CN112373319B - 增程式车辆的动力系统控制方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增程式车辆的动力系统控制方法、系统及车辆，涉及车辆技术领域。本发明的一种增程式车辆的动力系统控制方法，动力系统为增程式车辆的动力系统。所示控制方法包括：根路线信息得到车辆当前所处路段的类型，路线信息为车辆导航系统根据目的地得到的。判断路段的类型是否为高架路段或高速路段；若路段的类型为高架路段或高速路段，判断车辆的当前车速是否大于预设值；若车辆行驶在高架路段或高速路段且车辆的车速大于预设值时，则对车辆的驱动功率进行优化，以降低车辆能耗。本发明基于导航技术，获得导航系统的路线信息，针对性的进行驱动功率优化，提高了车辆在高速路段或高架路段下的能量效率。

Description

增程式车辆的动力系统控制方法、系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种增程式车辆的动力系统控制方法、系统及车辆。

背景技术

随着车辆导航，地图信息技术的发展，车辆依托车载导航系统行驶过程中，可由导航系统获取车辆前方的路径信息。整车控制器得到此信息后，可根据前方路径信息与车辆状态进行规划控制。尤其车辆行驶于高速/快速路等道路时，受外界交通因素影响较小，车辆工况相对固定，功率需求相对稳定，便于对车辆动力系统效率进行优化控制。当车辆始发地与目的地确定后，车辆通过导航可获取当前位置，路线距离，各类道路类型及长度，道路限速等信息，整车控制器根据导航信息。当前串联混动车辆的SoC控制，车辆出发后，先为纯电行驶阶段，当SoC低于一定阈值时，开启増程器向电池补电，以维持车辆正常行驶。但是现有的车辆中几乎没有与导航系统联合来优化车辆的功率和能量，以提高车辆的能量利用效率的技术。

发明内容

本发明的第一方面的一个目的是要提供增程式车辆的动力系统控制方法，解决现有技术中没有与导航系统联合优化车辆的功率的问题。

本发明的第一方面的另一个目的是要解决现有技术中没有与导航系统联合优化车辆的能量的问题。

本发明的第二方面的目的是提供一种增程式车辆的动力系统控制系统。

本发明的第三方面的目的是提供一种包含增程式车辆的动力系统控制系统的车辆。

特别地，本发明提供一种增程式车辆的动力系统控制方法，所述控制方法包括：

根据路线信息得到所述车辆当前所处路段的类型，所述路段类型包括高速路段、高架路段和其它路段，所述路线信息为车辆导航系统根据接受到的目的地得到的；

判断所述路段的类型是否为高架路段或高速路段；

若所述路段的类型为高架路段或高速路段，判断所述车辆的当前车速是否大于预设值；

若所述车辆行驶在所述高架路段或所述高速路段且所述车辆的车速大于所述预设值时，则对所述车辆的驱动功率进行优化，以降低车辆能耗。

可选地，对所述车辆的驱动功率进行优化包括：

降低车辆的加速响应。

可选地，所述降低车辆的加速响应过程包括：

使所述车辆将按照高速/高架路段PI值对应的电机输出扭矩行驶；

其中，P为比例常数，I为积分常数，且P与I为车速相关的变量，通过标定获得；

其中，所述车辆在高速路段或高架路段的PI值对应地电机输出扭矩为T_M，则

T_M＝P(T_M1-T_M0)+I∫(T_M1-T_M0)

T_M0为当前扭矩，T_M1为加速踏板目标扭矩。

可选地，

若所述车辆行驶在所述高架路段或所述高速路段且所述车辆的车速大于所述预设值时，所述动力系统控制方法还包括；对所述车辆的能量供给进行优化，以降低车辆能耗。

可选地，对所述车辆的能量供给进行优化过程包括：

计算所述车辆的平均功率；

根据所述车辆的平均功率控制增程器的输出功率。

可选地，计算所述车辆的平均功率包括：

根据所述动力系统数据得到所述车辆当前所处路段的平均功率，其中，所述动力系统数据包括驱动功率与附件功率。

可选地，对所述车辆的能量供给进行优化过程还包括：

计算所述车辆在当前路段的整体能耗；

通过所述车辆在当前路段的整体能耗得到所述车辆以纯电模式行驶时需要的目标电量；

当所述目标电量小于电池剩余的电量，则控制所述车辆以所述纯电模式行驶，不启动增程器，至电量消耗至目标值；其中，所述目标值为所述电池充放电效率最高的电量；

当所述目标电量大于电池剩余的电量，则控制所述车辆通过纯电驱动放电或增程器补电，使所述电池达到预设SoC值。

可选地，计算所述车辆在当前路段的整体能耗的过程包括：

根据所述平均功率计算得到所述车辆在当前路段的平均能耗；

根据所述车辆在当前路段的平均能耗得到所述车辆在所述当前路段的整体能耗。

特别地，本发明还提供一种增程式车辆的动力系统控制系统，包括控制装置，所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现上述基于导航系统的动力系统方法。

