[发明专利]利用关联信息技术进行混合能源管理的实时轨迹优化

说明书

本公开涉及为混合动力电动车辆(HEV)实时解决全轨迹优化问题，使得在行程中实时确定最佳发动机能量使用和电池能量使用时可以考虑未来的驾驶状况和能量使用。HEV的电子控制单元可以被配置为：接收HEV要行驶的路线的路线信息；以及在接收到路线信息之后，迭代以下操作：测量电池的当前充电状态(SOC)；至少使用测得的SOC和存储在存储器中的初始co‑state值，执行迭代地更新co‑state值以获得更新后的co‑state值的过程；使用更新后的co‑state值，计算更新后的控制值；以及应用更新后的控制值来控制电池和内燃机的使用。

技术领域

本发明是在美国能源部高级研究计划局能源机构授予的DE-AR0000837奖励下由政府支持完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

混合动力电动车辆(HEV)在关注其对环境影响和日益增加的燃料经济的消费者中越来越受欢迎。HEV通常利用发动机，例如内燃机(ICE)以及电动机，电动机也可以作为发电机操作，以向为电动机供电的电池提供能量。HEV可以使用将发动机与驱动系(drivetrain)连接/断开的发动机离合器。驱动系可以包括耦合到电动机的变速器，用于传递来自发动机、电动机或两者的动力。HEV传动系(powertrain)可以包括发动机、电动机和驱动系。

HEV可以利用各种方法来使行程中的燃料消耗和电池能量使用最小化，以使能量利用最大化。此类方法可以考虑驾驶状况(例如，速度、加速度等)来决定HEV传动系的发动机使用与电池使用的最佳比率，有时称为“功率分配(power split)”。

发明内容

本公开涉及为HEV实时解决全轨迹优化问题，使得在行程中实时确定最佳发动机能量使用和电池能量使用时可以充分考虑未来的驾驶状况和能量使用。

在一个实施例中，一种混合动力电动车辆包括：内燃机；电池；可操作地耦合到电池的电动机；以及在行程期间实时优化发动机能量使用和电池使用的电子控制单元。控制单元可以被配置为：接收混合动力电动车辆要行驶的路线的路线信息；以及在接收到路线信息之后，迭代地执行以下操作：测量电池的当前充电状态(SOC)；至少使用测得的SOC和存储在存储器中的初始co-state值，执行迭代地更新co-state值以获得更新后的co-state值的过程；至少使用更新后的co-state值，计算更新后的控制值；以及应用更新后的控制值来控制电池和内燃机的使用。

在实施方式中，执行迭代地更新co-state值以获得更新后的co-state值的过程包括迭代地执行以下操作：至少使用当前SOC、存储在存储器中的当前co-state值以及存储在存储器中的控制值，选择新的控制值；将新的控制值存储在存储器中；至少使用当前SOC和存储在存储器中的新的控制值，计算在未来提前一个时间步长的SOC；至少使用当前SOC、存储在存储器中的新的控制值和当前co-state值，计算在未来提前一个时间步长的co-state值；以及将提前一个时间步长的SOC和提前一个时间步长的co-state值设置为当前SOC和当前co-state值。

在实施方式中，选择新的控制值包括降低燃料消耗和电池SOC的成本函数乘以当前co-state值。在实施方式中，执行迭代地更新co-state值以获得更新后的co-state值的过程包括：在迭代地执行选择、存储、计算、计算和设置的操作之后，执行以下操作：计算当前SOC与最小电池SOC之间的差；选择新的co-state初始值以减小所述差；以及用新的co-state初始值替换存储在存储器中的co-state初始值。

在实施方式中，迭代选择、存储、计算、计算和设置的操作，直到在未来提前一个时间步长达到行程的预期终点为止。在实施方式中，计算更新后的控制值包括至少使用测得的SOC和更新后的co-state值来计算使当前燃料消耗率和电池SOC的变化率之和乘以更新后的co-state值最小的控制值。

在实施方式中，更新后的控制值用于更新发动机速度和发动机扭矩。