一種插電式混合動力客車的控制方法技術

本發明專利技術涉及一種插電式混合動力客車的控制方法，屬于混合動力客車控制技術領域。本方法利用GPS導航裝置與車載信息單元里存儲的數字地圖得到車輛當前位置信息，結合車載信息單元里存儲的城市某固定線路的車速-時間歷史統計信息判定當前時間位置的道路擁堵等級，根據不同的擁堵等級、車輛當前位置、以及動力電池電量等信息，對車輛的能量分配進行實時優化調整。本發明專利技術方法能對運行在固定線路的插電式混合動力客車能源進行有效合理分配，進而減少燃油消耗和污染物排放，提高了燃油經濟性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，尤其涉及一種基于GPS導航與 交通車速-時間歷史統計信息的插電式混合動力客車多能源協調優化控制方法，屬于混合 動力客車控制

技術介紹
隨著混合動力公交客車在國內各大中小城市的示范運營，其顯著的節能減排效果 得到了人們的一致認可，但由于電池關鍵技術尚未得到突破，因此常規混合動力客車在燃 油經濟性和排放性能的提升仍有很大空間。插電式混合動力客車作為常規混合動力客車的 升級版，可通過在晚間用電低谷期將動力電池接入電網充電的形式，實現了對更為廉價清 潔能源的充分利用，相比常規混合動力客車電池電能自給自足的形式，插電式混合動力客 車可以更多地進行純電行駛，從而使整車燃油經濟性得到顯著提升。然而，針對大中城市復雜的交通工況怎樣通過控制策略合理分配電和燃油的 使用，成為設計插電式混合動力客車整車能量分配策略設計的主要目標。插電式混 合動力客車能量管策略中普遍存在著荷電耗盡型(charge-depletion)和荷電維持型 (charge-sustaining)兩種策略,前者由于其對電能的充分利用更適合插電式混合動力客 車的應用，但是目前國內插電式混合動力公交客車配置的電池容量只能覆蓋每天公交路程 的60%-70%，剩下的公交工況仍由發動機提供動力。這樣如果不對電能進行合理的分配，就 會造成例如在擁堵路段電量已耗盡到電池SOC下限而只能采用發動機驅動，車輛頻繁的啟 停導致油耗和污染物排放的增加，整車燃油經濟性得不到保障的結果。目前混合動力公交客車的整車能量分配策略都是固定不變的，沒有考慮到特定城 市的特定公交線路的實際交通信息，因此整車所配備的能量分配策略并不能針對固定公交 線路從每天運行時間范圍的角度去考慮合理分配電能和與燃油能量，實現全局能量的最優 分配。GPS導航的應用與車載信息單元的廣泛普及為公交客車固定線路全天運行能量最優 分配提供了實現的可能。GPS,全稱Global Positioning System,即全球定位系統,可利用 GPS定位衛星實現車輛定位的功能，配合某城市的數字地圖便可以準確得到公交客車在運 行中的準確位置。不可否認的是某固定城市公交線路每天每時段以及線路中各個站點間的 交通流量是具有統計規律的，即某固定線路某兩個站點之間在每天同時刻內的交通擁堵程 度大致相同，交通擁堵程度由公交客車運行在該公交線路站與站間的平均速度表征，將該 統計信息存儲在車載信息單元中，通過GPS與數字地圖并結合當前時間信息查找車載信息 單元中該條公交線路歷史交通流量統計信息通過提前分析好的道路等級，通過判定當前時 刻位置所屬道路擁堵等級，選擇對應的能量分配策略從而實現控制策略的實時調整，能夠 更好的適應固定的線路工況，進一步減少整車油耗，提升燃油經濟性。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出，針對目前插電式混合動力公交客車整車能量分配策略工況適應性差的缺點，根據GPS導航與交通車速-時間歷史統計信息，對插電式混合動力公交客車進行能量實時分配，以保證車輛正常運行的同時進一步提升整車燃油經濟性，減少污染物排放。本專利技術提出的插電式混合動力客車的控制方法，包括以下步驟(I)從城市交通管理中心獲取公交線路的交通車速-時間歷史統計信息，根據獲取信息，對車輛通過道路擁堵段的狀態進行分級擁堵時間車輛通過擁堵路段為一級，擁堵時間車輛通過非擁堵路段為二級，非擁堵時間車輛通過擁堵路段為三級，非擁堵時間車輛通過非擁堵路段為四級；(2)對上述各擁堵等級，設定車輛的實時能量分配方法一級擁堵，車輛采用純電驅動，并使車輛的離合器分離，發動機關閉，電機由動力電池供電進行純電驅動；二級擁堵，當車輛的驅動扭矩小于或等于電機最大扭矩T1時，離合器分離，發動機關閉，電機由動力電池供電進行純電驅動；當車輛的驅動扭矩大于電機最大扭矩!