一种能量管理方法及插电式混合动力汽车与流程

1.本发明涉及混合动力汽车领域，特别是涉及一种能量管理方法及插电式混合动力汽车。


背景技术：

2.随着节能减排不断推进，新能源汽车的普及已经势在必行。在新能源汽车中，插电式混合动力汽车(phev，plug-in hybrid electric vehicle)因其可以有效的降低整车燃油消耗及二氧化碳排放，并且无行驶里程焦虑，受到产业界及学术界的广泛关注。已有研究表明，采用优化的能量管理策略(ems，energy management strategy)可以充分地挖掘出phev的节能减排潜力。
3.现有的ems大多使用常规的电量消耗-电量保持(cd-cs，charge depleting-charge sustaining)模式进行phev控制，即首先使用纯电驱动车辆，后在电池的荷电状态(soc，state of charge)降到固定值时再完全使用内燃机驱动车辆。这种纯电-纯油两段式的控制方式会造成发动机在运行时排放与纯内燃机汽车类似，影响到phev的减排效果。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种插电式混合动力汽车的能量管理方法，依据发动机排放后处理装置的温度调整发动机的启动soc，有效降低整车排放量，达到减排的目的。
5.一种能量管理方法，应用于插电式混合动力汽车中，所述汽车包括电池、发动机、发动机排放后处理装置以及电机，所述能量管理方法包括：
6.判断所述发动机排放后处理装置的温度是否满足正常工作的要求；
7.当所述发动机排放后处理装置的温度满足正常工作的要求时，所述发动机的soc启动条件为所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值小于第一阈值；
8.当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求时，所述发动机的soc启动条件为所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值小于第二阈值；
9.其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，促使所述发动机提前启动，以加热所述发动机排放后处理装置，减少污染物排放。
10.在其中一个实施例中，所述能量管理方法还包括：
11.获取所述电池的实时soc值；
12.计算所述电池的实时参考soc值。
13.在其中一个实施例中，所述计算所述电池的实时参考soc值的步骤包括：
14.获取驾驶员当次行驶的里程信息；
15.获取所述汽车启动时所述电池的启动soc值；
16.提供所述电池的许用最低soc值；
17.依据所述里程信息、所述电池的启动soc值以及所述电池的许用最低soc值，计算
所述电池的每公里允许下降soc值；
18.依据所述电池的实时soc值和所述电池的每公里允许下降soc值计算得到所述电池的实时参考soc值。
19.在其中一个实施例中，所述驾驶员当次行驶的里程信息从商用地图获取。
20.在其中一个实施例中，所述驾驶员当次行驶的里程信息从驾驶员端获取。
21.在其中一个实施例中，所述能量管理方法还包括：
22.估算所述汽车在未来一定时间域的能耗；
23.依据所述汽车在未来一定时间域的能耗判断所述发动机是否满足能耗启动条件；
24.当所述发动机满足能耗启动条件时，所述汽车进入混动模式；
25.当所述发动机不满足能耗启动条件时，所述汽车维持纯电模式。
26.在其中一个实施例中，使用车速预测算法，结合整车纵向动力学方程，估算所述汽车在未来一定时间域的能耗。
27.在其中一个实施例中，所述能量管理方法还包括：
28.判断所述汽车进入混动模式时，所述发动机排放后处理装置的温度是否满足正常工作的要求；
29.当所述发动机排放后处理装置的温度满足正常工作的要求时，设置控制所述发动机和所述电机工作的成本函数中的排放惩罚因子为0；
30.当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求时，判断未来一定时间域内所述汽车的速度模式；
31.依据未来一定时间域内所述汽车的速度模式相应设置所述成本函数中的排放惩罚因子。
32.在其中一个实施例中，所述能量管理方法还包括：
33.判断所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值是否大于第三阈值；
34.当所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值大于第三阈值时，所述发动机关闭，所述汽车进入纯电模式；
