阅读说明：本技术 一种混合动力车辆能量分配方法及装置 (Energy distribution method and device for hybrid vehicle ) 是由 马明霞 王朝辉 孙立鹏 桂经良 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种混合动力车辆能量分配方法及装置,方法包括：在车辆工作期间,按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测,得到预测工况信息；根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态；按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。所述混合动力车辆能量分配方法及装置,能够按照预设时间周期自动对未来一段时间的工况信息进行预测,并根据预测的工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其他动力源的工作状态,以使得燃料电池工作状态合理稳定,提高整车性能。(The application discloses a hybrid vehicle energy distribution method and a device, and the method comprises the following steps: predicting the working condition of a first time period in the future according to a preset period during the working period of the vehicle to obtain predicted working condition information; determining the working states of the fuel cell and other power sources according to the predicted working condition information and a preset power output control strategy; controlling power output of the fuel cell and the other power source in accordance with the determined operating state. The energy distribution method and the energy distribution device for the hybrid vehicle can automatically predict the working condition information of a period of time in the future according to the preset time period, and determine the working states of the fuel cell and other power sources according to the predicted working condition information and the preset power output control strategy, so that the working state of the fuel cell is reasonable and stable, and the performance of the whole vehicle is improved.)

一种混合动力车辆能量分配方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，更具体的说，是涉及一种混合动力车辆能量分配方法及装置。

背景技术

随着国家推广新能源汽车步伐的不断加快，混合动力汽车技术也不断发展，日益成熟。

混合动力车中，燃料电池系统适合于较长时间的稳态运行。由于车辆采用混合动力，因此燃料电池的发出功率与车辆需求功率并没有直接对应关系，即燃料电池发出功率与车辆需求功率是完全解耦的。

在存在燃料电池和其它动力源的情况下，为了提高整车性能，需要使燃料电池工作状态合理稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种混合动力车辆能量分配方法及装置，以使得燃料电池工作状态合理稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混合动力车辆能量分配方法，包括：

在车辆工作期间，按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息；

根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态；

按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。

可选的，还包括：

车辆启动后，首选控制进入设定初始状态。

可选的，所述对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息，包括：

确定用户触发选择的当前工况；

根据路况确定工具确定未来第一时间段的工况情况；

确定当前时刻前第二时间段的车辆历史运行功率需求；

根据所述当前工况、所述工况情况和所述车辆历史运行功率需求确定未来第一时间段的预测工况信息。

可选的，所述当前工况包括拥堵、郊区、高速；

所述辆历史运行功率需求包括当前时刻前第二时间段的车速信息、荷电状态变化、驱动系统各个零部件工作点；

所述预测工况信息包括基本工况、车辆平均需求功率、功率变化范围和车速范围。

可选的，还包括：

根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作状态。

可选的，所述根据所述预测工况即预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态，包括：

根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作模式和/或输出功率；

所述根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作状态，包括：

根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作模式和输出功率。

可选的，所述根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池、其它动力源和发动机的工作模式和/或输出功率，包括：

若本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息相同，则：

在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第一范围时，确定燃料电池、其他动力源和发动机的工作状态不变；

在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第二范围时，或者本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第三范围且当前功率持续时间小于或等于标定值时，确定燃料电池工作状态不变，根据预设策略调整发动机和其他动力源的工作状态；

在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第三范围且当前功率持续时间大于标定值时，根据预设策略调整燃料电池输出功率、发动机和其他动力源的工作状态；

若本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息不相同，则根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

一种混合动力车辆能量分配装置，包括：

工况预测模块，用于按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息；

工作确定模块，用于根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态；

工作控制模块，用于按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。

可选的，还包括：

状态控制模块，用于在车辆启动后，首选控制进入设定初始状态。

可选的，所述工况预测模块包括：

第一确定模块，用于确定用户触发选择的当前工况；

第二确定模块，用于根据路况确定工具确定未来第一时间段的工况情况；

第三确定模块，用于确定当前时刻前第二时间段的车辆历史运行功率需求；

工况预测子模块，用于根据所述当前工况、所述工况情况和所述车辆历史运行功率需求确定未来第一时间段的预测工况信息。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种混合动力车辆能量分配方法及装置，方法包括：在车辆工作期间，按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息；根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态；按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。所述混合动力车辆能量分配方法及装置，能够按照预设时间周期自动对未来一段时间的工况信息进行预测，并根据预测的工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其他动力源的工作状态，以使得燃料电池工作状态合理稳定，提高整车性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种混合动力车辆能量分配方法流程图；

