基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法和汽車電子控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)，特別涉及在汽車行駛中通過控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來優(yōu)化能源使用效率的方法以及基于該方法的汽車電子控制器。按照本發(fā)明實(shí)施例基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法包括下列步驟：獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)和汽車的行駛速度；以及如果所述荷電狀態(tài)高于盈電閾值，則根據(jù)所述荷電狀態(tài)和行駛速度確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度和向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度。
【專利說明】基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法和汽車電子控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)，特別涉及在汽車行駛中通過控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來優(yōu)化能源使用效率的方法以及基于該方法的汽車電子控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代社會(huì)中，汽車一直是石油消費(fèi)的主力。隨著化石燃料資源的日益減少以及全球氣候變暖趨勢(shì)的愈發(fā)明顯，世界各國(guó)都從法律和經(jīng)濟(jì)層面對(duì)汽車的油耗作出限定。因此如何提高電能利用效率一直是業(yè)界關(guān)注的核心課題。
[0003]汽車供電系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能裝置(例如蓄電池或超級(jí)電容器)、能量轉(zhuǎn)換裝置(例如將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī))、起動(dòng)機(jī)和控制單元組成。在汽車供電系統(tǒng)中，控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)根據(jù)用電負(fù)荷、蓄電池狀態(tài)和發(fā)電機(jī)狀態(tài)等工況確定和實(shí)施合適的電能管理策略。起動(dòng)機(jī)利用蓄電池的能量將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在所需的工作狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并按汽車電氣系統(tǒng)的電壓要求向汽車的用電負(fù)載供電和向蓄電池充電。例如，在控制單元的控制下，如果汽車電氣系統(tǒng)的用電電流大于發(fā)電機(jī)的供電電流，則蓄電池就會(huì)放電，以彌補(bǔ)不足的電流，反之，如果汽車電氣系統(tǒng)的用電電流小于發(fā)電機(jī)的供電電流，則電流差的一部分作為蓄電池的充電電流而流入蓄電池。
[0004]圖1為示出了汽車中能量流動(dòng)的示意圖，圖中粗實(shí)線表示電能流,細(xì)實(shí)線表示控制信號(hào)流和檢測(cè)信號(hào)流。如圖1所示，在汽車電子控制器(ECU) 110的控制下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)120旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)電機(jī)130發(fā)電，所產(chǎn)生的電力可以提供給蓄電池140，或者提供給用電負(fù)載150 ;另一方面,蓄電池140存儲(chǔ)的電能也可以提供給用電負(fù)載150和起動(dòng)機(jī)160?？梢?，發(fā)電機(jī)和蓄電池是上述能量流動(dòng)過程中的重要環(huán)節(jié)，因此如何使它們高效、低耗能地協(xié)同運(yùn)行是降低油耗的重要途徑。
[0005]業(yè)界已經(jīng)提出了多種基于用電負(fù)荷狀態(tài)的蓄電池電量平衡方法，這些方法一般將蓄電池SOC狀態(tài)和/或用電負(fù)載狀態(tài)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，根據(jù)監(jiān)測(cè)的狀態(tài)和控制策略(例如啟動(dòng)優(yōu)先策略)確定是否由發(fā)電機(jī)向蓄電池充電和/或向用電負(fù)載供電。
