基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法及控制装置与流程

1.本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法及控制装置。


背景技术：

2.混合动力汽车(hv)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。非插电混动车型(hev)是混合动力汽车(hv)的一种，非插电混动车型(hev)具有燃油驱动和纯电驱动两种驱动方式，车辆起步时，仅依靠电机来驱动，即车辆处于纯电驱动状态；车辆达到一定车速后，发动机才介入，根据混动车型的构型特点，由纯电切换到串联或并联驱动，电池的电能来自于发动机发电、能量回收。
3.现住宅大都配置有地下停车库，地下车库具有应用面积大、土地资源利用率高等优势，但地下车库是属于封闭或者半封闭的建筑，空气流通不顺畅，内燃机汽车行驶中的尾气会影响地下车库的空气质量，传统内燃机汽车在使用时不可避免地会产生排放尾气，混动汽车可以通过控制使其在地下停车库内采用纯电驱动状态行驶，即混动汽车进入ev模式，以避免尾气的排放，但是非插电混动车型(hev)的电池容量较小，无法在汽车进入地下车库的时候使汽车有足够的电量进入纯电驱动模式，进而无法避免尾气的排放。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法及控制装置，本发明所要解决的技术问题是：如何避免非插电式混动车辆在地下车库内排放尾气。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.采集车辆一段时间内的行车信息，根据行车信息获取车辆的常用停车场并判断该常用停车场是否为地下车库；
8.若判定常用停车场为地下车库，则记录与常用停车场相关的行车数据，实时获取车辆的出行数据并预测目的地，若预测目的地为常用停车场，计算出动力电池能使车辆在纯电驱动下往返常用停车场入口和常用停泊车位所需的目标soc，并在车辆进入常用停车场入口前将动力电池充电至目标soc，车辆在进入常用停车场时转换为纯电驱动。
9.本方法在应用时，先通过采集车辆一段时间内的停泊数据，采集数据的时间可以为一礼拜、一个月等，根据行车信息判断常用停车场后继续判断常用停车场是否为地下车库，在判断常用停车场为地下车库后，判定为需要进行后续能量管理；在判定常用停车场地下车库后，车辆通过记录与该常用停车场相关的行车数据，学习用户行车习惯，再根据实时获取的车辆出行数据预测目的地，只有在预测目的地为常用停车场后车辆才需要进行能量管理，若不是地下车库则无需进行能量管理，车辆采用燃油驱动即可，避免能源浪费；在判
断为常用停车场后，计算动力电池所需的目标soc并对动力电池进行提前充电，满足车辆在纯电驱动下往返常用停车场入口和常用停泊车位，车辆在地下车库驶入和驶出均能采用纯电驱动。本方法通过对车辆常用停车场以及相关的行车数据判断和学习，能够在用户未开导航的情况下在后台自动预测目的地并判断车辆是否需要进行能量管理以及自动启动能量管理，实现自动化控制，然后通过对动力电池提前充电，保证非插电式混动车辆能够在车辆驶入地下车库后有足够的电量支撑车辆纯电运行往返，进而避免车辆在地下车库内行驶排放尾气，提高地下车库内空气质量。
10.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法中，在预测目的地为常用停车场后，实时获取车辆位置信息，监测车辆是否到达距离常用停车场设定行程的设定位置，在车辆到达设定位置后动力电池开始充电。设定行程预先设置，需要保证车辆在该设定行程内行驶时动力电池能够充电至目标soc，使得无论车辆从任何一条行驶路径、任何一个出发位置和任何一段出发时间行驶至常用停车场，动力电池都可以准时准确地进行提前能量管理而且能够减少油耗，保证车辆在进入地下车库后采用纯电驱动，具体来说，用户行驶至常用停车场的路径并不唯一，车辆从不同的行驶路径行驶靠近常用停车场，只有行驶至设定位置时动力电池才开始充电，能够保证车辆能够准时地开始能量管理，而且能够解决因道路拥堵用户临时变更行驶路径而造成车辆无法准确判断是否需要进行能量管理的问题，实现非插电式混动车辆智能、精准的能量管理，即使用户行驶路途中间自行更换目的地，车辆也能实时监测车辆位置，只有车辆行驶至设定位置后车辆进行能量管理，不会造成车辆能量的浪费，提高车辆在无导航情况下进行能量管理的准确度，保证车辆在地下车辆行驶时不排放尾气；同时在常规行驶中，动力电池会回收发动机能量，混动车辆自身会根据当前行驶路况结合动力电池当前电量判断是否切换驱动源，动力电池的电量处于浮动状态，将动力电池的开始充电位置放置到设定位置，使动力电池可以针对地下车库这一场景进行能量管理，减少外界因素干扰，提高能量管理的准确度，而且行驶途中动力电池能够对发电机能量进行充分回收，避免能量浪费，减少发动机对动力电池充电时的油耗。
