一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统及方法与流程

技术特征：

1.一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统，其特征是：设置节能控制器、车载网关、智能电池传感器、发电机控制器通过LIN总线相互联结；

所述智能电池传感器用于实时采集燃油汽车的蓄电池电量状态LIN帧并传递给所述节能控制器；所述车载网关用于实时采集燃油汽车的用电负载开关状态LIN帧和发动机状态LIN帧并传递给所述节能控制器；

所述节能控制器根据所述蓄电池电量状态LIN帧获得蓄电池电量状态系数，根据所述用电负载开关状态LIN帧获得用电负载需求功率，再根据所述发动机状态LIN帧获得发动机燃油消耗变化率；从而利用所述蓄电池电量状态系数、用电负载需求功率和发动机燃油消耗变化率建立节能辅助函数，并对所述节能辅助函数进行计算，获得发电机目标输出功率；

所述节能控制器将所述发电机目标输出功率封装为发电机控制LIN帧，并发送给所述发电机控制器用于调节发电机输出功率，从而实现燃油汽车电能的在线优化控制。

2.根据权利要求1所述的基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统，其特征是：

所述蓄电池电量状态LIN帧的定义为：帧ID＝34，数据场为2个字节，第一个字节为蓄电池电量状态SOC，第二个字节为蓄电池电流I和响应错误标识符E_R；

所述用电负载开关状态LIN帧的定义为：帧ID＝32，数据场为2个字节，第一个字节为用电负载及其开关状态ON/OFF，第二个字节为用电负载保护门限ON_CD；

所述发动机状态LIN帧的定义为：帧ID＝33，数据场为2个字节，第一个字节为发动机转速N_e，第二个字节为发动机扭矩T_e；

所述发电机控制LIN帧的定义为：帧ID＝44，数据场为2个字节，第一个字节为电压设定值U_set，第二个字节为励磁电流限制参数I_ECL。

3.一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、实时采集燃油汽车的蓄电池电量状态信息，并利用式(1)计算t时刻下蓄电池电量状态系数δ(t)：

$\mathrm{\δ}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\δ}}_{soc};& SOC\left(t\right)\≥{\mathrm{SOC}}_{max}\\ -{\mathrm{\δ}}_{soc};& SOC\left(t\right)\≤{\mathrm{SOC}}_{\min }\\ 0;& else\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，δ_soc表示与蓄电池电量状态有关的常数，SOC(t)表示t时刻下的蓄电池电量状态；SOC_max表示理想状态下蓄电池工作区间的最大值，SOC_min表示理想状态下蓄电池工作区间的最小值；

步骤2、实时采集燃油汽车的用电负载开关状态信息，并利用式(2)计算t时刻下用电负载需求功率P_l(t)：

$P_l\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\[{\mathrm{\α}}_i\left(t\right)\·p_i\]+p_{bas}---\left(2\right)$

式(2)中，α_i(t)表示t时刻第i个车载用电负载的开关状态系数，当第i个车载用电负载开启时，令α_i(t)＝1，反之，令α_i(t)＝0；p_bas表示维持所述燃油汽车运转所必需的基本电功率；p_i表示第i个车载用电负载的需求功率；i＝1,2,...,N，N为车载用电负载总数；

步骤3、实时采集燃油汽车的发动机状态信息，并利用式(3)计算t时刻下发动机燃油消耗变化率q(t)：

$q\left(t\right)=\underset{\mathrm{\Δ}t\→0}{\lim }\frac{k\mathrm{\γ}Q\left(\mathrm{\Δ}t\right)}{N_e(t+\mathrm{\Δ}t)T_e(t+\mathrm{\Δ}t)-N_e\left(t\right)T_e\left(t\right)}---\left(3\right)$

式(3)中，k为与发动机有关的常数，γ为发动机燃油密度，Q(Δt)为Δt时间内的发动机燃油消耗量，N_e(t)为t时刻下发动机转速，T_e(t)为t时刻下发动机扭矩；

步骤4、利用式(4)建立t时刻下节能辅助函数

$\tilde{Y}\left(t\right)=q\left(t\right)-\[\widetilde{\mathrm{\σ}}\left(t\right)+\mathrm{\δ}\left(t\right)\]\·\frac{V_0-\sqrt{V_0^2-4{\mathrm{RP}}_b\left(t\right)}}{7200LR}---\left(4\right)$

式(4)中，P_b(t)为t时刻的蓄电池输出功率，L为蓄电池标定容量，V₀为蓄电池开路电压，R为蓄电池内阻，为t时刻的电能控制参数，并有：

$\widetilde{\mathrm{\σ}}\left(t\right)=K_l{P}_l\left(t\right)+K_{SOC}\[{\mathrm{SOC}}_r-SOC\left(t\right)\]---\left(5\right)$

式(5)中，K_l为与用电负载需求功率有关的常数，K_SOC为与蓄电池的电量状态有关的常数，SOC_r为蓄电池电量状态参考值；

步骤5、利用式(6)获得t时刻的蓄电池输出功率范围[P_bmin(t),P_bmax(t)]：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{bmax}\left(t\right)=\min \{P_l\left(t\right),P_b^{\max }\}\\ P_{bmin}\left(t\right)=\max \{P_l\left(t\right)-P_a^{\max },P_b^{\min }\}\end{array}\right.---\left(6\right)$

式(6)中，为蓄电池最小输出功率，为蓄电池最大输出功率，为发电机最大输出功率；

步骤6、利用式(7)将所述蓄电池输出功率范围[P_bmin(t),P_bmax(t)]进行离散化处理，得到如式(8)所示的t时刻蓄电池可能输出的功率值集合

ΔP_b(t)＝[P_bmax(t)-P_bmin(t)]/n (7)

$\{P_b^{\left(j\right)}\left(t\right)=P_{b\min }\left(t\right)+(j-1){\mathrm{\ΔP}}_b\left(t\right)|,j=1,2,...,n+1\}---\left(8\right)$

式(7)中，ΔP_b(t)表示t时刻下蓄电池输出功率范围的离散化单位值；

式(8)中，表示t时刻下蓄电池第j个可能输出的功率值；

步骤7、令j＝1；

步骤8、将t时刻下蓄电池第j个可能输出的功率值代入所述t时刻下的节能辅助函数中进行计算，得到t时刻下第j个节能辅助函数值

步骤9、将j+1赋值给j，并返回步骤8执行，直到j＝n+1为止，从而获得t时刻下的节能辅助函数值集合

步骤9、从所述t时刻下的节能辅助函数值集合中选出最小值，以所述最小值所对应的蓄电池输出功率值作为最优目标值

步骤10、利用式(9)获得发电机目标输出功率值

$P_a^{*}\left(t\right)=P_l\left(t\right)-P_b^{*}\left(t\right)---\left(9\right).$