主動式電力驅(qū)動車輛供耗電平衡控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能量管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主動式電力驅(qū)動車輛供耗電平衡控 制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電氣化應(yīng)用推廣，車輛內(nèi)的用電設(shè)備逐漸增多，這種多元化的用電設(shè)備會使 電能使用過程中出現(xiàn)瞬間的功率激增現(xiàn)象。同時車輛儲能裝置的放電能力有限，這就給車 輛內(nèi)部的供耗電平衡帶來很多困難。
[0003] 當(dāng)前車輛儲能裝置產(chǎn)品存在如下問題：1.當(dāng)前儲能不能夠滿足車載電氣設(shè)備的電 能需求。2.儲能（如電池)過高或者過低的電量會使儲能裝置過早老化。3.車輛的潛行模式 會造成大量電能的消耗，需要提前儲備電能。但實時的控制難以達到。4.當(dāng)爬長坡時，儲能 的電量不足以支持爬坡使用。5.在長的下坡時，由于儲能電量較高，不能夠再吸收回饋能 量，造成回饋能量損失，還會對剎車裝備造成磨損。6.當(dāng)前GPS或北斗定位系統(tǒng)的海拔高度 信息精度已達到厘米級，當(dāng)前車輛儲能裝置產(chǎn)品不能適應(yīng)這種環(huán)境。7.各類溫度、氣壓、振 動等類型傳感器已可以精確地判斷當(dāng)前的環(huán)境氣候與路譜特性，但沒有得到很好地應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一)要解決的技術(shù)問題
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何實現(xiàn)對電力驅(qū)動車輛的電力使用平衡控制。
[0006] (二)技術(shù)方案
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種主動式電力驅(qū)動車輛供耗電平衡控制 方法，包括以下步驟：
[0008] S1、在車輛運行之前，根據(jù)車輛所要執(zhí)行的任務(wù)，確定任務(wù)目標地點，并對行駛路 程進行規(guī)劃；
[0009] S2、根據(jù)所規(guī)劃的路程利用定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器對耗電的軌跡進行規(guī)劃；
[0010] S3、根據(jù)所規(guī)劃的耗電的軌跡，對所需儲能的含電量進行規(guī)劃，確定每一個地點所 需儲能的含電量，發(fā)送給車載控制器；
[0011] S4、在車輛的實時運行過程中，利用定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器確定車輛所處地點 路況，利用車載控制器根據(jù)所存儲的信息來確定車輛當(dāng)前位置所需儲能的含電量，并將電 池的電量調(diào)節(jié)到提前計算的含電量以供使用。
[0012](三)有益效果
[0013]本發(fā)明將GPS或北斗定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器與其它通訊設(shè)備和車載控制器進行 結(jié)合，在執(zhí)行任務(wù)前，根據(jù)目的地的路程特性(如爬坡，雪地，下坡等），將耗電的軌跡進行規(guī) 劃，根據(jù)耗電軌跡預(yù)先計算出不同的路段對應(yīng)的所需儲能的含電量。在車輛的實際運行中， 使用GPS或北斗定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器進行閉環(huán)控制，將儲能的電量調(diào)節(jié)到提前計算的 含電量以供使用。通過這種預(yù)測控制方法，一方面儲能系統(tǒng)控制器可以提前獲得粗略的供 耗電趨勢，進而可以主動的、預(yù)先的對動力電能的使用和回收進行更優(yōu)化的控制；第二方 面，在爬坡接近頂點前可以充分利用存儲電能，例如在電力懸駕、環(huán)控等舒適系統(tǒng)中利用更 多的電能，這樣既可以在即將的下坡中發(fā)揮電力制動回收能量，避免機械制動器的磨損，又 可以節(jié)省燃油(混動車輛），改善乘員乘坐舒適性。
【附圖說明】
[0014]圖1為對用電軌跡進行預(yù)測示意圖；
[0015]圖2為車輛預(yù)測控制示意圖；
[0016] 圖3為耗電規(guī)劃用于車載控制器的實時控制示意圖；
【具體實施方式】
[0017] 為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的
