[发明专利]一种串联混合动力系统的能量管理方法

权利要求书

1.一种串联混合动力系统的能量管理方法，所述混合动力系统用于车辆，包含辅助动力系统和储能系统，辅助动力系统和储能系统均通过动力总线连接驱动电机控制器，所述辅助动力系统包括两套或多套辅助动力单元APU，所述储能系统包括多套动力电池；

所述辅助动力单元APU由发动机、发电机及发电机控制器组成，该发电机控制器可以控制发电机的工况点，对混合动力系统具有整流作用；

所述能量管理方法根据所指定的总功率需求P_demand，确定辅助动力系统的总输出功率P_APU和动力电池系统的总输出功率P_bat，其中，P_demand＝P_APU+P_bat，并根据总输出功率P_APU确定出各套APU的目标输出功率P_APU,i，及在此功率下的发动机工况点，用以控制各套APU的发动机和发电机功率；

其特征在于，所述能量管理方法包括以下步骤：

步骤S1:确定辅助动力单元APU的效率特性图及APU的最高效率曲线，每套APU的发动机仅工作在最高效率曲线所确定的工况点上，所述效率特性图是由APU的发动机各个转速及转矩所对应的工况点所构成的特性图，所述最高效率曲线为APU的任意输出功率下使得APU效率最高的发动机工况点组成的曲线，每套APU的效率由其所包含的发动机的效率、发电机及发电机控制器的效率共同决定；

步骤S2：确定各套APU之间的功率分配方式，其中，各套APU的目标输出功率P_APU,i之和等于辅助动力系统的总输出功率P_APU；设辅助动力系统的总目标功率为P_APU，则各套APU的输出功率之和应该满足式(1)：

其中，n为APU的总套数，P_APU,i为第i套APU的功率，在满足式(1)条件下使得总的燃油消耗速率最小的各个P_APU,i的配置就是所述各套APU之间的功率分配方式，即寻找式(1)约束下的最小值及对应的取得最小值的各APU功率值P_APU,i，其中C_APU,i表示第i套APU在输出功率为P_APU,i时的最低燃油消耗速率；

步骤S3：确定满足发动机工况优化需求的辅助动力系统的总输出功率P_APU的范围，该辅助动力系统的总输出功率P_APU的范围被称为辅助动力系统总功率优先取值区；

步骤S4：确定一定总需求功率P_demand下的辅助动力系统的目标输出功率P_APU，其中，P_demand由车辆的驱动功率和附件功率组成，驱动功率通过当前行驶状况计算，根据驾驶员踏板给出的踏板信号可以得到整车的驱动转矩需求，结合当前车速可以求出当前的驱动功率需求，附件功率指各类附件的功耗，所述附件包括但不限于空调、散热系统、转向系统；

对于单套APU，在收到根据步骤S1-S4所给出的输出功率和工况点目标后，所述单套APU的发动机控制器和发电机控制器来完成发动机和发电机的控制，若所述APU的目标功率为零，其工作状态可能为停机或怠速，若上一个控制采样周期发动机状态为停机，则继续停机，若上一个控制采样周期发动机状态为怠速，则根据APU已经处于怠速状态的时间来确定本控制采样周期该APU发动机继续怠速或停机，当已经怠速的时间超过预先设定的门限值T_idle时，发动机关闭；

其中，当各套APU相同时，则各套APU之间的功率通过以下方式进行分配：

情形A：当辅助系统总功率需求小于单套APU的最大功率时，即P_APUP_APU,max，仅采用单套APU，P_APU,1＝P_APU，而其余各APU的目标功率为零，P_APU,i＝0,i＝2,3,...n；

情形B：当辅助系统总功率需求介于单套APU最大功率和单套APU最大功率的2倍之间时，即P_APU,max≤P_APU2P_APU,max，采用2套APU平均分配目标功率而其余各APU的目标功率为零，P_APU,i＝0,i＝3,4,...n；

情形C：当辅助系统总功率需求介于单套APU最大功率的m倍和单台APU最大功率的m+1倍之间时,其中，m≥2，即mP_APU,max≤P_APU(m+1)P_APU,max，m-1套APU输出最大功率P_APU,1＝P_APU,2＝...＝P_APU,m-1＝P_APU,max，2套APU平均分配剩余的辅助系统总目标功率，即而其余各APU目标功率为零，即P_APU,i＝0,i＝m+2,...n。