[發明專利]一種基于“信息層-物質層-能量層”框架的車輛全局能量管理方法

有效

• 申請號: 202010017847.6
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111152780B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 許楠;孔巖;趙迪;初亮;楊志華;睢巖
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W20/15
• 分類號: B60W20/15;B60W40/105;B60W50/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 許小東

1.一種基于“信息層-物質層-能量層”框架的車輛全局能量管理方法，其特征在于，包括三個主要層面：

在信息層，獲取車輛的行駛工況信息；

在物質層，確定車輛動力系統的參數及工作模式；

在能量層，確定車輛的能耗約束；

兩個交接層面：

在信息層與物質層之間的交接層，確定SOC矩陣；

在物質層與能量層之間的交接層，確定燃油矩陣和各控制矩陣；

在應用層，根據所述車輛的行駛工況信息及其對應的車輛工作模式和能耗約束，得到以車速、電池SOC、需求轉矩或者需求功率、轉矩或者功率分配比的map圖，進而進行全局能量最優分配；

SOC矩陣是指根據各時刻或地理位置處離散點數量從上至下依次編號，將其對應的SOC值存儲在對應位置處形成的二維矩陣；

確定燃油矩陣過程包括：

基于“動/勢能-車載能量”守恒框架，根據動力學方程，確定相鄰兩個時刻或地理位置某兩個狀態點之間所確定工作模式下的發動機功率P_e、電機功率P_m、發動機轉矩T_e、電機轉矩T_m、發動機轉速n_e、電機轉速n_m、離合器狀態clutch、檔位狀態gear，并基于發動機map圖得到各工作模式下的燃油消耗量fuel，所得值存儲在對應的三維矩陣中，包括：燃油矩陣fuel(k，i，j)和控制矩陣P_e(k，i，j)、P_m(k，i，j)、T_e(k，i，j)、T_m(k，i，j)、n_e(k，i，j)、n_m(k，i，j)、clutch(k，i，j)、gear(k，i，j)；

其中，i代表第j時刻或第j個地理位置的第i個狀態點，k代表第(j+l)時刻或第(j+l)個地理位置的第k個狀態點，j代表工況時刻或地理位置點個數，l代表所構建燃油矩陣及控制矩陣的精度。

2.根據權利要求1所述的基于“信息層-物質層-能量層”框架的車輛全局能量管理方法，其特征在于，

根據信息層的車輛的行駛工況信息和物質層的車輛動力系統的參數及工作模式，能夠得到對應的車輛的最小能耗或最小油耗；

根據信息層的車輛的行駛工況信息和能量層的車輛的相關能耗約束，能夠得到對應的最佳車輛動力系統的參數及工作模式；以及

根據物質層的車輛動力系統的參數及工作模式和能量層的車輛的能耗約束，能夠得到對應的駕駛員最經濟駕駛方法，以及交通管制部門的對交通信號設施的最佳交通流控制。

3.根據權利要求2所述的基于“信息層-物質層-能量層”框架的車輛全局能量管理方法，其特征在于，根據信息層的車輛的行駛工況信息和物質層的車輛動力系統的參數及工作模式，得到對應的車輛的最小能耗或最小油耗的過程包括如下步驟：

步驟一、在信息層，獲取車輛行駛車速、道路坡度和滑移率；

步驟二、在信息層與物質層之間的交接層，對車載動力電池進行SOC可行域的離散，確定ΔSOC和離散點數量，獲得SOC矩陣；

步驟三、在物質層，基于“動/勢能-車載能量”守恒框架，確定各觸發條件下對應的車輛動力系統可控部件的唯一工作模式；

步驟四、在物質層與能量層的交接層，確定燃油矩陣與各控制矩陣；

步驟五、在能量層，根據所述燃油矩陣，基于全局尋域算法，輸出SOC最優軌跡域及對應的最優控制點。

4.根據權利要求3所述的基于“信息層-物質層-能量層”框架的車輛全局能量管理方法，其特征在于，在所述步驟一中，根據可預先了解信息的不確定性，從三個層次實現車速、滑移率、道路坡度信息的獲取：

當車輛在整個工況下行駛車速和道路海拔可獲取時，根據車速和道路海拔獲取對應采集時刻或地理位置的道路坡度以及滑移率；

當車輛在整個工況下行駛的工況信息所遵循的規律可獲取時，根據所述所遵循的規律獲取車輛行駛車速、道路坡度以及滑移率；

當車輛在整個工況下針對行駛的工況信息所施加的約束條件可獲取時，根據所述約束條件獲取車輛在整個工況下行駛的工況信息所遵循的規律，并獲取車輛行駛車速、道路坡度以及滑移率。