一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法及装置与流程

本发明涉及混合动力
技术领域：
，特别是涉及一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法、装置及设备。
背景技术：
：目前，混合动力技术在车辆中的应用越来越广泛。混合动力技术不仅可以缓解能源危机和环境污染，还对提高整车的性能有较大的帮助。能量管理作为混合动力车辆的关键技术，其设计成功与否直接影响了整车的性能。根据混合动力车辆电机和发动机工作模式的不同，能量管理策略可进行以下细分：纯电动模式、并联模式、串联模式，在此主要针对串联模式下的能量管理策略进行研究。串联模式下，车辆由驱动电机作为直接动力源来驱动车辆，发动机和发电机组成发电单元供给驱动电机对应的电池充电；在此模式下，确定出需要发电单元提供的发电功率后通常直接通过控制发动机转矩及发电机转速以实现需要的发电功率，但是这样容易因发电功率频繁变化，导致对应充电功率频繁变化，进而导致整车的燃油经济性较差。综上所述，现有技术中在混合动力车辆处于串联模式下对其发电功率的调节方法存在燃油经济性较差的问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，能够解决现有技术中在混合动力车辆处于串联模式下对其发电功率的调节方法存在的燃油经济性较差的问题。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，包括：获取混合动力车辆当前的驾驶员需求功率及电池soc，并基于所述驾驶员需求功率及所述电池soc确定对应的请求发电功率为当前请求发电功率；确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段，并确定位于当前功率区段内的预先指定的发电功率为当前请求发电功率；其中，所述功率区段为预先对预设的发电功率区域进行划分得到的；基于当前请求发电功率确定用于实现所述混合动力车辆的发动机转矩控制的请求转矩，及用于实现所述混合动力车辆的发电机转速控制的请求转速，并实现对应的控制。优选的，确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段之前，还包括：判断当前请求发电功率是否小于最低发电功率，如果是，则确定所述最低发电功率为当前请求发电功率，否则，则无需更改当前请求发电功率；其中，所述最低发电功率为预先确定的所述混合动力车辆的最佳效率工作区域中的最低发电功率。优选的，基于当前请求发电功率确定所述请求转矩及所述请求转速，包括：获取所述混合动力车辆当前的油门踏板开度，如果所述油门踏板开度小于或者等于预设开度阈值，则确定所述油门踏板开度所属的开度区段对应发动机需求转速为当前需求转速，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算所述发动机的请求转矩，并基于所述发动机的请求转矩计算所述发电机的请求转速；其中，所述开度区段为预先对预设的油门踏板开度区域进行划分得到的。优选的，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算所述发动机的请求转矩之前，还包括：获取所述混合动力车辆当前的车速及电池发电功率，如果所述车速大于对应车速阈值、或者所述电池发电功率低于对应功率阈值、或者所述油门踏板开度大于所述预设开度阈值，则确定所述油门踏板开度对应的发动机需求转速为当前需求转速。优选的，基于所述驾驶员需求功率及所述电池soc确定当前请求发电功率，包括：如果所述电池soc大于soc阈值，则确定当前请求发电功率为所述驾驶员需求功率及所述混合动力车辆的预设附件需求功率的和；否则，则确定当前请求发电功率为所述驾驶员需求功率、所述预设附件需求功率及与所述电池soc对应的电池充电功率的和。优选的，确定与所述电池soc对应的电池充电功率，包括：按照下列公式计算与所述电池soc对应的电池充电功率：pwrsoc＝fsoc|soctar-soc|；其中，pwrsoc为电池充电功率，fsoc为预先设定的|soctar-soc|的相关系数，soc为所述电池soc，soctar为所述soc阈值。优选的，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算所述发动机的请求转矩，包括：按照下列公式计算所述发动机的请求转矩：tqengreq＝pwrreqact*9550/spdengreqact；其中，tqengreq为所述发动机的请求转矩，pwrreqact为当前请求发电功率；spdengreqact为当前需求转速。优选的，基于所述发动机的请求转矩计算所述发电机的请求转速，包括：按照下列公式计算所述发电机的请求转速：spdgenrreq＝spdengreqact/renggenr；其中，spdgenrreq为所述发电机的请求转速，renggenr为预设比值。