阅读说明：本技术 一种混合动力车辆的节油控制方法及系统 (Fuel-saving control method and system for hybrid vehicle ) 是由 郑辉 刘积成 刘亚威 马磊 于 2018-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种混合动力车辆的节油控制方法及系统,属于混合动力汽车技术领域。本发明在高速工况下,根据坡度大小进行电机助力的控制,处于爬大坡工况时,为了避免电池SOC的急剧下降,同时为了充分发挥发动机的动力输出,执行发动机直接驱动；处于中等坡度工况时,由于发动机瞬态工况油耗高,为了保证发动机始终处于稳态工况的输出,此时车辆所需要的瞬态功率,如坡道阻力功率和加速阻力功率,均由电机提供。本发明通过上述控制,在不增加动力电池容量的同时,能够有效降低高速工况整车燃油消耗量,实现整车节能。(The invention relates to an oil-saving control method and an oil-saving control system for a hybrid electric vehicle, and belongs to the technical field of hybrid electric vehicles. Under the high-speed working condition, the motor assistance is controlled according to the gradient, and when the vehicle is in the working condition of climbing a large slope, the direct driving of the engine is executed to avoid the rapid decrease of the SOC of the battery and fully exert the power output of the engine; when the vehicle is in the medium-gradient working condition, because the oil consumption of the engine under the transient working condition is high, in order to ensure that the engine is always in the output of the steady-state working condition, the transient power required by the vehicle, such as the ramp resistance power and the acceleration resistance power, is provided by the motor. Through the control, the fuel consumption of the whole vehicle under the high-speed working condition can be effectively reduced while the capacity of the power battery is not increased, and the energy conservation of the whole vehicle is realized.)

一种混合动力车辆的节油控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的节油控制方法及系统，属于混合动力汽车技术领域。

背景技术

法规及燃油限值方面，《重型商用车燃料消耗量限值》第三阶段燃油限值标准的即将执行，节能与新能源商用车积分管理制度在2018年启动，新能源汽车补贴的退坡，对于高速工况占比大的客运旅游用途车辆，制动能量回收技术将成为解决车辆油耗高的重要技术手段，而高速工况如何利用混合动力技术实现节油，将成为急需攻破的难题。

有关混合动力汽车节油的控制方法有很多，但是没有针对高速工况的节油控制方法，如名称为“一种混合动力车辆扭矩控制方法”，公布号为CN102756727A，公开了一种混合动力车辆扭矩控制方法：混合动力车辆控制器通过整车车辆局域网总线与发动机控制器、变速器控制器、电机控制器、电池控制器、制动防抱死控制器以及车身控制器耦联并与它们进行通信，判断出混合动力车辆的当前混合动力模式；确定车辆需求扭矩以及与发动机和电机有关的当前扭矩；由当前混合动力模式和车辆需求扭矩，结合与发动机和电机有关的当前扭矩确定发动机和电机的目标扭矩；发动机控制器和电机控制器收到混合动力车辆控制器分配的发动机和电机目标扭矩后，控制发动机和电机逐步实现各自的目标扭矩。该方法具有控制精度好、燃油经济性好以及与整车更易匹配的优点。但是，该专利所涉及的方案为解决混合动力系统中发动机扭矩与电机扭矩如何分配的问题，基于混合动力车辆的当前混合动力模式和车辆需求扭矩，其车辆需求扭矩简单的分配给发动机和电机，而针对客运/旅游用途车辆，高速工况占比高的特点，该方案并没有考虑具体扭矩分配策略，因此其技术方案仍存在不足和局限性，节油效果仍有优化空间。高速工况，电机转速高，电机输出功率大，如果单一的考虑电机最大化的助力，将导致电池SOC余量不足，需要匹配的动力电池容量增加，导致成本增加，且发动机节油效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力车辆的节油控制方法及系统，以解决高速工况下仅考虑电机最大化的助力导致动力容量增加，成本升高的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种混合动力车辆的节油控制方法，该控制方法包括以下步骤：

1)采集车辆的车速，当车辆的车速大于速度设定值时，判断车辆是否处于加速工况；

2)当车辆处于加速工况时，判断车辆动力电池SOC是否大于第一SOC设定值，若大于，则判断车辆所处坡度大小；

3)当车辆所处的坡度大于第一坡度设定值时，增加发动机输出功率，且发动机的增加功率等于加速阻力功率与坡道阻力功率之和，当车辆所处的坡度大于第二坡度设定值小于第一坡度设定值时，采用电机进行助力，且电机的助力功率等于加速阻力功率与坡道阻力功率之和。

