專利名稱：一種混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)，特別是涉及一種具備遠(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(dòng)力車輛能量管理方法及能量管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在保證動(dòng)力性的前提下，追求最小的燃油消耗和排放是研究和發(fā)展混合動(dòng)力汽車的重要目的?；旌蟿?dòng)力車輛的關(guān)鍵技術(shù)之一是如何在動(dòng)力源之間進(jìn)行能量分配，合理的能量分配可以在保證汽車性能的前提下，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗和排放，同時(shí)保證電池SOC荷電狀態(tài)值保持在較好的范圍內(nèi)，這正是能量管理系統(tǒng)所要達(dá)到的目標(biāo)。然而，我國(guó)現(xiàn)有的混合動(dòng)力車輛燃油經(jīng)濟(jì)性并沒(méi)有達(dá)到理想的環(huán)保、節(jié)能目標(biāo)，混合動(dòng)力公交車輛能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是影響混合動(dòng)力公交車輛排放與燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素，目前公知的混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)采用靜態(tài)邏輯門(mén)限控制，主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)置邏輯門(mén)限參數(shù)，而這些靜態(tài)邏輯門(mén)限參數(shù)不能適應(yīng)車輛實(shí)際工況的動(dòng)態(tài)變化，無(wú)法保證車輛燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，從 而無(wú)法使整車系統(tǒng)達(dá)到最大效率。本實(shí)用新型正是基于這些問(wèn)題而提出的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的正是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)車輛實(shí)際工況動(dòng)態(tài)變化的不足，從而提供一種具有遠(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(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)，該混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)包括混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS、電機(jī)控制單元MCU、機(jī)械式自動(dòng)變速器控制單元TCU、自動(dòng)離合器控制單元ECA、電池控制單元BMS、制動(dòng)控制單元B⑶7,所有控制單元通過(guò)CAN總線相連，并通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。其中，所述混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU具備遠(yuǎn)程標(biāo)定功能，HCU通過(guò)GPRS模塊向遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器所制定目標(biāo)線路上能量管理策略所需的狀態(tài)參數(shù)，并通過(guò)GPRS模塊接收遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)來(lái)的有關(guān)能量管理的標(biāo)定參數(shù)。其中，所述狀態(tài)參數(shù)為車速。這樣，每輛混合動(dòng)力公交車輛可以通過(guò)HCU實(shí)現(xiàn)針對(duì)各自運(yùn)行線路的能量管理策略，這樣有針對(duì)性的能量管理策略能更大程度提高混合動(dòng)力公交車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。HCU除了與遠(yuǎn)端服務(wù)器通訊外，還要與總線上的其他各E⑶進(jìn)行通訊，完成對(duì)整個(gè)車輛的協(xié)調(diào)控制，最終實(shí)現(xiàn)能量管理策略。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)遠(yuǎn)程標(biāo)定的方法對(duì)混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU的控制參數(shù)進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)了 “一線一策略”，這對(duì)提高我國(guó)具有固定線路的混合動(dòng)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(shí)際意義。

圖I為根據(jù)本實(shí)用新型的混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)示意圖；[0009]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)中混合動(dòng)力車輛整車控制器HCU的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)工作原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，根據(jù)本實(shí)用新型的具有遠(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(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)包括混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS、電機(jī)控制單元MCU、機(jī)械式自動(dòng)變速器控制單元TCU、自動(dòng)離合器控制單元ECA、電池控制單元BMS、制動(dòng)控制單元B⑶，這些控制單元均通過(guò)CAN總線相連，并通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，以完成相關(guān)控制參數(shù)的傳遞。各個(gè)控制單元在混合動(dòng)力整車控制器HCU的協(xié)調(diào)控制下完成相應(yīng)的控制，保證車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 其中混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU具備遠(yuǎn)程標(biāo)定功能，HCU可以通過(guò)GPRS模塊接收遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)來(lái)的有關(guān)能量管理的標(biāo)定參數(shù)，也可以向遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器制定目標(biāo)線路上能量管理策略所需的狀態(tài)參數(shù)，另外遠(yuǎn)端服務(wù)器還可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和該HCU的CAN模塊，來(lái)按照相關(guān)協(xié)議標(biāo)定CAN網(wǎng)絡(luò)上的其他控制單元。這樣，每輛混合動(dòng)力公交車輛可以通過(guò)HCU實(shí)現(xiàn)針對(duì)各自運(yùn)行線路的能量管理策略，這樣有針對(duì)性的能量管理策略能更大程度提高混合動(dòng)力公交車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。HCU除了與遠(yuǎn)端服務(wù)器通訊外，還要與總線上的其他各E⑶進(jìn)行通訊，完成對(duì)整個(gè)車輛的協(xié)調(diào)控制，最終實(shí)現(xiàn)能量管理策略。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS —方面與CAN網(wǎng)絡(luò)相連，一方面通過(guò)控制信號(hào)線與發(fā)動(dòng)機(jī)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS通過(guò)CAN總線向整車控制器HCU發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)并接收來(lái)自混合動(dòng)力整車控制器的模式切換和換擋過(guò)程中的調(diào)速或者調(diào)扭指令，并輸出相關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成這些指令。