CN111114343A - 车辆能源管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆控制系统技术领域，具体公开了提供一种车辆能源管理方法及系统，包括以下步骤：收集车辆行进方向的道路信息，所述道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息；接收道路信息，根据道路信息预判后续行程的驱动力和/或制动力需求；接收后续行程驱动力和/或制动力需求信息，根据驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。避免附件系统运行在车辆高驱动力需求工况，提升车辆动力性经济性；及预判到有低驱动力需求或是制动需求时，充分利用车辆动能带动附件系统工作以节省整车能量。解决现有车辆能源管理方法无法合理的控制车辆附件运作，导致能量分配不合理、耗费整车动能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制系统技术领域，具体涉及车辆能源管理方法及系统。
背景技术
汽车能源管理系统是对电动汽车动力系统能源转换装置的工作能量进行协调、分配和控制的软、硬件的系统。
已知的车辆能源管理系统，包括空压机、发电机、低压电瓶、高压电池、发动机散热系统、驱动电机散热系统、电池散热系统等，所有可以将整车能量以压缩空气、电能、热能等形式进行转换或者储存的设备，是根据车辆当前状态进行的开启、关闭控制。空压机设计为气压低于设定值时启动，高于设定值时关闭。发电机为低于设定电压时启动，高于设定电压时关闭。发动机、驱动电机和电池等也是同样的控制方式，高于设定温度时开启散热系统，低于设定温度时关闭散热系统。高压电池也一般设计为根据车辆当前工况进行消耗或储存。
现有的车辆能源管理系统存在着空压机、发电机、低压电瓶、散热系统等车辆附件系统工作时，会一定程度消耗车辆的驱动功率、电池容量，或者整车动能。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种车辆能源管理方法及系统，能够解决现有的车辆能源管理方法及系统无法合理的控制车辆附件运作，导致能量分配不合理、耗费整车动能的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种车辆能源管理方法，包括以下步骤：
收集车辆行进方向的道路信息，所述道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息；
接收道路信息，根据道路信息预判后续的行程驱动力和/或制动力需求；
接收行程驱动力和/或制动力需求的信息，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。
在上述技术方案的基础上，所述实时路况信息包括行驶路径上的红灯信息和道路拥堵信息，所述道路坡道信息包括道路上下坡的坡度信息和道路弯道曲率。
在上述技术方案的基础上，当接收到红灯、道路拥堵或者下坡、限速及道路弯道曲率的道路信息时，预判后续的行程驱动力需求减小和/或制动力需求；
当接收到上坡的道路信息时，预判后续的行程驱动力需求增大。
在上述技术方案的基础上，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小和/或有制动力需求时，提前调高车辆附件触发阈值，控制车辆附件滞后触发；
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低车辆附件触发阈值，控制车辆附件提前触发，并将车辆附件退出的阈值上调，使车辆提前储能，在行程驱动力需求增大时少触发车辆附件影响车辆动力性。
在上述技术方案的基础上，所述车辆附件包括空压机和/或发电机，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小或有制动力需求时，提前调高发电机和/或空压机的触发阈值，控制车辆附件滞后触发，利用整车惯性带动发电机和/或空压机工作；
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低发电机和/或空压机的触发阈值，控制发电机和空压机提前触发，并将发电机和/或空压机的退出阈值上调，使车辆在爬坡时少触发发电机和/或空压机。
在上述技术方案的基础上，所述车辆附件包括电池，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当行程驱动力需求减小以和/或有制动力需求时，提前调低电池的退出阈值，预留空间回收下坡的制动能量；
当行程驱动力需求增大时，提前调高电池退出阈值，预留电力用于上坡助力。
在上述技术方案的基础上，所述车辆附件包括散热系统，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当行程驱动力需求减小和/或有制动力需求时，提前调高散热系统的退出阈值，控制车辆在爬坡时散热系统的功率；
当行程驱动力需求增大时，提前调低散热系统退出阈值，调节散热系统提前降温，减小车辆在爬坡时散热系统的消耗功率。
在上述技术方案的基础上，根据道路信息预判后续的行程驱动力和/或制动力需求，具体包括：
根据实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息，结合车辆动力系统信息、行车阻力系数计算后续行程的参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线、制动力需求曲线；
根据参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线和制动力需求曲线，预判后续的行程驱动力需求。
在上述技术方案的基础上，，通过公式
得到行车阻力曲线，
其中：m为整车质量，α为坡度角，g为重力加速度，CD为空气阻力系数，A为整车迎风面积，δ为旋转质量换算系数，v为行车速度，a为加速度。
本发明还提供一种车辆能源管理系统，包括：
道路信息收集模块，其用于收集车辆行进方向的道路信息，所述道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息；