特别地，本发明还提供一种车辆，包括导航系统和上述的增程式车辆的动力系统控制系统。

本发明的增程式车辆的动力系统控制方法，基于导航技术，获得导航系统的路线信息，识别高速/高架快速路工况，在车辆行驶在高速路段或者高架路段且工况良好时，针对性的进行驱动功率优化，提高了车辆在高速或高架路段下的能量效率。

进一步地，本发明还基于导航技术，对车辆的能量供给进行优化，其中能量供给优化分别是对电池的电量使用优化和对增程器输出功率控制优化，对电池的电量使用优化和增程器输出功率控制优化是根据车辆需求功率控制增程器输出功率，避免动力电池频繁大电流充放电，以尽量降低充放电带来的损耗，提升能量利用效率，同时提高车辆动力系统效率。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法的示意性流程图；

图2是根据本发明一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法的流程图；

图3是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法的示意性流程图；

图4是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法中对车辆增程器输出功率进行优化的流程图；

图5是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法中对对电池电量使用进行优化的流程图；

图6是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法中计算电池在当前路段的整体能耗的流程图；

图7是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制系统的示意性框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法的示意性流程图。本实施例的增程式车辆的动力系统控制方法，用于增程式车辆的动力系统，该控制方法包括：

S10，根据路线信息得到车辆当前所处路段的类型，路段类型包括高速路段、高架路段和其它路段，路线信息为车辆导航系统根据接收到的目的地得到的。

具体地，本实施例的车辆导航系统响应输入的目的地，获得车辆离目的地之间的路线，并获得路线信息。具体路线信息可以包括全部路程距离、全部路程中对应地路段类型、各路段类型对应地距离、车辆所处的当前路段类型、车辆距离当前类型地路段结束的距离和当前路段的限速值。

S20，判断路段的类型是否为高架路段或高速路段。

具体地，一般情况下，只有在高架或者高速路段，车辆受外界交通因素影响较小，车辆工况相对固定，功率需求相对稳定，便于对车辆动力系统效率进行优化控制。

S30，若路段的类型为高架路段或高速路段，判断车辆的当前车速是否大于预设值。

在一些工况下，如高速路段或者高架路段的起点，或者遭遇堵车等情况时，车辆速度无法提起，车辆的工况也不稳定，功率需求不稳定，此时是没有办法进行功率或者能量优化的。因此，为了能够表征车辆是否处于稳定工况，可以根据车辆的速度与该路段的限速值进行比较。例如，本实施例的预设值可以是该路段限速值的50％-70％。

S40，若车辆行驶在高架路段或高速路段且车辆的车速大于预设值时，则对车辆的驱动功率进行优化，以降低车辆能耗。

具体地，当车辆的当前车速大于车辆所处的路段的限速值的50％-70％，则说明此时车辆在高架路段或者高速路段的工况良好，可以进行功率或能力的优化。

本实施例的增程式车辆的动力系统控制方法，基于导航技术，获得导航系统的路线信息，识别高速/高架快速路工况，在车辆行驶在高速路段或者高架路段且工况良好时，针对性的进行驱动功率优化，提高了该工况下的能量效率。

图2是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法的流程图；作为本发明一个具体地实施例，本实施例对车辆的驱动功率进行优化包括：

S41，当车辆行驶在高架路段或高速路段且车辆的车速大于预设值时，降低车辆的加速响应。

当车辆处于高速/高架路段时，车辆加速响应要求相对降低，可通过优化车辆加速响应，适当降低车辆中高速段的加速响应，以降低车辆能耗。

具体地，降低车辆的加速响应过程包括：

当车辆行驶至在高架路段或高速路段且车辆的车速大于预设值时，车辆将由正常行驶切换至按照高速/高架路段下的PI值对应地电机输出扭矩行驶；

其中，P为比例常数，I为积分常数，且P与I为车速相关的变量，通过标定获得；

其中，所述车辆行驶在高速路段或高架路段的PI值对应地电机输出扭矩为T_M，则

T_M＝P(T_M1-T_M0)+I∫(T_M1-T_M0)

T_M0为当前扭矩，T_M1为加速踏板目标扭矩。

具体地，车辆在高速路段或高架路段的驱动功率优化，主要识别动力系统对驾驶员加速意图的及加速响应的优化；设电机输出扭矩为T_M(Nm)，加速踏板开度为p_acc(％)，车辆车速为v_r，电机输出扭矩由加速踏板开度，车速电机扭矩特性进行查表。

