[發(fā)明專利]基于車聯(lián)網(wǎng)的混合動(dòng)力汽車的分層能量管理控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610052624.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105501216B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)立軍;邱利宏;司遠(yuǎn);荊紅娟;李浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W20/15
• 分類號(hào): B60W20/15;B60W50/14
• 代理公司: 合肥鼎途知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)34122
• 代理人: 葉丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力汽車能量管理控制方法，尤其涉及的是一種基于車聯(lián)網(wǎng)的混合動(dòng)力汽車的分層能量管理控制方法。

背景技術(shù)

混合動(dòng)力汽車的能量管理控制方法直接影響整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性及排放，是混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的是基于規(guī)則的控制方法，然而，基于規(guī)則的控制方法依賴專家經(jīng)驗(yàn)，不具備良好的工況適應(yīng)性，因此，學(xué)者們重點(diǎn)研究了基于優(yōu)化的控制方法。

基于優(yōu)化的控制方法主要包含全局優(yōu)化和瞬時(shí)優(yōu)化兩種。在全局優(yōu)化算法中，動(dòng)態(tài)規(guī)劃(dynamic programming,DP)、二次規(guī)劃(quadratic programming,QP)以及古典變分法(classical variational method,VP)等方法都需要已知循環(huán)工況，而在汽車實(shí)際行駛的過(guò)程中，循環(huán)工況是未知的。其中，基于貝爾曼原理逆向?qū)?yōu)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃是搜索能力最好的全局優(yōu)化算法，但程序結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且在線尋優(yōu)需要采用模型預(yù)測(cè)(model predictive control，MPC)算法獲取循環(huán)工況，增加了計(jì)算的時(shí)間成本，不滿足實(shí)車應(yīng)用的要求，而且研究表明，傳統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)算法只能用于“足夠慢”的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，對(duì)于在線優(yōu)化的混合動(dòng)力系統(tǒng)并不適用。為了節(jié)省程序運(yùn)行的時(shí)間，學(xué)者們研究了基于極小值原理的瞬時(shí)優(yōu)化算法，如等效燃油消耗最小原理(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)及龐特亞金極小值原理(Pontryagin’s minimum strategy,PMP)等，這些算法可以獲得近似的全局最優(yōu)解而且不需要已知循環(huán)工況。然而，相對(duì)于車載單片機(jī)的運(yùn)算能力，這些算法依然無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。目前的混合動(dòng)力汽車能量管理研究的對(duì)象只是一輛車，即能量管理優(yōu)化算法只能保證單輛車的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，對(duì)于交通系統(tǒng)中多輛混合動(dòng)力汽車能量管理優(yōu)化問(wèn)題，目前尚無(wú)相關(guān)報(bào)導(dǎo)。除此之外，目前針對(duì)單輛混合動(dòng)力汽車能量管理及優(yōu)化的控制算法不考慮交通信號(hào)的的影響以及車與車之間的相互影響，此時(shí)的能量管理最優(yōu)解與實(shí)際情況下的最優(yōu)解有一定的差距。

隨著智能交通系統(tǒng)的不斷發(fā)展，采用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決智能交通系統(tǒng)中多輛混合動(dòng)力汽車的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制成為可能。基于車聯(lián)網(wǎng)的混合動(dòng)力汽車分層能量管理控制方法，可以為解決多輛混合動(dòng)力汽車的實(shí)時(shí)能量管理及優(yōu)化的問(wèn)題提供新的思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于車聯(lián)網(wǎng)的混合動(dòng)力汽車的分層能量管理控制方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于車聯(lián)網(wǎng)的混合動(dòng)力汽車的分層能量管理控制方法，包括如下步驟：

步驟(1)、基于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，混合動(dòng)力汽車通過(guò)專用短距離通信(DSRC)、射頻識(shí)別(RFID)、藍(lán)牙、ZIGBEE或WI-FI進(jìn)行車與車通信以及車與交通實(shí)施通信；

步驟(2)、建立上層控制器數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型，包括如下步驟：

(21)建立整車縱向動(dòng)力學(xué)模型

(22)利用交通信號(hào)燈正時(shí)，獲取目標(biāo)車速的范圍并設(shè)定混合動(dòng)力汽車的目標(biāo)車速為此車速范圍的上限；

(23)基于混合動(dòng)力汽車的目標(biāo)車速，采用快速模型預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)給定時(shí)間窗口的最優(yōu)目標(biāo)車速序列；

(24)將最優(yōu)目標(biāo)車速序列通過(guò)無(wú)線傳輸形式反饋給每輛車的駕駛員，駕駛員根據(jù)最優(yōu)目標(biāo)車速序列進(jìn)行加速或者制動(dòng)；

步驟(3)、下層控制器根據(jù)加速或制動(dòng)信息，獲取當(dāng)前時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩或功率分配，并將最優(yōu)轉(zhuǎn)矩或功率分配指令通過(guò)無(wú)線傳輸發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、電機(jī)控制器、變速箱控制器以及動(dòng)力電池控制器；

步驟(4)、各動(dòng)力部件控制器根據(jù)接收到的控制指令控制對(duì)應(yīng)的動(dòng)力部件執(zhí)行相關(guān)的輸出操作，并將動(dòng)力部件的實(shí)際輸出反饋給下層控制器進(jìn)行閉環(huán)修正。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，步驟(21)中建立的整車縱向動(dòng)力學(xué)模型，如公式(1)：