CN113320520B - 增程式汽车的能量控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增程式汽车的能量控制方法和控制系统。控制方法包括：在汽车启程时根据导航和路况信息，预测汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹；估算汽车在行驶路段的预测能量消耗；以及判断汽车当前的电池剩余电量是否满足预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，能量控制模式包括：估算汽车行驶至行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率；规划电池剩余电量相对于行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹；以及根据荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。本发明的增程式汽车的能量控制方法和控制系统可以提升增程器发动机的整体效率，优化行驶全程的能量消耗。

Description

增程式汽车的能量控制方法和控制系统

技术领域

本发明主要涉及增程式汽车控制领域，尤其涉及一种增程式汽车的能量控制方法和控制系统。

背景技术

目前，市面上大多数的增程式混合动力汽车都是采用功率跟随式的能量管理策略，即先消耗电能、并在电能完成一定消耗之后再用发动机提供动力和能源的补充。这种能量管理策略虽然思路简单，但是并没有使增程式混合动力汽车的能力管理实现合理的优化，其对于混动汽车的长期使用也并不能充分发挥节能和省油的优势。

尤其是在现有的能量管理模式下，汽车电池需要充电的时刻往往发生在车辆高速行驶阶段，这时增程器的发动机工作，将使得发动机工作在一个高转速、高扭矩的状态，有效热效率低。

由此看来，传统的方式只是对于混动汽车在电池工作状态和发动机工作状态的转换进行粗略的管理，而如何在电池工作状态和发动机工作状态之间进行转换缺乏科学的评估和合理的运算。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种增程式汽车的能量控制方法和控制系统，可以提升增程器发动机的整体效率，优化行驶全程的能量消耗。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种增程式汽车的能量控制方法，包括：在汽车启程时根据导航和路况信息，预测所述汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹；根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车在所述行驶路段的预测能量消耗；以及判断所述汽车当前的电池剩余电量是否满足所述预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，所述能量控制模式包括：根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车行驶至所述行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率；根据所述预测能量消耗和所述增程器预测发电功率规划所述电池剩余电量相对于所述行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹；以及根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。

在本发明的一实施例中，所述导航和路况信息包括所述行驶路段的红绿灯数量、限速标准、坡度、距离和定位。

在本发明的一实施例中，所述能量控制方法还包括在所述汽车的行驶过程中：检测实际车速；根据所述实际车速每间隔一预设时间对所述车速变化预测轨迹校正和更新；在每一次更新后，重新估算更新的预测能量消耗；根据更新的车速变化预测轨迹判断所述汽车当前的电池剩余电量是否满足所述更新的预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，同时将所述能量控制模式中的所述车速变化预测轨迹替换为所述更新的车速变化预测轨迹；其中，所述预设时间的范围为1s～30s。

在本发明的一实施例中，在判断所述电池剩余电量是否满足所述能量消耗时同时考虑所述电池的效率损失和所述增程器的发电效率损失，当所述电池剩余电量中去除所述电池的效率损失的部分，不满足所述能量消耗与所述增程器的发电效率损失的总和，则启动所述能量控制模式。

在本发明的一实施例中，当所述电池剩余电量满足所述预测能量消耗时，判断是否存在非预测需求功率，若存在则根据所述非预测需求功率控制增程器实际发电功率，否则直接进入纯电行驶模式。

在本发明的一实施例中，所述根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率包括，确定目标电量，并在所述荷电状态变化预测轨迹中确定第一路程节点和第二路程节点，其中，在所述荷电状态变化预测轨迹中，自所述汽车启程至所述第一路程节点为目标电量控制阶段、所述第一路程节点和第二路程节点之间为目标电量动态维持阶段、以及所述第二路程节点至所述汽车到达目的地为可用电量放空阶段，所述分阶段的控制包括在所述目标电量控制阶段、所述目标电量动态维持阶段以及所述可用电量放空阶段分别控制所述汽车的增程器实际发电功率。