[0006]但是需要指出的是，為了使能源利用效率作進(jìn)一步的優(yōu)化，還需要更為完善的控制策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法，其具有顯著降低油耗和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在一種基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法中，所述汽車發(fā)電機(jī)與蓄電池電氣耦合，并且在運(yùn)行時(shí)由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，包括下列步驟:
[0009]獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)和汽車的行駛速度；以及
[0010]如果所述荷電狀態(tài)高于盈電閾值，則根據(jù)所述荷電狀態(tài)和行駛速度確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度和向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度，其中，所述盈電閾值是動(dòng)態(tài)變化。
[0011]優(yōu)選地，在上述方法中，所述盈電閾值按照下列方式確定:
[0012]Tfull = Tref- a In (Vsoc+ β )
[0013]其中，Tfull為盈電閾值，Tref為基準(zhǔn)值，Vsoc為荷電狀態(tài)的變化速度，α和β為大于O的常數(shù)。
[0014]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度:
[0015]δ = A1(SOC-Tfull)-A2(V-Vref)2
[0016]其中，δ為所述輸出電壓的減小比例,Tfull為盈電閾值,SOC為荷電狀態(tài),V為所述行駛速度，Vref為基準(zhǔn)值，其為所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以最高燃油效率運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽車行駛速度，入1和λ 2為大于O的常數(shù)。
[0017]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式確定所述發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度:將所述荷電狀態(tài)相對(duì)于所述盈電閾值的偏離程度的取值范圍劃分為多個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)所述荷電狀態(tài)確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
[0018]本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種汽車電子控制器，其具有能夠顯著降低油耗和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，汽車電子控制器包括:輸入單元、輸出單元和與輸入單元和輸出單元耦合的處理器，其中，所述輸入單元被配置為從傳感器接收與所述蓄電池荷電狀態(tài)和汽車行駛速度有關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，所述輸出單元被配置為向汽車發(fā)電機(jī)發(fā)送由所述處理器生成的指令，
[0020]其中，所述處理器被配置為當(dāng)判斷所述荷電狀態(tài)高于盈電閾值時(shí)，根據(jù)所述荷電狀態(tài)和行駛速度確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度和向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度，其中，所述盈電閾值是動(dòng)態(tài)變化。
[0021 ] 從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為示出了汽車中能量流動(dòng)的示意圖。
[0023]圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法的流程圖。
[0024]圖3為蓄電池的一個(gè)物理模型的示意圖。
[0025]圖4為用于圖2所示實(shí)施例的SOC計(jì)算方法的流程圖。
[0026]圖5為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的汽車電子控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過參考附圖描述【具體實(shí)施方式】來闡述本發(fā)明。但是需要理解的是，這些【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示例性的，對(duì)于本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍并無限制作用。
