CN114274958B - 一种混合动力全地形车功率跟随控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，包括：S1计算需求发电功率和发电限制功率；S2基于需求发电功率，结合海拔高度、SOC和母线电压计算目标发电功率；S3判断目标发电功率是否小于发电限制功率，若是，则进入S4，若否，则将目标发电功率修改为与发电限制功率相同后进入S4；S4判断车况是否符合充电条件，若是则进入S5；S5根据所述目标发电功率，基于发动机最佳比油耗曲线，确定发动机的油门开度和发动机的转速控制发电；能够使发电机输出功率和驱动及负载消耗功率保持平衡，使动力电池长时保持在较高的荷电状态。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力全地形车功率跟随控制方法。
背景技术
在混合动力车辆中，发动机与发电机、发电机与动力电池、动力电池与驱动电机、发电机与驱动电机的能量匹配关系，是车辆多功率流管理的关键技术，直接影响整车的动力性、经济性、效率等指标；混合动力车辆与纯电动车辆和插电式混合动力车辆相比较，优势在于只需采用小容量电池和大功率发动机作为整车动力源，便可以增加车辆续驶里程及降低油耗，但是目前缺乏使动力电池既要长时保持在较高的荷电状态，又要让其做到浅充浅放来增加电池寿命的方法，因此，研究一种将发电机输出功率和驱动及负载消耗功率保持平衡的实时功率跟随控制方法，就显得很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，能够使发电机输出功率和驱动及负载消耗功率保持平衡。
为实现上述目的，本发明提供了一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，包括：
S1计算需求发电功率和发电限制功率；
S2基于所述需求发电功率，结合海拔高度、SOC和母线电压计算目标发电功率；
S3判断所述目标发电功率是否小于所述发电限制功率，若是，则进入S4，若否，则将所述目标发电功率修改为与所述发电限制功率相同后进入S4；
S4判断车况是否符合充电条件，若是则进入S5；
S5根据所述目标发电功率，基于发动机最佳比油耗曲线，确定发动机的油门开度和发动机的转速控制发电。
其中，所述需求发电功率由动力电池所需充电功率、驱动电机消耗功率和车体附件消耗功率相加组成。
其中，所述车体附件消耗功率由风扇功率、DC/DC变换器功率、电动压缩机功率和取电功率相加组成。
其中，所述S4中，符合充电条件的车况为：发动机不在怠速状态下，或者发动机在怠速状态下，满足发动机与发电机无故障、水推开关无效、无倒拖使能进和所述需求发电功率大于等于2kw。
本发明的一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，能够使发电机输出功率和驱动及负载消耗功率保持平衡，使动力电池长时保持在较高的荷电状态，不仅满足较高的纯电续驶里程要求外，还做到了让电池浅充浅放增加寿命，具有较高的实用意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种混合动力全地形车功率跟随控制方法的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明提供一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，包括：
S1计算需求发电功率和发电限制功率；
计算需求发电功率，将需求发电功率设为PAPU，是由动力电池所需的充电功率，驱动电机的消耗功率，以及附件的消耗功率三部分相加组成，计算公式如下：
PAPU＝PBMS+PMC+PACC
式中PBMS为电池所需的充电功率，PMC为左右两个驱动电机的消耗功率总和，PACC为附件的消耗功率；
PBMS为电池所需的充电功率，是通过采集CAN总线上的动力电池母线电压，与整车控制器根据温度、SOC情况、车速情况判断的允许最小充电电流，两部分相乘得到；计算公式如下：
PBMS＝min(Ia，Ib，Ic)×U
式中Ia为在不同温度下的动力电池允许充电电流；Ib为在车速≤0时，不同SOC情况下的动力电池允许充电电流；Ic为在车速＞0时，不同SOC情况下的动力电池允许充电电流；
因动力电池在0℃以下及高温下不允许充电，允许充电电流与电池温度相关，取为Ia，Ia的取值大小根据锂电池特性得到，见下表1：
表1(动力电池允许充电电流和温度对应关系)
| 电池温度 | -50℃ | 0℃ | 15℃ | 45℃ | 53℃ | 60℃ |
| Ia | 0 | 0 | 15A | 15A | 0 | 0 |
在行车发电或者停车发电工作时，设计电池允许充电电流Ib、Ic，让SOC保持在80％左右。需要注意的是，在车速≤0时，SOC大于80％后允许充电电流为0；在车速＞0时，SOC大于80％后动力电池需放电，允许放电电流取为负值。Ib、Ic的表示停车或有车速时，基于不同SOC的取值，见下表2，
表2(动力电池允许充电电流和SOC对应关系)
PMC为左右两个驱动电机的消耗功率总和，因电机控制器为四合一形式，无左右单电机母线电流，只有根据整车控制器通过动力学模型中发出的给定驱动转矩，与两电机通过CAN总线反馈的实际转速相乘得到。考虑驱动电机的效率因素，根据电池SOC产生了一个功率系数GMC，为实车标定参数。计算公式如下：
表3(驱动功率系数GMC与SOC对应关系)
