[發明專利]一種基于綜合能量流的混合動力電動汽車能量管理方法

無效

• 申請號: 200810057124.8
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101219665A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 張欣;張昕;張良;王穎亮
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B60W50/04
• 分類號: B60W50/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于環保、車輛節能技術領域，特別涉及混合動力電動汽車綜合能量流控制管理的一種基于綜合能量流的混合動力電動汽車能量管理方法。

背景技術

混合動力電動汽車(HEV)被認為是本世紀解決汽車面臨的石油能源危機和環境污染問題的有效方案之一，HEV復雜程度遠遠大于傳統汽車，為了充分發揮HEV的潛力，必須使其動力總成系統協調運行。目前國內對混合動力汽車的能量管理策略重心主要集中在動力總成方面，并不考慮實際車輛系統中配備的其余能量消耗源，如空調系統、動力轉向系統、制動空壓機系統(大型車輛)、發動機冷卻系統及其他電氣系統(如車燈、音響系統)等，這些系統通稱為輔助能量附件系統(Auxiliary?Power?Units，APUs)。它們雖然不直接驅動車輛的行駛，但與整車性能息息相關，目前，APUs在傳統大型車輛中，這些系統主要通過皮帶輪或齒輪傳動的形式與發動機輸出軸相連，通過發動機驅動來實現其各自功能，因此在一定程度上影響著整車的燃油消耗。如果汽車能量管理不考慮附件系統的能量消耗，將影響和降低整車的經濟性能，無法使能量的輸出匹配達到最優。

發明內容

本發明的目的是針對以往混合動力電動汽車能量管理系統忽略了附件能量消耗源的不足，而提供一種混合動力汽車綜合能量流的管理控制方法，本發明增加了空調系統壓縮機、發動機冷卻風扇、空氣制動系統空壓機及動力轉向泵等附件系統的總能耗控制模塊，實現對輔助能量附件系統動力的分配管理，使整車能量管理控制達到最優。

本發明采用的技術方案是：

所述汽車能量管理系統該系統由基于輔助能量附件系統能耗的整車能量管理電控單元1、與電控單元1連接的信號采集與處理系統2、控制信號輸出系統3、CAN總線通訊控制系統4、串口通訊控制系統5及與各個系統相連接的DC/DC電源變換電路模塊6所組成，完成對混合動力電動汽車行駛過程中驅動能量的分配管理。

電控單元1根據信號采集與處理系統2各種傳感器檢測到的發動機轉速、司機的駕駛信號、空調開啟狀態、冷卻風扇開啟狀態、制動空壓運行狀態等參數，分別計算出空調壓縮機、發動機冷卻風扇，動力轉向系統和空壓機制動系統的需求功率，并將這部分功率換算成發動機額外需求扭矩，根據并聯式混合動力系統驅動能量分配管理，經過控制邏輯的判斷和控制算法的運算確定混合動力汽車最佳驅動模式和運行狀況。

本發明的有益效果是：系統充分考慮了汽車所配備附件的能耗，使混合動力電動汽車行車時的驅動能量分配更加合理，提高整車的燃油經濟性，具有良好的工程實用價值。

附圖說明

圖1為混合動力電動汽車綜合能量流管理系統。

圖2為動力總成控制器輸入輸出信號。

圖3為本發明的基于綜合能量流的驅動能量分配控制邏輯。

圖4為空調系統壓縮機能量消耗子程序流程圖。

圖5為風扇能量消耗子程序流程圖。

圖6為制動空壓機能耗計算子程序流程圖。

具體實施方式

本發明提供一種基于綜合能量流的混合動力電動汽車能量管理方法。下面結合附圖和實施例對本發明進一步描述如下：

圖1所示為含有輔助能量附件系統能耗管理的混合動力電動汽車綜合能量流管理系統。該系統由與電控單元1連接的信號采集與處理系統2、控制信號輸出系統3、CAN總線通訊控制系統4、串口通訊控制系統5及與各個系統相連接的DC/DC電源變換電路模塊6所組成。電控單元由MPC566微處理器擔任。

在混合動力電動汽車行駛過程中，多能源動力總成控制器電控單元1通過控制信號輸出系統3或CAN總線通訊系統4接收的信號采集與處理系統2采集的整車與強電控制器、發動機電控單元、電機控制器、電池管理系統、自動機械式變速器控制系統傳遞的運行狀態參數信號以及汽車的駕駛信號(如圖2所示)，根據并聯式混合動力系統驅動能量分配管理(如圖3～6所示)，經過控制邏輯的判斷和控制算法的運算確定混合動力汽車最佳驅動模式和運行狀況.

如圖3所示，開始讀取混合動力電動汽車車速，輸入車速信息，首先判斷是否為停車怠速的狀態，若是停車怠速的狀態則根據SOC值的大小，判斷是否需要停車充電，小于設定的SOC值時進入停車充電；若不是停車怠速的狀態并且不需要充電，則進入讀取擋位信號步驟，計算發動機需求轉動速度、判斷是否為發動機工作于優化區域的最低轉速？如果是，則電機提供驅動動力，進行設置運行模式標志，汽車進入正常的運行過程中模式切換的狀態；如果不是，判斷空調是否運行，運行則通過轉速MAP圖查取空調消耗功率，MAP圖表示為：P_APU1＝f_i(n_e，a，t)，其中輸出量P_APU1為空調運行消耗功率，輸入量n_e為發動機需求轉速，a為汽車加速度，t為車內溫度；判斷水泵/發動機冷卻風扇是否運行，運行則計算需求功率P_APU2：P_APU2＝f₂(n_e)；判斷制動空壓機運行狀態，計算運行需求功率P_AP3：P_APU3＝f₃(n_e，p_b)，p_b為制動氣壓；計算轉向泵工作需求功率：P_APU4＝f₄(n_e)；其中的f_i(n_e，a，t)(i＝1～4)為附件功率消耗數據表形式，計算時進行查取，數據表隨附件型號不同有所變化，輔助裝置消耗總功率P＝P_APU1+P_APU2+P_APU3+P_APU4，換算成發動機額外需求扭矩，與輸出動力扭矩疊加，得到實際能耗總量，進而根據發動機總需求扭矩和所設定的模式切換的條件進行模式切換。發動機工作于優化區域最低轉速(n_low)、扭矩(Temax、Temin)、電池的SOCmin。發動機工作于優化區域轉速(n_low)、扭矩(Temax、Temin)用來限制發動機工作的區域，使發動機工作在高效率、低排放的工作區域。當小于發動機工作于優化區的最低轉速或最低扭矩時，工作于純電機模式；當需求扭矩大于發動機工作于優化區域的最大扭矩，工作于電機助力模式；在發動機工作的優化區域內，并且SOC值高于設定值時，工作于純發動機模式；在發動機工作的優化區域內，并且SOC值小于設定值時，工作于行車充電模式。圖中所示M->E表示從電機切換到發動機、E->M表示從發動機切換到電機、E->H表示從發動機切換到混合驅動、H->E表示從混合驅動切換到發動機、E->e表示從發動機切換到行車充電、e->E表示從行車充電切換到發動機。