一种汽车能量分配优化方法及组合动力增程式汽车与流程

1.本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种汽车能量分配优化方法及组合动力增程式汽车。


背景技术：

2.随着对排放法规要求不断加强，对车辆控制的要求也越来越高。对于学校、医院等特殊场所附近通常要求低噪音和低排放，而燃油发动机增程器混动系统无法满足低排放以及低噪音的要求。
3.现有技术通常采用燃料电池系统以及其它绿色能源替代燃油以满足巡航里程长和低排放的需求。对于采用燃料电池系统和其它能源组合的组合动力增程式汽车而言，组合式能量管理策略优化是提高组合动力增程式汽车燃油经济性的关键，同时结合政策法规的路权要求设计出可灵活选择的组合动力系统搭配方案使组合动力增程式汽车充分发挥其节能减排的优势。
4.目前，无论是基于规则的还是基于优化算法的能量管理方法都有了广泛研究。其中，基于规则的策略是预先定义一些逻辑门限值，并根据车辆的运行状态确定系统工作模式和转矩分配，控制实现简单，实时性强，得到了广泛的工程应用，但控制效果依赖于经验。而基于全局优化的控制算法计算量大且实现困难，需要预先知道整个循环工况，无法用于车辆的在线控制。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种汽车能量分配优化方法及组合动力增程式汽车，能够满足对巡航里程及特殊路况排放的要求，控制方法简单，实时性强，弱化控制效果对经验的依赖性。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种汽车能量分配优化方法，用于组合动力增程式汽车，该组合动力增程式汽车包括一号增程器和二号增程器，所述一号增程器包括燃料电池，所述二号增程器包括燃油发动机或燃气发动机中任一种；所述汽车能量分配优化方法包括以下步骤：
8.确定车辆即将驶入区域的路况，若是属于低碳和/或低噪音要求的区域，则控制执行一号增程器运行模式并输出路况开关因子一；若是属于非低碳和/或低噪音要求的区域且非极端动力需求区域，则控制执行二号增程器运行模式并输出对应的路况开关因子二；若是属于极端动力需求区域，则控制执行一号增程器和二号增程器同时运行模式并输出对应的路况开关因子三；
9.在新路普信息采集功能被开启时，基于路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略；所述指定参数包括电池的实际剩余电量和gps导航系统预测的在即将驶入区域内行驶时的平均车速。
10.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，在电池的实际剩余电量
与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型一；
11.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型二；
12.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型三。
13.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型四；
14.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型五；
15.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型六；
16.所述第二预设车速大于所述第一预设车速。
17.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于等于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型七；
18.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于等于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型八；
19.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于等于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型九。
20.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型十；
21.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型十一；
22.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型十二。
23.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型十三；
24.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型十四；
25.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型十五；
26.所述第二预设车速大于所述第一预设车速。
27.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，在电池的实际剩余电量
与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型十六；
28.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型十七；
29.在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型十八。
30.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，基于路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略后，记录所选择的能量分配管路策略以替代上次所记录的能量分配管路策略；
31.若是新路普信息采集功能未被开启，则采用上次所记录的能量分配管路策略。
32.作为上述的汽车能量分配优化方法的一种优选技术方案，所述第一预设值为70％，所述第一预设车速为40km/h，所述第二预设车速为80km/h。
33.本发明还提供了一种组合动力增程式汽车，采用上述的汽车能量分配优化方法。
34.本发明的有益效果：本发明提供的汽车能量分配优化方法，基于车辆即将驶入区域的路况选择对应的增程器运行模式并输出路况开关因子，并在新路普信息采集功能被开启后，基于路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略，实现道路需求与增程器匹配，不仅能够满足对巡航里程及特殊路况排放的要求，还具有控制方法简单、实时性强及弱化控制效果对经验的依赖性的效果，实现不同的增程器运行模式在不同路况需求下的切换和能量分配的优化管理。
35.本发明提供的组合动力增程式汽车，采用上述的汽车能量分配优化方法，能够基于即将驶入区域的路况、指定参数选择对应的能量分配管理策略，提前选择对应的增程器运行模式，并基于不同路况的需求选择能量分配模型，实现能量分配的优化管理，弱化控制效果对经验的依赖性的效果。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明实施例提供的组合动力增程式汽车的能量分配优化方法的主要流程图；
38.图2是本发明实施例提供的电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值时组合动力增程式汽车的能量分配优化方法的详细流程图；
39.图3是本发明实施例提供的电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值时组合动力增程式汽车的能量分配优化方法的详细流程图。
具体实施方式
40.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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。
41.本实施例提供了一种汽车能量分配优化方法，用于组合动力增程式汽车。示例性地，组合动力增程式汽车具有两种动力源，上述动力源可以为燃料电池和燃油发动机，其中，燃料电池对应一号增程器，燃油发动机对应二号增程器。还可以采用燃气发动机替代上述燃油发动机。在选用一号增程器时具有绿色环保、噪音低的优点，在选用二号增程器时具有性价比高的优点。
42.图1是本实施例提供的组合动力增程式汽车的能量分配优化方法的主要流程图，如图1所示，上述汽车能量分配优化方法包括以下步骤：