图2为本发明实施例公开的另一种混合动力车辆能量分配方法流程图；

图3为本发明实施例公开的对工况进行预测的流程图；

图4为本发明实施例公开的确定各动力源及发动机工作状态的流程图；

图5为本发明实施例公开的混合动力车辆能量分配流程示意图；

图6为本发明实施例公开的一种混合动力车辆能量分配装置的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的另一种混合动力车辆能量分配装置的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的工况预测模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例公开的一种混合动力车辆能量分配方法流程图，参见图1所示，混合动力车辆能量分配方法可以包括：

步骤101：在车辆工作期间，按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息。

所述车辆工作期间，即车辆行驶期间。所述预设周期可根据用户的实际需求进行配置，如半小时、一小时。所述第一时间段不宜设置的过长，以保证合理的能量分配的实时性和有效性，如半小时。

其中，所述预测工况信息可以但不限制为包括综合工况信息、功率需求等信息。

对未来第一时间段的工况进行预测，在实际应用中，对于不同类型或功能的车辆的具体实现方式也可能不同。在后续的实施例中，将对未来第一时间段的工况进行预测的具体过程做详细记载，在此不再具体介绍。

步骤102：根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

系统中可以预先配置好不同工况与能源分配的对应关系，即所述动力输出控制策略。这样，在预测出未来第一时间段的工况信息后，根据所述动力输出控制策略中不同工况与能源分配的对应关系，确定包括燃料电池在内的所有动力源的工作状态。所述工作状态可以包括工作模式和/或输出功率。

步骤103：按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。

在确定了燃料电池和其它动力源的工作状态后，可以直接控制所述燃料电池和所述其他动力源按照确定的工作状态进行工作和功率输出。以使所述燃料电池和所述其他动力源的功率输出处于合理范围。

本实施例中，所述混合动力车辆能量分配方法，能够按照预设时间周期自动对未来一段时间的工况信息进行预测，并根据预测的工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其他动力源的工作状态，以使得燃料电池工作状态合理稳定，提高整车性能。

图2为本发明实施例公开的另一种混合动力车辆能量分配方法流程图，参见图2所示，混合动力车辆能量分配方法可以包括：

步骤201：车辆启动后，首选控制进入设定初始状态。

通常，车辆在刚启动时，一些工况信息，如道路是否拥堵、顺畅、以及当前时刻前一段时间历史功率输出信息等，都还不能够确定，因此，车辆启动后系统可以首先控制进入设定的初始状态。

其中，所述初始状态可以根据荷电状态SOC确定，例如，当SOC≤SOC_低时，发动机启动，功率根据车速、油门查表得到P_发动机＝P_标定，P_燃料电池＝P1。当SOC_低＜SOC≤SOC_中时，P_发动机＝0，P_燃料电池＝P₂。当SOC_中＜SOC≤SOC_高时，P_发动机＝0，P_燃料电池＝P3。当SOC＞SOC_高时，P_发动机＝0，P_燃料电池＝P4。其中SOC_低，SOC_中，SOC_高，P_标定，P₁，P₂，P₃，P₄，均为经验标定值。

步骤202：在车辆工作期间，按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息。

步骤203：根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

步骤204：按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。

本实施例中，车辆在最初启动时，首先控制进入设定初始状态，以确保燃料电池及其他动力源工作在一个相对稳定合理的状态下。

上述实施例中，所述对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息的具体实现可以参见图3，图3为本发明实施例公开的对工况进行预测的流程图，如图3所示，对工况进行预测的过程可以包括：

