CN113370964B - 一种混合动力汽车能量管理控制方法 - Google Patents

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Abstract

本方案涉及一种混合动力汽车能量管理控制方法，该方法可以在车辆亏电情况下确保能耗较低。其包括：基于油门踏板开度确定驾驶员需求总扭矩；基于发动机转速从预设的发动机最优效率扭矩区间内选取发动机备选扭矩离散区间；基于驾驶员需求总扭矩和发动机备选扭矩离散区间得到电机备选扭矩离散区间；基于发动机备选扭矩离散区间、电机备选扭矩离散区间、发动机转速和电机转速确定动力总成备选等效功率损失离散区间；基于车速以及△SOC，从预先存储的对应关系标定表中确定对应的等效因子；基于动力总成备选等效功率损失离散区间和等效因子确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩输出给发动机控制单元和电机控制单元进行控制。

Description

一种混合动力汽车能量管理控制方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车车辆动力领域，具体涉及一种混合动力汽车能量管理控制方法。
背景技术
能量管理策略：在不同情况下，通过决定动力系统中各原动机、各储能设备间功率分配，从而使车辆动力系统的总能耗最小的一系列规则或子策略的集合。
SOC（荷电状态，代表电池剩余可用电量与总容量的百分比）首末平衡是车辆亏电油耗最低的必要条件，所以必须要约束SOC变化，对PHEV而言，电量平衡策略是油耗最低的必要条件。
ECMS(Equivalent Consumption Minimization Strategy)等效最小油耗策略，其核心思想在于：当前每使用一度电，未来都需要由发动机消耗燃油转化而来；当前每充入一度电，未来都可以用于驱动从而节省燃油。主要内容是：在电能和燃油之间存在一个转换系数（油电等效因子），这个系数主要决定于动力系统油电转换效率，将电耗等效成油耗，因此ECMS算法的关键在于等效因子的研究。ECMS算法是为了更好的维持SOC及确保能耗较低。
目前等效因子根据相关论文及文献推荐公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，S0：基准等价因子，表示整个曲线的上下幅值；K：比例系数，表示曲线的陡与缓；T：截止SOC与目标值的差值，表示最大值与中值SOC得差值；SoCref：平衡目标值，代表SOC希望的平衡点。
现有技术通过设置S0、k、T来计算等效因子，存在的问题在于对等效因子的可标定性差且稳健性差，等效因子根据三个参数计算得到的曲线，再通过实时等效因子分配发动机与电机的输出功率。
发明内容
本发明目的是提供一种混合动力汽车能量管理控制方法，该方法可以在车辆亏电情况下确保能耗较低。
本发明实施例提供了一种混合动力汽车能量管理控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆当前的车速、油门踏板开度、发动机转速、电机转速、实际SOC和目标SOC的差值；
基于所述油门踏板开度，确定驾驶员需求总扭矩；
基于所述发动机转速，从预设的发动机最优效率扭矩区间内选取所述发动机转速下发动机效率最高的一个或多个发动机最优效率扭矩，形成发动机备选扭矩离散区间；
基于所述驾驶员需求总扭矩和所述发动机备选扭矩离散区间，得到电机备选扭矩离散区间；
基于所述发动机备选扭矩离散区间、所述电机备选扭矩离散区间、所述发动机转速和所述电机转速，确定动力总成备选等效功率损失离散区间；
基于所述车速以及实际SOC和目标SOC的差值，从预先存储的对应关系标定表中确定对应的等效因子；
基于所述动力总成备选等效功率损失离散区间和所述等效因子，确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩，并将所述目标发动机扭矩输出给发动机控制单元进行发动机控制，以及将所述目标电机扭矩输出给电机控制单元进行电机控制。
优选地，预先存储的对应关系标定表中，同一车速条件下，实际SOC和目标SOC的差值越大，对应的等效因子越小；同一SOC和目标SOC的差值条件下，车速越大，对应的等效因子越大。
优选地，基于所述动力总成备选等效功率损失离散区间和所述等效因子，确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩的步骤包括：
从所述动力总成备选等效功率损失离散区间中选取值最小的动力总成备选等效功率损失；
基于所述动力总成备选等效功率损失和所述等效因子，确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩。
本发明的有益效果为：
本发明上述方法，可以在车辆亏电情况下确保能耗较低，将等效因子简化为可标定的参数，减少了标定的复杂度，增加了标定可控制性及数据覆盖性，与传统的标定方法不同，传统的方法是将等效因子设置为一个单一的标定值，难以适应复杂多变的工况，本发明实施例中通过新增ΔSOC及车速两个维度，将等效因子做成一个二维查表，这样就能让等效因子去适应更加复杂的工况，且变化平稳，让扭矩的变化也更加平顺，让用户感觉不到因等效因子变化而产生的扭矩变化。
设置了不同车速、不同SOC下的等效因子，通过控制发动机输出扭矩和电机输出扭矩的变化，使得电量能够保持平衡，同时确保能量相对较低。本方法简单高效，易操作。可以通过实时采集的车速信号和SOC信号来标定等效因子，因此本方法更易于控制和标定。
附图说明
图1为等效因子软件模型示意图；
图2为车速划分逻辑示意图；
图3为等效因子标定二维表示意图；
图4为等效因子平滑处理软件模型示意图。
具体实施方式
本发明所实施的技术方案基于混合动力汽车P2构型，该构型的动力传动系统包括但不限于发动机、电机、K0离合器、K1K2离合器、变速箱等零部件。通过离合器的断开、接合与滑磨以控制动力的传递，该动力系统可以实现电机单独驱动、发动机单独驱动和电机与发动机混合驱动等模式，本发明仅适用于在电机与发动机混合驱动的模式下。
本发明实施例提供的方法，基本步骤如下：
1）、根据车辆当前的驾驶员油门踏板的深度得到“驾驶员需求总扭矩”（采用现有技术）。
2）、根据发动机最优效率扭矩区间（由发动机台架标定专业输入）得到“发动机备选扭矩离散区间”（采用现有技术，选择车辆当前的发动机转速下发动机效率最高的某几个扭矩点）。
3）、根据“驾驶员需求总扭矩”和“发动机备选扭矩离散区间”，得到对应的“电机备选扭矩离散区间”（电机备选扭矩=驾驶员需求总扭矩-发动机备选扭矩）。
4）、计算出“等效因子”(根据后文介绍的算法计算得到，本发明实施例中直接将其设为与车辆的车速以及实际SOC和目标SOC的差值相对应的标定值)。
5）、计算“动力总成备选等效功率损失离散区间”，该“动力总成备选等效功率损失离散区间”=“发动机备选功率离散区间”（根据现有方式计算=“发动机备选扭矩离散区间”*发动机当前转速/9550）加上“电机备选功率离散区间”（采用现有方式计算=电机备选扭矩离散区间*电机当前转速/9550）。
6）、从“动力总成备选等效功率损失离散区间”中实时选择“动力总成备选等效功率损失”中最小的值，此时能耗最低，再依据该最小值和得到的等效因子确定对应的发动机扭矩和电机扭矩作为目标分别发给发动机控制单元与电机控制单元执行。
本发明实施例中，等效因子的具体计算模型的输入信号为当前的ΔSOC及车速信号，输出信号为等效因子信号。如图1所示，ΔSOC信号来源于ΔSOC计算模块，其值等于PCU（动力控制单元）计算的目标SOC与BMS（电池管理系统）发出的实际SOC作差，车速信号来源于车速传感器；对车速进行判断，当车速大于等于某一值（可标定），判断为高车速，当车速低于某车速，判断为低车速（本发明设为2个车速维度，也可设为多个车速维度，等效因子更加线性），如图2所示；高车速和低车速分别按ΔSOC做成40个维度可标定的一维表格,如图3所示；等效因子应作平滑处理，避免在切换等效因子标定表时出现阶跃，平滑斜率设为一个可标定的量，如图4所示。
本发明实施例中，对等效因子进行标定时的设定方式具体为：高车速与低车速的临界值初设为80Kph，可根据实车效果进行调整；平滑斜率值初设为0.2/秒，可根据实车效果进行调整；高车速的等效因子值设定应大于低车速的等效因子值；标定时，等效因子值应随ΔSOC增加而设大。
经由上述标定后，所得到的标定关系表中，满足如下规律：同一车速条件下，实际SOC和目标SOC的差值越大，对应的等效因子越小；同一SOC和目标SOC的差值条件下，车速越大，对应的等效因子越大。
本发明上述方法，设置了不同车速、不同SOC下的等效因子，通过控制发动机输出扭矩和电机输出扭矩的变化，使得电量能够保持平衡，同时确保能量相对较低。本方法简单高效，易操作。可以通过实时采集的车速信号和SOC信号来标定等效因子，因此本方法更易于控制和标定。