[0028]在本說明書中，“耦合”一詞應(yīng)當(dāng)理解為包括在兩個(gè)單元之間直接傳送能量或信號(hào)的情形，或者經(jīng)一個(gè)或多個(gè)第三單元間接傳送能量或信號(hào)的情形，而且這里所稱的信號(hào)包括但不限于以電、光和磁的形式存在的信號(hào)。另外，“包含”和“包括”之類的用語表示除了具有在說明書和權(quán)利要求書中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。再者，諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類的用語并不表示單元或數(shù)值在時(shí)間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元或數(shù)值之用。
[0029]還需要指出的是，為闡述方便，附圖中各單元并不一定按照它們實(shí)際的比例繪制，而且附圖中各單元的尺寸以及它們之間的比例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0030]圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法的流程圖。為闡述方便，以下的描述以圖1所示的汽車中能量流動(dòng)圖景為例，但是應(yīng)該理解的是，圖1所示的圖景僅僅是示意性的。
[0031]如圖2所示，在步驟S210中，汽車電子控制器110首先從傳感器接收其測(cè)得的蓄電池140的狀態(tài)信號(hào)(例如蓄電池的電壓、電流和溫度)和汽車的行駛速度。這些信號(hào)可以是模擬信號(hào)形式，在汽車電子控制器110處轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。可選地，也可以將A/D轉(zhuǎn)換器集成在傳感器中，因此提供給汽車電子控制器110的即為數(shù)字信號(hào)。
[0032]隨后，在步驟S220中，汽車電子控制器110根據(jù)接收的狀態(tài)信號(hào)計(jì)算蓄電池140的荷電狀態(tài)SOC (State Of Charge)。有關(guān)荷電狀態(tài)的計(jì)算過程將在下面作詳細(xì)的描述。
[0033]可選地，在步驟S220中，還可根據(jù)當(dāng)前的SOC與先前的SOC計(jì)算SOC的變化速度。將在下面作進(jìn)一步描述的是，當(dāng)SOC減小時(shí)，該變化速度可以被用來確定動(dòng)態(tài)變化的預(yù)警閾值。
[0034]接著進(jìn)入步驟S230，汽車電子控制器110判斷蓄電池140的SOC是否高于盈電閾值。如果高于盈電閾值，則表明蓄電池的電量充足，因電量不足而導(dǎo)致汽車下次啟動(dòng)失敗的概率很小，因此轉(zhuǎn)至步驟S240，使汽車發(fā)電機(jī)進(jìn)入節(jié)電模式以更多地考慮能源利用效率的因素，否則，則進(jìn)入步驟S280。
[0035]如在下面將要進(jìn)一步描述的，在節(jié)電模式下，可以通過降低汽車發(fā)電機(jī)的輸出電壓和/或向蓄電池的充電電流來提高能源利用效率。
[0036]在本實(shí)施例中，盈電閾值可以是動(dòng)態(tài)變化的，其依賴于SOC的變化速度。特別是，當(dāng)SOC以較快的速度增大時(shí)，盈電閾值被設(shè)定得低一些以盡早進(jìn)入節(jié)電模式，而當(dāng)SOC以較慢速度增大或者變小時(shí)，則可將盈電閾值設(shè)定得高一些以延遲進(jìn)入節(jié)電模式。
[0037]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入的研究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)盈電閾值按照下式確定時(shí)，可以很好地確定是否進(jìn)入節(jié)電模式的時(shí)機(jī):
[0038]Tfull = Tref-Q In(Vsoc+β)(I)
[0039]這里，Tfull為盈電閾值，Tref為基準(zhǔn)值，Vsoc為荷電狀態(tài)的變化速度，α和β為大于O的常數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)確定。
[0040]在步驟S240中，汽車電子控制器110計(jì)算汽車發(fā)電機(jī)130的輸出電壓的下降量。
[0041]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入的研究后發(fā)現(xiàn)，汽車發(fā)電機(jī)的輸出電壓的下降程度按照下式確定時(shí)對(duì)于能源效率的提高是有利的:
[0042]δ = λ ^SOC-Tfull) +A2(V-Vref)2(2)
