CN102897043B - 一种增程式电动汽车的能量的分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增程式电动汽车的能量的分配方法，通过整车控制器实时计算储能系统输出功率占车辆总功率的比例，在车辆正常运行的情况下调整APU系统输出功率，从而使增程式车辆两种能量的消耗比例达到预期的目标比例。本方法仅有一个调节变量、一个参考值，控制逻辑简单，所以此方法在运行中具有较好的稳定性，容易达到预期设计目标。

Description

一种增程式电动汽车的能量的分配方法

技术领域

本发明涉及电动汽车的能量控制，具体涉及一种增程式电动汽车的能量的分配方法。

背景技术

随着能量的日益的稀缺，环境的日益恶化，更节能、更环保的电动车孕育而生，其中增程式电动汽车成为了车辆电动化当前技术环境和经济条件下最切实可行的公交电动化解决方案之一。车辆由内燃机带动发电机发电协同电池一起为车辆电驱动动力系统供电驱动车辆。比例调节方法就是在车辆功耗一定的情况下调节车辆电池输出功率和发电机输出功率比例的方法。

现在增程式公交车晚上充电，白天全天运行。而增程式公交车以插电模式运行时，车辆性能与电池电容量成正线性关系。所以公交车早晨时动力充足，晚上车辆运行时动力不足，无法满足多变复杂的城市中心路况的需求，因此需要合理地分配增程式电动汽车的能量使用。

基于模糊控制算法的增程式电动车能量分配，其方法将测量得到的被控对象的状态经过模糊化接口转换为用人类自然语言描述的模糊量，而后根据人类的语言控制规则，经过模糊推理得到输出控制量的模糊取值，控制量的模糊取值再经过清晰化接口转换为执行机构能够接收的精确量。

基于模糊控制算法的增程式电动车能量分配方法通过模糊控制算法将复杂的车辆控制器关系转化为简单的输入输出关系。模糊控制算法中的输入输出关系需要庞大、复杂和准确的数据库提供数据支持才能使车辆模糊控制的输入输出关系比较有保证。但是因为模糊控制在相同输入时，输出具有不确定性，即无法保证车辆能量分配在相同的状况下有相同的能量分配。而且增程式车辆现在还没有完全被市场接受，没有足够的数据库能让模糊控制算法完全发挥作用。

如上所述，通过分析发现模糊控制法分配能量法具有不确定性，且现有条件下难以使模糊控制算法发挥出预期的作用，因此有必要对现有技术进行改进。

发明内容

针对现有技术中基于模糊控制算法的能量分配方法的缺陷，本发明提供一种增程式电动汽车的能量的分配方法，将增程式电动汽车两种能量实时消耗量作为参考量，通过调整增程式电动汽车两种能量消耗的比例，使车辆能量使用状况达到预期目标。

本发明采用的技术方案是：

一种增程式电动汽车的能量的分配方法，整车控制器实时计算储能系统输出功率占车辆总功率的比例，在车辆正常运行的情况下调整APU系统输出功率，从而使增程式车辆两种能量的消耗比例达到预期的目标比例。

进一步地，车辆中两种能源消耗比例达到预期的目标比例是以储能系统的能量消耗目标比例作为参考，其调整策略为：调整APU系统的目标输出功率，使得储能系统输出功率占车辆总功率的比例向储能系统的能量消耗目标比例靠近。

进一步地，整车控制器设置车辆正常运行时储能系统的电压阙值，当储能系统实时电压大于所述电压阙值，储能系统能量消耗目标比例为车辆旋钮电位器实时阻值与旋钮电位器最大阻值的数值比例；当储能系统实时电压小于所述电压阙值，则将储能系统电压划分等级，并根据当前所处电压等级、以所述电压阙值为参考计算储能系统能量消耗占整车能量消耗比例的偏差值，此时储能系统能量消耗目标比例为所述根据旋钮电位器得到的比例值减去所述偏差值。

进一步地，所述储能系统输出功率占车辆总功率的比例，是通过计算储能系统电流占车辆总电流的比例而获得。

进一步地，车辆的具体控制过程包括以下步骤：

1）车辆启动后，整车控制器实时采集的储能系统输出电流B和车辆系统总电流C，计算当前储能系统电流占车辆总电流比例D；

2）计算当前储能系统电流占车辆总电流比例D和储能系统能量消耗目标比例A的差值E；

3）算得E大于零，则增大并修订APU目标功率，再重复步骤1、2，直到储能系统能量消耗占总能量消耗的比例D与储能系统能量消耗目标比例A的数值差为零；算得E小于零，则减小并修订APU目标功率，再重复步骤1、2，直到储能系统能量消耗占总能量消耗的比例D与储能系统能量消耗目标比例A的数值差为零。

本发明的优点在于：本发明所述一种增程式电动汽车的能量的分配方法，仅有一个调节变量（APU输出功率）和一个参考值（储能系统能量消耗目标比例），控制逻辑简单，运行稳定，不需要增加新的控制硬件，容易达到预期控制效果。

附图说明

图1为增程式车辆的硬件框图；

图2为本发明所述能量分配方法的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来进一步阐述本发明的技术方案。

如图1所示，增程式电动汽车一般有两种能量来源，储能系统和石油燃料。其中电能存储系能直接提供能量给车辆使用，石油燃料通过APU系统将燃料热能转化为电能供车辆使用。如果要控制增程式汽车的两种能源的使用比例，通过控制车辆能源实时使用比例即可。车辆两种能源实时使用比例的参考量为APU系统与储能系统输出功率比例。车辆能源在不考虑损耗的情况下主要用于车辆电驱动动力系统和车辆辅助系统，其中电驱动动力系统为主要能量消耗源且在车辆运行中需求功率多变，车辆辅助系统为次要能量消耗源且在车辆运行中功率需求基本恒定。

