CN114352421A - 一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法、*** - Google Patents

一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法、*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于插电式混合动力汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法及相关***。本发明的技术方案是建立一种碳罐吸附负荷的估算方法，以分钟为单位进行估算值的累加，直至累加值达到阈值后强制启动发动机进行脱附。从而实现在低压油箱的前提下保证碳罐的负荷在安全范围内。

Description

一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法、***
技术领域
本发明涉及混合动力车辆控制技术领域，特别涉及一种基于插电式混合动力汽车采用低压油箱方案下的碳罐浓度预估算法及脱附控制***。
背景技术
随着国家排放法规的日益严苛，目前绝大多数插电式混合动力汽车都采用高压油箱方案。这样在车辆以纯电驱动过程中汽油蒸汽被严格限制在油箱内。这样做的好处是相对容易满足国家六阶段蒸发排放。
采用高压油箱方案，需要一整套***的配合。除了高压油箱本身成本增加外，还需要增加多个传感器、执行器，并且这些都需要做相应诊断。
发明内容
本发明可以在插电式混合动力车辆上采用和传统车辆相同的低压油箱架构。通过算法实时估算碳罐浓度/负荷率，当碳罐浓度达到上限时通过强制起动发动机对碳罐进行脱附来降低碳罐浓度，从而达到国家排放法规。对于成本控制比较敏感的车辆，本方案具有极大的推广价值。其具体技术方案如下所述：
作为第一方面，本发明提供了一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，所述算法的步骤包括：
S1，获取碳罐负荷初始值；
S2，车辆浸置环境下的碳罐负荷估算；
S3，车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷估算；
S4，加油过程中碳罐负荷估算；
S5，碳罐总吸附负荷估算；
S6，碳罐总吸附负荷达到上限时，强制启动发动机对碳罐进行脱附。
结合第一方面，在其可能发生的任意一种情况下的第一种情况为，所述步骤S2包括：
整车上电后读取发动机控制器ECU保存的车辆浸置时间Tsoak；
获取车辆浸置状态下昼间油箱内不同容量的燃油单位时间蒸发量￡soak；
获取车辆所装碳罐的最大吸附能力θ；
车辆浸置环境下的碳罐负荷计算公式：
浸置环境下的碳罐负荷＝(Tsoak*￡soak)/θ。
结合第一方面或上述第一种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第二种情况为，所述步骤S3包括：
计算纯电动行驶时间Tev；
获取车辆移动状态下油箱内不同容积的燃油单位时间蒸发量￡ev；
获取碳罐最大吸附能力θ；
车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷计算公式：
纯电动行驶期间碳罐负荷＝(￡ev*Tev)/θ。
结合上述第二种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第三种情况为，所述步骤S4包括：
读取加油前后的燃油箱液位，记录加油前的燃油箱液位为L1，记录加油后的燃油箱液位为L2；
当加油量高于预设临界值L2-L1≥10％，则将加油状态标注为true；
若加油状态为true,则加油量(L2-L1)乘以加油期间燃油箱单位液面高度燃油蒸发量￡refuel，即为因加油而产生的燃油蒸气质量，再除以碳罐最大吸附能力，即可得到加油过程的碳罐负荷；
获取碳罐最大吸附能力θ；
加油过程中的碳罐负荷＝((L2-L1)*￡refuel)/θ。
结合上述第三种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第四种情况为，所述步骤S5包括：
当发动机不运行时，碳罐总吸附负荷＝碳罐负荷初始值+S2估算出的数值+S3估算出的数值+S4估算出的数值；