在本发明的一实施例中，在所述目标电量控制阶段，控制所述增程器实际发电功率以第一发电功率向所述电池充电。

在本发明的一实施例中，在所述目标电量动态维持阶段，当所述预测能量消耗达到一阈值时，控制所述增程器实际发电功率以第二发电功率向所述电池充电，其中，所述第二发电功率大于所述第一发电功率。

在本发明的一实施例中，还包括在所述汽车的行驶过程中实时获取所述电池的实际荷电状态，并根据所述实际荷电状态调整自适应等效燃油消耗最小攻略算法中的油电成本因子，以确定修正后的增程器实际发电功率。

在本发明的一实施例中，在所述行驶路段中，设置所述荷电状态变化预测轨迹最后一次达到所述目标电量时的路程节点为所述第二路程节点。

为了解决以上的技术问题，本发明的另一方面还提出了一种增程式汽车的能量控制系统，包括：信息采集模块，配置为在汽车启程时根据导航和路况信息，预测所述汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹；能量预测模块，配置为根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车在所述行驶路段的预测能量消耗；以及能量控制模块，配置为所述汽车当前的电池剩余电量不满足所述预测能量消耗时启动能量控制模式，所述能量控制模式包括：根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车行驶至所述行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率；根据所述预测能量消耗和所述增程器预测发电功率规划所述电池剩余电量相对于所述行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹；以及根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。

在本发明的一实施例中，所述能量预测模块还配置为检测实际车速，根据所述实际车速每间隔一预设时间对所述车速变化预测轨迹校正和更新，且在每一次更新后，重新估算更新的预测能量消耗，同时，所述能量控制模块还配置为根据更新的车速变化预测轨迹判断所述汽车当前的电池剩余电量是否满足所述更新的预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，同时将所述能量控制模式中的所述车速变化预测轨迹替换为所述更新的车速变化预测轨迹。

在本发明的一实施例中，所述能量控制模块还配置为，在根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率时，确定目标电量，并在所述荷电状态变化预测轨迹中确定第一路程节点和第二路程节点，其中，在所述荷电状态变化预测轨迹中，自所述汽车启程至所述第一路程节点为目标电量控制阶段、所述第一路程节点和第二路程节点之间为目标电量动态维持阶段、以及所述第二路程节点至所述汽车到达目的地为可用电量放空阶段，所述分阶段的控制包括在所述目标电量控制阶段、所述目标电量动态维持阶段以及所述可用电量放空阶段分别控制所述汽车的增程器实际发电功率。

本发明另一方面还提出了一种增程式汽车的能量控制系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现上述增程式汽车的能量控制方法。

本发明另一方面还提出了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现上述增程式汽车的能量控制方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的能量控制方法和控制系统对汽车行驶路段的前程进行全局的考虑，根据科学的预测和估算调整增程器的发电功率，对行驶路段的全程分阶段进行能量控制，充分考虑增程器发动机的特性和实际的驾驶需求，在整体上提升增程器发动机效率，优化行驶路段全程的能量消耗。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1是本发明一实施例的一种增程式汽车的能量控制方法的流程示意图；

图2a和图2b分别是本发明一实施例的一种增程式汽车的能量控制方法中车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹的示意图；

图3是本发明一实施例的一种增程式汽车的能量控制方法中荷电状态变化预测轨迹的示意图；

图4是本发明一实施例的一种增程式汽车的能量控制系统的系统框图；以及

图5是本发明另外一实施例的一种增程式汽车的能量控制系统的系统框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

本发明的一实施例提出了一种增程式汽车的能量控制方法，可以提升发动机的整体效率，优化行驶全程的能量消耗。

如图1所示，是本发明一实施例的一种增程式汽车的能量控制方法10的流程示意图。本申请中图1使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