T_M＝f(p_acc，v_r)

本实施例可针对P与I在车辆高速路段或高架路段，中高车速下进行标定，进而获得高速路段或高架路段的PI值。驱动功率优化模块当车辆行驶在其他路段时，不使用该PI值对应地扭矩对车辆进行控制。当车辆行驶至高速路段或高架路段时，切换至高速路段或高架路段的PI值对应地扭矩对车辆进行控制，从而降低车辆中高速段的加速响应，以降低车辆能耗。

图3是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法的示意性流程图；作为本发明一个具体地实施例，在判断车辆的当前车速是否大于预设值后还包括：

S50，若车辆行驶在高架路段或高速路段且车辆的车速大于预设值时，则对车辆的能量供给进行优化，以降低车辆能耗。

具体地，对于增程式车辆，其能量供给由两部分构成，动力电池储存能量和增程器发电提供能量。常规增程式车辆行驶时，因无法预知能量需求，往往采用优先使用动力电池能量至一定SoC值，而后采用增程器发电供车辆行驶。在此模式下，动力电池性能相对较差，充放电效率降低，整车动力性能，经济性能相对降低。本实施例对车辆的能量供给优化主要分两部分进行优化，一是动力电池电量的使用优化，二是增程器输出功率控制的优化。对车辆的能量供给进行优化可以降低车辆充放电对电池的损耗，提高车辆动力系统效率。

图4是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法中对车辆增程器输出功率进行优化的流程图；具体地，作为本发明一个具体地实施例，对车辆的能量供给进行优化过程包括：

S51，计算车辆的平均功率。

具体地，计算车辆的平均功率包括：

根据动力系统数据得到车辆当前所处路段的平均功率，其中，动力系统数据包括驱动功率与附件功率。

具体地，当判断车辆行驶在高速/高架路段上时，通过动力系统参数估算路段平均功率。动力系统参数包含车辆上各传感器监测到的车辆动力系统的各个数据。平均功率中分为驱动功率P_M与附件功率P_A。附件功率相对稳定，且可由附件控制器信号计算得到。驱动功率相对变化较大，需要进行功率估算，以反映当前工况功率需求。

取功率P_s，代表短时间(t_s/秒)内平均功率，主要用于驱动功率优化。取功率P_l，代表长时间(t_l/秒)内平均功率E，主要用于行程能耗估算与能量供给优化。其中t_s，t_l为可标定量。

在导航系统中得到路段标志位R_flag的值，并对应不同路段区分估算长时功率P_l，且各个值在车辆结束驾驶循环时，保存至控制器。

S60，根据车辆的平均功率控制增程器的输出功率。避免电池频繁大电流的充放电，以降低充放电对电池带来的损耗，提升能量利用效率。

增程器输出功率控制优化，主要针对高速/高架路段，车辆车速相对稳定工况下，对增程器输出功率控制进行优化，根据车辆需求功率控制增程器输出功率，避免动力电池频繁大电流重放电，以尽量降低充放电带来的损耗，提升能量利用效率。当判断车辆处于高速/高架路段时，车辆退出纯电行驶后，由功率估算模块获取车辆平均功率P_s，控制增程器输出功率。

图5是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法中对对电池电量使用进行优化的流程图；作为本发明一个具体地实施例，对车辆的能量供给进行优化过程还包括：

S70，根据平均功率计算车辆在当前路段的整体能耗。

图6是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制方法中计算电池在当前路段的整体能耗的流程图；

具体地，根据平均功率计算车辆在当前路段的整体能耗的步骤包括：

S71，根据平均功率计算得到车辆在当前路段的平均能耗；

S72，根据车辆在当前路段的平均能耗得到车辆在当前路段的整体能耗。

具体地，估算当前路段平均能耗E_c(kWh/100km),并对应不同的路段区分各类型路段的平均能耗，且在车辆驾驶循环结束时，保存至控制器。

设能耗变量为E_e,根据由导航获取的总行程s，剩余里程s_r,以及各路段行程距离，估算总行程能耗及各个路段行程能耗(kWh)。

则各路段行程距离能耗为

E_e＝s·E_c/100。

具体地，如图5所示，S80通过车辆在当前路段的整体能耗得到车辆以纯电模式行驶时需要的目标电量；

S90，当目标电量小于电池剩余的电量，则控制车辆以纯电模式行驶，不启动增程器，至电量消耗至目标值；其中，目标值为电池充放电效率最高的电量；

S100，当目标电量大于电池剩余的电量，则控制车辆通过纯电驱动放电或增程器补电，使电池达到预设SoC值。该预设SoC值为电池效率较高的特征SoC值。

具体地，设动力电池当前SoC为SoC_act,使用目标为SoC_low，并根据动力电池特性得到动力电池充放电效率最高的SoC的特征值为SoC_bst，目标使用电量为E_batt＝(SoC_act-SoC_low)*E_{bat_}，E_{bat_}为电池总电量，

