CN103318047A - 一种增程式电动城市客车及其能量分配方法和系统 - Google Patents

一种增程式电动城市客车及其能量分配方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于增程式电动城市客车的能量分配方法，先检测行驶工况参数，判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，发出辅助动力系统关闭，动力电池提供能量的控制命令；若否，获取动力电池的当前SOC值，再判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，发出辅助动力系统关闭，动力电池提供能量的控制命令；若否，发出开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电的控制命令。该方法以第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值三个参数为依据进行能量分配，以使能量分配实现了全局优化，尤其在第三阶段尽可能充分地利用了动力电池提供的能量，提高城市客车的经济性。

Description

一种增程式电动城市客车及其能量分配方法和系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种用于增程式电动城市客车的能量分配方法和系统。
背景技术
增程式电动城市客车指的是在纯电动城市客车的基础上加装一个辅助动力系统，辅助动力系统也可以为汽车提供能量，从而增加汽车的续驶里程。因此，增程式电动城市客车的能量来源有两个，动力电池存储的电能和辅助动力系统提供的电能。
使用动力电池存储的电能可以大大提高汽车的经济性，但存储的电能有限，一次充电只能行驶有限的路程。使用辅助动力系统提供的能量理论上是无限的，但是经济性较差、成本较高。出于以上因素，如何在增程式电动城市客车的行驶过程中合理分配能量，既满足车辆的能量需求，又保证车辆动力使用的经济性、高效性，是提高增程式电动城市客车竞争力的至关重要的环节。
现有技术中，增程式电动城市客车的能量分配制定于客车的设计阶段，制定能量分配所依据的循环工况大多采用国标GB/T19754-2005推荐的“中国典型城市公交循环工况”，能量分配方法为简单的瞬态数据判断，即当动力电池的SOC(state of charge)值低于停止设定值时，发出辅助动力系统工作、并为动力电池充电的控制命令；当动力电池的SOC值高于停止设定值时，发出辅助动力系统停止工作，动力电池提供电能的控制命令。能量分配制定完成后，写入城市客车的控制芯片中。
然而，采用上述能量分配具有如下技术缺陷：
首先，由于上述国标推荐的循环工况是在前些年根据有限个数路况采样得出的，而在实际运行中，城市客车的行驶路线会发生改变，会添加、减少站牌等引起实际工况发生改变，即城市客车的实际行驶工况与国标推荐的循环工况不相符，那么上述能量分配策略不再准确。
其次，上述制定能量分配的方法中，仅仅根据循环工况和城市客车的自身参数获取辅助动力系统的停止设定值，将该停止设定值作为决定能量分配的唯一参数，这使得控制方法简单、容易实现，这种控制方式只能达到瞬态最优，而无法保证全局最优，导致经济性的提高减少。
最后，上述能量分配制定于客车的设计阶段，制定完成后写入城市客车的控制芯片，在客车投入使用后即使客车的行驶路线发生改变，能量分配策略也不会更新优化，更新能量分配策略意味着要更换城市客车的控制芯片，而更换城市客车控制芯片的成本很高。
有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的能量分配
Figure BDA00003452200400021
Figure BDA00003452200400022
做进一步优化设计，使其既能满足需求能量，又能提高城市客车的经济性。
发明内容
本发明的目的为提供一种用于增程式电动城市客车的能量分配方法和系统，使能量分配达到全局优化，从而提高城市客车的经济性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于增程式电动城市客车的能量分配方法，包括如下步骤：
1)检测行驶工况参数；
2)判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，进入步骤3)；若否，进入步骤4)；
3)保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量；
4)获取动力电池的当前SOC值；
5)判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，进入步骤3)；若否，进入步骤6)；
6)开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电。
优选地，所述行驶工况参数具体为行驶时间或者行驶距离。
优选地，对所述城市客车的同一行驶路线进行多次采样获取实际循环工况，根据所述实际循环工况、所述城市客车的自身参数分析、获取所述第一预设值、第二预设值和所述停止设定值。
优选地，所述步骤1)之前还包括：
01)根据所述实际循环工况获取所述城市客车的行驶全程的需求能量；
