專利名稱：一種混合動力車輛能量管理方法及能量管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力車輛能量管理方法及能量管理系統(tǒng)，特別是涉及一種除具有整車能量分配功能外還具有遠(yuǎn)程工況數(shù)據(jù)采集與分析及參數(shù)標(biāo)定功能的混合動力車輛能量管理方法及能量管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外混合動力車輛發(fā)展過程中存在的一個普遍問題是，在實際線路運行過程中節(jié)油效果都不是很明顯，這背離了研究混合動力的初衷。其中能量管理策略開發(fā)過程所采用的理論工況與混合動力車輛實際運行工況的不一致性，是各種能量管理策略不能達(dá)到理論最優(yōu)的一個重要原因。另外目前公知的混合動力能量管理策略采用靜態(tài)邏輯門限控制策略，該策略主要依靠工程經(jīng)驗設(shè)置邏輯門限參數(shù)，而這些靜態(tài)邏輯門限參數(shù)不能適應(yīng)車輛實際工況的動態(tài)變化，無法保證車輛燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，從而無法使整車系統(tǒng)達(dá)到最 大效率。一直以來，能量管理策略都是混合動力的關(guān)鍵技術(shù)是國內(nèi)外研究的重點，公知的性能優(yōu)異的隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃能量管理策略由于開發(fā)過程中采用的工況與實際工況的不一致性一直得不到實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中混合動力車輛能量管理策略無法適應(yīng)車輛實際工況動態(tài)變化的不足，從而提供一種混合動力車輛能量管理方法，該方法將駕駛員功率需求看作一個馬爾可夫過程，通過混合動力車輛整車控制器(HCU)對所述車輛在目標(biāo)線路上的實際工況進(jìn)行車速數(shù)據(jù)采集，然后根據(jù)所采集的車速數(shù)據(jù)通過車輛動力學(xué)公式，求得每一瞬時的功率需求，得到駕駛員需求功率的轉(zhuǎn)移概率矩陣，建立駕駛員需求功率的馬爾可夫隨機(jī)模型；然后基于隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法建立能量管理問題，具體為將駕駛員功率需求、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、電池SOC和車速離散化為有限空間，以電池SOC值、車速、檔位、駕駛員需求功率為狀態(tài)變量，構(gòu)成狀態(tài)空間X，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩作為決策變量G，以燃油消耗、發(fā)動機(jī)排放、電池SOC值為代價函數(shù)J，以車速、電池S0C、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大及最小值作為約束，即求解過程的邊界條件，建立駕駛員需求功率的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，并應(yīng)用改進(jìn)型策略迭代法進(jìn)行迭代求解，每一步的最佳決策變量G組合起來構(gòu)成適合此線路的能量管理策略，具體形式為(Tm(k)) = 3i (SOC(k), ω w (k), g (k), Tdem (k)),式中Tm(k)表示需求的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，SOC(k)表示電池荷電狀態(tài)，cow(k)表示車速，g(k)表示車輛檔位，Tdeffl(k)表示駕駛員需求轉(zhuǎn)矩，該能量管理策略為電機(jī)助力式，通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的輸出來使發(fā)動機(jī)盡可能工作在高效區(qū)；再通過遠(yuǎn)程標(biāo)定的方法對HCU的控制參數(shù)，即根據(jù)當(dāng)前車輛狀態(tài)(SOC(k)， w(k),g(k), Tdeffl(k))確定的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，以函數(shù)擬合或數(shù)據(jù)表的方式進(jìn)行更新，HCU把該轉(zhuǎn)矩的值發(fā)到CAN總線上完成對電機(jī)的控制。所述混合動力車輛能量管理方法中，所述混合動力車輛整車控制器(HCU)通過CAN總線采集車速數(shù)據(jù)，并通過GPRS模塊將所采集的車速數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器。
