CN113183825A

CN113183825A - 基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法

Info

Publication number: CN113183825A
Application number: CN202110057163.3A
Authority: CN
Inventors: 包旭; 汪伟; 贝绍轶; 吴玉峰; 鲁正; 崔修杰; 马树清
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2041-01-15
Also published as: CN113183825B

Abstract

本发明公开了一种基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，通过电池电量增长率Q选择电池的充电时机并干预电池的充电速度，所述电池电量增长率Q为每分钟电池SOC的变化值。将发动机的输出功率划分为3档，并与3档制动能量回收强度进行匹配。当电池的电量30％＜SOC＜60％且电池电量增长率Q≤‑3％，SOC≤30％时，先使发动机在1档工作，再根据其后测量的电池电量增长率Q的数值所在范围，来逐级提升发动机的工作档位，从而在保证给电池补电的同时，使发动机输出更小的功率，降低发动机介入的频率和强度，降低燃油消耗和尾气排放。

Description

基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法。

背景技术

由于电池的电量有限，纯电动汽车在电池电量快耗尽前都必须尽快找到附近的充电桩来进行补电。而补电时充电速度慢、等待时间长并且附近空闲、功能完好的充电桩数量有限，导致电动汽车的车主在长途行驶过程中会出现各种与充电相关的问题，从而使得电动汽车的普及面较窄。

因此，增程式电动汽车的出现克服了上述充电难的问题，有利于延长电动汽车的行驶里程。但是，与混合动力汽车相比，增程式电动汽车的行驶方式仍然是由电机直接驱动车轮，并且其主要能源仍然来自于充满电的电池。为了减少汽车的重量并降低能耗，增程式电动汽车上配备的用于驱动发电机工作的内燃机(或发动机)排量和功率较小，一般不能直接驱动汽车行驶，而只用于驱动发电机进行发电，将产生的电能用于对电池补电，从而有效地延长电动汽车的行驶里程，在周围无有效充电桩时，避免汽车因电量耗尽而停驶。因此，发动机驱动的发电机不足以长时间直接供给电机、驱动汽车行驶，它是一种电能的中途补充来源，以减缓电池中电量的消耗速度，延长仅靠电池供电时的行驶里程，以便司机有足够时间去寻找充电桩进行补电。当电池中的电量过低时，仍然需要找充电桩来补电，汽车才能够继续行驶。

现有技术中的电动汽车或增程式电动汽车，其能源分配或控制策略，主要是基于反映电池剩余电量的电池指标－荷电状态(SOC)。然而，电池在不同温度下的充放电性能是有较大差别的，比如在冬季，电池充满电后的电量小于其它季节，造成电池中的电量消耗速度快于其它季节，即同样在电量100％的情况下，在相同的汽车行驶工况下，冬季时电池的掉电速度更快，造成冬季电动汽车的行驶里程将小于其它季节，因此单纯基于剩余电量SOC值来进行能源分配或控制是不够精确的。

发明内容

为解决现有技术存在的电动汽车或增程式电动汽车，单纯基于剩余电量SOC值来进行能源分配或控制不够精确的缺陷，本发明提供一种增程式电动汽车能源控制方法，相比现有技术，能够进一步延长汽车的行驶里程，使司机有更多时间或更长的行驶里程去寻找合适的充电桩，提高电动汽车长途行驶时的便利性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明中，在SOC指标外，增加了一种新的参考指标－电池电量增长率Q，其定义是前、后相邻两次检测到的电池SOC的变化值(百分比)，前、后相邻两次检测到的电池电量增加时，Q为正值，电池电量下降时，Q为负值，前、后相邻两次检测的时间间隔为T。通过该指标，既可以在不同季节的温度下精确地监测电池的充放电速度，又可以在不同汽车行驶工况或负荷下监测电池的充放电速度，从而及时了解电池的充放电情况，提前选择电池的充电时机并干预电池的充电速度，而不是等电池中的SOC过低时再干预，有利于使电池中的电量保持在设定的合理区间内，进一步延长电动汽车的行驶里程。本发明中，只有当司机踩下制动踏板时，汽车才进行制动能量回收，从而减少制动能量回收介入的频率，提高行驶平顺性。同时，也有利于提高司机松开油门后的溜车滑行距离。

上述检测电池电量增长率时，前、后相邻两次检测的时间间隔为T，根据汽车行驶的平均车速来进行设定，如果平均车速V≤30km/h，表明道路较为拥堵，司机需要频繁踩刹车来减速或停车，则相应地汽车进行制动能量回收，能量回收的频率高，T设定为2分钟，便于更精确地判断制动能量回收对电池的电量的影响；如果平均车速30km/h<V≤60km/h，表明道路较为通畅，司机踩刹车的作用是适当减速，踩刹车的频率更低，则相应地汽车制动能量回收的频率也更低，T设定为5分钟，从而留有足够时间来判断制动能量回收对电池电量的影响；同理，如果平均车速V>60km/h，表明道路非常通畅，司机将极少踩刹车进行制动，能量回收的频率最低，T设定为10分钟。