02)判断所述需求能量是否小于动力电池的初始SOC值，若是，进入步骤3)；若否，进入步骤1)。
采用这种方法，通过第一预设值、第二预设值将城市客车的整个驾驶行程分为三个阶段，分别为行驶工况参数小于第一预设值的第一阶段，行驶工况参数大于第一预设值、小于第二预设值的第二阶段，和行驶工况参数大于第二预设值的第三阶段。在第一阶段、第三阶段均关闭辅助动力系统，仅依靠动力电池提供能量，在第二阶段再通过比较当前SOC值与动力系统的停止设定值的大小来判断由动力电池提供能量或辅助动力系统提供能量。
由于城市客车在非行驶状态可以连接外部电源为动力电池充电，因此，刚刚充满的动力电池能够在第一阶段满足能量需求，而在第三阶段，由于城市客车完成驾驶后可以立即充电，即使第三阶段动力电池的能量低于辅助动力系统的停止设定值，甚至当城市客车完成时动力电池几乎全部用尽，也可以在第三阶段仅靠动力电池提供能量。第二阶段，则需要通过比较动力电池的当前SOC值和辅助动力系统的停止设定值来决定由谁提供能量。
由此可见，上述方法能够以整体行驶路线全局考虑设定第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值，并以第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值三个参数为依据进行能量分配，以使能量分配实现了全局优化，尤其在第三阶段尽可能充分地利用了动力电池提供的能量。由于动力电池提供的能量比辅助动力系统提供的能量价格便宜，因此，上述能量分配方法大大提高城市客车的经济性。
本发明还提供一种用于增程式电动城市客车的能量分配系统，包括：
检测装置，用于检测行驶工况参数、获取动力电池的当前SOC值；
控制器，与所述检测装置连接，用于判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，再判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，发出开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电；
输出装置，与所述控制器连接，用于接收并输出所述控制器的控制命令。
优选地，所述行驶工况参数具体为行驶时间或者行驶距离。
优选地，所述检测装置还用于对所述城市客车的同一行驶路线进行多次采样获取实际循环工况；
所述控制器还用于根据所述实际循环工况、所述城市客车的自身参数分析、获取所述第一预设值、第二预设值和所述停止设定值。
优选地，所述控制器还用于在行驶之前，根据所述实际循环工况获取所述城市客车的行驶全程的需求能量，并判断所述需求能量是否小于动力电池的初始SOC值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，发出检测行驶工况参数的控制命令。
优选地，所述能量分配系统为车载系统，以便所述检测装置对更新后的行驶路线多次采样获取更新后的实际循环工况。
本发明提供一种增程式电动城市客车，包括动力电池和辅助动力系统，还包括能量分配系统；所述能量分配系统采用如上所述的结构。
由于上述能量分配方法具有如上技术效果，因此，与该能量分配方法对应的能量分配系统、包括该能量分配系统的增程式电动城市客车也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明所提供能量分配方法的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供能量分配系统的一种具体实施方式的结构示意图。
其中，图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
检测装置11；控制器12；输出装置13。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种增程式电动城市客车及其能量分配方法和系统，通过对整个行驶路线的全局考虑优化能量分配策略，从而提高城市客车的经济性。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明所提供能量分配方法的一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明提供一种用于增程式电动城市客车的能量分配方法，包括如下步骤：
S11：检测行驶工况参数；
S12：判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，进入步骤S13；若否，进入步骤S14；
S13：保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量；
S14：获取动力电池的当前SOC值；
S15：判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，进入步骤S13；若否，进入步骤S16；
S16：开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电。
采用这种方法，通过第一预设值、第二预设值将城市客车的整个驾驶行程分为三个阶段，分别为行驶工况参数小于第一预设值的第一阶段，行驶工况参数大于第一预设值、小于第二预设值的第二阶段，和行驶工况参数大于第二预设值的第三阶段。在第一阶段、第三阶段均关闭辅助动力系统，仅依靠动力电池提供能量，在第二阶段再通过比较当前SOC值与动力系统的停止设定值的大小来判断由动力电池提供能量或辅助动力系统提供能量。