一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，包括：获取模块，用于：获取混合动力车辆当前的驾驶员需求功率及电池soc，并基于所述驾驶员需求功率及所述电池soc确定对应的请求发电功率为当前请求发电功率；确定模块，用于：确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段，并确定位于当前功率区段内的预先指定的发电功率为当前请求发电功率；其中，所述功率区段为预先对预设的发电功率区域进行划分得到的；控制模块，用于：基于当前请求发电功率确定用于实现所述混合动力车辆的发动机转矩控制的请求转矩，及用于实现所述混合动力车辆的发电机转速控制的请求转速，并实现对应的控制。一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法的步骤。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本发明所提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法、装置及设备，基于混合动机车辆当前的驾驶员需求功率及电池soc确定出当前请求发电功率后，为了防止发电功率对应充电功率的频繁变化，导致整车由于发动机动态响应特性导致燃油经济性变差，因此对当前请求发电功率进行处理，只要当前请求发电功率在一定范围内变化，则仅取该范围内的某一值作为请求发电功率进行对应车辆控制，从而大大提高了燃油经济性。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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为混合动力车辆中动力系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法的流程图；图3为本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置的结构示意图。具体实施方式为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。请参阅图1，其示出了混合动力车辆中动力系统的结构示意图，具体来说，混合动力车辆的动力系统包括发动机a01、发电机a02、电池a03、驱动电机a04、变速器a05、主减速器a06及车轮a07；其中，发动机a01与发电机a02组成发电单元，由发电机a02拖动发动机a01到达一定转速，而后发动机a01喷油点火，而后发动机a01进行转矩控制，发电机a02进行转速控制，发电机a02所发的电能流入电池a03；同时电池a03为驱动电机a04提供驱动力，驱动力经由变速器a05、主减速器a06作用于车轮a07。请参阅图2，其示出了本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法的流程图，可以包括：s11：获取混合动力车辆当前的驾驶员需求功率及电池soc，并基于驾驶员需求功率及电池soc确定对应的请求发电功率为当前请求发电功率。需要说明的是，本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法的执行主语可以为对应的能量管理装置，并且本发明实施例提供的技术方案均是在混合动力车辆处于串联模式的前提下实现的。请求发电功率为当前需要请求发电单元提供的发电功率(也可称为需要请求混合动力车辆提供的发电功率)，当前请求发电功率为变量，在不同情况下可为其赋予不同的值。电池soc为电池的剩余电量，驾驶员需求功率为驾驶员需要混合动力车辆达到某种行驶状态时所需发电单元(或者说混合动力车辆)提供的驱动功率，可以根据油门踏板开度及车速得到，具体来说，驾驶员需求功率可以通过公式pwrdrv＝fdriver(pedaldeg、v)计算得到，其中，pwrdrv表示驾驶员需求功率，pedaldeg表示油门踏板开度，v表示车速，fdriver是由工程师进行确定的系数，也可以将符合上述公式的油门踏板开度、车速及驾驶员需求功率之间的对应关系存储于对应关系表中，从而在确定油门踏板开度及车速后可以通过查询关系表确定出对应的驾驶员需求功率。在驾驶员需求功率和电池soc确定的状态下，需要发动机和发电机共同作用得到的发电功率能够满足驾驶员需求功率及电池soc对应的需求功率；具体来说，基于驾驶员需求功率及电池soc确定对应请求发电功率的基本原则为：在高电池soc(soc≥soctar)时，请求发电功率pwrreqpre需要满足车辆的驱动功率需求(驾驶员需求功率)，此时请求发电功率pwrreqpre即为驾驶员需求功率pwrdrv；在低soc(soc＜soctar)时，请求发电功率在满足车辆的驱动功率需求的基础上，需要根据当前的电池soc额外附加一部分充电功率pwrsoc，以使得电池soc能够维持在一定的范围内，该范围由电池的特性决定，soctar为车辆低电池soc运行过程中需要保持的目标soc。