电动化车辆的节能型纵向运动控制方法、装置及车辆转让专利
申请号 : CN201710621898.8
文献号 : CN107433942B
文献日 : 2019-08-09
发明人 : 李升波 , 林庆峰 , 刘学冬 , 成波 , 李克强 , 高洪波 , 王志涛 , 林子钰 , 王建强 , 罗禹贡 , 杨殿阁
申请人 : 清华大学 , 北京航空航天大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种电动化车辆的节能型纵向运动控制方法,其特征在于,电动化车辆的动力系统包括发动机、第一电机和第二电机,其中,方法包括以下步骤:接收车辆巡航速度、速度波动量与行驶总里程,并根据所述车辆巡航速度、速度波动量与行驶总里程得到车速上界和车速下界;
根据所述车速下界控制车辆进入第一巡航阶段,并启动所述发动机和所述第一电机,且关闭所述第二电机;以及在当前车速大于或等于所述车速上界时,控制所述车辆进入第二巡航阶段,并启动所述第一电机和所述第二电机,且关闭所述发动机。
2.根据权利要求1所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制方法,其特征在于,所述根据所述车速下界控制车辆进入第一巡航阶段,并启动所述发动机和所述第一电机,且关闭所述第二电机,进一步包括:调节所述发动机的输出力矩至最优效率区域内,并调节所述第一电机的转速与转矩以使所述发动机的转速处于所述最优效率区域内,并使得车辆加速;
判断当前行驶里程是否小于所述行驶总里程;
如果是,则继续调节所述发动机的输出力矩、所述第一电机的转速与转矩,否则进入所述第二巡航阶段。
3.根据权利要求2所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制方法,其特征在于,所述在当前车速大于或等于所述车速上界时,控制所述车辆进入第二巡航阶段,并启动所述第一电机和所述第二电机,且关闭所述发动机,进一步包括:调节所述第一电机的转速与转矩以使所述发动机的转速保持在所述最优效率区域内,并由所述第二电机提供小于车辆阻力力矩的驱动力矩;
判断所述当前行驶里程是否小于所述行驶总里程;
如果是,则继续调节所述第一电机的转速与转矩,并由所述第二电机提供驱动力矩,使得车辆速度和电池SOC同步下降至第一阶段初始值,否则结束周期性动力分配;
判断所述当前车速是否大于所述车速下界;以及
如果是,则继续调节所述第一电机的转速与转矩,否则再次进入所述第一巡航阶段。
4.根据权利要求2或3所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制方法,其特征在于,所述最优效率区域根据所述发动机的最优效率工作点得到。
5.一种电动化车辆的节能型纵向运动控制装置,其特征在于,电动化车辆的动力系统包括发动机、第一电机和第二电机,其中,装置包括:接收模块,用于接收车辆巡航速度、速度波动量与行驶总里程,并根据所述车辆巡航速度、速度波动量与行驶总里程得到车速上界和车速下界;
控制模块,用于根据所述车速下界控制车辆进入第一巡航阶段,并启动所述发动机和所述第一电机,且关闭所述第二电机,并且在当前车速大于或等于所述车速上界时,控制所述车辆进入第二巡航阶段,并启动所述第一电机和所述第二电机,且关闭所述发动机。
6.根据权利要求5所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制装置,其特征在于,所述控制模块包括:第一调节单元,用于调节所述发动机的输出力矩至最优效率区域内,并调节所述第一电机的转速与转矩以使所述发动机的转速处于所述最优效率区域内;
第一判断单元,用于判断当前行驶里程是否小于所述行驶总里程;
第一控制单元,用于在小于所述行驶总里程时,继续调节所述发动机的输出力矩、所述第一电机的转速与转矩,否则进入所述第二巡航阶段。
7.根据权利要求6所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制装置,其特征在于,所述控制模块还包括:第二调节单元,用于调节所述第一电机的转速与转矩以使所述发动机的转速保持在所述最优效率区域内,并由所述第二电机提供小于车辆阻力力矩的驱动力矩;
第二判断单元,用于判断所述当前行驶里程是否小于所述行驶总里程,并判断所述当前车速是否大于所述车速下界;
第二控制单元,用于在小于所述行驶总里程时,继续调节所述第一电机的转速与转矩,并由所述第二电机提供驱动力矩,否则结束周期性动力分配,并且在大于所述车速下界时,继续调节所述第一电机的转速与转矩,否则再次进入所述第一巡航阶段。
8.根据权利要求6或7任一项所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制装置,其特征在于,所述最优效率区域根据所述发动机的最优效率工作点得到。
