[发明专利]优化燃料消耗和污染排放的控制混合动力推进系统的方法和系统

说明书

本发明涉及一种控制车辆的混合动力推进系统的方法，其中限定了指令(COM)(使消耗和在后处理系统出口处的污染物排放量最小化)。控制方法基于使推进系统的模型(MOD)的成本函数(H)最小化。因此，根据本发明的方法通过考虑后处理系统效率允许同时使燃料消耗和污染物排放量最小化。

发明领域

本发明涉及发动机控制领域，更具体地涉及车辆的混合动力推进系统的控制，以减少污染物排放量。

混合动力车辆是至少包括用于车辆牵引的电机和热力发动机的车辆。

发明背景

减少氮氧化物(NOx)排放量是发动机，特别是柴油发动机的发展的主要挑战。严格的审批门槛导致使用非常昂贵的尾气后处理系统。在这种情况下，只要它允许在源头减少NOx排放量，则柴油混合是经济有益的。事实上，电机的添加为热力发动机运行点的选择提供了一定程度的自由度。因此，关于燃料消耗和NOx排放量的兴趣点可以被关注。后处理的大小和因此成本就可以减少，从而补偿混合的额外成本。此外，燃料消耗也可以显著降低，特别是通过诸如再生制动的能量回收。

因此，能源监督是柴油混合动力推进系统发展的关键因素。这比在考虑消耗量和催化剂温度是充分的汽油的情况下要复杂得多。对于柴油混合动力发动机，所涉及的问题之一在于寻求在NOx排放量与燃料消耗之间的折衷。

此外，后处理系统的温度在能源监督中必须考虑到。事实上，使在发动机出口处的NOx排放量最小化是不够的，因为必须考虑到对排放到大气中的排放量产生重大影响的后处理系统效率。事实上，取决于后处理温度，其效率可以从最大降到零。因此，优化后处理致动并在驾驶过程中将其保持在足够的温度是必要的。关于在尾气处的NOx排放量减少，简单使在热力发动机出口处的排放量最小化而不考虑后处理的简单策略不一定是有利的，因为在发动机出口处获得的益处可能被后处理效率的降低补偿(并超过)。

混合动力汽车有两大能源管理规则族。

第一族使用基于其设置任意规则的设计者的经验的启发式技术。这些启发式规则由于其易于实施和稳健性而被工业界迅速采用。以下文档说明了使柴油混合动力车辆的NOx排放量能够减少的启发式策略的实例：

D.Ambuhl,A.Sciarretta,C.Onder,L.Guzzella,S.Sterzing,K.Mann,D.Kraft,以及M.Küsell,基于最优控制理论的用于混合动力车辆的因果操作策略(A causaloperation strategy for hybrid electric vehicles based on optimal controltheory)。在2007年关于混合动力车辆和能量管理的第四届研讨会的过程中。

N.Lindenkamp,C.-P.-Schmidt和P.Eilts,在柴油混合动力电动车中用于减少Nox和颗粒物排放的策略(Strategies for Reducing NOx and Particulate MatterEmissions in Diesel Hybrid Electric Vehicles),SAE论文2009-01-1305,2009。

然而，启发式方法涉及两个主要缺点：首先，它们不能保证所提出的解决方案的最佳性，其次，它们专用于给定应用，并且因此每当它们必须部署在新应用上，它们都需要大量的校准工作。

相反，第二个族涉及基于模型的控制方法，该控制方法允许保证获得的解的质量，模型的准确性，并且一旦开发，它们可以容易地重复用于各种车辆应用，因为只需要更新不同的实际参数。基于最优控制理论的这种基于模型的方法已被广泛应用于解决混合动力汽车能量监督问题。以下文档说明了这种方法：