[0043]其中，δ為所述輸出電壓的減小比例(也即電壓下降量與當(dāng)前輸出電壓之比)，Tfun為盈電閾值，SOC為荷電狀態(tài)，V為所述行駛速度，Vref為基準(zhǔn)值，例如可以取為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以最高燃油效率運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽車行駛速度，λ I和λ 2為大于O的常數(shù)，可以由實(shí)驗(yàn)確定。[0044]值得指出的是，在相同的最高燃油效率下，基準(zhǔn)值Vref可能也會(huì)有所不同，這例如因?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)處于不同的轉(zhuǎn)速和檔位狀態(tài)所致，但是上述情形并不會(huì)妨礙本發(fā)明原理的應(yīng)用。
[0045]隨后進(jìn)入步驟S250中，汽車電子控制器110進(jìn)一步計(jì)算汽車發(fā)電機(jī)130向蓄電池140充電的電流強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，可以根據(jù)荷電狀態(tài)相對(duì)于盈電閾值的偏離程度(也即SOC與盈電閾值之差)來確定充電電流的大小。具體而言,可以將偏離程度的取值范圍劃分為多個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)步驟S220中計(jì)算得到的SOC確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
[0046]接著進(jìn)入步驟S260，汽車電子控制器110生成控制命令并將生成的命令發(fā)送給汽車發(fā)電機(jī)130，該控制命令包括有關(guān)輸出電壓下降程度和充電電流強(qiáng)度的信息。在本實(shí)施例中，發(fā)電電流強(qiáng)度等于步驟S240中所確定的充電電流強(qiáng)度與用電負(fù)載150所需電流強(qiáng)度之和。
[0047]接著，在步驟S270中，汽車發(fā)電機(jī)130根據(jù)從汽車電子控制器110接收的命令運(yùn)行。
[0048]作為另一個(gè)分 支，在步驟S280中，汽車電子控制器110生成不進(jìn)入節(jié)能模式的控制命令并且向汽車發(fā)電機(jī)130發(fā)送該控制命令。隨后進(jìn)入步驟S270，作為響應(yīng)，汽車發(fā)電機(jī)130根據(jù)從汽車電子控制器110接收的命令運(yùn)行。
[0049]以下描述SOC的計(jì)算過程。
[0050]常用的SOC計(jì)算方法主要有開路電壓法和電流積分法(也稱為安時(shí)法)。
[0051]開路電壓法的基本思想是首先建立一個(gè)反映電池工作時(shí)端電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系模型，然后根據(jù)測(cè)量得到的電壓和電流得到相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)以利用電動(dòng)勢(shì)與SOC之間的關(guān)系曲線確定S0C。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但是由于電池存在自恢復(fù)效應(yīng)和“平臺(tái)”現(xiàn)象而使得估算出來的SOC與實(shí)際值有時(shí)相差較大。
[0052]電流積分法將電池視為與外部進(jìn)行能量交換的“黑箱”，通過對(duì)進(jìn)出電池的電流在時(shí)間上的積分來記錄電池電量的累計(jì)變化量。該方法由于不必考慮電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及狀態(tài)的變化，因此較開路電壓法的適應(yīng)性更強(qiáng)。但是不足之處是SOC初始值常常難以確定而且隨著時(shí)間推移累計(jì)誤差將不斷增大，從而導(dǎo)致SOC值的計(jì)算結(jié)果誤差變大。此外，在電流積分法計(jì)算SOC時(shí)需要對(duì)充放電系數(shù)有一個(gè)準(zhǔn)確的估算，當(dāng)電池工作環(huán)境變化較大時(shí)，充放電系數(shù)難以準(zhǔn)確、及時(shí)地確定，這也會(huì)導(dǎo)致最終計(jì)算得到SOC結(jié)果存在較大的誤差。
[0053]本發(fā)明的發(fā)明人提出一種SOC計(jì)算方法，其引入模糊邏輯以使計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，以下作詳細(xì)描述。
[0054]就電量的角度而言，蓄電池的荷電狀態(tài)SOC可以定義如下:
[0055]== -^-(3)
Oy-O- ().、