s12：确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段，并确定位于当前功率区段内的预先指定的发电功率为当前请求发电功率；其中，功率区段为预先对预设的发电功率区域进行划分得到的。需要说明的是，驾驶员需求功率及电池soc均是不断变化的，因此如果基于驾驶员需求功率及电池soc确定对应请求发电功率，则会导致请求发电功率不断变化，请求发电功率不断变化则对应的充电功率不断变化，这种情况会导致整车的燃油经济性较差；并且请求发电功率不断变化，需要频繁的调节发电功率对应参数(发动机的转矩和发电机的准苏)，而发动机的动态响应特征也会导致整车的燃油经济性变差。因此，为了避免上述情况，本申请中预先将指定的发电功率区域划分得到多个功率区段，进而在基于电池soc及驾驶员需求功率对应的请求发电功率后，确定该请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段，并确定当前功率区段内的预先指定的发电功率为当前请求发电功率，从而使得确定出的请求发电功率在某一范围内时仅取该范围内某一值为请求发电功率实现对应车辆控制。具体来说，进行划分的发电功率区域及每个功率区段内指定的发电功率均可以由工程师根据实际情况进行确定，各个功率区段及各个功率区段内指定的发电功率可以如表1所示。表1s13：基于当前请求发电功率确定用于实现混合动力车辆的发动机转矩控制的请求转矩，及用于实现混合动力车辆的发电机转速控制的请求转速，并实现对应的控制。基于当前请求发电功率即可确定出发电单元实现当前请求发电功率的值时需要发动机实现的转矩(请求转矩)及发电机实现的转速(请求转速)，进而实现发动机的转矩为请求转矩、发电机的转速为请求转速，从而使得发电单元能够达到当前请求发电功率的值的发电功率。本发明所提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，基于混合动机车辆当前的驾驶员需求功率及电池soc确定出当前请求发电功率后，为了防止发电功率对应充电功率的频繁变化，导致整车由于发动机动态响应特性导致燃油经济性变差，因此对当前请求发电功率进行处理，只要当前请求发电功率在一定范围内变化，则仅取该范围内的某一值作为请求发电功率进行对应车辆控制，从而大大提高了燃油经济性。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段之前，还可以包括：判断当前请求发电功率是否小于最低发电功率，如果是，则确定最低发电功率为当前请求发电功率，否则，则无需更改当前请求发电功率；其中，最低发电功率为预先确定的混合动力车辆的最佳效率工作区域中的最低发电功率。需要说明的是，考虑到发电单元的效率问题，可以预先由工程师确定出发电单元的最佳效率工作区域，进而如果当前请求发电功率小于最佳效率工作区域中的最小值，则直接将最佳工作区域中的最小值赋予给当前请求发电功率，以使得发电单元能够工作在最佳效率工作区域内，如果当前请求发电功率大于最佳效率工作区域中的最大值，则为了保证发电单元的发电效率能够满足需求，不对当前请求发电功率的值进行改动。从而一定程度上使得发电单元的发电效率能够处于发电单元的最佳效率工作区域内，保证了发电单元的效率较高。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，基于当前请求发电功率确定请求转矩及请求转速，可以包括：获取混合动力车辆当前的油门踏板开度，如果油门踏板开度小于或者等于预设开度阈值，则确定油门踏板开度所属的开度区段对应发动机需求转速为当前需求转速，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算发动机的请求转矩，并基于发动机的请求转矩计算发电机的请求转速；其中，开度区段为预先对预设的油门踏板开度区域进行划分得到的。其中，预设开度阈值、开度区段及开度区段对应发动机需求转速均为可以根据实际需要确定。在已知发电功率的基础上，如果油门踏板开度较小，而发动机的转速较高、噪声较大，则整成的nvh表现较差，如果油门踏板开度较大，而发动机的转速较低、噪声较小，则不符合驾驶员的驾驶预期(正常情况下，油门踏板开度与发动机的转速具有对应关系，油门踏板开度越大，则发动机的转速越高)，因此发动机的转速最合理的调整方式是发动机转速([800～6000])和驾驶员的油门踏板开度([0～100])呈线性的对应关系，且随油门踏板的增加而发动机转速相应的增加。由于发动机转矩及转速不仅能够影响整车的燃油经济性，同时发动机转速也能够影响整车的nvh(噪声、振动与声振粗糙度)，因此在串联模式下为了使得整车的nvh较优还可以对发动机转速进行相应的控制。具体来说，为了避免发动机转速随油门踏板开度不断变化导致燃油经济性较差，以及为了在满足驾驶员的驾驶预期的前提下尽量减小发动机转速以降低nvh，本实施例在油门踏板开度在一定范围内时，发动机需求转速取该范围内的一固定值，具体可以如表2所示。