当发动机运行后，碳罐总吸附负荷＝发动机不运行时碳罐总吸附负荷–碳罐脱附负荷。
结合上述第四种情况，在其可能发生的任意一种情况下的第五种情况为，所述碳罐脱附负荷＝脱附率*有效脱附时间，脱附率和有效脱附时间由发动机控制器ECU计算获得。
结合上述第一至第四种情况的其中任意一项，在其可能发生的任意一种情况下的第六种情况为，若在碳罐总吸附负荷等于零以前发动机停机，则记录发动机熄火时刻的碳罐负荷，并将此值作为碳罐负荷初始值。
作为第二方面，本发明提供了一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估***，所述***包括：发动机控制器ECU、碳罐负荷计算模块、碳罐脱附请求接口模块，其中：
发动机控制器ECU，用于保存的车辆浸置时间和碳罐负荷初始值，计算脱附率和有效脱附时间；
碳罐负荷计算模块，用于根据模块内部配置的碳罐吸附数学模型计算车辆碳罐的总负荷；
碳罐脱附请求接口模块，用于根据模块内部配置的碳罐脱附数学模型计算车辆是否需要进行强制脱附；
计算单元，用于调取计算机可读存储介质内存储的计算机可执行程序指令进行运算，并发出控制指令；
计算机可读存储介质，用于存储实现上述方法的计算机可执行程序指令，供计算单元调取。
结合第二方面，在其可能发生的任意一种情况下的第七种情况为，所述碳罐负荷计算模块内部配置的碳罐吸附数学模型包括车辆浸置期间吸附模型、车辆加油过程吸附模型、车辆纯电行驶过程吸附模型，其中：
车辆浸置期间吸附模型，用于进行车辆浸置环境下的碳罐负荷估算；
车辆加油过程吸附模型，用于进行车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷估算；
车辆纯电行驶过程吸附模型，用于进行加油过程中碳罐负荷估算；
所述碳罐脱附请求接口模块内部配置的碳罐吸附数学模型包括脱附流量模型、脱附速率模型，其中：
脱附流量模型，用于进行发动机运行过程中的有效脱附时间内碳罐的脱附流量的估算；
脱附速率模型，用于进行发动机运行过程中的单位时间内碳罐的脱附速率的估算。
作为第三方面，本发明提供了一种油电混合动力车辆，所述车辆安装有上述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估***，用于对车辆的碳罐负荷进行估算和采取脱附操作，从而降低碳罐浓度。
本发明的有益效果是：
本发明的技术方案是建立一种碳罐吸附负荷的估算方法，以分钟为单位进行估算值的累加，直至累加值达到阈值后强制启动发动机进行脱附。从而实现在低压油箱的前提下保证碳罐的负荷在安全范围内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的碳罐吸附负荷计算逻辑框图；
图2为本发明的车辆浸置状态下油箱内不同容量的燃油单位时间蒸发量的示意图；
图3为本发明的车辆移动状态下不同容积燃油单位时间蒸发量示意图；
图4为本发明的加油过程中单位页面高度燃油蒸发量示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。
本实施例主要针对插电式混合动力车辆上采用和传统车辆相同的低压油箱架构的情况下，通过算法实时估算碳罐浓度/负荷率，当碳罐浓度达到上限时通过强制起动发动机对碳罐进行脱附来降低碳罐浓度。如图1所示，其整体的碳罐吸附负荷计算逻辑如下：
步骤1：启动车辆后，获取车辆ECU内存储的碳罐负荷初始值备用。
步骤2：在***中的车辆浸置期间吸附模型中进行车辆浸置环境下的碳罐负荷估算，即车辆在启动前的浸置环境下的碳罐负荷估算数值。
A.整车上电后读取发动机控制器ECU保存的车辆浸置时间Tsoak(单位：h)；
B.通过图2所示的参数对照表查询得到车辆浸置状态下油箱内不同容量的燃油单位时间蒸发量￡soak(单位：g/h)；
C.查询车辆所装碳罐的供应商提供的最大吸附能力θ(g)；
D.车辆浸置环境下的碳罐负荷计算公式：
浸置环境下的碳罐负荷＝(Tsoak*￡soak)/θ。
步骤3：在***中的车辆纯电行驶过程吸附模型中进行车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷估算。
A.计算纯电动行驶时间Tev(单位：h)；
B.通过图3所示的参数对照表查询得到车辆移动状态下油箱内不同容积的燃油单位时间蒸发量￡ev(单位：g/h)；
C.查询车辆所装碳罐的供应商提供的最大吸附能力θ(g)；
