基于增程式汽车的功率分配方法及系统

技术领域

本发明涉及增程式汽车领域，具体涉及一种基于增程式汽车的功率分配方法及系统。

背景技术

随着汽车节能减排的深层推进，增程式电动汽车作为传统燃油汽车向新能源汽车的转型的过渡产物，在解决电动车里程焦虑的前提下，其油耗及排放必然要低于原燃油汽车。增程式电动汽车中的功率分配算法将决定整车能量流动方向，发动机是否启动以及发电功率大小，对整车油耗和排放有着至关重要的影响；增程式电动汽车上的高压电池容量都比较低，充放电能力小，对功率分配合理性以及精度要求更高，稍有差池会导致动力电池的过充或过放。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于增程式汽车的功率分配方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于增程式汽车的功率分配方法，包括以下步骤：

实时获取整车的工作信号参数；

根据所述工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式，并激活或保持该工作模式，所述工作模式包括纯电模式和增程模式，所述增程模式包括电池保护模式、电池SOC一级补偿模式、电池SOC二级补偿模式、电池放电功率一级补偿模式、电池放电功率二级补偿模式、急加速模式之一或任意组合；

根据判断得到的下一状态所处的不同的工作模式控制增程器发电机向整车的不同的用电模块分配功率。

优选的，所述工作信号参数包括高压电池实际SOC、高压电池平衡SOC、高压电池额定/峰值充电功率、高压电池母线电压、高压电池额定/峰值放电功率、高压电池单体电池温度、高压电池单体电池电压、车速信号、油门踏板开度信号、整车需求功率、增程器最大发电功率、高压空调使能信号、压缩机转速信号、DCDC输出电流信号。

优选的，整车默认是纯电模式，若电池保护模式、电池SOC一级补偿模式、电池SOC二级补偿模式、电池放电功率一级补偿模式、电池放电功率二级补偿模式和急加速模式任意模式激活，则进入增程模式。

优选的，根据所述工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式的具体方法为：

若高压电池单体温度低于低温阈值，高压电池单体温度高于高温阈值，高压电池单体电压低于低压阈值且持续时间达到设置时长阈值三种情况中任一情况满足则电池保护模式激活；

若高压电池SOC低于SOC一级补偿阈值，则电池SOC一级补偿模式激活；

若高压电池SOC低于SOC二级补偿阈值且车速大于SOC二级补偿模式车速阈值且踏板开度大于SOC二级补偿模式踏板开度阈值，则电池SOC二级补偿模式激活；

若高压电池放电功率低于放电功率一级补偿阈值，则电池放电功率一级补偿模式激活；

若高压电池放电功率低于行车需求功率，则电池放电功率二级补偿模式激活；

若油门踏板开度大于急加速踏板开度阈值且车速大于急加速车速阈值，则急加速模式激活。

优选的，若下一状态所处工作模式为纯电模式，发动机不启动，整车功率输出从高压电池出，能量回收的能量也储存在高压电池中；

若下一状态所处工作模式为增程模式，发动机启动，发电机的发电功率用于补偿高压电池充电功率、整车高压附件消耗功率以及整车行车功率，其中整车行车功率包括整车驱动的功率消耗和整车能量回收的回收功率。

优选的，若为电池保护条件激活进入增程模式，则增程器发电功率用于满足整车高压附件功率消耗以及行车功率需求，高压电池保持不进行充放电；

若为电池SOC一级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和电池充电功率，高压电池处于充电状态；

若为电池SOC二级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗、电池充电功率和行车功率需求，高压电池主要处于充电状态，偶尔处于短时放电功率需求；

若为电池放电功率一级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和电池充电功率，高压电池处于充电状态。

若为电池放电功率二级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和行车功率需求，高压电池处于小功率放电状态，用于补偿行车需求功率；

若为急加速条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和行车功率需求，高压电池处于短时大功率放电状态，用于补偿行车需求功率。