本发明在加速工况下，根据坡度大小进行电机助力的控制，处于爬大坡工况时，为了避免电池SOC的急剧下降，同时为了充分发挥发动机的动力输出，执行发动机直接驱动；处于中等坡度工况时，由于发动机瞬态工况油耗高，为了保证发动机始终处于稳态工况的输出，此时车辆所需要的瞬态功率，如坡道阻力功率和加速阻力功率，均由电机提供。本发明通过上述控制，在不增加动力电池容量的同时，能够有效降低高速工况整车燃油消耗量，实现整车节能。

进一步地，当车辆处于非加速工况时，判断车辆动力电池SOC是否小于第二SOC设定值，若是，则计算发动机最优扭矩与当前扭矩的差值，若所述差值不小于设定扭矩值，控制电机发电扭矩等于发动机最优扭矩与当前扭矩的差值。

本发明在非加速工况下，根据发动机当前输出扭矩与发动机最优扭矩的差值参数确定电机是否需要行车发电，以提高发动机的负荷率，降低燃油消耗水平，同时，保持电池SOC处于合理水平。

进一步地，所述步骤3)中若车辆所处的坡度小于第二坡度设定值时，采用电机进行助力，且电机助力功率等于加速阻力功率。对于非上坡工况，本发明控制电机提供加速过程产生的加速阻力功率，这样，发动机始终处于稳态工况输出，使燃油消耗水平进一步降低。

进一步地，所述的加速工况是根据车辆油门踏板开度变化率确定，当车辆油门踏板开度变化率大于开度变化设定值时，说明车辆处于加速工况。

进一步地，所述的发动机最优扭矩是由不同转速下燃油消耗率最低的扭矩值组成。

本发明还提供了一种混合动力车辆的节油控制系统，该控制系统包括车辆信息采集单元和控制单元，所述的车辆信息采集单元用于采集车辆的车速、动力电池SOC和车辆所处坡度，并将采集到信息发送给控制单元处理，所述的控制单元用于在车辆的车速大于速度设定值、车辆处于加速工况、且车辆动力电池SOC大于第一SOC设定值时，根据车辆所处的坡度进行控制，当车辆所处的坡度大于第一坡度设定值时，增加发动机输出功率，且发动机的增加功率等于加速阻力功率与坡道阻力功率之和，当车辆所处的坡度大于第二坡度设定值小于第一坡度设定值时，采用电机进行助力，且电机的助力功率等于加速阻力功率与坡道阻力功率之和。

进一步地，所述的控制单元在车辆处于非加速工况时，判断车辆动力电池SOC是否小于第二SOC设定值，若是，则计算发动机最优扭矩与当前扭矩的差值，若所述差值不小于设定扭矩值，控制电机发电扭矩等于发动机最优扭矩与当前扭矩的差值。

进一步地，所述控制单元在车辆的车速大于速度设定值、车辆处于加速工况、且车辆动力电池SOC大于第一SOC设定值时，若车辆所处的坡度小于第二坡度设定值时，采用电机进行助力，且电机助力功率等于加速阻力功率。

进一步地，所述的加速工况是根据车辆油门踏板开度变化率确定，当车辆油门踏板开度变化率大于开度变化设定值时，说明车辆处于加速工况。

进一步地，所述的发动机最优扭矩是由不同转速下燃油消耗率最低的扭矩值组成。

附图说明

图1是混合动力车辆的节油控制方法的流程图；

图2是本发明实施例中发动机最优曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明混合动力车辆的节油控制方法的实施例

本发明的节油控制方法针对的是车辆处于高速工况，通过判断车辆是否处于加速工况，如果是加速工况，则根据是否处于上坡和非上坡工况，进行电机、发动机助力的三种工况判断及输出：处于爬大坡工况时，为了避免电池SOC的急剧下降，同时为了充分发挥发动机的动力输出，执行发动机直接驱动，处于中等坡度工况时，由于发动机瞬态工况油耗高，为了保证发动机始终处于稳态工况的输出，此时车辆所需要的瞬态功率，如坡道阻力功率和加速阻力功率，均由电机提供。本发明能够有效降低高速工况整车燃油消耗量，实现整车节能。该方法的具体实现流程如图1所示，下面对各实施步骤进行详细说明。

1.判断车辆是否处于加速工况。

本发明针对的是高速工况，因此，需要首先判断车速是否大于等于速度设定值A，若满足，则说明车辆处于高速工况下，此时再进行加速工况的判断。本发明的加速工况是通过判断油门踏板开度变化率确定的，油门踏板开度变化率通过相应时间间隔的油门踏板开度值计算得到。若计算得到的油门踏板开度变化率大于等于设定的开度变化率B，则说明车辆处于加速工况，否则，说明车辆处于非加速工况。

2.加速工况下的车辆控制。

当车辆处于加速工况下，判断车辆动力电池SOC值是否大于第一SOC设定值C，若大于，则说明动力电池的SOC余量满足要求，根据是否处于上坡和非上坡工况，进行电机助力的三种工况判断及输出。其中坡度大小通过陀螺仪、加速度计传感器等设备获取。

