[發明專利]一種考慮道路坡度的電動汽車速度瞬時優化的方法

有效

• 申請號: 201910615009.6
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110356396B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 莊偉超;李兵兵;曲令虎;殷國棟;劉暢
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B60W30/14
• 分類號: B60W30/14;B60W40/105;B60W40/076
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發明提出一種考慮道路坡度的電動汽車速度瞬時優化的方法，通過將車輛動能轉化為等效能量消耗，使總能量消耗瞬間最小化，從而優化牽引力或制動力矩。此外，還設計了一種速度相關因子來調節給定巡航速度范圍內的車速，克服了傳統速度優化方法要提前獲取未來道路信息的弊端，同時該方法具有極短的運算時間，因此具有極強的實車應用前景。

技術領域

本發明涉及一種考慮道路坡度的電動汽車速度瞬時優化的方法，屬于電動汽車能量優化技術領域。

背景技術

現如今，大量的地面車輛已經帶來了可觀的生態、社會和經濟成本。但由于燃料能源儲備有限和可持續發展戰略，世界各國政府都提出了嚴格的燃料經濟性和排放標準。為了滿足日益嚴格的法規，汽車制造商開發了技術，如汽車電氣化，以減少能源消耗和車輛的排放。

電動汽車是近年來發展起來的技術之一，除了增加電池尺寸以提高行駛里程外，研究人員還研究了通過優化電動汽車的能源管理系統來提高電動汽車的能源效率。研究的方法大致可以分為兩種:(1)重構電動汽車動力系統，提高能源利用效率。例如，四輪獨立驅動(4WID)電動汽車由輪轂電機(IWMs)實現，可能有利于高性能和能源效率的提高；(2)優化車輛縱向動力學，即速度譜，可以在地形上實現經濟巡航策略。但是大多數車輛速度優化都沒有考慮道路坡度變化。然而，道路坡度變化在現實世界中確實存在。由于克服重力的能量消耗，不同坡度下的優化速度譜存在明顯差異。不同坡度的生態巡航策略研究也不盡相同。

目前大多數的經濟巡航策略都存在著或多或少的不足，如動態規劃(DP)作為一種全局最優解，在數值上獲得了最節能的速度譜。DP方法可以保證得到的速度剖面的最優性，但計算量大，僅適用于離線作業。Pontryagins極小值原理(PMP)是求解優化問題的另一種有效方法。它的計算速度比DP快，但由于控制模型的簡化，能量優化性能會降低。此外，PMP的計算性能在實時實現中也不合適。此外它們基本以內燃機車為基礎，對考慮再生制動的電動汽車的研究尚未展開，同時這些方法計算量大，難以應用于實時控制器中。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有的電動汽車電源規劃方法要么計算量大，僅適用于離線作業，要么由于控制模型的簡化，能量優化性能會降低，要么對考慮再生制動的電動汽車的研究尚未展開，同時這些方法計算量大，難以應用于實時控制器中的問題。

技術方案：為了解決上述問題，本發明提供一下技術方案：

一種考慮道路坡度的電動汽車速度瞬時優化的方法，包括以下步驟：

步驟1：初始信息獲取，基于道路車速限制以及道路實時情況，獲取車輛初始速度以及當前道路坡度；

步驟2：電池能耗計算，根據初始信息獲取結果，實時電池能耗；

步驟3：動能轉換速度相關因子計算，根據初始信息以及道路速度限制范圍計算動能轉換速度相關因子；

步驟4：總體能耗最小化，利用動能轉換因子，車輛的動能變化可等效于電能消耗。

進一步地，步驟1中的道路信息獲取主要通過GIS，而道路車速限制信息獲取主要通過GPS獲取。

進一步地，步驟2電池能耗計算，主要通過車輛縱向動力學公式獲得，具體公式如下：

式中，P_e是電池功率，是電池效率，v為車輛當前車速，θ為坡度，F_γ，F_ω，F_θ，F_α分別為車輛所受滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力，g為重力加速度,m為整車質量，C_γ,C_ω,,ρ_α,A_f,a分別為滾動系數、空氣阻力系數、空氣密度、前擋風面積以及車輛當前加速。