【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0018] 本發(fā)明提供的一種主動式電力驅(qū)動車輛供耗電平衡控制方法，包括以下步驟：
[0019] S1、在車輛運行之前，根據(jù)車輛所要執(zhí)行的任務(wù)(包含有快速通過區(qū)域、靜默行駛 區(qū)域、潛伏等待區(qū)域等不同的機動任務(wù)），確定任務(wù)目標地點，并對行駛路程進行規(guī)劃，或稱 為預(yù)測；
[0020] S2、根據(jù)所規(guī)劃的路程利用GPS或北斗定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器(能夠檢測海拔高 度，環(huán)境氣候等信息）車輛預(yù)測車輛所處位置及路況，包括山路、丘陵、平地、上坡、下坡等， 從而實現(xiàn)對耗電的軌跡進行規(guī)劃，如圖1所示。
[0021] S3、根據(jù)所規(guī)劃的耗電的軌跡，對所需儲能的含電量進行規(guī)劃，確定每一個地點所 需儲能的含電量，發(fā)送給車載控制器，如圖2、圖3所示；
[0022] S4、在車輛的實時運行過程中，利用GPS或北斗定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器識別車輛 所處位置及路況，利用車載控制器根據(jù)所存儲的信息來確定車輛當(dāng)前位置所需儲能的含電 量，并將電池的電量調(diào)節(jié)到提前計算的含電量以供使用。
[0023] 步驟S2中，利用電負載平衡公式進行耗電軌跡規(guī)劃：
[0024] Pproduce+Pess Pload+Paccesory+Pweapon
[0025] 其中，PpiOduce為總耗電量中發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的功率，Pess為總耗電量中電池所輸出的 功率，Plciad為底盤耗電功率，P ac;c;_ry為選裝件耗電功率，PTOapcin為武器系統(tǒng)耗電功率，根據(jù)該 公式確定Pess，還可以根據(jù)Pess計算持續(xù)的大功率、中功率、小功率電能輸出、瞬態(tài)的峰值功 率電能輸出、持續(xù)的大功率、中功率、小功率電能回收、瞬態(tài)的峰值功率電能回收等；
[0026] 其中，底盤耗電功率Plciad根據(jù)以下公式計算：
[0027] Pi〇ad = FtVveh:
[0028] Ft為車輛需要的牽引力，Vreh為車輛速度；
[0029]車輛需要的牽引力Ft表示為：
[0033] Fr-( Cr，lVveh+Cr，0) · HlvgCOS ( y )
[0034] Fg=mvgsin( γ )
[0035] Fi為慣性力，F(xiàn)a為空氣阻力，F(xiàn)r為滾阻，F(xiàn)g*重力，mv為整車的質(zhì)量，p a為空氣密度， Af為迎風(fēng)面積，Cd為風(fēng)阻系數(shù)，Cr, 0為車輛啟動時的初始滾阻系數(shù)，與速度無關(guān)，Cr,:為車輛行 駛時的滾阻系數(shù)，g為重力加速度，γ為道路坡度，γ、(^:和&^根據(jù)定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感 器獲得當(dāng)前地點、路況、環(huán)境，再進行查表獲得。
[0036]步驟S3中，利用以下公式計算荷電狀態(tài)S0C(也稱剩余電量，代表的是電池使用一 段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值），以對所需儲能的 含電量進行規(guī)劃(在持續(xù)的大功率電能輸出之前的一段時間內(nèi)應(yīng)盡量減少舒適系統(tǒng)、輔助 系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)的電能消耗;在大功率電能回收之前的一段時間內(nèi)應(yīng)盡量通過舒適系統(tǒng)、輔 助系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)的電能消耗來提前消耗掉儲能系統(tǒng)的電能）：
[0038]其中，I為電池的電流，Qo為電池的容量；
[0039] S0C還需要滿足其上、下邊界限定要求:SOC e [ S0Cmin，S0Cmax]電池的電流I為：
[0041 ] V。。為電池開路電壓，r為電池內(nèi)阻。
