CN101624050B - 一种混合动力电池soc自适应控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合动力电池SOC自适应控制方法，通过荷电状态SOC区间合理划分，将再生制动回收能量补充的SOC与电机发电模式回收的能量区分开来，其中电机发电回收的能量只用来做效率辅助驱动，合理的控制了混合动力能量使用，优化了系统效率。
Description
技术领域
本发明属于混合动力SOC控制领域，，具体涉及一种混合动力电池SOC自适应控制方法。
背景技术
随着目前全球变暖现象日趋严重，以及越来越紧张的石油供需矛盾，“环保和节能”、“人、车、自然完美和谐”早已经成为汽车界的公共话题。
混合动力汽车将电机和发动机驱动系统合理地组合在一起，发挥电机驱动的优势来弥补发动机驱动的弱点，使发动机保持在最佳工况工作，能够实现发动机怠速停机、辅助驱动以及再生制动能量回收等功能，但混合动力控制的能量管理是混合动力控制的难点。即现有技术中存在混合动力控制中电池SOC管理困难的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于对混合动力电池SOC工作区间合理划分，实现混合动力电池SOC对电机工作模式及工作扭矩的限制。
通过荷电状态SOC区间合理划分，将再生制动回收能量补充的SOC与电机发电模式回收的能量区分开来，其中电机发电回收的能量只用来做效率辅助驱动，合理的控制了混合动力能量使用，优化了系统效率；根据电池的寿命参数SOL(state of life)及健康参数SOH(stateof health)查表自动调整SOC区间划分；根据电池SOC量值自动更新电机辅助驱动最大允许扭矩及电机再生制动最大允许扭矩，确保电池SOC工作区间在合理使用区间。
具体技术方案如下：
一种混合动力电池SOC自适应控制方法，采用如下步骤：
(1)划分电池SOC工作区间；
(2)确定电机工作模式；
(3)根据SOC的状态所处的工作区间，分别对应并确定电机的工作模式；
(4)调整对应不同SOC工作区间的电机的工作模式下的电机最大使用扭矩。
所述SOC工作区间的划分，其根据测定的电池的寿命参数SOL及健康参数SOH并查已知的表来进行自动调整。
所述电机工作模式分为四种，分别为：
(a)性能辅助驱动模式，在该模式下，电机的输出扭矩调整为提高驾驶性能；
(b)效率辅助驱动模式，在该模式下，电机的输出扭矩调整为提高整车效率，使发动机工作在经济油耗区域；
(c)发电模式，在该模式下，电机保持电池SOC平衡，从而提供整车用电；
(d)再生制动模式，在该模式下，电机回收整车多余的动能。
步骤(1)中所述工作区间的划分中，将整车再生制动回收能量补充的SOC与电机发电模式回收的SOC区分开来，其中，电机发电回收的能量仅用来做效率辅助驱动。
所述电池SOC工作区间分为四个，分别为：
(A1)区间一为禁止再生制动区，其荷电为100％到一个第二高限；
(A2)区间二为SOC较高区，其荷电为一个第二高限到SOC控制中心值；
(A3)区间三为SOC较低区，其荷电为SOC中心值到一个第二低限；
(A4)区间四为禁止辅助驱动区，其荷电为第二低限到0％。
所述区间一(A1)的SOC高，禁止电机的再生制动，仅允许电机进行辅助驱动。
所述区间二(A2)内电机可进行包括性能辅助驱动及效率辅助驱动两种电动模式的辅助驱动，且该区间内可进行再生制动回收能量。
所述区间三(A3)内电机可进行效率辅助驱动、电机发电及再生制动回收能量，且在该区间内只能进行效率辅助驱动。
在该区间三(A3)内由电机发电的SOC电量不用于进行性能辅助驱动。
所述区间四(A4)内电池SOC低，禁止电机进行辅助驱动，只允许电机进行发电及再生制动回收能量。
所述电池SOC工作区间的划分方法为：对SOC限制区间值限值进行计算，根据电池的寿命参数SOL及健康参数SOH查表得到SOC使用区间降低系数Kderate，计算得到：SOC第一低限＝SOC中心值-第一放电深度*Kderate，SOC第一高限＝SOC中心值+第一放电深度*Kderate，SOC第二低限＝SOC中心值-第二放电深度*Kderate，SOC第二高限＝SOC中心值+第二放电深度*Kderate，其中SOC中心值、第一放电深度及第二放电深度可标定。
