放电情况，提前选择电池的充电时机并干预电池的充电速度，而不是等电池中的SOC过低时再干预，有利于使电池中的电量保持在设定的合理区间内，进一步延长电动汽车的行驶里程。
能量回收的强度从低到高依次是1档、2档和3档，其中，1档的回收强度为该车最大能量回收强度的25％，2档的回收强度为该车最大能量回收强度的50％，3档的回收强度为该车最大的能量回收强度。
将发动机起动后的工作状态分为2档，其中1档为经济模式，发动机功率输出为最大输出功率的50％；2档为性能模式，发动机功率输出为最大，但油耗更大，适用于紧急情况下对电池进行补电；发动机启动后以设定的档位驱动发电机发电。
本发明的控制过程包括以下步骤：
S1、用于进行能源分配的控制器启动；
S2、控制器对汽车滑行状态进行判断；
S3、(1)如果汽车正处于滑行状态，并且滑行占空比Q<20％，则判定汽车处于低滑行频率的滑行状态；利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器判断电池SOC的数值；
1)如果SOC≥60％，说明电池中的剩余电量充足，则进入能量回收强度最低的1档，此时由能量回收产生的制动力最弱，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收1档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收1档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明能量回收1档产生的电量不足以向电池补电，则能量回收调节至2档，以便产生更强的制动力并回收更多能量。
2)如果30％<SOC<60％，说明电池中的剩余电量适中，则进入能量回收2档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收2档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收2档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于2档外，还使发动机启动并设定在1档来驱动发电机进行发电。
3)如果SOC≤30％，说明电池中的剩余电量不足，则进入能量回收2档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收2档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收在2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收2档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于2档外，还使发动机启动并设定在2档来驱动发电机进行发电。
(2)如果汽车正处于滑行状态，并且滑行占空比Q≥20％，则判定汽车处于高滑行频率的滑行状态；利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器判断电池SOC的数值；
1)如果SOC≥60％，说明电池中的剩余电量充足，则进入能量回收2档，利用更强的能量回收时的制动力来控制车速，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收2档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明能量回收2档产生的电量不足以向电池补电，则能量回收调节至3档，以便产生更强的制动力并回收更多能量为电池补电。
2)如果30％<SOC<60％，说明电池中的剩余电量适中，则进入能量回收3档，利用更强的能量回收时的制动力来控制车速，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收3档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收3档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收3档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于3档外，还使发动机启动并设定在1档来驱动发电机进行发电。
3)如果SOC≤30％，说明电池中的剩余电量不足，则进入能量回收3档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收3档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收3档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收3档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于3档外，还使发动机启动并设定在2档来驱动发电机进行发电。
S4、上述S3中的最后一个执行动作开始后，保持该状态一定时间，从而为上述执行动作保留足够的工作时间。优选的，保持时间为10分钟。
本发明中的硬件至少包括：控制器，能够监测电池性能的电池模块，能够驱动车轮和由车轮反拖发电的电机，发电机和发动机。控制器与电池模块、电机、发电机和发动机进行连接并控制它们工作。
有益效果：本发明的基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，在控制器执行能量回收动作时，立即对汽车动能进行回收作业、使车轮反拖电机发电，并在车轮上产生相应的制动力，不需要等司机踩下制动踏板后，才对汽车动能进行回收作业、使车轮反拖电机发电，并在车轮上产生相应的制动力；将发动机起动后的工作状态分为2档，其中1档为经济模式，2档为性能模式，对能量回收过程进行更加精细化的管理，从而在保证给电池补电的同时，使发动机输出更小的功率，进一步降低发动机介入的频率和强度，降低燃油消耗和尾气排放。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其控制过程包括以下步骤：
S1、用于进行能源分配的控制器启动；
S2、控制器对汽车滑行状态进行判断；
S3、(1)如果汽车正处于滑行状态，并且滑行占空比Q<20％，则判定汽车处于低滑行频率的滑行状态，此时的控制逻辑以行驶平顺性为主，避免能量回收产生较大的制动力对乘坐舒适性的影响；利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器判断电池SOC的数值；
1)如果SOC≥60％，说明电池中的剩余电量充足，则进入能量回收强度最低的1档，此时由能量回收产生的制动力最弱，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收1档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收1档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明能量回收1档产生的电量不足以向电池补电，则能量回收调节至2档，以便产生更强的制动力并回收更多能量。
2)如果30％<SOC<60％，说明电池中的剩余电量适中，则进入能量回收2档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收2档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收2档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于2档外，还使发动机启动并设定在1档来驱动发电机进行发电。
