[发明专利]基于多元信息融合的插电式混合动力汽车能量管理方法

说明书

本发明涉及一种基于多元信息融合的插电式混合动力汽车能量管理方法，包括：获取自适应模糊推理系统模型、车速序列预测模型和SOC参考轨迹估计器；实时计算当前时刻变速箱传动比、未来有限时域内的车速预测序列和未来有限时域内的SOC终值，基于庞特里亚金极小值原理进行有限时域内的滚动优化，得到该时域内的参考协态变量；若滚动优化有解，则利用参考协态变量在后续控制域内进行开环庞特里亚金极小值优化，得到相应的控制集，若滚动优化无解，则执行SOC跟随策略。与现有技术相比，本发明将变速箱传动比选取和转矩分配共同纳入能量管理的范畴，并融合多元行驶信息，提出了滚动优化与SOC跟随双层策略，有效提高了插电式混合动力汽车能量管理策略效果。

技术领域

本发明涉及混合动力能量管理领域，尤其是涉及一种基于多元信息融合的插 电式混合动力汽车能量管理方法。

背景技术

能源短缺和环境污染一直是汽车工业面临的两大难题。新能源汽车是我国实现能源转型及环境改善的重要发力点，混合动力汽车作为汽车能源转型的过渡产品， 兼具了传统内燃机汽车和纯电动汽车的优点，既在一定程度上改善了汽车的经济性 和排放性，还解决了纯电动汽车续驶里程短的问题，具有十分广阔的应用市场。

随着5G技术的快速发展，智慧交通系统的建设已成为我国“新基建”的重要 任务。车路协同是智慧交通的必然技术途径，它可通过环境感知、数据融合计算、 决策控制等手段搭建“端-管-云”三层架构，加强车辆、道路、驾驶员三者的联系， 从而提供安全、高效、便捷的智慧交通服务。在智慧交通环境下，车辆可以按照一 定的通信协议和标准，在车、路、人、网、环境、基础设施间进行无线通信或信息 交换，进而改善驾驶员的驾乘体验，提高交通效率。同时，车联网也使车辆可获取 的有效信息增多，为车端的决策控制带来新的可能。

混合动力汽车能量管理策略是混合动力汽车的重点研究方向，是决定整车燃油经济性、排放性、驾驶舒适性等指标的关键因素。能量管理策略是用于在多个动力 源共同作用下对需求转矩进行合理分配，以充分利用不同动力源的工作特性，达到 优势互补。对于传统的油电混合动力汽车而言，能量管理策略即需要在发动机和电 动机间进行能量分配，以充分利用电池动态响应快的优点，同时改善整车经济性和 排放性，延长电池使用寿命。此外，变速箱传动比决定发动机及电机的工作区间， 进而影响车辆的经济性、动力性和驾驶平顺性，因此对于传统油电混合动力汽车， 尤其是带无级变速器的混合动力汽车，将变速箱传动比选取纳入能量管理范畴十分 必要。

现有混合动力汽车能量管理策略主要可以分为以下三类：规则型、优化型和学 习型。不同的能量管理策略方法各有优劣，如规则型策略鲁棒性较强，设计简单， 但控制效果相对较差，优化型策略常常受到工况已知、计算复杂等条件的约束。合 理的能量管理策略应结合不同方法的优点，在尽可能降低资源开销的基础上改善策 略的控制效果，以满足低能耗、低时延的要求。

模型预测控制是目前最为主流的优化型能量管理策略之一，它具有可在线应用、优化效果好等优点。模型预测控制的优化效果主要受制于模型预测精度的影响，过 去的研究主要基于历史信息进行随机预测，预测模型鲁棒性差，无法适应瞬息万变 的交通场景。随着车联网技术的发展，智慧交通系统正逐渐从概念转变为现实， V2X通信可使车辆实时掌握周围的路况信息，为建立高精度的基于多元信息融合 的车速预测模型提供了可能，考虑车联网环境下的能量管理策略设计俨然成为当下 研究的热点内容。此外，当需要同时考虑换挡和转矩分配两个问题时，能量管理问 题的复杂度较高，有限时域内的滚动优化算法的实时性难以保证，模型预测控制的 性能受到制约。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于多元信 息融合的插电式混合动力汽车能量管理方法，将车联网环境下车端可获得的丰富多 元信息充分利用到混合动力汽车能量管理策略的设计中。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于多元信息融合的插电式混合动力汽车能量管理方法，包括以下步骤：