在图1中，能量控制方法10包括如下的步骤。

步骤11为在汽车启程时根据导航和路况信息，预测汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹。

在本发明的一实施例中，步骤11中的导航和路况信息包括行驶路段的红绿灯数量、限速标准、坡度、距离和定位。其中，关于坡度的信息可以直接用于获得坡度变化预测轨迹，而红绿灯数量、限速标准、距离和定位等信息可以用于预测汽车在未来的一段行驶路段中的速度，从而获得步骤11中的车速变化预测轨迹。示例性的，这些信息可以来自于车载导航的云端数据以及其他道路交通相关机构所提供的实时路况信息等，本发明不对于这些信息数据的来源做出限制。

进一步的，如图2a和2b所示分别是本发明一实施例的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹的示意图。在图2a中，实线所代表的是步骤11中预测的汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹。示例性的，可以将图2a中的实现曲线理解为汽车由0时刻开始启程，预测其会经历车速的提高、降低、再提高和降低等几个过程，最终在t时刻到达终点。

可以理解的是，汽车在某一路段行驶过程中的车速变化对于汽车运行所需要的能量的估计有着直接的影响。因此，为了在行驶过程中获得更准确的能量估计结果，优选地，在本发明的一些实施例中，能量控制方法10还包括在一些时刻检测汽车的实际车速，并每间隔一预设时间地、根据实际车速对车速变化预测轨迹进行校正和更新的步骤，而校正和更新的修正依据可以是如图2a中虚线所示的实际车速。示例性的，该校正和更新的步骤可以发生在如图1所示的步骤11之后、步骤12之前。

示例性的，在本发明的一实施例中，该预设时间范围是1s～30s。也即每隔处于该范围内的预设时间而到达了校正时刻，就根据该校正时刻之前的实际车速和预测车速在该校正时刻之时对车速变化预测轨迹进行更新。具体来说，在汽车行驶的全程中，每经过该预设时间到达一个校正时刻，会对该校正时刻之前的一些具体时刻的实际车速与如图2a所示的车速变化预测轨迹中对应这些具体时刻的预测车速做比较，通过计算误差以及解算最小方差等方式，获得在该校正时刻的校正参数，从而在该校正时刻时利用该校正参数对车速变化预测轨迹进行更新，以从而为了能量控制方法10中的后续步骤提供更准确和基准和参照。可以理解的是，本发明不对于校正的具体计算方式做出限制。

在这样的对车速变化预测轨迹进行实时更新的实施例中，可以理解的是，虽然如图1所示的步骤11为在启程时获得该车速变化预测轨迹，但是在实际行驶的过程中，还会在每一次对车速变化预测轨迹进行校正和更新后，重新执行步骤11之后的步骤。为了附图的简洁，在图1中并没有示出这样的复杂情况。

另一方面，图2b示出了从时刻0到时刻t，车辆行驶的全程中坡度变化的轨迹。同车速一样，在车辆行驶全程中的坡度变化，也直接影响了能量的估计。举例来说，如果上坡(即坡度的数值为正)的持续时间较长，则预计消耗的能量就越大。而与如图2a所示的车速变化预测轨迹不同的是，同一行驶路段的坡度信息相对较为确定，可以根据步骤11中自导航云端或者其他信息来源处获得的坡度变化信息直接确定为如图2b所示的坡度变化预测轨迹，而无需在车辆行驶全程，如上述的速度变化一样，进行实时的校正和更新。

进一步如图1所示，步骤12为根据车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹估算汽车在行驶路段的预测能量消耗。

仍然以图2a和图2b为例，结合如图2a所示的速度变化与预测轨迹以及如图2b所示的坡度变化预测轨迹，可以对汽车从时刻0至时刻t行驶的全程中的预测能量消耗做出合理而科学的估计。示例性的，在本发明的一实施例中，该预测量能消耗基本与汽车的实际车速的变化过程相同，在一些离散的时刻所估计的预测能量消耗通过图2a中的星号所示出。