当电池SOC大于SOC中心值，则辅助驱动最大允许扭矩＝电机最大允许扭矩，进行辅助驱动自适应控制；当SOC小于SOC中心值，再生制动最大允许扭矩＝电机最小允许扭矩，进再生制动自适应控制。
附图说明
图1为混合动力电池SOC区间划分示意图
图2为混合动力电池SOC自适应控制流程图
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
为了方便电池SOC能量管理，本实施例将电机工作模式分为四种：
性能辅助驱动模式：目的是提高驾驶性能，使1.3升发动机具有1.6升发动机的驾驶性。
效率辅助驱动模式：目的是提高整车效率，尽量使发动机工作在经济油耗区域。
发电模式：目的保持大电池SOC平衡，提供整车用电。
再生制动模式：目的是回收整车多余的动能。
如图一所示，一般混合动力控制将电池SOC四个工作区间：
区间一、100％到第二高限为禁止再生制动区，在该区间SOC很高，所以会禁止电机的再生制动，只允许电机进行辅助驱动；
区间二、第二高限到SOC控制中心值为SOC较高区，在该区域电机可以进行辅助驱动，包括性能辅助驱动及效率辅助驱动两种电动模式，同时为了尽可能多回收能量，在该区域已经可以进行再生制动回收能量；
区间三、SOC中心值到第二低限为SOC较低区，在该区域电机可以进行效率辅助驱动、电机发电及再生制动回收能量，由于在该区域的SOC电量多数是由电机发电补充的，所以不会使用该能量进行性能辅助驱动，以防止电机发电→补充SOC→电机性能辅助驱动→消耗SOC，即电机发的电量又用来性能辅助驱动，能量二次转换降低能量使用效率，因此在该区域只进行效率辅助驱动；
区间四、第二低限到0％的SOC区间为禁止辅助驱动区，在该区域电池SOC已经很低，所以会禁止电机进行辅助驱动，只允许电机进行发电及再生制动回收能量。
正常情况下电池SOC都会被控制在第二低限及第二高限之间，以防止电池过冲或过放降低电池性能及使用寿命。只有新电池刚刚使用时才会出现工作在禁止再生制动区或禁止辅助驱动区。
如图二所示。
首先对SOC限制区间值限值进行计算：
根据电池状态参数SOH及SOL查表得到SOC使用区间降低系数Kderate。
SOC第一低限＝SOC中心值-第一放电深度*Kderate
SOC第一高限＝SOC中心值+第一放电深度*Kderate
SOC第二低限＝SOC中心值-第二放电深度*Kderate
SOC第二高限＝SOC中心值+第二放电深度*Kderate
其中SOC中心值、第一放电深度及第二放电深度可标定。
如果电池SOC大于SOC中心值，则辅助驱动最大允许扭矩＝电机最大允许扭矩，然后进行辅助驱动自适应控制。如果SOC小于SOC中心值，再生制动最大允许扭矩＝电机最小允许扭矩，然后进再生制动自适应控制。
辅助驱动自适应控制：
SOC＜SOC第二低限(硬低限，约40％)或者油门开度＜65％则输出Kmot为0.2；
如果上述条件均不满足，SOC＞SOC第一低限(软低限，约50％)并且油门开度＞70％，则输出Kmot为1，否则继续输出Kmot为0.2(0.2为一标定值)；
MotNormalisedSOC＝(SOC中心值-SOC实际值)/(SOC中心值-(SOC第一低限-(SOC第一低限-SOC第二低限)*Kmot))
根据MotNormalisedSOC查表得到归一化的驱动扭矩系数KMot_Normalised_Torque。
归一化驱动扭矩最大值＝Tmax*KMot_Normalised_Torque
再生制动自适应控制：
SOC＞SOC第二高限(硬高限，约80％)或无刹车，则输出Kreg为0.2(0.2为一标定值)；
如果上述条件均不满足，有刹车信号，则输出Kreg为1；
RegNormalisedSOC＝(SOC实际值-SOC中心值)/(((SOC第二高限-SOC第一高限)*Kreg+SOC第一高限)-SOC中心值)
