CN114132302A - 一种车辆控制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆控制方法、装置、系统及存储介质，车辆控制方法包括：确定需求功率，将需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对；在每一功率对下，根据功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程；计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集；确定里程数据集中的最大值，将与最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。基于本发明提出的车辆控制方法可以提高车辆的行驶里程，同时在控制过程中，无需考虑燃油量剩余量以及电能剩余量，执行效率高。
Description
技术领域
本发明实施例涉及车辆工程技术，尤其涉及一种车辆控制方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
串联式混动车辆由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机驱动车辆行驶。
串联式混动车辆具有如下工作特点，小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。
串联式混动车辆可以通过调整电池和发动机的输出来达到调整车速的目的，电池和发动机的输出分配关系影响车辆行驶里程，合理的分配方式可以提高车辆的行驶里程。
发明内容
本发明提供一种车辆控制方法、装置、系统及存储介质，以达到提高混合动力车辆行驶里程的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆控制方法，包括：
确定需求功率，将所述需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对；
在每一所述功率对下，根据所述功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据所述功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程；
计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集；
确定所述里程数据集中的最大值，将与所述最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
可选的，确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程包括：
获取车速，根据第一功率确定燃油消耗率，根据所述车速、所述燃油消耗率以及系数项确定第一行驶里程。
可选的，确定单位电能消耗量下的第二行驶里程包括：
确定电池剩余能量，根据所述电池剩余能量、所述需求功率、第二功率确定第二行驶里程。
可选的，所述系数项包括第一系数、燃油密度、重力加速度。
可选的，确定电池剩余能量包括：
获取电池剩余电荷量、电池额定容量、电池电压，根据所述电池剩余电荷量、所述电池额定容量以及所述电池电压确定电池剩余能量。
可选的，确定需求功率包括：
获取车辆质量、道路坡度、空气阻力系数、车速、滚动阻力系数、迎风面积；
根据所述车辆质量、道路坡度、空气阻力系数、车速、滚动阻力系数、迎风面积确定所述需求功率。
可选的，确定需求功率包括还包括：
确定加速度，获取旋转质量换算系数；
根据所述加速度、车辆质量、道路坡度、空气阻力系数、车速、旋转质量换算系数、滚动阻力系数、迎风面积确定所述需求功率。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆控制装置，包括车辆控制单元，所述车辆控制单元用于：
确定需求功率，将所述需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对；
在每一所述功率对下，根据所述功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据所述功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程；
计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集；
确定所述里程数据集中的最大值，将与所述最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆控制系统，包括动力协调控制器，所述动力协调控制器配置有本发明实施例记载的车辆控制方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序运行时实现本发明实施例记载的车辆控制方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的车辆控制方法中，对需求功率进行分配得到一组发动机预分配功率、电池组预分配功率，分别根据发动机的预分配功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据电池组预分配功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程，将第一行驶里程与第二行驶里程的和作为判定发动机的目标输出功率以及电池组的目标输出功率的依据，将与第一行驶里程与第二行驶里程的和的最大值对应的发动机预分配功率、电池组预分配功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率，可以在燃油量和电能有限的情况下，一定程度的提高车辆的行驶里程，同时在上述控制过程中，无需考虑燃油量剩余量以及电能剩余量，车辆控制方法简单，执行效率高。
附图说明
图1是实施例中的车辆控制方法流程图；
图2是实施例中的另一种车辆控制方法路程图；
图3是实施例中的车辆控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
是实施例提出一种车辆控制方法，其适用于混动车辆中发动机以及电池组同时工作时，两者输出功率分配的场景，图1是实施例中的车辆控制方法流程图，参考图1，车辆控制方法包括：
S101.确定需求功率，将需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对。
示例性的，本实施例中，需求功率为车辆动力系统为满足当前驾驶需求而需要输出的总功率。
示例性的，本实施例中，设定关系为若干组比例分配系数，分配系数用于将需求功率分为第一功率和第二功率。
