一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法技术

本发明专利技术属于车辆能源动力系统控制技术领域，具体涉及一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法。首先，该方法根据实际工况特征进行变海拔工况下不同时刻发动机匹配功率与发电机负载功率需求的差值计算，同时针对海拔变化对应的不同温度进行差异化电池充放电过程功率计算。由此，根据发动机

【技术实现步骤摘要】
一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法


[0001]本专利技术属于车辆能源动力系统控制
，具体涉及一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，该功率复合协调控制方法主要涉及变海拔工况下的动力系统交互与功率协调匹配问题与功率流控制方法研究。

技术介绍

[0002]在不同的海拔地区，温度、湿度、氧气浓度等环境因素随海拔变化同步发生变化，而车辆系统的负载需求、功率流动、电池充/放电功率、发动机进气能力等状态参数也随之进行变化。对于车辆的动力系统而言，环境因素变化所带来的不仅仅是外部环境的简单变换，此时系统需要根据实际需求和性能的差异进行切换，相应而来的则是系统内部的能量流动切换与部件协同控制策略的相互匹配。
[0003]在不同的环境与工况条件下，车辆动力系统对应的实际工作模式存在差异，大负载冲击、温度短时骤变、工况周期循环等随机变化实时发生变化，传统单一的功率匹配策略无法满足瞬时工况切换所带来的系统动力平衡、调节与短缺问题，同时循环工况下的功率匹配如何根据系统随动状态，进行自适应调节，也是实际控制策略在制定与实施过程中所要面临的关键技术难题。
[0004]此外，对于集成化系统的融合构建也需要进一步开拓新的思路与研究体系。由于车辆在不同的海拔地区下工作，此时系统各部件对应的实时状态也存在不同程度的差异，简单通过单一部件状态的分析与优化结果，无法实现集成化系统的有机统一与总体优化设计，而单一部件的简单叠加也不适用于集成化系统的构建。因此，在动力系统控制策略的设计过程中，需要进一步考虑如何采取更为有效的方法来对系统不同部件进行差异化工况下的深度融合与有机协同。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本专利技术要解决的技术问题是本专利技术的目的在于提供一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，以适应多变环境与外部扰动耦合作用下的动力系统功率复合调节设计过程。该控制方法全面考虑了集成化系统的总体设计思路，从功率流的角度出发，完成了适用于动态环境作用下一体化动力系统功率的跟随、自适应调节与复合调控等多个过程，从而最终实现复杂因素作用下的系统动力高效输出过程。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，所述功率复合协调控制方法包括如下步骤：
[0009]步骤1：变海拔工况下的功率计算环节；
[0010]所述步骤1具体包括：
[0011]步骤11：功率流匹配差值计算，获得功率流匹配差值P
Pd|T
；
[0012]步骤12：电池包充放电功率计算，获得电池包SOC值以及相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
；
[0013]步骤2：功率复合协调控制策略设计环节；
[0014]所述步骤2具体包括：
[0015]步骤21：根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展功率复合协调控制策略下的系统功率跟随控制策略设计；
[0016]步骤22：根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展、功率复合协调控制策略下的系统恒功率适应控制策略设计；
[0017]步骤23：根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展、功率复合协调控制策略下的系统功率复合控制策略设计。
[0018]其中，所述步骤1中，开展功率流匹配差值的在线计算过程中，具体如下：
[0019]假设在海拔H米高度下环境温度为T
H
，设置恒温区间为[T
d
,T
u
]，其中T
d
和T
u
分别为恒温区间的下限值和上限值，且满足下述条件：T
d
≥T
H
，T
u
≥T
d
；T时刻下动力系统中发动机实际输出功率为P
E|T
，发电机实际匹配功率为P
A|T
；考虑T时刻与(T
‑
1)时刻之间的时间间隔ΔT，计算T时刻下实际需求功率与输出功率的差值，即功率流匹配差值P
Pd|T
为：
[0020][0021]式中，和分别为(T
‑
1)时刻发电机与发动机的功率变化率。
[0022]其中，所述步骤12中，在步骤11中的变海拔工况下的功率计算过程的基础上，开展电池包充放电功率计算；
[0023]针对电池包SOC值，设置电池包SOC对应死区值D
S
；在死区范围[0,D
S
]内电池仅可充电，无法放电，即T时刻下电池包的放电功率P
d|T
＝0；其中，SOC∈[0,100％]，D
S
<30％；
[0024]设定常温环境下电池的充电功率与放电功率分别为P
c
和P
d
，而T时刻下电池包的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
与温控差值(T
d
‑
T
H
)相关，进行差异化温度下的电池包充/放电功率P
c|T
和P
d|T
计算，则有：
[0025][0026]式中，κ为电池包充放电调节系数，其与充电时间T
c
与放电时间T
dis
之比相关，对应计算公式为：
[0027][0028]而λ
c
和λ
d
分别为电池包充/放电过程的温度影响系数，其数值与温控差值(T
d
‑
