[发明专利]一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆技术，特别涉及一种通过在线控制来实现汽车电能优化的控制系统及方法，具体地说是一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统及方法。

背景技术

为了应对政府日益严格的汽车燃油经济性以及有害气体排放的标准，同时满足车辆动力性以及驾驶人员舒适性的需求，汽车制造业正在不遗余力地开发和实施多种管理策略和控制策略提升发动机能量转化效率，减少能量耗散，尽可能地在保证汽车动力性的同时提升汽车燃油经济性。电能作为整车能量消耗中的重要组成部分，需要进行节能控制。

汽车电能的节能方法研究主要集中混合动力汽车中，一般是在特定行驶工况以及负载需求前提下离线制定最优控制策略。Stockar(Optimal control for Plug-in Hybrid Electric vehicle applications.Proceedings of the 2010American Control Conference,ACC 2010,p 5024-5030.)和Serrao等(ECMS as a Realization of Pontryagin’s Minimum Principle for HEV Control.Proceedings of the 2009American Control Conference,ACC 2009,p 3964-3969.)通过运用节能控制策略为混合动力汽车和插电式混合动力汽车设计了对应的节能方法；Namwook Kim等人(Optimal control of hybrid electric vehicles based on Pontryagin’s Minimum Principle.Control Syst.Technol 2011,19,1279–1287.)基于相关合理假设设计了基于优化策略的来提升车辆的燃油经济性；Hanane Hemi等人(Combination of Markov chain and optimal control solved by Pontryagin’s Minimum Principle for a fuel cell/supercapacitor vehicle.Energy Convers.Manag 2015,91,387–393.)通过马尔科夫链在某一行驶工况下预测未来的负载需求，对燃料电池/超级电容器混合动力汽车进行负载需求分配。由于真实的驾驶工况与设定工况无法一致，同时混合动力汽车与传统汽车在结构上的不同，这些方法无法在真实的燃油汽车得到应用。

因此，在汽车行驶工况信息以及负载功率需求信息事先未知的情况下，如何针对传统燃油汽车，设计燃油汽车在线电能控制系统及其方法，实现汽车电能的节能控制，已经成为燃油汽车电能管理技术的重要研究方向。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提出了一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统及方法，以期能在负载需求以及行驶工况事先未知的情况下，实时在线地计算发电机和蓄电池的目标输出功率值，调节发电机输出功率，从而实现汽车电能在线优化控制。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统的特点是：设置节能控制器、车载网关、智能电池传感器、发电机控制器通过LIN总线相互联结；

所述智能电池传感器用于实时采集燃油汽车的蓄电池电量状态LIN帧并传递给所述节能控制器；所述车载网关用于实时采集燃油汽车的用电负载开关状态LIN帧和发动机状态LIN帧并传递给所述节能控制器；

所述节能控制器根据所述蓄电池电量状态LIN帧获得蓄电池电量状态系数，根据所述用电负载开关状态LIN帧获得用电负载需求功率，再根据所述发动机状态LIN帧获得发动机燃油消耗变化率；从而利用所述蓄电池电量状态系数、用电负载需求功率和发动机燃油消耗变化率建立节能辅助函数，并对所述节能辅助函数进行计算，获得发电机目标输出功率；

所述节能控制器将所述发电机目标输出功率封装为发电机控制LIN帧，并发送给所述发电机控制器用于调节发电机输出功率，从而实现燃油汽车电能的在线优化控制。

本发明所述的基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统的特点也在于：

所述蓄电池电量状态LIN帧的定义为：帧ID＝34，数据场为2个字节，第一个字节为蓄电池电量状态SOC，第二个字节为蓄电池电流I和响应错误标识符E_R；