43.确定车辆即将驶入区域的路况，若是属于低碳和/或低噪音要求的区域，则控制执行一号增程器运行模式并输出路况开关因子一；若是属于非低碳和/或低噪音要求的区域且非极端动力需求区域，则控制执行二号增程器运行模式并输出对应的路况开关因子二；若是属于极端动力需求区域，则控制执行一号增程器和二号增程器同时运行模式并输出对应的路况开关因子三；在新路普信息采集功能被开启时，基于路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略。
44.上述指定参数包括电池的实际剩余电量和预测的在即将驶入区域内行驶时的平均车速。上述制动参数并不仅限于电池的实际剩余电量和预测的在即将驶入区域内行驶时的平均车速两种，还可以考虑对路况进行更加细致的划分，如将路况分为拥挤路段、郊区路段和高速路段等。
45.在车辆即将驶入区域属于低碳和/或低噪音要求的区域时，说明该区域内存在学校、医院等，启动一号增程器能够降低噪音，实现几乎零排放。在车辆即将驶入区域属于非低碳和/或低噪音要求的区域且非极端动力需求区域时，说明该区域属于无特殊的噪音和排放要求，但也不是大功率爬坡及加速路段，从性价比考虑启动二号增程器。在车辆即将驶入区域属于极端动力需求区域时，说明具有大功率爬坡路段和/或加速路段，采用同时启动一号增程器和二号增程器，以满足行驶需求。
46.本实施例提供的汽车能量分配优化方法，基于车辆即将驶入区域的路况选择对应的增程器运行模式并输出路况开关因子，并在新路普信息采集功能被开启后，基于路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略，实现道路需求与增程器匹配，不仅能够满足对巡航里程及特殊路况排放的要求，还具有控制方法简单、实时性强及弱化控制效果对经验的依赖性的效果，实现不同的增程器运行模式在不同路况需求下的切换和能量分配的优化管理。
47.本实施例中，确定车辆即将驶入区域的路况的方式可以通过驾驶员手动选择，即在车辆上安装对应的选择开关，如设置触摸屏的方式，将控制程序通过触摸屏显示，以供驾驶员手动选择；也可以利用gps导航系统规划的行驶路线，由gps导航系统确定依据行驶路线行驶时车辆即将驶入区域的路况，并将所确定的路况发送至车辆控制器，由车辆控制器依据路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略，并执行所选择的能量分配管
理策略。
48.车上配备有gps导航系统，gps导航系统具有根据规划的行驶路线预测平均车速的功能，这是现有技术，在此不再赘叙。根据不同路况下的平均车速将平均车速分为三个档位，分别为小于40km/h、位于40km/h
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80km/h之间及大于80km/h。于其他实施例中，对不同路况下的平均车速划分不仅限于三个档位，还可以将平均车速分为两个档位，比如小于40km/h，及大于等于40km/h。还可以将平均车速分为四个及以上档位。
49.根据平均车速及组合动力增程式汽车的传动系统的传动比计算出平均需求功率，根据平均需求功率计算需求扭矩，采集电池的实际剩余电量，根据计算出的需求扭矩和电池的实际剩余电量及时切换电池的充放电状态。
50.把电池的实际剩余电量分为两个档位，分别为电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，及电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，第一预设值通常取值为70％。于其他实施例中，还可以对电池的实际剩余电量进行更加细致的划分，如将电池的实际剩余电量划分为三个及以上档位等。
51.车内设有新路普信息采集功能开启开关，新路普信息采集功能开启开关可以是触摸屏配合控制程序的方式，也可以是机械开关，在此不再具体限定。
52.进一步地，基于路况开关因子和指定参数选择对应的能量分配管理策略后，记录所选择的能量分配管路策略以替代上次所记录的能量分配管路策略；若是新路普信息采集功能未被开启，则采用上次所记录的能量分配管路策略。
53.图2是本实施例提供的电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值时组合动力增程式汽车的能量分配优化方法的详细流程图，图3是本实施例提供的电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值时组合动力增程式汽车的能量分配优化方法的详细流程图。下面分别结合图2和图3对上述组合动力增程式汽车的能量分配优化方法进行详细介绍。
54.本实施例基于路况开关因子、电池的实际剩余电量及预测的在即将驶入区域内行驶时的平均车速将能量分配模型分为十八种，能量分配模型可以采用神经网络模型等算方法进行离线学习确定，采用神经网络模型等算方法进行离线学习获取能量分配模型的方法为现有技术，在此不再详细赘叙。
55.第一种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型一。实现在低噪音和/或低排放要求区域，采用燃料电池提供动力，铝环保，噪音小。
56.第二种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型二。
57.第三种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型三。
58.第四种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型四。本实施例中，第二预设车速为80km/h，第一预设车速为40km/h。
59.第五种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型五。
60.第六种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型六。
61.第七种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于等于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型七。
62.第八种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于等于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型八。
63.第九种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值大于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于等于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型九。
64.第十种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型十。
65.第十一种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型十一。
66.第十二种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速小于第一预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型十二。
67.第十三种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型十三。
68.第十四种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型十四。
69.第十五种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型十五。
70.第十六种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子一时，选择能量分配模型十六。
71.第十七种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子二时，选择能量分配模型十七。
72.第十八种，在电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值小于等于第一预设值，且平均车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速，且路况开关因子为路况开关因子三时，选择能量分配模型十八。
73.需要说明的是，电池的实际剩余电量与电池最大电量的比值的判断、平均车速的判断及路况开关因子的判断顺序并不仅限于图2和图3所示流程图中的顺序，可以随意调
换。
74.本实施例还提供了一种组合动力增程式汽车，采用上述的汽车能量分配优化方法。
75.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
76.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
77.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。