T
H
)相关。
[0029]其中，所述步骤12中，λ
c
和λ
d
的取值方式如下：
[0030][0031][0032]其中，所述步骤21中，根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展功率复合协调控制策略下的系统功率跟随控制策略设计；
[0033]如果P
Pd|T
<0，且SOC≤D
S
，那么T时刻下发动机不仅需要提高转速来满足发电机的功率匹配需求，而且也要考虑电池包对于冗余能量的吸收度，此时系统功率从发动机流向发电机和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，其特征在于，所述功率复合协调控制方法包括如下步骤：步骤1：变海拔工况下的功率计算环节；所述步骤1具体包括：步骤11：功率流匹配差值计算，获得功率流匹配差值P
Pd|T
；步骤12：电池包充放电功率计算，获得电池包SOC值以及相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
；步骤2：功率复合协调控制策略设计环节；所述步骤2具体包括：步骤21：根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展功率复合协调控制策略下的系统功率跟随控制策略设计；步骤22：根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展、功率复合协调控制策略下的系统恒功率适应控制策略设计；步骤23：根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展、功率复合协调控制策略下的系统功率复合控制策略设计。2.如权利要求1所述的基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，其特征在于，所述步骤1中，开展功率流匹配差值的在线计算过程中，具体如下：假设在海拔H米高度下环境温度为T
H
，设置恒温区间为[T
d
,T
u
]，其中T
d
和T
u
分别为恒温区间的下限值和上限值，且满足下述条件：T
d
≥T
H
，T
u
≥T
d
；T时刻下动力系统中发动机实际输出功率为P
E|T
，发电机实际匹配功率为P
A|T
；考虑T时刻与(T
‑
1)时刻之间的时间间隔ΔT，计算T时刻下实际需求功率与输出功率的差值，即功率流匹配差值P
Pd|T
为：式中，和分别为(T
‑
1)时刻发电机与发动机的功率变化率。3.如权利要求2所述的基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，其特征在于，所述步骤12中，在步骤11中的变海拔工况下的功率计算过程的基础上，开展电池包充放电功率计算；针对电池包SOC值，设置电池包SOC对应死区值D
S
；在死区范围[0,D
S
]内电池仅可充电，无法放电，即T时刻下电池包的放电功率P
d|T
＝0；其中，SOC∈[0,100％]，D
S
<30％；设定常温环境下电池的充电功率与放电功率分别为P
c
和P
d
，而T时刻下电池包的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
与温控差值(T
d
‑
T
H
)相关，进行差异化温度下的电池包充/放电功率P
c|T
和P
d|T
计算，则有：式中，κ为电池包充放电调节系数，其与充电时间T
c
与放电时间T
dis
之比相关，对应计算公式为：
而λ
c
和λ
d
分别为电池包充/放电过程的温度影响系数，其数值与温控差值(T
d
‑
T
H
)相关。4.如权利要求3所述的基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，其特征在于，所述步骤12中，λ
c
和λ
d
的取值方式如下：的取值方式如下：5.如权利要求3所述的基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，其特征在于，所述步骤21中，根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
、放电功率P
d|T
，开展功率复合协调控制策略下的系统功率跟随控制策略设计；如果P
Pd|T
<0，且SOC≤D
S
，那么T时刻下发动机不仅需要提高转速来满足发电机的功率匹配需求，而且也要考虑电池包对于冗余能量的吸收度，此时系统功率从发动机流向发电机和电池包；发动机需要提升的转速n
u|T
为：式中，T
A|T
为T时刻下发电机的等效输出扭矩；如果P
Pd|T
<0，且D
S
<SOC≤1.2D
S
，那么T时刻下发动机需要提高转速来满足发电机的功率匹配需求，此时电池包不承担吸能与供能作用，即P
c|T
＝P
d|T
＝0，此时系统功率从发动机流向发电机；发动机需要提升的转速n
u|T
为：式中，T
E|T
为T时刻下发动机的等效输出扭矩；如果P
Pd|T
<0，且SOC>1.2D
S
，那么T时刻下发动机需要提高转速来满足发电机的功率匹配需求；此时如果P
d|T
≥|P
Pd|T
|，电池包以(P
d|T
‑
|P
Pd|T
|)的放电功率提供能量,发动机则继续以功率P
E|T
运行，即此时功率从电池包流向发电机，发动机需要提升的转速n
u
＝0；如果P
d|T
<|P
Pd|T
|，此时功率从发动机和电池包流向发电机，发动机需要提升的转速n
u|T
为：6.如权利要求3所述的基于变海拔工况的功率复合协调控制方法，其特征在于，所述步
骤22中，根据步骤11获得的功率流匹配差值P
Pd|T
、以及根据步骤12获得的电池包SOC值、相应的充电功率P
c|T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，高泽鹏，王超，赵凯，李梦梦，崔华盛，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：