一种混合动力车的发电方法、装置及车辆与流程

1.本发明实施例涉及混合动力技术领域，尤其涉及一种混合动力车的发电方法、装置及车辆。


背景技术：

2.目前，随着新能源车辆技术的普及，在充电设备不完善、充电速度较慢的现实情况下，混合动力成为短期内最优电动化解决方案。
3.混合动力非道路宽体自卸车主要是在传统重卡自卸车的基础上，加宽车箱和车架，增加车架和车桥的强度，采用大马力发动机等措施，但其结构也限制了其发展的趋势，目前随着矿山人工成本不断上升，且环保要求逐步提高的大前提下，现有技术中，车辆使用成本呈阶梯式增长、油耗大、排放差，可靠性低等问题尤为凸显。


技术实现要素：

4.本发明提供一种混合动力车的发电方法、装置及车辆，以实现混合动力车在工作时的油耗最低，且效率最高，同时又可以满足系统工作时的安全性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种混合动力车的发电方法，所述混合动力车包括发动机、发电机、动力电池和电动机，所述发动机用于驱动所述发电机发电，以对所述动力电池进行充电，所述动力电池用于为所述电动机提供电能，所述发电方法包括：获取所述混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率；根据不同状态下的所述soc值结合所述电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率；根据所述发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率；其中，所述请求发动机功率通过调节所述发动机的转速和扭矩实现。
6.可选地，所述混合动力车包括缓速手柄；所述根据不同状态下的所述soc值结合所述电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，包括：阶段发电策略，将所述soc值作为判断标准，根据所述soc值的变化趋势结合缓速手柄状态确定电池最大放电功率系数k；将所述电池最大放电功率系数k乘以电池最大允许放电功率得到电池最大放电功率；结合所述电动机驱动功率，将所述发电机请求发电功率分为多个档位。
7.可选地，所述根据所述soc值的变化趋势结合缓速手柄状态确定电池最大放电功率系数k，包括：判断所述缓速手柄状态，当所述缓速手柄状态h=1时，所述电池最大放电功率系数k=0；当所述缓速手柄状态h=0时，则继续判断所述soc值的状态；
所述当所述缓速手柄状态h=0时，则继续判断所述soc值的状态，包括：当soc≤a％时，k为第一常数；当a％《soc≤b％时，判定所述soc值从a％增加至b％，且缓速器关闭时长超过预设时间时，k为第二常数；当a％《soc≤b％时，判定所述soc值从a％增加至b％，且缓速器关闭时长不超过预设时间时，k为第三常数；当a％《soc≤b％时，判定所述soc值从b％降低至a％，且缓速器关闭时长超过预设时间时，k为第四常数；当a％《soc≤b％时，判定所述soc值从b％降低至a％，且缓速器关闭时长不超过预设时间时，k为第五常数；当soc》b％时，k为第六常数。
8.可选地，按照下列公式计算所述发电机请求发电功率：p
g1
=p
m2-k
×
p
b2
；其中，p
g1
为所述发电机的请求发电功率，p
m2
为所述电动机的驱动电气功率，k为所述动力电池的最大放电功率系数，p
b2
为所述动力电池的最大允许输出功率。
9.可选地，所述根据不同状态下的所述soc值结合所述电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，还包括：能量跟随发电策略，将所述soc值作为判断标准；根据不同所述soc值，分别判断电池最大允许输出功率与所述电动机驱动功率，以及电池最大允许输出功率与电池实际输出功率之间的关系；基于所述电池最大允许输出功率、所述电动机驱动功率和所述电池实际输出功率的大小关系确定所述发电机请求发电功率的具体数值。
10.可选地，当0《soc≤a％时，所述发电机请求发电功率为第一功率；当a％《soc≤b％时，所述发电机请求发电功率为第二功率；当b％《soc≤c％时，判定电动机驱动功率》0.5
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率《0.5
×
电池最大允许输出功率时，则所述发电机请求发电功率为第三功率；当b％《soc≤c％时，判定电动机驱动功率》0.5
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率≥0.5
×
电池最大允许输出功率时，则所述发电机请求发电功率=第三功率+电池实际放电功率-0.5
×
电池最大允许输出功率；当c％《soc≤100％时，判定电动机驱动功率》0.8
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率《0.8
×
电池最大允许输出功率时，则所述发电机请求发电功率为第四功率；当c％《soc≤100％时，判定电动机驱动功率》0.8
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率≥0.8