[0056]其中，Q為電池當(dāng)前的剩余容量，Qn為蓄電池出廠時(shí)的額定容量，Qa為電池衰減容量，ε為衰減因子，是一個(gè)小于I的變量，QN表示表示蓄電池實(shí)際最多能放出的電量。由上可見SOC是一個(gè)取值范圍在0-1范圍內(nèi)的變量。
[0057]研究表明，影響電池剩余容量的因素包括充放電倍率(即充放電電流)、自放電和溫度等因素，其中，電流越大則能放出的電量越少。電池的自放電指的是是電池在存儲(chǔ)過程中剩余容量下降的現(xiàn)象，導(dǎo)致自放電的因素有電極的腐蝕、活性物質(zhì)的溶解、電極的歧化等。溫度對(duì)電池剩余容量產(chǎn)生的影響則是因?yàn)殡姌O材料的活性和電解液的電遷移率與溫度密切相關(guān)，一般情況下，電池高溫放電明顯大于低溫放電時(shí)的放電容量。
[0058]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究之后發(fā)現(xiàn)，衰減因子隨時(shí)間和/或充放電次數(shù)而發(fā)生的變化將在蓄電池的外特性方面充分體現(xiàn)出來，因此可以將SOC簡(jiǎn)化為由一個(gè)蓄電池的工作電壓、工作電流和溫度決定的狀態(tài)量。
[0059]另外，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到難以在蓄電池的SOC與工作電壓、工作電流和溫度之間建立精確的數(shù)學(xué)模型，而且雖然衰減因子隨時(shí)間的變化非常復(fù)雜并且變化量可能較大，但是這種變化卻是一個(gè)大滯后的過程?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，本發(fā)明的發(fā)明人引入模糊邏輯來亥畫SOC與工作電壓、工作電流和溫度之間的關(guān)系。
[0060]在基于模糊邏輯的模型中，模糊推理建立在表示為模糊規(guī)則的知識(shí)庫上，模糊規(guī)則的多少取決于輸入和輸出物理量的個(gè)數(shù)以及所需的控制精度。例如對(duì)于常用的二輸入、一輸出的模型，若每個(gè)輸入量劃分為5個(gè)等級(jí)，則需要25條規(guī)則覆蓋全部情況。隨著輸入和輸出變量的個(gè)數(shù)的增加，推理規(guī)則將非線性地增加，這將耗費(fèi)大量的計(jì)算資源，降低計(jì)算速度。本發(fā)明的發(fā)明人提出通過利用工作電流對(duì)工作電壓進(jìn)行修正，將SOC的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化為電壓和溫度兩個(gè)變量，由此減少了計(jì)算復(fù)雜性。以下對(duì)此作進(jìn)一步的描述。
[0061]一般情況下，對(duì)于車載蓄電池來說存在一個(gè)平均負(fù)載電流，它可以視為蓄電池的典型的工作電流或標(biāo) 準(zhǔn)的工作電流。該標(biāo)準(zhǔn)的工作電流例如可以是:I)各種工作狀況下的工作電流的算術(shù)平均值；或2)工作電流按照其對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)出現(xiàn)概率進(jìn)行加權(quán)的平均值；或3)實(shí)際測(cè)量得到的一段時(shí)間內(nèi)的工作電流的平均值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，依據(jù)測(cè)量得到的工作電流，將測(cè)量得到的工作電壓換算為標(biāo)準(zhǔn)工作電量下的工作電壓(以下也稱為工作電壓的修正值)。
[0062]圖3為蓄電池的一個(gè)物理模型的示意圖。根據(jù)圖4可以得到下列方程(4):
[0063]U1 = E-1X(IHR1) (4)
[0064]其中，E為蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，I為測(cè)量得到的工作電流，U1為工作電流I下測(cè)量得到的工作電壓，R和R1分別為蓄電池以工作電流I放電時(shí)的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。
[0065]上述工作電壓Π的修正值根據(jù)下列公式(5)計(jì)算得到:
[0066]UI；m = U1+(1-10) X λ (I) (5)
[0067]其中，U1為工作電流I下測(cè)量得到的工作電壓，UI；m為工作電壓U1的修正值，I為測(cè)量得到的工作電流，Itl為標(biāo)準(zhǔn)工作電流，λ (I)為隨工作電流變化的數(shù)值，其可以通過實(shí)驗(yàn)確定。
[0068]例如可以通過恒流放電實(shí)驗(yàn)測(cè)得的蓄電池在相同溫度下不同工作電流的放電曲線(也即蓄電池工作電壓與SOC的變化曲線或恒流放電曲線)，由下列公式(6)得到各種工作電流下相應(yīng)的λ (I):
TjSOC _ JjSOC(
[0069]λ(Ι) = ^__1 b }

/ -/0