智能预测性处理模块，用于接收道路信息，根据道路信息预测的道路信息，预判后续的行程驱动力需求；
车辆附件控制模块，用于接收行程驱动力和/或制动力需求的信息，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明引入道路信息收集模块，通过智能预测系统预判后续行程的驱动需求、制动需求、附件工况需求，并进行全局优化动态调整；通过提前触发车辆附件，有效降低了高动力需求工况时车辆附件的能耗，提升了车辆动力性；通过提前关闭车辆附件，有效利用了制动工况时的整车动能，降低了制动能量消耗，提升了燃油经济性。
附图说明
图1为本发明实施例中车辆能源管理方法的流程图；
图2为本发明实施例中车辆能源管理系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
图1为本发明实施例中车辆能源管理方法的流程图，如图1所示，本发明提供一种车辆能源管理方法，包括以下步骤：
S1：收集车辆行进方向的道路信息，道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息。
优选地，实时路况信息包括行驶路径上的红灯信息和道路拥堵信息，道路坡道信息包括道路上下坡的坡度信息和道路弯道曲率。
在本实施例中，道路信息通过定位子模块，道路信息子模块和电子地图子模块收集。
S2：接收道路信息，根据道路信息预判后续的行程驱动力和/或制动力需求。
优选地，接收道路信息，根据道路信息预判后续的行程驱动力和/或制动力需求，具体包括：
根据实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息，结合车辆动力系统信息、行车阻力系数计算后续行程的参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线、制动力需求曲线。
根据参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线和制动力需求曲线，预判后续的行程驱动力需求。
优选地，通过公式
得到行车阻力曲线。
其中：m为整车质量，α为坡度角，g为重力加速度，CD为空气阻力系数，A为整车迎风面积，δ为旋转质量换算系数，v为行车速度，a为加速度。
优选地，当接收到红灯、道路拥堵或者下坡、限速及道路弯道曲率的道路信息时，预判后续的行程驱动力需求减小和/或制动力需求。
当接收到上坡的道路信息时，预判后续的行程驱动力需求减增大。
S3：接收行程驱动力和/或制动力需求的信息，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。
优选地，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小时和/或有制动力需求时，提前调高车辆附件触发阈值，控制车辆附件滞后触发。
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低车辆附件触发阈值，控制车辆附件提前触发，并将车辆附件退出的阈值上调，使车辆在爬坡时少触发车辆附件影响车辆动力性。
优选地，车辆附件包括空压机和/或发电机，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小或有制动力需求时，提前调高发电机和/或空压机的触发阈值，控制车辆附件滞后触发，利用整车惯性带动发电机和/或空压机工作。
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低发电机和/或空压机的触发阈值，控制发电机和空压机提前触发，并将发电机和/或空压机的退出阈值上调，使车辆在爬坡时少触发发电机和/或空压机。
在本实施例中，在接收到红灯、道路拥堵或者下坡、限速及道路弯道曲率的道路信息时，行程驱动力需求减小，
在下坡之前，车辆附件控制模块主动将空压机触发阈值调高，使其更晚的介入，减少空压机的能量消耗。从车辆附件控制模块内嵌的整车动力学模型读取制动力需求，空压机触发阈值不低于此值以保证行车安全。制动过程中，调高空压机触发阈值使其更早进入，充分利用整车惯量带动空压机工作，减少制动能量损耗。同样的在其他前方道路拥堵、限速及道路弯曲的状态，也对空压机做出类同的操作。
在上坡之前，行程驱动力需求增大，车辆附件控制模块主动将发电机和/或空压机触发阈值调低，使其提前的介入，提前储存空气，使上坡时少触发发电机和/或空压机。
从车辆附件控制模块内嵌的整车动力学模型读取空压机打气速度，车辆距离上坡的距离及预计到达时间，计算空压机阈值调整时机。
优选地，车辆附件包括电池，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小或有制动力需求时，提前调低电池的退出阈值，预留空间回收下坡的制动能量。
当后续行程驱动力需求增大时，提前调高电池退出阈值，预留电力用于上坡助力。
在本实施例中，调低电池的退出阈值，可保证后续制动时电池有足够的容量进行能量回收。
优选地，车辆附件包括散热系统，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小或有制动力需求时，提前调高散热系统的退出阈值，充分利用车辆低功率输出时的自然冷却能力、制动时整车动能带动附件运行的反拖能力。
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低散热系统退出阈值，调节散热系统提前降温，减小车辆在爬坡时散热系统的消耗功率。
图2为本发明实施例中车辆能源管理系统的示意图，如图2所示，本发明还提供一种实施车辆能源管理方法的车辆能源管理系统，包括：
道路信息收集模块，其用于收集车辆行进方向的道路信息，道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息。
在本实施例中，道路信息模块包括定位子模块，其用于定位车辆的位置；道路信息子模块，其用于获取车辆所在位置的道路信息，包括实时路况信息，即红灯信息和拥堵信息；电子地图子模块收集，其用于道路的坡道信息和道路限速信息。