[0042]可以看出，本發(fā)明1、將GPS或北斗定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器的海拔高度、環(huán)境氣 候、路徑規(guī)劃等信息與電能控制系統(tǒng)進行了深入的信息融合，將被動式電能遠控制系統(tǒng)轉(zhuǎn) 變?yōu)橹鲃邮健㈩A(yù)測式電能控制系統(tǒng);2、基于上述可預(yù)知的電能供應(yīng)和回收的趨勢信息，可以 有的放矢的將電能的使用率發(fā)揮到最高的效率，既可最大限度的發(fā)揮電能的效用，又可在 大下坡時保持足夠的電能回收能力，避免電制動脈沖對電網(wǎng)設(shè)備損傷的隱患；3、基于上述 可預(yù)知的電能，可將某時段富裕的電能更多的用于電力懸駕、環(huán)控等舒適系統(tǒng)中以改善乘 員乘坐舒適性;同時將某時段不足的電能更多的用于電力驅(qū)動系統(tǒng)以保證戰(zhàn)車的機動性。 [0043]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種主動式電力驅(qū)動車輛供耗電平衡控制方法，其特征在于，包括W下步驟： 51、 在車輛運行之前，根據(jù)車輛所要執(zhí)行的任務(wù)，確定任務(wù)目標地點，并對行駛路程進 行規(guī)劃； 52、 根據(jù)所規(guī)劃的路程利用定位系統(tǒng)W及環(huán)境傳感器對耗電的軌跡進行規(guī)劃； 53、 根據(jù)所規(guī)劃的耗電的軌跡，對所需儲能的含電量進行規(guī)劃，確定每一個地點所需儲 能的含電量，發(fā)送給車載控制器； 54、 在車輛的實時運行過程中，利用定位系統(tǒng)W及環(huán)境傳感器確定車輛所處地點路況， 利用車載控制器根據(jù)所存儲的信息來確定車輛當(dāng)前位置所需儲能的含電量，并將電池的電 量調(diào)節(jié)到提前計算的含電量W供使用。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，利用電負載平衡公式進行耗電軌 跡規(guī)劃： Pproduce+Pess Pload+Paccesory+Pweapon 其中，Pprnduce為總耗電量中發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的功率，Pess為總耗電量中電池所輸出的功率， Plnad為底盤耗電功率，PaccesDry為選裝件耗電功率，Pweapon為武器系統(tǒng)耗電功率，根據(jù)該公式 確走Pess ; 其中，底盤耗電功率PlDad根據(jù)W下公式計算： Pload - FtVveh ： Ft為車輛需要的牽引力，Vveh為車輛速度； 車輛需要的牽引力Ft表示為：Ft = Fi+Fa+Fr+Fg 其中，巧 Fr=(Cr'lVveh+Cr'0) ? mvgCOS(丫） Fg=IIivgsin(丫) F功慣性力，F(xiàn)a為空氣阻力，F(xiàn)r為滾阻，F(xiàn)g為重力，mv為整車的質(zhì)量，Pa為空氣密度，Af為迎 風(fēng)面積，Cd為風(fēng)阻系數(shù)，Cr,0為初始滾阻系數(shù)，C"為車輛行駛時的滾阻系數(shù)，g為重力加速 度，丫為道路坡度，丫、C"和Cr,0通過定位系統(tǒng)W及環(huán)境傳感器獲得。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3中，利用W下公式計算荷電狀態(tài)S0C， W對所需儲能的含電量進行規(guī)劃：其中，I為電池的電流，Qo為電池的容量；電池的電流I為： V。。為電池開路電壓，r為電池內(nèi)阻。 (4)
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種主動式電力驅(qū)動車輛供耗電平衡控制方法，屬于能量管理領(lǐng)域。本發(fā)明將GPS或北斗定位系統(tǒng)以及環(huán)境傳感器與其它通訊設(shè)備和車載控制器結(jié)合，執(zhí)行任務(wù)前，根據(jù)目的地的路程特性，將耗電的軌跡進行規(guī)劃，根據(jù)耗電軌跡預(yù)先計算不同路段對應(yīng)的所需儲能的含電量。在車輛實際運行中，使用GPS或北斗定位系統(tǒng)及環(huán)境傳感器進行閉環(huán)控制，將儲能的電量調(diào)節(jié)到提前計算的含電量供使用。一方面儲能系統(tǒng)控制器可提前獲得粗略的供耗電趨勢，進而可主動、預(yù)先對動力電能使用和回收進行更優(yōu)化控制；第二方面，在爬坡接近頂點前可充分利用存儲電能，這樣既可在即將的下坡中發(fā)揮電力制動回收能量，避免機械制動器的磨損，又可節(jié)省燃油，改善乘員乘坐舒適性。
【IPC分類】B60L11/18
【公開號】CN105501070
【申請?zhí)枴緾N201510945861
【發(fā)明人】倪永亮, 高峰, 劉勝利, 張思寧, 宋克嶺, 李怡麒
【申請人】中國北方車輛研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月16日