一种增程式电动汽车多模式能量管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新能源汽车控制技术领域，具体涉及一种增程式电动汽车多模式能量 管理方法。
【背景技术】
[0002] 增程式电动汽车通过在纯电动汽车的基础上加装一个小型增程器作为辅助能量 源，有效延长了纯电动汽车的续驶里程，消除了驾驶员的"里程焦虑"，被认为是极具发展前 景的新能源汽车类型。目前，增程式电动汽车的典型控制模式如下:先控制车辆以纯电动模 式行驶，当电池电量下降到某限值时，控制车辆进入增程模式，增程器启动，在为车辆行驶 提供能量的同时将动力电池的电量维持在下限值附近。本领域里一般将上述控制模式称为 电量消耗-电量维持(CD-CS)模式。CD-CS模式下，由于増程器的功率较小，车辆在电量维持 阶段会出现高速行驶时动力性能不足的问题，影响驾驶员的驾驶体验。当然，通过匹配功率 足够大的増程器可以解决这一问题，但这会增大増程器的体积和重量，与增程式电动汽车 的设计理念相悖。因此，如何利用所匹配的小功率増程器，通过合理的能量管理控制策略来 解决电量维持阶段高速行驶动力性能不足的问题，是保证增程式电动汽车具有良好驾驶体 验的关键。
[0003] 目前文献中对增程式电动汽车能量管理策略的研究大多集中在如何提高电量维 持阶段的燃油经济性上。如发明专利CN102951037A披露了一种可以根据行驶工况选择不同 能量管理策略的思路，能提高增程式电动汽车在不同行驶工况下的燃油经济经济性，但仍 然无法解决电量维持阶段高速行驶动力性能不足的问题。
[0004] 不同的驾驶员对车辆动力性能的期望和要求不一样。有的驾驶员对动力性能要求 高，希望车辆在整个行驶过程中都表现出充沛的动力，有的驾驶员则可以接受车辆在电量 维持阶段动力性能的不足。在设计能量管理策略时，需要适应驾驶员对车辆不同的动力性 能期望。
[0005] 针对上述增程式电动汽车在增程模式下高速行驶时动力性能不足，无法适应驾驶 员对车辆动力性能期望的问题，本发明提供一种工程上可行，并且燃油经济性较高的增程 式电动汽车多模式能量管理策略，提高增程式电动汽车的驾驶体验，满足不同路况的车辆 动力性的能量管理策略。
【发明内容】
[0006] 本发明综合考虑驾驶员对车辆动力性能的期望、车辆的纯电动续驶里程以及车载 或移动式地理信息设备提供的车辆位置和简单路况信息，设计了一种多模式能量管理策 略，用以提高增程式电动汽车的驾驶体验。
[0007] 本发明通过以下技术方案实现:增程式电动汽车多模式能量管理控制方法，包括 以下步骤：
[0008] S01:整车控制器接收车辆当前位置到目的地之间的距离D、剩余路程中不同路段 所占的路况比重和驾驶员对车辆动力性能的期望信息；
[0009] S02:整车控制器根据上述距离D、路况比重和驾驶员对车辆动力性能的期望信息 预估车辆的纯电动续驶里程F;
[0010] 如果上述距离D小于上述续驶里程F，则控制车辆以纯电动模式行驶，该行驶模式 下，车辆的増程器关闭；否则进入步骤S03;
[0011] S03 :如果未来的行驶工况没有高功率工况，则控制车辆以电量消耗-电量维持 (CD-CS)模式行驶。该电量消耗-电量维持(CD-CS)模式中车辆先工作在纯电动模式，当动力 电池剩余荷电量SoC下降到参考值后进入电量维持(CS)模式，控制SoC维持在特定值。否则 进入步骤S04;
[0012] S04:如果驾驶员对车辆的动力性能期望高，则启动増程器，控制车辆以混合(BL) 模式行驶，混合(BL)模式行驶中动力电池 SoC在整个行驶过程中随行驶距离线性下降，否则 进入步骤S05;
[0013] S05:如果驾驶员对车辆的动力性能期望不高，则控制车辆仍然以电量消耗-电量 维持(⑶-CS)模式行驶。
[0014] 进一步的，若执行步骤S04过程中，整车控制器检测到驾驶员对车辆的动力性能的 期望信息发生由高到低的改变，则关闭増程器，控制车辆以电量消耗-电量维持(CD-CS)模 式行驶。
[0015] 进一步的，若执行行步骤S05过程中，整车控制器检测到驾驶员对车辆的动力性能 期望发生由低到高的改变，且车辆在纯电动行驶，则启动増程器，控制车辆以混合(BL)模式 行驶。
