一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法及系统与流程

本发明属于新能源车辆，具体涉及一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法及系统。

背景技术：

1、车辆在整个行驶过程中工况坡度及载荷会经常变化，而工况坡度及载荷的大小对整车的制动性及操纵稳定性有很大的影响。因此如果能实时获取到准确的坡度及载荷，融合实时获取到的坡度和载荷进行整车能量分配和管理，将会显著提高车辆的控制效果，同时为自动驾驶辅助决策、绿色驾驶及自动变速器换挡控制提供重要的依据，从而实现安全、经济和舒适驾驶。但是现有的方案中，新能源车辆仅依据工况坡度或载荷进行能量管理，并未提及如何融合工况坡度及载荷信息进行整车能量管理，导致能量管理控制精度较低、车辆控制效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法及系统，用以解决现有能量管理方法导致的能量管理控制精度较低、车辆控制效果较差的问题。

2、本发明为解决上述技术问题而提供一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法，包括：

3、根据车辆的动态坡度和动态载荷确定补偿扭矩输出系数；

4、驱动状态下，根据额定驱动扭矩与车辆峰值驱动扭矩的差值、补偿扭矩输出系数确定补偿扭矩，将额定驱动扭矩与补偿扭矩相加得到输出驱动扭矩；在驱动状态下当车辆处于平路空载或下坡工况空载状态时，补偿扭矩输出系数为0；

5、滑行制动状态下，根据额定制动扭矩与车辆峰值制动扭矩的差值、补偿扭矩输出系数确定补偿扭矩，将额定制动扭矩与补偿扭矩相加得到输出制动扭矩；在滑行制动状态下当车辆处于平路空载或上坡工况空载状态时，补偿扭矩输出系数为0。

6、进一步地，所述补偿扭矩输出系数由动态载荷系数和动态坡度系数确定；动态坡度系数根据车辆的动态坡度和车辆最大设计爬坡度计算得到，动态坡度绝对值越大，动态坡度系数越大；动态载荷系数根据车辆的动态载荷、车辆整备质量和车辆最大设计总质量计算得到，动态载荷越大，动态载荷系数越大。

7、进一步地，驱动状态下，上坡时所述补偿扭矩输出系数为正值，下坡非空载时所述补偿扭矩输出系数为负值；滑行制动状态下，下坡时所述补偿扭矩输出系数为正值，上坡非空载时所述补偿扭矩输出系数为负值。

8、进一步地，补偿扭矩输出系数通过查找关于动态载荷系数、动态坡度系数对应的补偿扭矩输出系数的表格确定，所述表格包括驱动状态表格和滑行制动状态表格，根据实车标定得到。

9、进一步地，所述实车标定方法为，分别在车辆驱动状态下和滑行制动状态下，针对不同载荷和坡度，提供给车辆不同的驱动扭矩或制动扭矩，当驱动扭矩或制动扭矩所对应的车辆加速度与车辆在平路空载时的加速度相同时，将该驱动扭矩或制动扭矩所对应的补偿扭矩输出系数作为标定值。

10、进一步地，所述动态坡度的计算方法包括，基于车辆纵向加速度和重力加速度沿坡道的加速度分量，结合车辆转弯过程中离心加速度在行驶方向上的加速度分量，确定车辆行驶方向的加速度公式，然后利用卡尔曼滤波器得到道路坡度的最优估计值，将最优估计值作为当前时刻的动态坡度。

11、进一步地，所述车辆行驶方向的加速度公式为：

12、axsens＝dv/dt+g*sinθ+d*ω2

13、其中，axsens为车辆行驶方向的加速度，v为车速，t为时间，g为重力加速度，θ为动态坡度，d为陀螺仪距离后轴的距离，ω为车辆横摆角速度。

14、进一步地，所述动态载荷的计算方法包括，建立关于车辆动态载荷与动态坡度的车辆纵向动力学模型，将计算得到的当前时刻的动态坡度代入到所述车辆纵向动力学模型中，然后求解车辆纵向动力学模型，获取当前时刻的动态载荷。

15、进一步地，所述车辆纵向动力学模型为：

16、

17、其中，fx为纵向驱动力，m为动态载荷，为车辆纵向加速度，vx为车辆纵向速度，ρ为空气密度，cd为风阻系数，a为迎风面积，g为重力加速度，θ为动态坡度，f为路面滚阻系数。

