一种混合动力新能源汽车的控制方法及系统与流程

本发明涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种混合动力新能源汽车的控制方法及系统。

背景技术：

新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等；其中，增程式混合动力汽车是一种配有地面充电和车载供电功能的纯电驱动的电动汽车。汽车的动力由动力电池与辅助动力增程器提供。整车的运行模式可根据需要处于纯电模式与增程模式。当动力电池SOC电量足够时，汽车以纯电模式运行，动力电池提供整车的功率需求。当动力电池SOC消耗到一定时，汽车以增程模式工作，增程器提供整车功率需求的同时，还会给动力电池进行小电流的充电。

现有的增程式混合动力汽车中增程器的工作方案一般有两种。

一：增程模式下增程器调整至额定功率输出。使增程器系统工作在开环状态，没有反馈信号。额定功率在绝大多数的工况中都大于整车所需的功率。导致长期增程器工作在能量过剩的状态，这部分能量无处消耗，会对整车系统造成伤害。

二：增程模式下增程器的输出功率根据油门踏板的模拟信号做线性的调整。增程器的功率根据油门踏板的模拟信号做线性的输出。当汽车处在不同的路况信息下，油门踏板信息不能准确的提供功率需求，例如在上坡时，增程器的输出功率会达不到整车的功率需求，需要动力电池在亏电情况下输出，会减少电池组寿命。又或者在下坡时增程器的输出功率又会超过整车的功率太多，因为增程器充电的充电电流过大，损伤电池。在山路地区，现象尤为明显。

现有的增程式混合动力汽车中增程器所提供的功率与新能源汽车实际所需功率不匹配，对电池造成损伤。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种混合动力新能源汽车的控制方法及系统，能够根据实际路况计算新能源汽车实际所需功率，使得增程器精确输出功率与新能源汽车实际所需功率相匹配，增加能源存储装置的使用年限。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种混合动力新能源汽车的控制方法，包括：

获取汽车档位信号；

判断所述档位信号是否表示汽车当前档位为空挡，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为档位信号是空挡，则维持增程器不发电；

若所述第一判断结果表示为档位信号不是空挡，则控制所述增程器开始发电；

获取能量存储装置当前的剩余电量；

判断所述剩余电量是否低于预设电量，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果表示为所述剩余电量低于预设电量，则获取汽车行驶过程中能量存储装置的电压信号U1；

获取能量存储装置实际驱动电流I1、油门踏板数据和当前车速；

根据所述能量存储装置实际驱动电流I1、所述油门踏板数据、所述当前车速和所述剩余电量计算得到能量存储装置驱动需求电流I2；

根据所述能量存储装置驱动需求电流I2和所述电压信号U1得到能量存储装置驱动需求功率P1；

获取增程器充电的充电电流I3；

根据所述增程器充电的充电电流I3和所述电压信号U1计算得到能量存储装置充电功率P2；

根据所述能量存储装置驱动需求功率P1和所述能量存储装置充电功率P2计算得到增程器需输出功率P3；

获取增程器实际输出功率P4；

判断所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差是否为零，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差为零，则增程器上的步进电机维持当前位置；

若所述第三判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差不为零，则对增程器上的步进电机进行调节。

可选的，所述根据所述能量存储装置实际驱动电流I1、所述油门踏板数据、所述当前车速和所述剩余电量计算得到能量存储装置驱动需求电流I2，具体包括：

根据公式I2＝I1×K_踏板×K_车速×K_荷电得到所述能量存储装置驱动需求电流I2；

其中，K_踏板是所述油门踏板数据与所述能量存储装置实际驱动电流I1的比值；所述K_车速是所述当前车速与所述能量存储装置实际驱动电流I1的比值；所述K_荷电是表示的汽车的剩余电量。

