CN106347370A - 一种混合动力公交车的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力公交车的控制方法，通过实时监测前方固定长度路段区间内同一线路公交车数量信息，将所述区间道路拥堵状态分为多级，根据不同的拥堵等级，设定所述发动机和动力电源不同的能量分配方法，以达到不同拥堵路段最优的节能减排的控制方法。

Description

一种混合动力公交车的控制方法

技术领域

本发明涉及公交车的控制方法，具体涉及混合动力公交车针对拥堵路段的控制方法。

背景技术

随着混合动力公交车在国内大中城市的示范运营，其显著的节能减排效果得到了人们的一致认可，混合动力公交车也得到了更加广泛的应用，然而随着城市交通越来越拥堵，特别是在客流量大的区间，由于公交车有其固定线路，无法绕开拥堵路段，这就使得混合动力公交车的节能减排效果愈发明显，但是混合动力公交车在拥堵路段和畅通路段的控制策略如果相同，必然会导致其燃油经济性不是最优，因此，针对不同拥堵情况下的控制策略对于提高混合动力公交车的节能减排效果是具有积极意义的。

现有的一些针对拥堵路段所采取的一些控制策略，一般为拥堵时多用电驱动，虽然减少发动机在拥堵路段的低效率运转的确有助于节能减排，但是对于混合动力公交车，其存电量是有限的，而且在没有事先刻意储备的情况下，其电源存电量一般不会存满，这对于拥堵路段的驱动往往是不够的，若等到电源电量不足时，由发动机专门给电源发电，此时发动机的运转效率是非常低的，甚至会增加整体的燃油消耗和排放量。

发明内容

出于解决上述问题，本发明提出一种混合动力公交车的控制方法，通过实时监测前方固定长度路段区间内同一线路公交车数量信息，将所述区间道路拥堵状态分为多级，根据不同的拥堵等级，设定所述发动机和动力电源不同的能量分配方法，以达到不同拥堵路段最优的节能减排的控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种混合动力公交车的控制方法，所述混合动力公交车的驱动源包括发动机和动力电源，所述动力电源为双电源，所述控制方法包括以下步骤：

(1)通过实时监测前方固定长度路段区间内同一线路公交车数量信息，将所述区间道路拥堵状态分为四级：不拥堵为一级，较为拥堵为二级，拥堵为三级，非常拥堵为四级；

(2)根据上述拥堵等级，设定所述发动机和动力电源不同的能量分配方法：一级拥堵等级下使用第一能量分配方法，二级拥堵等级下使用第二能量分配方法，三级拥堵等级下使用第三能量分配方法，四级拥堵等级下使用第四能量分配方法。

进一步地，步骤(1)中还包括判断前方同一线路公交车是否有因为故障而缓慢行驶或停止，若有，则不将该故障车辆计入数量信息，否则，计入数量信息。

所述动力电源包括能量型电源和功率型电源。

优选地，所述能量型电源为锂电池，所述功率型电源为超级电容器。

所述第一能量分配方法为车辆正常工作控制方法。

所述第二能量分配方法为增加能量型电源的制动回收能量比例，同时减少功率型电源的制动回收能量比例。

所述第三能量分配方法为增加发动机输出能量，利用所述发动机用于驱动车辆以外的能量给所述动力电源充电。

所述第四能量分配方法为增加能量型电源的制动回收能量比例、减少功率型电源的制动回收能量比例，同时增加发动机输出能量，利用所述发动机用于驱动车辆以外的能量给所述动力电源充电。