Claims (2)

1.一种混合动力汽车能量管理控制方法，其特征在于，包括：
获取车辆当前的车速、油门踏板开度、发动机转速、电机转速、实际SOC和目标SOC的差值；
基于所述油门踏板开度，确定驾驶员需求总扭矩；
基于所述发动机转速，从预设的发动机最优效率扭矩区间内选取所述发动机转速下发动机效率最高的一个或多个发动机最优效率扭矩，形成发动机备选扭矩离散区间；
基于所述驾驶员需求总扭矩和所述发动机备选扭矩离散区间，得到电机备选扭矩离散区间；
基于所述发动机备选扭矩离散区间、所述电机备选扭矩离散区间、所述发动机转速和所述电机转速，确定动力总成备选等效功率损失离散区间；
基于所述车速以及实际SOC和目标SOC的差值，从预先存储的对应关系标定表中确定对应的等效因子；
基于所述动力总成备选等效功率损失离散区间和所述等效因子，确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩，并将所述目标发动机扭矩输出给发动机控制单元进行发动机控制，以及将所述目标电机扭矩输出给电机控制单元进行电机控制；
预先存储的对应关系标定表中，同一车速条件下，实际SOC和目标SOC的差值越大，对应的等效因子越小；同一SOC和目标SOC的差值条件下，车速越大，对应的等效因子越大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述动力总成备选等效功率损失离散区间和所述等效因子，确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩的步骤包括：
从所述动力总成备选等效功率损失离散区间中选取值最小的动力总成备选等效功率损失；
基于所述动力总成备选等效功率损失和所述等效因子，确定使车辆总能耗最小的目标发动机扭矩和目标电机扭矩。
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