可选的，所述根据所述能量存储装置驱动需求功率P1和所述能量存储装置充电功率P2计算得到增程器需输出功率P3，具体包括：

根据公式P3＝P1+P2得到增程器需输出功率P3。

可选的，所述获取增程器实际输出功率P4，具体包括：

获取增程器当前电压；

经电压预处理电路计算所述当前电压的采样值，得到增程器工作电压U12；所述电压预处理电路包括硬件分压电路、电阻电容滤波电路；

获取增程器当前电流；

经电流预处理电路计算所述当前电流的采样值，得到增程器工作电流I4；所述电流预处理电路包括采样电阻、运算放大电路；

根据所述增程器工作电压U12和所述增程器工作电流I4计算得到增程器实际输出功率P4。

可选的，所述对增程器上的步进电机进行调节，具体包括：

判断所述增程器实际输出功率P4是否大于所述增程器需输出功率P3；得到第四判断结果；

当所述第四判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4大于所述增程器需输出功率P3，则对所述步进电机反转调节，关小油门开口；

当所述第四判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4小于所述增程器需输出功率P3，则对所述步进电机正转调节，开大油门开口。

本发明还包括一种混合动力新能源汽车的控制系统，该控制系统包括：

档位信号获取模块，用于获取汽车档位信号；

第一判断模块，用于判断所述档位信号是否为空挡，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为档位信号是空挡，则维持增程器不发电；

若所述第一判断结果表示为档位信号不是空挡，则控制所述增程器开始发电；

获取能量存储装置当前的剩余电量；

第二判断模块，用于判断所述剩余电量是否低于预设电量，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果表示为所述剩余电量低于所述预设电量，则获取汽车行驶过程中能量存储装置的电压信号U1；

数据获取模块，用于获取能量存储装置实际驱动电流I1、油门踏板数据和当前车速；

能量存储装置驱动需求电流计算模块，用于根据所述能量存储装置实际驱动电流I1、所述油门踏板数据、所述当前车速和所述剩余电量计算得到能量存储装置驱动需求电流I2；

能量存储装置驱动需求功率计算模块，用于根据所述能量存储装置驱动需求电流I2和所述电压信号U1得到能量存储装置驱动需求功率P1；

增程器充电的充电电流获取模块，用于获取增程器充电的充电电流I3；

能量存储装置充电功率计算模块，用于根据所述增程器充电的充电电流I3和所述电压信号U1计算得到能量存储装置充电功率P2；

增程器需输出功率计算模块，用于根据所述能量存储装置驱动需求功率P1和所述能量存储装置充电功率P2计算得到增程器需输出功率P3；

增程器实际输出功率获取模块，用于获取增程器实际输出功率P4；

第三判断模块，用于判断所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差是否为零，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差为零，则增程器上的步进电机维持当前位置；

若所述第三判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差不为零，则对增程器上的步进电机进行调节。

可选的，所述能量存储装置驱动需求电流计算模块具体包括：

能量存储装置驱动需求电流计算单元，用于根据公式I2＝I1×K_踏板×K_车速×K_荷电得到所述能量存储装置驱动需求电流I2；

其中，K_踏板是所述油门踏板数据与所述能量存储装置实际驱动电流I1的比值；所述K_车速是所述当前车速与所述能量存储装置实际驱动电流I1的比值；所述K_荷电是表示的汽车的剩余电量。

可选的，所述增程器需输出功率计算模块，具体包括：

增程器需输出功率计算单元，用于根据公式P3＝P1+P2得到增程器需输出功率。

可选的，所述增程器实际输出功率获取模块，具体包括：

增程器当前电压获取模块，用于获取增程器当前电压；

增程器工作电压计算模块，用于经电压预处理电路计算所述当前电压的采样值，得到增程器工作电压U12；所述电压预处理电路包括硬件分压电路、电阻电容滤波电路；

增程器当前电流获取模块，用于获取增程器当前电流；

增程器工作电流计算模块，用于经电流预处理电路计算所述当前电流的采样值，得到增程器工作电流I4；所述电流预处理电路包括采样电阻、运算放大电路；

增程器实际输出功率计算模块，用于根据所述增程器工作电压U12和所述增程器工作电流I4计算得到增程器实际输出功率P4。

可选的，所述第三判断模块，具体包括：

第四判断模块，用于判断所述增程器实际输出功率P4是否大于所述增程器需输出功率P3；得到第四判断结果；

当所述第四判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4大于所述增程器需输出功率P3，则对所述步进电机反转调节，关小油门开口；