D.车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷计算公式：
纯电动行驶期间碳罐负荷＝(￡ev*Tev)/θ。
步骤4：在***中的车辆加油过程吸附模型中进行加油过程中碳罐负荷估算。
A.插电式混合动力汽车加油流程与传统燃油车或非插电混合动力汽车的加油流程不同。加油时需要驾驶员按动加油开关并由发动机或整车控制器进行协同控制。这一过程正好可以为***保存，读取加油前后的燃油箱液位。当驾驶员按动加油开关，***判断其它条件满足允许加油时，控制器记录当前燃油箱液位记为L1。***判断加油完成后控制器再记录加完油后的燃油箱液位记为L2。
B.当加油量高于临界值(如L2-L1≥10％)，则认为有效的加油，加油状态＝true，这样是为了过滤油箱液位传感器的测量误差；
C.若加油状态为true,则加油量(L2-L1)乘以加油期间燃油箱单位液面高度燃油蒸发量￡refuel(通过图4所示的参数对照表查询得到)，即为因加油而产生的燃油蒸气质量。再除以碳罐最大吸附能力，即可得到加油过程的碳罐负荷。
步骤5：碳罐总吸附负荷估算
A.当发动机不运行时，碳罐总吸附负荷＝碳罐负荷初始值+步骤2估算出的数值+步骤3估算出的数值+步骤4估算出的数值；
B.当发动机运行后，碳罐总吸附负荷＝发动机不运行时碳罐总吸附负荷–碳罐脱附负荷(碳罐脱附负荷＝脱附率*有效脱附时间，脱附率和有效脱附时间由发动机控制器ECU计算)，直至碳罐总吸附负荷等于零。
C.若在碳罐总吸附负荷等于零以前发动机停机，则记录发动机熄火时刻的碳罐负荷，并将此值作为新一轮碳罐负荷初始值开始继续累加碳罐负荷直至下次发动机起动脱附。
步骤5：强制启动发动机脱附
当累加碳罐负荷达到上限时通过强制起动发动机对碳罐进行脱附来降低碳罐浓度。
本发明建立了上述的碳罐吸附负荷的估算方法，以分钟为单位进行估算值的累加，直至累加值达到阈值后强制启动发动机进行脱附。从而实现在低压油箱的前提下保证碳罐的负荷在安全范围内。
另外，本发明还提供了一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估***，其所述***包括：发动机控制器ECU、碳罐负荷计算模块、碳罐脱附请求接口模块，其中：
发动机控制器ECU，用于保存的车辆浸置时间和碳罐负荷初始值，计算脱附率和有效脱附时间；
碳罐负荷计算模块，用于根据模块内部配置的碳罐吸附数学模型计算车辆碳罐的总负荷；
碳罐脱附请求接口模块，用于根据模块内部配置的碳罐脱附数学模型计算车辆是否需要进行强制脱附；
计算单元，用于调取计算机可读存储介质内存储的计算机可执行程序指令进行运算，并发出控制指令；
计算机可读存储介质，用于存储实现所述方法的计算机可执行程序指令，供计算单元调取。
如图1所示，所述碳罐负荷计算模块内部配置的碳罐吸附数学模型包括车辆浸置期间吸附模型、车辆加油过程吸附模型、车辆纯电行驶过程吸附模型。
车辆浸置期间吸附模型，用于进行车辆浸置环境下的碳罐负荷估算；
车辆加油过程吸附模型，用于进行车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷估算；
车辆纯电行驶过程吸附模型，用于进行加油过程中碳罐负荷估算；
所述碳罐脱附请求接口模块内部配置的碳罐吸附数学模型包括脱附流量模型、脱附速率模型。
脱附流量模型，用于进行发动机运行过程中的有效脱附时间内碳罐的脱附流量的估算；
脱附速率模型，用于进行发动机运行过程中的单位时间内碳罐的脱附速率的估算。
上述***及***内配置的估算模型，本领域技术人员根据上述算法的说明可以清楚的获取相关的模型构建方法及***搭建方法。因此本发明的技术方案是清楚且完整的。
应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，所述算法的步骤包括：
S1，获取碳罐负荷初始值；
S2，车辆浸置环境下的碳罐负荷估算；
S3，车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷估算；
S4，加油过程中碳罐负荷估算；
S5，碳罐总吸附负荷估算；
S6，碳罐总吸附负荷达到上限时，强制启动发动机对碳罐进行脱附。
2.根据权利要求1所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，所述步骤S2包括：
