一种基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理方法技术

本发明专利技术公开了属于车辆的环保节能技术领域的一种基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理方法。该系统由电控单元、与电控单元连接的信号采集与处理系统、控制信号输出系统、ＣＡＮ总线通讯控制系统、串口通讯控制系统及与各个系统相连接的ＤＣ／ＤＣ电源变换电路模块所组成。该系统的电控单元根据各种传感器检测到的汽车行驶过程参数，分别计算出空调压缩机、发动机冷却风扇，动力转向系统和空压机制动系统的需求功率，并将这部分功率换算成发动机额外需求扭矩，根据并联式混合动力系统驱动能量分配管理，系统充分考虑了汽车所配备附件的能耗，使混合动力电动汽车行车时的驱动能量分配更加合理，提高整车的燃油经济性，具有良好的工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保、车辆节能
，特别涉及混合动力电动汽车综合能 量流控制管理的。技术背景混合动力电动汽车(HEV)被认为是本世纪解决汽车面临的石油能源危机和 环境污染问题的有效方案之一，HEV复杂程度远远大于传统汽车，为了充分发挥 HEV的潜力，必须使其动力总成系统协调运行。目前国内对混合动力汽车的能量 管理策略重心主要集中在动力总成方面，并不考虑实际车辆系统中配备的其余 能量消耗源，如空调系统、动力转向系统、制动空压机系统(大型车辆)、发动 机冷却系统及其他电气系统(如车灯、音响系统)等，这些系统通称为辅助能 量附件系统(Auxiliary Power Units, APUs)。它们虽然不直接驱动车辆的行 驶，但与整车性能息息相关，目前，APUs在传统大型车辆中，这些系统主要通 过皮带轮或齿轮传动的形式与发动机输出轴相连，通过发动机驱动来实现其各 自功能，因此在一定程度上影响着整车的燃油消耗。如果汽车能量管理不考虑 附件系统的能量消耗，将影响和降低整车的经济性能，无法使能量的输出匹配 达到最优。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以往混合动力电动汽车能量管理系统忽略了附件能量 消耗源的不足，而提供一种混合动力汽车综合能量流的管理控制方法，本专利技术 增加了空调系统压縮机、发动机冷却风扇、空气制动系统空压机及动力转向泵 等附件系统的总能耗控制模块，实现对辅助能量附件系统动力的分配管理，使 整车能量管理控制达到最优。本专利技术采用的技术方案是所述汽车能量管理系统该系统由基于辅助能量附件系统能耗的整车能量管 理电控单元l、与电控单元1连接的信号采集与处理系统2、控制信号输出系统3、 CAN总线通讯控制系统4、串口通讯控制系统5及与各个系统相连接的DC/DC 电源变换电路模块6所组成，完成对混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量的 分配管理。电控单元1根据信号采集与处理系统2各种传感器检测到的发动机转速、 司机的驾驶信号、空调开启状态、冷却风扇开启状态、制动空压运行状态等参 数，分别计算出空调压縮机、发动机冷却风扇，动力转向系统和空压机制动系 统的需求功率，并将这部分功率换算成发动机额外需求扭矩，根据并联式混合 动力系统驱动能量分配管理，经过控制逻辑的判断和控制算法的运算确定混合 动力汽车最佳驱动模式和运行状况。本专利技术的有益效果是系统充分考虑了汽车所配备附件的能耗，使混合动 力电动汽车行车时的驱动能量分配更加合理，提高整车的燃油经济性，具有良 好的工程实用价值。附图说明图1为混合动力电动汽车综合能量流管理系统。图2为动力总成控制器输入输出信号。图3为本专利技术的基于综合能量流的驱动能量分配控制逻辑。图4为空调系统压縮机能量消耗子程序流程图。图5为风扇能量消耗子程序流程图。图6为制动空压机能耗计算子程序流程图。具体实施方式本专利技术提供一种基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理方^。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步描述如下图1所示为含有辅助能量附件系统能耗管理的混合动力电动汽车综合能量 流管理系统。该系统由与电控单元1连接的信号采集与处理系统2、控制信号输出系统3、 CAN总线通讯控制系统4、串口通讯控制系统5及与各个系统相连接 的DC/DC电源变换电路模块6所组成。电控单元由MPC566微处理器担任。在混合动力电动汽车行驶过程中，多能源动力总成控制器电控单元1通过控制信号输出系统3或CAN总线通讯系统4接收的信号采集与处理系统2采集 的整车与强电控制器、发动机电控单元、电机控制器、电池管理系统、自动机 械式变速器控制系统传递的运行状态参数信号以及汽车的驾驶信号(如图2所 示)，根据并联式混合动力系统驱动能量分配管理(如图3 6所示)，经过控制 逻辑的判断和控制算法的运算确定混合动力汽车最佳驱动模式和运行状况.