[發明專利]基于交通信息的混合動力汽車能量管理方法

有效

• 申請號: 202010381806.5
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111619545B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 楊世春;謝和輝;張軍兵;彭朝霞;劉健
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B60W10/26
• 分類號: B60W10/26;B60W10/06;B60W10/08;B60W20/16;B60L58/14;B60L58/15
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

本發明涉及一種基于交通信息的混合動力汽車能量管理方法，包括交通信息數據獲取步驟、駕駛工況信息預測步驟和需求功率計算及分配步驟，通過將智能交通系統獲得的交通信息用在混合動力汽車的能量管理中，實現動力在不同動力源之間的優良分配，從而提高車輛的燃油經濟性和尾氣排放性能；采用分層結構設計進行混合動力汽車能量優化控制，更高效地計算車輛需求功率，實現優良控制；基于網聯環境下，使用馬爾科夫鏈算法預測汽車未來的駕駛工況信息，以獲得車輛的最優需求功率；采用基于全局動態規劃算法的下層控制器，將動力電池荷電狀態SOC和能量狀態SOE控制在預設合理范圍內，進行車輛能量管理的最優控制。

技術領域

本發明屬于混合動力汽車控制技術領域，具體涉及一種基于交通信息的混合動力汽車能量管理方法。

背景技術

不斷上漲的燃油價格和污染物排放以及對全球變暖的日益關注，已使得傳統汽車開始向電動汽車過渡，而混合動力汽車是該過程至關重要的產物，其在提高燃油經濟性和減少污染物排放等方面發揮著不可或缺的作用。混合動力汽車由于存在兩種或以上的動力源，所以在整個駕駛過程中能量如何在發動機和電池之間進行功率分配極其重要，優良的能量管理策略直接決定了混合動力汽車產生更好的燃油經濟性，同時減少或消除尾氣的排放。近年來，對混合動力汽車能量管理策略的研究，主要可分為如下兩類：一類是基于規則的控制算法，如基于邏輯門限和模糊邏輯控制算法；另一類是基于最優化理論的控制算法，有基于全局優化的動態規劃算法和龐特里亞金極小值原理，也有基于實時優化的等效燃油消耗最小算法和模型預測控制算法等，雖然這些算法可以對混合動力汽車進行良好的能量管理，但由于沒有考慮實際的道路交通信息，因此不能實現最優的能量管理。

目前現有的混合動力汽車能量管理方法優化的狀態變量往往是動力電池SOC，約束的常常也是動力電池SOC的范圍，以保證電池剩余可用容量依然充足，然而實際上行車中雖然保證了充足的電池的SOC，如果電池能量狀態SOE不足時，混合動力汽車電機驅動依然不能正常健康的行駛。

發明內容

針對上述現有技術存在的不能實現混合動力汽車最優的能量管理的技術問題，本發明提供一種基于交通信息的混合動力汽車能量管理方法，通過將智能交通系統獲得的交通信息用在混合動力汽車的能量管理中，可以實現動力在不同動力源之間的優良分配，從而提高車輛的燃油經濟性和尾氣排放性能；采用了分層結構設計進行混合動力汽車能量優化控制，可以更高效地計算車輛需求功率，實現優良控制；基于網聯環境下，使用馬爾科夫鏈算法預測汽車未來的速度、加速度以及道路坡度序列交通信息，從而獲得車輛的最優需求功率；采用基于全局動態規劃算法的下層控制器，不僅考慮了優化車輛的燃油經濟性，而且還優化了尾氣排放性能；通過在下層控制器的全局動態規劃算法中，將動力電池荷電狀態SOC和能量狀態SOE控制在預設合理范圍內，進行車輛能量管理的最優控制。

本發明的技術方案如下：

一種基于交通信息的混合動力汽車能量管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

交通信息數據獲取步驟，在網聯環境下，由智能交通系統和地理信息系統獲取混合動力汽車當前的速度、加速度以及汽車行駛時的道路坡度序列交通信息，并將所述混合動力汽車的歷史駕駛工況信息以及所述混合動力汽車當前的速度、加速度以及汽車行駛時的道路坡度序列交通信息上傳至上層控制器中的數據處理中心；

駕駛工況信息預測步驟，上層控制器中的數據處理中心根據接收的歷史駕駛工況信息以及所述混合動力汽車當前的速度、加速度以及汽車行駛時的道路坡度序列交通信息在滿足車輛縱向動力學的約束下利用馬爾科夫鏈算法預測汽車未來的速度、加速度以及道路坡度序列交通信息以得到優化的車輛需求功率序列并傳輸給下層控制器；