相比现有的混合动力公交车的控制方法，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为：

1、使用本发明混合动力公交车的控制方法，利用车联网系统实时监测前方路段的拥堵情况，可以实时调整控制策略，最大限度节能减排；

2、使用本发明混合动力公交车的控制方法，利用前方路段内公交车数量来判断拥堵情况，既能保证信息的准确，也操作简单；

3、使用本发明混合动力公交车的控制方法，利用双动力电源及发动机之间能量的分配，根据不同拥堵等级来调整控制方法，进一步提高燃油经济性。

附图说明

图1为本发明混合动力公交车的控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明的具体实施方法如下：

城市运营公交车均有其固定运行路线及停靠站点，不能随意更改线路，因而，当出现道路拥堵时，公交车也必须运行其固定线路，无法避免，对于传统的公交车，由于其完全由发动机驱动，基本没有节能减排的空间，然而对于混合动力公交车来说，控制方法的不同会对整车燃油消耗产生影响，特别是不同工况对于燃油的消耗影响较大，如果能在不同工况下均使用其最优的控制方法，则对于整体的节能减排效果会有很大的提高。

为了保护动力电池、延长其寿命，现有的混合动力公交车多采用超级电容等功率型电源配合锂离子动力电池等能量型电源共同使用，这样既能保护电池，也能提高车辆的驱动能力。

混合动力公交车在滑行或制动时会利用电动机反转发电来实现制动能量的回收，并存储在动力电源内以供驱动使用，而在制动回收过程中会将能量分别存储于动力电池和超级电容内，动力电池和超级电容在回收能量时会按照一定比例分配，以保护动力电池和尽可能提高回收效率。

本发明的控制方法主要应用于双动力电源的混合动力系统，所述混合动力系统包括发动机、驱动电机及其控制器、发电机及其控制器、动力电池、超级电容，所述驱动电机与发电机为双绕组电机，所述动力电池、超级电容分别与所述驱动电机、发电机的两套绕组连接，用于驱动所述驱动电机、发电机的运转，所述发动机与所述驱动电机动力耦合，所述发动机与所述发电机连接，所述发动机可以通过所述发电机给所述动力电池和超级电容发电。

本发明所提高的混合动力公交车控制方法，主要包括两个步骤：(1)监测前方路段同一线路公交车数量，(2)调整能量分配方法。具体流程图如图1所示。

(1)监测前方路段同一线路公交车数量是指监测前方公交线路上某一固定区间内本线路公交车的数量，并通过所示公交车数量来分析前方路段的拥堵等级。公交车线路一般不会是直线，因而不能根据路线长度来定义区间，本发明中选取前方一个或多个站点之间的区间路段作为监测路段，监测该路段内本线路公交车的数量，公交车均有定位系统，混合动力公交车可以通过车载GPS系统监测前方公交车数量，并根据监测到的公交车数量将前方监测路段的拥堵情况进行划分等级：不拥堵为一级、较为拥堵为二级、拥堵为三级、非常拥堵为四级。

监测所述前方路段本线路公交车的数量时，可能存在公交车因故障而缓慢行驶或停止的情况，因而，本发明在检测数量时会出去故障车辆数量，以防分析出现偏差而带来的控制方法不匹配，继而造成的燃油消耗增加和排放增加。所述故障车辆的区分可以通过故障车辆发出的故障信号的采集来判断。

分析前方路段拥堵情况，也可以由前方已进入拥堵工况的本线路公交车向后车发送拥堵信号，后车根据前方某一路段内发送拥堵信号的公交车数量对前方路段的拥堵情况进行等级划分。

(2)调整能量分配方法。根据上述分析结果，针对不同拥堵状况，调整车辆控制方法，即发动机与动力电源的能量分配方法，以保证本车在拥堵路段的燃油消耗及排放最低。发动机在低速时效率低、排放高，而车辆驱动系统中只有发动机会产生燃油消耗和排放物，为了减少整车的燃油消耗和排放，就需要减少发动机的燃油消耗和排放，即减少发动机低速工作时间，在遇到拥堵路段时，混合动力公交车运行速度低，若此时发动机参与驱动的时间减少，就能够提高节能减排效果，但是所述动力电源的电量有限，如果每次遇到拥堵路况都提前将动力电源电量充满或是等到动力电源电量不足时再由发动机驱动发电，由于发动机停车充电的效率非常低，这样操作也会造成燃油消耗高和排放高的问题，那么如何尽可能保证低速时动力电源的存电量足够驱动车辆是一个非常重要的问题。

本发明针对不同等级的拥堵情况分别给出相应的控制方法，当拥堵等级为一级时(即不拥堵)，则所述混合动力公交车无需改变控制方法，选取第一能量分配方法，即正常行驶。

当拥堵等级为二级时，所述混合动力公交车改变控制方法，选取第二能量分配方法，即改变所述动力电池与所述超级电容的制动回收比例，提高所述动力电池的回收比例，同时降低所述超级电容的回收比例，由于超级电容的存储量较小，因而，为了保证拥堵路段所述动力电源电量足以驱动车辆通过拥堵路段，所述第二能量分配方法即提高所述动力电池的制动回收比例，尽可能多的存储能量以备用。

当拥堵等级为三级时，所述混合动力公交车选取第三能量分配方法，即在所述混合动力公交车到达拥堵路段前增加发动机输出能量，并利用所述发动机输出能量除了驱动车辆以外的能量驱动所述发电机给所述动力电源充电，在不影响驱动也不影响驾驶员驾驶感觉的前提下，在发动机高效运行时提高其输出功率来实现所述动力电源的电量储备，尽可能保证所述混合动力公交车在拥堵路段时纯电驱动。

当拥堵等级为四级时，所述混合动力公交车选取第四能量分配方法，同时采取所述第二能量分配方法与第三能量分配方法，即增加所述动力电池的制动回收能量比例、减少所述超级电容的制动回收能量比例，同时增加发动机输出能量，利用两种方法来尽可能提高所述动力电源的电量存储量，以供拥堵路段时使用。

使用上述四种能量分配方法分别针对四种拥堵等级下的道路工况做出控制方法的调整，尽可能减少发动机低速、低效率工作，有效减少整车燃油消耗和污染物排放，提高整体的节能减排效果。

对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。

Claims (9)

1.一种混合动力公交车的控制方法，所述混合动力公交车的驱动源包括发动机和动力电源，其特征在于，所述动力电源为双电源，所述控制方法包括以下步骤：

(1)通过实时监测前方固定长度路段区间内同一线路公交车数量信息，将所述区间道路拥堵状态分为四级：不拥堵为一级，较为拥堵为二级，拥堵为三级，非常拥堵为四级；

(2)根据上述拥堵等级，设定所述发动机和动力电源不同的能量分配方法：一级拥堵等级下使用第一能量分配方法，二级拥堵等级下使用第二能量分配方法，三级拥堵等级下使用第三能量分配方法，四级拥堵等级下使用第四能量分配方法。

2.根据权利要求1所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，步骤(1)中还包括判断前方同一线路公交车是否有因为故障而缓慢行驶或停止，若有，则不将该故障车辆计入数量信息，否则，计入数量信息。

3.根据权利要求1所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述动力电源包括能量型电源和功率型电源。

4.根据权利要求3所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述能量型电源为锂电池。

5.根据权利要求3所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述功率型电源为超级电容器。

6.根据权利要求3所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述第一能量分配方法为车辆正常工作控制方法。

7.根据权利要求3所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述第二能量分配方法为增加能量型电源的制动回收能量比例，同时减少功率型电源的制动回收能量比例。

8.根据权利要求3所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述第三能量分配方法为增加发动机输出能量，利用所述发动机用于驱动车辆以外的能量给所述动力电源充电。

9.根据权利要求3所述的混合动力公交车的控制方法，其特征在于，所述第四能量分配方法为增加能量型电源的制动回收能量比例、减少功率型电源的制动回收能量比例，同时增加发动机输出能量，利用所述发动机用于驱动车辆以外的能量给所述动力电源充电。