電機(jī)控制器MCU —方面與CAN網(wǎng)絡(luò)相連,一方面通過(guò)控制信號(hào)線與電機(jī)相連，電機(jī)控制器MCU通過(guò)CAN總線向整車控制器HCU發(fā)送電機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)并接收來(lái)自混合動(dòng)力整車控制器的模式切換和換擋過(guò)程中的調(diào)速或者調(diào)扭指令，來(lái)控制電機(jī)達(dá)到調(diào)扭或調(diào)速目標(biāo)。機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT控制器T⑶一方面與CAN網(wǎng)絡(luò)相連，一方面通過(guò)控制信號(hào)線與機(jī)械式自動(dòng)變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT控制器TCU通過(guò)CAN總線向整車控制器HCU發(fā)送變速器機(jī)的當(dāng)前擋位并接收來(lái)自整車控制器的檔位請(qǐng)求，來(lái)控制變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到目標(biāo)檔位。自動(dòng)離合器控制器ECA—方面與CAN網(wǎng)絡(luò)相連，一方面通過(guò)控制信號(hào)線與機(jī)械式自動(dòng)離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，自動(dòng)離合器控制器ECA接收來(lái)自整車控制器的控制信號(hào)，完成模式切換和換擋過(guò)程中對(duì)離合器的控制。電池管理系統(tǒng)BMS —方面與CAN網(wǎng)絡(luò)相連，一方面通過(guò)信號(hào)線與動(dòng)力電池組相連，電池管理系統(tǒng)BMS向整車控制器HCU反饋電池的荷電狀態(tài)SOC值、和電池的電流、電壓等信息，電池的當(dāng)前狀態(tài)是整車控制器HCU確定車輛工作模式的重要參數(shù)之一。制動(dòng)控制器BCU —方面與CAN網(wǎng)絡(luò)相連，一方面通過(guò)控制信號(hào)線與制動(dòng)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，接收來(lái)自整車控制器的制動(dòng)請(qǐng)求，完成對(duì)制動(dòng)器的控制。[0022]混合動(dòng)力能量管理系統(tǒng)的具體示意圖見(jiàn)圖I所示，箭頭表示各信號(hào)的傳遞關(guān)系，方框表示部件及其相應(yīng)的控制器?；旌蟿?dòng)力整車控制器HCU的具體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，HCU具體包括以下模塊1、24V電源模塊，為HCU控制板提供可靠電源。2、晶振及復(fù)位電路，與電源模塊MCU構(gòu)成最小系統(tǒng)，保證HCU的可靠運(yùn)行。3、模擬信號(hào)處理模塊，主要是處理駕駛員加速踏板和制動(dòng)踏板信號(hào)，微控制器MCU通過(guò)該信號(hào)判斷駕駛員的意圖。4、GPRS模塊，通過(guò)SCI串行接口與MCU相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程發(fā)送與接收。5、CAN接口電路，通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)HCU與其他各模塊間的通訊。 最后結(jié)合圖3，說(shuō)明本實(shí)用新型的工作流程。I)首先，混合動(dòng)力公交客車在實(shí)際運(yùn)行線路上進(jìn)行為期一到兩周的運(yùn)行，此時(shí)HCU中能量管理的控制參數(shù)為基于工程經(jīng)驗(yàn)的一組靜態(tài)門(mén)限參數(shù)，HCU可以通過(guò)CAN總線以IHz的采樣頻率在線采集公交客車在實(shí)際運(yùn)行路線上的車速，串口連接的GPRS模塊將車速數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給遠(yuǎn)端服務(wù)器。2)遠(yuǎn)端服務(wù)器上的LABVIEW軟件內(nèi)部集成的TCP/IP協(xié)議模塊，利用編寫(xiě)出的軟件采集網(wǎng)卡上的車速數(shù)據(jù)，完成顯示與存儲(chǔ)工作。3)遠(yuǎn)端服務(wù)器上的MATLAB調(diào)用LABVIEW存儲(chǔ)的車速時(shí)間歷程，得到公交客車在該線路上的多條實(shí)際運(yùn)行工況數(shù)據(jù)。4)針對(duì)得到的大量車速數(shù)據(jù)，基于隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法建立能量管理問(wèn)題，即將駕駛員功率需求、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(dòng)機(jī)排放、電池SOC值的加權(quán)為代價(jià)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(guò)程的邊界條件，并應(yīng)用MATLAB中的SDP工具箱進(jìn)行迭代求解，得出符合車輛實(shí)際工況的控制參數(shù)。6)最后通過(guò)LABVIEW將生成的控制參數(shù)用表格或擬合好的函數(shù)表示并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)更新到HCU中，最終實(shí)現(xiàn)“一線一策略”的混合動(dòng)力車輛能量管理。
權(quán)利要求1.一種混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)，該混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)包括混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS、電機(jī)控制單元MCU、機(jī)械式自動(dòng)變速器控制單元T⑶、自動(dòng)離合器控制單元ECA、電池控制單元BMS、制動(dòng)控制單元B⑶7，所有控制單元通過(guò)CAN總線相連,并通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng),其中所述混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU通過(guò)GPRS模塊向遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器所制定目標(biāo)線路上能量管理策略所需的狀態(tài)參數(shù)，并通過(guò)GPRS模塊接收遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)來(lái)的有關(guān)能量管理的標(biāo)定參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)參數(shù)為車速。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種混合動(dòng)力車輛能量管理系統(tǒng)，其包括混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS、電機(jī)控制單元MCU、機(jī)械式自動(dòng)變速器控制單元TCU、自動(dòng)離合器控制單元ECA、電池控制單元BMS、制動(dòng)控制單元BCU7，所有控制單元通過(guò)CAN總線相連，并通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。其中所述混合動(dòng)力車輛整車控制單元HCU通過(guò)GPRS模塊向遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送遠(yuǎn)端服務(wù)器所制定目標(biāo)線路上能量管理策略所需的狀態(tài)參數(shù)，并通過(guò)GPRS模塊接收遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)來(lái)的有關(guān)能量管理的標(biāo)定參數(shù)。
文檔編號(hào)B60W10/26GK202703576SQ201220285809
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者席軍強(qiáng), 于會(huì)龍, 翟涌, 陳慧巖 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)