[发明专利]基于神经网络的混合动力系统能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车控制技术领域，尤其是涉及一种基于神经网络的混合动力系统能量管理方法。

背景技术

增程式电动车作为混合动力汽车的一个分支，具有混合动力汽车的基本特点。有别于传统汽车和纯电动车，增程式电动车可由两种能量源提供动力。这种双能量源的特征增加了系统设计的灵活性，在整车能量管理系统的协调控制下，双能量源与其他部件相互配合，可以进行多种优化组合，形成不同的动力系统工作模式，以适应不同的行驶工况。

同时，双能量源也增加了增程式电动车混合动力系统的复杂性，如何进行多种工作模式的切换，如何实现双能量源间能量流的优化控制，成为混合动力系统研究领域的一个难点。为了解决由混合动力系统双能量源所引起的工作模式切换问题，以及能量流的优化控制问题，不得不增加一个能量管理系统来解决传统内燃机汽车和纯电动汽车所不具有的新问题，即必须通过一定的能量控制策略(Energy Control Strategy)来控制双能量源之间能量流的协调和分配。控制策略是能量管理系统的核心，是实现增程式电动车节能、环保等目标的关键所在。

目前研究最为广泛的四类混合动力汽车能量管理策略：基于规则的控制策略、瞬时优化控制策略、全局优化控制策略和基于优化算法的自适应控制策略。

根据部件性能特性和工程经验选择控制参数，在控制参数的变化范围内使用一组阈值(逻辑门限值)将其划分成不同的区域，在不同的控制参数区域，混合动力汽车按照不同的状态和能量供给模式工作，从而形成一组控制规则。控制参数通常有车速、汽车行驶的需求功率、发动机的功率、电池的荷电状态(SOC)等。根据控制参数的阈值确定与否，又可以分成静态逻辑门限能量管理策略和模糊规则能量管理策略，前者以精确的阈值来划分系统的能量供应状态，后者对阈值进行模糊化处理后来决定系统的能量供应状态。这类策略的最大的优点是易于工程实现。但是，基于规则的能量管理策略，无论是否进行过控制参数优化，其在燃油经济性的提高方面还是存在一定的局限性。

瞬时优化策略一般是采用“等效燃油消耗最少”法或“功率损失最小”法，二者原理类似，都是将两个能量源的能量消耗用特定方法进行量化统一，以便于计算出最小整体消耗。瞬时优化策略在每一步长内是最优的，但无法保证在整个运行区间内最优，而且需要大量的浮点运算和比较精确的车辆模型，计算量大，实现困难。这类能量管理策略目前主要应用在内燃机一蓄电池混合动力系统上，在计算机仿真上取得了很好的燃料经济性，在实车应用上也取得了一些成果。但是这类策略在实车上应用得并不广泛，因为其对于车辆实时行驶状态参数的采集、处理要求较高。

全局优化控制策略，在事先知道汽车行驶的所有过程中所有工况参数的条件下，可以实现能量管理的全局优化，有多种控制算法应用到这种能量管理策略中，如动态规划算法、离散动态规划算法、遗传算法等。全局优化模式实现了真正意义上的最优化，但实现这种策略的算法往往都比较复杂，计算量也很大，并且需要预先获得所有的道路信息，在实际车辆的实时控制中很难得到应用。

基于优化算法的自适应控制策略，可以根据当前的行驶条件和路况自动的预测未来一段时间内的自动调整控制参数以适应行驶工况的变化。所谓自适应，就是在每一时间步，根据当前的行驶条件和路况要求来调整部件工作方式，通过优化算法，在保证目标函数最优化的前提下，将扭矩需求合理地分配给发动机和电机。虽然自适应控制策略的目标函数模型、优化算法等各不相同，但由于自适应控制要实时采集大量的发动机运行数据，计算燃油油耗和排放点，优化过程复杂，计算量大，导致其目前无法在实际中得到应用。

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燃油经济性好、易于实车实现的基于神经网络的混合动力系统能量管理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于神经网络的混合动力系统能量管理方法，所述的混合动力系统包括整车控制器、CAN总线、能量源、能量控制器和汽车动力附件，所述的整车控制器分别通过CAN总线连接能量控制器和汽车动力附件，所述的能量源与能量控制器连接，所述的方法包括以下步骤：

1)整车控制器通过CAN总线向汽车动力附件发送访问信号，从汽车动力附件获取能量管理策略计算所需数据，所述的数据包括混合动力系统的需求功率和蓄电池SOC；

2)整车控制器判断是否已接收到完整的数据，若是，则执行步骤3)，若否，则返回步骤1)；

3)整车控制器根据接收到的能量管理策略计算所需数据，通过神经网络计算出当前最优功率分配；