[0070]其中，10為標(biāo)準(zhǔn)工作電流，I為取其它值的工作電流，Usoc1為SOC取某一值時(shí)的工作電流I下的工作電壓，Usoc10為SOC取同一值時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工作電流Itl下的工作電壓。
[0071 ] 值得指出的是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于恒流放電曲線中的任意兩條曲線，在0-100%的SOC范圍內(nèi)，它們的垂直距離(也即不同工作電流下的同一 SOC時(shí)的工作電壓之差)基本保持不變，可以認(rèn)為λ (I)與SOC不相關(guān)，因此在上式(6)中，可以選擇任一個(gè)SOC下的Usre1和Usreltl來計(jì)算λ (I)。此外，由于λ (I)對(duì)于溫度的變化不敏感，因此在上面計(jì)算工作電壓的修正值時(shí)未考慮溫度因素。
[0072]各種工作電流下的λ (I)可以以表格的方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，以在計(jì)算工作電壓的修正值時(shí)被調(diào)用。另一方面，也可以利用擬合算法，從多條恒流放電曲線獲得λ (I)與工作電流之間的經(jīng)驗(yàn)公式，這樣，在計(jì)算修正值時(shí)可以利用經(jīng)驗(yàn)公式得到λ (I)。
[0073]圖4為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的SOC計(jì)算方法的流程圖。
[0074]參見圖4，在步驟411中，輸入蓄電池的工作電流I和在該工作電流下的工作電壓U1以及工作溫度Τ。工作電流I和工作電壓U1可以由測(cè)量電路獲得，工作溫度T可以由安裝在蓄電池附近或之上的溫度傳感器獲得。測(cè)量電路和傳感器可以連接入CAN總線，這樣汽車電子控制器110可以經(jīng)總線獲取上述工作狀態(tài)的測(cè)量值。
[0075]接著進(jìn)入步驟412，判斷工作電流是否等于標(biāo)準(zhǔn)的工作電流，或者判斷與標(biāo)準(zhǔn)的工作電流的差值是否在一個(gè)預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，如果判斷結(jié)果為真，則進(jìn)入步驟413，否則，進(jìn)入步驟 414。
[0076]在步驟414中，例如通過查表的方式獲得當(dāng)前工作電路I下的λ (I)。
[0077]接著進(jìn)入步驟415中，例如利用上式(5)計(jì)算工作電壓U1在標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值U1,在完成步驟415之后進(jìn)入步驟413。
[0078]在步驟413中，判斷工作電壓修正值U1,和工作溫度T是否超出各自的預(yù)先確定的取值范圍，如果它們都位于各自的預(yù)先確定的取值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟417，否則，則表明有異常情況出現(xiàn)，并因此進(jìn)入步驟416。
[0079]在步驟416中，將生成警告消息，向用戶提示蓄電池可能出現(xiàn)異常工作狀況或者測(cè)量電路和傳感器可能出現(xiàn)故障。
[0080]在步驟417中，利用工作電壓修正值U1,和工作溫度T各自的隸屬函數(shù)確定它們的模糊值。
[0081]接著進(jìn)入步驟418中，利用模糊推理規(guī)則，根據(jù)上面步驟417中得到的工作電壓修正值U1,α和工作溫度T的模糊值確定SOC的模糊值。
[0082]模糊推理的規(guī)則可以根據(jù)不同工作電流下SOC與電壓的關(guān)系以及溫度對(duì)放電曲線的影響制定，并且可以通過仿真實(shí)驗(yàn)反復(fù)進(jìn)行修改。例如可以采用下列推理規(guī)則:
[0083](I)如果工作電壓的修正值的模糊值為L(zhǎng)，則SOC的模糊值為L(zhǎng) ；
[0084](2)如果工作電壓的修正值的模糊值為M并且工作溫度的模糊值為Cold，則SOC的模糊值為L(zhǎng) ；
[0085](3)如果工作電壓的修正值的模糊值為M并且工作溫度的模糊值為Warm，則SOC的模糊值為M ；
[0086](4)如果工作電壓的修正值的模糊值為M并且工作溫度的模糊值為Hot，則SOC的模糊值為M ；
[0087](5)如果工作電壓的修正值的模糊值為H并且工作溫度的模糊值為Cold，則SOC的模糊值為M ；
[0088](6)如果工作電壓的修正值的模糊值為H并且工作溫度的模糊值為Warm，則SOC的模糊值為H ；
[0089](7)如果工作電壓的修正值的模糊值為H并且工作溫度的模糊值為Hot，則SOC的模糊值為H。
[0090]值得指出的是，上述推理規(guī)則僅僅是示意性質(zhì)的，為了獲得較好的SOC估算結(jié)果，需要根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。
[0091]隨后進(jìn)入步驟419，利用反模糊算法，根據(jù)上述步驟518中獲得的SOC的模糊值計(jì)算蓄電池的SOC的精確數(shù)值。
