[发明专利]混动车辆预测性功率控制系统方案

说明书

本公开的实施例提供了一种混动车辆预测性功率控制系统。该系统主要针对长途货运重卡应用场景，根据车辆配置参数和当前运行工况，借助车载高速公路电子导航三维地图，能精准并实时地预测车辆前方几十公里电子地平线范围内的动态路载功率时空函数，通过车辆控制器指挥电功率分流器,能够在数十毫秒级系统响应时间内在由发动机驱动的发电机组、电池包和驱动电机三者之间精准连续地调配百千瓦级电功率的流动方向和幅度，让发动机长期稳定地工作在其高效区，通过电池包数百千瓦级快速充放电来实时地满足车辆动力学方程所要求的道路负载瞬态功率平衡，在保证车辆动力性、货运时效性和行驶安全性的前提条件下，与传统柴油重卡相比，使混动重卡在真实世界运营中大幅地降低综合油耗和排放。

技术领域

本发明涉及混合动力车辆的预测性功率控制装置和方法，尤其涉及长途货运重卡在正常负载和以高速公路行驶为主的应用场景下基于人工智能的预测性车辆功率控制，实现自适应巡航，达到车辆运行综合油耗及排放最小化的有益效果。

背景技术

当今欧美针对包括重型卡车(简称“重卡”，车辆总重大于15吨)的大型商用车辆的强制性排放法规已从聚焦污染物尾气排放的欧六标准(2014年在欧洲全面实施)和美国EPA2010(2010年在美国全面实施)转向聚焦以二氧化碳CO₂为主的温室气体碳排放的法规。车辆的碳排放(克/公里)和其油耗(升/百公里)成正比。美国联邦政府2016年颁布的针对中/重型发动机和商用车的温室气体GHG二阶段法规(GHG Phase II)，明确规定到2021～2027年，所有在美国销售的新中/重型发动机和商用车在维持EPA2010污染物尾气排放限值不变的前提下，大幅提高燃油经济性(英里/加仑)，降低油耗(升/百公里)及碳排放(克/吨公里)。2018年5月，欧盟正式开启重型货运卡车(总重大于3.5吨)2020～2030碳排放强制性法规的审批流程。

中国2017年开始实施大型商用车辆国五强制性排放法规，预计到2020年开始实施国六强制性排放法规。国六标准在污染物排放限值方面与欧六标准和美国EPA2010标准基本相同，并有类似的逐年降低车辆油耗及碳排放的要求。

2020年以后，全球三大重卡市场(中国、美国、欧盟)的法规和行业聚焦将从降低污染物排放转向减少油耗和碳排放。一辆长途货运重卡在美国平均燃油费近六万美元/年，在中国和欧洲平均燃油费近四十万元人民币。通过技术创新，降低重卡油耗和排放，对主机厂、司机、车队、运货人、政府、社会等各方都意义非凡。

美国在重卡排放和油耗法规和技术开发方面走在世界前列。由美国能源部牵头并资助的“超级卡车“项目，四支由北美各大重卡主机厂领衔的团队，通过五年研发，所创造的四辆超级重卡样车，2016年底都超额完成对标2009年重卡货运燃油经济性(加仑/吨英里)改善50％的目标。

美国的超级卡车项目，集成了全部2025年前可能商用量产的各种节能减排技术。今后主要挑战是提高各项节能技术实施的综合性价比。目前美国重卡行业中长期挑战是如何在有效地控制新重卡售价涨幅的前提下，达到GHG Phase II重卡油耗2027年的强制要求。而中国重卡行业各利益攸关方，都要对应2020年新国六重卡的零售价预计比当今国五重卡售价大幅上涨的严峻考验。

近十年来，在世界主要汽车市场，特别是世界最大的中国汽车市场，纯电或油电混合动力的乘用车和大型客车，在政府大力补贴之下，都有大规模商用的成功先例。但在中国/美国/欧盟这三个全球范围体量最大/技术最先进的长途货运重卡市场，国内外行业专家一致认为2030年以前，纯电重卡或混动重卡在无补贴的情况下，无法实现大规模商用。细节参见里卡多(Ricardo)公司2017年的“重型车辆技术潜力和成本分析”的研究报告。Ricardo(2017),“Heavy Duty Vehicle Technology Potential and Cost Study”,FinalReport for ICCT。

发明内容