进一步的，如果在一实施例中，如图2a所示的车速变化预测轨迹会根据汽车的实际车速进行实时的修正和更新，则在每一次校正更新后，在此步骤13中将会根据更新后的车速变化预测轨迹估算在该校正时刻之后的能量损耗，从而提高汽车的预测能量损耗的估计准确性。

继续如图1所示，步骤13为判断汽车当前的电池剩余电量是否满足预测能量消耗，若不满足则执行步骤14启动能量控制模式。为了提升对于汽车行驶全程的能量控制的优化，可以在汽车行驶全程中选取多个离散的时机执行步骤13，从而实时的调整车辆是否进行步骤14启动能量控制模式的判断结论，以获得更好的能量控制的优化效果。

相似的，在车速变化预测轨迹会实时更新和校正的实施例中，在每一次对车速变化预测轨迹进行更新和校正后，在此步骤13中会根据重新估算的预测能量消耗与当前状态下的电池剩余电量进行比较。如果判断汽车当前的电池剩余电量无法满足在此时刻之后的预测能量消耗，则执行步骤14启动能量控制模式，同时，将该能量控制模式中所需要用到的车速变化预测轨迹重新替换为更新之后的车速变化预测轨迹。

在图1中，当步骤13中的判断汽车当前的电池剩余电量可以满足预测能量消耗时，流程直接指向结束。这仅代表着，在这个流程示意图中，汽车当前的剩余电量可以满足预测能量消耗时，无需进行能量控制模式。但是本发明不以此作为限制，特别的，当步骤13中的判断结果为是时，不代表本发明的所有实施例中的能量控制方法均不对于系统进行任何的控制。

例如，在本发明的一实施例中，当电池剩余电量满足预测能量消耗时，还会再进一步判断是否存在非预测需求功率，若存在则根据非预测需求功率确定增程器预测发电功率，否则直接进入纯电行驶模式。其中，非预测需求功率指的是除了汽车在预定的行驶路段正常行驶之外的情况，如汽车内部空调的使用或者突发交通事故需要长时间拥堵等额外的情况。如果预测到出现这样的状况或者在未来一路程内会持续这样的状况，则需要根据这些特定的意外状况针对个例单独计算。为了满足这些特定状况的需要，需要提供额外的预测能量消耗，通过这些额外的预测能量消耗，可以进一步确定和控制增程器的发电功率。从而在满足正常驾驶需要的基础上，另外满足意外状况的需要。

可以理解的是，在这样的实施例中，如果能量控制方法10中的速度变化预测轨迹是如上所述进行实时更新和校正的，则每一次到了步骤13对剩余电量和预测能量消耗进行判断的时候，若判断结果为是，也随之对于非预测需求功率在当下的时刻再重新进行判断。

在本发明的一实施例中，在判断电池剩余电量是否满足能量消耗时同时考虑电池的效率损失和增程器的发电效率损失，当所述电池剩余电量中去除所述电池的效率损失的部分，不满足所述能量消耗与所述增程器的发电效率损失的总和，则进行步骤14启动能量控制模式。

总的来说，在汽车行驶路段的全程中，可能会有多次增程器向电池充电的情况，在每一次发电的过程中，均会带来一些发电效率的损失。除此之外，电池在向汽车供电的过程中也自身具有效率损失。因此，在执行步骤13的判断时，考虑这些损失对于是否执行步骤13和步骤14中判断是否启动能量控制模式可以提供更加精确的依据。可以理解的是，本段中仅仅定性而非定量的描述考虑电池的效率损失和增程器的发电效率损失，其中的“去除”和“总和”的描述并非意味着简单的加减法，在实际计算时，会根据具体的计算单位和与效率相关的函数进行计算。