表2油门踏板开度发动机需求转速[pedaldeg(n-1)～pedaldeg(n)]spdengreqact(n-1)[pedaldeg(n-2)～pedaldeg(n-1)]spdengreqact(n-2)[pedaldeg(n-3)～pedaldeg(n-2)]spdengreqact(n-3)……[pedaldeg(2)～pedaldeg(3)]spdengreqact(2)[pedaldeg(1)～pedaldeg(2)]spdengreqact(1)本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算发动机的请求转矩之前，还可以包括：获取混合动力车辆当前的车速及电池发电功率，如果车速大于对应车速阈值、或者电池发电功率低于对应功率阈值、或者油门踏板开度大于预设开度阈值，则确定油门踏板开度对应的发动机需求转速为当前需求转速。其中，车速阈值、功率阈值及预设开度阈值均可以根据实际需要确定。需要说明的是，为了保证整车的动力性，同时在高车速时，发动机转速对整车的nvh影响变弱，因此当油门踏板开度大于一定值、或车速高于一定值、或电池的发电功率低于一定值时，不限制串联模式下的发电转速；也即无需按照上述实施例中的技术方案确定发动机的当前需求转速，而是直接将油门踏板开度对应的发动机需求转速作为当前需求转速。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，基于驾驶员需求功率及电池soc确定当前请求发电功率，可以包括：如果电池soc大于soc阈值，则确定当前请求发电功率为驾驶员需求功率及混合动力车辆的预设附件需求功率的和；否则，则确定当前请求发电功率为驾驶员需求功率、预设附件需求功率及与电池soc对应的电池充电功率的和。其中，soc阈值可以根据实际需要进行确定，预设附件可以为高压附件或者其他根据实际需要确定的附件，此处以预设附件为高压附件为例进行说明，由于混合动力车辆通常还可以包括高压附件(dcdc、空调、大灯等)，因此在确定请求发电功率时还可以考虑混合动力车辆上高压附件的功率需求；具体来说，在考虑高压附件的功率需求的情况下，上述基于驾驶员需求功率及电池soc确定对应的请求发电功率的基本原则为：当soc≥soctar时，请求发电功率pwrreqpre为驾驶员需求功率pwrdrv和高压附件消耗功率pwrdcdc之和，当soc＜soctar时，请求发电功率pwrreqpre为驾驶员需求功率和高压附件消耗功率之和，再附加一部分soc相关的充电功率pwrsoc；具体可以按照下列公式计算当前请求发电功率的值：由此，能够使得确定出的当前请求发电功率能够满足电池soc、驾驶员需求功率的同时还满足混合动力车辆中预设附件的功率需求，进一步保证了混合动力车辆中各项附件功能的顺利实现。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，确定与电池soc对应的电池充电功率，可以包括：按照下列公式计算与电池soc对应的电池充电功率：pwrsoc＝fsoc|soctar-soc|；其中，pwrsoc为电池充电功率，fsoc为预先设定的|soctar-soc|的相关系数，soc为电池soc，soctar为soc阈值。其中，fsoc为由工程师根据实际需要设定的，该系数主要是保证当soc与soctar存在差值时，额外增加充电功率，使得最终的电池soc能够维持在soctar附近；具体来说，一般当电池soc和soctar差异较大时，则增大充电功率，当电池soc和soctar差异很小时，则降低充电功率，从而始终保持电池soc在soctar附近，保证了电池可用性的同时，避免由于电池电量长期较低导致的电池受损的情况发生。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算发动机的请求转矩，可以包括：按照下列公式计算发动机的请求转矩：tqengreq＝pwrreqact*9550/spdengreqact；其中，tqengreq为发动机的请求转矩，pwrreqact为当前请求发电功率；spdengreqact为当前需求转速。在确定出当前请求发电功率pwrreqact和发动机需求转速spdengreqact的基础上，通过公式tqengreq＝pwrreqact*9550/spdengreqact，即可快速确定出发动机的请求转矩；计算简单，便于提高方案实现效率。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法，基于发动机的请求转矩计算发电机的请求转速，可以包括：按照下列公式计算发电机的请求转速：spdgenrreq＝spdengreqact/renggenr；其中，spdgenrreq为发电机的请求转速，renggenr为预设比值。其中，renggenr可以根据实际需要进行确定。发动机的转速实际是由发电机拖动而来，因此在已知发动机需求转速的基础上，通过速比转换，即可得到发电机的请求转速spdgenrreq；进而通过对发动机的转矩和发电机的转速实现控制达到所需发电功率。