×
电池最大允许输出功率时，则所述发电机请求发电功率=第四功率+电池实际放电功率-0.5
×
电池最大允许输出功率。
11.可选地，当所述电池最大允许输入功率小于阶段发电策略和能量跟随发电策略中确定的所述发电机请求发电功率时，所述发电机请求发电功率等于所述电池最大允许输入功率；当发电机最大输出功率小于所述阶段发电策略和所述能量跟随发电策略中确定
的所述发电机请求发电功率时，所述发电机请求发电功率等于发电机最大输出功率。
12.可选地，所述根据所述发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率包括：根据所述发电机请求发电功率去除所述发动机以及附件消耗的功率后，除以所述电能转换效率以确定所述请求发动机功率。
13.第二方面，本发明实施例还提供了一种混合动力车的发电装置，包括：获取模块，用于获取所述混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率；第一确定模块，用于根据不同状态下的所述soc值结合所述电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率；第二确定模块，用于根据所述发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率；其中，所述请求发动机功率通过调节所述发动机的转速和扭矩实现。
14.第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括：一个或多个整车控制器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个整车控制器执行，使得所述一个或多个整车控制器实现本发明任一实施例所述的混合动力车的发电方法。
15.本发明实施例的技术方案，通过获取混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率，根据不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率，可以将电动机驱动功率以及soc值作为主要变量，自动根据电动机驱动功率以及发电机的状态确定发电功率的策略，以保证混合动力车在工作时的油耗最低，且效率最高，同时又可以满足系统工作时的安全性。
附图说明
16.图1为本发明实施例一提供的一种混合动力车的发电方法的流程图；图2为本发明实施例二提供的一种混合动力车的发电方法的流程图；图3为本发明实施例二提供的一种混合动力车阶梯发电策略的流程示意图；图4为本发明实施例三提供的另一种混合动力车的发电方法的流程图；图5为本发明实施例三提供的一种混合动力车能量跟随发电策略的流程示意图；图6是本发明实施例四提供的一种混合动力车的发电装置的结构框图；图7是本发明实施例五提供的一种车辆的硬件结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
18.实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种混合动力车的发电方法的流程图，本实施例可适用于一种混合动力车进行工作的场景，混合动力车可以为宽体自卸车，该方法可以由本发明实施例提供的混合动力车的发电装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式来实现。该装置可配置于终端设备/服务器/车载控制器中。如图1所示，本实施例的方法具体包括：s110、获取混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率。
19.其中，该混合动力车包括发动机、发电机、动力电池和电动机，具体地，发动机用于驱动发电机进行发电，以对动力电池充电，换言之，发电机在发动机的带动下进行发电以实现给动力电池充电，动力电池用于为电动机提供电能。
20.本实施例中，混合动力车是指车辆驱动系统由两个或两个以上能够同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率可以依据行驶状态由单个驱动功率单独或共同提供，本发明实施例提供的技术方案均以混合动力车在串联状态下的形式进行说明。电池soc值可以理解为电池荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上的定义一般用百分数表示，取值范围为0~1，当soc=0时表示电池放电完全，当soc=100％时表示电池完全充满。示例性的，混合动力车通过自身的实时检测系统获取当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率，电池soc值与电动机驱动功率都是动态变化的。
21.s120、根据不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率。
22.其中，发电机请求发电功率可以理解为当前需要请求发电机提供的发电功率，该发电机请求发电功率也是动态变化的，在不同状态下其功率数值也是不同的，本实施例中对发电机请求发电功率的数值范围不作具体限制。