9.一种电动化车辆,其特征在于,包括:
动力系统,所述动力系统包括发动机、第一电机和第二电机;和
如权利要求5-8任一项所述的电动化车辆的节能型纵向运动控制装置。
说明书 :
电动化车辆的节能型纵向运动控制方法、装置及车辆
技术领域
背景技术
严格的排放法规、提高传统车辆的能源利用效率、开发新能源汽车技术等等。其中,新能源
汽车技术范畴中的混合动力技术是20世纪末期发展起来的一项旨在降低燃油消耗和污染
物排放的新技术,是目前阶段交通运输节能减排的重要实现方式。现阶段,车辆节能主要从
以下几个方面入手:提高车辆组件效率,如近年来VVT(Variable Valve Timing,可变气门
正时)、DCT(Dual Clutch Transmission,双离合器传动系)、GDI(Gasoline Direct
Injection,汽油缸内直喷)等技术的研发与应用;智能化交通系统,如欧美日等国家和地区
的PATH、Eco-Euro等探索性项目;新能源开发与利用,如纯电动汽车、燃料电池汽车、氢能源
汽车等;经济性驾驶技术,如日产公司的Eco-Pedal技术、“加速-滑行”式巡航策略等。其中,
经济性驾驶技术是目前的科研热点,也是车辆节能减排领域的重要发展方向。
PnG(Pulseand Glide,加速-滑行),并通过仿真分析了此策略对燃油经济性的影响。针对山
区环境下的下坡工况,有学者提出了利用PnG策略减小燃油消耗的方法。进一步地,将PnG策
略应用于跟车工况下,以提高车辆的燃油经济性,并提出了发动机“S”型喷油曲线,首次从
机理上解释了应用PnG策略提高经济性的原因。相关技术中针对挡位离散性车辆,提出了一
种近似最优的实用PnG策略,并提出了加速时的“强制降档”策略。另外,并联式混合动力车
辆在巡航工况下的PnG应用,分为两种子类型:首先是固定车速,波动电池SOC(State of
Charge,电池荷电状态);其次是波动车速,固定电池SOC,从而得出后者节油能力更强的结
论,并从能量利用效率的角度给出了定性解释。
械、化学和热力学系统,在系统能源利用效率提升的同时,由于多动力源的存在也使得系统
的管理和协调更加复杂,此时系统的能量与动力管理策略便直接对系统性能直接产生了影
响,亟待解决。
发明内容
步骤:接收车辆巡航速度、速度波动量与行驶总里程,并根据所述车辆巡航速度、速度波动
量与行驶总里程得到车速上界和车速下界;根据所述车速下界控制车辆进入第一巡航阶
段,并启动所述发动机和所述第一电机,且关闭所述第二电机;在当前车速大于或等于所述
车速上界时,控制所述车辆进入第二巡航阶段,并启动所述第一电机和所述第二电机,且关
闭所述发动机。
段,根据车速的上界和下界智能地规划车辆的巡航速度,合理分配车辆发动机和/或多个电
机间的动力,从而提高车辆的经济性、智能性,进而提高车辆的可靠性和实用性。
述发动机的输出力矩至最优效率区域内,并调节所述第一电机的转速与转矩以使所述发动
机的转速处于所述最优效率区域内,并使得车辆加速;判断当前行驶里程是否小于所述行
驶总里程;如果是,则继续调节所述发动机的输出力矩、所述第一电机的转速与转矩,否则
进入所述第二巡航阶段。
动机,进一步包括:调节所述第一电机的转速与转矩以使所述发动机的转速保持在所述最
优效率区域内,并由所述第二电机提供小于车辆阻力力矩的驱动力矩,使得车辆速度和电
池SOC同步下降至第一巡航阶段的初始值;判断所述当前行驶里程是否小于所述行驶总里
程;如果是,则继续调节所述第一电机的转速与转矩,并由所述第二电机提供小于车辆阻力
力矩的驱动力矩,否则结束周期性动力分配;判断所述当前车速是否大于所述车速下界;以
及如果是,则继续调节所述第一电机的转速与转矩,否则再次进入所述第一巡航阶段。
收模块,用于接收车辆巡航速度、速度波动量与行驶总里程,并根据所述车辆巡航速度、速
度波动量与行驶总里程计算得到车速上界和车速下界;控制模块,用于根据所述车速下界
控制车辆进入第一巡航阶段,并启动所述发动机和所述第一电机,且关闭所述第二电机,并
且在当前车速大于或等于所述车速上界时,控制所述车辆进入第二巡航阶段,并启动所述
第一电机和所述第二电机,且关闭所述发动机。
段,根据车速的上界和下界智能地规划车辆的巡航速度,合理分配车辆发动机和/或多个电
机间的动力,从而提高车辆的经济性、智能性,进而提高车辆的可靠性和实用性。
发动机的转速处于所述最优效率区域内;第一判断单元,用于判断当前行驶里程是否小于
所述行驶总里程;第一控制单元,用于在小于所述行驶总里程时,继续调节所述发动机的输
出力矩、所述第一电机的转速与转矩,否则进入所述第二巡航阶段。
所述第二电机提供小于车辆阻力力矩的驱动力矩;第二判断单元,用于判断所述当前行驶
里程是否小于所述行驶总里程,并判断所述当前车速是否大于所述车速下界;第二控制单