进一步的，在图1中的步骤15-17为能量控制模式的具体控制方式。下面结合步骤15-17对于能量控制模式中的具体控制方式予以说明。

首先，步骤15为根据车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹估算汽车行驶至行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率。如上所述，汽车行驶的车速与路段上的坡度信息，对于汽车的能量消耗有着重要的作用。特别是在估算预测能量消耗时，通过前序步骤中对于汽车行驶全程中车速和坡度具有科学依据的预测，特别是在一些实施例中，还对于车速变化预测轨迹还会进行实时的更新和校正，则在此步骤15中所估计的在汽车行驶至不同路程时的增程器预测发电功率的数值就会较为可靠。

进一步的，步骤16为根据预测能量消耗和增程器预测发电功率规划电池剩余电量相对于行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹。示例性的，如图3所示，是本发明一实施例中，此步骤16所做出的荷电状态变化预测轨迹的示意图。在图3中，横轴Distance为汽车行驶的路程，从路程0至路程D指示了汽车由一初始位置启程至终点的全过程；而纵轴为以百分比形式呈现的电池的荷电状态SOC(State of Charge)。具体来说，在路程为0时，即汽车启程之时，SOC指示的是汽车在将要驶过一段行驶路段时汽车电池的起始荷电状态Initial SOC。在汽车运行的全过程中，荷电状态SOC会随着路程的由近及远而有着起伏变化，这其中每一次SOC上升的阶段也指示了增程器工作向电池充电的过程。最后，当汽车到达路程D也即到达终点时，汽车的荷电状态SOC为Terminal SOC，也即剩余的SOC。在纵坐标上还有一个参数Target SOC，其指示了进入不同阶段的标志，将在下文做详细介绍。

步骤17为根据荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。具体来说，根据如图3所示的荷电状态变化预测轨迹，可以对汽车在行驶路段的全程中需要对电池进行充电的次数和时机有科学的预判和规划。例如在行驶至路程为D1、D2和D3三个位置时需要对电池进行较大功率的充电以使其快速获得更多的电量从而支持后续的行驶，而在其他的时机，也可能会对于电池进行一些小功率的充电，从而使其电池的消耗变缓，同样有利于其支持后续的形式过程，但又不至于对电池进行过充，从而在整体上优化全称的能量消耗。

进一步具体的，在参照图3所示的实施例中，步骤17中的根据荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率具体还包括确定目标电量Target SOC，并在荷电状态变化预测轨迹中确定第一路程节点Dx和第二路程节点Dy。进一步的，在荷电状态变化预测轨迹中根据路程的不同，将该荷电状态变化预测轨迹分为三个阶段并进行不同的控制。首先，自汽车启程(即路程0)至第一路程节点Dx确定为目标电量控制阶段、第一路程节点Dx和第二路程节点Dy之间为目标电量动态维持阶段、以及第二路程节点Dy至汽车到达目的地(即路程D)为可用电量放空阶段。

具体来说，上述第一路程节点Dx和第二路程节点Dy的选择是根据汽车行驶的路程以及电池的荷电状态所综合判断的结果，例如，第一路程节点Dx选择可以为汽车行驶路段的初期当电池的电荷状态第一次达到Target SOC，将此时对应的路程Dx确定为第一路程节点。但是本发明不以这样的设定为限。特别的，取决于一些电池的初始荷电状态的不同，在本发明的一些实施例中，还可能选择荷电状态在第2次或第3次达到该目标电量Target SOC时的路程节点为第一路程节点Dx，本发明不对此做出限制。

另一方面，优选地，第二节点Dy为荷电状态变化预测轨迹中最后一次达到目标电量Target SOC时的路程节点。在此第二节点Dy之后，由于判断汽车将要到达行驶路段的终点，且判断电池的剩余电量可供汽车行驶至终点的剩余电量Terminal SOC为一个安全数值(至少不会为0或者不足以支持汽车行驶完全程)，则控制增程器在此可用电量放空阶段无需再向电池供电。

