[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

说明书

本发明公开了一种基于“信息层‑物质层‑能量层”框架的车辆全局能量管理方法，包括三个主要层面：信息层、物质层、能量层、以及两个交接层：信息层‑物质层之间的交接层、物质层‑能量层之间的交接层、最后是涉及实车应用的应用层。信息层完成车速、滑移率、道路坡度等工况信息的获取，信息层‑物质层之间的交接层完成SOC可行域的离散，物质层中基于“动/势能‑车载能量守恒”框架确定各触发条件对应的工作模式，物质层‑能量层之间的交接层完成燃油矩阵的确定，能量层中基于全局寻域算法完成SOC最优轨迹域的输出，并在应用层中形成用于实车实时应用的map图。本发明所提“信息层‑物质层‑能量层”框架，能够规范化全局能量管理控制流程。

技术领域

本发明属于车辆能量管理技术领域，特别涉及一种基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法。

背景技术

针对车辆，尤其是多能量源车辆(包括油电混合、电气混合、电氢混合等)，基于全局优化算法的能量管理控制策略可以得到理论上的全局最优控制，最大限度地提高整车燃油经济性。然而，该控制策略若想实现实时性，需克服以下几个方面：

①需要预先了解整个工况信息，即从出发地到目的地所涉及的车速、坡度、滑移率以及风速风向等的地理位置分布信息或时间分布信息。

②从缩小SOC可行域范围、实现算法的快速寻优等方面降低计算负荷，缩短计算时间。

③规范全局能量管理控制策略的流程，以便实现工程化。

因而，如何实现全局优化控制策略控制流程的规范化是解决车辆全局能量管理的关键问题之一。

由于全局能量管理控制策略的实现需要预先获取整个工况信息，因而，如何预先获取更为全面、更为准确的工况信息是需要解决的关键问题之二。

此外，全局能量管理控制策略的实现受计算负荷和计算时间的限制，如何以更高效的方式输出最优控制结果，同时保证全局最优的燃油经济性是需要解决的关键问题之三。

发明内容

本发明设计开发了一种基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法，包括三个主要层面：信息层、物质层、能量层、以及两个交接层：信息层-物质层之间的交接层、物质层-能量层之间的交接层、最后是涉及实车应用的应用层。信息层完成车速、滑移率、道路坡度等工况信息的获取，信息层-物质层之间的交接层实现SOC可行域的离散，物质层中基于“动/势能-车载能量守恒”框架确定各触发条件对应的工作模式，物质层-能量层之间的交接层完成燃油矩阵的确定，能量层中基于全局寻域算法输出SOC最优轨迹域，应用层面基于最优控制结果形成以车速、电池SOC、车辆需求转矩或需求功率、分配比为坐标系的map图，以实现实车实时应用；本发明的目的是规范化基于全局优化算法的能量管理控制流程，同时可以得到理论上的全局最优控制，最大限度地提高整车燃油经济性。

本发明的有益效果是：本发明提供的基于“信息层-物质层-能量层”框架的车辆全局能量管理方法，从信息获取、物质确定、能量分配三个层面规范了车辆全局能量管理控制的流程；从能量的角度出发，提出“动/势能-车载能量守恒”框架，实现各触发条件与工作模式的解耦，以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；提出全局寻域算法，保证了全局能量的最优分配，提高整车燃油经济性；同时，以SOC最优轨迹域的形式输出最优结果，提高了算法的计算效率。

附图说明

图1为本发明所述的“信息层-物质层-能量层”框架的结构关联图。

图2为混合车流和单一车流的车速分布的正态分布示意图。

图3为车速预测中城市工况的状态转移概率矩阵图。

图4为车速预测中高速工况的状态转移概率矩阵图。

图5为车速预测中混合工况的状态转移概率矩阵图。