示例性的，本实施例中，基于一组分配系数形成的第一功率和第二功率构成一组功率对。
示例性的，本实施例中，第一功率作为发动机的预分配功率，第二功率作为电池组的预分配功率。
示例性的，本实施例中，若车辆行驶工况为匀速工况，则可按下式确定需求功率，
上式中，η为传动系统机械效率，a为道路坡度、Cd为空气阻力系数、u为车速、f为滚动阻力系数、A为迎风面积。
若车辆行驶工况为变速工况，则可按下式确定需求功率，
上式中，η为传动系统机械效率，a为道路坡度、Cd为空气阻力系数、u为车速、f为滚动阻力系数、A为迎风面积、δ为旋转质量换算系数、m为车辆质量。
S102.在每一功率对下，根据功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程。
示例性的，本步骤中，分别计算每一功率对中与第一功率对应的单位燃油消耗量下的第一行驶里程，与第二功率对应的单位电能消耗量下的第二行驶里程。
示例性的，本实施例中，在每一个计算周期计算一次单位燃油消耗量下的第一行驶里程，确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程包括：
获取车速，根据第一功率确定燃油消耗率，根据车速、燃油消耗率以及系数项确定第一行驶里程。
示例性的，本实施例中，具体根据下式计算第一行驶里程，
上式中，Pn为需求功率，Pb为第一功率，f(Pb)与第一功率Pb对应的燃油消耗率，u为车速，ρ为燃油密度，g为重力加速度。Qa表示行驶里程为S1时的燃油消耗量。
示例性的，本实施例中，第一功率Pb与燃油消耗率的转换关系函数f()可以根据标定试验确定，或直接采用经验公式。
示例性的，若车辆行驶工况为匀速工况，则u为车辆匀速行驶的车速，若车辆行驶工况为变速工况，则u可以根据当前计算周期初始时刻的车速以及车辆加速度对时间的积分确定。
示例性的，上式中102作为第一系数，针对同一车辆，第一系数，燃油密度、重力加速度均为常数，上述第一系数、燃油密度、重力加速度构成计算第一行驶里程时的系数项。
示例性的，本实施例中，在每一个计算周期计算一次单位电能消耗量下的第二行驶里程，确定单位电能消耗量下的第二行驶里程包括：
确定电池剩余能量，根据电池剩余能量、需求功率、第二功率确定第二行驶里程。
示例性的，本实施例中，具体根据下式计算第二行驶里程，
上式中，u为车速，Pa为第一功率，Eres表示行驶里程为S2时的电能消耗量。
S103.计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集。
示例性的，本实施例中，在步骤S102的基础上，分别计算每一组第一行驶里程、第二行驶里程的和，即，
Li＝L1i+L2i，(i＝1，2…n)
示例性的，本实施例中，里程数据集为[L1,L2…Ln]。
S104.确定里程数据集中的最大值，将与最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
示例性的，本步骤中，比较里程数据集里的数据Li，找出其中的最大值，将与该最大值对应的第一功率、第二功率分别作为该计算周期内发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
本实施例提出一种车辆控制方法，车辆控制方法中，对需求功率进行分配得到一组发动机预分配功率、电池组预分配功率，分别根据发动机的预分配功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据电池组预分配功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程，将第一行驶里程与第二行驶里程的和作为判定发动机的目标输出功率以及电池组的目标输出功率的依据，将与第一行驶里程与第二行驶里程的和的最大值对应的发动机预分配功率、电池组预分配功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率，可以在燃油量和电能有限的情况下，一定程度的提高车辆的行驶里程，同时在上述控制过程中，无需考虑燃油量剩余量以及电能剩余量，车辆控制方法简单，执行效率高。
图2是实施例中的另一种车辆控制方法路程图，参考图2，在一种可实施方案中，车辆控制方法包括：
S201.确定需求功率，判断电池组剩余能量是否大于设定值。
示例性的，本方案中，确定需求功率的方式与步骤S101中记载的内容相同。
示例性的，本方案中，获取电池剩余电荷量、电池额定容量、电池电压，根据电池剩余电荷量、电池额定容量以及电池电压确定电池剩余能量。
具体的，本方案中，根据下式确定电池剩余能量，
Eres＝UvSOCQm
上式中，Uv为当前的电池电压，SOC为电池剩余电荷量，Qm为电池额定容量。
示例性的，本方案中，若电池剩余能量小于设定值，则通过发动机单独提供需求功率。
S202.若电池组剩余能量大于设定值，则将需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对。
S203.在每一功率对下，根据功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程。
S204.计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集。
S205.确定里程数据集中的最大值，将与最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
示例性的，本方案中，步骤S202～S205的实施方式与步骤S101～S104中记载的对应内容相同。
在图1所示方案有益效果的基础上，本方案中，当电池剩余能量大于设定值时通过发动机和电池组提供需求功率，可以避免电池组因过放电而损坏的问题。
实施例二
本实施例提出一种车辆控制装置，包括车辆控制单元，车辆控制单元包括动力协调模块，动力协调模块用于：
确定需求功率，将需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对；
在每一功率对下，根据功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程；
计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集；
确定里程数据集中的最大值，将与最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
在一种可实施方案中，车辆控制单元还包括电池组能量判断模块，电池组能量判断模块用于：判断电池组剩余能量是否大于设定值。
配置电池组能量判断模块时，动力协调模块还用于控制发动机单独提供需求功率。