进一步的，上述分阶段控制可以体现在不同的方面。示例性的，在本发明的一实施例中，在汽车启程至第一路程节点Dx之间的目标电量控制阶段，在一路程D1控制增程器实际发电功率以第一发电功率P1向电池充电。

而进一步的，在第一路程节点Dx和第二路程节点Dy之间的目标电量动态维持阶段，当预测能量消耗达到一阈值时，也即如图1所述的步骤13中判断汽车电池的剩余电量无法满足该能量消耗时(即确保其进入步骤14启动能量控制模式)，则控制增程器实际发电功率以第二发电功率P2范围向电池充电。特别的，第二发电功率P2大于第一发电功率P1。

通过这样分阶段的控制方式，在汽车启程伊始的目标电量控制阶段，使发动机以小功率对电池短暂的充电，在为后续的行驶储备适当电量的同时，也可以使增程器的发动机提前进行暖机的过程(如催化器加热、优化排放等操作)，为了行驶过程的主干阶段(也即目标电量动态维持阶段)中，增程器的发动机需要大功率的对电池进行充电做好提前充分的准备。这样的方式使得增程器的发动机在目标电量维持阶段再对电池进行大功率充电的时候，无需再经过发动机暖机的等待过程。同时，在此目标电量控制阶段使增程器的发动机进行小功率的充电也可以适当提高环境温度，对于发动机整体的效率维持在较高水平有很好的作用。

相似的，在前序步骤中有对车速变化轨迹进行实时校正和更新的步骤，在能量控制模式中，本发明的一些实施例还包括在汽车的行驶过程中实时获取电池的实际荷电状态，并根据实际荷电状态调整自适应等效燃油消耗最小攻略算法中的油电成本因子，以确定修正后的增程器实际发电功率。从而可以增强能量控制方法10的控制精度，进一步优化增程器发动机的整体效率以及全称的能量消耗。

总的来说，图1仅仅示例性的展示了根据本发明的一种能量控制方法的最简单的实施情况，在该简单的实施例中，在汽车行驶的全过程中，并未对车速变化预测轨迹进行实时的校正和更新、也未对荷电状态变化预测轨迹与实际的荷电状态之间的差距进行修正。同时，图1的流程图也未体现出，在步骤13判断汽车当前的电池剩余电量满足预测能量消耗所可能进行的对于非预测需求功率的再判断。但是根据上文的描述，在本发明的其他不同的实施例中，可以在如图1所述的流程的基础上予以变化和变型。

本发明的增程式汽车的能量控制方法，对于在什么样的时机启动增程器工作向电池供电以及对于发电功率的控制，采取了科学和预测和估计。具体来说，根据车速变化轨迹和坡度变化轨迹估算预测能量消耗，并在适当的条件下开启能量控制模式，通过对于荷电状态变化预测轨迹的分段控制，提升增程器发动机的整体效率，优化汽车行驶全程的能量消耗。特别的，在本发明的一些优选的实施例中，在车辆行驶过程中还会对车速变化预测轨迹、荷电状态变化预测轨迹等预测结果根据实际的形式状况进行实时的更新和校正，增强预测精度，提高能量消耗的优化结果。通过这样的方式，避免了传统的能量管理方式中，常常发生的在汽车高速行驶的路段中启动增程器发动机对电池充电，从而从根本上避免了发动机在高转速高扭矩状态下工作而有效热效率低的问题。

本发明的另一方面还提出了一种增程式汽车的能量控制系统，也可以在整体上提高增程器发动机的效率，并优化行驶全程的能量消耗。

如图4所示，增程式汽车的能量控制系统40包括信息采集模块41、能量预测模块42以及能量控制模块43。具体来说，信息采集模块配置41为在汽车启程时根据导航和路况信息，预测汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹。能量预测模块42配置为根据车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹估算汽车在行驶路段的预测能量消耗。最后，能量控制模块43配置为汽车当前的电池剩余电量不满足预测能量消耗时启动能量控制模式，其中，能量控制模式包括：根据车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹估算汽车行驶至行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率；根据预测能量消耗和增程器预测发电功率规划电池剩余电量相对于行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹；以及根据荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。

