[发明专利]一种电动汽车的能量管理系统及管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车的能量管理领域，尤其涉及一种电动汽车的能量管理系统及管理方法。

背景技术

随着城市空气污染的日益严重，节能环保的电动汽车越来越受到重视，并逐渐作为汽车企业发展的重点。现有的纯电动汽车在行驶过程中虽然能够实现空气污染物的零排放，但是，纯电动汽车的续驶里程少以及动力电池充电耗费的时间长，严重制约着纯电动汽车的推广。

为提高电动汽车的续驶里程，降低污染，市场上推出了一种插电式混合动力汽车。在行驶过程中，当处于交通拥堵路段时，该插电式混合动力汽车可工作在纯电动模式，从而避免在拥堵路段排放空气污染物；当电池的电量不足或者是车速较高时，该插电式混合动力汽车可启动辅助动力系统(Auxiliary Power Unit，简称APU)即发动机-发电机组为驱动电机提供需求功率，或者同时为电池充电。但是，插电式混合动力汽车的电池和纯电动汽车的动力电池相比容量较小，且电池的使用寿命易因受到插电式混合动力汽车在加速、爬坡及制动时产生的大电流的冲击而缩短。为减小电流对电池的冲击，延长电池的使用寿命，本领域的技术人员将电池与超级电容结合作为复合电源为插电式混合动力汽车供电，减小经过电池的电流，从而提高电池的使用寿命。另外，由电池与超级电容结合形成的复合电源的充放电能力相较于电池的充放电能力较强，从而延长了插电式混合动力汽车在纯电动工作模式下的续驶里程。但是，现有的插电式混合动力汽车的能量管理系统无法根据其行驶工况对电池和超级电容的放电功率分配进行合理的控制，进而导致复合电源的使用效率低下。

发明内容

为合理分配插电式混合动力电动汽车的电池和超级电容的放电功率，提高能量利用率，降低复合电源在混合动力电动汽车行驶过程中耗费的经济成本，本发明提出一种电动汽车的能量管理方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、采集所述电动汽车的车速信息，并对所述车速信息进行汇总分析，计算出所述电动汽车在最近的一个工况块内的最高车速V_max或/和平均车速V_a，并根据所述最高车速V_max或/和平均车速V_a辨识出所述电动汽车行驶的工况类型；

步骤2、根据所述电动汽车行驶的工况类型选择相应的马尔科夫概率转移矩阵对所述电动汽车的车速进行预测，且预测车速

其中，

Mn表示所述电动汽车的车速区间[0,V_max]离散形成的车速点的数量，

表示当所述电动汽车在k+n-2时刻的车速V_k+n-2为离散形成的第i₁个车速点且在k+n-1时刻的车速V_k+n-1为离散形成的第i₂个车速点时，该电动汽车在k+n时刻的车速V_k+n为离散形成的第j个车速点V_j的概率，

i₁＝1、2、3、…Mn，i₂＝1、2、3、…Mn，j＝1、2、3、…Mn，

H_F表示预测的时长；

步骤3、根据预测车速利用贝尔曼动态规划理论对所述电动汽车的复合电源的控制策略进行优化，且优化后的复合电源的控制策略根据所述电动汽车的当前车速、加速信息、制动信息、所述电动汽车的APU系统的放电功率、复合电源中的电池的荷电状态以及所述电动汽车的驱动电机的需求功率P_ND对所述电动汽车的APU控制器及复合电源控制器发送控制命令，使所述APU系统和所述复合电源的放电功率等于所述驱动电机的需求功率P_ND，并使所述复合电源在所述电动汽车行驶过程中消耗的电量最小。

采用本发明能量管理方法对电动汽车的复合电源的能量进行管理时，根据电动汽车的实时车速辨识出其所处实时工况，从而得出电动汽车的预测车速，并根据预测车速利用贝尔曼动态规划理论对电动汽车的复合电源原有的控制策略进行优化，从而减小复合电源中的电池的放电时长，有效减少电池在制动能量回收时的充电次数，既减小了电池的电阻能量消耗，减少了能量浪费，提高了电动汽车的燃油经济性，又减小了电池的充放电次数，提高了电池的使用寿命；增大了复合电源中的超级电容的放电电流及放电时间，有效提高了超级电容的利用效率，进而提高了电动汽车的燃油经济性。

优选地，所述工况类型包括高速工况、中速工况及低速工况，并通过逻辑门限方法或模糊控制策略辨识得出，辨识过程中计算量较小，辨识方便。