23.s130、根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率。
24.示例性的，请求发动机功率可以理解为当前需要请求发动机提供的功率，请求发动机功率通过调节发动机的转速和扭矩实现。由于电池soc值与电动机驱动功率都是动态变化的，发动机处于各个转速和转矩点的效率也不同，根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定当前需要请求发动机提供的功率，可以兼顾各个工作状态，使得所需请求发动机功率处于最优选择，保证整车综合能耗处于最佳状态。
25.本实施例的技术方案中，通过获取混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率，根据不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率，其中，请求发动机功率通过调节发动机的转速和扭矩实现。将电动机驱动功率和电池soc作为主要变量，可以根据电动机驱动功率、电池荷电状态以及发电机状态来自动确定发电功率的策略，保证整车综合能耗处于最佳状态，解决了现有技术中车辆在不同状态使用时可靠性低的问题，可以实现混合动力车在工作时的油耗最低，且效率最高，同时又可以满足系统工作时的安全性。
26.在上述实施例的基础上，根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率，包括：根据发电机请求发电功率去除发动机以及附件消耗的功率后，除以电能转换效率以确定请求发动机功率。
27.示例性的，根据确定的发电机请求发电功率，去除发动机、mcu附件在混合动力车工作时消耗的功率后，除以电能转换效率即为需要的请求发电机功率。其中，请求发电机功
率通过调节发动机的转速和扭矩实现的，发动机转速和扭矩需遵循发动机万有特性曲线。通过将发电机请求发电功率去除发动机及附件消耗的功率后得到的请求发电机功率，可以提高调节发动机转速和扭矩的精准度，更好的保证整车综合能耗处于最优状态。
28.实施例二图2为本发明实施例二提供的一种混合动力车的发电方法的流程图，本发明实施例二以上述实施例为基础进行了优化改进，对不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率的内容进行了进一步说明，如图2所示，本发明实施例二的方法具体包括：混合动力车包括缓速手柄，需要说明的是，缓速手柄用于控制缓速器的打开和关闭，汽车缓速器一般为液压缓速器，通过液压装置利用液体阻尼产生阻力，以此达到降低车辆的行驶速度的目的。
29.根据不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，包括：阶段发电策略。
30.s210、将soc值作为判断标准，根据soc值的变化趋势结合缓速手柄状态确定电池最大放电功率系数k。
31.s220、将电池最大放电功率系数k乘以电池最大允许放电功率p
b2
得到电池最大放电功率。
32.s230、结合电动机驱动功率p
m2
，将发电机请求发电功率p
g1
分为多个档位。
33.本发明实施例的技术方案通过在阶梯发电策略中，电池最大放电功率系数k是由soc值的变化趋势及缓速手柄的状态共同决定的，以soc值作为判断标准，针对不同的soc值以及soc值的变化趋势结合缓速手柄的状态，最终确定电池最大放电功率系数k，该系数k乘以电池最大允许放电功率即为电池最大放电功率，结合电动机驱动功率，将发电功率分为多个档次，以此实现了适度发电，保证了系统工作的经济性。
34.图3为本发明实施例二提供的一种混合动力车阶梯发电策略的流程示意图。如图3所示，在上述技术方案的基础上，根据soc值的变化趋势结合缓速手柄状态确定电池最大放电功率系数k，包括：判断缓速手柄状态，当缓速手柄状态h=1时，电池最大放电功率系数k=0；当缓速手柄状态h=0时，则继续判断soc值的状态。
35.其中，缓速手柄的状态可分为开启状态和关闭状态。示例性的，当缓速手柄状态h=1时，相当于缓速手柄处于开启状态，此时电池最大放电功率系数k为零，即电池最大放电功率也为零。当缓速手柄状态h=0时，相当于缓速手柄处于关闭状态，此时需要判断soc值的状态，根据soc值的变化趋势最终确定电池最大放电功率系数k。
36.进一步地，当缓速手柄状态h=0时，则继续判断soc值的状态，包括：当soc≤a％时，k为第一常数；当a％《soc≤b％时，判定soc值从a％增加至b％，且缓速器关闭时长超过预设时间时，k为第二常数；当a％《soc≤b％时，判定soc值从a％增加至b％，且缓速器关闭时长不超过预设时间时，k为第三常数；当a％《soc≤b％时，判定soc值从b％降低至a％，且缓速器关闭时长超过预设时间
时，k为第四常数；当a％《soc≤b％时，判定soc值从b％降低至a％，且缓速器关闭时长不超过预设时间时，k为第五常数；当soc》b％时，k为第六常数。