综上，在车辆行驶中某一时刻电机需求功率一定，则车辆总输出功率基本一致，即车辆在车辆运行的某时刻车辆消耗总功率为恒定量。通过能量守恒定律可知，当车辆需求总功率一定的情况下，增大APU系统输出功率时，储能系统输出功率就相应的减小；同理APU系统输出功率减小时，储能系统输出功率就会相应的增加。因此通过更改车辆APU系统输出功率即可更改车辆两种能源消耗比例。

因此我们得出一种增程式电动汽车的能量的分配方法，通过整车控制器实时计算储能系统输出功率占车辆总功率的比例，在车辆正常运行的情况下调整APU系统输出功率，从而使增程式车辆两种能量的消耗比例达到预期的目标比例。

因为车辆在运行中都会将能量转化为电能直接使用，电能功率计算方法为P=U*I，又因为电池电压与车辆总电压基本一致，所以，储能系统电流与车辆总电流的比例即可认为是储能系统输出功率占车辆总输出功率的比例。则通过监控电池电流占车辆总电流的比例，调整APU系统输出功率就能使车辆中两种能源消耗比例达到预期的目标比例。

在本发明所述能量的分配方法中，车辆中两种能源消耗比例达到预期的目标比例是以储能系统的能量消耗目标比例作为参考，其调整策略为：调整APU系统的目标输出功率，使得储能系统输出功率占车辆总功率的比例向储能系统的能量消耗目标比例靠近。

因为车辆储能系统随着车辆运行存在能量损耗，且由于储能系统能量不能达到耗尽状态（会对储能系统造成极大损害），因此有必要设置储能系统正常工作电压阙值，当储能系统实时电压在该阙值以下时，要对储能系统能量消耗比例作出适当调整，以保护储能系统。因此作为本发明一种增程式电动汽车的能量的分配方法的进一步实施方式，整车控制器设置车辆正常运行时储能系统的电压阙值，当储能系统实时电压大于所述电压阙值，储能系统能量消耗目标比例为车辆旋钮电位器实时阻值与旋钮电位器最大阻值的数值比例；当储能系统实时电压小于所述电压阙值，则将储能系统电压划分等级，并根据当前所处电压等级、以所述电压阙值为参考计算储能系统能量消耗占整车能量消耗比例的偏差值，此时储能系统能量消耗目标比例为所述根据旋钮电位器得到的比例值减去所述偏差值。

因此我们得到了任何状态下储能系统能量消耗的目标比例，上文说到，该比例即车辆中两种能源消耗比例达到预期的目标比例，接下来就只要根据该能量分配方法对车辆进行控制。如图2所示，作为本发明一种增程式电动汽车的能量的分配方法的进一步实施方式，车辆的具体控制过程包括以下步骤：

1）车辆启动后，整车控制器实时采集的储能系统输出电流B和车辆系统总电流C，计算当前储能系统电流占车辆总电流比例D；

2）计算当前储能系统电流占车辆总电流比例D和储能系统能量消耗目标比例A的差值E；

3）算得E大于零，则增大并修订APU目标功率，再重复步骤1、2，直到储能系统能量消耗占总能量消耗的比例D与储能系统能量消耗目标比例A的数值差为零；算得E小于零，则减小并修订APU目标功率，再重复步骤1、2，直到储能系统能量消耗占总能量消耗的比例D与储能系统能量消耗目标比例A的数值差为零。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，仅用于进一步阐述本发明的技术方案，并不对本发明的保护范围进行任何限制，本领域普通技术人员在不脱离本发明实质及技术启示下所作的不具新颖性和创造性的变形或润饰，均应视为在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围视其权利要求书而定。

Claims (3)

1.一种增程式电动汽车的能量的分配方法，其特征在于，整车控制器实时计算储能系统输出功率占车辆总功率的比例，在车辆正常运行的情况下调整APU系统输出功率，从而使增程式车辆两种能量的消耗比例达到预期的目标比例；车辆中两种能源消耗比例达到预期的目标比例是以储能系统的能量消耗目标比例作为参考，其调整策略为：调整APU系统的目标输出功率，使得储能系统输出功率占车辆总功率的比例向储能系统的能量消耗目标比例靠近；整车控制器设置车辆正常运行时储能系统的电压阙值，当储能系统实时电压大于所述电压阙值，储能系统能量消耗目标比例为车辆旋钮电位器实时阻值与旋钮电位器最大阻值的数值比例；当储能系统实时电压小于所述电压阙值，则将储能系统电压划分等级，并根据当前所处电压等级、以所述电压阙值为参考计算储能系统能量消耗占整车能量消耗比例的偏差值，此时储能系统能量消耗目标比例为所述根据旋钮电位器得到的比例值减去所述偏差值。

2.根据权利要求1所述一种增程式电动汽车的能量的分配方法，其特征在于，所述储能系统输出功率占车辆总功率的比例，是通过计算储能系统电流占车辆总电流的比例而获得。

3.根据权利要求2所述一种增程式电动汽车的能量的分配方法，其特征在于，车辆的具体控制过程包括以下步骤：

1）车辆启动后，整车控制器实时采集的储能系统输出电流B和车辆系统总电流C，计算当前储能系统电流占车辆总电流比例D；

2）计算当前储能系统电流占车辆总电流比例D和储能系统能量消耗目标比例A的差值E；

3）算得E大于零，则增大并修订APU目标功率，再重复步骤1、2，直到储能系统能量消耗占总能量消耗的比例D与储能系统能量消耗目标比例A的数值差为零；算得E小于零，则减小并修订APU目标功率，再重复步骤1、2，直到储能系统能量消耗占总能量消耗的比例D与储能系统能量消耗目标比例A的数值差为零。