[發(fā)明專利]混合動(dòng)力汽車多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210007113.5
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102556055A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付主木;高愛(ài)云;梁坤峰;李勛;張聚偉;梁云朋;張松燦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W20/00
• 分類號(hào): B60W20/00;B60W10/06;B60W10/184;B60W10/10;B60W10/26
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李宗虎

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車能量管理與控制領(lǐng)域，尤其是一種混合動(dòng)力汽車多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著全球環(huán)境和能源問(wèn)題的日益突出，開(kāi)發(fā)低排放、低油耗的新型汽車成為當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)。混合動(dòng)力汽車正是為解決能源危機(jī)和汽車排放問(wèn)題開(kāi)發(fā)的新型清潔能源汽車，它融合純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)燃油汽車優(yōu)點(diǎn)，既具有純電動(dòng)汽車節(jié)能和環(huán)保的特點(diǎn)，改善了整車的燃油經(jīng)濟(jì)性能和排放性能，又繼承了傳統(tǒng)燃油汽車持續(xù)行駛里程長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今最具應(yīng)用前景的低排放、低能耗汽車，代表了二十一世紀(jì)初汽車發(fā)展的一個(gè)重要方向。?

混合動(dòng)力汽車是指將發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)合用到同一輛汽車上，其具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的能量源，通過(guò)能量管理策略協(xié)調(diào)各部件的運(yùn)行，將兩種或更多的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)（如發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）和一種或多種能量存儲(chǔ)技術(shù)（如燃料、電池、飛輪）集合于一體，根據(jù)行駛工況的需求，切換不同的工作模式，以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)低排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)兼顧了駕駛舒適性和整車的動(dòng)力性，最終實(shí)現(xiàn)最佳的能源分配。

能量管理策略根據(jù)駕駛員的操作，如加速踏板、制動(dòng)踏板等，判斷駕駛員的意圖，在滿足車輛動(dòng)力性的前提下，最優(yōu)分配發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)的功率輸出，實(shí)現(xiàn)能量的最優(yōu)管理與分配，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性。混合動(dòng)力汽車能量管理策略還應(yīng)考慮動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)平衡，以延長(zhǎng)電池壽命，降低車輛維護(hù)成本。

目前已經(jīng)提出的混合動(dòng)力汽車控制策略主要有：（1）簡(jiǎn)單地限定發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)的靜態(tài)邏輯門限控制策略；（2）通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算比較確定發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的最佳工作點(diǎn)的瞬時(shí)優(yōu)化控制策略；（3）應(yīng)用最優(yōu)控制理論和最優(yōu)化方法的全局最優(yōu)控制策略，該控制策略根據(jù)所使用的控制方法的不同，又分為基于多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、基于古典變分法和基于Bellman動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略三種，其中研究最為成熟的是基于Bellman動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略；（4）基于模糊邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制策略。上述研究都在一定程度上改進(jìn)了混合動(dòng)力汽車能量管理策略，提高了車輛性能，但還不十分成熟。目前只有基于工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的邏輯門限能量管理策略在實(shí)際商品化混合動(dòng)力汽車中得到了應(yīng)用，但是該方法主要依靠已有經(jīng)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)初值，結(jié)合“試錯(cuò)法”對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，雖然具有一定的實(shí)用性，但是不能保證動(dòng)力系統(tǒng)的最佳匹配，無(wú)法使整車系統(tǒng)達(dá)到最大效率。全局最優(yōu)能量管理策略，可以求得控制變量（如發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩）的全局最優(yōu)解，但是這些方法需要行駛工況已知，難以應(yīng)用于實(shí)車控制。瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略，在工況未知的情況下可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)時(shí)刻的燃油消耗最小，但是需要大量的浮點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)較為困難。此外，基于模糊邏輯的智能控制能量管理策略，雖然具有魯棒性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，但是其模糊控制器的建立主要依靠經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法獲得全局最優(yōu)。由于混合動(dòng)力汽車能量管理策略問(wèn)題是一類典型多變量（既包括連續(xù)變量又包括離散變量）的非線性動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題，故較難用某一種方法從理論上取得重大突破，目前仍無(wú)可應(yīng)用于實(shí)車控制的最優(yōu)解決方案來(lái)突破能量管理策略實(shí)用化、高性能化的技術(shù)瓶頸。隨著研究的深入，人們開(kāi)始逐步認(rèn)識(shí)到混合動(dòng)力汽車離散與連續(xù)并存問(wèn)題的重要性和挑戰(zhàn)性。

基于以上原因，其核心問(wèn)題在于如何設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的混合動(dòng)力汽車多能源管理系統(tǒng)，以降低汽車尾氣的排放量，節(jié)約燃油的使用，加速環(huán)保汽車、綠色汽車的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，提供一種混合動(dòng)力汽車多工作模式下的能量切換控制方法及系統(tǒng)，根據(jù)行駛環(huán)境和行駛路況結(jié)合電池組的電量反饋綜合控制最佳汽車驅(qū)動(dòng)模式以降低汽車尾氣的排放量，節(jié)省燃油的使用，加速環(huán)保汽車、綠色汽車的發(fā)展，提高混合動(dòng)力汽車的續(xù)航能力。?

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，所采用的技術(shù)方案是：混合動(dòng)力汽車多工作模式下的能量切換控制方法，GPS定位模塊和傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車行駛的環(huán)境和路況，并將信號(hào)輸出至系統(tǒng)總控制器，同時(shí)電池組將剩余電量值反饋給系統(tǒng)總控制器，系統(tǒng)總控制器具有A、B、C、D四個(gè)信號(hào)輸出端，A信號(hào)輸出端輸入至發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，B信號(hào)輸出端輸入至電機(jī)控制器，C信號(hào)輸出端輸入變速控制器，D信號(hào)輸出端通過(guò)電池控制器輸入至電池組，系統(tǒng)總控制器根據(jù)行駛環(huán)境和行駛路況以及結(jié)合電池組的電量反饋綜合控制汽車驅(qū)動(dòng)模式；