[发明专利]基于前方道路信息的重型商用车混合动力能量管理方法

说明书

本发明提出一种基于前方道路信息的重型商用车混合动力能量管理方法，利用高精度地图获取车辆前方的道路位置信息、坡度信息和长度信息，建立道路坡度预测模型，得到车辆前方预测道路坡度。利用大数据采集相同车型、相近载重的重型商用车在全国高速公路各段的常用行驶速度，建立车辆车速预测模型，得到车辆预测车速。利用预测得到的车速与道路坡度计算车辆未来一段时间内的功率需求，根据功率需求利用动态规划算法得到混合动力系统各部件之间的最优功率分配及各部件的转矩与转速。此方法解决了传动动态规划算法无法预知未来工况的问题，能够实现对于未来功率分配的精确规划，进而提升混合动力重型商用车的燃油经济性。

技术领域

本发明涉及混合动力能量管理策略领域，涉及一种基于高精度地图的前方道路坡度预测方法以及基于大数据的车辆未来车速预测方法，具体说是一种基于前方道路信息的重型商用车混合动力能量管理方法。

背景技术

混合动力汽车由于兼顾传统燃油汽车的长续驶里程及纯电动汽车低能耗、低排放的特点，是目前新能源车辆中的研究重点。在当前的混合动力汽车研究中，方向大多都集中在乘用车领域，混合动力商用车未被重视，但是商用车由于其较长的行驶里程以及更大的燃油消耗量，在节能与减排方面更能够体现混合动力系统的优势。

在混合动力车型中，能量管理策略的设计对于车辆各项性能的发挥有着极大影响，因此对于混合动力能量管理策略的进一步研究，对于提高车辆的燃油经济性、提升车辆的驾驶性能以及减少车辆的污染排放具有重要意义

目前常见的混合动力能量管理策略主要有四类：基于确定规则的能量管理策略、基于模糊规则的能量管理策略、基于瞬时优化的能量管理策略和基于全局优化的能量管理策略。

其中，基于确定规则的能量管理策略，通过判断系统门限值与车辆当前各控制变量的关系，根据预先设定的控制策略输出各动力源的控制信号，此种方法简单且有效，但由于其控制规则预先设定，对于不同工况的适应性较差，无法使功率分配达到最优状态。基于模糊规则的能量管理策略，首先根据经验编写模糊规则，然后将系统各变量模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理并得到最终的控制信号，此种方法虽然性能有所提升，但无法保证算法的全局最优性。基于瞬时优化的能量管理策略，该策略将系统中的能量流进行实时分配，使得动力源之间的功率分配在每个时刻都能达到最优，但是不能保证在整个驾驶循环内实现最优控制。基于全局优化的能量管理策略，在给定的驾驶循环中将系统所需功率的最优分配问题转化为多阶决策问题，通过此种方法可以得到最优的控制结果，但是由于控制策略需要提前预知未来的速度与负载曲线，因此最终的控制策略无法在实际驾驶条件下实施。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提出一种基于前方道路信息的重型商用车混合动力能量管理策略，有效解决了目前基于动态规划算法的混合动力能量管理策略需要提前预知未来速度与负载曲线的问题，为动态规划算法的实时应用提供了可能。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于前方道路信息的重型商用车混合动力能量管理方法，具体步骤如下：

步骤一、利用高精度地图获取前方道路位置信息、坡度信息和长度信息，建立坡度预测模型，得到预测坡度：

坡度预测模型的具体建立过程如下：

(1)将目标道路进行离散化，离散为n个长度为l的直线段，l具体取值为100m，每个直线段的端点与坡道曲线相交，将n+1个交点分别命名为S_i，i取0,1,2……n；

(2)利用高精度地图读取每个交点S_i的位置信息，即各交点的路面标高E_i，i取0,1,2……n；