[发明专利]一种基于优化算法的混动汽车能量管理方法

说明书

本发明公开了一种基于优化算法的混动汽车能量管理方法，包括：分别对并联模式和串联模式下混动汽车的发动机期望转矩和驱动电机期望转矩进行离散化；通过各种约束条件确定发动机期望转矩和期望转速，以及驱动电机期望转矩的控制域范围；计算混动汽车的不同层级的信号，并且提供观测量；通过各个模块化的子系统模型计算各个子系统的能量损耗；对于每一个控制候选项，根据约束条件，分别计算能量消耗和，选择最优控制值，该值对应最小能量损耗；选择期望模式，并计算发动机启停需求，完成混动汽车能量管理。该方法可匹配不同的拓扑结构，在更新升级车辆整车电控系统时最大化避免手动调整控制参数。

技术领域

本发明涉及混合动力汽车能量管理技术领域，特别涉及一种基于优化算法的混动汽车能量管理方法。

背景技术

目前市场上量产的HEV整车实时控制器多是基于规则的控制，并非最优控制，需要依赖专家经验且策略复杂，需调整大量的控制参数，因此标定工作量很大。基于优化控制理论(ECMS或者PMP)的能量管理策略多是解决一个电机的混合动力汽车(增程混动(REEV)或者P2架构的HEV)。

因此，在现有HEV整车实时控制技术的基础上，如何减少能量管理控制系统控制参数的标定工作量，提供简单有效的模型和快速优化算法，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的基于优化算法的混动汽车能量管理方法，该方法可精确求解P1+P3结构的混合动力汽车能量管理问题，并且在更新升级车辆整车电控系统时最大化避免手动调整控制参数。

本发明实施例提供一种基于优化算法的混动汽车能量管理方法，包括：

对并联模式下混动汽车的发动机期望转矩和驱动电机期望转矩进行离散化；对串联模式下混动汽车的发动机期望转矩进行离散化并计算发动机期望转速和驱动电机期望转矩；

通过各种约束条件确定发动机期望转矩和期望转速，以及驱动电机期望转矩的控制域范围；

计算混动汽车的不同层级的信号，并且提供观测量；所述不同层级包括：电机层、发动机层、变速器层和车轮层；

通过各个模块化的子系统模型计算各个子系统的能量损耗；所述子系统模型包括：发动机子系统模型、电机子系统模型和动力电池模型；

建立系统状态方程，根据各子系统的能量损耗，并且控制发动机启机次数最小、发动机转矩波动最小、串联发动机转速波动最小，建立复合目标函数；对于每一个控制候选项，根据约束条件，分别计算能量消耗和，选择控制值并使得所述控制值最小；

选择期望模式，并计算发动机启停需求，完成混动汽车能量管理。

进一步地，通过车轮层需求转矩乘以传动比减去驱动电机的期望转矩得到所述并联模式下混动汽车的发动机期望转矩。

进一步地，所述发动机子系统模型包括：

发动机输入输出功率关系：

f_e(ω_e(t))u_e(t)+e_e(ω_e(t))+y_e(t)＝0

其中，e_e(ω_e(t))为发动机输入功率与输出功率之间的误差；u_e(t)为发动机子系统功率输入；η_e为发动机效率；ωe₍t)为发动机转速；q_LHV为燃油低热值；y_e(t)为发动机子系统输出功率；

输入输出功率为：