[发明专利]一种基于数字孪生技术的混合动力汽车的管控方法

说明书

本发明涉及了一种基于数字孪生技术的混合动力汽车的管控方法，该方法先基于数字孪生技术在云端仿真平台上搭建与物理实体(混合动力汽车)相匹配的混合动力汽车数字孪生云端虚拟模型并将其仿真工作环境配置为与物理实体的实际工作环境一致，再由数字孪生云存储计算平台实时动态收集物理实体运行产生的物理数据和云端虚拟模型运行产生的虚拟数据后进行数据分析融合处理，进而根据数据处理结果实时与当前混合动力汽车运行数据比较以及实时更新云端虚拟模型的属性特征，并基于物理实体标定性能和当前状态结合云端在线仿真技术获得最新模型相应的最优控制策略，将最优控制策略输入到物理实体中以自动改变混合动力汽车运行控制，整体实现动态最优控制。

技术领域

本发明涉及混合动力汽车管理控制技术领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的混合动力汽车的管控方法。

背景技术

混合动力汽车通过搭载发动机和电动机作为产生使车辆行驶的驱动力的驱动源，不像纯电动汽车受制于动力电池的性能而导致行驶里程受到限制，混合动力汽车能够像传统燃料汽车一样满足人类日常出行需求。现代混合动力汽车，主要以发动机燃烧化石燃料(汽油、柴油、压缩天然气等)或其他种类燃料为其一动力源，采用蓄电池(燃料电池、超级电容等)驱动电动机作为另一动力源，共同为车辆提供动力驱动车辆行驶。所述混合动力汽车作为一个复杂的多学科交叉产物，融合了材料、机械、电气、能源、控制等众多基础学科，其运行状态及其状态变化过程也均是错综复杂的，传统方法是增加管理系统对混合动力汽车进行监测，发现问题后再去进行相应维护或维修，此方法工作效率低、管控不及时且不能提前发现和预警一些潜在危险，并且其已经远不能满足快速发展的混合动力汽车的越来越精细化、智能化、灵活化的高标准控制要求。被动的实现混合动力汽车的管理，可以做监测，但是不能进行其健康管理，只有在发生了问题以后才能出现警报，不能动态管理，如何将不同学科的信息和数据融合，对车辆做多维度、多尺度的描述，并根据获取到的实时数据预测未来某一时间段内的运行状态以保证混合动力汽车尽可能久的安全可靠运行成为了亟待解决的问题。

数字孪生技术作为解决智能制造信息物理融合难题和践行智能制造宗旨的关键技术，已逐渐得到学术界的广泛关注和研究，并在诸多工业化领域成功落地应用。具体来说，数字孪生技术是指以数字化的方式建立物理实体的多维度、多时空尺度、多学科、多途径、多物理量、多概率的数字化实体(动态虚拟模型)来仿真、刻画和反应物理实体在真实环境中的属性、行为和规则等特性，首先基于高精度的物理模型、历史数据以及传感器实时数据更新构建物理实体完整映射在数字化空间(虚拟空间)的虚拟模型，从而反映相对应的物理实体的全生命周期过程的技术。实现物理实体的健康状态、剩余使用寿命以及任务可达性的预测，并能够比较预测结果与真实响应，及时发现未知问题，进而对物理实体系统触发自修复机制和任务重规划以降低损失和错误发生。数字孪生技术作为解决“工业4.0”时代信息融合、智能制造理念与目标的关键技术，得到学界广泛关注与研究，并被工业界引入到越来越多的领域落地应用。

近年来关于数字孪生技术的研究方兴未艾，这也为混合动力汽车的科学管控、合理预测、全方位全生命周期的管控提供了一种新的技术思路。

发明内容

本发明针对传统方法中利用增设专门的汽车管理系统对混合动力汽车进行管控存在的工作效率低、管控不及时且不能提前发现和预警一些潜在危险、无法实时动态管控等问题提供了一种基于数字孪生技术的混合动力汽车的管控方法，该方法创新性地引入了数字孪生技术，并通过搭建与混合动力汽车完全一致的混合动力汽车数字孪生云端虚拟模型后分别在实际工作环境和仿真工作环境中同步监测两个混合动力汽车系统的运行数据，并对二者的运行数据进行收集和分析处理，动态监测两个系统的运行数据以及动态更新混合动力汽车数字孪生云端虚拟模型进而获得最优控制策略，实现动态管理控制混合动力汽车的运行状态，有效提升了汽车整体的工作性能与工作效率。

本发明的技术方案如下：