3)如果SOC≤30％，说明电池中的剩余电量不足，则进入能量回收2档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收2档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收在2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收2档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于2档外，还使发动机启动并设定在2档来驱动发电机进行发电，以便更快地为电池补电。
(2)如果汽车正处于滑行状态，并且滑行占空比Q≥20％，则判定汽车处于高滑行频率的滑行状态；此时的控制逻辑以能量回收为主，充分利用汽车的滑行状态来回收动能，避免电池电量过低而影响汽车的行驶里程，并且与此时司机试图控制或限制车速的意愿相符，利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器判断电池SOC的数值；
1)如果SOC≥60％，说明电池中的剩余电量充足，则进入能量回收2档，利用更强的能量回收时的制动力来控制车速，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收2档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明能量回收2档产生的电量不足以向电池补电，则能量回收调节至3档，以便产生更强的制动力并回收更多能量为电池补电。
2)如果30％<SOC<60％，说明电池中的剩余电量适中，则进入能量回收3档，利用更强的能量回收时的制动力来控制车速，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收3档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收3档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收3档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于3档外，还使发动机启动并设定1档来驱动发电机进行发电。
3)如果SOC≤30％，说明电池中的剩余电量不足，则进入能量回收3档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，说明能量回收3档产生电量足够向电池补电，则保持能量回收3档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，说明仅靠能量回收3档产生的电量不足以向电池补电，除了仍然使能量回收位于3档外，还使发动机启动并设定在2档来驱动发电机进行发电，以便更快地为电池补电。
S4、上述S3中的最后一个执行动作开始后，保持该状态一定时间，从而为上述执行动作保留足够的工作时间。优选的，保持时间为10分钟。
本发明中的能量回收，在控制器执行能量回收动作时，可立即对汽车动能进行回收作业、使车轮反拖电机发电，并在车轮上产生相应的制动力，并可在保证给电池补电的同时，使发动机输出更小的功率，进一步降低发动机介入的频率和强度，降低燃油消耗和尾气排放。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其特征在于，通过滑行占空比Q选择电池的充电时机并干预电池的充电速度，所述滑行占空比Q是每分钟汽车处于滑行状态的时间所占的百分比；控制器实时地监测油门踏板的动作，当油门踏板处于初始位置的状态认定为汽车滑行状态，当油门踏板不在初始位置的状态作为驱动状态，此时汽车由电机驱动其行驶；控制器以分钟作为基本的计量时间段，来判断实时地计算其滑行的占空比；当汽车处于滑行状态时，控制器可以使汽车进入能量回收状态，即通过车轮驱动发电机为电池充电并产生制动力；
发动机起动后的工作状态分为2档，其中1档为经济模式，发动机功率输出低；2档为性能模式，发动机功率输出较高；能量回收强度从低至高，依次为1档、2档和3档。发动机启动后以设定的功率驱动发电机发电。
2.如权利要求1所述的基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其特征在于，
1档的回收强度为该车最大能量回收强度的25％，2档的回收强度为该车最大能量回收强度的50％，3档的回收强度为该车最大的能量回收强度；
将发动机1档时发动机功率输出为最大输出功率的50％；2档时，发动机功率输出为最大。
3.如权利要求1或2所述的基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其特征在于，采用每分钟电池SOC的变化值电池电量变化率R来精确地监测电池的充放电速度，提前选择电池的充电时机并干预电池的充电速度；电池电量增加时，R为正值，电池电量下降时，R为负值。
4.如权利要求1所述的基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其特征在于，滑行状态包含了司机踩制动踏板进行制动的过程。
5.如权利要求3所述的基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、用于进行能源分配的控制器启动；
S2、控制器对汽车滑行状态进行判断；
S31如果汽车正处于滑行状态，并且滑行占空比Q<20％，则判定汽车处于低滑行频率的滑行状态；利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器判断电池SOC的数值；
S311、如果SOC≥60％，进入能量回收强度最低的1档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，则保持能量回收1档；若R≤0，则能量回收调节至2档，以便产生更强的制动力并回收更多能量；
S312、如果30％<SOC<60％，则进入能量回收2档，控制器检测电池电量变化率R，若R>0，则保持能量回收2档；若R≤0，则仍然使能量回收位于2档，同时发动机启动并设定在1档来驱动发电机进行发电；
S313、如果SOC≤30％，则进入能量回收2档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，则保持能量回收在2档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，除了仍然使能量回收位于2档外，还使发动机启动并设定在2档来驱动发电机进行发电；
S32如果汽车正处于滑行状态，并且滑行占空比Q≥20％，则判定汽车处于高滑行频率的滑行状态；利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器判断电池SOC的数值；
S321、如果SOC≥60％，则进入能量回收强度的2档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，则保持能量回收2档；若R≤0，则能量回收调节至3档；
S322、如果30％<SOC<60％，则进入能量回收3档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，则保持能量回收3档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，除了仍然使能量回收位于3档外，还使发动机启动设定在1档来驱动发电机进行发电；
S323、如果SOC≤30％，则进入能量回收3档，控制器检测并判断电池电量变化率R，若R>0，则保持能量回收3档，以便继续回收汽车动能；若R≤0，除了仍然使能量回收位于3档外，还使发动机启动并设定在2档来驱动发电机进行发电；
S4、S3中的最后一个执行动作开始后，保持该状态一定时间，从而为上述执行动作保留足够的工作时间，然后后重新回到S2。
6.如权利要求5所述的基于滑行状态和发电强度的增程式电动汽车能量回收方法，其特征在于，S4中所述的延迟一段时间为延迟10分钟。
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