CN104477042B - 一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法 - Google Patents

一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法，包括以下步骤：(1)采集增程式电动汽车的特性参数，并计算对应的特征行驶里程；(2)获得目标行驶里程，比较目标行驶里程与所述特征行驶里程的大小，根据以下控制策略控制增程器的开启时间：当目标行驶里程小于特征行驶里程时，控制增程器晚开：当目标行驶里程大于于或等于特征行驶里程时，控制增程器早开：其中，所述的增程器早开是指在动力电池荷电状态到达许用上限时开启增程器，所述的增程器晚开是指在动力电池荷电状态到达许用下限时开启增程器。与现有技术相比，本发明具有能够有效降低增程式电动汽车能耗，可靠性高，实用性强等优点。

Description

一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法
技术领域
本发明涉及增程式电动汽车领域，尤其是涉及一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法。
背景技术
电动汽车以其良好的经济性和环保性，已经成为了未来汽车发展的主要趋势。目前，电动汽车的研发方向大体分为3类：纯电动汽车(Electric Vehicle，EV)、混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)和燃料电池电动汽车(Fuel Cell ElectricVehicle，FCEV)。从当前的技术发展趋势来看，纯电动汽车具有能源多样化、结构简单等优点，但由于受到蓄电池性能的制约，存在充电时间长、续驶里程较短等问题，现阶段难以推广应用。燃料电池电动汽车虽然具备加氢时间短、电池能量密度大等优点，但因其价格昂贵，加氢制氢等基础设施不健全，亦不易在短期内实现产业化。
在这种情况下，增程式电动汽车(Extended-Range Electric Vehicles，E-REVs)的出现，既具有纯电动汽车节能和环保的特点，又改善了整车的燃油经济性和排放性；而且还继承了传统燃油汽车续驶里程长的优点，成为当今最具应用前景的电动汽车产品。
增程式电动汽车由两种能量源提供动力：即蓄电池作为主要能源，增程器作为备用能源。增程器(Range Extender，RE)是自身能够发电，所产生的电能一方面驱动车辆行驶，同时也能给车载动力蓄电池充电，发动机和燃料电池最常被用作增程器。
作为具有两种能量源的新能源汽车结构形式，增程式电动汽车的能量管理控制策略与整车的燃油经济性、动力性和排放密切相关。控制系统需制定合适的能量管理控制策略(Energy Management Control Strategy)，以此来协调双能量源之间的能量流分配。控制策略是能量管理系统的核心，是实现增程式电动汽车推广普及的关键所在。
对于增程式电动汽车能量管理控制策略的研究，现阶段的研究重点主要放在：在满足动力性的前提下，制定出燃油经济性更好、排放更少同时对蓄电池和增程器更加友好的控制策略。现阶段所制定出的能量管理控制策略主要有恒温器能量管理控制策略、自适应能量管理控制策略、瞬时优化能量管理控制策略、模糊逻辑能量管理以及这些策略的一些衍生能量管理控制策略。在运用这些能量管理控制策略时，增程器的开启时间影响增程器的工作效率，进而影响到整车燃油经济性和排放。在适当的时间开启增程器，能使增程器和动力电池配合得当，提高增程器的工作效率，提高整车的燃油经济性和降低排放。
关于增程式电动汽车增程器开启时间的研究，还停留在仿真分析和专家经验给定的阶段，还没有一种实用、可靠的增程式电动汽车增程器开启时间控制方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够有效降低增程式电动汽车能耗，可靠性高，实用性强的增程式电动汽车增程器开启时间控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法，所述的增程式电动汽车的能量源包括动力电池和增程器，所述的控制方法包括以下步骤：
(1)采集增程式电动汽车的特性参数，并计算对应的特征行驶里程；
(2)获得目标行驶里程，比较目标行驶里程与所述特征行驶里程的大小，根据以下控制策略控制增程器的开启时间：
当目标行驶里程小于特征行驶里程时，控制增程器晚开；当目标行驶里程大于于或等于特征行驶里程时，控制增程器早开；
其中，所述的增程器早开是指在动力电池荷电状态到达许用上限时开启增程器，所述的增程器晚开是指在动力电池荷电状态到达许用下限时开启增程器。
所述的步骤(1)中，增程式电动汽车的特性参数包括增程式电动汽车的能量混合度、增程式电动汽车的总能量、动力电池的工作特性和行程工况信息，所述的行程工况信息包括工况的平均功率和平均速度。
所述的特征行驶里程的计算公式具体为：
其中，S特征表示特征行驶里程，Q表示增程式电动汽车的总能量，H表示增程式电动汽车的能量混合度，表示动力电池的平均工作效率，表示工况的平均功率，表示工况的平均速度。
所述的能量混合度是指动力电池存储的能量占车载总能量的比例。
所述的步骤(2)中，控制策略根据增程式电动汽车的等效百公里油耗获得，所述的等效百公里油耗是指动力电池消耗的能量按能量相等转化而得到的燃油消耗量和增程器实际的燃油消耗量的总和。
与现有技术相比，本发明采用等效百公里油耗来研究增程器开启时间对增程式电动汽车的燃油经济性的影响，并采用特征行驶里程这个与增程式电动汽车自身特性参数相关的量作为控制依据，获得最终增程器开启时间控制方法，摆脱了靠仿真分析和专家经验设定增程器开启时间的窘境，能够有效降低增程式电动汽车能耗，可靠性高，具有良好的工程实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
增程式电动汽车增程器开启时间影响增程式电动汽车的等效百公里油耗，即影响增程器的燃油经济效率。等效百公里油耗是指动力电池消耗的能量按能量相等转化而得到的燃油消耗量和增程器实际的燃油消耗量的总和。
在增程器开启之前，汽车以纯电动模式行驶，等效百公里油耗均相等；在增程器开启之后，汽车以混合增程模式行驶，等效百公里油耗会逐渐升高，直到增程器燃油耗尽，此时等效百公里油耗达到最大值；增程器燃油耗尽之后，汽车又以纯电动模式行驶，等效氢耗量逐渐降低，直至到达蓄电池能量下限，汽车停止行驶时为止。
特征行驶里程是一个与增程式电动汽车自身特性参数相关的一个量，增程式电动汽车特性参数包括增程式电动汽车的能量混合度、增程式电动汽车的总能量、动力电池的工作特性和行程工况信息，只要这些与增程式电动汽车相关的量确定，特征行驶里程也就确定。其中，能量混合度是指动力电池存储的能量占车载总能量的比例，行程工况信息包括工况的平均功率和平均速度。特征行驶里程可以看做是增程式电动汽车的一个特征参数，反映的是增程式电动汽车的本身属性，与控制方法和工作行程没有关系。特征行驶里程的计算公式具体为：
其中，S特征表示特征行驶里程，Q表示增程式电动汽车的总能量，H表示增程式电动汽车的能量混合度，表示动力电池的平均工作效率，表示工况的平均功率，表示工况的平均速度。
增程器开启时刻的不同，会导致等效百公里油耗的上升下降的时刻不同，但是无论什么时候开启增程器，在到达特征行驶里程时，等效百公里油耗基本一样。如果在同一张图上画出在不同时刻开启增程器时整个行驶里程内等效百公里油耗的变化曲线，可知等效百公里油耗曲线会相交于某一点，这一点所对应的行驶里程就是特征行驶里程。一般情况下，特征行驶里程出现在增程器燃油耗尽之后，等效百公里油耗逐渐降低的阶段。
在特征行驶里程之内，越早开启增程器，等效百公里油耗越大，等效百公里油耗曲线越靠上，燃油经济性越差；越晚开启增程器，等效百公里油耗越小，等效百公里油耗曲线越靠下，燃油经济性越好；在特征行驶里程这一点上，无论增程器早开还是晚开，等效百公里油耗均相等，但是等效百公里油耗曲线下降的斜率不同，增程器越早开启，等效百公里油耗曲线下降的斜率越大，增程器越晚开启，等效百公里油耗曲线下降的斜率越小；在特征行驶里程之外，越早开启增程器，等效百公里油耗越小，等效百公里油耗曲线越靠下，燃油经济性越好，越晚开启增程器，等效百公里油耗越大，等效百公里油耗曲线越靠上，燃油经济性越差。
根据上述分析，本发明实施例提供的增程式电动汽车增程器开启时间控制方法包括以下步骤：
(1)采集增程式电动汽车的特性参数，并计算对应的特征行驶里程；
(2)获得目标行驶里程，比较目标行驶里程与所述特征行驶里程的大小，根据以下控制策略控制增程器的开启时间：
当目标行驶里程小于特征行驶里程时，控制增程器晚开；当目标行驶里程大于于或等于特征行驶里程时，控制增程器早开。
其中，增程器早开是指在动力电池荷电状态(SOC：State of Charge)到达许用上限时开启增程器，增程器晚开是指在动力电池荷电状态到达许用下限时开启增程器。