整车上电后读取发动机控制器ECU保存的车辆浸置时间Tsoak；
获取车辆浸置状态下昼间油箱内不同容量的燃油单位时间蒸发量￡soak；
获取车辆所装碳罐的最大吸附能力θ；
车辆浸置环境下的碳罐负荷计算公式：
浸置环境下的碳罐负荷＝(Tsoak*￡soak)/θ。
3.根据权利要求2所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，所述步骤S3包括：
计算纯电动行驶时间Tev；
获取车辆移动状态下油箱内不同容积的燃油单位时间蒸发量￡ev；
获取碳罐最大吸附能力θ；
车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷计算公式：
纯电动行驶期间碳罐负荷＝(￡ev*Tev)/θ。
4.根据权利要求3所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，所述步骤S4包括：
读取加油前后的燃油箱液位，记录加油前的燃油箱液位为L1，记录加油后的燃油箱液位为L2；
当加油量高于预设临界值L2-L1≥10％，则将加油状态标注为true；
若加油状态为true,则加油量(L2-L1)乘以加油期间燃油箱单位液面高度燃油蒸发量￡refuel，即为因加油而产生的燃油蒸气质量，再除以碳罐最大吸附能力，即可得到加油过程的碳罐负荷；
获取碳罐最大吸附能力θ；
加油过程中的碳罐负荷＝((L2-L1)*￡refuel)/θ。
5.根据权利要求4所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，所述步骤S5包括：
当发动机不运行时，碳罐总吸附负荷＝碳罐负荷初始值+S2估算出的数值+S3估算出的数值+S4估算出的数值；
当发动机运行后，碳罐总吸附负荷＝发动机不运行时碳罐总吸附负荷–碳罐脱附负荷。
6.根据权利要求5所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，所述碳罐脱附负荷＝脱附率*有效脱附时间，脱附率和有效脱附时间由发动机控制器ECU计算获得。
7.根据权利要求2至6其中任意一项所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估算法，其特征在于，若在碳罐总吸附负荷等于零以前发动机停机，则记录发动机熄火时刻的碳罐负荷，并将此值作为碳罐负荷初始值。
8.一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估***，其特征在于，所述***包括：发动机控制器ECU、碳罐负荷计算模块、碳罐脱附请求接口模块，其中：
发动机控制器ECU，用于保存的车辆浸置时间和碳罐负荷初始值，计算脱附率和有效脱附时间；
碳罐负荷计算模块，用于根据模块内部配置的碳罐吸附数学模型计算车辆碳罐的总负荷；
碳罐脱附请求接口模块，用于根据模块内部配置的碳罐脱附数学模型计算车辆是否需要进行强制脱附；
计算单元，用于调取计算机可读存储介质内存储的计算机可执行程序指令进行运算，并发出控制指令；
计算机可读存储介质，用于存储实现权利要求1-7所述方法的计算机可执行程序指令，供计算单元调取。
9.根据权利要求8所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估***，其特征在于，
所述碳罐负荷计算模块内部配置的碳罐吸附数学模型包括车辆浸置期间吸附模型、车辆加油过程吸附模型、车辆纯电行驶过程吸附模型，其中：
车辆浸置期间吸附模型，用于进行车辆浸置环境下的碳罐负荷估算；
车辆加油过程吸附模型，用于进行车辆纯电动行驶过程中碳罐累计负荷估算；
车辆纯电行驶过程吸附模型，用于进行加油过程中碳罐负荷估算；
所述碳罐脱附请求接口模块内部配置的碳罐吸附数学模型包括脱附流量模型、脱附速率模型，其中：
脱附流量模型，用于进行发动机运行过程中的有效脱附时间内碳罐的脱附流量的估算；
脱附速率模型，用于进行发动机运行过程中的单位时间内碳罐的脱附速率的估算。
10.一种油电混合动力车辆，其特征在于，所述车辆安装有权利要求8或9所述的一种基于汽车低压油箱方案碳罐浓度预估***。
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