[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于“信息層-物質(zhì)層-能量層”框架的車(chē)輛全局能量管理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010017847.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111152780B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許楠;孔巖;趙迪;初亮;楊志華;睢巖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60W20/15
• 分類(lèi)號(hào): B60W20/15;B60W40/105;B60W50/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 許小東

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于“信息層?物質(zhì)層?能量層”框架的車(chē)輛全局能量管理方法，包括三個(gè)主要層面：信息層、物質(zhì)層、能量層、以及兩個(gè)交接層：信息層?物質(zhì)層之間的交接層、物質(zhì)層?能量層之間的交接層、最后是涉及實(shí)車(chē)應(yīng)用的應(yīng)用層。信息層完成車(chē)速、滑移率、道路坡度等工況信息的獲取，信息層?物質(zhì)層之間的交接層完成SOC可行域的離散，物質(zhì)層中基于“動(dòng)/勢(shì)能?車(chē)載能量守恒”框架確定各觸發(fā)條件對(duì)應(yīng)的工作模式，物質(zhì)層?能量層之間的交接層完成燃油矩陣的確定，能量層中基于全局尋域算法完成SOC最優(yōu)軌跡域的輸出，并在應(yīng)用層中形成用于實(shí)車(chē)實(shí)時(shí)應(yīng)用的map圖。本發(fā)明所提“信息層?物質(zhì)層?能量層”框架，能夠規(guī)范化全局能量管理控制流程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車(chē)輛能量管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于“信息層-物質(zhì)層-能量層”框架的車(chē)輛全局能量管理方法。

背景技術(shù)

針對(duì)車(chē)輛，尤其是多能量源車(chē)輛(包括油電混合、電氣混合、電氫混合等)，基于全局優(yōu)化算法的能量管理控制策略可以得到理論上的全局最優(yōu)控制，最大限度地提高整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性。然而，該控制策略若想實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性，需克服以下幾個(gè)方面：

①需要預(yù)先了解整個(gè)工況信息，即從出發(fā)地到目的地所涉及的車(chē)速、坡度、滑移率以及風(fēng)速風(fēng)向等的地理位置分布信息或時(shí)間分布信息。

②從縮小SOC可行域范圍、實(shí)現(xiàn)算法的快速尋優(yōu)等方面降低計(jì)算負(fù)荷，縮短計(jì)算時(shí)間。

③規(guī)范全局能量管理控制策略的流程，以便實(shí)現(xiàn)工程化。

因而，如何實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化控制策略控制流程的規(guī)范化是解決車(chē)輛全局能量管理的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

由于全局能量管理控制策略的實(shí)現(xiàn)需要預(yù)先獲取整個(gè)工況信息，因而，如何預(yù)先獲取更為全面、更為準(zhǔn)確的工況信息是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之二。

此外，全局能量管理控制策略的實(shí)現(xiàn)受計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算時(shí)間的限制，如何以更高效的方式輸出最優(yōu)控制結(jié)果，同時(shí)保證全局最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之三。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種基于“信息層-物質(zhì)層-能量層”框架的車(chē)輛全局能量管理方法，包括三個(gè)主要層面：信息層、物質(zhì)層、能量層、以及兩個(gè)交接層：信息層-物質(zhì)層之間的交接層、物質(zhì)層-能量層之間的交接層、最后是涉及實(shí)車(chē)應(yīng)用的應(yīng)用層。信息層完成車(chē)速、滑移率、道路坡度等工況信息的獲取，信息層-物質(zhì)層之間的交接層實(shí)現(xiàn)SOC可行域的離散，物質(zhì)層中基于“動(dòng)/勢(shì)能-車(chē)載能量守恒”框架確定各觸發(fā)條件對(duì)應(yīng)的工作模式，物質(zhì)層-能量層之間的交接層完成燃油矩陣的確定，能量層中基于全局尋域算法輸出SOC最優(yōu)軌跡域，應(yīng)用層面基于最優(yōu)控制結(jié)果形成以車(chē)速、電池SOC、車(chē)輛需求轉(zhuǎn)矩或需求功率、分配比為坐標(biāo)系的map圖，以實(shí)現(xiàn)實(shí)車(chē)實(shí)時(shí)應(yīng)用；本發(fā)明的目的是規(guī)范化基于全局優(yōu)化算法的能量管理控制流程，同時(shí)可以得到理論上的全局最優(yōu)控制，最大限度地提高整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的基于“信息層-物質(zhì)層-能量層”框架的車(chē)輛全局能量管理方法，從信息獲取、物質(zhì)確定、能量分配三個(gè)層面規(guī)范了車(chē)輛全局能量管理控制的流程；從能量的角度出發(fā)，提出“動(dòng)/勢(shì)能-車(chē)載能量守恒”框架，實(shí)現(xiàn)各觸發(fā)條件與工作模式的解耦，以確定各觸發(fā)條件下對(duì)應(yīng)的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)可控部件的唯一工作模式；提出全局尋域算法，保證了全局能量的最優(yōu)分配，提高整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)，以SOC最優(yōu)軌跡域的形式輸出最優(yōu)結(jié)果，提高了算法的計(jì)算效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的“信息層-物質(zhì)層-能量層”框架的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)圖。

圖2為混合車(chē)流和單一車(chē)流的車(chē)速分布的正態(tài)分布示意圖。

圖3為車(chē)速預(yù)測(cè)中城市工況的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣圖。

圖4為車(chē)速預(yù)測(cè)中高速工況的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣圖。

圖5為車(chē)速預(yù)測(cè)中混合工況的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣圖。