CN113954813B - 一种混合动力汽车驱动模式的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车驱动模式的控制方法。车辆运行过程中，获取前方一定里程内的下坡路段的坡度信息；确定所述下坡路段的预估车速；根据坡度信息及预估车速计算所述下坡路段能够回收的势能；根据所述势能及当前电池SOC判断是否需要进行预见性放电；当判断需要进行预见性放电时，根据当前电池SOC判断是否需要对当前电池SOC进行修正；若需要对当前电池SOC进行修正，则根据SOC修正值及标定的混动车辆运行模型判断是否进行驱动模式切换。本发明通过对前方道路信息的解析计算，结合当前车辆的状态预测可回收的势能，进行预见性放电判断，实现驱动模式的改变，从而将可回收的势能转换成电能加以利用，以提高能量的利用效率。

Description

一种混合动力汽车驱动模式的控制方法

技术领域

本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种混合动力汽车驱动模式的控制方法。

背景技术

混合动力车辆在运行期间应采用适当的运行模式以满足驱动转矩需求，实现整体高效率，保持SOC处于适当的水平，并尽可能地回收势能。电池SOC管理模块的核心是通过对前方道路信息的解析计算，结合当前车辆的状态预测可回收的势能，进行预见性放电判断，实现驱动模式的改变，将可回收的势能转换成电能加以利用，以提高车辆的经济性。

专利CN102009652 A公开了一种混合动力汽车由纯电动进入联合驱动过程的控制方法，通过混动控制器HCU对车辆状态的监控实现以下的控制：在启动时，混动控制器HCU首先判断动力电池的SOC，当动力电池SOC值大于阈值A时，混动进入发动机启动及发动机行驶模式；在行驶中，当车辆根据驾驶扭矩需求由纯电动模式进入发动机和驱动电动机联合驱动模式。其缺点为不能根据前方路况信息而判断车辆行驶模式，没有预见性的功能。

专利CN113320517 A公开了一种48V混动汽车起步控制方法、存储介质及电子设备，响应于车辆起步请求，获取当前道路坡度角和电池剩余容量；根据所述当前道路坡度角和所述电池剩余容量，确定起步驱动策略；根据所述起步策略控制48V电机和/或防冻剂驱动车辆起步。该技术方案中采用的是当前路况信息来判断起步驱动策略，而无法根据前方路况进行车辆运行模式的判断。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种混合动力汽车驱动模式的控制方法，将可回收的势能转换成电能加以利用，提高能量利用效率。

本发明采用的技术方案是：一种混合动力汽车驱动模式的控制方法，车辆运行过程中，获取前方一定里程内的下坡路段的坡度信息；

确定所述下坡路段的预估车速；

根据坡度信息及预估车速计算所述下坡路段能够回收的势能；根据所述势能及当前电池SOC判断是否需要进行预见性放电；

当判断需要进行预见性放电时，根据当前电池SOC判断是否需要对当前电池SOC进行修正；

若需要对当前电池SOC进行修正，则根据SOC修正值及标定的混动车辆运行模型判断是否进行驱动模式切换。

进一步地，通过以下公式计算势能

Q＝(G*i*s-G*f*s-Cd*A*u²*s/21.15)*η1

其中：Q-势能；G-整车质量；i-坡度；f-滚阻系数；s-坡长；Cd-空气阻力系数；A-迎风面积；u-预估车速；η1-充电效率。

进一步地，确定所述下坡路段的预估车速的过程为：基于所述下坡路段的坡度通过查找数据库，确定所述坡度在数据库中对应的车速为预估车速。

进一步地，车辆行驶过程中对数据库中不同坡度对应的车速进行实时更新：设当前路段为下坡，则采集的当前实际车速，基于权重公式对当前下坡路段坡度对应的车速进行更新。

进一步地，所述权重公式为k1*Ua+k2*Ub＝Uc，其中，k1、k2为权重系数，k1+k2＝1，Ua为当前下坡路段的实际车速，Ub为当前下坡路段的坡度在数据库中对应的车速，Uc为数据库中当前下坡路段的坡度更新后对应的车速。