11.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法中，在车辆到达设定位置后，获取车辆行驶至停车场入口的预计行驶时间，在车辆行驶至停车场入口的预计行驶时间不大于动力电池充电至目标soc的充电时间时，选取该位置为开始充电位置。车辆到达设定位置后再选择动力电池更优的开始充电位置，上述选取方式将动力电池的充电时间段放置在车辆进入地下车库前，避免动力电池电量在车辆行驶中被消耗，而且动力电池能够对车辆在开始充电位置和设定位置之间的能量进行有效回收，减少油耗，而且该段充电位置能够有效保证本方法可以在动力电池的最优充电时机进行充电，实现非插电式混动车辆最优的能量管理。
12.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法中，只获取车辆在设定时间段内的出行数据。如果存在车辆在驶向第三目的地时，第三目的地的行车数据和常用停车场的出行数据重合较高的情况，车辆容易将常用停车场预测为目的地，造成目的地误判，通过获取车辆在设定时间段内的出行数据，提高车辆目的地预测的准确度，避免能量浪费，提高车辆在无导航情况下进行能量管理的准确度，从而保证车辆在地下车辆行驶时不排放尾气。
13.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法中，所述行车数据包括车辆
驶入常用停车场前以及驶出常用停车场后一段距离内所有的通车路径。车辆只有在行驶靠近常用停车场一段距离时，车辆才进行目的地预测，车辆的出发位置并不会影响车辆目的地的预测准确度，车辆从任一方向行驶靠近常用停车场，车辆均可进行准确判断并开展后续的能量管理，从而提高本方法的适用性。
14.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制装置中，获取车辆在每天两个时间段内的行车信息并分别获取每个时间段内的常用停车场，所述行车数据包括两个时间段的常用停车场之间的所有通车路径。根据车辆两个时间段的停泊位置和停泊时间来判定两个不同的常用停车场，对用户出行习惯进行学习，能够适应不同用户不同的作息，实现非插电式混动车辆智能的场景学习，且车辆可以针对两个常用停车场之间进行针对性的行车数据学习，能够提高车辆能量管理的准确性，从而保证车辆在地下车辆行驶时不排放尾气。
15.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制装置中，出行数据包括行驶路径和出发地点，在出发地点为其中一个常用停车场且行驶路径与通车路径重合时，预测常用停车场为目的地。通过出发地点和行驶路径两个条件来预测目的地，能够提高本方法预测目的地准确度。
16.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制装置中，行车信息包括车辆的停泊位置和停泊时间，判断常用停车场包括：车辆在任意一停车位置的停泊时间大于设定时间时，进行一次计数，对次数进行累计，次数最多的停泊位置判定为常用停车场。通过上述判断提高对常用停车场判断的准确度，便于后续进行有效的能量管理，保证车辆在地下车辆行驶时不排放尾气。
17.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法中，所述行车信息还包括停车场路面坡度，监测车辆驶入停车场时停车场路面坡度，在停车场路面坡度大于设定角度且持续设定时间时，判定常用停车场为地下车库。地下车库通过监测停车场路面的坡度以及持续时间进行地下车库判定，，保证地下车库判定的准确性，
18.在上述的基于非插电式混动车辆的能量管理控制装置中，包括：
19.车载导航模块，用于获取车辆的位置信息并输送给多媒体模块；
20.摄像头，用于识别停车场标识并输送给多媒体模块；
21.惯性测量单元，用于监测停车场路面坡度并输送给多媒体模块。
22.多媒体模块，用于获取停泊时间、判定常用停车场和地下车库以及预测目的地，还用于计算常用停车场入口与常用停泊车位之间的距离以及车辆当前位置到常用停车场入口的预计行驶时间并输送给整车控制模块；
23.整车控制模块，用于计算动力电池在常用停车场入口和停泊位置之间往返所需电量及充电时间，还用于控制车辆转换为纯电驱动。
