[發明專利]基于道路坡度的能量歸一最小化的混合動力汽車優化方法

有效

• 申請號: 201910617446.1
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110356397B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 莊偉超;李兵兵;殷國棟;陳浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B60W30/14
• 分類號: B60W30/14;B60W10/06;B60W10/08;B60W20/15;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

1.一種基于道路坡度的能量歸一最小化的混合動力汽車優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：初始道路信息獲取，獲取當前道路車速限制以及道路實時情況，獲取當前道路坡度；

步驟2：初始參數設定，設置相關車輛參數；

步驟3：燃油等效因子認定，通過車況比對，獲取和已知經典車輛工況相似的當前車輛的離線燃油等效因子；

步驟4：燃油等效消耗率計算，利用燃油等效因子，將混動汽車電池能量消耗轉化為發動機燃油消耗，實現能量的局部歸一化；

步驟5：速度轉化因子計算，根據車輛功率需求以及車輛相關參數，計算速度轉化因子；

步驟6：能量歸一最小化計算，通過速度轉化因子將動能變化與等效燃油消耗總能量歸一化，實現每一時刻的能量最優；

步驟5所述的速度轉化因子ω，其計算方法如下式：

其中，P_v隨速度動態變化，v_L和v_H是道路限速區間的下限和上限，v是車輛當前速度，單位m/s,β，P₀是針對ω的可調參數，其范圍如下:

0.5＜P₀＜1

β≥1。

2.根據權利要求1所述的基于道路坡度的能量歸一最小化的混合動力汽車優化方法，其特征在于：步驟1中的道路坡度信息獲取主要通過GIS，而道路車速限制信息獲取主要通過GPS獲取。

3.根據權利要求1所述的基于道路坡度的能量歸一最小化的混合動力汽車優化方法，其特征在于：步驟3中燃油等效因子主要通過離線獲取，計算經典車輛工況的理想等效因子λ，將和已知經典車輛工況相似的當前車輛的離線燃油等效因子認定為λ。

4.根據權利要求1所述的基于道路坡度的能量歸一最小化的混合動力汽車優化方法，其特征在于：步驟4所述燃油等效消耗率計算，即為每一時刻t，電動機的等效燃油消耗和發動機的燃油消耗率之和，單位為Kg/s，其計算方法如下式，

其中，發動機的燃油消耗率通過查詢標定的發動機MAP圖得到，電動機的等效燃油消耗主要是將電能轉化為發動機的等效油耗，其計算方法如下式：

放電時：

充電時：

式中，P_batt，P′_batt為蓄電池的放電、充電功率，單位為W；Q為汽油的低熱值，單位為J/kg，η_dis與η_chg為蓄電池放電、充電效率。

5.根據權利要求1所述的基于道路坡度的能量歸一最小化的混合動力汽車優化方法，其特征在于：步驟6所述的能量歸一最小化計算，即車輛燃油消耗能量E_e和車輛動能E_k歸一化最小，這也是該方法的最終目標函數，其計算方法如下式，

其中，E_k＝0.5mv²，單位J，此外，相關的等式和不等式參數約束如下：

T_需(t)＝(T_e(t)+ρT_m(t))η_t

T_min(ω_e)≤T_e(t)≤T_max(ω_e)

T_min(ω_m)≤T_m(t)≤T_max(ω_m)

v_min≤v(t)≤v_max

v_min＝v_{road_min}

v_max＝min(v_{v_max}，v_{road_max})

a(t)≤a_limit

其中，v_min，v_max是巡航速度的下限和上限，其中下限v_min即為道路的最低限速，上限v_max為道路限速最大值v_{road_max}和車速v_{v_max}兩者的最小值，單位m/s；a_limit為車輛的最大加速度，單位T_min，T_max為發動機的最小扭矩和最大扭矩，T′_min，T′_max為電機的最小扭矩和最大扭矩，T_e，T_m分別為發動機和電機扭矩，單位n·m；ω_wh，ω_e，ω_m分別為車輪轉速、發動機轉速和電機轉速，ρ為行星齒輪排傳動比，η_t為傳動系效率，i_k為變速器傳動比，T_需為車輛需求功率，計算公式如下，

式中，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，R為車輪半徑，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。