[0092]接著進(jìn)入步驟420，輸出利用反模糊化算法計(jì)算得到的SOC值。
[0093]反模糊化算法有多種，包括但不限于最小最大法、最大最大法、重心法、二等分法和中間最大值法等?？梢愿鶕?jù)計(jì)算資源的可用程度以及要求的計(jì)算精度選擇合適的反模糊算法。
[0094]圖5為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的汽車電子控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0095]如圖5所示，按照本實(shí)施例的汽車電子控制器50包括輸入單元510、處理器520、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器530A、非易失存儲(chǔ)器530B和輸出單元540。
[0096]輸入單元510與位于汽車電子控制器50外部的傳感器和開關(guān)611-61n耦合。優(yōu)選地，輸入單510與傳感器和開關(guān)611-61n通過總線方式(例如CAN總線)連接。傳感器611-61n例如包括但不限于蓄電池電壓傳感器、蓄電池電流傳感器、蓄電池溫度傳感器、汽車速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器、空氣流量/進(jìn)氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和扭矩傳感器等，它們?yōu)槠囯娮涌刂破?0提供進(jìn)行控制所需的各種反饋信號(hào)。輸出單元540將處理器生成的各種控制命令發(fā)送給汽車發(fā)電機(jī)130。優(yōu)選地，其也通過總線方式(例如CAN總線)連接至汽車發(fā)電機(jī)130。
[0097]處理器520與輸入單元510、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器530A、非易失存儲(chǔ)器530B和輸出單元540耦合，作為汽車電子控制60的核心單元，其根據(jù)非易失存儲(chǔ)器530B中存儲(chǔ)的控制程序和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對(duì)輸入單元510從傳感器和開關(guān)接收的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、分析、判斷，生成相應(yīng)的控制命令，并且將控制命令經(jīng)輸出單元540發(fā)送至受控設(shè)備(例如圖5中的發(fā)電機(jī)130)。
[0098]以下描述圖5所示汽車電子控制器的工作原理。
[0099]當(dāng)汽車電子控制器50的處理器520加電啟動(dòng)時(shí)，其從非易失存儲(chǔ)器530B中將控制程序加載到動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器530A中。這里的控制程序包括用于實(shí)現(xiàn)前述圖2所示方法中的步驟S210-S260和S280的計(jì)算機(jī)程序。
[0100]輸入單元510定期或不定期地從傳感器和開關(guān)611-61n接收檢測(cè)信號(hào)和開關(guān)信號(hào)并傳送給處理器520。當(dāng)處理器520接收到蓄電池的狀態(tài)信號(hào)(例如電壓、電流和溫度信號(hào))和汽車行駛速度信號(hào)時(shí)，即依次執(zhí)行計(jì)算SOC及其變化速度的步驟S220和判斷SOC是否低于盈電閾值的步驟S230。如果判斷蓄電池SOC高于盈電閾值，則執(zhí)行計(jì)算輸出電壓下降程度的步驟S240和計(jì)算充電電流強(qiáng)度的步驟S250，并且隨后執(zhí)行步驟S260，生成控制命令并經(jīng)輸出單元540向汽車發(fā)電機(jī)130發(fā)送控制命令，使得汽車發(fā)電機(jī)進(jìn)入節(jié)電模式，按照設(shè)定的參數(shù)工作。如果判斷未高于盈電閾值，則執(zhí)行步驟S280，生成不進(jìn)入節(jié)電模式的控制命令并經(jīng)輸出單元540向汽車發(fā)電機(jī)130發(fā)送該控制命令。
[0101]由于可以在不背離本發(fā)明基本特征的精神下，以各種形式實(shí)施本發(fā)明，因此本實(shí)施方式是說明性的而不是限制性的，由于本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求定義，而不是由說明書定義，因此落入權(quán)利要求的邊界和界限內(nèi)的所有變化，或這種權(quán)利要求邊界和界限的等同物因而被權(quán)利要求包涵。
【權(quán)利要求】