当所述第四判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4小于所述增程器需输出功率P3，则对所述步进电机正转调节，开大油门开口。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明根据实际情况判断增程器是否开始工作，当汽车的剩余电量低于预设电量时，增程器开始工作，汽车行车电脑当前的运动状态及行车数据计算出汽车所需要的驱动功率，并与所述增程器的输出功率相比较，最终使得增程器精确输出功率与新能源汽车实际所需功率相匹配，增加能源存储装置的使用年限。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例控制方法流程图；

图2为本发明实施例通信模块工作方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种混合动力新能源汽车的控制方法及系统，能够根据实际路况计算新能源汽车实际所需功率，使得增程器精确输出功率与新能源汽车实际所需功率相匹配。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明公开了一种混合动力新能源汽车的控制方法，图1为本发明实施例控制方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101：获取汽车档位信号；

步骤102：判断所述档位信号是否表示汽车当前档位为空挡，若是，返回步骤101，若否执行步骤103；

步骤103：所述增程器开始发电；

步骤104：获取能量存储装置当前的剩余电量；

步骤105：判断所述剩余电量是否低于预设电量，若是，执行步骤106，若否，返回步骤101；

步骤106：获取汽车行驶过程中能量存储装置的电压信号U1；

步骤107：获取能量存储装置实际驱动电流I1、油门踏板数据和当前车速；

步骤108：根据所述能量存储装置实际驱动电流I1、所述油门踏板数据、所述当前车速和所述剩余电量计算得到能量存储装置驱动需求电流I2；

步骤119：根据所述能量存储装置驱动需求电流I2和所述电压信号U1得到能量存储装置驱动需求功率P1；

步骤110：获取增程器充电的充电电流I3；

步骤111：根据所述增程器充电的充电电流I3和所述电压信号U1计算得到能量存储装置充电功率P2；

步骤112：根据所述能量存储装置驱动需求功率P1和所述能量存储装置充电功率P2计算得到增程器需输出功率P3；

步骤113：获取增程器实际输出功率P4；

步骤114：判断所述增程器实际输出功率P4与所述增程器需输出功率P3之差是否为零，若是，执行步骤115，若否，执行步骤116；

步骤115：所述增程器上的步进电机维持当前位置；

步骤116：对所述增程器上的步进电机进行调节后，返回步骤104。

本发明采用上述控制方法，能够根据实际情况进行调节增程器的输出功率，不会出现充电电流过大损伤电池或者输出功率不足达不到整车驱动功率需求的问题，从而能够增加能量存储装置的使用年限。

在具体实际应用中，所述根据所述能量存储装置实际驱动电流I1、所述油门踏板数据、所述当前车速和所述剩余电量计算得到能量存储装置驱动需求电流I2，具体包括：

根据公式I2＝I1×K_踏板×K_车速×K_荷电得到所述能量存储装置驱动需求电流I2；

其中，K_踏板是所述油门踏板数据与所述能量存储装置实际驱动电流I1的比值；所述K_车速是所述当前车速与所述能量存储装置实际驱动电流I1的比值；所述K_荷电是表示的汽车的剩余电量；

为了方便理解，K_踏板、K_车速、K_荷电可以通过以下方式进行计算：首先，获取汽车处于平路匀速状态下的电机实际驱动电流I_实＇、平路匀速状态下的油门踏板数据和平路匀速状态下的车速；