优选的，多种条件激活进入增程模式，电池保护优先，其他条件下则根据电池充电需求功率、整车驱动功率、高压附件消耗功率综合计算出增程器的发电功率。

优选的，若为纯电模式且整车是驱动状态，则驱动电机功率以及整车高压附件消耗功率都由高压电池输出；

若为纯电模式且整车是滑行能量回收或者制动能量回收状态，则驱动电机能量回收过程中的能量直接存储到高压电池中。

本发明还提出了一种基于增程式汽车的功率分配系统，包括整车工作信号参数获取模块、整车模式判断模块、功率计算模块和执行模块；

所述整车工作信号参数获取模块实时获取整车的工作信号参数，其输出端连接所述整车模式判断模块信号输入端以及功率计算模块的信号输入端，所述整车模式判断模块根据所述工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式，所述整车模式判断模块输出端连接功率计算模块输入端，所述功率计算模块输入端根据所述工作信号参数以及整车的下一状态所处工作模式计算增程器的发电功率,所述功率计算模块输出端连接所述执行模块输入端，所述执行模块根据功率计算模块计算得到的增程器的发电功率生成控制指令控制整车工作在判断得到的工作模式下。

本发明能够有效合理分配整车功率，既满足整车动力性需求，又降低油耗和排放。短距离低速市区工况纯电模式即可满足，其他工况增程器发电满足整车功率需求，而且增程器所需要的发电功率确定后，发动机的转速点和扭矩点基本也已经确定，这使得发动机工作在低油耗区实现低油耗低排放；通过合理分配整车功率，既能保障高压电池电平衡，高压电池放电功率不足的时候又能通过增程器补偿整车需求功率；通过合理控制高压电池充放电，能有效保护高压电池，延长高压电池使用寿命。

本发明可应用于混合动力汽车上的整车控制器，所有模式的切换阈值条件均可灵活标定，可应用到不同电池容量，不同功能需求的混动动力车上。

本发明还可使整车的工作模式灵活切换，既可以满足多变路况需求，又可以有效降低油耗和污染物排放，同时也会最大可能延长高压电池使用寿命。

该基于增程式汽车的功率分配系统功能比较完整，可以直接集成到混合动力汽车整车控制器中使用，运用时直接调用相关变量即可。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是基于增程式汽车的功率分配方法的流程图；

图2是基于增程式汽车的功率分配系统的原理框图。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种基于增程式汽车的功率分配方法，包括以下步骤：

实时采集整车的工作信号参数；

根据所述工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式，并激活或保持该工作模式，所述工作模式包括纯电模式和增程模式，所述增程模式包括电池保护模式、电池SOC一级补偿模式、电池SOC二级补偿模式、电池放电功率一级补偿模式、电池放电功率二级补偿模式、急加速模式之一或任意组合；整车默认是纯电模式，若电池保护模式、电池SOC一级补偿模式、电池SOC二级补偿模式、电池放电功率一级补偿模式、电池放电功率二级补偿模式和急加速模式任意模式激活，则进入增程模式。

根据判断得到的下一状态所处的不同工作模式控制增程器发电机向整车的不同的用电模块分配功率。

其中，工作信号参数包括但不限于高压电池实际SOC、高压电池平衡SOC、高压电池额定/峰值充电功率、高压电池母线电压、高压电池额定/峰值放电功率、高压电池单体电池温度、高压电池单体电池电压、车速信号、油门踏板开度信号、整车需求功率、增程器最大发电功率、高压空调使能信号、压缩机转速信号、DCDC输出电流信号。这些工作信号参数可通过CAN总线通信获得。

本实施例中，根据所述工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式的具体方法为：

若高压电池单体温度低于低温阈值，高压电池单体温度高于高温阈值，高压电池单体电压低于低压阈值且持续时间达到设置时长阈值三种情况中任一情况满足则电池保护模式激活。

若高压电池SOC低于SOC一级补偿阈值，则电池SOC一级补偿模式激活。

若高压电池SOC低于SOC二级补偿阈值且车速大于SOC二级补偿模式车速阈值且踏板开度大于SOC二级补偿模式踏板开度阈值，则电池SOC二级补偿模式激活。

若高压电池放电功率低于放电功率一级补偿阈值，则电池放电功率一级补偿模式激活。

若高压电池放电功率低于行车需求功率，则电池放电功率二级补偿模式激活。

若油门踏板开度大于急加速踏板开度阈值且车速大于急加速车速阈值，则急加速模式激活。

若以上条件都不满足，则保持当前工作模式。

本实施例中，根据判断得到的下一状态所处的不同工作模式控制增程器发电机向整车的不同的用电模块分配功率的具体方案为：

若下一状态所处工作模式为纯电模式，发动机不启动，整车功率输出从高压电池出，能量回收的能量也储存在高压电池中。若为纯电模式且整车是驱动状态，则驱动电机功率以及整车高压附件消耗功率都由高压电池输出；若为纯电模式且整车是滑行能量回收或者制动能量回收状态，则驱动电机能量回收过程中的能量直接存储到高压电池中。