若目标使用电量大等于剩余里程使用电量，E_batt≥E_er，则车辆纯电行驶，不启动增程器，至电量消耗至目标值。

若目标使用电量小于剩余里程使用电量E_batt＜E_er，则通过纯电驱动放电，或增程器补电，使动力电池达到效率较高的特征SoC_bst值。

通过对电池电量使用的优化，可以降低车辆充放电损耗，提高车辆动力系统效率。

此外，本实施例的方法还可以对能量回馈进行优化，当车辆在高速/高架路段时，制动能量回馈优化主要优化滑行能量回收制动扭矩。车辆高速下，车辆制动往往不以驻车为目的，当驾驶员松开踏板，车辆滑行时，较多时刻驾驶员并无制动意图，故在高速/高架工况下，可关闭滑行回馈扭矩制动功能，以降低能量转换中的效率损失。

图7是根据本发明另一个实施例的增程式车辆的动力系统控制系统的示意性框图。作为本发明一个具体地实施例，本实施例还提供一种增程式车辆的动力系统控制系统100，该控制系统可以包括控制装置101，控制装置101包括存储器10和处理器20，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现上述基于导航系统的动力系统方法。处理器20可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，或者为数字处理单元等等。处理器20通过通信接口收发数据。存储器10用于存储处理器20执行的程序。存储器20是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。

本实施例的增程式车辆的动力系统控制方法，基于导航技术，获得导航系统的路线信息，识别高速/高架快速路工况，在车辆行驶在高速路段或者高架路段且工况良好是，针对性的进行驱动功率优化，提高了该工况下的能量效率。

此外，本实施例的控制系统对车辆的能量供给进行优化可以降低车辆充放电对电池的损耗，提高车辆动力系统效率。

作为本发明一个具体地实施例，本实施例还提供一种车辆，该车辆可以包括导航系统和上述增程式车辆的动力系统控制系统。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (5)

1.一种增程式车辆的动力系统控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

根据路线信息得到所述车辆当前所处路段的类型，所述路段的类型包括高速路段、高架路段和其它路段，所述路线信息为车辆导航系统根据接收到的目的地得到的；

判断所述路段的类型是否为高架路段或高速路段；

若所述路段的类型为高架路段或高速路段，判断所述车辆的当前车速是否大于预设值；

若所述车辆行驶在所述高架路段或所述高速路段且所述车辆的车速大于所述预设值时，则对所述车辆的驱动功率进行优化，同时对所述车辆的能量供给进行优化，以降低车辆能耗；

其中，对所述车辆的能量供给进行优化过程包括：

根据所述动力系统数据得到所述车辆当前所处路段的平均功率，其中，所述动力系统数据包括驱动功率与附件功率；

根据所述车辆的平均功率控制增程器的输出功率；

对所述车辆的驱动功率进行优化包括：

降低车辆的加速响应；

所述降低车辆的加速响应过程包括：

使所述车辆按照高速或高架路段PI值对应的电机输出扭矩行驶；

其中，P为比例常数，I为积分常数，且P与I为车速相关的变量，通过标定获得；

其中，所述车辆在高速路段或高架路段的PI值对应地电机输出扭矩为T_M，则

T_M＝P(T_M1-T_M0)+I∫(T_M1-T_M0)

T_M0为当前扭矩，T_M1为加速踏板目标扭矩。

2.根据权利要求1所述的增程式车辆的动力系统控制方法，其特征在于，

对所述车辆的能量供给进行优化过程还包括：

计算所述车辆在当前路段的整体能耗；

通过所述车辆在当前路段的整体能耗得到所述车辆以纯电模式行驶时需要的目标电量；

当所述目标电量小于电池剩余的电量，则控制所述车辆以所述纯电模式行驶，不启动增程器，至电量消耗至目标值；其中，所述目标值为所述电池充放电效率最高的电量；

当所述目标电量大于电池剩余的电量，则控制所述车辆通过纯电驱动放电或增程器补电，使所述电池达到预设SoC值。

3.根据权利要求2所述的增程式车辆的动力系统控制方法，其特征在于，

计算所述车辆在当前路段的整体能耗的过程包括：

根据所述平均功率计算得到所述车辆在当前路段的平均能耗；

根据所述车辆在当前路段的平均能耗得到所述车辆在所述当前路段的整体能耗。

4.一种增程式车辆的动力系统控制系统，其特征在于，

包括控制装置，所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-3中任一项增程式车辆的动力系统控制方法。

5.一种车辆，其特征在于，包括导航系统和权利要求4所述的增程式车辆的动力系统控制系统。

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