Claims (4)

1.一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法，所述的增程式电动汽车的能量源包括动力电池和增程器，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：
(1)采集增程式电动汽车的特性参数，并计算对应的特征行驶里程；
(2)获得目标行驶里程，比较目标行驶里程与所述特征行驶里程的大小，根据以下控制策略控制增程器的开启时间：
当目标行驶里程小于特征行驶里程时，控制增程器晚开；当目标行驶里程大于或等于特征行驶里程时，控制增程器早开；
其中，所述的增程器早开是指在动力电池荷电状态到达许用上限时开启增程器，所述的增程器晚开是指在动力电池荷电状态到达许用下限时开启增程器；
所述的步骤(1)中，增程式电动汽车的特性参数包括增程式电动汽车的能量混合度、增程式电动汽车的总能量、动力电池的工作特性和行程工况信息，所述的行程工况信息包括工况的平均功率和平均速度。
2.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法，其特征在于，所述的特征行驶里程的计算公式具体为：
其中，S特征表示特征行驶里程，Q表示增程式电动汽车的总能量，H表示增程式电动汽车的能量混合度，表示动力电池的平均工作效率，表示工况的平均功率，表示工况的平均速度。
3.根据权利要求1或2所述的一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法，其特征在于，所述的能量混合度是指动力电池存储的能量占车载总能量的比例。
4.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车增程器开启时间控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，控制策略根据增程式电动汽车的等效百公里油耗获得，所述的等效百公里油耗是指动力电池消耗的能量按能量相等转化而得到的燃油消耗量和增程器实际的燃油消耗量的总和。
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