元,用于在小于所述行驶总里程时,继续调节所述第一电机的转速与转矩,并由所述第二电
机提供小于车辆阻力力矩的驱动力矩,否则结束周期性动力分配,并且在大于所述车速下
界时,继续调节所述第一电机的转速与转矩,否则再次进入所述第一巡航阶段。
机和第二电机。该车辆可以根据车速下界控制车辆进入第一巡航阶段,并在在当前车速大
于或等于车速上界时,控制车辆进入第二巡航阶段,根据车速的上界和下界智能地规划车
辆的巡航速度,合理分配车辆发动机和/或多个电机间的动力,从而提高车辆的经济性、智
能性,进而提高车辆的可靠性和实用性。
附图说明
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
括第一功率分配器400和第二功率分配器500。其中,发动机100、第一电机MG1、第二电机MG2
和功率分配器的作用及其结构对于本领域技术人员都是已知的,为减少冗余,在此不做具
体赘述。
情况。
向运动控制方法。
域内,并调节第一电机的转速与转矩以使发动机的转速处于最优效率区域内,并使得车辆
加速;判断当前行驶里程是否小于行驶总里程;如果是,则继续调节发动机的输出力矩、第
一电机的转速与转矩,否则进入第二巡航阶段。
明的实施例中,最优效率区域的定义可以为
第一电机,关闭第二电机,其中,第一电机处于发电机状态。
内;
的转速与转矩以使发动机的转速保持在最优效率区域内,并由第二电机提供小于车辆阻力
力矩的驱动力矩;判断当前行驶里程是否小于行驶总里程;如果是,则继续调节第一电机的
转速与转矩,并由第二电机提供驱动力矩,使得车辆速度和电池SOC同步下降至第一阶段初
始值车辆阻力力矩的驱动力矩,否则结束周期性动力分配;判断当前车速是否大于车速下
界;如果是,则继续调节第一电机的转速与转矩,否则再次进入第一巡航阶段。
驱动电机状态。
算法定义进行设置并求解,从而可以得到车辆状态和控制变量随时间的变化曲线,如图4和
图5所示。进一步地,60km/h情况下的百公里油耗为3.12升/百公里,合75.45英里/加仑。在
相同巡航车速下,百公里油耗取决于不同动力分配策略,匀速巡航时的百公里油耗至少为
3.48升/百公里,合67.50英里/加仑。在此车速下,根据本发明实施例的控制方法优化得到
的策略可以使得燃油经济性提高至少10.41%,有效提高车辆的经济性。
段式巡航方法。本发明实施例的方法在考虑车辆功率分配器运动学约束的基础上,提出了
电动化车辆的节能型纵向运动控制算法,从而优化得到的动力分配方式具有更好的燃油经
济性,进而提高车辆的节能性,提高车辆的实用性。
二巡航阶段,根据车速的上界和下界智能地规划车辆的巡航速度,合理分配车辆发动机和/
或多个电机间的动力,从而提高车辆的经济性、智能性,进而提高车辆的可靠性和实用性。
速下界控制车辆进入第一巡航阶段,并启动发动机和第一电机,且关闭第二电机,并且在当
前车速大于或等于车速上界时,控制车辆进入第二巡航阶段,并启动第一电机和第二电机,
且关闭发动机。本发明实施例的电动化车辆的节能型纵向运动控制装置10可以根据车速下
界控制车辆进入第一巡航阶段,并在当前车速大于或等于车速上界时,控制车辆进入第二
巡航阶段,根据车速的上界和下界智能地规划车辆的巡航速度,合理分配车辆发动机和/或
多个电机间的动力,从而提高车辆的经济性、智能性,进而提高车辆的可靠性和实用性。
驶里程是否小于行驶总里程。第一控制单元,用于在小于行驶总里程时,继续调节发动机的
输出力矩、第一电机的转速与转矩,否则进入第二巡航阶段。
当前行驶里程是否小于行驶总里程,并判断当前车速是否大于车速下界。第二控制单元用
于在小于行驶总里程时,继续调节第一电机的转速与转矩,并由第二电机提供小于车辆阻
力力矩的驱动力矩,否则结束周期性动力分配,并且在大于车速下界时,继续调节第一电机
的转速与转矩,否则再次进入第一巡航阶段。
二巡航阶段,根据车速的上界和下界智能地规划车辆的巡航速度,合理分配车辆发动机和/
或多个电机间的动力,从而提高车辆的经济性、智能性,进而提高车辆的可靠性和实用性。
电机。该车辆可以根据车速下界控制车辆进入第一巡航阶段,并在当前车速大于或等于车
速上界时,控制车辆进入第二巡航阶段,根据车速的上界和下界智能地规划车辆的巡航速
度,合理分配车辆发动机和/或多个电机间的动力,从而提高车辆的经济性、智能性,进而提
高车辆的可靠性和实用性。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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
必须针对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
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。