[发明专利]一种基于智能网联信息的整车能量管理方法

权利要求书

1.一种基于智能网联信息的整车能量管理方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、针对某个目标车辆，利用智能网联获取该车辆的动态交通信息，构建目标函数和约束条件；

目标函数及约束条件如下：

minimize |a|

s.t.(1)

(2)

(3)t₁≤t；t_g≤t≤t_x

(4)P_traction/η_tf+P_accesseries≤P_battery

(5)v₀+at₁≤v_limit

其中，a为目标车辆的加速度；v₀为目标车辆的初速度；t₁是目标车辆的加速时间；t为通过路段的总时间；D为目标车辆到信号灯路口的距离；v_-1是前车的初速度；a_-1是前车的加速度；D₀为目标车辆与前车之间的最小车距；t_g为通过路口的时间下限；t_x为通过路口的时间上限；P_traction为目标车辆的牵引功率；η_tf为目标车辆传动模型效率；P_accesseries为目标车辆附件功率；P_battery为目标车辆电池功率；v_limit为目标车辆最高速度；

约束条件(1)是为了计算目标车辆与信号灯路口之间的距离，使求得的加速度a满足目标车辆通过信号灯路口的要求；

约束条件(2)是为了计算目标车辆与前车之间的距离，使求得的加速度a满足目标车辆与前车不相撞的要求；

约束条件(3)是为了计算目标车辆通过路口的时间，使求得的加速度a满足在时间t内通过路口，且时间t不大于目标车辆的加速时间；

约束条件(4)是为了计算目标车辆的功率，使求得的加速度a满足目标车辆现有电池功率；

约束条件(5)是为了计算目标车辆的车速，使求得的加速度a满足目标车辆通过路口的过程中，速度不大于目标车辆最高速度；

步骤二、在约束条件下利用动态规划的方法求解目标函数，得到目标车辆的最优加速度a；

步骤三、搭建动力电池等效电路模型，设定状态空间方程并进行离散化；

设定电池端电压为V，电池充放电电流i在充电时为正，放电时为负；电池模型的输入电流u＝i，电池模型的输出端电压y＝V，则电池模型的状态空间方程表示为：

y＝V_oc(SOC)+V_s+i·R_i

其中，V_oc(SOC)为开路电压荷电状态值，x为电池模型的状态向量，x＝[SOC V_s]^T，SOC为电池荷电状态值，V_s为电池极化回路电压；A为状态空间方程的传递矩阵，B为状态空间方程的输入矩阵，

η为充放电倍率，Q_b为电池容量；

对电池模型的状态空间方程离散化，选择采样时间间隔T_s＝1s，并且考虑电池模型的过程噪声和测量噪声，得到离散化的状态空间方程为：

x_k+1＝A_d·x_k+B_d·i_k+w_k

y_k＝V_oc,k(SOC_k)+V_s,k+i_kR_i+v_k

其中，R_s是极化内阻，C_s是极化电容，R_i是欧姆内阻，x_k是k时刻电池模型的状态向量；y_k是k时刻电池模型的测量输出；w_k为k时刻的过程噪声；SOC_k是k时刻的电池荷电状态值；V_oc,k是k时刻的电池开路电压值，i_k是k时刻电池模型的输入变量，即电池的充放电电流；V_s,k是k时刻等效电路模型中的极化电压；v_k为k时刻的测量噪声；A_d和B_d为离散化后的传递矩阵和输入矩阵，表示为：

步骤四、使用扩展卡尔曼滤波法求解离散化的状态空间方程，得到电池实时荷电状态值SOC，作为电池电量条件；

步骤五、将目标车辆的最优加速度a与电池电量条件作为能量管理的优化因子，采用基于模糊控制的方法对电动汽车动力系统与非动力系统的用电进行分配管理；

利用目标车辆的加速度a、实时估计的电池荷电状态值SOC以及用温度传感器测量的电池包温度T决定功率比例ξ，确定分配给非动力系统的功率，即：

P_fei为分配给非动力系统的功率，P_command为电动汽车动力系统需要的功率，用功率平衡方程计算：

其中，η_T为传动效率；m为汽车质量；g为重力加速度；f为滚动阻力系数；C_D为空气阻力系数；A_D为汽车迎风面积；δ为旋转质量转换系数；以上参数可以通过查阅车辆出厂信息获得；i_s为坡度；v_x为汽车速度；a_x为汽车加速度，以上参数可以通过传感器测量获得。