本发明的工作过程包括：

S1、用于进行能源分配的控制器启动；

S2、利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器测量电池的电压与电流，并计算电池的SOC值(剩余电量的百分比)；

S3、(1)如果SOC≥60％，则检测并判断电池电量增长率Q，如果Q＞-3％，则控制器将制动能量回收的强度设置在最低的1档；如果Q≤-3％，则控制器将制动能量回收的强度设置在2档；

(2)如果30％＜SOC＜60％，检测并判断电池电量增长率Q

①如果Q≤-3％，发动机启动1档发电，从而为电池补电，之后再次检测并判断电池电量增长率Q；如果-3％＜Q＜-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在中间的2档；如果Q≥-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在最低的1档；如果Q≤-3％，则发动机调节至2档发电，然后再次检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在中间的2档；如果Q≥-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在最低的1档；如果仍然Q≤-3％，则发动机调节至3档来驱动发电机发电并将制动能量回收强度设置在最强的3档，从而提高对电池的补电速度。

②如果-3％<Q<-2％，制动能量回收强度设置在2档；

③如果Q≥-2％，制动能量回收强度设置在1档。

(3)如果SOC≤30％，则发动机启动1档发电，检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜0，则制动能量回收强度设置在2档，以便提高对电池补电的速度；如果Q≥0，则控制器将制动能量回收的强度设置在1档；如果Q≤-3％，则发动机启动2档发电，再次检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜0，则制动能量回收强度设置在2档；如果Q≥0，则控制器将制动能量回收的强度设置在1档；如果仍然Q≤-3％，则发动机调节至3档发电，同时将制动能量回收强度设置在3档；

S4、程序控制过程延迟10分钟，以便使上述各个控制过程中的执行动作有充足时间来进行，重新回到步骤S2，再次进行循环。

本发明中的硬件至少包括：控制器，能够监测电池性能的电池模块，能够驱动车轮和由车轮反拖发电的电机，发电机和发动机。控制器与电池模块、电机、发电机和发动机进行连接并控制它们工作。

所述发动机启动后以不同的功率输出驱动发电机进行发电，根据其输出功率从低到高依次是1档、2档和3档，其中，1档的输出功率为发动机最大功率的25％，2档的输出功率为发动机最大功率的50％，3档的输出功率为发动机最大功率。发动机输出功率越大，则有利于提高发电机对电池的充电速度，同时燃油的增长率也越大。制动能量回收按能量回收的强度从低到高依次是1档、2档和3档，其中，1档的回收强度为该车最大制动能量回收强度的25％，2档的回收强度为该车最大制动能量回收强度的50％，3档的回收强度为该车最大的制动能量回收强度。制动能量回收强度越高，则能量回收率越高，制动力越大，司机感受到的汽车制动效果就越明显，行驶越不平顺。因此，从保证汽车行驶平顺性的角度，尽量使制动能量回收的强度更低，从而使车内的司机和乘客的舒适性更好。

本发明所达到的有益效果是:本发明的基于电池电量增长率，通过对发电强度和制动能量回收强度的控制，既便于司机利用延长的里程来寻找充电桩，又能减少发动机的启动次数、适应性地降低发动机启动后的工作强度，以减少燃料的消耗，制动能量回收按能量回收的强度从低到高依次是1档、2档和3档，发动机的输出功率也划分为3档，并与3档制动能量回收强度进行匹配，使制动能量回收与发动机启动充电进行更精细地匹配与调节，从而在降低油耗的同时有利于进一步延长汽车的行驶里程。当电池的电量30％＜SOC＜60％且电池电量增长率Q≤-3％，SOC≤30％时，先使发动机在1档工作，再根据其后测量的电池电量增长率Q的数值所在范围，来逐级提升发动机的工作档位，从而在保证给电池补电的同时，使发动机输出更小的功率，降低发动机介入的频率和强度，降低燃油消耗和尾气排放。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示:基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，包括以下步骤：

S1、用于进行能源分配的控制器启动；

S2、利用监测电池电压与电流的电池模块，控制器测量电池的电压与电流，并计算电池的SOC值；

S3、控制器根据SOC值选择恰当的控制策略：

当SOC≥60％时，检测并判断电池电量增长率Q，若Q＞-3％，控制器将制动能量回收的强度设置在1档，则当司机踩制动踏板时、以最低的能量回收率来对电池补电；若Q≤-3％，控制器将制动能量回收的强度设置在2档；

当30％＜SOC＜60％时，检测并判断电池电量增长率Q，

(1)若Q≤-3％，发动机启动1档发电，从而为电池补电；之后再次检测并判断电池电量增长率Q；如果-3％＜Q＜-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在2档；如果Q≥-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在1档；如果仍然是Q≤-3％，则发动机调节至2档发电，然后再次检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在2档；如果Q≥-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在1档；如果仍然是Q≤-3％，则发动机调节至3档来驱动发电机发电并将制动能量回收强度设置在3档，从而使电池的补电速度升至最大值；

