[发明专利]基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法

说明书

本发明提出了一种基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，包括以下步骤：初始道路信息获取；初始参数设定；燃油等效因子计算；燃油等效消耗率计算；速度转化因子计算；能量归一最小化计算。本发明在满足车辆动力性和考虑道路实际状况的前提条件下，采用一种基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，保证了能量消耗的最优化，同时保证了蓄电池的电量平衡，进而确保了蓄电池的性能和寿命。该方法还克服了传统能量优化方法要提前获取未来车辆工况的弊端，同时该方法具有极短的运算时间，因此具有极强的实车应用前景。

技术领域

一种基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，仅针对和已知车辆工况相同的当前车辆，属于混合动力汽车能量优化技术领域。

背景技术

混合动力汽车在目前电动汽车行驶里程不理想的前提下，是保证车辆行驶里程和考虑车辆排放的最佳选择，因此许多研究人员投身于混合动力汽车开发，研究的方法大致可以分为两种:(1)重构混合动力汽车动力系统，提高能源利用效率。例如，如今出现的大量多模混合动力汽车，可能有利于高性能和能源效率的提高；(2)优化车辆纵向动力学，即速度谱，可以在地形上实现经济巡航策略。但是大多数车辆速度优化都没有考虑道路坡度变化。然而，道路坡度变化在现实世界中确实存在。由于克服重力的能量消耗，不同坡度下的优化速度谱存在明显差异。不同坡度的生态巡航策略研究也不尽相同。

目前大多数的混合动力汽车经济巡航策略都存在着或多或少的不足，如动态规划(DP)作为一种全局最优解，在数值上获得了最节能的速度谱。DP方法可以保证得到的速度剖面的最优性，但计算量大，仅适用于离线作业。Pontryagins极小值原理(PMP)是求解优化问题的另一种有效方法。它的计算速度比DP快，但由于控制模型的简化，能量优化性能会降低。此外，PMP的计算性能在实时实现中也不合适。此外它们基本以内燃机车为基础，方法计算量大，难以应用于实时控制器中。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有的混合动力汽车速度规划方法要么计算量大，仅适用于离线作业，要么由于控制模型的简化，能量优化性能会降低，要么未考虑实际道坡度，同时这些方法计算量大，难以应用于实时控制器中的问题。

技术方案：为了解决上述问题，本发明提供一下技术方案：

一种基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，包括以下步骤：

步骤1：初始道路信息获取，基于道路车速限制以及道路实时情况，获取当前道路坡度；

步骤2：初始参数设定，设置相关车辆参数；

步骤3：燃油等效因子认定，通过车况比对，获取和已知经典车辆工况相似的当前车辆的离线燃油等效因子；

步骤4：燃油等效消耗率计算，利用燃油等效因子，将混动汽车电池能量消耗转化为发动机燃油消耗，实现能量的局部归一化；

步骤5：速度转化因子计算，根据车辆功率需求以及车辆相关参数，计算速度转化因子；

步骤6：能量归一最小化计算，通过速度转化因子将动能变化与等效燃油消耗总能量归一化，实现每一时刻的能量最优。

步骤5所述的速度转化因子ω，其计算方法如下式：

其中，P_v随速度动态变化，v_L和v_H是道路限速区间的下限和上限，v是车辆当前速度，单位m/s,β，P₀是针对ω的可调参数，其范围如下:

0.5＜P₀＜1

β≥1。