本实施例提出的车辆控制装置的有益效果与实施例一记载方案的有益效果相同，在此不再赘述。
实施例三
图3是实施例中的车辆控制系统示意图，参考图3，本实施例提出一种车辆控制系统，包括动力协调控制器2，动力协调控制器2配置有实施例一中任意一种车辆控制方法。
参考图3，车辆控制系统还包括整车控制器1、发动机控制器3、发电机控制器4、功率变换控制器8、驱动控制器11、电池管理控制器13。
动力协调控制器2分别与整车控制器1、发动机控制器3、发电机控制器4相连接。
整车控制器1还与功率变换控制器8、驱动控制器11、电池管理控制器13相连接。
发动机控制器3与发动机5相连接，发电机控制器4与发电机6相连接，功率变换控制器8与功率变换器9相连接，驱动控制器11与驱动电机12相连接，电池管理控制器13与复合电源14相连接。
发电机6通过AC/DC 7与功率变换器9相连接，功率变换器9还与DC/DC10、驱动电机12、复合电源14相连接。
示例性的，本方案中，复合电源14可以包括蓄电池组、动力电池组以及超级电容器。蓄电池组可为各控制器提供电源，动力电池组与超级电容器可以同时满足车辆对于高比能量和高比功率的需求，车辆在快速起步、急加速、急减速等瞬时功率需求较大的情况下可以由超级电容器提供或吸收瞬时大电流，避免动力电池组大功率充放电，提高动力电池组寿命。动力电池组作为储能装置补充不足能量。
整车控制器1作为车辆的中央控制单元，是整个控制系统的核心。整车控制器1可以用于采集驱动电机12及复合电源14状态；采集加速踏板信号、制动踏板信号、执行器及传感器信号，根据驾驶员的意图综合分析做出相应判定后，监控下层的各部件控制器的动作；实现制动能量回馈、整车发动机及动力电池的能量管理、网络管理、故障诊断及处理、车辆状态监控等。
驱动电机12用于将电能转换成机械能推动车辆，或反之将机械能转换成电能进行再生制动、对储能装置(复合电源14)充电。
驱动控制器11用于控制驱动电机12按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。具体的，驱动控制器11可以根据档位、油门、刹车等指令，将复合电源14所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，进而控制电动车辆的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到复合电源14中。
电池管理控制器13用于维护复合电源14中的各个单元，防止复合电源14出现过充电或过放电等问题。
功率变换控制器8主要用于对功率变换器9提供控制信号来控制功率变换器，进而调整驱动电机的运行，以产生特定的转矩和转速。
功率变换器9用于根据功率变换控制器8的控制指令对驱动电机12提供特定的电压和电流。
实施例四
本实施例提出一种存储介质，其上存储有可执行程序，可执行程序运行时实现实施例记载的任意一种车辆控制方法。
示例性的，存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。
计算机可读存储介质不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，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 (10)
1.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：
确定需求功率，将所述需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对；
在每一所述功率对下，根据所述功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据所述功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程；
计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集；
确定所述里程数据集中的最大值，将与所述最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
2.如权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程包括：
获取车速，根据第一功率确定燃油消耗率，根据所述车速、所述燃油消耗率以及系数项确定第一行驶里程。
3.如权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，确定单位电能消耗量下的第二行驶里程包括：
获取车速，根据所述车速、所述第二功率确定第二行驶里程。
4.如权利要求2所述的车辆控制方法，其特征在于，所述系数项包括第一系数、燃油密度、重力加速度。
5.如权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，还包括确定电池剩余能量：
确定所述电池剩余能量包括，获取电池剩余电荷量、电池额定容量、电池电压，根据所述电池剩余电荷量、所述电池额定容量以及所述电池电压确定电池剩余能量。
6.如权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，确定需求功率包括：
获取车辆质量、道路坡度、空气阻力系数、车速、滚动阻力系数、迎风面积；
根据所述车辆质量、道路坡度、空气阻力系数、车速、滚动阻力系数、迎风面积确定所述需求功率。
7.如权利要求6所述的车辆控制方法，其特征在于，确定需求功率包括还包括：
确定加速度，获取旋转质量换算系数；
根据所述加速度、车辆质量、道路坡度、空气阻力系数、车速、旋转质量换算系数、滚动阻力系数、迎风面积确定所述需求功率。
8.一种车辆控制装置，其特征在于，包括车辆控制单元，所述车辆控制单元用于：
确定需求功率，将所述需求功率按照设定关系分为第一功率、第二功率，以形成若干功率对；
在每一所述功率对下，根据所述功率对中的第一功率确定单位燃油消耗量下的第一行驶里程，根据所述功率对中的第二功率确定单位电能消耗量下的第二行驶里程；
计算与每一功率对对应的第一行驶里程以及第二行驶里程的和，以形成里程数据集；
确定所述里程数据集中的最大值，将与所述最大值对应的第一功率、第二功率分别作为发动机的目标输出功率、电池组的目标输出功率。
9.一种车辆控制系统，其特征在于，包括动力协调控制器，所述动力协调控制器配置有权利要求1至7任一所述的车辆控制方法。
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有可执行程序，所述可执行程序运行时实现权利要求1至7任一所述的车辆控制方法。
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