[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

本發明提出了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，包括以下步驟：初始道路信息獲取；初始參數設定；燃油等效因子計算；燃油等效消耗率計算；速度轉化因子計算；能量歸一最小化計算。本發明在滿足車輛動力性和考慮道路實際狀況的前提條件下，采用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，保證了能量消耗的最優化，同時保證了蓄電池的電量平衡，進而確保了蓄電池的性能和壽命。該方法還克服了傳統能量優化方法要提前獲取未來車輛工況的弊端，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

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，僅針對和已知車輛工況相同的當前車輛，屬于混合動力汽車能量優化技術領域。

背景技術

混合動力汽車在目前電動汽車行駛里程不理想的前提下，是保證車輛行駛里程和考慮車輛排放的最佳選擇，因此許多研究人員投身于混合動力汽車開發，研究的方法大致可以分為兩種:(1)重構混合動力汽車動力系統，提高能源利用效率。例如，如今出現的大量多模混合動力汽車，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。

目前大多數的混合動力汽車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，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混合動力汽車速度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，要么未考慮實際道坡度，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，包括以下步驟：

步驟1：初始道路信息獲取，基于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。