[发明专利]一种基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法

权利要求书

1.一种基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法，其特征在于，包括三个主要层面：

在信息层，获取车辆的行驶工况信息；

在物质层，确定车辆动力系统的参数及工作模式；

在能量层，确定车辆的能耗约束；

两个交接层面：

在信息层与物质层之间的交接层，确定SOC矩阵；

在物质层与能量层之间的交接层，确定燃油矩阵和各控制矩阵；

在应用层，根据所述车辆的行驶工况信息及其对应的车辆工作模式和能耗约束，得到以车速、电池SOC、需求转矩或者需求功率、转矩或者功率分配比的map图，进而进行全局能量最优分配；

SOC矩阵是指根据各时刻或地理位置处离散点数量从上至下依次编号，将其对应的SOC值存储在对应位置处形成的二维矩阵；

确定燃油矩阵过程包括：

基于“动/势能-车载能量”守恒框架，根据动力学方程，确定相邻两个时刻或地理位置某两个状态点之间所确定工作模式下的发动机功率P_e、电机功率P_m、发动机转矩T_e、电机转矩T_m、发动机转速n_e、电机转速n_m、离合器状态clutch、档位状态gear，并基于发动机map图得到各工作模式下的燃油消耗量fuel，所得值存储在对应的三维矩阵中，包括：燃油矩阵fuel(k，i，j)和控制矩阵P_e(k，i，j)、P_m(k，i，j)、T_e(k，i，j)、T_m(k，i，j)、n_e(k，i，j)、n_m(k，i，j)、clutch(k，i，j)、gear(k，i，j)；

其中，i代表第j时刻或第j个地理位置的第i个状态点，k代表第(j+l)时刻或第(j+l)个地理位置的第k个状态点，j代表工况时刻或地理位置点个数，l代表所构建燃油矩阵及控制矩阵的精度。

2.根据权利要求1所述的基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法，其特征在于，

根据信息层的车辆的行驶工况信息和物质层的车辆动力系统的参数及工作模式，能够得到对应的车辆的最小能耗或最小油耗；

根据信息层的车辆的行驶工况信息和能量层的车辆的相关能耗约束，能够得到对应的最佳车辆动力系统的参数及工作模式；以及

根据物质层的车辆动力系统的参数及工作模式和能量层的车辆的能耗约束，能够得到对应的驾驶员最经济驾驶方法，以及交通管制部门的对交通信号设施的最佳交通流控制。

3.根据权利要求2所述的基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法，其特征在于，根据信息层的车辆的行驶工况信息和物质层的车辆动力系统的参数及工作模式，得到对应的车辆的最小能耗或最小油耗的过程包括如下步骤：

步骤一、在信息层，获取车辆行驶车速、道路坡度和滑移率；

步骤二、在信息层与物质层之间的交接层，对车载动力电池进行SOC可行域的离散，确定ΔSOC和离散点数量，获得SOC矩阵；

步骤三、在物质层，基于“动/势能-车载能量”守恒框架，确定各触发条件下对应的车辆动力系统可控部件的唯一工作模式；

步骤四、在物质层与能量层的交接层，确定燃油矩阵与各控制矩阵；

步骤五、在能量层，根据所述燃油矩阵，基于全局寻域算法，输出SOC最优轨迹域及对应的最优控制点。

4.根据权利要求3所述的基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法，其特征在于，在所述步骤一中，根据可预先了解信息的不确定性，从三个层次实现车速、滑移率、道路坡度信息的获取：

当车辆在整个工况下行驶车速和道路海拔可获取时，根据车速和道路海拔获取对应采集时刻或地理位置的道路坡度以及滑移率；

当车辆在整个工况下行驶的工况信息所遵循的规律可获取时，根据所述所遵循的规律获取车辆行驶车速、道路坡度以及滑移率；

当车辆在整个工况下针对行驶的工况信息所施加的约束条件可获取时，根据所述约束条件获取车辆在整个工况下行驶的工况信息所遵循的规律，并获取车辆行驶车速、道路坡度以及滑移率。