在本发明的一些实施例中，如图4所示的能量预测模块42还配置为检测实际车速，根据实际车速每间隔一预设时间对车速变化预测轨迹校正和更新，且在每一次更新后，重新估算更新的预测能量消耗，同时，能量控制模块43还配置为根据更新的车速变化预测轨迹判断汽车当前的电池剩余电量是否满足更新的预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，同时将能量控制模式中的车速变化预测轨迹替换为更新的车速变化预测轨迹。

另一方面，在本发明的一些实施例中，能量控制模块43还配置为在根据荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率时，确定目标电量，并在荷电状态变化预测轨迹中确定第一路程节点和第二路程节点，其中，在荷电状态变化预测轨迹中，自汽车启程至第一路程节点为目标电量控制阶段、第一路程节点和第二路程节点之间为目标电量动态维持阶段、以及第二路程节点至汽车到达目的地为可用电量放空阶段，分阶段的控制包括在目标电量控制阶段、目标电量动态维持阶段以及可用电量放空阶段分别控制汽车的增程器实际发电功率。

其他关于本发明的增程式汽车的能量控制系统40的细节可以参考上述对于本发明的增程式汽车的能量控制方法的说明，在此不再赘述。

本发明的一实施例还提出了一种如图5所示的增程式汽车的能量控制系统50。根据图5，增程式汽车的能量控制系统50可包括内部通信总线51、处理器(Processor)52、只读存储器(ROM)53、随机存取存储器(RAM)54、以及通信端口55。当应用在个人计算机上时，增程式汽车的能量控制系统50还可以包括硬盘56。

内部通信总线51可以实现增程式汽车的能量控制系统50组件间的数据通信。处理器52可以进行判断和发出提示。在一些实施例中，处理器52可以由一个或多个处理器组成。通信端口55可以实现增程式汽车的能量控制系统50与外部的数据通信。在一些实施例中，增程式汽车的能量控制系统50可以通过通信端口55从网络发送和接受信息以及数据。

增程式汽车的能量控制系统增程式汽车的能量控制系统50还可以包括不同形式的程序储存单元以及数据储存单元，例如硬盘56，只读存储器(ROM)53和随机存取存储器(RAM)54，能够存储计算机处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器52所执行的可能的程序指令。处理器执行这些指令以实现方法的主要部分。处理器处理的结果通过通信端口传给用户设备，在用户界面上显示。

除此之外，本发明另一方面还提出了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，计算机程序代码在由处理器执行时实现上述的增程式汽车的能量控制方法。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。

计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种增程式汽车的能量控制方法，其特征在于，包括：

在汽车启程时根据导航和路况信息，预测所述汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹；

根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车在所述行驶路段的预测能量消耗；以及

判断所述汽车当前的电池剩余电量是否满足所述预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，所述能量控制模式包括：

根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车行驶至所述行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率；

根据所述预测能量消耗和所述增程器预测发电功率规划所述电池剩余电量相对于所述行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹；以及

根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述导航和路况信息包括所述行驶路段的红绿灯数量、限速标准、坡度、距离和定位。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括在所述汽车的行驶过程中：

检测实际车速；

根据所述实际车速每间隔一预设时间对所述车速变化预测轨迹校正和更新；

在每一次更新后，重新估算更新的预测能量消耗；

根据更新的车速变化预测轨迹判断所述汽车当前的电池剩余电量是否满足所述更新的预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，同时将所述能量控制模式中的所述车速变化预测轨迹替换为所述更新的车速变化预测轨迹；