24.本装置在工作时，通过车载导航模块获取车辆停泊位置后输送给多媒体模块，多媒体模块根据停泊位置和获取的停泊时间判定常用停车场后再通过摄像头和惯性测量单元的数据判定常用停车场是否为地下车库，在判定为地下车库后，多媒体模块计算常用停车场入口与常用停泊车位的距离，同时多媒体模块学习车辆所有与常用停车场相关的行车数据做好开展能量管理的准备，然后在车辆常规行驶中，导航模块获取车辆的出发位置以及实时导航坐标并输送给多媒体模块，多媒体模块通过实时位置得出车辆已行驶的路径后，再进行目的地预测，多媒体模块根据车载导航模块获取车辆实时导航坐标计算车辆当
前位置距离预测目的地停车场入口的剩余距离以及预计行驶时间发送给整车控制模块后，整车控制模块计算常用停车场入口和常用停泊车位之间往返所需电量及充电时间，判断预计行驶时间不大于充电时间后，控制发动机对发电机充电，并在车辆行驶至常用停车场入口时驱动车辆进入纯电驱动，使用户能够在无导航的情况下实现地下车库内纯电运行，避免尾气排放，而且能够精准计算出车辆的充电电量以及充电位置，实现智能、精准的能量管理。
25.与现有技术相比，本基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法及控制装置具有以下优点：
26.1、本发明能够在无导航的情况下通过场景引擎自主学习车辆常用停车场的位置并判断该停车场是否为地下车库后再进行能量管理，其中无需用户操作，提高车辆的智能化控制以及人机交互体验感。
27.2、本方法中能量管理的判断以及进行均是在车辆行驶至距离常用停车场入口设定行程后再进行的，能够克服无导航情况下车辆对目的地预测的精准度差造成车辆能量管理失误的缺陷，以及克服无导航情况下只能针对单一地点进行管理的缺陷。
28.3、本发明将动力电池的充电时间放置到即将进入常用停车场入口的前一段时间，能够避免动力电池电量损耗的同时使动力电池充电时间点更准确，使动力电池有足够电量支撑车辆在常用停车场内行驶，形成动力电池最优充电位置。
附图说明
29.图1是实施例一的策略框架图。
30.图2是实施例三的策略框架图。
具体实施方式
31.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
32.实施例一：
33.如图1所示，本基于场景引擎的非插电式混动车辆能量管理控制装置包括整车控制模块、多媒体模块、摄像头、惯性测量单元和车载导航模块，车载导航模块、摄像头和惯性测量单元均与多媒体模块的输入端连接，多媒体模块与整车控制模块的输入端连接，其中摄像头、惯性测量单元共同判断车辆是否进入地下车库。车载导航模块不进行车辆行驶路线的导航。
34.本基于非插电式混动车辆的能量管理控制装置是通过设置各种功能部件分别对应实现了车辆在进入地下车库前提前进行能量管理的方法。通过基于非插电式混动车辆的能量管理控制方法来具体说明基于非插电式混动车辆的能量管理控制装置的工作原理。
35.本实施例以家的停车场和公司的停车场为对象展开说明，在使用本能量管理控制方法时，
36.选取常用停车场：通过车载导航模块和多媒体模块分别采集车辆在一个月内每天白天和晚上的停泊位置和停泊时间，车载导航模块获取车辆在工作日白天(7：00-17：00)的停泊位置输送给多媒体模块，同时通过摄像头识别常用停泊位置是否有停车场标识，预先
判断停泊位置是否为停车场并输送给多媒体模块，若是停车场，则多媒体模块判断停泊时间＞3小时，则进行一次计数，对次数进行累计，次数最多的地点，判定为常用停车场，且为用户所在公司的停车场；车载导航模块再获取车辆在工作日晚上(17：00-7：00)的停泊位置输送给多媒体模块，多媒体模块判断停泊时间＞6小时，且停车地点为小区，则进行一次计数，对次数进行累计，次数最多的地点，也判定为常用停车场，且为用户的家的停车场，若不是停车场，则车辆判定可采用燃油驱动。
37.判断停车场是否为地下车库：在车辆进入常用停车场时，惯性测量单元监测其重力方向与设备的夹角的变化，主要监测到惯性测量单元x向与地面水平的夹角，即对应车辆行驶路面坡度，将数据输送给多媒体模块，如果倾斜角度大于设定角度设定的5
°
，并持续设定时间设定的5s以上，则判定常用停车场为地下车库，若判定常用停车场不是地下车库，则车辆判定可采用燃油驱动。其中设定角度和设定时间均可标定；行车信息包括停泊位置、停泊时间、停车场标识和停车场路面坡度，