[0016] 进一步的，步骤S03中的未来行驶工况为城区工况。
[0017]进一步的，电量维持(CS)模式中电量维持目标定为常值30%。
[0018] 进一步的，所述车辆当前位置到目的地之间的距离D和剩余路程中不同路段所占 的路况比重通过移动式地理信息设备或车载式地理信息设备接入整车网络后获得。
[0019] 进一步的，S05在后期高速工况下，整车控制器对车辆的最高车速进行限制，所述 最高车速值根据増程器的额定输出功率值确定。
[0020] 进一步的，所述驾驶员对车辆动力性能的期望信息通过外部输入装置输入到整车 控制器，所述外部输入装置是面板开关、声控输入、按键输入、手写输入中的一种或多种。
[0021] 进一步的，电量维持(CS)模式和混合(BL)模式下増程器和动力电池之间的功率分 配基于庞特里亚金极小值原理计算，通过使系统Hamiltonian函数取值最小保证增程器和 动力电池之间获得最佳的功率分配。
[0022] 本申请还涉及一种增程式电动汽车，其使用上述的方法。
[0023] 在每一个控制周期内，整车控制器根据驾驶员输入的对车辆动力性能的期望，车 载(或移动式)地理信息设备提供的车辆位置和未来路况信息，以及车辆当前的状态(车辆 的纯电动续驶里程），对车辆应该工作在何种模式进行判断和选择，并根据所选择的控制模 式对増程器和动力电池之间的功率分配进行相应管理，实现各控制模式下的功能。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明所提出的第一多模式能量管理控制策略的流程。
[0025]图2是本发明所提出的第二多模式能量管理控制策略的流程。
[0026]图3是本发明所提出的第三多模式能量管理控制策略的流程。
[0027]图4是不同模式下动力电池荷电状态(SoC)随车辆行驶距离的变化轨迹。
【具体实施方式】
[0028]现结合附图进一步说明。
[0029] 一种用于提高增程式电动汽车驾驶体验的多模式能量管理控制方法，所述方法包 括以下步骤：
[0030] S01:整车控制器接收车辆当前位置到目的地之间的距离D、剩余路程中不同路段 所占的路况比重和驾驶员对车辆动力性能的期望信息。
[0031 ]上述整车控制器接受信息的具体获得方式如下：
[0032]车载或移动式地理信息设备获取车辆当前位置到目的地之间的距离D，以下简称 距离D，以及剩余路程中不同路段所占的路况比重，路段包括但不限于城市路段、高速路段 和越野路段、沙漠路段等;将上述距离D和路况比重通过CAN总线传送给整车控制器；
[0033]驾驶员通过外部输入装置将其对车辆动力性能的期望信息输入到整车控制器，外 部输入装置可以是面板开关、声控输入、按键输入或手写输入中的一种或多种。
[0034] S02:整车控制器根据上述距离D、所述路况比重和驾驶员对车辆动力性能的期望 信息预估车辆的纯电动续驶里程F，以下简称里程F，并进行控制模式的判断和选择。
[0035]如果距离D小于里程F，则控制车辆以纯电动模式行驶，该行驶模式下，车辆的増程 器关闭，其行驶所需的能量全都来自于动力电池。否则进入步骤S03。
[0036] S03:如果距离D大于里程F，且未来的行驶工况没有高功率工况，例如未来没有高 速工况或者行驶工况均为城区工况，则控制车辆以图4中电量消耗-电量维持(CD-CS)模式 行驶。该电量消耗-电量维持(CD-CS)模式中车辆先工作在纯电动模式，当动力电池剩余荷 电量SoC下降到30%后进入电量维持(CS)模式，该电量维持CS模式基于SoC维持的増程器和 动力电池之间的最佳功率分配策略，优选地，电量维持目标定为常值30%。否则进入步骤 S04〇
[0037] S04:如果驾驶员对车辆的动力性能期望高，则启动増程器，控制车辆以图4中的第 一混合BL1模式驶，动力电池 SoC在整个行驶过程中随行驶距离线性下降。否则进入步骤 S05〇
[0038] S05:如果驾驶员对车辆的动力性能期望不高，则控制车辆仍然以CD-CS模式行驶。 车辆先工作在纯电动模式，动力电池 SoC下降到30 %以后进入电量维持模式，优选地，电量 维持目标定为常值30%。在后期高