若下一状态所处工作模式为增程模式，发动机启动，发电机的发电功率用于补偿高压电池充电功率、整车高压附件消耗功率以及整车行车功率，其中整车行车功率包括整车驱动的功率消耗和整车能量回收的回收功率。

若为电池保护条件激活进入增程模式，则增程器发电功率用于满足整车高压附件功率消耗以及行车功率需求，高压电池保持不进行充放电。

若为电池SOC一级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和电池充电功率，高压电池处于充电状态。

若为电池SOC二级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗、电池充电功率和行车功率需求，高压电池主要处于充电状态，偶尔处于短时放电功率需求。

若为电池放电功率一级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和电池充电功率，高压电池处于充电状态。

若为电池放电功率二级补偿条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和行车功率需求，高压电池处于小功率放电状态，用于补偿行车需求功率。

若为急加速条件激活进入增程模式，则增程器发电功率主要用于满足整车高压附件功率消耗和行车功率需求，高压电池处于短时大功率放电状态，用于补偿行车需求功率。

多种条件激活进入增程模式，电池保护优先，其他条件下则根据电池充电需求功率、整车驱动功率、高压附件消耗功率综合计算出增程器的发电功率。具体的综合计算过程为：首先需要统一符号：电池所需充电功率为负值，整车行车功率(驱动功率为正值，能量回收功率为负值)，高压附件消耗功率为正值。其次是有限值：电池所需充电功率<＝电池可充电功率，增程器的发电功率<＝mi n(发电机峰值发电功率,发动机最大发动功率)；增程器发电功率＝电池所需充电功率-高压附件消耗功率-整车行车功率。

如图2所示，本申请还提出了一种基于增程式汽车的功率分配系统，包括整车工作信号参数获取模块、整车模式判断模块、功率计算模块和执行模块；

所述整车工作信号参数获取模块实时获取整车的工作信号参数，其输出端连接所述整车模式判断模块信号输入端以及功率计算模块的信号输入端，所述整车模式判断模块根据所述工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式，所述整车模式判断模块输出端连接功率计算模块输入端，所述功率计算模块输入端根据所述工作信号参数以及整车的下一状态所处工作模式计算增程器的发电功率、高压电池的充放电功率，所述功率计算模块输出端连接所述执行模块输入端，所述执行模块根据功率计算模块计算得到的增程器的发电功率生成控制指令控制整车工作在判断得到的工作模式下，所述控制指令包括但不限于增程器的启动指令、发电功率指令，启动指令包括但不限于启动各用电模块、增程器的指令，发电功率指令包括但不限于控制增程器发电功率的指令以及向各用电模块分配功率的指令。该功率分配系统可集成于整车控制器中，整车控制器按所述控制指令控制增程器发电机向整车的不同的用电模块分配功率。

具体的，整车工作信号参数获取模块通过CAN总线获取包含但不限于高压电池实际SOC、高压电池平衡SOC、高压电池额定/峰值充电功率、高压电池母线电压、高压电池额定/峰值放电功率、高压电池单体电池温度、高压电池单体电池电压、车速信号、油门踏板开度信号、整车需求功率、增程器最大发电功率、高压空调使能信号、压缩机转速信号、DCDC输出电流信号工作信号参数等。

整车模式判断模块根据整车工作信号参数获取模块获取的工作信号参数判断整车的下一状态所处工作模式，是处于纯电模式还是增程模式，其中增程模式至少包含电池保护模式、电池SOC一级补偿模式、电池SOC二级补偿模式、电池放电功率一级补偿模式、电池放电功率二级补偿模式、急加速模式。

功率计算模块计算内容包含高压附件功率消耗情况、整车驱动功率需求、增程器发电功率、高压电池充电功率，其中高压附件功率消耗至少包含高压空调功率消耗、DCDC功率消耗，其中整车驱动功率需求中包含驱动电机消耗功率和能量回收功率。

执行模块至少包含增程器启停控制模块和增程器发电功率控制模块。增程器启停控制模块和增程器发电功率控制模块均与增程器连接，增程器启停控制模块控制增程器的启停；增程器发电功率控制模块根据功率计算模块计算结果控制增程器的发电功率，以供整车在当前情况下的需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。