进一步地，当满足以下条件时，判断需要进行预见性放电：

Q1+SOC₁>Q2，其中，Q1为前方一定里程内所有下坡路段能够回收的势能之和所能回收的电量；SOC₁为当前电池SOC；Q2为电池容量上限值。

进一步地，当判断需要进行预见性放电，且当前电池SOC小于等于标定值b时，则通过以下公式对当前电池SOC进行修正

SOC₂＝SOC₁+SOC₀

其中，SOC₂为SOC修正值；SOC₁为当前电池SOC；SOC₂为电量修正设定值。

进一步地，所述混动车辆运行模型为以横坐标为扭矩、纵坐标为电池SOC标定的不同扭矩T、不同电池SOC下的所对应的不同的运行模式。

进一步地，所述不同的运行模式定义如下：

电池SOC≤b时，运行模式为发动机模式或发动机模式+主动发电模式；

电池SOC＞b，且扭矩T≤e时，运行模式为电机模式；

b＜电池SOC≤c，且扭矩T＞e时，运行模式为发动机模式或混驱模式；

电池SOC＞c，且扭矩T＞e时，运行模式为混驱模式。

更进一步地，判断是否进行驱动模式切换的过程为：

若电池SOC≤b，且SOC修正值≤b，则不进行驱动模式切换；

若电池SOC≤b，且SOC修正值＞b，则进行驱动模式切换，在相同扭矩下，将电池SOC≤b时对应的运行模式切换到b≤电池SOC≤c时对应的运行模式。

本发明的有益效果是：本发明通过对前方道路信息的解析计算，结合当前车辆的状态预测可回收的势能，进行预见性放电判断，实现驱动模式的改变，从而将可回收的势能转换成电能加以利用，以提高能量的利用效率。

附图说明

图1为本发明驱动模式控制方法的原理示意图。

图2为本发明混动车辆运行模型的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。

在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。

本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。

如图1所示，本发明提供一种混合动力汽车驱动模式的控制方法，包括如下步骤

1)车辆运行过程中，根据高精度地图获取前方一定里程内的n段下坡路段的坡度信息；

2)确定所述下坡路段的预估车速；

3)根据坡度信息及预估车速计算所述下坡路段能够回收的势能；根据所述势能及当前电池SOC判断是否需要进行预见性放电；

4)当判断需要进行预见性放电时，根据当前电池SOC判断是否需要对当前电池SOC进行修正；

5)若需要对当前电池SOC进行修正，则根据SOC修正值及标定的混动车辆运行模型判断是否进行驱动模式切换。

上述方案中，通过以下公式计算势能

Q＝(G*i*s-G*f*s-Cd*A*u²*s/21.15)*η1

其中：Q-势能；G-整车质量；i-坡度；f-滚阻系数；s-坡长；Cd-空气阻力系数；A-迎风面积；u-预估车速；η1-充电效率。

上述方案中，确定所述下坡路段的预估车速的过程为：基于所述下坡路段的坡度通过查找数据库，确定所述坡度在数据库中对应的车速为预估车速。车辆行驶过程中对数据库中不同坡度对应的车速进行实时更新：设当前路段为下坡，则采集的当前实际车速，基于权重公式对当前下坡路段坡度对应的车速进行更新。所述权重公式为k1*Ua+k2*Ub＝Uc，其中，k1、k2为权重系数，k1+k2＝1，Ua为当前下坡路段的实际车速，Ub为当前下坡路段的坡度在数据库中对应的车速，Uc为数据库中当前下坡路段的坡度更新后对应的车速。

上述方案中，当满足以下条件时，判断需要进行预见性放电：

Q1+SOC₁>Q2，其中，Q1为前方一定里程内所有下坡路段能够回收的势能之和所能回收的电量；SOC₁为当前电池SOC；Q2为电池容量上限值。

上述方案中，当判断需要进行预见性放电，且当前电池SOC小于等于标定值b时，则通过以下公式对当前电池SOC进行修正

SOC₂＝SOC₁+SOC₀

其中，SOC₂为SOC修正值；SOC₁为当前电池SOC；SOC₂为电量修正设定值。

上述方案中，所述混动车辆运行模型为以横坐标为扭矩、纵坐标为电池SOC标定的不同扭矩T、不同电池SOC下的所对应的不同的运行模式。如图2所示，所述不同的运行模式定义如下：