智能预测性处理模块，用于接收道路信息，根据道路信息预测的道路信息，预判后续的行程驱动力需求。
在本实施例中，智能预测性处理模块包括驱动需求子模块，其用于计算获得行车阻力曲线和电助力需求曲线，制动力需求子模块，其用于计算获得制动力需求曲线。行程驱动力需求子模块，其用于参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线、制动力需求曲线，预判后续的行程驱动力需求。
车辆附件控制模块，用于接收行程驱动力和/或制动力需求的信息，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。
在本实施例中，车辆附件包括：发电机、空压机、电池以及散热系统，散热系统包括发动机散热系统、电池散热系统和电机散热系统。
综上所述：本发明提供一种车辆能源管理方法及系统，首先通过道路信息收集模块收集车辆行进方向的道路信息，所述道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息；在通过智能预测性处理模块接收道路信息，根据道路信息预判后续的行程驱动力\制动力需求；最后通过车辆附件控制模块接收行程驱动力\制动力需求的信息，根据行程驱动力\制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。通过提前触发车辆附件，有效降低了高动力需求工况时车辆附件的能耗，提升了车辆动力性；通过提前关闭车辆附件，有效利用了制动工况时的整车动能，降低了制动能量消耗，提升了燃油经济性。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆能源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
收集车辆行进方向的道路信息，所述道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息；
接收道路信息，根据道路信息预判后续的行程驱动力和/或制动力需求；
接收行程驱动力和/或制动力需求的信息，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。
2.如权利要求1所述的车辆能源管理方法，其特征在于：所述实时路况信息包括行驶路径上的红灯信息和道路拥堵信息，所述道路坡道信息包括道路上下坡的坡度信息和道路弯道曲率。
3.如权利要求2所述的车辆能源管理方法，其特征在于：
当接收到红灯、道路拥堵或者下坡、限速及道路弯道曲率的道路信息时，预判后续的行程驱动力需求减小和/或制动力需求；
当接收到上坡的道路信息时，预判后续的行程驱动力需求增大。
4.如权利要求3所述的车辆能源管理方法，其特征在于，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小和/或有制动力需求时，提前调高车辆附件触发阈值，控制车辆附件滞后触发；
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低车辆附件触发阈值，控制车辆附件提前触发，并将车辆附件退出的阈值上调，使车辆提前储能，在行程驱动力需求增大时少触发车辆附件影响车辆动力性。
5.如权利要求3所述的车辆能源管理方法，其特征在于，所述车辆附件包括空压机和/或发电机，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当后续行程驱动力需求减小或有制动力需求时，提前调高发电机和/或空压机的触发阈值，控制车辆附件滞后触发，利用整车惯性带动发电机和/或空压机工作；
当后续行程驱动力需求增大时，提前调低发电机和/或空压机的触发阈值，控制发电机和空压机提前触发，并将发电机和/或空压机的退出阈值上调，使车辆在爬坡时少触发发电机和/或空压机。
6.如权利要求3所述的车辆能源管理方法，其特征在于，所述车辆附件包括电池，根据行程驱动力和/或制动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当行程驱动力需求减小以和/或有制动力需求时，提前调低电池的退出阈值，预留空间回收下坡的制动能量；
当行程驱动力需求增大时，提前调高电池退出阈值，预留电力用于上坡助力。
7.如权利要求3所述的车辆能源管理方法，其特征在于，所述车辆附件包括散热系统，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值，具体包括：
当行程驱动力需求减小和/或有制动力需求时，提前调高散热系统的退出阈值，控制车辆在爬坡时散热系统的功率；
当行程驱动力需求增大时，提前调低散热系统退出阈值，调节散热系统提前降温，减小车辆在爬坡时散热系统的消耗功率。
8.如权利要求1所述的车辆能源管理方法，其特征在于，根据道路信息预判后续的行程驱动力和/或制动力需求，具体包括：
根据实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息，结合车辆动力系统信息、行车阻力系数计算后续行程的参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线、制动力需求曲线；
根据参考车速曲线、行车阻力曲线、电助力需求曲线和制动力需求曲线，预判后续的行程驱动力需求。
9.如权利要求8所述的车辆能源管理方法，其特征在于，通过公式
得到行车阻力曲线，
其中：m为整车质量，α为坡度角，g为重力加速度，CD为空气阻力系数，A为整车迎风面积，δ为旋转质量换算系数，v为行车速度，a为加速度。
10.一种实施如权利要求1所述的车辆能源管理方法的车辆能源管理系统，其特征在于，包括：
道路信息收集模块，其用于收集车辆行进方向的道路信息，所述道路信息包括实时路况信息、道路坡道信息和道路限速信息；
智能预测性处理模块，用于接收道路信息，根据道路信息预测的道路信息，预判后续的行程驱动力需求；
车辆附件控制模块，用于接收行程驱动力和/或制动力需求的信息，根据行程驱动力需求，提前调整车辆附件的触发阈值或退出阈值。
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