18、上述技术方案的有益效果为：本发明为改进型发明创造，根据获取的车辆的动态坡度和动态载荷共同确定在当前坡度和载荷工况下车辆所需的补偿扭矩输出系数，根据该系数计算驱动状态或滑行制动状态下所对应的输出扭矩，也即融合车辆动态载荷和动态坡度对整车能量管理进行实时优化，提高了能量管理控制精度和控制效果，并且能够避免补偿过高造成的能量浪费，兼顾车辆动力性的同时提升车辆经济性。

19、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于坡度和载荷估算的能量管理系统，包括控制器，所述控制器用于实现上述介绍的一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法。

20、上述技术方案的有益效果为：本发明为改进型发明创造，根据获取的车辆的动态坡度和动态载荷共同确定在当前坡度和载荷工况下车辆所需的补偿扭矩输出系数，根据该系数计算驱动状态或滑行制动状态下所对应的输出扭矩，也即融合车辆动态载荷和动态坡度对整车能量管理进行实时优化，提高了能量管理控制精度和控制效果，并且能够避免补偿过高造成的能量浪费，兼顾车辆动力性的同时提升车辆经济性。

技术特征：

1.一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，所述补偿扭矩输出系数由动态载荷系数和动态坡度系数确定；动态坡度系数根据车辆的动态坡度和车辆最大设计爬坡度计算得到，动态坡度绝对值越大，动态坡度系数越大；动态载荷系数根据车辆的动态载荷、车辆整备质量和车辆最大设计总质量计算得到，动态载荷越大，动态载荷系数越大。

3.根据权利要求2所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，驱动状态下，上坡时所述补偿扭矩输出系数为正值，下坡非空载时所述补偿扭矩输出系数为负值；滑行制动状态下，下坡时所述补偿扭矩输出系数为正值，上坡非空载时所述补偿扭矩输出系数为负值。

4.根据权利要求2所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，补偿扭矩输出系数通过查找关于动态载荷系数、动态坡度系数对应的补偿扭矩输出系数的表格确定，所述表格包括驱动状态表格和滑行制动状态表格，根据实车标定得到。

5.据权利要求4所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，所述实车标定方法为，分别在车辆驱动状态下和滑行制动状态下，针对不同载荷和坡度，提供给车辆不同的驱动扭矩或制动扭矩，当驱动扭矩或制动扭矩所对应的车辆加速度与车辆在平路空载时的加速度相同时，将该驱动扭矩或制动扭矩所对应的补偿扭矩输出系数作为标定值。

6.根据权利要求1所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，所述动态坡度的计算方法包括，基于车辆纵向加速度和重力加速度沿坡道的加速度分量，结合车辆转弯过程中离心加速度在行驶方向上的加速度分量，确定车辆行驶方向的加速度公式，然后利用卡尔曼滤波器得到道路坡度的最优估计值，将最优估计值作为当前时刻的动态坡度。

7.根据权利要求6所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，所述车辆行驶方向的加速度公式为：

8.根据权利要求6所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，所述动态载荷的计算方法包括，建立关于车辆动态载荷与动态坡度的车辆纵向动力学模型，将计算得到的当前时刻的动态坡度代入到所述车辆纵向动力学模型中，然后求解车辆纵向动力学模型，获取当前时刻的动态载荷。

9.根据权利要求8所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法，其特征在于，所述车辆纵向动力学模型为：

10.一种基于坡度和载荷估算的能量管理系统，包括控制器，其特征在于，所述控制器用于实现如权利要求1-9任一项所述的基于坡度和载荷估算的能量管理方法。

技术总结本发明属于新能源车辆技术领域，具体涉及一种基于坡度和载荷估算的能量管理方法及系统。该方法包括：根据车辆的动态坡度和动态载荷确定补偿扭矩输出系数；驱动状态下，根据额定驱动扭矩与车辆峰值驱动扭矩的差值、补偿扭矩输出系数确定补偿扭矩，将额定驱动扭矩与补偿扭矩相加得到输出驱动扭矩，驱动状态下车辆处于平路空载或下坡工况空载状态时，补偿扭矩输出系数为0；滑行制动状态下，根据额定制动扭矩与车辆峰值制动扭矩的差值、补偿扭矩输出系数确定补偿扭矩，将额定制动扭矩与补偿扭矩相加得到输出制动扭矩，滑行制动状态下车辆处于平路空载或上坡工况空载状态时，补偿扭矩输出系数为0，提高了能量管理控制精度和控制效果。技术研发人员：夏天星,李盼盼,刘宗剑,刘小伟,郭潇然,彭金雷,黄琨,丁鼎受保护的技术使用者：宇通客车股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5