[发明专利]基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法

权利要求书

1.一种基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：初始道路信息获取，获取当前道路车速限制以及道路实时情况，获取当前道路坡度；

步骤2：初始参数设定，设置相关车辆参数；

步骤3：燃油等效因子认定，通过车况比对，获取和已知经典车辆工况相似的当前车辆的离线燃油等效因子；

步骤4：燃油等效消耗率计算，利用燃油等效因子，将混动汽车电池能量消耗转化为发动机燃油消耗，实现能量的局部归一化；

步骤5：速度转化因子计算，根据车辆功率需求以及车辆相关参数，计算速度转化因子；

步骤6：能量归一最小化计算，通过速度转化因子将动能变化与等效燃油消耗总能量归一化，实现每一时刻的能量最优；

步骤5所述的速度转化因子ω，其计算方法如下式：

其中，P_v随速度动态变化，v_L和v_H是道路限速区间的下限和上限，v是车辆当前速度，单位m/s,β，P₀是针对ω的可调参数，其范围如下:

0.5＜P₀＜1

β≥1。

2.根据权利要求1所述的基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，其特征在于：步骤1中的道路坡度信息获取主要通过GIS，而道路车速限制信息获取主要通过GPS获取。

3.根据权利要求1所述的基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，其特征在于：步骤3中燃油等效因子主要通过离线获取，计算经典车辆工况的理想等效因子λ，将和已知经典车辆工况相似的当前车辆的离线燃油等效因子认定为λ。

4.根据权利要求1所述的基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，其特征在于：步骤4所述燃油等效消耗率计算，即为每一时刻t，电动机的等效燃油消耗和发动机的燃油消耗率之和，单位为Kg/s，其计算方法如下式，

其中，发动机的燃油消耗率通过查询标定的发动机MAP图得到，电动机的等效燃油消耗主要是将电能转化为发动机的等效油耗，其计算方法如下式：

放电时：

充电时：

式中，P_batt，P′_batt为蓄电池的放电、充电功率，单位为W；Q为汽油的低热值，单位为J/kg，η_dis与η_chg为蓄电池放电、充电效率。

5.根据权利要求1所述的基于道路坡度的能量归一最小化的混合动力汽车优化方法，其特征在于：步骤6所述的能量归一最小化计算，即车辆燃油消耗能量E_e和车辆动能E_k归一化最小，这也是该方法的最终目标函数，其计算方法如下式，

其中，E_k＝0.5mv²，单位J，此外，相关的等式和不等式参数约束如下：

T_需(t)＝(T_e(t)+ρT_m(t))η_t

T_min(ω_e)≤T_e(t)≤T_max(ω_e)

T_min(ω_m)≤T_m(t)≤T_max(ω_m)

v_min≤v(t)≤v_max

v_min＝v_{road_min}

v_max＝min(v_{v_max}，v_{road_max})

a(t)≤a_limit

其中，v_min，v_max是巡航速度的下限和上限，其中下限v_min即为道路的最低限速，上限v_max为道路限速最大值v_{road_max}和车速v_{v_max}两者的最小值，单位m/s；a_limit为车辆的最大加速度，单位T_min，T_max为发动机的最小扭矩和最大扭矩，T′_min，T′_max为电机的最小扭矩和最大扭矩，T_e，T_m分别为发动机和电机扭矩，单位n·m；ω_wh，ω_e，ω_m分别为车轮转速、发动机转速和电机转速，ρ为行星齿轮排传动比，η_t为传动系效率，i_k为变速器传动比，T_需为车辆需求功率，计算公式如下，

式中，v为车辆当前车速，θ为坡度，F_γ，F_ω，F_θ，F_α分别为车辆所受滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力，g为重力加速度，m为整车质量，R为车轮半径，C_γ，C_ω，ρ_α，A_f，a分别为滚动系数、空气阻力系数、空气密度、前挡风面积以及车辆当前加速。