[发明专利]基于功率谱自学习预测的混合动力汽车能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车能量控制技术，具体地，涉及基于功率谱自学习预测的混合动力汽车能量管理系统及方法。

背景技术

混合动力汽车(含插电式混合动力汽车)已成为全球发展的重点和热点，由两种能量源提供动力。能量管理系统如何协调和分配各能量源间的能量流，是实现混合动力汽车能量优化管理、解决其工况适应性问题的关键。

目前，混合动力汽车的能量管理大都采用基于规则的能量管理策略，这是种基于一组规则来实现对车辆进行能量管理的策略，严重依赖策略制定人员的经验和试验标定，虽工程化实现容易，但难于实现控制参数的最优化和对工况的自适应，其在车辆燃料经济性的提高方面存在一定的局限性；瞬时优化能量管理策略，是基于对每一时刻的燃料经济性最优化为目标的控制策略，不能满足混合动力汽车能量管理的全局优化。全局优化能量管理策略，是基于已知路况利用全局优化算法进行的能量优化管理策略，不仅计算量很大难于满足车辆实时控制的要求，而且要求提前获得车辆运行工况的数据，因而难于在车辆实际控制中应用。基于优化算法的自适应能量管理策略，是以工况自适应为目标的能量管理策略，现有方法需要精确的车辆及多能源混合动力系统的数学模型、优化过程复杂、计算量大，因而尚无法在混合动力车辆中实际应用。实现混合动力汽车工况自适应控制，关键在于如何识别和预测车辆未来行驶工况的功率谱，以及基于此功率谱的自适应能量管理控制，无疑是实现混合动力汽车工况自适应的有效方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于功率谱自学习的混合动力汽车能量管理系统及方法。

根据本发明提供的基于功率谱自学习预测的混合动力汽车能量管理方法，包括如下步骤：

步骤1：混合动力系统内的混合动力控制器平台根据动力供应模块、蓄电池模块的运行信息以及传感器模块采集到的汽车运行时的参数获得驾驶员操作信息和车辆运行状态信息，并计算出当前车辆驱动扭矩需求值、驱动功率需求值以及当前日历时间和当前时刻；

步骤2：通过导航定位模块获得车辆未来运行线路及运行方向信息，通过远程通信模块获得气候信息和当天是否为工作日的信息；

步骤3：将当前日历时间、当前时刻、未来运行线路、未来运行方向信息、气候信息以及当天是否为工作日的信息与所述混合动力控制器平台内已有的自学习功率谱数据库中的对应信息作相似性判断；若自学习功率谱数据库中存在相似的自学习功率谱记录则执行步骤5，否则执行步骤4；

步骤4：混合动力控制器平台执行混合动力汽车动力控制与能量管理，得到对动力供应模块的控制指令，即对转速或转矩的控制指令；进入步骤6继续执行；

步骤5：混合动力控制器平台中的自学习预测控制器SCU执行功率谱预测和基于自学习能量谱的混合动力汽车的动力控制与能量管理，得到对各动力源的控制指令并发送给混合动力控制器HCU；

步骤6：创建功率谱或在已有功率谱中增加新的功率谱记录或用最新的自学习功率谱更新功率谱数据库中已有的记录，形成自学习功率谱数据库；

步骤7：混合动力控制器平台通过CAN总线输出控制指令转速或转矩给个动力供应模块，实现对混合动力汽车的动力控制与能量管理。

优选地，所述混合动力系统包括：混合动力控制器HCU、自学习预测控制器SCU、动力供应模块、蓄电池模块、汽车助力附件、导航定位模块、远程通信模块、传感器模块；所述混合动力控制器HCU通过CAN总线分别与动力供应模块、蓄电池模块、汽车助力附件相连；所述自学习预测控制器SCU通过CAN总线或者内部原有总线与导航定位模块、远程通信模块相连；所述混合动力控制器HCU通过电气线束与传感器模块相连；所述混合动力控制器HCU和自学习预测控制器SCU共同构成混合动力控制平台；其中，

-所述混合动力控制平台用于接收和处理所述动力供应模块、蓄电池模块、汽车助力附件、导航定位模块、远程通信模块、传感器模块的信息，并发送相应的控制指令；

-所述动力供应模块用于为汽车提供动力；

-所述蓄电池模块包括：蓄电池和蓄电池控制器，用于为汽车提供电能；

-所述汽车助力附件用于实现汽车的散热和温度控制；

-所述导航定位模块用于获得车辆未来运行线路及运行方向信息；

-所述远程通信模块用于获得气候信息和当天是否为工作日的信息；

-所述传感器模块用于采集汽车运行时的各个参数，所述参数包括：车速、加速踏板、制动踏板的操控信号。