所述混合動力車輛能量管理方法中，所述服務(wù)器利用LABVIEW軟件內(nèi)部集成的TCP/IP協(xié)議模塊，接收所述車速數(shù)據(jù)，并完成顯示與存儲工作。所述混合動力車輛能量管理方法中，所述服務(wù)器利用MATLAB軟件調(diào)用所述LABVIEff軟件存儲的車速時間歷程，通過統(tǒng)計分析，得到所述車輛在所述目標(biāo)線路上的實際工況數(shù)據(jù)。所述混合動力車輛能量管理方法中，所述服務(wù)器利用所述LABVIEW將生成的策略用表格或擬合好的函數(shù)表示并通過網(wǎng)絡(luò)更新到所述混合動力車輛整車控制器(HCU)中。本發(fā)明還提供一種混合動力車輛能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括服務(wù)器和混合動力車輛整車控制器(HCU)，所述混合動力車輛整車控制器(H⑶)通過CAN總線采集所述車輛在目標(biāo)線路上的車速信息，并通過GPRS模塊將所采集的所述實際控制參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述服務(wù)器；所述服務(wù)器利用LABVIEW軟件內(nèi)部集成的TCP/IP協(xié)議模塊接收存儲所述實際控制參數(shù)；所述服務(wù)器利用MATLAB軟件調(diào)用所述LABVIEW軟件接收存儲的所述實際控 制參數(shù)，通過車輛動力學(xué)公式建立駕駛員需求功率轉(zhuǎn)移概率矩陣；然后基于隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法建立能量管理狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，應(yīng)用所述MATLAB軟件中的SDP工具箱進(jìn)行迭代求解；所述服務(wù)器利用所述LABVIEW將迭代求解生成的策略用表格或擬合好的函數(shù)表示并通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程更新到所述混合動力車輛整車控制器(HCU)中，完成所述混合動力車輛整車控制器(HCU)的參數(shù)標(biāo)定，混合動力車輛整車控制器(HCU)根據(jù)車輛當(dāng)前狀態(tài)往總線上發(fā)送控制參數(shù)，即需求的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明的優(yōu)點在于I、通過遠(yuǎn)程標(biāo)定的方法對HCU的控制參數(shù)進(jìn)行更新，HCU完成策略的實現(xiàn)。這對提高我國具有固定線路的混合動力公交客車的燃油經(jīng)濟(jì)性和降低其排放具有非常大的實際意義。2、實現(xiàn)了“一線一策略”，可以實質(zhì)上提高混合動力公交客車長期運行的燃油經(jīng)濟(jì)性，并且在設(shè)計能量管理問題時可以綜合考慮其排放性能。


圖I為本發(fā)明的混合動力車輛能量管理系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明的混合動力車輛能量管理系統(tǒng)中的混合動力車輛整車控制器HCU的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。首先介紹馬爾科夫過程的系統(tǒng)原理馬爾可夫過程的基本概念是系統(tǒng)的“狀態(tài)”和狀態(tài)的“轉(zhuǎn)移”。當(dāng)系統(tǒng)完全由定義狀態(tài)的變量取值來描述的時候，可以說系統(tǒng)處于一個狀態(tài)。如果系統(tǒng)的描述變量從一個狀態(tài)的特定值變化到另一個狀態(tài)的特定值，這時，我們就說系統(tǒng)實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移。車輛駕駛員的行為是一個非常典型的馬爾可夫過程，駕駛員的駕駛行為所對應(yīng)的功率需求就是一個狀態(tài)，從一個駕駛行為到另一個駕駛行為，即為狀態(tài)轉(zhuǎn)移。駕駛員功率需求Ptedem的取值范圍可離散為有限個值的集合，即
權(quán)利要求
1.一種混合動力車輛能量管理方法，包括以下步驟 (1)該方法將駕駛員功率需求看作一個馬爾可夫過程，通過混合動力車輛整車控制器(HCU)對所述車輛在目標(biāo)線路上的實際工況進(jìn)行車速數(shù)據(jù)采集； (2)根據(jù)所采集的車速數(shù)據(jù)，通過車輛動力學(xué)公式求得每一瞬時的駕駛員功率功率需求，得到駕駛員需求功率的轉(zhuǎn)移概率矩陣，建立駕駛員需求功率的馬爾可夫隨機(jī)模型； (3)基于隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法建立該混合動力車輛的能量管理問題，建立駕駛員需求功率的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程； (4)應(yīng)用改進(jìn)型策略迭代法對所述駕駛員需求功率的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程進(jìn)行迭代求解，求解出的每一步的決策變量G，這些決策變量組合起來構(gòu)成適合此線路的能量管理策略； (5)通過遠(yuǎn)程標(biāo)定把HCU的控制參數(shù)，即車輛電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Tm，以函數(shù)擬合或數(shù)據(jù)表的方式更新到HCU中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力車輛能量管理方法，其中所述混合動力車輛整車控制器(HCU)通過CAN總線采集車速數(shù)據(jù)，并通過GPRS模塊將所采集的車速數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力車輛能量管理方法，其中所述服務(wù)器利用LABVIEW軟件內(nèi)部集成的TCP/IP協(xié)議模塊，接收所述車速數(shù)據(jù),并完成顯示與存儲工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力車輛能量管理方法，