1.一種基于效率的汽車發(fā)電機(jī)運(yùn)行控制方法，所述汽車發(fā)電機(jī)與蓄電池電氣耦合，并且在運(yùn)行時(shí)由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，包括下列步驟: 獲取所述蓄電池的荷電狀態(tài)和汽車的行駛速度；以及 如果所述荷電狀態(tài)高于盈電閾值，則根據(jù)所述荷電狀態(tài)和行駛速度確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度和向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度，其中，所述盈電閾值是動(dòng)態(tài)變化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述盈電閾值按照下列方式確定:
Tfuii = Tref- O In (Vsoc+ β ) 其中，Tfull為盈電閾值，TMf為基準(zhǔn)值，VS(K為荷電狀態(tài)的變化速度，α和β為大于O的常數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度:
δ = A1(SOC-Tfull)-A2(V-Vref)2 其中，δ為所述輸出電壓的減小比例,Tfull為盈電閾值,SOC為荷電狀態(tài),V為所述行駛速度，Vref為基準(zhǔn)值，其為所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以最高燃油效率運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽車行駛速度，^和λ 2為大于O的常數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式確定所述發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度:將所述荷電狀態(tài)相對(duì)于所述盈電閾值的偏離程度的取值范圍劃分為多個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)所述荷電狀態(tài)確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
5.一種汽車電子控制器，包括:輸入單兀、輸出單兀和與輸入單兀和輸出單兀I禹合的處理器，其中，所述輸入單元被配置為從傳感器接收與所述蓄電池荷電狀態(tài)和汽車行駛速度有關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，所述輸出單元被配置為向汽車發(fā)電機(jī)發(fā)送由所述處理器生成的指令， 其中，所述處理器被配置為當(dāng)判斷所述荷電狀態(tài)高于盈電閾值時(shí)，根據(jù)所述荷電狀態(tài)和行駛速度確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度和向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度，其中，所述盈電閾值是動(dòng)態(tài)變化。
6.如權(quán)利要求5所述的汽車電子控制器，其中，所述盈電閾值按照下列方式確定:
Tfuii = Tref- O In (Vsoc+ β ) 其中，Tfull為盈電閾值，TMf為基準(zhǔn)值，VS(K為荷電狀態(tài)的變化速度，α和β為大于O的常數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的汽車電子控制器，其中，按照下列方式確定所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓的減小程度:
δ = λ ^SOC-Tfull) +A2(V-Vref)2 其中，δ為所述輸出電壓的減小比例,Tfull為盈電閾值,SOC為荷電狀態(tài),V為所述行駛速度，Vref為基準(zhǔn)值，其為所述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以最高燃油效率運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽車行駛速度，^和λ 2為大于O的常數(shù)。
8.如權(quán)利要求5所述的汽車電子控制器，其中，按照下列方式確定所述發(fā)電機(jī)向所述蓄電池充電的電流強(qiáng)度:將所述荷電狀態(tài)相對(duì)于所述盈電閾值的偏離程度的取值范圍劃分為多個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)于一個(gè)充電電流強(qiáng)度，由此根據(jù)所述荷電狀態(tài)確定相應(yīng)的充電電流強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】H02J7/14GK103973182SQ201310031686
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】鄧恒, 孟艷 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司