35.当所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值小于等于第三阈值时，所述汽车维持混动模式。
36.一种插电式混合动力汽车，使用如上述任意一个实施例所述的能量管理方法。
37.上述能量管理方法及插电式混合动力汽车，通过判断所述发动机排放后处理装置的温度是否满足正常工作的要求来调整所述发动机的启动soc，有效降低整车排放量，达到减排的目的。
附图说明
38.图1为一个实施例中能量管理方法的流程图；
39.图2为另一个实施例中能量管理方法的流程图；
40.图3为一个实施例中计算所述电池的实时参考soc值的步骤的流程图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
42.图1为一个实施例中能量管理方法的流程图，如图1所示，一种能量管理方法，应用于插电式混合动力汽车中，所述汽车包括电池、发动机、发动机排放后处理装置以及电机，所述能量管理方法包括：
43.s110，判断所述发动机排放后处理装置的温度是否满足正常工作的要求。
44.具体地，对于传统的发动机后处理装置，当高温的发动机尾气通过后处理装置时，排放污染物中的一氧化碳、非甲烷类碳氢总烃和氮氧化物三种气体发生化学反应，其中一氧化碳在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；非甲烷碳氢总烃在高温下氧化成水和二氧化碳；氮氧化物还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。通常排放后处理装置的起燃温度为400-800摄氏度，处于该温度内的催化器排放污染物转化效率高于95％以上，可以有效减少发动机的排放污染物，将其转化为水、氮气、氧气。若催化器温度低于上述温度时，排放污染物的转化效率会发生突变，200摄氏度以下会接近于0，即无法对排放污染物进行转化处理。
45.进一步地，在实际应用中可以依据所采用的后处理装置选取发动机排放后处理装置的正常工作参考温度。
46.s120，当所述发动机排放后处理装置的温度满足正常工作的要求时，所述发动机的soc启动条件为所述电池的实时soc值soc
act
与实时soc参考值soc
ref
的差值小于第一阈值。
47.具体地，当所述发动机排放后处理装置的温度满足正常工作的要求，并且所述电池的实时soc值soc
act
降到满足soc
act
－soc
ref
＜第一阈值时，所述发动机启动，所述汽车从纯电模式转为混动模式。
48.s130，当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求时，所述发动机的soc启动条件为所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值小于第二阈值；
49.具体地，当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求，并且所述电池的实时soc值soc
act
降到满足soc
act
－soc
ref
＜第二阈值时，所述发动机启动，所述汽车从纯电模式转为混动模式。
50.进一步地，所述第二阈值大于所述第一阈值，当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求时，促使所述发动机在soc较高时提前启动，以加热所述发动机排放后处理装置，提升所述发动机的排放品质，减少污染物排放；所述第一阈值与所述第二阈值可以值由所述汽车的车型及常用工况确定，所述第二阈值也可以依据所述发动机排放后处理装置的温度与正常工作所需温度的偏差值相应的调整。
51.图2为另一个实施例中能量管理方法的流程图，如图2所示，所述能量管理方法还可以包括：
52.s140，获取所述电池的实时soc值；
53.s150，计算所述电池的实时参考soc值。
54.图3为一个实施例中计算所述电池的实时参考soc值的步骤的流程图，如图3所示，所述计算所述电池的实时参考soc值的步骤s150可以包括：
55.s151，获取驾驶员当次行驶的里程信息s。
56.s152，获取所述汽车启动时所述电池的启动soc值soc
pri
。
57.s153，提供所述电池的许用最低soc值soc
min
。
58.s154，依据所述里程信息s、所述电池的启动soc值soc
pri
以及所述电池的许用最低soc值soc
min
，计算所述电池的每公里允许下降soc值
△
soc；
59.具体地，所述
△
soc满足
60.s155，依据所述电池的实时soc值和所述电池的每公里允许下降soc值计算得到所述电池的实时参考soc值。