其中，所述预设时间的范围为1s～30s。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在判断所述电池剩余电量是否满足所述预测能量消耗时同时考虑所述电池的效率损失和所述增程器的发电效率损失，当所述电池剩余电量中去除所述电池的效率损失的部分，不满足所述预测能量消耗与所述增程器的发电效率损失的总和，则启动所述能量控制模式。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述电池剩余电量满足所述预测能量消耗时，判断是否存在非预测需求功率，若存在则根据所述非预测需求功率控制增程器实际发电功率，否则直接进入纯电行驶模式。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率包括，确定目标电量，并在所述荷电状态变化预测轨迹中确定第一路程节点和第二路程节点，其中，

在所述荷电状态变化预测轨迹中，自所述汽车启程至所述第一路程节点为目标电量控制阶段、所述第一路程节点和第二路程节点之间为目标电量动态维持阶段、以及所述第二路程节点至所述汽车到达目的地为可用电量放空阶段，所述分阶段的控制包括在所述目标电量控制阶段、所述目标电量动态维持阶段以及所述可用电量放空阶段分别控制所述汽车的增程器实际发电功率。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述目标电量控制阶段，控制所述增程器实际发电功率以第一发电功率向所述电池充电。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在所述目标电量动态维持阶段，当所述预测能量消耗达到一阈值时，控制所述增程器实际发电功率以第二发电功率向所述电池充电，其中，所述第二发电功率大于所述第一发电功率。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括在所述汽车的行驶过程中实时获取所述电池的实际荷电状态，并根据所述实际荷电状态调整自适应等效燃油消耗最小攻略算法中的油电成本因子，以确定修正后的增程器实际发电功率。

10.如权利要求6～9任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述行驶路段中，设置所述荷电状态变化预测轨迹最后一次达到所述目标电量时的路程节点为所述第二路程节点。

11.一种增程式汽车的能量控制系统，其特征在于，包括：

信息采集模块，配置为在汽车启程时根据导航和路况信息，预测所述汽车在行驶路段的车速变化预测轨迹和坡度变化预测轨迹；

能量预测模块，配置为根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车在所述行驶路段的预测能量消耗；以及

能量控制模块，配置为所述汽车当前的电池剩余电量不满足所述预测能量消耗时启动能量控制模式，所述能量控制模式包括：

根据所述车速变化预测轨迹和所述坡度变化预测轨迹估算所述汽车行驶至所述行驶路段的不同路程时的增程器预测发电功率；

根据所述预测能量消耗和所述增程器预测发电功率规划所述电池剩余电量相对于所述行驶路段的路程的荷电状态变化预测轨迹；以及

根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率。

12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述能量预测模块还配置为检测实际车速，根据所述实际车速每间隔一预设时间对所述车速变化预测轨迹校正和更新，且在每一次更新后，重新估算更新的预测能量消耗，同时，所述能量控制模块还配置为根据更新的车速变化预测轨迹判断所述汽车当前的电池剩余电量是否满足所述更新的预测能量消耗，若不满足则启动能量控制模式，同时将所述能量控制模式中的所述车速变化预测轨迹替换为所述更新的车速变化预测轨迹。

13.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述能量控制模块还配置为，在根据所述荷电状态变化预测轨迹分阶段的控制增程器实际发电功率时，确定目标电量，并在所述荷电状态变化预测轨迹中确定第一路程节点和第二路程节点，其中，

在所述荷电状态变化预测轨迹中，自所述汽车启程至所述第一路程节点为目标电量控制阶段、所述第一路程节点和第二路程节点之间为目标电量动态维持阶段、以及所述第二路程节点至所述汽车到达目的地为可用电量放空阶段，所述分阶段的控制包括在所述目标电量控制阶段、所述目标电量动态维持阶段以及所述可用电量放空阶段分别控制所述汽车的增程器实际发电功率。

14.一种增程式汽车的能量控制系统，包括：

存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-10任一项所述的方法。

15.一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-10任一项所述的方法。

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