[发明专利]用于包括混合动力系统的车辆的预测能量管理控制方案

说明书

技术领域

本公开涉及用于具有混合动力系统的车辆的控制系统。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

已知的混合动力系架构具有包括内燃发动机的扭矩生成装置和能够被机械地联接到传动装置以将扭矩传递到输出构件的扭矩机。已知的扭矩机将存储的能量转换为动力，以产生扭矩。一种已知的混合动力系统包括联接到双模式的、复合分离的(compound-split)、机电变速器的输入构件的内燃发动机，该双模式的、复合分离的、机电变速器具有被操作性联接到机动车辆的传动系以便用于将牵引扭矩传递到其上的输出构件。扭矩机(其包括操作为电动机或发电机的电机)能够不依赖于从内燃发动机输入的扭矩来产生输入到变速器的扭矩。电机可将通过车辆传动系传递的车辆的动能转换为能够存储在电能存储装置中的电能。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入，并提供对混合动力系的操作控制，包括控制变速器的范围状态和换挡、控制扭矩产生装置和调节电能存储装置与电机之间的电功率交换，从而管理变速器的输出，包括扭矩和转速。

已知的用于操作混合动力系统的控制策略包括执行功率管理方案，以达到与燃料消耗、排放、和响应操作者对输出扭矩的请求而对存储的能量的使用相关的优选目标。用于控制混合动力系统的操作的已知功率管理方案监测当前状况并产生即时控制信号以控制动力系统的致动器。

已知的车辆系统包括全球定位系统(GPS)和数字地图系统，以监测车辆位置和相对于公路系统的运动。

发明内容

一种配备有混合动力系统的车辆，所述混合动力系统包括被操作地联接到混合动力变速器的输入构件的内燃发动机，所述混合动力系统具有可操作以便与能量存储装置交换功率的扭矩机。混合动力变速器被配置为在输入构件、扭矩机和输出构件之间传递扭矩。用于操作车辆的方法包括：监测与所述车辆的预测行进路径相关的车辆导航和交通模式(traffic patterns)；预测与所述车辆导航和所述交通模式相关的即将发生的道路负荷；估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；确定所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；预测与估计的车辆推进功率和所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹相对应的所述能量存储装置的充电状态轨迹；和响应于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹来控制所述混合动力系统的操作。

本发明还提供了以下方案：

方案1.一种用于操作包括了混合动力系统的车辆的方法，所述混合动力系统包括被操作地联接到混合动力变速器的输入构件的内燃发动机，包括可操作以便与能量存储装置交换功率的扭矩机，所述混合动力变速器被配置为在所述输入构件、所述扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

监测与用于所述车辆的预测行进路径相关的车辆导航和交通模式；

预测与所述车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷；

估计与所述预测的即将发生的道路负荷相关的车辆推进功率；

确定用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；

预测用于所述能量存储装置的充电状态轨迹，其对应于所述估计的车辆推进功率和用于所述能量存储装置的期望的充电状态轨迹；和

响应于用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹来控制所述混合动力系统的操作。

方案2.如方案1所述的方法，进一步包括：

确定与用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹相关的边界条件；和

响应于命令的输出扭矩和与用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹相关的所述边界条件来控制所述混合动力系统的操作。

方案3.如方案1所述的方法，进一步包括执行负荷预测控制方案，以预测与车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷，从而估计与用于所述车辆的预测行进路径相关的车辆推进力。

方案4.如方案3所述的方法，进一步包括执行包括了滚动时域控制方案的预测控制方案，以预测与所述车辆导航和交通模式相关的即将发生的道路负荷。

方案5.如方案4所述的方法，进一步包括：

优化与所述即将发生的道路负荷相关的燃料耗费系数；和

基于所述优化的燃料耗费系数来动态地调节用于所述能量存储装置的预测的充电状态轨迹。

方案6.如方案4所述的方法，其中，优化所述燃料耗费系数从而使所述滚动时域上的燃料耗费和总的功率耗费中的至少一个最小化。

方案7.如方案6所述的方法，其中，所述模型预测控制方案包括总的混合动力系损耗的基于功率的准静态模型。