[發明專利]分布式MPC的網聯混合動力汽車能量管理系統及方法

有效

• 申請號: 202110440067.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113104023B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張風奇;肖樂華;解少博;崔亞輝;龐輝
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B60W20/11
• 分類號: B60W20/11;B60W20/15;B60W50/00;G06F17/11
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

1.分布式MPC的網聯混合動力汽車能量管理系統，包括有發動機(1)、離合器(2)、電機(3)、變速器(4)、電池(5)；其特征在于，發動機、離合器、電機、變速器位于同一根軸上；離合器位于發動機后部，發動機后部為電機，電機后部為變速器；發動機的ECU與變速器的TCU相連；電機(3)的MCU與變速器的TCU、發動機的ECU相連；電池(5)分別與電機(3)相連；電池(5)將動力傳遞給電機(3)，并通過建立城市工況交通路網模型，模擬城市工況車輛之間運動特性，實現對真實工況較為準確的建模并提取相應的數據；融合未來交通信息和前方車輛信息，預測本車行駛工況；

具體包括以下步驟：

步驟1，特定的城市真實工況下交通路網模型構建及數據提取

建立特定城市工況下交通路網模型，獲取實時數據，包括前方車輛信息和交通信息，為工況預測提供數據支持；需設置交通場景，提取前方車輛信息和交通信息，本車工況預測時，需由前車信息和本車信息綜合預測；

步驟2，混合動力汽車多時間尺度行駛工況預測方法

考慮前方車輛和未來交通信息，基于交通路網模型獲取測試工況數據，采用貝葉斯網絡對車速進行短期預測；實際工況中，由于駕駛員行為的隨機性，難以在較長時間內精確預測車速，故主要涉及車速短期預測；

連續和離散變量以有向圖方式連接至待預測節點，假設預測車速服從高斯分布,即首先根據輸入變量和預測量，構建貝葉斯網絡的有向無環圖，連續變量包括前車速度和首車距紅綠燈距離，離散變量為紅綠燈狀態，為使有向圖清晰可見，此處僅列出前車速度和距離的當前值(V1(k),V2(k),V3(k)…)，省略歷史數據；其次，根據高斯概率分布假設，由式(1)計算每一個預測節點的條件概率分布函數，預測節點(Y)由一個離散節點(D)和多個連續節點(X)映射；最后，由收集的前車速度和距離的數據對貝葉斯網絡進行訓練，訓練結束后，采用一組新的數據進行預測，在給定輸入變量置信區間的前提下，計算預測節點的邊緣概率分布函數，對預測精度進行評價：

式中，y為預測節點、X為連續節點、D為離散節點、j為具體節點數值、c為常數、B_j為回歸矩陣、μ_j為高斯分布的均值、T為矩陣轉置。

2.利用分布式MPC的網聯混合動力汽車能量管理系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，并聯混合動力汽車的建模

將發動機，離合器，電機，變速器設置在單軸并聯混合動力汽車的同一根軸上，離合器位于發動機之后，接下來是電機，最后是變速器；混合動力汽車一共有五種模式，包括純發動機驅動，純電機驅動，混合驅動，再生制動和充電模式；

步驟2，分布式MPC能量管理方法的構建

對于實際工況，根據滾動時域預測車速計算預測時域需求轉矩，基于此，根據之前的混合動力汽車模型，構建基于分布式MPC架構的能量管理算法，實現對擋位、轉矩及發動機啟停的綜合優化，提升算法的燃油經濟性和工況適應性。