[发明专利]基于阈值功率计算的增程式电动汽车效率优化控制方法

说明书

本发明涉及一种基于阈值功率计算的增程式电动汽车效率优化控制方法，其技术特点：以燃油消耗优化为目标函数，确定功率跟随阈值；当整车需求功率大于等于功率跟随阈值时，采用局部定转速功率跟随控制策略；在局部定转速功率跟随控制的基础上，采用局部切换转速功率跟随解耦控制策略。本发明通过最低燃油消耗确定功率跟随阈值，寻找在增程器发动机运行于最优工作点时引起电池充放的效率损耗与发动机运行于非最优工作点时的效率损失之间的平衡点，在公共高效区内的局部功率跟随控制策略，控制保证发动机以及发电机同时运行在高效区，减小增程器频繁开启的损耗以及电池被频繁充放，能够保持电池SOC的稳定变化，延长电池的使用寿命。

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，尤其是一种基于阈值功率计算的增程式电动汽车效率优化控制方法。

背景技术

由于燃油燃烧效率较低且车辆排放要求越来越严格，汽车行业正在积极发展环境友好型新能源汽车。电动汽车(Electric Vehicle，EV)被认为是一种绿色环保的解决方案。电力驱动使其具有零排放的优点，但对于纯电动汽车，由于电池技术的限制，一次充电的续驶里程始终不能达到理想的水平是纯电动汽车的主要缺点。为了克服纯电动汽车续航里程的问题，增程式电动汽车(Extended Range-Electric Vehicle,ER-EV)应运而生，是一种可行的低成本解决方案。

目前发动机与发电机组合是增程式电动汽车应用最为广泛的结构，其动力系统结构示意图如图1所示，图中ICE表示内燃发动机，G表示增程器发电机，M表示整车驱动电机，P_eng与ω_e表示发动机的输出效率及转速；η_eng发动机效率；η_gen发电机效率；η_con增程器PWM变换器效率；η_bat1与η_bat2电池充放电效率；η_inv驱动电机变换器效率；η_mot驱动电机效率。增程器(Range Extender,RE)的输出与整车的驱动系统没有机械连接，RE的输出转速和转矩与整车的速度以及牵引性能无关，只需要满足整车驱动功率的需求。因此，RE的控制可以独立于整车动力性需求，通过控制选择发动机-发电机组的工作点，提高RE输出的效率，改善驾驶时的噪声。这种类型的ER-EV与传统的混合电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)相比，在燃油经济性、发动机效率以及排放等方面都具有优势，非常适合城市内频繁多次的启停需求。

根据需求功率控制增程器功率输出及分配是实现ER-EV燃油经济性关键，增程器与整车配合主要采用的是电荷耗尽-维持(Charge-Depleting and Charge-Sustaining，CD-CS)的工作模式，如图2所示。增程器在CS阶段被开启，电池荷电状态(State ofCharge,SOC)被限制在设定的波动范围内。目前对CS模式下RE的控制策略主要有2种：一种是控制增程器输出恒定功率，增程器保持在额定最大功率输出，发动机运行在最优燃油消耗工作点。在这种控制方式下增程器输出功率一部分用于满足整车驱动功率需求，将多余的功率给电池充电，通过电池的缓冲作用优化发动机的燃油消耗。虽然通过电池的缓冲优化了发动机的工作点，但电池的充放电带来的损耗将降低增程器的效率，以及增程器被频繁开启和关断也带来额外能量消耗，电池被频繁充放降低电池的使用寿命。另一种是控制增程器的输出功率跟随整车需求功率不断变化。这种控制方式能够保持电池SOC稳定变化提高电池使用寿命，但发动机无法稳定在高效区域运行，尤其当整车需求功率较小时，效率比较低。