[发明专利]一种用于内燃发电增程式电动车的整车能量管理方法

说明书

技术领域

本发明属于电动车领域，涉及一种增程式电动车的整车能量管理方法，具体涉及一种基于电动车电池SOC值和需求功率预测、内燃发电系统效率优化以及蓄电池储能优化的整车能量管理方法。

背景技术

能源短缺与环境污染问题促使新能源电动车的使用越来越普遍。电动车具有节能环保、舒适便捷等诸多优势，但受电池技术水平限制，仍然存在充电时间长，续航里程短等问题。增程式电动车通过在纯电动车上安装增程器，可有效解决电动车续航里程问题，同时仍旧保留了纯电动车外接充电口，最大限度减少对化石燃料依赖。

目前增程式电动车增程器主要以内燃发电系统为主，即：在蓄电池电量充足时，由蓄电池提供整车驱动功率需求，此时内燃发电增程器不工作；当蓄电池电量消耗到一定程度时，内燃发电增程器起动，除供给整车驱动功率需求外，富余功率可为蓄电池充电，以保证续航里程要求。内燃发电增程式电动车动力系统示意图如图1所示。

配备内燃发电增程器后，电动车整车能量管理，特别是内燃发电系统与原有蓄电池的协调控制变得尤为重要。传统内燃发电增程式电动车增程器控制方式主要分为两类：内燃机恒功率模式、内燃机功率跟随模式。前者在蓄电池亏电时将增程器内燃机始终固定在效率最高的工况点上，虽然燃油经济性好，但电池存在过充和过放风险；后者考虑了蓄电池状态，让增程器内燃机跟随负载功率变化，但相应燃油经济性和排放不易控制。如何合理起停内燃发电增程器，如何综合考虑增程模式下蓄电池充放电状态、内燃发电系统效率并尽可能增加电能使用，对于提高内燃发电增程器效率、延长蓄电池寿命、增加续航里程、降低排放等都具有重要意义。

发明内容  

为克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于电动车电池SOC值和需求功率预测、内燃发电系统效率优化以及蓄电池储能优化的整车能量管理方法。该方法能够通过预测蓄电池SOC值进行增程器起停控制，增程模式下通过蓄电池SOC预测值和整车驱动功率预测值判断，合理选择增程器内燃机工况，在保证整车动力性和燃油经济性的同时，优化蓄电池储能水平。

本发明采用的技术方案是：

根据蓄电池两端电压和充放电电流信息，结合开路电压法和安时积分法等蓄电池SOC检测方法，获得当前电动车蓄电池的SOC水平。如果蓄电池的剩余电量SOC水平低于某一下限，则利用增程器ISG电机起动内燃发电增程器；如果蓄电池的剩余电量SOC水平高于某一上限，则关闭内燃发电增程器；如果蓄电池的剩余电量SOC水平处于高低阈值之间，则内燃发电增程器保持前一时刻的工作状态。基于蓄电池SOC值判定的增程器起停策略具体如下：

1）当蓄电池的SOC值低于预先设定的最低蓄电池SOC值Dn_limit，则起动增程器；

2）当蓄电池的SOC值高于预先设定的最高蓄电池SOC值Up_limit，则关闭增程器；

3）当蓄电池的SOC值在预先设定的最低蓄电池SOC值Dn_limit和最高蓄电池SOC值Up_limit之间，则增程器保持前一时刻工作状态。

当蓄电池SOC预测值偏低，内燃发电增程器起动，电动车处于增程模式工作状态时，根据驱动电机和驱动电机控制器放电电压和电流信息实时预测整车驱动功率需求。将整车驱动需求功率与增程器内燃机经济运行线上的最佳油耗工况点输出功率做对比。如果整车驱动需求功率小于增程器内燃机最佳油耗工况点功率，则调整增程器内燃机工作于最佳油耗工况点上，实施恒功率控制，富余功率给蓄电池充电。如果整车驱动需求功率大于增程器内燃机最佳工况点，则区分两种情况：一是蓄电池SOC值低于预先设定的最低蓄电池SOC值Dn_limit后，内燃发电增程器沿内燃机经济运行线实施功率跟随控制，富余功率给蓄电池充电；二是蓄电池SOC值高于预先设定的中等蓄电池SOC值Md_limit后，调整增程器内燃机工作于最佳油耗工况点上，不足功率由蓄电池提供。增程模式下，内燃发电增程器控制策略具体如下：

1）当整车驱动需求功率P的预测值小于等于增程器内燃机最佳油耗工况点输出功率Popt时，调整增程器内燃机工况至最佳油耗工况点。此时内燃发电增程器实施恒功率控制，既给车辆提供动力来源，同时又给蓄电池充电。