| SOC | 0 | 78％ | 83％ | 99％ | 100％ |
| GMC | 0.9 | 0.9 | 1 | 1.5 | 1.5 |
PACC为附件的消耗功率，由风扇功率、DC/DC变换器功率、电动压缩机功率、取电功率四部分功率相加组成，计算公式如下：
PACC＝PFAN+PDCL+PAC+PTakePower
PFAN为风扇功率，同样因无法测得风扇母线电流，是根据实车状态下，风扇在不同转速下测得功率，见下表4：
表4(风扇转速与风扇功率对应关系)
PDCL为DC/DC变换器功率，因整车上没有DCL的输入电流，PDCL的计算就是根据DCL输出电压与输出电流相乘，考虑其转换效率，再乘以一个系数得到，公式如下：
PDCL＝(UDCOUT×IDCOUT)×1.25×0.001
PAC为电动压缩机功率，根据压缩机的母线电压与母线电流得到，公式如下：
PAC＝(UAC×IAC)×0.001
PTakePower为取电功率，在取电开有效的情况下，根据动力电池的母线电压与取电电流得到，电流传感器置于高压继电器盒内，公式如下：
PTakePower＝(UBMS×ITakePower)×0.001
计算出所述需求发电功率后，需对所述需求发电功率做一定限制，避免造成系统过压。当为以下条件之一时，所述目标发电功率输出为0：P档下发动机水温＜40℃；或电池温度＜0或者大于53℃；或一级、或二级，或三级故障；所述发电限制功率限制在65kW，与动力电池单体最高温度有关，见下表5；
表5(所述发电限制功率限制表)
| 动力电池温度(℃) | -50 | 0 | 15 | 45 | 53 | 100 |
| Ppoweroutmax(kW) | 0 | 0 | 65 | 65 | 0 | 0 |
S2基于所述需求发电功率，结合海拔高度、SOC和母线电压计算目标发电功率；
设定GMC、GBMS两个系数，当SOC或者母线电压超过安全值时，GMC、GBMS两个系数会大于1，所述目标发电功率会减少，见表6。
设定GBARO系数，随着海拔高度的升高，大气压力值会减少，发动机在同样节气门开度下输出的功率会有所损失。根据发动机高海拔特性，GBARO系数会随着大气压力值的减少而升高，所述目标发电功率会增加，见表6、表7。
表6(功率限制系数表1)
表7(功率限制系数表2)
最终，所述目标发电功率计算公式如下，GMC、GBMS、GBARO根据实车标定给出，目的是车辆在行驶过程中充放电能保持平衡，长时间维持在80％。
S3判断所述目标发电功率是否小于所述发电限制功率，若是，则进入S4，若否，则将所述目标发电功率修改为与所述发电限制功率相同后进入S4；
当确定出所述目标发电功率和所述发电限制功率后，若所述目标发电功率小于所述发电限制功率，则进入S4，若所述目标发电功率大于所述发电限制功率，则将所述目标发电功率修改为与所述发电限制功率相同后进入S4。
S4判断车况是否符合充电条件，若是则进入S5；
得到所述目标发电功率后，需判断车况是否符合充电条件，符合充电条件的车况为：一、发动机不在怠速状态下；二、若发动机在怠速状态下，需满足发动机与发电机无故障、水推开关无效、无倒拖使能、所述需求发电功率大于等于2kw；当车况符合充电条件时，则进入S5。
S5根据所述目标发电功率，基于发动机最佳比油耗曲线，确定发动机的油门开度和发动机的转速控制发电。
根据所述目标发电功率，查表来确定发动机的油门开度和发电机的转速控制发电，让车辆在混动模式下达到充放电平衡。
本发明的一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，能够使发电机输出功率和驱动及负载消耗功率保持平衡，使动力电池长时保持在较高的荷电状态，不仅满足较高的纯电续驶里程要求外，还做到了让电池浅充浅放增加寿命，具有较高的实用意义。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，其特征在于，包括：
S1计算需求发电功率和发电限制功率；
S2基于所述需求发电功率，结合海拔高度、SOC和母线电压计算目标发电功率；
S3判断所述目标发电功率是否小于所述发电限制功率，若是，则进入S4，若否，则将所述目标发电功率修改为与所述发电限制功率相同后进入S4；
S4判断车况是否符合充电条件，若是则进入S5；
S5根据所述目标发电功率，基于发动机最佳比油耗曲线，确定发动机的油门开度和发动机的转速控制发电；
所述需求发电功率由动力电池所需充电功率、驱动电机消耗功率和车体附件消耗功率相加组成；
计算出所述需求发电功率后，对所述需求发电功率做一定限制，当为以下条件之一时，所述目标发电功率输出为0：P档下发动机水温＜40℃；或电池温度＜0或者大于53℃；或一级、或二级，或三级故障；所述发电限制功率限制在65kW，与动力电池单体最高温度有关。
2.如权利要求1所述的一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，其特征在于，
所述车体附件消耗功率由风扇功率、DC/DC变换器功率、电动压缩机功率和取电功率相加组成。
3.如权利要求1所述的一种混合动力全地形车功率跟随控制方法，其特征在于，
所述S4中，符合充电条件的车况为：发动机不在怠速状态下，或者发动机在怠速状态下，满足发电机无故障、水推开关无效、无倒拖使能进和所述需求发电功率大于等于2kw。
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