[發明專利]混合動力系統及其能量管理方法

在審

• 申請號: 201710078243.0
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106740822A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉旭鵬;戴俊陽;何榮國;童珎
• 申請（專利權）人: 上汽大眾汽車有限公司
• 主分類號: B60W20/10
• 分類號: B60W20/10;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/26;B60W50/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及混合動力系統的控制技術，更具體地說，涉及混合動力系統的能量管理技術。

背景技術

混合動力汽車由兩種能量源提供動力，一般包括燃油的發動機和由電力驅動的電動機。雙能源系統在整車能量管理系統的協調控制下，與其他部件相互配合，可以進行多種優化組合，形成不同的動力系統工作模式，以適應不同的行駛工況。

能量管理策略的目標通常是具有多個輸入變量和多個約束條件的多目標非線性優化問題，其控制策略對車輛的動力性和燃油經濟性均有顯著影響。按照理想的設計目標，在到達設計的車輛行駛距離時，車載儲能系統(電力系統的電池)應達到耗盡狀態。一方面，如果電池效果過快，過度的整車動力電池電量耗盡可能會導致整車系統的高壓電氣損耗或是增程器能量剩余，影響汽車整體的能量效率。另一方面，如果電池消耗過慢，車輛電量消耗不充分可能無法獲得預先設計的減少燃料消耗的目的，動力電池系統的能力遠沒有達到可利用極限，造成電能的浪費和汽油的過多消耗。因此如何在混合動力汽車的應用中獲得合適的不同能量源之間的功率和能量流分配是能量管理策略的根本問題之一。在實際應用中，由于行駛工況并不能精確預知，因此合適的能量管理策略是實現混合動力汽車節能環保的關鍵所在。

目前研究最為廣泛的四類混合動力汽車能量管理策略：基于規則的控制策略、瞬時優化控制策略、全局優化控制策略和基于優化算法的自適應控制策略。

基于規則的控制策略的工作機理是：事先憑理論分析和工作經驗直覺設定一系列的車輛預計工作狀態值，將其工作區域劃分。根據設置的臨界工作點來判斷車輛所工作的區域，從而采取相應的控制方式?；谝巹t邏輯門限算法相對簡單，能夠應用于實車控制器，結合離線優化的結果，能夠對參數進行優化，從而得到更合理、經濟的工作模式切換規則。這類策略的最大的優點是易于工程實現。但是，基于規則的能量管理策略，由于其規則是基于理論分析和工作經驗，并非實際情況，因此無論是否進行過控制參數優化，該方案在燃油經濟性的提高方面還是存在較大的局限性。

瞬時優化控制策略通常采用等效燃油消耗最少或功率損失最小算法，通過將兩個能量源的能量消耗用特定方法進行量化統一，計算出整車瞬時最小能耗。該策略能保證在每一步長內是最優的，但無法保證在整個行駛周期內是最優的，而且該方法需要大量的浮點運算和比較精確的車輛及動力系統模型，計算量大，實現困難。這類能量管理策略目前在計算機仿真上取得了很好的燃料經濟性效果，但在實車上并未廣泛應用。主要是因為其對于車輛實時行駛狀態參數的采集、分析及處理要求較高，目前的車載設備無法滿足其要求，同時整車動力系統性能的變化對基礎數據庫的實時更新影響較大。

全局優化控制策略，在事先知道汽車行駛的所有過程中所有工況參數的條件下，可以實現能量管理的全局優化。全局優化模式實現了真正意義上的最優化，但實現這種策略的算法往往都比較復雜，計算量也很大，并且需要預先獲得所有的道路信息，在實際車輛的實時控制中事先知道汽車行駛的所有過程中所有工況參數是不可能的，因此全局優化控制策略也很難得到有效的應用。

基于優化算法的自適應控制策略，可以根據當前車輛行駛狀態和路況自動預測未來一段時間內的功率和能量需求來自動調整控制參數以適應行駛工況的變化。所謂自適應，就是在每一時間步，根據當前的行駛條件和路況要求來調整部件工作方式，通過優化算法，在保證目標函數最優化的前提下，將能量需求合理地分配給各個能量源。雖然自適應控制策略的目標函數模型優化算法等各不相同，但由于自適應控制要實時采集大量的動力系統運行數據，計算能耗，預測未來工況，優化過程復雜，計算量大，同樣由于當前車載設備的計算能力的閑置而導致其目前無法在實際中得到有效的應用。

發明內容

根據本發明的一實施例，提出一種混合動力系統的能量管理方法，包括：

第一步驟，系統自檢，若無故障則進入第三步驟，若有故障則進入第二步驟；

第二步驟，進行故障處理，在完成故障處理后，返回第一步驟再次進行系統自檢；

第三步驟，獲取能量管理策略計算所需的信號數據；

第四步驟，判斷接收到的信號數據是否完整，若信號數據完整，接下來執行第五步驟，若信號數據不完整，則返回第三步驟重新獲取能量管理策略計算所需的信號數據；

第五步驟，導航系統向駕駛模型提供行程駕駛信息；

第六步驟，駕駛模型根據導航系統提供的行程駕駛信息計算整個行程的速度-里程向量空間；