根据RegNormalisedSOC查表得到归一化的再生制动扭矩系数KReg_Normalised_Torque。
归一化再生制动扭矩最小值＝Tmin*K Reg_Normalised_Torque
本发明通过SOC区间合理划分，将再生制动回收能量补充的SOC与电机发电模式回收的能量区分开来，其中电机发电回收的能量只用来做效率辅助驱动，合理的控制了混合动力能量使用，优化了系统效率；根据电池的寿命参数SOL(state of life)及健康参数SOH(stateof health)查表自动调整SOC区间划分；根据电池SOC量值自动更新电机辅助驱动最大允许扭矩及电机再生制动最大允许扭矩，确保电池SOC工作区间在合理使用区间。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种混合动力电池SOC自适应控制方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)划分电池SOC工作区间，该SOC工作区间的划分，其根据测定的电池的寿命参数SOL及健康参数SOH并查已知的表来进行自动调整，该电池SOC工作区间的划分方法为：对SOC限制区间值限值进行计算，根据电池的寿命参数SOL及健康参数SOH查表得到SOC使用区间降低系数Kderate，计算得到：SOC第一低限＝SOC中心值-第一放电深度*Kderate，SOC第一高限＝SOC中心值+第一放电深度*Kderate，SOC第二低限＝SOC中心值-第二放电深度*Kderate，SOC第二高限＝SOC中心值+第二放电深度*Kderate，其中SOC中心值、第一放电深度及第二放电深度可标定，依此电池SOC工作区间分为四个，分别为：
(A1)区间一为禁止再生制动区，其荷电为100％到一个第二高限；
(A2)区间二为SOC较高区，其荷电为一个第二高限到SOC控制中心值；
(A3)区间三为SOC较低区，其荷电为SOC中心值到一个第二低限；
(A4)区间四为禁止辅助驱动区，其荷电为第二低限到0％；
所述区间二(A2)内电机可进行包括性能辅助驱动及效率辅助驱动两种电动模式的辅助驱动，且该区间内可进行再生制动回收能量；
所述区间三(A3)内电机可进行效率辅助驱动、电机发电及再生制动回收能量，且在该区间内只能进行效率辅助驱动，在该区间三(A3)内由电机发电的SOC电量不用于进行性能辅助驱动；
所述区间四(A4)内电池SOC较低，禁止电机进行辅助驱动，只允许电机进行发电及再生制动回收能量；
(2)确定电机工作模式；
(3)根据SOC的状态所处的工作区间，分别对应并确定电机的工作模式；
(4)调整对应不同SOC工作区间的电机的工作模式下的电机最大使用扭矩，当电池SOC大于SOC中心值，则辅助驱动最大允许扭矩＝电机最大允许扭矩，进行辅助驱动自适应控制；当SOC小于SOC中心值，再生制动最大允许扭矩＝电机最小允许扭矩，进再生制动自适应控制。
2.如权利要求1所述的混合动力电池SOC自适应控制方法，其特征在于，所述电机工作模式分为四种，分别为：
(a)性能辅助驱动模式，在该模式下，电机的输出扭矩调整为提高驾驶性能；
(b)效率辅助驱动模式，在该模式下，电机的输出扭矩调整为提高整车效率，使发动机工作在经济油耗区域；
(c)发电模式，在该模式下，电机保持电池SOC平衡，从而提供整车用电；
(d)再生制动模式，在该模式下，电机回收整车多余的动能。
3.如权利要求1所述的混合动力电池SOC自适应控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述工作区间的划分中，将整车再生制动回收能量补充的SOC与电机发电模式回收的SOC区分开来，其中，电机发电回收的能量仅用来做效率辅助驱动。
4.如权利要求1所述的混合动力电池SOC自适应控制方法，其特征在于，所述区间一(A1)的SOC较高，禁止电机的再生制动，仅允许电机进行辅助驱动。
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