37.其中，在阶梯发电策略soc值的取值范围中a的数值要小于b的数值，且电池最大放电功率系数k的取值范围在0-1之间。示例性的，a％的大小可以为50％，b％的大小可以为70％，预设时间范围可以设置为4-6s，例如：当50％《soc≤70％时，判定soc值从50％增加至70％，且缓速器关闭时长超过5s时，k取值为0.7。本实施例对每一阶段soc值的大小以及电池最大放电功率系数k的取值不作具体限定。
38.本实施例中，电池最大放电功率系数k是由soc值的变化趋势及缓速手柄的状态共同决定的，以soc值作为判断标准，针对不同的soc值以及soc值的变化趋势结合缓速手柄的状态，最终确定电池最大放电功率系数k，该系数k乘以电池最大允许放电功率即为电池最大放电功率，结合电动机驱动功率，将发电功率分为多个档次，以此实现了适度发电，保证了系统工作的经济性。
39.具体地，按照下列公式计算发电机请求发电功率：p
g1
=p
m2-k
×
p
b2
；其中，p
g1
为发电机的请求发电功率，p
m2
为电动机的驱动电气功率，k为动力电池的最大放电功率系数，p
b2
为动力电池的最大允许输出功率。
40.本实施例中，在确定出动力电池的最大放电功率系数k、电动机的驱动电气功率p
m2
以及动力电池的最大允许输出功率p
b2
的基础上，通过公式p
g1
=p
m2-k
×
p
b2
，即可快速确定出发电机的请求发电功率，计算简单，便于提高方案实现效率。
41.实施例三图4为本发明实施例三提供的另一种混合动力车的发电方法的流程图，本发明实施例三以上述实施例一为基础进行了优化改进，对不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率的内容进行了进一步说明，如图4所示，本发明实施例三的方法具体包括：根据不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，还包括：能量跟随发电策略。
42.s310、将soc值作为判断标准。
43.s320、根据不同soc值，分别判断电池最大允许输出功率与电动机驱动功率，以及电池最大允许输出功率与电池实际输出功率之间的关系。
44.s330、基于电池最大允许输出功率、电动机驱动功率和电池实际输出功率的大小关系确定发电机请求发电功率的具体数值。
45.本发明实施例的技术方案通过在能量跟随发电策略中，以soc值作为判断标准，针对不同的soc值，分别将电池最大允许输出功率与电动机驱动功率以及电池实际输出功率进行对比，基于三者之间的大小关系确定发电机请求发电功率的具体数值，在保证电池不过充过放的前提下，低电池soc值时优先大功率发电，电池高soc值时优先用电池放电，使发电机请求发电功率完全根据电池soc值和电动机驱动功率值实时变化，实现了更好的跟随电动机驱动功率进行发电，保证了系统工作的经济性。
46.图5为本发明实施例三提供的一种混合动力车能量跟随发电策略的流程示意图。如图5所示，在上述技术方案的基础上，混合动力车的发电方法包括：当0《soc≤a％时，发电机请求发电功率为第一功率；当a％《soc≤b％时，发电机请求发电功率为第二功率；当b％《soc≤c％时，判定电动机驱动功率》0.5
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率《0.5
×
电池最大允许输出功率时，则发电机请求发电功率为第三功率；当b％《soc≤c％时，判定电动机驱动功率》0.5
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率≥0.5
×
电池最大允许输出功率时，则发电机请求发电功率=第三功率+电池实际放电功率-0.5
×
电池最大允许输出功率；当c％《soc≤100％时，判定电动机驱动功率》0.8
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率《0.8
×
电池最大允许输出功率时，则发电机请求发电功率为第四功率；当c％《soc≤100％时，判定电动机驱动功率》0.8
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率≥0.8
×
电池最大允许输出功率时，则发电机请求发电功率=第四功率+电池实际放电功率-0.5
×
电池最大允许输出功率。
47.其中，在能量跟随发电策略soc值的取值范围中，每一阶段都遵循0《a％《b％《c％《100％的关系。需要说明的是，参考图5中，p
g1
表示为发电机请求发电功率，p
m2
为电动机的驱动功率，p
b2
表示为电池最大允许输出功率，p
b3
表示为电池实际放电功率。示例性的，a％的大小可以为50％，b％的大小可以为65％，c％的大小可以为80％，例如：当65％《soc≤80％时，判定电动机驱动功率》0.5
×
电池最大允许输出功率，且电池实际输出功率《0.5
×
电池最大允许输出功率时，则发电机请求发电功率为100kw。本实施例对每一阶段soc值的大小以及发电机请求发电功率的具体数值不作具体限制。