步骤301：确定用户触发选择的当前工况。

在具体实现中，可以在驾驶室设置手动按钮，驾驶员可以通过按下相关按钮触发驾驶工况为拥堵、郊区、高速等工况。当然，实际应用中，也可以将工况划分的更加细致。

步骤302：根据路况确定工具确定未来第一时间段的工况情况。

其中，所述路况确定工具可以是综合路况信息导入系统，也可以是其他路况预测工具，由其输出此刻T₀至之后T_t时刻的t时间段工况情况，即未来第一时间段的工况情况。未来第一时间段的工况情况例如可以是拥堵，由拥堵转郊区、由郊区转拥堵、高速等情况。

步骤303：确定当前时刻前第二时间段的车辆历史运行功率需求。

所述历史运行功率需求可以但不限制为包括当前时刻前第二时间段的车速信息、荷电状态变化、驱动系统各个零部件工作点等信息。

步骤304：根据所述当前工况、所述工况情况和所述车辆历史运行功率需求确定未来第一时间段的预测工况信息。

其中，所述预测工况信息可以但不限制为基本工况、车辆平均需求功率、功率变化范围和/或车速范围。

本实施例中，详细介绍了对工况进行预测的具体实现，对工况预测的预测手段和预测方法的合理设计，有助于得到准确的工况预测信息。

在其他的实现中，还可以包括根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作状态的步骤。由于不同工况下发动机适合的工作状态不同，因此，在预测出未来一段时间的工况信息后，可以根据预测出的工况信息来指导发动机的工作状态。

上述实施例中，所述根据所述预测工况即预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态，可以包括：根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作模式和/或输出功率。

所述根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作状态，可以包括：根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作模式和输出功率。

图4为本发明实施例公开的确定各动力源及发动机工作状态的流程图，如图4所示，可以包括：

步骤401：判断本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息是否相同，在本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息相同的情况下，进入步骤402、步骤403或步骤404；在本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息不相同的情况下，进入步骤405。

步骤402：在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第一范围时，确定燃料电池、其他动力源和发动机的工作状态不变。

步骤403：在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第二范围时，或者本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第三范围且当前功率持续时间小于或等于标定值时，确定燃料电池工作状态不变，根据预设策略调整发动机和其他动力源的工作状态。

步骤404：在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第三范围且当前功率持续时间大于标定值时，根据预设策略调整燃料电池输出功率、发动机和其他动力源的工作状态。

步骤405:根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

在一个具体实现中，混合动力车辆能量分配流程示意可以参见图5，其中，每隔Δt，更新一次工况预判信息，如果基本工况不变，车辆平均需求功率变化ΔP(ΔP＝P_Δt-P_now)的变化率则个系统工作状态不变；如果α％＜δP≤β％，或者(δP＞β％)但燃料电池此刻功率持续时间T_s≤T_标定，则燃料电池不变，合理调节发动机、动力电池的状态；如果(δP＞β％)并且燃料电池此刻功率持续时间T_s＞T_标定，则改变燃料电池功率，并合理调节发动机、动力电池状态。其中，△t为工况预判更新时间周期，单位s；△P为预测时间周期与上一个实际运行时间周期平均需求功率变化。δP为功率变化率，功率变化占上一个实际运行平均功率的百分比。α为经验标定值；β为经验标定值；Ts为燃料电池同一功率持续时间。T_标定为根据经验标定的燃料电池同一功率最短持续时间。

如果基本工况变化，则根据工况预判信息，改变燃料电池、发动机、动力电池状态。

本实施例中，通过工况预判算法，预测未来工况并给出合理的燃料电池、发动机、动力电池工作状态，能够提高整车性能和延长零部件使用寿命。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。

图6为本发明实施例公开的一种混合动力车辆能量分配装置的结构示意图，参见图6所示混合动力车辆能量分配装置60可以包括：

工况预测模块601，用于按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息。

所述车辆工作期间，即车辆行驶期间。所述预设周期可根据用户的实际需求进行配置，如半小时、一小时。所述第一时间段不宜设置的过长，以保证合理的能量分配的实时性和有效性，如半小时。

