[發明專利]一種基于工況預測的車輛行駛節能優化變權重方法

有效

• 申請號: 202110778834.5
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113276829B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 劉奇芳;董世營;楊征;許芳;宮洵;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W20/11
• 分類號: B60W20/11;B60W20/15
• 代理公司: 北京專贏專利代理有限公司 11797
• 代理人: 于剛

1.一種基于工況預測的車輛行駛節能優化變權重方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據駕駛員的加速踏板和制動踏板的開度信號查找車輪處需求轉矩MAP，得到車輪處需求轉矩T_d；

2)根據實時采集得到的需求力矩、車速，當前時刻發動機與電機的轉速和轉矩、電池SOC、擋位；

3)通過神經網絡對車輛當下的行駛工況類型進行識別與預測；

4)根據行駛工況類型對目標函數中燃油消耗和電量消耗的權重系數進行調整，在預測時域內對構造的優化問題進行求解得到發動機與電機的力矩控制序列和以及變速箱速比控制序列其中i∈[1,N]；

5)將控制序列的第一個元素以及作用到系統，并在下一個采樣時刻，重新進行步驟4)的計算；

6)提取混合動力汽車過去一段時間的特征參數，通過BP神經網絡對混合動力汽車當下的行駛工況進行識別和預測；

其中，對于基于行駛工況預測的混合動力汽車能量管理策略，其控制目標主要是在每個采樣周期下，考慮給定總的需求力矩，結合車輛的行駛工況信息，合理選擇發動機和電機之間的權重系數，對轉矩分配和擋位進行求解；

選取電機轉矩T_m和變速箱速比i_g為控制變量u＝[T_m,i_g]，選取電池SOC作為狀態量x＝SOC；

根據控制目標，建立了如下的目標函數：

式中，t為當前時刻，[t,t+T]為預測時域，ω₁和ω₂均為權重系數，m_f(t)為燃油消耗率，SOC_r是期望剩余電池SOC；

在目標函數中分別包括發動機燃油消耗項和電量消耗項，其中燃油消耗項代表在預測時域內混合動力汽車的燃油消耗量，電量消耗是使在預測時域內電池SOC向期望的SOC_r值相接近；

目標函數滿足的狀態約束可以由微分得到，表達式為：

7)根據行駛工況及車輛狀態利用模糊規則得到目標函數中各項的權重系數，基于模型預測控制框架，利用極小值原理和二分法求解；

8)進行仿真驗證，校驗所設計控制策略的有效性和合理性。

2.根據權利要求1所述的基于工況預測的車輛行駛節能優化變權重方法，其特征在于，由于混合動力汽車的發動機、電機、電池荷電狀態SOC和變速箱的傳動比需要滿足一系列的物理約束，表達為：

其中n_e和n_m分別為發動機和電機轉速，T_e和T_m為發動機和電機的轉矩，max和min分別表示各個物理量的最大值和最小值。

3.根據權利要求1所述的基于工況預測的車輛行駛節能優化變權重方法，其特征在于，在步驟7)中，對于當前時刻t₀，根據車輛實際運行時的工況特征選取當前時刻之前的[t₀-ΔT,t₀]時間窗口內的工況塊進行參數提取，然后根據特征參數經神經網絡進行工況識別，并對當前時刻之后的[t₀,t₀+Δt]時間窗口內的工況進行預測。