61.在其中一个实施例中，所述驾驶员当次行驶的里程信息可以从商用地图获取。
62.在其中一个实施例中，所述驾驶员当次行驶的里程信息可以从驾驶员端获取；具体地，驾驶员可以手动输入当次行驶的里程信息；进一步地，可以通过旋转已有的里程旋钮输入当次行驶的里程信息。
63.在其中一个实施例中，所述能量管理方法还可以包括：
64.s160，估算所述汽车在未来一定时间域的能耗；
65.s170，依据所述汽车在未来一定时间域的能耗判断所述发动机是否满足能耗启动条件；
66.s180，当所述发动机满足能耗启动条件时，所述汽车进入混动模式；
67.s190，当所述发动机不满足能耗启动条件时，所述汽车维持纯电模式。
68.在其中一个实施例中，可以使用车速预测算法，结合整车纵向动力学方程，估算所述汽车在未来一定时间域的能耗。
69.具体地，所述整车纵向动力学方程如下：
[0070][0071]
式中，f
traction
为整车驱动力，m为整车质量，g为重力加速度，α为坡度，δ旋转质量系数，c
dcd
为风阻系数，a为迎风面积，va为车速。
[0072]
应用整车纵向动力学方程公式计算出整车在瞬时的驱动力，然后在整个时域内积分即可得到一定时域内的能耗。
[0073]
在其中一个实施例中，所述能量管理方法还可以包括：
[0074]
s200，判断所述汽车进入混动模式时，所述发动机排放后处理装置的温度是否满足正常工作的要求。
[0075]
s210，当所述发动机排放后处理装置的温度满足正常工作的要求时，设置控制所述发动机和所述电机工作的成本函数中的排放惩罚因子为0；
[0076]
具体地，当所述发动机排放后处理装置的温度满足正常工作的要求时，在控制所述发动机与所述电机的扭矩分配时，可以不考虑排放因素，成本函数中的排放惩罚因子为0。
[0077]
所述成本函数的计算公式如下：
[0078]
[0079]
式中，cf为成本函数计算值，t0为计算起始时间，tf为计算终止时间，为发动机瞬时燃油消耗量，λ
*
为车辆不同速度模式下对应的电转油等效因子，pb(t)为电池功率，ω(p)为排放惩罚因子，emissions(nox co hc)为发动机工作点的排放和值。从上式中可以看出，当排放后处理装置的工作温度正常时，由于高的排放转换效率，成本函数不需要再考虑发动机排放问题。反之，排放转化效率较低时，为了尽可能的降低整车排放，需要对惩罚因子在不同车速模式下的值进行标定，且该值需大于0，保证在发动机工作过程中可以抑制部分排放污染的产生。
[0080]
s220，当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求时，判断未来一定时间域内所述汽车的速度模式。
[0081]
s230，依据未来一定时间域内所述汽车的速度模式相应设置所述成本函数中的排放惩罚因子；
[0082]
具体地，当所述发动机排放后处理装置的温度不满足正常工作的要求时，在控制所述发动机与所述电机的扭矩分配时，需要考虑排放因素，依据未来一定时间域内所述汽车的速度模式相应设置所述成本函数中的排放惩罚因子；
[0083]
进一步地，所述汽车的速度模式可以包括低速模式、中速模式、高速模式、超高速模式，相应地，所对应设置的排放惩罚因子可以包括低速排放惩罚因子、中速排放惩罚因子、高速排放惩罚因子、超高速排放惩罚因子。
[0084]
在其中一个实施例中，所述能量管理方法还可以包括。
[0085]
s240，判断所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值是否大于第三阈值；
[0086]
s250，当所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值大于第三阈值时，所述发动机关闭，所述电池停止充电，所述汽车进入纯电模式；
[0087]
s260，当所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值小于等于第三阈值时，所述汽车维持混动模式。
[0088]
具体地，所述第三阈值大于所述第一阈值跟所述第二阈值，当判断所述电池的实时soc值与实时soc参考值的差值是否大于第三阈值，可以判断所述电池已经有足够的电量，所述汽车可以停止充电，采用纯电模式工作。
[0089]
一种插电式混合动力汽车，使用如上述任意一个实施例所述的能量管理方法。
[0090]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0091]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。