当车辆所处的坡度大于第一坡度设定值E时，即处于大坡度时，为了避免动力电池SOC的急剧下降，同时为了充分发挥发动机的动力输出，执行发动机直接驱动，增加发动机输出功率，且发动机的增加功率等于加速阻力功率和坡道阻力功率之和；当车辆所处的坡度大于等于第二坡度设定值D小于等于第一坡度设定值E时，说明车辆处于中等坡度工况，由于发动机瞬态工况油耗高，为了保证发动机始终处于稳态工况的输出，此时车辆所需要的瞬态功率，如坡道阻力功率和加速阻力功率，均由电机提供，即电机的助力功率为加速阻力功率和坡道阻力功率之和；当车辆所处的坡度小于第二坡度设定值D时，说明车辆处于非上坡工况时，同样此时仅存在加速阻力功率，由电机提供加速过程产生的加速阻力功率，这样，发动机始终处于稳态工况输出，燃油消耗水平最低。

3.非加速工况下的车辆控制。

当车辆处于非加速工况下，根据电池SOC、发动机当前输出扭矩与发动机最优扭矩的差值等参数确定电机是否需要行车发电，以提高发动机的负荷率，降低燃油消耗水平，同时，保持电池SOC处于合理水平。当车辆动力电池SOC值小于等于第二SOC设定值F时，则计算发动机最优扭矩与当前扭矩的差值，若该差值不小于设定扭矩值G，控制电机发电扭矩等于发动机最优扭矩与当前扭矩的差值。

其中发动机最优扭矩是由不同转速下燃油消耗率最低的扭矩值组成，本实施例中所采用的发动机最优扭矩如图2所示，是通过在不同转速下对车辆进行实验标定得到，本实施例中采用的某款发动机确定的发动机最优扭矩值如表1所示。

表1

转速，rpm	900	1100	1300	1500	1700	1900	2100	2300
									最优扭矩值，Nm	425	475	590	710	710	620	600	600

本实施例中的设定扭矩值G取值为250Nm，高速工况下，发动机此时输出扭矩值为500Nm，转速1700转/每分钟，即工作于图2中的A点，根据表1可知，此时发动机最优扭矩值为710Nm，发动机最优扭矩值-发动机当前输出扭矩值＝210Nm＜G＝250Nm，所以此工况下电机不需要行车发电；如果发动机工作于图2中的C点，发动机此时输出扭矩值为350Nm，转速1700转/每分钟，同样，发动机最优扭矩值-发动机当前输出扭矩值＝260Nm＞G＝250Nm，所以此工况下电机发电扭矩值为260Nm。

本发明的所涉及到的设定值如车速A、油门踏板开度变化率B、动力电池SOC值C和F、坡度D和E、扭矩值G等，并不是一个定值，均与车型和动力配置有关，可根据不同车型、不同动力配置进行标定得到。

本发明混合动力车辆的节油控制系统的实施例

本发明节油控制系统包括车辆信息采集单元和控制单元，其中车辆信息采集单元用于采集车辆的车速、动力电池SOC和车辆所处坡度，并将采集到信息发送给控制单元处理，控制单元用于在车辆的车速大于速度设定值、车辆处于加速工况、且车辆动力电池SOC大于第一SOC设定值时，根据车辆所处的坡度进行控制，当车辆所处的坡度大于第一坡度设定值时，增加发动机输出功率，且发动机的增加功率等于加速阻力功率和坡道阻力功率之和，当车辆所处的坡度大于第二坡度设定值小于第一坡度设定值时，采用电机进行助力，且电机的助力功率等于加速阻力功率和坡道阻力功率之和。

具体而言，车辆信息采集单元可以是车速、油门踏板开度、发动机转速、发动机扭矩的传感装置，也可以通过车辆的CAN总线获取，车辆所处坡度可通过陀螺仪、加速度计传感器等设备获取。控制单元可采用整车控制器，整车控制器根据车辆信息采集单元的信息生成相应的控制策略，发送给电机控制器，控制发动机、电机执行相应的动作。

本发明在高速非加速工况，通过电机行车发电以提高发动机的负荷率，降低燃油消耗水平，同时，保持电池SOC处于合理水平；处于爬大坡工况时，为了避免电池SOC的急剧下降，发动机直接驱动；处于中等坡度工况时，为保证发动机稳态工况输出，电机提供车辆所需瞬态功率；处于非上坡工况时，电机提供加速过程产生的加速阻力功率，这样，发动机始终处于稳态工况输出，燃油消耗水平最低。通过上述整个过程的控制，本发明可有效降低高速工况整车燃油消耗量，实现整车节能。