由于城市客车在非行驶状态可以连接外部电源为动力电池充电，因此，刚刚充满的动力电池能够在第一阶段满足能量需求，而在第三阶段，由于城市客车完成驾驶后可以立即充电，即使第三阶段动力电池的能量低于辅助动力系统的停止设定值，甚至当城市客车完成时动力电池几乎全部用尽，也可以在第三阶段仅靠动力电池提供能量。第二阶段，则需要通过比较动力电池的当前SOC值和辅助动力系统的停止设定值来决定由谁提供能量。
由此可见，上述方法能够以整体行驶路线全局考虑设定第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值，并以第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值三个参数为依据进行能量分配，以使能量分配实现了全局优化，尤其在第三阶段尽可能充分地利用了动力电池提供的能量。由于动力电池提供的能量比辅助动力系统提供的能量价格便宜，因此，上述能量分配方法大大提高城市客车的经济性。
具体的方案中，上述行驶工况参数可以具体为行驶时间或者行驶距离，根据时间或者距离可以简单地划分车辆行驶的三个阶段，并且在行驶过程中很容易检测行驶时间、行驶距离，这使得上述能量分配方法具有操作简单、方便的特点。当然，上述行驶工况参数还可以为其他参数。
另外，需要说明的是，上述辅助动力系统的停止设定值可以通过多次试验标定获取，也可以通过计算分析的方法得到，该停止设定值可以根据实际工况，实际城市客车的参数略有不同。
具体的方案中，对所述城市客车的同一行驶路线进行多次采样获取实际循环工况，根据所述实际循环工况、所述城市客车的自身参数分析、获取所述第一预设值、第二预设值和所述停止设定值。
采用这种方法，即驾驶员操作相近，并且按照实际道路情况合理驾驶城市客车在同一条路线进行多次重复驾驶，得到运行工况数据越多，后期拟合得到的实际运行工况数据就越能表示真实路线的工况。由于该实际循环工况是针对城市客车的行驶路线进行的实地检测、采样所获取，因此比现有技术的“中国典型城市公交循环工况”更真实地反映城市公交的路况，进而在能量分配的过程中得到进一步优化。
在另一种具体实施方式中，上述能量分配方法的步骤S11之前还可以包括：
S101：根据所述实际循环工况获取所述城市客车的行驶全程的需求能量；
S102：判断所述需求能量是否小于动力电池的初始SOC值，若是，进入步骤S103；若否，进入步骤S11。
采用这种方法，在城市客车开始行驶之前，先判断动力电池的电量能否支持城市客车跑完全程，如果可以，则无需进行能量分配方法的后续步骤，直接全程关闭辅助动力系统、靠动力电池提供全程所需能量；如果不可以，再进行后续能量分配。因此，这种方法能够在行驶路线较短的情况下简化能量分配方法，进一步提高能量分配的经济性。
请参考图2，图2为本发明所提供能量分配系统的一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中，如图2所示，本发明还提供一种用于增程式电动城市客车的能量分配系统，包括：
检测装置11，用于检测行驶工况参数、获取动力电池的当前SOC值；
控制器12，与所述检测装置11连接，用于判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，再判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，发出开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电；
输出装置13，与所述控制器12连接，用于接收并输出所述控制器12的控制命令。
与上述能量分配方法的技术效果相似，采用这种能量分配系统，能够以整体行驶路线全局考虑设定第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值，并以第一预设值、第二预设值和辅助动力系统的停止设定值三个参数为依据进行能量分配，以使能量分配实现了全局优化，尤其在第三阶段尽可能充分地利用了动力电池提供的能量。由于动力电池提供的能量比辅助动力系统提供的能量价格便宜，因此，上述能量分配系统大大提高城市客车的经济性。
具体的方案中，上述行驶工况参数可以具体为行驶时间或者行驶距离。根据时间或者距离可以简单地划分车辆行驶的三个阶段，并且在行驶过程中很容易检测行驶时间、行驶距离，这使得上述能量分配方法具有操作简单、方便的特点。
具体的方案中，所述检测装置11还用于对所述城市客车的同一行驶路线进行多次采样获取实际循环工况；
所述控制器12还用于根据所述实际循环工况、所述城市客车的自身参数分析、获取所述第一预设值、第二预设值和所述停止设定值。
采用这种系统，即驾驶员操作相近，并且按照实际道路情况合理驾驶城市客车在同一条路线进行多次重复驾驶，得到运行工况数据越多，后期拟合得到的实际运行工况数据就越能表示真实路线的工况。由于该实际循环工况是针对城市客车的行驶路线进行的实地检测、采样所获取，因此比现有技术的“中国典型城市公交循环工况”更真实地反映城市公交的路况，进而在能量分配的过程中得到进一步优化。