其中所述服務(wù)器利用MATLAB軟件調(diào)用所述LABVIEW軟件存儲的車速數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析，得到所述車輛在所述目標(biāo)線路上的實際工況數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力車輛能量管理方法，其中所述服務(wù)器利用所述LABVIEW將生成的策略用表格或擬合好的函數(shù)表示并通過網(wǎng)絡(luò)更新到所述混合動力車輛整車控制器(HCU)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力車輛能量管理方法，其中所采用的車輛動力學(xué)公式為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動力車輛能量管理方法，其中所述能量管理問題具體為將駕駛員功率需求、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、電池SOC和車速離散化為有限空間；以電池SOC值、車速、檔位、駕駛員需求功率為狀態(tài)變量，構(gòu)成狀態(tài)空間X ;以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Tm作為決策變量G ；以燃油消耗、發(fā)動機(jī)排放、電池SOC值為代價函數(shù)J ；以車速、電池S0C、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大及最小值作為約束，即求解過程的邊界條件；從而建立駕駛員需求功率的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。
8.一種混合動力車輛能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括服務(wù)器和混合動力車輛整車控制器(HCU)，所述混合動力車輛整車控制器(HCU)通過CAN總線采集所述車輛在目標(biāo)線路上的車速信息，并通過GPRS模塊將所采集的所述車速信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述服務(wù)器；所述服務(wù)器利用LABVIEW軟件內(nèi)部集成的TCP/IP協(xié)議模塊接收存儲所述車速信息；所述服務(wù)器利用MATLAB軟件調(diào)用所述LABVIEW軟件接收存儲的所述車速信息，通過車輛動力學(xué)公式逆向求解建立駕駛員需求功率的轉(zhuǎn)移概率矩陣；然后基于隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法建立能量管理狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，應(yīng)用所述MATLAB軟件中的SDP工具箱進(jìn)行迭代求解，求出所述混合動力車輛整車控制器(HCU)的控制參數(shù)，即車輛電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；所述服務(wù)器利用所述LABVIEW將迭代求解生成的控制參數(shù)用表格或擬合好的函數(shù)表示，并通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程更新到所述混合動力車輛整 車控制器(HCU)中，完成所述混合動力車輛整車控制器(HCU)的控制參數(shù)標(biāo)定，所述混合動力車輛整車控制器(HCU)把所述車輛電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的值發(fā)到CAN總線上從而完成對電機(jī)的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合動力車輛能量管理方法及能量管理系統(tǒng)，其包括服務(wù)器和混合動力車輛整車控制器，所述混合動力車輛整車控制器通過CAN總線采集所述車輛在目標(biāo)線路上的實際控制參數(shù)，并通過GPRS模塊將所采集的所述實際控制參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述服務(wù)器；所述服務(wù)器建立駕駛員需求功率轉(zhuǎn)移概率矩陣；然后基于隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法建立能量管理狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程；所述服務(wù)器利完成所述混合動力車輛整車控制器的參數(shù)標(biāo)定，所述混合動力車輛整車控制器根據(jù)車輛當(dāng)前狀態(tài)往總線上發(fā)送控制參數(shù)，即需求的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)控制器通過CAN總線接收該信息并輸出該轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩的值決定了混合動力車輛的工作模式和整車燃油經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號B60W20/00GK102717797SQ20121019912
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者于會龍, 席軍強(qiáng), 翟涌, 陳慧巖 申請人:北京理工大學(xué)