[发明专利]一种商用车串联式气电混合动力系统的控制方法

权利要求书

1.一种商用车串联式气电混合动力系统的控制方法，其特征在于，所述系统包括依次连接并形成能量传递通道的动力电池、电耦合装置、电动机控制器、电机、传动装置和轮胎；所述系统还包括充气筒、压缩气瓶、气动发电机和整车控制器，所述充气筒利用车辆的振动和冲击驱动自身工作、对压缩气瓶进行随车充气，所述气动发电机利用压缩气瓶中的气压驱动自身工作，并向所述电耦合装置输出电能；所述方法包括：

整车控制器实时监测压缩气瓶的气压值以及车辆状态，并根据压缩气瓶的气压值以及车辆状态来控制气动发电机的工作状态以及车辆的工作模式，其中包括监测压缩气瓶的气压值、监测车速、计算车辆需求功率、计算电机的最大发电功率，根据监测及计算出来的上述值确定车辆的工作模式；

所述方法包括以下步骤：

S1：判断压缩气瓶的气压值P_气瓶是否大于驱动气动发电机输出功率的最小阈值P_min，若判断为是，则执行步骤S6；若判断为否，执行步骤S2；

S2：根据车速判断车辆行驶状态，若车速V＞0，则执行步骤S3，若车速V＝0，则车辆进入停车模式，气动发电机和电机均处于OFF状态；

S3：计算车辆需求功率P_com，若P_com＞0，车辆处于驱动状态，则车辆进入纯电驱动模式，气动发电机处于OFF状态，电机工作在电动机状态，且输出功率P_M＝P_com；若P_com＜0，车辆处于制动状态，则执行步骤S4；

S4：电池荷电状态SOC判断，若电池SOC＞SOC_max，则进入机械制动模式，由机械制动系统完全提供车辆制动所需要的能量，气动发电机和电机均处于OFF状态；若电池SOC≤SOC_max，则执行步骤S5，上述SOC_max为电池充电截止SOC；

S5：根据电机特性MAP得到电机处于发电机工作状态时能够提供的最大发电功率P_发电max，若P_comP_发电max，则车辆进入再生制动模式，气动发电机处于OFF状态，电机工作在发电机状态，且输出功率P_M＝P_发电max；若P_com≥P_发电max，则车辆进入再生制动模式，气动发电机处于OFF状态，电机工作在发电机状态，且输出功率P_M＝P_com；

S6：根据车速判断车辆行驶状态，若车速V＞0，则执行步骤S8，若车速V＝0，则车辆进入停车模式，执行步骤S7；

S7：电池荷电状态SOC判断，若电池SOC＞SOC_max，则车辆进入停车模式，气动发电机和电机均处于OFF状态；若电池SOC≤SOC_max，则车辆进入停车充电模式，气动发电机工作，给动力电池以最大功率进行充电，直至SOCSOC_max或P_气瓶P_min，此时气动发电机输出功率P_气动＝P_气动max；电机处于OFF状态；

S8：计算车辆需求功率P_com，若P_com0，车辆处于制动状态，则执行步骤S9；若P_com0，车辆处于驱动状态，则执行步骤S11；

S9：电池荷电状态SOC判断，若电池SOC＞SOC_max，车辆进入机械制动模式，气动发电机和电机都不工作，处于OFF状态；若电池SOC≤SOC_max，则执行步骤S10；

S10：根据电机特性MAP得到电机处于发电机工作状态时能够提供的最大发电功率P_发电max，若P_comP_发电max，则车辆进入混合充电模式，气动发电机工作，且P_气动＝P_气动max，电机工作在发电机状态，且输出功率P_M＝P_发电max；若P_com≥P_发电max，则进入混合充电模式，气动发电机工作，且P_气动＝P_气动max，电机工作在发电机状态，且输出功率P_M＝P_com；

S11：若整车需求功率P_comP_气动max·η₁，则车辆进入混合驱动模式，气动发电机和电机都工作，且气动发电机输出功率P_气动＝P_气动max，电机输出功率P_M＝P_com；若P_com≤P _气动max·η₁，则执行步骤S12，其中η₁为电机和电耦合器的工作效率；

S12：电池荷电状态SOC判断，若电池SOC＞SOC_max，则进入纯气驱动模式，气动发电机处于工作状态，输出功率P_气动＝P_com/η₁，电机处于电动机工作状态，输出功率P_M＝P_com；若电池SOC≤SOC_max，则进入行车充电模式，气动发动机处于工作状态，输出功率P_气动＝P_气动max，电机处于电动机工作状态，输出功率P_M＝P_com。

2.根据权利要求1所述的一种商用车串联式气电混合动力系统的控制方法，其特征在于，按照以下公式计算车辆需求功率P_com：

式中：P_com—车辆需求功率，kW；V—车速，km/h；η—传动系统效率；m—整车质量，kg；g—重力加速度，m/s²；f—滚动阻力系数；α—坡度角，°；ρ—空气密度，kg/m³；C_d—空气阻力系数；A—车辆迎风面积，m²；δ—转动惯量系数；dv/dt—车辆加速度，m/s²。