如图3所示，开始读取混合动力电动汽车车速，输入车速信息，首先判断 是否为停车怠速的状态，若是停车怠速的状态则根据S0C值的大小，判断是否 需要停车充电，小于设定的S0C值时进入停车充电；若不是停车怠速的状态并 且不需要充电，则进入读取挡位信号步骤，计算发动机需求转动速度、判断是 否为发动机工作于优化区域的最低转速？如果是，则电机提供驱动动力，进行 设置运行模式标志，汽车进入正常的运行过程中模式切换的状态；如果不是， 判断空调是否运行，运行则通过转速MAP图查取空调消耗功率，MAP图表示为 PAPU1= f, (ne, a， t )，其中输出量P腿为空调运行消耗功率，输入量ne为发动 机需求转速，a为汽车加速度，t为车内温度；判断水泵/发动机冷却风扇是否 运行，运行则计算需求功率PAPU2: PAPU2=f2(n6);判断制动空压机运行状态，计算运行需求功率Pa : P,,= f3 (n。， P_b) ， p一b为制动气压；计算转向泵工作需求功率P腿二fJn丄其中的fi (&， a， t ) (i=l 4)为附件功率消耗数据表形式， 计算时进行查取，数据表随附件型号不同有所变化，辅助装置消耗总功率P= PAPU1+PAPU2+P,3+PA ，换算成发动机额外需求扭矩，与输出动力扭矩叠加，得到实 际能耗总量，进而根据发动机总需求扭矩和所设定的模式切换的条件进行模式 切换。发动机工作于优化区域最低转速(n^)、扭矩(^max、 7bmin)、电池的 SGCmin 。发动机工作于优化区域转速(、w)、扭矩(:remax、 Temin)用来限制发 动机工作的区域，使发动机工作在高效率、低排放的工作区域。当小于发动机 工作于优化区的最低转速或最低扭矩时，工作于纯电机模式；当需求扭矩大于 发动机工作于优化区域的最大扭矩，工作于电机助力模式；在发动机工作的优化区域内，并且S0C值高于设定值时，工作于纯发动机模式；在发动机工作的优化区域内，并且S0C值小于设定值时，工作于行车充电模式。图中所示M-〉E 表示从电机切换到发动机、E-〉M表示从发动机切换到电机、E-〉H表示从发动机 切换到混合驱动、H->E表示从混合驱动切换到发动机、E-〉e表示从发动机切换 到行车充电、e-〉E表示从行车充电切换到发动机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理系统，其特征在于，所述汽车能量管理系统由含有辅助能量附件系统能耗的整车综合能量流管理的电控单元（１）、与电控单元（１）连接的信号采集与处理系统（２）、控制信号输出系统（３）、ＣＡＮ总线通讯控制系统（４）、串口通讯控制系统（５）及与各个系统相连接的ＤＣ／ＤＣ电源变换电路模块（６）所组成，完成对混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量的分配管理。

【技术特征摘要】
1.一种基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理系统，其特征在于，所述汽车能量管理系统由含有辅助能量附件系统能耗的整车综合能量流管理的电控单元(1)、与电控单元(1)连接的信号采集与处理系统(2)、控制信号输出系统(3)、CAN总线通讯控制系统(4)、串口通讯控制系统(5)及与各个系统相连接的DC/DC电源变换电路模块(6)所组成，完成对混合动力电动汽车行驶过程中驱动能量的分配管理。2. —种基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理方法，其特征在于， 电控单元(1)根据信号采集与处理系统(2)各种传感器检测到的发动机转速、 司机的驾驶信号、空调开启状态、冷却风扇开启状态、制动空压运行状态等参 数，通过査表用非线性函数f(0，分别计算出空调压縮机、发动机冷却风扇， 动力转向系统和空压机制动系统等附件系统的需求功率，并将这部分功率换算 成发动机额外需求扭矩，根据并联式混合动力系统驱动能量分配管理确定混合 动力汽车最佳驱动模式和运行状况。3. 根据权利要求2所述基于综合能量流的混合动力电动汽车能量管理方法， 其特征在于，具体控制流程如下开始读取混合动力电动汽车车速，输入车速信息，首先判断是否为停车怠 速的状态，若是停车怠速的状态则根据SOC值的大小，判断是否需要停车充电， 小于设定的S0C值时进入停车充电；若不是停车怠速的状态并且不需要充电， 则进入读取挡位信号步骤，计算发动机需求转动速度、判断是否为发动机工作 于优化区域的最低转速？如果是，则电机提供驱动动力，进行设置运行模式标 志，汽车进入正常的运行过程中模式切换的状态；如果不是，判断空调是否运 行，运行则通过转速MAP图査取空调消耗功率，MAP图表达为PAP...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，张昕，张良，王颖亮，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]