\時，開啟發動機，離合器接合，發動機、電機共同輸出扭矩進行混合驅動，其中的電機最大扭矩T1通過電機外特性曲線查表求得；三級擁堵，當車輛的驅動扭矩小于發動機最優扭矩T2時，若車輛動力電池的當前電量小于動力電池標定電量的上限值，則開啟發動機，離合器接合，電機發電為動力電池補充電能，若車輛動力電池的當前電量大于或等于標定電量的上限值，則發動機關閉，離合器分離，電機由動力電池供電進行純電驅動；當車輛驅動扭矩大于或等于發動機最優扭矩T2 時，關閉電機，由發動機驅動,其中，發動機最優扭矩T2通過 發動機油耗曲線查表求得；四級擁堵，當車速小于或等于門限值V時，離合器分離，發動機關閉，電機由動力電池供電進行純電驅動；當車速大于門限值V時，離合器接合，電機關閉，車輛的驅動扭矩由發動機提供，其中門限值V根據輪速傳感器獲得的車輪轉速和發動機轉速計算得到；(3)車輛的整車控制單元根據步驟(2)的車輛實時能量分配方法，對插電式混合動力公交客車進行控制，包括以下步驟(3-1)初始化時，若車輛動力電池的當前電量小于或等于標定電量的下限值，則用發動機驅動車輛，若車輛動力電池的當前電量大于標定電量的下限值，則進行步驟(3-2)；(3-2)車輛導航裝置初始化，當車速為零的時間超過ts時，車輛導航裝置進行一次車輛定位，利用數字地圖，確定車輛的當前位置，ts為車輛在車站和交通信號燈的等待時間；(3-3)車輛整車控制單元根據步驟(3-2)中確定的車輛當前位置、當前時間以及步驟(I)的歷史統計信息，判定車輛當前擁堵狀態；(3-4)車輛整車控制單元根據車輛當前擁堵狀態和步驟(2)確定的車輛能量分配方法，對插電式混合動力客車進行控制，具體執行過程如下(3-4-1)若判定車輛當前處于一級擁堵狀態，車輛整車控制單元向變速器控制單元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，電池管理系統控制動力電池放電，電機控制單元控制電機進行純電驅動；(3-4-2)若判定車輛當前處于二級擁堵狀態，當驅動扭矩小于或等于電機最大扭矩!\時，車輛整車控制單元向變速器控制單元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，動力電池管理系統控制動力電池放電，電機控制 單元控制電機進行純電驅動；當驅動扭矩大于電機最大扭矩T1時，車輛的整車控制單元向 變速器控制單元、發動機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器接合，發動機 控制單元控制發動機啟動，與電機共同驅動車輛；(3-4-3)若判定車輛當前處于三級擁堵狀態，當驅動扭矩小于發動機最優扭矩T2 時，車輛整車控制單元向動力電池管理系統發送執行指令，動力電池管理系統檢測電池電 量，若車輛動力電池的當前電量小于標定電量的上限值，則車輛的整車控制單元向變速器 控制單元、發動機控制單元及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器接 合，發動機控制單元控制發動機啟動，電機控制單元控制電機發電為電池補充電能，若車輛 動力電池的當前電量大于或等于標定電量的上限值，則車輛整車控制單元向變速器控制單 元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，動 力電池管理系統控制動力電池放電，電機控制單元控制電機進行純電驅動；當驅動扭矩大 于或等于發動機最優扭矩T2時，車輛整車控制單元向變速器控制單元、發動機控制單元及 電機控制單元發送執行指令，變速器控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種插電式混合動力客車的控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟：（1）從城市交通管理中心獲取公交線路的交通車速?