(2)若-3％<Q<-2％，制动能量回收强度设置在2档；

(3)若Q≥-2％，制动能量回收强度设置在1档；

当SOC≤30％时，则发动机启动1档发电，检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜0，则制动能量回收强度设置在2档，以便提高对电池补电的速度；如果Q≥0，则控制器将制动能量回收强度设置在1档；如果Q≤-3％，则发动机调节至2档发电，再次检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜0，则控制器将制动能量回收的强度设置在2档；如果Q≥0，则控制器将制动能量回收的强度设置在最低的1档；如果仍然是Q≤-3％，则发动机调节至3档发电，同时将制动能量回收强度设置在3档；

本发明将发动机的输出功率划分为3档，并与3档制动能量回收强度进行匹配。当电池的电量30％＜SOC＜60％且电池电量增长率Q≤-3％，SOC≤30％时，先使发动机在1档工作，再根据其后测量的电池电量增长率Q的数值所在范围，来逐级提升发动机的工作档位，从而在保证给电池补电的同时，使发动机输出更小的功率，降低发动机介入的频率和强度，降低燃油消耗和尾气排放。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，其特征在于，通过电池电量增长率Q选择电池的充电时机并干预电池的充电速度，所述电池电量增长率Q为每分钟电池SOC的变化值，将发动机的输出功率划分为3档，并与3档制动能量回收强度进行匹配。

2.如权利要求1所述的基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，其特征在于，所述发动机输出功率的3档，根据其输出功率从低到高依次是1档、2档和3档，其中，1档的输出功率为发动机最大功率的25％，2档的输出功率为发动机最大功率的50％，3档的输出功率为发动机最大功率；制动能量回收按能量回收的强度从低到高依次是1档、2档和3档，其中，1档的回收强度为该车最大制动能量回收强度的25％，2档的回收强度为该车最大制动能量回收强度的50％，3档的回收强度为该车最大的制动能量回收强度。

3.如权利要求1或2所述的基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，其特征在于，只有当司机踩下制动踏板时，汽车才进行制动能量回收。

4.如权利要求2所述的基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，其特征在于，

检测电池电量消耗率增长率时，前、后相邻两次检测的时间间隔为T，根据汽车行驶的平均车速来进行设定，如果平均车速V≤30km/h，表明道路较为拥堵，司机需要频繁踩刹车来减速或停车，则相应地汽车进行制动能量回收，能量回收的频率高，T设定为2分钟；如果平均车速30km/h<V≤60km/h，则相应地汽车制动能量回收的频率也更低，T设定为5分钟，从而留有足够时间来判断制动能量回收对电池电量的影响；如果平均车速V>60km/h，能量回收的频率最低，T设定为10分钟。

5.如权利要求1所述的基于发电强度的增程式电动汽车能源控制方法，其特征在于，具体控制策略为：

S1、用于进行能源分配的控制器启动；

S3、控制器计算电池的SOC值，根据SOC值选择恰当的控制策略：

S31当SOC≥60％时，则检测并判断电池电量增长率Q，

如果Q＞-3％，控制器将制动能量回收的强度设置在最低的1档，则当司机踩制动踏板时、以最低的能量回收率来对电池补电；若Q≤-3％，控制器将制动能量回收的强度设置在2档；

S32当30％＜SOC＜60％时，则检测并判断电池电量增长率Q；

S321、若检测到Q≤-3％，发动机启动1档发电，从而为电池补电；之后再次检测并判断电池电量增长率Q；如果Q≥-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在最低的1档；

如果仍然Q≤-3％，则发动机调节至2挡发电，然后再次检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜-2％，则控制器将制动能量回收的强度设置在中间的2档；

S322、如果-3％<Q<-2％，制动能量回收强度设置在2档；

S323、如果Q≥-2％，制动能量回收强度设置在1档；

当30％＜SOC＜60％，检测到-3％<Q<-2％，制动能量回收强度设置在2档；

当30％＜SOC＜60％，检测Q≥-2％，制动能量回收强度设置在1档；

S33、当SOC≤30％，则发动机启动1档发电，则检测并判断电池电量增长率Q；

如果-3％＜Q＜0，则制动能量回收强度设置在2档，提高对电池补电的速度；如果Q≥0，则控制器将制动能量回收的强度设置在1档；

如果Q≤-3％，则发动机启动2档发电，再次检测并判断电池电量增长率Q，如果-3％＜Q＜0，则制动能量回收强度设置在2档；如果Q≥0，则控制器将制动能量回收的强度设置在1档；如果仍然Q≤-3％，则发动机调节至3档发电，同时将制动能量回收强度设置在3档；

S4、程序控制过程延迟10分钟，以便使上述各个控制过程中的最后一步执行动作有充足时间来进行，重新回到步骤S2，再次进行循环。