[发明专利]分模式最优化混联式混合动力汽车能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车的能量管理方法，尤其是涉及一种分模式最优化混联式混合动力汽车能量管理方法。

背景技术

混合动力汽车是当前清洁能源汽车的发展主流，它可弥补纯电动汽车续驶里程短的不足，同时相对传统汽车又可大幅度地提高能源利用率，减少尾气排放。混合动力汽车有内燃机、电机等多个动力源，结构复杂，如何实时有效地对多个动力源进行能量管理仍是混合动力汽车控制领域的难题之一。

混联式混合动力汽车的传动系统主要有两种结构，即行星齿轮结构和双转子电机结构，其中行星齿轮结构被广泛采用。混联式混合动力汽车的能量管理策略主要有三种方法，即基于规则方法、最优化方法和智能化方法，而实际被采用的只有基于规则的能量管理策略。基于规则的能量管理策略主要以发动机为优化对象，由发动机的万有特性曲线确定发动机的最优工作区域，根据最优工作区域来制定控制策略，目前，该方法主要采用发动机恒定工作点控制策略或发动机最优工作曲线控制策略。基于规则的方法虽然控制简单，实用性强，但无法保证整车在运行过程中始终处于最优状态。基于最优化方法的能量管理策略是以车辆所有动力部件为优化对象，根据车辆当前的运行状态以及将来的运行信息，对车辆各个动力部件进行实时优化控制，保证整车在运行过程中始终处于最优状态。目前，正在研究的主要方法有动态规划法、等效消耗最小法和预测控制法。基于最优化的方法理论上可以保证车辆驱动系统实时处于最优运行状态，但由于控制变量多、计算负荷大，且需获取将来的行驶路况信息，因此现在还无法实际应用到普通车辆上。智能化能量管理策略大都以车辆所有动力部件为优化对象，以人的思维方式对车辆驱动系统在运行过程中进行优化控制，如模糊控制和神经网络等方法，智能化方法虽然鲁棒性强，但优化效果无法得到保障。

在专利《一种混合动力车辆能量管理方法及能量管理系统》(申请公布号为CN102717797A)中，公布了一种基于远程服务器进行最优化控制的能量管理策略，把采集到的相关数据通过GPRS实时得传递给远程服务器，建立驾驶员需求功率转移概率矩阵，并基于随机动态规划建立能量管理状态转移矩阵，通过迭代计算得到最优解，再传输给车辆控制器进行控制。这种方法计算负荷大，且仅适用于路线固定的公交汽车。在专利《一种混联式混合动力车辆的动力控制方法》(申请公布号CN102815295A)中，公布了一种基于需求功率进行分模式控制的能量管理策略，但未能保证每个模式下车辆驱动系统都处于最优状态。在文献″A four-step method to design an energy management strategy for hybrid vehicles″(Zhu Yuan，Chen Yaobin，Tian Guangyu，et a1.Proceedings of American Control Conference，pp.156-161，2004)中，针对一种混联式混合动力电动汽车，提出过分模式控制方法，但每个模式内均采用模糊控制方法，优化方法只用来调整相关参数，所以控制效果的优化性不能保证。

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实用性高、计算负荷低、优化性能好、适用范围广的分模式最优化混联式混合动力汽车能量管理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种分模式最优化混联式混合动力汽车能量管理方法，所述的混合动力汽车中设有行星齿轮耦合装置以及与行星齿轮耦合装置连接的发动机、第一电机和第二电机，发动机有发动机控制器，两电机有各自的控制器，所述的控制方法具体包括以下步骤：

1)状态机根据车速、电池充电状态值和车辆需求功率对汽车的工作模式进行切换，以确定当前汽车所处的工作模式；

2)模式选择控制器获取状态机确定的工作模式，选取与当前工作模式相对应的控制算法及所需传感器信号；

3)由选定的控制算法得到各驱动源转矩信号和制动转矩信号，并将驱动源转矩信号传送给发动机控制器和电机控制器，制动转矩信号传送给制动控制器。

所述的状态机对汽车的工作模式进行切换具体为：

101)状态机判断是否满足当前车速小于下限值、电池SOC值大于下限值且车辆需求功率小于电池额定功率，若满足，则将工作模式切换为低速模式，并执行步骤103)，否则执行步骤102)；

102)判断当前车速是否小于上限值，若是，则将工作模式切换为常规模式，并执行步骤103)，若否，则将工作模式切换为高速模式；