在另一种具体实施方式中，所述控制器12还用于在行驶之前，根据所述实际循环工况获取所述城市客车的行驶全程的需求能量，并判断需求能量是否小于动力电池的初始SOC值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，发出检测行驶工况参数的控制命令。
采用这种系统，在城市客车开始行驶之前，先判断动力电池的电量能否支持城市客车跑完全程，如果可以，则无需进行能量分配方法的后续步骤，直接全程关闭辅助动力系统、靠动力电池提供全程所需能量；如果不可以，再进行后续能量分配。因此，这种能量分配系统能够在行驶路线较短的情况下简化能量分配过程，进一步提高能量分配的经济性。
在另一种具体实施方式中，所述能量分配系统为车载系统，以便所述检测装置11对更新后的行驶路线多次采样获取更新后的实际循环工况。
采用这种结构，无论行驶路线怎样变化，能量分配系统都能够获得实际运行工况数据，进而根据实际循环工况制定出新的全局最优的分阶段能量分配策略，从根本上克服了城市客车投入使用后能量分配策略不能更改的缺点。
此外，本发明还提供一种增程式电动城市客车，包括动力电池和辅助动力系统，还包括如上所述的能量分配系统。
由于上述能量分配系统具有如上技术效果，因此，包括该能量分配系统的增程式电动城市客车也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种增程式电动城市客车及其能量分配方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于增程式电动城市客车的能量分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)检测当前行驶工况参数；
2)判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，进入步骤3)；若否，进入步骤4)；
3)保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量；
4)获取动力电池的当前SOC值；
5)判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，进入步骤3)；若否，进入步骤6)；
6)开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电。
2.根据权利要求1所述的用于增程式电动城市客车的能量分配方法，其特征在于，所述行驶工况参数具体为行驶时间或者行驶距离。
3.根据权利要求2所述的增程式电动城市客车的能量分配方法，其特征在于，对所述城市客车的同一行驶路线进行多次采样获取实际循环工况，根据所述实际循环工况、所述城市客车的自身参数分析、获取所述第一预设值、第二预设值和所述停止设定值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的增程式电动城市客车的能量分配方法，其特征在于，所述步骤1)之前还包括：
01)根据所述实际循环工况获取所述城市客车的行驶全程的需求能量；
02)判断所述需求能量是否小于动力电池的初始SOC值，若是，进入步骤3)；若否，进入步骤1)。
5.一种用于增程式电动城市客车的能量分配系统，其特征在于，包括：
检测装置(11)，用于检测行驶工况参数、获取动力电池的当前SOC值；
控制器(12)，与所述检测装置(11)连接，用于判断所述行驶工况参数是否小于第一预设值、大于第二预设值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，再判断所述当前SOC值是否大于辅助动力系统停止设定值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，发出开启辅助动力系统为所述城市客车提供能量，将动力电池充电；
输出装置(13)，与所述控制器(12)连接，用于接收并输出所述控制器(12)的控制命令。
6.根据权利要求5所述的用于增程式电动城市客车的能量分配系统，其特征在于，所述行驶工况参数具体为行驶时间或者行驶距离。
7.根据权利要求6所述的用于增程式电动城市客车的能量分配系统，其特征在于，
所述检测装置(11)还用于对所述城市客车的同一行驶路线进行多次采样获取实际循环工况；
所述控制器(12)还用于根据所述实际循环工况、所述城市客车的自身参数分析、获取所述第一预设值、第二预设值和所述停止设定值。
8.根据权利要求5-7任一项所述的用于增程式电动城市客车的能量分配系统，其特征在于，
所述控制器(12)还用于在行驶之前，根据所述实际循环工况获取所述城市客车的行驶全程的需求能量，并判断所述需求能量是否小于动力电池的初始SOC值，若是，发出保持辅助动力系统为关闭状态，仅靠动力电池提供能量的控制命令；若否，发出检测行驶工况参数的控制命令。
9.根据权利要求5-7任一项所述的用于增程式电动城市客车的能量分配系统，其特征在于，所述能量分配系统为车载系统，以便所述检测装置(11)对更新后的行驶路线多次采样获取更新后的实际循环工况。
10.一种增程式电动城市客车，包括动力电池和辅助动力系统，还包括能量分配系统；其特征在于，所述能量分配系统采用如权利要求5-9任一项所述的结构。
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