其中，所述预测工况信息可以但不限制为包括综合工况信息、功率需求等信息。

工作确定模块602，用于根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

系统中可以预先配置好不同工况与能源分配的对应关系，即所述动力输出控制策略。这样，在预测出未来第一时间段的工况信息后，根据所述动力输出控制策略中不同工况与能源分配的对应关系，确定包括燃料电池在内的所有动力源的工作状态。所述工作状态可以包括工作模式和/或输出功率。

工作控制模块603，用于按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。

在确定了燃料电池和其它动力源的工作状态后，可以直接控制所述燃料电池和所述其他动力源按照确定的工作状态进行工作和功率输出。以使所述燃料电池和所述其他动力源的功率输出处于合理范围。

本实施例中，所述混合动力车辆能量分配装置，能够按照预设时间周期自动对未来一段时间的工况信息进行预测，并根据预测的工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其他动力源的工作状态，以使得燃料电池工作状态合理稳定，提高整车性能。

图7为本发明实施例公开的另一种混合动力车辆能量分配装置的结构示意图，如图7所示，混合动力车辆能量分配装置70可以包括：

状态控制模块701，用于在车辆启动后，首选控制进入设定初始状态。

通常，车辆在刚启动时，一些工况信息，如道路是否拥堵、顺畅、以及当前时刻前一段时间历史功率输出信息等，都还不能够确定，因此，车辆启动后系统可以首先控制进入设定的初始状态。

工况预测模块601，用于按照预设周期对未来第一时间段的工况进行预测，得到预测工况信息。

工作确定模块602，用于根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

工作控制模块603，用于按照确定的所述工作状态控制所述燃料电池和所述其它动力源的功率输出。

上述实施例中，图8为本发明实施例公开的工况预测模块的结构示意图，如图8所示，工况预测模块601可以包括：

第一确定模块801，用于确定用户触发选择的当前工况。

在具体实现中，可以在驾驶室设置手动按钮，驾驶员可以通过按下相关按钮触发驾驶工况为拥堵、郊区、高速等工况。当然，实际应用中，也可以将工况划分的更加细致。

第二确定模块802，用于根据路况确定工具确定未来第一时间段的工况情况。

其中，所述路况确定工具可以是综合路况信息导入系统，也可以是其他路况预测工具，由其输出此刻T₀至之后T_t时刻的t时间段工况情况，即未来第一时间段的工况情况。未来第一时间段的工况情况例如可以是拥堵，由拥堵转郊区、由郊区转拥堵、高速等情况。

第三确定模块803，用于确定当前时刻前第二时间段的车辆历史运行功率需求。

所述历史运行功率需求可以但不限制为包括当前时刻前第二时间段的车速信息、荷电状态变化、驱动系统各个零部件工作点等信息。

工况预测子模块804，用于根据所述当前工况、所述工况情况和所述车辆历史运行功率需求确定未来第一时间段的预测工况信息。

其中，所述预测工况信息可以但不限制为基本工况、车辆平均需求功率、功率变化范围和/或车速范围。

本实施例中，详细介绍了对工况进行预测的具体实现，对工况预测的预测手段和预测方法的合理设计，有助于得到准确的工况预测信息。

在其他实现中，所述工作确定模块602还可以用于：根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作状态。由于不同工况下发动机适合的工作状态不同，因此，在预测出未来一段时间的工况信息后，可以根据预测出的工况信息来指导发动机的工作状态。具体的，所述工作确定模块602可以用于：根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作模式和/或输出功率，以及根据所述预测工况以及预置的动力输出控制策略确定发动机的工作模式和输出功率。

在一个具体实现中，工作确定模块602可用于：判断本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息是否相同，若相同，则：在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第一范围时，确定燃料电池、其他动力源和发动机的工作状态不变；在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第二范围时，或者本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第三范围且当前功率持续时间小于或等于标定值时，确定燃料电池工作状态不变，根据预设策略调整发动机和其他动力源的工作状态；在本次车辆平均需求功率变化的变化率处于第三范围且当前功率持续时间大于标定值时，根据预设策略调整燃料电池输出功率、发动机和其他动力源的工作状态。在本次得到的预测工况信息和上一次得到的预测工况信息不相同的情况下，根据所述预测工况信息以及预置的动力输出控制策略确定燃料电池和其它动力源的工作状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。