48.本实施例中，以soc值作为判断标准，针对不同的soc值，分别将电池最大允许输出功率与电动机驱动功率以及电池实际输出功率进行对比，基于三者之间的大小关系确定发电机请求发电功率的具体数值，在保证电池不过充过放的前提下，低电池soc值时优先大功率发电，电池高soc值时优先用电池放电，使发电机请求发电功率完全根据电池soc值和电动机驱动功率值实时变化，实现了更好的跟随电动机驱动功率进行发电，保证了系统工作的经济性。
49.在上述各实施例的基础上，混合动力车的发电方法，包括：当电池最大允许输入功率小于阶段发电策略和能量跟随发电策略中确定的发电机请求发电功率时，发电机请求发电功率等于电池最大允许输入功率；当发电机最大输出功率小于阶段发电策略和能量跟随发电策略中确定的发电机请求发电功率时，发电机请求发电功率等于发电机最大输出功率。
50.本实施例中，根据电池最大允许输入功率以及发电机最大输出功率，结合两种发电策略所得到的发电机请求发电功率，进一步确定发电机请求发电功率的准确值，可以保证整车各个零部件安全正常工作的前提下，实现整车系统油耗最低，且效率最高。
51.实施例四图6是本发明实施例四提供的一种混合动力车的发电装置的结构框图，本实施例可适用于一种混合动力车进行工作的场景，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在处理器中，例如是混合动力车的处理器中，该装置包括：获取模块410、第一确定
模块420和第二确定模块430。
52.其中，获取模块410，用于获取混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率；第一确定模块420，用于根据不同状态下的电池荷电状态soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率；第二确定模块430，用于根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率；请求发动机功率通过调节发动机的转速和扭矩实现。
53.本实施例的技术方案中，通过获取混合动力车当前的电池荷电状态soc值以及电动机驱动功率，根据不同状态下的soc值结合电动机驱动功率，确定发电机请求发电功率，根据发电机请求发电功率和电能转换效率确定所需的请求发动机功率，其中，请求发动机功率通过调节发动机的转速和扭矩实现。将电动机驱动功率和电池soc作为主要变量，可以根据电动机驱动功率、电池荷电状态以及发电机状态来自动确定发电功率的策略，保证整车综合能耗处于最佳状态，解决了现有技术中车辆在不同状态使用时可靠性低的问题，可以实现混合动力车在工作时的油耗最低，且效率最高，同时又可以满足系统工作时的安全性。
54.上述混合动力车的发电装置可执行本发明任意实施例所提供的混合动力车的发电方法，具备执行混合动力车的发电方法相应的功能模块和有益效果。
55.实施例五图7是本发明实施例五提供的一种车辆的硬件结构示意图。如图7所示，本发明实施例提供的车辆，包括：整车控制器710、存储器720、输入装置730和输出装置740。该车辆中的整车控制器710可以是一个或多个，图7中以一个整车控制器710为例，车辆中的整车控制器710、存储器720、输入装置730和输出装置740可以通过总线或其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
56.该车辆中的存储器720作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例所提供的混合动力车的发电方法对应的程序指令/模块（例如，图6所示的混合动力车的发电装置中的模块，包括：获取模块410、第一确定模块420和第二确定模块430）。整车控制器710通过运行存储在存储器720中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的混合动力车的发电方法。
57.存储器720可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据车辆中所配置设备的使用所创建的数据等。此外，存储器720可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器720可进一步包括相对于整车控制器710远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆中所配置的设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
58.输入装置730可用于接收用户输入的数字或字符信息，以产生与车辆的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置740可包括显示屏等显示设备。
59.上述车辆可执行本发明任意实施例所提供的混合动力车的发电方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
60.值得注意的是，上述混合动力车的发电装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
61.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。