時間歷史統計信息，根據獲取信息，對車輛通過道路擁堵段的狀態進行分級：擁堵時間車輛通過擁堵路段為一級，擁堵時間車輛通過非擁堵路段為二級，非擁堵時間車輛通過擁堵路段為三級，非擁堵時間車輛通過非擁堵路段為四級；（2）對上述各擁堵等級，設定車輛的實時能量分配方法：一級擁堵，車輛采用純電驅動，并使車輛的離合器分離，發動機關閉，電機由動力電池供電進行純電驅動；二級擁堵，當車輛的驅動扭矩小于或等于電機最大扭矩T1時，離合器分離，發動機關閉，電機由動力電池供電進行純電驅動；當車輛的驅動扭矩大于電機最大扭矩T1時，開啟發動機，離合器接合，發動機、電機共同輸出扭矩進行混合驅動，其中的電機最大扭矩T1通過電機外特性曲線查表求得；三級擁堵，當車輛的驅動扭矩小于發動機最優扭矩T2時，若車輛動力電池的當前電量小于動力電池標定電量的上限值，則開啟發動機，離合器接合，電機發電為動力電池補充電能，若車輛動力電池的當前電量大于或等于標定電量的上限值，則發動機關閉，離合器分離，電機由動力電池供電進行純電驅動；當車輛驅動扭矩大于或等于發動機最優扭矩T2時，關閉電機，由發動機驅動，其中，發動機最優扭矩T2通過發動機油耗曲線查表求得；四級擁堵，當車速小于或等于門限值v時，離合器分離，發動機關閉，電機由動力電池供電進行純電驅動；當車速大于門限值v時，離合器接合，電機關閉，車輛的驅動扭矩由發動機提供，其中門限值v根據輪速傳感器獲得的車輪轉速和發動機轉速計算得到；（3）車輛的整車控制單元根據步驟（2）的車輛實時能量分配方法，對插電式混合動力公交客車進行控制，包括以下步驟：（3?1）初始化時，若車輛動力電池的當前電量小于或等于標定電量的下限值，則用發動機驅動車輛，若車輛動力電池的當前電量大于標定電量的下限值，則進行步驟（3?2）；（3?2）車輛導航裝置初始化，當車速為零的時間超過ts時，車輛導航裝置進行一次車輛定位，利用數字地圖，確定車輛的當前位置，ts為車輛在車站和交通信號燈的等待時間；（3?3）車輛整車控制單元根據步驟（3?2）中確定的車輛當前位置、當前時間以及步驟（1）的歷史統計信息，判定車輛當前擁堵狀態；（3?4）車輛整車控制單元根據車輛當前擁堵狀態和步驟（2）確定的車輛能量分配方法，對插電式混合動力客車進行控制，具體執行過程如下：（3?4?1）若判定車輛當前處于一級擁堵狀態，車輛整車控制單元向變速器控制單元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，電池管理系統控制動力電池放電，電機控制單元控制電機進行純電驅動；（3?4?2）若判定車輛當前處于二級擁堵狀態，當驅動扭矩小于或等于電機最大扭矩T1時，車輛整車控制單元向變速器控制單元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，動力電池管理系統控制動力電池放電，電機控制單元控制電機進行純電驅動；當驅動扭矩大于電機最大扭矩T1時，車輛的整車控制單元向變速器控制單元、發動機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器接合，發動機控制單元控制發動機啟動，與電機共同驅動車輛；（3?4?3）若判定車輛當前處于三級擁堵狀態，當驅動扭矩小于發動機最優扭矩T2時，車輛整車控制單元向動力電池管理系統發送執行指令，動力電池管理系統檢測電池電量，若車輛動力電池的當前電量小于標定電量的上限值，則車輛的整車控制單元向變速器控制單元、發動機控制單元及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器接合，發動機控制單元控制發動機啟動，電機控制單元控制電機發電為電池補充電能，若車輛動力電池的當前電量大于或等于標定電量的上限值，則車輛整車控制單元向變速器控制單元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，動力電池管理系統控制動力電池放電，電機控制單元控制電機進行純電驅動；當驅動扭矩大于或等于發動機最優扭矩T2時，車輛整車控制單元向變速器控制單元、發動機控制單元及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器接合，發動機控制單元控制發動機啟動，電機控制單元控制電機關閉，進行發動機驅動；（3?4?4）若判定車輛當前處于四級擁堵狀態，當車速小于或等于門限值v時，車輛整車控制單元向變速器控制單元、動力電池管理系統及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器分離，動力電池管理系統控制動力電池放電，電機控制單元控制電機進行純電驅動；當車速大于門限值v時，車輛整車控制單元向變速器控制單元、發動機控制單元及電機控制單元發送執行指令，變速器控制單元控制離合器接合，發動機控制單元控制發動機啟動，電機控制單元控制電機關閉，進行發動機驅動。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李亮，楊超，張亞輝，黃碩，宋誓利，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：