[發(fā)明專利]具有軌跡優(yōu)化功能的混合動(dòng)力車輛的能量分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610161698.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN105667501B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉奇芳;葉珂羽;李超;陳虹;郭露露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W20/15
• 分類號(hào): B60W20/15;B60W20/30;B60W30/14;B60W40/105
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司22100
• 代理人: 白冬冬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車駕駛技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著智能化程度的提高，巡航控制系統(tǒng)開始在各類車型上普及，車輛的自適應(yīng)巡航控制主要側(cè)重于行車安全，即前車加速，車輛就跟著加速，前車減速，車輛跟著減速，并沒有在車輛的行車軌跡方面考慮經(jīng)濟(jì)性和舒適性的問題。此外，隨著環(huán)境問題以及能源危機(jī)日益凸顯，對(duì)于車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的要求也逐漸提高。就目前情況而言，混合動(dòng)力車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化主要集中在混合動(dòng)力車輛的能量分配模式(扭矩分配)和檔位(速比)優(yōu)化這兩個(gè)方面，即混合動(dòng)力車輛在借助全球定位系統(tǒng)(GPS)/地理信息系統(tǒng)(GIS)等外部設(shè)施的前提下首先采集前車的速度信息，并根據(jù)前車的速度信息利用優(yōu)化算法優(yōu)化混合動(dòng)力車輛的分配模式(扭矩分配)和檔位(速比)。整個(gè)優(yōu)化過程的前提是前車速度的獲取，但是在借助外部設(shè)備采集的前車速度可能存在波動(dòng)，即前車存在急加速、急減速的情況。在保證安全的前提下，這種急加速/急減速對(duì)于混合動(dòng)力車輛來講是不必要的，會(huì)嚴(yán)重的影響混合動(dòng)力車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是實(shí)時(shí)根據(jù)前車速度信息優(yōu)化出巡航過程中混合動(dòng)力車輛最優(yōu)的速度軌跡，從而最大限度的提高混合動(dòng)力車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的具有軌跡優(yōu)化功能的混合動(dòng)力車輛的能量分配方法。

本發(fā)明優(yōu)化自車行駛速度軌跡的步驟是：

（1）信息采集：通過信息采集模塊采集前車的速度信息和自車當(dāng)前速度信息、混合動(dòng)力車輛電池的SOC；

（2）車輛軌跡優(yōu)化：以采集的前車速度信息和自車速度信息為基礎(chǔ)，優(yōu)化自車的行駛速度軌跡，將車輪驅(qū)動(dòng)力和車輪制動(dòng)力作為控制變量，記為，車速作為狀態(tài)變量，記為，根據(jù)汽車縱向動(dòng)力學(xué)可以得到車輛的動(dòng)力學(xué)方程為：

（1）

其中，為自車車重，為自車車輛行駛過程的阻力，

（2）

其中，為自車的迎風(fēng)面積，為自車的空氣阻力系數(shù)，為自車的滾動(dòng)阻力系數(shù)，為重力加速度，為道路坡度；

自車巡航軌跡優(yōu)化過程中的指標(biāo)由兩部分組成：

（3）

其中，前半部分是經(jīng)濟(jì)性的約束，表示車輛單位時(shí)間內(nèi)的輸出功率，后半部分是舒適性的約束，表示優(yōu)化的速度軌跡要變化平緩，為權(quán)重系數(shù)；

基于前車速度信息的軌跡優(yōu)化問題在預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)離散化后描述為：

（4）

其中，，為自車帶優(yōu)化車輛的驅(qū)動(dòng)力，為自車的制動(dòng)力，前兩個(gè)約束是自車驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力的約束，、分別為自車最小和最大驅(qū)動(dòng)力，、為自車最小和最大制動(dòng)力。

本發(fā)明自車能量分配模式和檔位優(yōu)化：

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)扭矩的不同，結(jié)合車輛SOC和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的狀況主要有四種分配模式，分別是：

模式：；純電動(dòng)模式；

模式：

：發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式；

模式：

：行車充電模式；

模式：

：發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同工作模式；

其中，是混合動(dòng)力車輛的剩余電量，是混合動(dòng)力車輛剩余電量的上界，是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， ,分別是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上下界；是混合動(dòng)力車輛的需求扭矩， ,分別是發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工作區(qū)域的上下界；

選取自車的能量分配模式及檔位為控制量，自車的電池的剩余電量為狀態(tài)量，根據(jù)優(yōu)化求解出的最優(yōu)的速度軌跡，自車的能量分配模式及檔位優(yōu)化的問題離散化后整理成如下所示：

（5）

其中,優(yōu)化目標(biāo)是自車單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗，具體包含兩部分，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗及電池的電量消耗，其中發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗與車輛優(yōu)化速度相關(guān)；第一個(gè)約束考慮的是優(yōu)化過程中自車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的約束，是自車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，、分別是自車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的最小值和最大值；第二個(gè)是對(duì)優(yōu)化過程中自車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的約束，、分別是自車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的最小值和最大值；第三個(gè)約束是對(duì)優(yōu)化過程中自車電池SOC的約束, ，分別是剩余電量的最小和最大值，最后是對(duì)能量分配模式和檔位速比求取范圍的約束。