电池SOC≤b时，运行模式为发动机模式E或发动机模式E+主动发电模式AGP；

电池SOC＞b，且扭矩T≤e时，运行模式为电机模式M；

b＜电池SOC≤c，且扭矩T＞e时，运行模式为发动机模式E或混驱模式E+M；

电池SOC＞c，且扭矩T＞e时，运行模式为混驱模式E+M。

上述定义的标准即是在中、低扭矩需求下遵循效率最优原则进行发电量的分配，在高扭矩需求下，以最大动力性原则分配少量发电量。

更进一步地，判断是否进行驱动模式切换的过程为：

若电池SOC≤b，且SOC修正值≤b，则不进行驱动模式切换；

若电池SOC≤b，且SOC修正值＞b，则进行驱动模式切换，在相同扭矩下，将电池SOC≤b时对应的运行模式切换到b≤电池SOC≤c时对应的运行模式。

图2中及上述的a、b、c、d均为标定的SOC值，e、f为标定的扭矩。

在图2的示例中对于点x，当需要进行预见性放电时，x向纵坐标方向平移m到位置y，此时车辆的运行模式从x位置时的单发动机驱动或单发动机+主动发电模式切换到y位置时的单发动机驱动或发动机+电机驱动。反之，若x+m小于纵坐标上的阈值b,则不会进行运行模式的变更。

本发明通过对前方道路信息的解析计算，结合当前车辆的状态预测可回收的势能，进行预见性放电判断，实现驱动模式的改变，从而将可回收的势能转换成电能加以利用，以提高能量的利用效率。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：

车辆运行过程中，获取前方一定里程内的下坡路段的坡度信息；

确定所述下坡路段的预估车速；

根据坡度信息及预估车速计算所述下坡路段能够回收的势能；根据所述势能及当前电池SOC判断是否需要进行预见性放电；

当判断需要进行预见性放电时，根据当前电池SOC判断是否需要对当前电池SOC进行修正；

若需要对当前电池SOC进行修正，则根据SOC修正值及标定的混动车辆运行模型判断是否进行驱动模式切换；

当满足以下条件时，判断需要进行预见性放电：

Q1+SOC₁>Q2，其中，Q1为前方一定里程内所有下坡路段能够回收的势能之和所能回收的电量；SOC₁为当前电池SOC；Q2为电池容量上限值。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：通过以下公式计算势能

Q＝(G*i*s-G*f*s-Cd*A*u2*s/21.15)*η1

其中：Q-势能；G-整车质量；i-坡度；f-滚阻系数；s-坡长；Cd-空气阻力系数；A-迎风面积；u-预估车速；η1-充电效率。

3.根据权利要求1所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：确定所述下坡路段的预估车速的过程为：基于所述下坡路段的坡度通过查找数据库，确定所述坡度在数据库中对应的车速为预估车速。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：车辆行驶过程中对数据库中不同坡度对应的车速进行实时更新：设当前路段为下坡，则采集的当前实际车速，基于权重公式对当前下坡路段坡度对应的车速进行更新。

5.根据权利要求4所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：所述权重公式为k1*Ua+k2*Ub＝Uc，其中，k1、k2为权重系数，k1+k2＝1，Ua为当前下坡路段的实际车速，Ub为当前下坡路段的坡度在数据库中对应的车速，Uc为数据库中当前下坡路段的坡度更新后对应的车速。

6.根据权利要求1所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：当判断需要进行预见性放电，且当前电池SOC小于等于标定值b时，则通过以下公式对当前电池SOC进行修正

SOC₂＝SOC₁+SOC₀

其中，SOC₂为SOC修正值；SOC₁为当前电池SOC；SOC₂为电量修正设定值。

7.根据权利要求1所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：所述混动车辆运行模型为以横坐标为扭矩、纵坐标为电池SOC标定的不同扭矩T、不同电池SOC下的所对应的不同的运行模式。

8.根据权利要求7所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：所述不同的运行模式定义如下：

电池SOC≤b时，运行模式为发动机模式或发动机模式+主动发电模式；

电池SOC＞b，且扭矩T≤e时，运行模式为电机模式；

b＜电池SOC≤c，且扭矩T＞e时，运行模式为发动机模式或混驱模式；

电池SOC＞c，且扭矩T＞e时，运行模式为混驱模式。

9.根据权利要求1所述的混合动力汽车驱动模式的控制方法，其特征在于：判断是否进行驱动模式切换的过程为：

若电池SOC≤b，且SOC修正值≤b，则不进行驱动模式切换；

若电池SOC≤b，且SOC修正值＞b，则进行驱动模式切换，在相同扭矩下，将电池SOC≤b时对应的运行模式切换到b≤电池SOC≤c时对应的运行模式。