计算所述平路匀速状态下的电机实际驱动电流I_实＇、所述平路匀速状态下的油门踏板数据和所述平路匀速状态下的车速的公倍数；

根据所述公倍数计算得到所述平路匀速状态下的电机实际驱动电流I_实＇对应的比例系数K₁、所述平路匀速状态下的油门踏板数据对应的比例系数K₂和所述平路匀速状态下的车速对应的比例系数K₃；

根据公式I_需＝I_实×K_踏板×K_车速×K_荷电得到所述电机驱动需求电流I2；

其中，K_踏板是所述油门踏板数据和比例系数K₂的乘积与所述电机实际驱动电流I_实和比例系数K₁的乘积的比值；所述K_车速是所述当前车速和比例系数K₃与所述电机实际驱动电流I_实和比例系数K₁的乘积的比值；所述K_荷电是表示的汽车的剩余电量。

K_踏板判断加减速：

加速时，K_踏板大于1，比值越大，加速越大，K_踏板越大；

减速时，K_踏板小于1，比值越小，减速越大，K_踏板越小。

K_车速判断上下坡：

上坡时，K_车速大于1，比值越大，上坡坡度越大，K_车速越大；

下坡时，K_车速小于1，比值越小，下坡坡度越大，K_车速越小。

Ksoc是根据电池能够维持持续输出的能力得出的经验表，根据实际电量，判断电池处于满电态还是缺电态，满电态Ksoc值小于1，缺电态Ksoc值大于1，电池电量越足，Ksoc值越小，电量越少，Ksoc值越大。

K_踏板是主控项，但是出现不同的工况时(上下坡，电池满电缺电，加速减速)，I2会与由K_踏板得出的曲线出现偏差，K_车速、K_SOC是对I2的曲线做调整，使模拟曲线与实际曲线重合度最高。

通过下面的例子能够进一步理解本发明的内容：

假设汽车处于平路匀速状态：

在此状态下，踏板AD值范围为1-5；车速范围为1-50Km/h；实际驱动电流范围为10-35A；

当5AD踏板时，对应的车速为50Km/h，对应的驱动电流为35A；

全部使用同一个计量单位后，5AD＝350/70；50Km/h＝350/7；35A＝350/10；则汽车处于平路匀速状态下，K₁为10，K₂为70，K₃为7；

比如当前汽车的油门踏板数据为5AD踏板，车速40Km/h，电流为30A则K_踏板：((5*70)/(30*10))＝1.16>1；判断出为加速阶段，K_踏板＝(50*70-30*10)/(50*70)+1＝1.14，+1是因为系数是比例系数，在原有I基础上做微调，等效于I_原+I_偏差，I_偏差＝0.14*I_原，提取I_原就变成(1+0.14)，这样就得到K_踏板。

K_车速＝(40*7)/(30*10)＝0.93<1，判断出为上坡；

K_车速＝(30*10-40*7)/(40*7)+1＝1.07

再比如当前汽车的油门踏板数据为4AD踏板，车速45Km/h，电流35A

K_踏板＝(4*70)/(35*10)＝0.8<1；判断出为减速；

K_踏板＝1+(280-350)/280＝0.75；

K_车速＝45*7/35*10＝0.9；判断出为上坡。K车速比值小于1，为下坡。K车速＝1+(35*10-45*7)/45*7＝1.11

Ksoc取值范围为0到100；

当Ksoc>70％满电电量时，Ksoc＝1-(Soc-70)/(100*50)；

当Soc<70％的电池电量时，Ksoc＝1+(70-soc)/(100*5)；

70％电量是电池特性，大于70％时电池驱动能力强，小于70％时相对弱，100*5是根据软件内部计算周期定的一个参数，100是满电100％，电压响应时间是10ms，软件计算一次周期是2ms。