这种速比转换计算简单，便于提高方案实现效率。可见，本发明在混合动力车辆处于串联模式时，在保证整车燃油经济性的基础上，还能够优化整车的nvh。本发明实施例还提供了一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，如图3所示，可以包括：获取模块11，用于：获取混合动力车辆当前的驾驶员需求功率及电池soc，并基于驾驶员需求功率及电池soc确定对应的请求发电功率为当前请求发电功率；确定模块12，用于：确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段，并确定位于当前功率区段内的预先指定的发电功率为当前请求发电功率；其中，功率区段为预先对预设的发电功率区域进行划分得到的；控制模块13，用于：基于当前请求发电功率确定用于实现混合动力车辆的发动机转矩控制的请求转矩，及用于实现混合动力车辆的发电机转速控制的请求转速，并实现对应的控制。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，还可以包括：判断模块，用于：确定当前请求发电功率所属的功率区段为当前功率区段之前，判断当前请求发电功率是否小于最低发电功率，如果是，则确定最低发电功率为当前请求发电功率，否则，则无需更改当前请求发电功率；其中，最低发电功率为预先确定的混合动力车辆的最佳效率工作区域中的最低发电功率。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，控制模块可以包括：计算单元，用于：获取混合动力车辆当前的油门踏板开度，如果油门踏板开度小于或者等于预设开度阈值，则确定油门踏板开度所属的开度区段对应发动机需求转速为当前需求转速，基于当前需求转速及当前请求发电功率计算发动机的请求转矩，并基于发动机的请求转矩计算发电机的请求转速；其中，开度区段为预先对预设的油门踏板开度区域进行划分得到的。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，还可以包括：特殊处理模块，用于：基于当前需求转速及当前请求发电功率计算发动机的请求转矩之前，获取混合动力车辆当前的车速及电池发电功率，如果车速大于对应车速阈值、或者电池发电功率低于对应功率阈值、或者油门踏板开度大于预设开度阈值，则确定油门踏板开度对应的发动机需求转速为当前需求转速。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，获取模块可以包括：发电功率获取单元，用于：如果电池soc大于soc阈值，则确定当前请求发电功率为驾驶员需求功率及混合动力车辆的预设附件需求功率的和；否则，则确定当前请求发电功率为驾驶员需求功率、预设附件需求功率及与电池soc对应的电池充电功率的和。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，功率获取单元可以包括：充电功率计算单元，用于：按照下列公式计算与电池soc对应的电池充电功率：pwrsoc＝fsoc|soctar-soc|；其中，pwrsoc为电池充电功率，fsoc为预先设定的|soctar-soc|的相关系数，soc为电池soc，soctar为soc阈值。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，计算模块可以包括：转矩计算单元，用于：按照下列公式计算发动机的请求转矩：tqengreq＝pwrreqact*9550/spdengreqact；其中，tqengreq为发动机的请求转矩，pwrreqact为当前请求发电功率；spdengreqact为当前需求转速。本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置，计算模块可以包括：转速计算单元，用于：按照下列公式计算发电机的请求转速：spdgenrreq＝spdengreqact/renggenr；其中，spdgenrreq为发电机的请求转速，renggenr为预设比值。本发明实施例还提供了一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理设备，可以包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现如上任一项用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法的步骤。需要说明的是，本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理装置及设备中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种用于混合动力车辆串联模式的能量管理方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12