38.预测目的地：多媒体模块预先记录并学习车辆在家停车场或公司停车场的行车数据，行车数据包括车辆在该停车场的出发时间、到达时间和家的停车场和公司的停车场之间所有的通车路径，并根据用户的出行习惯针对所有通车路径进行常用排序；多媒体模块每天获取车辆在设定时间段内的出行数据，出行数据包括车辆的出发时间、出发地点以及行驶路径，先判断车辆的出发时间是否在设定时间段内，若是在设定时间段内则获取车辆出发地点是否为家的停车场或公司的停车场，若是家的停车场或公司的停车场则实时获取车辆的行驶路径，若行驶路径与通车路径重合则预测目的地为公司的停车场或家的停车场，具体地，车辆在设定时间段(6:00-10:00)从家出发或(16:00-24:00)从公司出发，车载导航模块实时获取车辆坐标以及行驶路径，多媒体模块根据车辆行驶路径匹配之前学习记录的所有通车路径，若重合，则预测目的地为家或公司，若中间行驶路径偏离学习记录的通车路径，先实时监测车辆行驶路径，若最终车辆行驶靠近家或公司在设定距离内，也预测目的地为家或公司，这样设置可以满足因行驶路径拥堵，用户采用绕路的方式绕过拥堵路段后继续驶向家或公司的情况，还可以满足用户从家或公司驶出后经过第三地点并停留后继续驶向家或公司的情况，基于上述情况，多媒体模块均可以预测目的地。设定距离和设定时间段均可标定，其中设定时间段为激活后续能量管理的重要条件之一，这是为了避免车辆在非设定时间段内行驶时行驶在通车路径上，造成多媒体模块误判目的地。
39.计算车辆在常用停车场内纯电驱动所需电量：在车辆行驶中，通过多媒体模块获取常用停泊车位与常用停车场(本实施例中为家或公司)入口的距离后输送给整车控制模块，整车控制模块计算常用停泊车位与常用停车场(本实施例中为家或公司)入口之间往返所需电量，公式为：
40.q1＝2s
距离a电耗
，
41.其中，s
距离
为地下车库入口与停泊位置纯电运行的距离，a
电耗
为车辆在纯电运行时的电耗，(单位，kwh/100km)。a
电耗
是通过积分计算最近一个循环hev车辆在纯电运行时的电耗得出，属于现有技术。
42.动力电池提前充电：在车辆行驶靠近常用停车场(本实施例中为家或公司)设定行程后，多媒体模块激活车辆自带的后台虚拟导航计算车辆到达目的地地下车库入口的剩余距离以及预计时间并输送给整车控制模块，将其中车辆到达目的地地下车库入口的预计时
间设为t；设定行程可标定与预测目的地布置中的设定距离一致也可不一致。
43.同时，整车控制模块开始计算目标soc，公式为：
[0044][0045]
其中，q1为车辆在地下车库入口与停泊位置之间往返所需电量，q2为动力电池的总电量，y为车型发动机起动的soc数值，为车辆在地下车库入口与停泊位置之间往返所需电量的冗余电量。
[0046]
整车控制模块将地下车库入口和停泊位置之间往返所需电量的充电时间的计算公式为：
[0047][0048]
其中，z为动力电池当前soc值，b为动力电池的平均充电功率。
[0049]
若t≤t1，则整车控制模块控制发动机对动力电池进行充电，将动力电池的充电时间控制在车辆驶入地下车库入口的前几分钟，以实现动力电池的最优充电。其中，t为车辆当前位置到常用停车场入口的预计行驶时间，t1为地下车库入口和停泊位置之间往返所需电量的充电时间。
[0050]
在动力电池的soc到达目标soc后，整车控制模块控制车辆进入纯电驱动。
[0051]
本方案可以精准地判断车辆在常用停车场内行驶动力电池所需的电量，将动力电池的充电时间控制在车辆驶入常用停车场入口的前几分钟，能够准确把握动力电池的充电时间，提高车辆各个模块对车辆目的地判断的准确度，在车辆在未进入设定行程(对应步骤e)的行驶路段内，动力电池能够对发动机进行充分的能量回收，降低动力电池充电的油耗，实现经济化以及动力电池的最优充电，本方法能够在避免车辆在地下车库排放尾气保证的同时提高充电经济化。
[0052]
实施例二：
[0053]
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不同之处在于：行车数据包括车辆驶入常用停车场前以及驶出常用停车场后一段距离内所有的通车路径，出行数据包括车辆的行驶路径，目的地预测包括：车辆在设定时间段的行驶路径和通车路径重合超过设定值时，预测目的地为常用停车场。
[0054]
本实施例针对于车辆在设定时间段内从第三地点驶向常用停车场的情况，只要车辆在设定时间段内的行驶路径与上述通车路径具有较高的重合度，多媒体模块也可进行目的地预测。
[0055]
实施例三：
[0056]
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不同之处在于：如图2所示，本实施例采用导航地图识别停车场标识，导航地图与多媒体模块的输入端连接。
[0057]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0058]
尽管本文较多地使用了多媒体模块、车用导航模块等术语，但并不排除使用其它
术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。