在具体实际应用中，所述根据所述能量存储装置驱动需求功率P1和所述能量存储装置充电功率P2计算得到增程器需输出功率P3，具体包括：

根据公式P3＝P1+P2得到增程器需输出功率P3。

可选的，所述获取增程器实际输出功率P4，具体包括：

获取增程器当前电压；

经电压预处理电路计算所述当前电压的采样值，得到增程器工作电压U12；所述电压预处理电路包括硬件分压电路、电阻电容滤波电路；

获取增程器当前电流；

经电流预处理电路计算所述当前电流的采样值，得到增程器工作电流I4；所述电流预处理电路包括采样电阻、运算放大电路；

根据所述增程器工作电压U12和所述增程器工作电流I4计算得到增程器实际输出功率P4。

可选的，所述对增程器上的步进电机进行调节，具体包括：

判断所述增程器实际输出功率P4是否大于所述增程器需输出功率P3；得到第四判断结果；

当所述第四判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4大于所述增程器需输出功率P3，则对所述步进电机反转调节，关小油门开口；

当所述第四判断结果表示为所述增程器实际输出功率P4小于所述增程器需输出功率P3，则对所述步进电机正转调节，开大油门开口。

所述增程器中含有CAN通信模块，图2为本发明实施例通信模块工作方式示意图，如图2所示，汽车行车电脑201(Electronic Control Unit，ECU)通过高速总线202与增程器203、能量存储SOC系统204、驱动电机控制系统205相连，所述汽车ECU201通过低速总线206与电池仪表207、车速仪表208、电压仪表209相连；该模块的主要作用是使所述增程器203与所述ECU201通信，获取汽车的SOC电量，驱动电流，车速，档位信号，油门踏板信号；所述能量存储SOC系统204通过所述低速总线206广播电池电量信息，所述驱动电机控制系统205通过所述高速总线202广播车速，档位信号，油门踏板信号；同时，增程器的状态信息也通过所述高速总线202广播给所述汽车ECU201。

所述增程器203中含有采样模块，该模块的主要作用通过控制器的内部的硬件电路，通过采样口采集所述增程器203中的电压与电流；

主要工作模式如下：

所述增程器203的实际输出功率P_输出＝U_增*I_增。

所述增程器203还包括计算模块，所述增程器203的计算算法涉及到两部分，一部分是计算汽车所需要的功率，另外一部分是计算所述增程器203的输出功率。

主要计算过程如下：

驱动电机所需功率P_驱动＝U_驱动*I_驱动；P_驱动是实时变化的，电机ECU汽车油门踏板决定，P_充电因为I_充和U的变化很小，所以P_驱动与P_充电的数量级差了很多，实际计算的时候P_充电只是起到微调作用。

电池充电所需功率P_充＝U_充*I_充；

电压关系U_驱动＝U_增＝U_充；

稳定阶段所述增程器203输出功率P_输出＝P_需求＝P_驱动+P_充电，出现扰动时，通过调整所述增程器203，使其输出功率等于需求功率。

启动所述增程器203后，电压恒相等，电压可以由所述增程器203直接从电瓶上读取，I_充是根据电池特性得出的最优充电电流，根据电池的容量可选择。

I_驱动是根据所述低速总线206广播的数据计算出来，计算过程如下：

I_{需要驱动电流}＝I_{实际驱动电流}*K_踏板*K_车速*K_SOC。

本发明充分运用了汽车ECU系统中有用的信息，包括档位信息，油门踏板信息，SOC电池信息，车速信息，驱动电机电流信息，通过分析这些信息，得出汽车所需要的最佳功率，从而稳定增程器的输出功率，保证输出足够的同时保证对电瓶进行小电流充电，从而保护电瓶。本发明利用CAN总线，实现了两个系统的信息交互，使增程器系统更好的工作，解决了缺少信息交互的现状，同时也解决了新能源汽车在加入增程器后电池寿命降低的问题；将增程器作为汽车控制系统的一份子，融入了汽车ECU系统，更加符合智能化时代的需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。